記事のポイント3行まとめ
- 汗を利用した非侵襲的血糖値モニタリング技術を開発。
- スマートウォッチにマイクロ流体パッチを統合し、リアルタイムで血糖値を測定。
- 糖尿病管理の個別化に貢献するウェアラブルヘルスケアシステム。
| タイトル（原文） | Microfluidic tesla valve sweat patch integrated smartwatch for optical continuous monitoring of glucose, oxygen, and heart rate. |
|---|---|
| タイトル（日本語） | マイクロ流体テスラ弁を組み込んだスマートウォッチによる、グルコース、酸素、心拍数の光学的連続モニタリング |
| 著者情報 | Sunah Cheong, Jonghyun Chae, Hwiwon Lee, Sang Hoon Hong, Hyunmin Lim, Hanseo Bae, Kyurim Lee, Sangbaie Shin, Tae Yeon Kim, Sei Kwang Hahn Department of Materials Science and Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 77 Cheongam-ro, Nam-gu, Pohang, Gyeongbuk 37673, South Korea. Department of Materials Science and Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 77 Cheongam-ro, Nam-gu, Pohang, Gyeongbuk 37673, South Korea. Electronic address: kimtty92@postech.ac.kr. Department of Materials Science and Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 77 Cheongam-ro, Nam-gu, Pohang, Gyeongbuk 37673, South Korea; PHI BIOMED Co., 168, Yeoksam-ro, Gangnam-gu, Seoul 06248, South Korea. Electronic address: skhanb@postech.ac.kr. Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 77 Cheongam-ro, Nam-gu, Pohang, Gyeongbuk 37673, South Korea. InHandPlus Inc., 507 Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul, 06168, South Korea. PHI BIOMED Co., 168, Yeoksam-ro, Gangnam-gu, Seoul 06248, South Korea. |
| ジャーナル等 | Biosensors & bioelectronics 289; 117925 |
| DOI | 10.1016/j.bios.2025.117925 |
| MeSHタグ | Humans Biosensing Techniques Sweat Heart Rate Oxygen Wearable Electronic Devices Equipment Design Glucose Glucose Oxidase Blood Glucose Blood Glucose Self-Monitoring Catalase Lab-On-A-Chip Devices Monitoring, Physiologic |
| 出版日 | 2025/Dec/01 |
| リンク | PubMedページ | Publisherページ |
日本語アブストラクト
非侵襲的連続血糖モニタリング（CGM）は、糖尿病管理における従来の血液ベースのアプローチに代わる有望な選択肢となります。様々な体液の中でも、汗は体内の血糖値を反映する魅力的な媒体です。しかし、汗の分析においては、低濃度の分析物、潜在的な汚染、非効率的なサンプリングといった技術的な課題が依然として存在します。本研究では、リアルタイムで光学的にグルコース、酸素、心拍数を連続モニタリングできる、マイクロ流体テスラバルブ汗パッチを組み込んだスマートウォッチを開発しました。自己駆動式の単方向テスラバルブマイクロチャネルは、逆流を最小限に抑え、効率的かつ連続的な汗の収集を可能にします。光学式ハイドロゲルセンサーは、グルコースオキシダーゼ、カタラーゼ、および酸素感受性色素で構成されています。グルコース酸化およびそれに続くカタラーゼ反応は、酸素感受性色素によってモニタリングでき、グルコース濃度に可逆的に比例する光学信号を生成します。マイクロLEDとフォトディテクターを搭載した統合スマートウォッチプラットフォームは、光学的読み取りとワイヤレスデータ伝送を提供し、グルコース、酸素、心拍数の非侵襲的連続モニタリングを実現します。装着した状態でのテストにより、生理的な汗のグルコース濃度範囲（0.01 mM～0.1 mM）において、血糖値との統計的に有意な相関を示す信頼性の高いCGMが検証されました。これらの結果を総合すると、本スマートウォッチは、個別化された糖尿病管理のための有望なウェアラブルヘルスケアシステムとして成功裏に活用できるでしょう。
英語アブストラクト
Noninvasive continuous glucose monitoring (CGM) offers a promising alternative to conventional blood-based approaches for diabetes management. Among various body fluids, sweat is an attractive medium to reflect the blood glucose levels in the body. However, technical challenges for the sweat analysis persist due to the low analyte concentrations, potential contamination, and inefficient sampling. Here, we develop a microfluidic Tesla valve sweat patch integrated smartwatch for real-time optical continuous monitoring of glucose as well as oxygen and heart rate. The self-driven, unidirectional Tesla valve microchannel enables efficient and continuous sweat collection with minimal backflow. The optical hydrogel sensor is composed of glucose oxidase, catalase, and an oxygen-sensitive dye. The glucose oxidation and the following catalase reaction can be monitored by the oxygen-sensitive dye, producing optical signals reversibly proportional to glucose concentrations. The integrated smartwatch platform, equipped with micro-LEDs and a photodetector, provides optical readout and wireless data transmission for noninvasive continuous monitoring of glucose, oxygen and heart rate. On-body tests validate reliable CGM within the physiological sweat glucose range from 0.01 mM to 0.1 mM, showing the statistically significant correlation with blood glucose levels. Taken together, this smartwatch would be successfully used as a promising wearable healthcare system for personalized diabetes management.
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