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ウェアラブルな未来、その1。新しいテクノロジーはどうなる？
By Jerilyn Covert
ウェアラブル・テックの未来についての2部構成の第1回目です。第2部では、未来のウェアラブルを機能させる電力と電子機器の驚くべき進歩について検証しており、こちらでご覧いただけます。
2022年8月23日 - マイケル・スナイダーは、両手首に2つのスマートウォッチを含め、毎日8つのセンサーを体に装着している。
やりすぎ？いや、彼は遺伝学者で、心拍数や階段の上り下りを計測するために皮膚に装着する比較的新しいデバイスであるウェアラブルを使って、人々の健康を追跡する方法を研究している。
実際、彼が電子的なアクセサリーを身につけないのは不思議なことです。彼は、スタンフォード大学ゲノミクス・パーソナライズド・メディシンセンターのディレクターであり、スマートウォッチで感染症を検出する方法を最初に示した一人である。その実例がある。スナイダーはかつて、症状が出る前にスマートウォッチで自身のライム病を発見したことがある。
これは、ウェアラブルが近い将来、私たち全員にとってどのような能力を持つようになるかを垣間見たに過ぎません。
もちろん、私たちは今日、この未来を味わっています。腕時計が消費カロリーを計算し、パンツがヨガの下向き犬のポーズを固定し、メガネが目の前で通知を表示する時代だ。
しかし、明日のウェアラブルは、ワークアウトや携帯電話を補強するだけではありません。病気の発生を知らせ、慢性的な症状を管理し、医師が患者一人ひとりのニーズに合わせて治療を行う手助けをします。
そして何より素晴らしいのは、これらすべてを診療所の外で行えることです。そのため、あなたはその時間を仕事や人付き合い、あるいは自分らしい生活を送ることができます。
ウェアラブルな未来へ、ようこそ。
今日の「石器時代」の技術が、明日の医療の奇跡を予感させる
SFの世界では、何十年にもわたり、肌に装着するクールな新素材の登場が約束されてきました。素材やセンサー、電源の進歩により、ウェアラブルの未来は加速度的に変化しています。それは、「邪魔にならないこと」と「信頼性が高いこと」です。
実際、この新しいウェアラブルの世界にはさまざまな開発段階があり、今すぐにでも購入できるものもあります。
スマートウォッチは心拍数や睡眠パターンを測定し、新しいアプリはこのデータを使ってCOVID-19の感染症を事前に発見することができます。ぴったりとしたシャツは、バイタルサインをリアルタイムで継続的に測定することができます。また、腕の裏に貼るスキンパッチは、指を刺すことなく24時間グルコース値を測定できます。食事が血糖値に与える影響をリアルタイムで確認でき、どのように食事をすべきかの個人用ロードマップを提供してくれます。
さらに、小型化、柔軟性、伸縮性、洗濯性など、日常生活に適したウェアラブルの実現に取り組んでいる企業もあります。
ノースカロライナ州立大学とパートナー機関の研究者が集まって次世代健康ウェアラブルを構築している連邦政府出資のASSISTセンターのディレクター、ヴィーナ・ミスラ博士は、未来のウェアラブルは「見えない」、服に溶け込んだり体に順応したりするかもしれないと述べています。
見た目は普通のシャツなのに、生地に見えないセンサーが仕込まれていたり、爪の下に隠れるほど小さなデバイス、あるいは体内にも入るデバイス（これは祖母のペースメーカーとは違う）を想像してほしい。
「ウェアラブルが非常に薄く、皮膚のようになれば、より便利でインパクトのあるものになるでしょう」と、ミスラは言う。
とはいえ、成功は保証されていない。この技術の開発は、専門用語を使えば、本当に難しい。たとえ科学的根拠があったとしても、臨床・商業利用への道には多くのハードルが残されている。ウェアラブル端末の話題は尽きないが、新技術の宣伝が必ずしも市場規模を予測するものではないことは、誰もが知っていることだろう。(世界的な市場調査会社IDCは、2022年第1四半期にウェアラブル市場が落ち込んだと報告しています。
しかし、研究者たちは、どのようなデバイスが私たちの未来のヘルスケアの鍵を握っているとしても、私たちがそれをうまく身につけることができるようにすることに専心し続けています。
