医療用ウェアラブル機器に搭載される非侵襲的バイオマーカーセンサーは、医療成果の大幅な改善を約束します。しかし、汗やその他の体液中のバイオマーカーを測定する機能は、歩数を数えたり体温をモニターしたりするウェアラブルに現在使用されているセンサーよりもはるかに繊細です。

医師は、特定の生理学的指標であるバイオマーカーを分析することで、がんや心臓病、あるいは以前は検出されなかった糖尿病の兆候などの疾患の可能性のある患者を診断し、モニタリングします。患者中心の医療というトレンドに沿って、医療技術開発者はバイオマーカーセンシングを利用し、ますます個別化されたモニタリングのためのソリューションを設計しています。

例えば今日、血液・汗・唾液などの体液中のバイオマーカーを測定するウェアラブル機器への関心が高まっています。体液によるバイオマーカーのモニタリングは、痛みを伴わず、多くの場合非侵襲的であり、患者のコンプライアンス確保に役立ちます。医療を大きく改善するだけでなく、バイオマーカーの正確で非侵襲的なモニタリングは、センサーデバイス開発者にも市場機会をもたらすでしょう。しかしその前に、開発者は技術的かつ設計上の課題を克服しなければなりません。

研究者・新興企業・業界のリーダーたちは、人間の汗に含まれるバイオマーカーを測定できるセンサーの開発プロジェクトに積極的に取り組んでいます。例えば、乳酸は疲労の開始を示し、入院患者の全死亡のマーカーとなります。さらに、汗を使ったグルコースモニタリングの開発も進んでいます。バイオメディカルエンジニアと材料科学者が共同で、汗に含まれる複数のバイオマーカーを読み取り、そのデータをスマートフォンに送信してリアルタイムで追跡かつ分析できる、小型でウェアラブルなフレキシブルセンサーを開発しました。

しかし、汗や唾液中のバイオマーカーの濃度は血液サンプルよりも低く、このような低濃度のバイオマーカーを検出することは困難です。多くの興味深いバイオマーカーセンサー技術が、実験室で実証されています。例えば、使い捨てセンサーに含まれる化学物質が特定のバイオマーカーの受容体として働き、化学物質の受容がセンサーの可変抵抗負荷となります。しかし、このような新たなテクノロジーは、ウェアラブル製品に使用するために望ましいパフォーマンスレベルを達成するために、さらなる開発が必要です。

一方、モレックスは、さまざまな使い捨てセンサーとインターフェイス可能な薄型で柔軟なさまざまなプラットフォームを開発しました。当社のセンサープラットフォームは、所定のセンサー応答性とアプリケーション要件の範囲内でシグナルを解釈できるようにカスタム設定されます。バイオマーカー化合物の受信は、センサーの識別可能な負荷に効果的に変化し、増幅され、デジタル化され、ロジック計算を実行するプロセッサーに送信され、最終的にインジケーターディスプレイまたはモバイルデバイスなどの他のヒューマンマシン インターフェイスを介してユーザーに伝達されます。

デバイスの商業的な成功は、製造可能性と最終的にはコストに加えて、センサーシステムのフォームファクターとパフォーマンスに依存します。さまざまなセンサープラットフォームは、バイオマーカーセンシング試作品およびサブシステム機能テスト実施に使用できます。典型的なバイオマーカーセンサー プラットフォームには、マイクロプロセッサー、オペアンプ、アナログ デジタルコンバーター、インジケーターLEDまたはディスプレイ、アンテナ、場合によっては追加メモリ、コイン電池または薄膜電池が含まれます。

最近のフレキシブル基板とテクノロジーの発展により、硬質またはフレキシブルなエッチング銅回路と比較して、経済的で軽量なハイブリッドセンサーエレクトロニクスが可能になりました。シルバーフレキシブル回路上のバイオマーカーセンサー プラットフォームは、非常に複雑でありながら耐久性のある両面レイアウトを可能にします。典型的なシステムとしては、ポリエチレンテレフタレート（PET）基材に、広く利用されている印刷技術で銀と誘電体インクを塗布したものがあります。アプリケーションの要件に応じて、アセンブリーには、集積回路用の0.50mmピッチQFNパッケージ、重要部品を保護するカプセル化、薄膜電池、生体適合性実装接着剤、グラフィックオーバーレイを組み込むこともできます。

ユーザーの邪魔にならないよう、ウェアラブルバイオマーカーのフォームファクターは、一般的に厚さ2.00～5.00mmの現在の統合型センサー設計よりも薄くする必要があります。シリコンダイを薄くすれば、基板をより薄く、より柔軟にすることが可能となります。高速伝送用のシートツーシートおよびロールツーロールの印刷や組立技術は、はるかに薄い基材（厚さ1.00～2.00mm）の大量処理を可能にします。

ヒト生体流体中のさまざまなバイオマーカーを検出するための薄型フレキシブルセンサーの一貫性の向上に、重要な進展がありました。先駆的な開発者たちは現在、信頼性が高く、正確で、経済的な使い捨てウェアラブル バイオマーカーセンサー ソリューションに取り組んでいます。

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