筋肉・組織の硬さを測定するスマートセンサー(A Smart Sensor for Your Muscles and Tissues)

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2025-09-03 デューク大学

デューク大学プラット工学部の研究チームが、皮膚や筋肉などの組織の硬さを非侵襲的かつリアルタイムで測定できるスマートなウェアラブルパッチを開発しました。この小型パッチはスマートウォッチほどのサイズで、最大数センチの深さまでの組織硬度を測定可能です。超音波装置よりずっと手軽で、傷の治癒経過、皮膚がんなどの慢性疾患、蘇生時の体液管理、筋肉リハビリなどへの応用が期待されます。ただのウォッチ型ではなく、将来はスポーツウェアや医療用包帯、日常衣類、さらには支援ロボットにも組み込める“ボディの健康ダッシュボード”としての展開が描かれています。測定メカニズムは、音波を表皮に送信し、その振動を分析することで実現。50Hz〜800Hzの音波を利用し、皮膚と深層の組織に異なる反応を引き出し、それをリアルタイム処理で解析することで二層構造を分離する仕組みです。初期プロトタイプはバッテリー駆動で数時間動作し、Bluetooth経由でデバイスに通信可能です。研究成果は『Science Advances』に掲載されました。

<関連情報>

組織の硬さを歩行中にモニタリングするための機械音響波センシングによるワイヤレスのウェアラブル弾性測定 Wireless, wearable elastography via mechano-acoustic wave sensing for ambulatory monitoring of tissue stiffness

Chenhang Li, Heling Wang, Ziwu Song, Wei Zhang, […] , and Xiaoyue Ni
Science Advances  Published:3 Sep 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.ady0534

筋肉・組織の硬さを測定するスマートセンサー(A Smart Sensor for Your Muscles and Tissues)

Abstract

Assessing the mechanical properties of soft tissues holds broad clinical relevance. Advances in flexible electronics offer possibilities for wearable monitoring of tissue stiffness. However, existing technologies often rely on tethered setups or require frequent calibration, restricting their use in ambulatory environments. This study introduces a mechano-acoustic wave sensing technology for automated, wireless elastography. The patch-form sensor maintains conformal contact with the skin, regardless of body motion or deformation. It provides continuous, depth-sensitive estimation of subcutaneous tissue stiffness through real-time surface wave dispersion analysis. Theoretical and experimental investigations on phantom materials and tissues spanning a wide range of Young’s modulus (in kilopascals to megapascals) demonstrate the capability of the device to rapidly and robustly evaluate the stiffness at depths up to several centimeters. The device shows compatibility with various tissue models, with results consistent with in-parallel ultrasound elastography measurements. Deployment of the device during exercises confirms its viability for ambulatory monitoring, enabling continuous assessment of variation in tissue stiffness.

医療・健康
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