なぜウェアラブルなのか？
健康や医療において、「ビッグデータ」はまさに巨大なものです。機械学習、人工知能（AI）、データ分析が進化し、これらすべてのデータの力を活用できるようになった今、ウェアラブルはデータを収集するための理想的な手段となっています。
ノースカロライナ州立大学のマイケル・ダニエル准教授（電気・コンピュータ工学）は、「これらの進歩は共生的なものです」と言います。「ウェアラブルを正しく使えば、機械学習やAI、ビッグデータのパイプラインに乗せることができる質の高いデータを提供することができます」。同様に、そのデータは、それを情報に変換するためのそれらのツールなしでは価値がないと、彼は言います。
従来の方法とは異なり、ウェアラブルはいつでもどこでも装着でき、継続的にデータを追跡し、健康状態の傾向を明らかにすることができます。医師が診断や予後を判断する際の「ギャップを埋める」助けになるかもしれないと、ダニエレは言う。「医師にとって、もう一つの矢となるのです」。
また、平均的な人間であるあなたにも力を与え、リアルタイムであなたの体についての洞察を提供します。継続的なモニタリングは、基準値を提供し、問題点を明らかにし、有害事象を警告してくれるのです。
だから、スナイダーはライム病の兆候を、何も感じないうちに察知したのです。
「ダッシュボードをつけずに車を運転することはないでしょう」と彼は言う。「健康モニターなしで外出するのは、それと同じくらいクレイジーなことだと私は主張します。
心電図を搭載したスマートウォッチは、心房細動（AFib）を驚くほどの精度で診断できることが研究で示されており（すでにいくつかの主要ブランドはAFib機能でFDAの認可を受けている）、心臓発作を知らせるのにも有用であることが証明される日が来るかもしれません。
スナイダー氏らのチームは、スマートウォッチとペアリングして感染や病気を検知するアプリを他に先駆けて開発しました。
"症状が出る前に80％のケースでCOVIDに感染しているかどうかが分かるようになりました。"と彼は言います。"中央値は症状発現の3日前です。"
彼は、この技術を5年以内にスケールアップし、すべての人が利用できるようにしたいと考えています。「38億人がスマートフォンを持っています。「それをスマートウォッチと組み合わせれば、38億人の健康モニターが完成するのです」。
未来のウェアラブルはどうなる？
もちろん、ウェアラブルが世界を変える前に、私たちはウェアラブルを身につけることを望まなければなりません。
つまり、「私、健康状態悪いんです！」と叫ばないようなデバイスが必要なのです。また、利便性も重要で、管理や操作の手間が少なければ少ないほどよいのです。私たちは今日、すでにその限界を感じています。
「私はアップルウォッチを持っていますが、1週間に装着する時間は20時間以下です」と、NC州立大学の電気・コンピュータ工学の教授であるアルパー・ボズクルト博士は述べています。「その理由のひとつは、充電を続ける必要があり、充電器に置き忘れることが多いからです。オフィスに到着して、"しまった、時計を忘れた "と言うのです"
未来のウェアラブルは、「身につけて忘れる」ものになるとBozkurtは言う。充電する必要も、考える必要もなく、ただ身につけるだけでいいのです。
今後の展望
スマートジュエリー
電子時計や電子指輪はすでにありますし、イヤリングなどのスマートジュエリーも登場するでしょう。しかし、消費者に受け入れられるには、時計とリストバンドが最も魅力的なスタイルと思われます。また、技術調査・コンサルティング会社のガートナーによると、2021年には2億個近くが出荷されるという人気を考えると、毎年「新モデル」を展開することは、よりマーケティング的に意味のあることだと言えるでしょう。
しかし、ソフトエレクトロニクスが進化すれば、手首に装着するデバイスはより薄くなり、いつかは手首に巻いたテープのようになるかもしれないと、ダニエレは言います。
衣服
衣服は、電子機器やセンサーを体の広い範囲に適用するのに便利です。Advanced Functional Fabrics of Americaのエコシステム技術ディレクターであるJesse Jur博士は、次のように語っています。例えば、「心電図信号を明確に取得できるアイントホーフェンの三角形」と、心電図用のリード線を体全体に配置する標準的な配置を指しています。
それでもモニタリングが制限されるのは、人間にとって非常に基本的な理由からかもしれないとジュールは言う。私たちは服を着替えます。
多くの企業がスポーツウェアに着目しています。Athos社は、ワークアウト中の筋肉の活動を検出するスマートウェアを扱っている。センソリア・ヘルス社は、心拍数を計測するアッパーウェアや、歩行や足踏みを計測するソックスなどを提供している。
その他にも、消費者向けから臨床用まで、様々な用途が考えられる。モントリオールに拠点を置くHexoskin社は、心拍数と呼吸器の健康状態をモニターするシャツを販売している。カリフォルニアに拠点を置くBiotricity社は、心臓病患者向けにFDA承認の心臓モニタリングシステムを搭載したチェストストラップを提供しており、新興企業のNanowear社は、85以上のバイオマーカーをリアルタイムで取得するFDA承認のハーネスを扱っています。
現在のスマート衣料は、取り外し可能な部品（マイクロコントローラー、バッテリー）を含むことが多いが、この分野が進歩すれば、いつかこれらが衣服に統合されるかもしれないとJurは言う。また、洗濯もできるようになるでしょう。
何を測定したいのかによって衣服は異なります。しかし、体内から情報を取り出すには、圧縮が必要です。シャツ、ショーツ、下着、ブラジャー、ヘッドバンド、スカルキャップ、アームスリーブなどが考えられます」と、NC State's Wilson College of Textilesでナノ拡張テキスタイルの研究責任者を務めるJurは言う。
パッチ
多くの専門家は、時計や衣服ではなく、ステッカー、バンドエイド、一時的なタトゥーのように皮膚に貼り付ける新しいタイプのウェアラブルに期待している。パッチはまだ広く受け入れられてはいないが、センサーや皮膚とのインターフェースをどう構築するか、技術的な柔軟性が期待できると、ダニエレは言う。
アボット社のフリースタイル・リブレやデックスコム社のG6など、10日から14日間装着して数分ごとにグルコースを測定し、携帯電話に無線で情報を送信する連続グルコースモニターは、間違いなく今日まで最大の成功を収めている。通常、腹部や腕の裏に装着し、皮下に挿入した小さなセンサーで間質液（細胞と細胞の間にある液体）中のグルコースレベルを測定する仕組みになっている。
また、汗の測定も有効です。汗に含まれるグルコースや乳酸の濃度はすでに測定されていますが、それ以外にも有用なものがあるのではと研究が進められています。
未来のウェアラブルは何をするのか？
世界的に見ても、新しい健康アプリケーションの可能性は非常に大きい。場合によっては、ウェアラブルによって健康状態の把握が容易になるかもしれません。例えば、聴診器を胸部パッチに変えたり、かさばるホルターモニターを着心地の良いシャツに変えたり。検査が必要ですか？注射針を使わず、汗や間質液のセンサーを装着すればいいのです。
その他、研究されている分野
肌に優しい、皮膚のようなセンサー。ノースウェスタン大学の材料科学・工学、生体医工学、神経外科の教授であるジョン・ロジャース博士は、すでに「非常に柔らかく、薄く、柔軟な皮膚のような」無線センサーを開発し、とても優しい使い心地を実現しています。このセンサーは誰でも使えるように設計されていますが、集中治療室の未熟児が「最も恩恵を受ける可能性がある」と彼は示唆しています。
これらの脆弱な患者は、ワイヤーやテープの「ネズミの巣」を使って、バイタルサインを継続的にモニターしなければならないと、彼は説明する。しかし、彼と彼のチーム（新興企業Sibel Healthを通じて）は、赤ちゃんのデリケートな肉を保護し、母親との健康的なスキンシップを助ける無線監視センサーを開発しました。
このセンサーは再利用可能で、スマートフォンと連携できるため、高価な監視装置を多く導入できない発展途上国には理想的かもしれないとロジャーズは言う。すでにザンビア、ガーナ、ケニア、インド、パキスタン、メキシコに数千台が配備されています。
「ケニアのナイロビにあるアガ・カーン大学の小児科医であるウィリアム・マチャリア医学博士は、集中治療室にいる約250人の新生児に対してこの装置をテストしている。「ほとんどの死亡は、最初の2週間以内に起こっています」。
この装置があれば、新生児をもっと早くモニターすることができ、問題を早期に発見し、うまくいけば命を救うことができる、と彼は言う。
このプラットフォームは、成人患者の非重症患者に対するFDAの認可を取得しており、医療部門全体に応用できる可能性があります。ロジャーズ氏は、妊産婦の健康、脳卒中患者、パーキンソン病やアルツハイマー病患者への応用も模索しています。あるバージョンでは、睡眠時無呼吸症候群のスクリーニングが可能で、事実上、自宅に睡眠研究所を持ち込むことができます。
メンタルヘルスのモニタリングと診断。例えば、ストレスホルモンを測定するウェアラブルによって、特定の精神状態がより簡単に治療できるようになる可能性があります。スタンフォード大学の化学工学の教授であるZhenan Bao博士は、「人間のコルチゾールレベルを測定することへの関心が高まっています」と述べています。
医師はすでに血液、唾液、尿でコルチゾールレベルを測定している。しかし、ウェアラブルを使えば、間質液や汗を通してコルチゾールを継続的に追跡し、基準値を確立して、患者のストレスレベルが良くなっているのか悪くなっているのかを追跡することができる、と彼女はいう。
さらに、この情報を心拍数や皮膚コンダクタンスなど、身体機能の他の測定値と組み合わせることで、より正確な診断と治療が可能になるとバオは言います。
薬の服用状況や投与量 シンシナティ大学電気工学科のジェイソン・ハイケンフェルド教授は、汗が薬物モニタリングの鍵になる可能性があると言います。人が薬を服用したかどうかを知ることができるだけでなく、医師は各人がどれだけ早く薬を代謝するかをモニターすることができる。これによって、医師はオーダーメイドの投薬量を処方することができ、副作用を減らし、薬の効果を高めることができるようになります。
ハイケンフェルドは、今の時代について「石器時代になる」と言う。店に行って、体重95キロの85歳のおばあちゃんと、32キロの太り過ぎのあなたが、同じXのボトルを買ってきて、『この量までなら4時間ごとにこれだけ飲め』と書いてある、というようなことになるのです。何の意味もありません」。
などなど。ミスラとアシストセンターのチームは、空気の質を測定するセンサーを開発しており、呼吸器の健康状態を予測できるようになるかもしれません。また、人間の匂いを測定する装置も開発中です。呼気中の揮発性物質は癌と関連しており、例えば癌患者が寛解しているかどうかを知ることができます、とミスラさんは言います。また、高齢者の行動を追跡することで、思考力や記憶力の変化を検出できるかもしれない。
「ウェアラブルは、ますます健康状態の予測に役立つようになるでしょう」とミスラは言う。状態を予測したり、病気を早期に発見したりすることができれば、より早く介入することができ、より良い健康結果を得ることができるのです。
これらのデバイスがより受け入れられるようになると、ヘルスケアから消費者のウェルネスへとクロスオーバーし、医療成果だけでなく、ライフスタイルの変化も広範囲に改善されると、ダニエレは述べています。
「そして、青空が広がっています。「誰もが何かを測定する機器を身につけるようになれば、集団健康解析のようなことができるようになるのでしょうか？あるいは、より戦略的に感染症の蔓延を食い止めることができるかもしれない？
しかし、研究室がデモで溢れかえっている間にも、現実の世界では疑問が生じる。人々はウェアラブルを身につけるのだろうか？人々はウェアラブルを身につけるのか、これらのデバイスは質の高いデータを提供するのか。ウェアラブル端末は、人々に装着されるのか、質の高いデータを提供できるのか、そのデータは現在の医療におけるゴールドスタンダードにどのように適合するのか。
ミスラは楽観的だ。彼女は、5年以内に臨床と商業の場でウェアラブルが本格的に進化すると予測しています。
私たちの多くは、すでにデータ収集デバイスを身につけたり、身の回りに置いたりすることに慣れているのです。つまり、健康や医療技術の未来は、多くの点ですでにここにあり、あなたの手首にあり、ただアップグレードを待っているのです。
