ワイヤレス給電の「スマート包帯」は薬物を提供できる可能性がある

2023 年 5 月 30 日

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グラスゴー大学による

ワイヤレス給電で環境に優しい新世代の「スマート包帯」は、治癒していない傷を持つ患者の感染症の回避に役立つ可能性があると科学者らは述べている。

この包帯は、現在、痛みを伴う洗浄と治療を頻繁に必要としている慢性的な治癒しない傷を抱えて暮らす人々の生活の質を改善するのに役立つ可能性があります。 治癒しない傷は、特定の薬の副作用や、糖尿病、がん、血管損傷などの健康要因の可能性があります。

英国とフランスの研究者チームは、発光ダイオード（LED）が埋め込まれたこの種初の包帯を開発した。この包帯は、殺菌用の紫外線を傷口に当て、次のような薬剤を使用せずに細菌の増殖を防ぐものだ。抗生物質。

UV 光は、外科用器具や生鮮食品などの物体の滅菌にすでに広く使用されています。 治癒していない傷の細菌感染を薬の代わりに紫外線で治療すれば、「スーパーバグ」として知られる抗生物質耐性を持つ危険な新種の細菌の増殖を遅らせることができる可能性がある。

学術誌「IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems」に掲載された新しい論文の中で、研究者らはスマート包帯をどのように構築し、その抗菌効果を実証したのかについて概説しています。

彼らは、包帯の生地に統合できるスリムで柔軟な誘導コイルを構築しました。 このコイルは磁気共鳴ワイヤレス電力伝送と呼ばれる技術を使用して、バッテリーを必要とせずに UV LED に電力を供給します。

代わりに、誘導コイルは、電源に接続された 2 番目のコイルから電力を無線で受け取ります。 抗菌処理が完了するまで、送信コイルと受信コイルを互いに近づけておくだけで、LED に無期限に電力を供給できます。

研究者らは臨床検査で、シュードアルテロモナス属と呼ばれるグラム陰性菌の株のサンプルを暴露した。 D41 は、スマート包帯によって供給される UV ライトに対応します。 グラム陰性菌の一部の形態は、人間にさまざまな重篤な感染症を引き起こす可能性があります。

テストでは、スマート包帯がシュードアルテロモナス属の菌の増殖を遅らせ、阻止できることが示されました。 スライドの表面に D41 が塗布され、6 時間以内に細菌を効果的に除去します。 研究者らは、このシステムが医療現場で患者の慢性的な治癒していない創傷内の細菌に対しても同様に使用できる可能性があると示唆している。

サウサンプトン大学の新興テクノロジー分野の RAEng 教授である Steve Beeby 教授は、この論文の共著者です。 同氏は、「ウイルスや細菌を殺すために紫外線を使用することはよく知られており、これは包帯内にUVC発光LEDを統合し、その有効性を探求する最初の研究である。このアプローチは、持続性の傷や細菌の治療に大きな利益をもたらす可能性がある」と述べた。これは、傷の状態を監視しようとする一般的なスマート包帯に比べて大きな進歩です。」

グラスゴー大学ジェームス・ワット工学部のマフムード・ワギ博士も、この論文のもう一人の共著者です。 彼はスマート包帯のワイヤレス電力供給システムを開発しました。

ワギ博士は、「従来の電池はかさばり、柔軟性に欠け、定期的に交換する必要がある。そのため、数時間にわたって信頼性の高い治療を提供するために患者の体の輪郭にぴったりと適合する必要がある包帯に電池を使用するのは困難である」と述べた。私たちが開発したシステムは柔軟性があり、包帯の生地にシームレスに統合して LED に電力を供給し、あらゆる表面に UV-C 光を届けることができます。」

「私たちはスマート包帯が将来の医療の鍵となると信じていますが、その環境負荷に留意する必要があります。英国だけでも年間 40,000 トンを超えるバッテリーが販売されており、そのうちの半分未満がリサイクルされています。当社のワイヤレス パワー テクノロジーこれにより、医療用ウェアラブルが薬物ベースの治療に代わるものとして持続的に成長することが可能になります。」

「我々は今後も創傷の進行を監視できるセンサーを組み込む包帯のさらなる開発に協力し続けるとともに、今後数年のうちに臨床現場でこの技術のテストを開始する予定です。」

このスマート包帯は、サウサンプトン大学のワギ博士とその同僚によって最初に開発された技術に基づいて構築されています。 この研究は、IEEE Transactions on Industrial Electronics に最近掲載された 2 番目の論文で紹介されています。

この論文では、磁気共鳴ワイヤレス電力伝送を初めて使用して、刺繍やスクリーン印刷を使用して標準的な織物に電力を供給することを実証しています。この機能は、スマート包帯の実現に貢献しました。

この場合、電力は、繊維表面に印刷された、ウェアラブル発熱体として機能する、銀とカーボンで作られた新開発のフレキシブル電子抵抗器に供給されました。 このシステムは、送信機から 2cm 離れた状態で、50% を超える効率で最大 60℃まで加熱することができました。

ワギ博士は、「ヒーターは非常に電力を消費するため、バッテリー駆動のヒーターはバッテリーがすぐに消耗するか、交換が必要になるまで適度な量の熱しか提供しない傾向があります。」と述べました。

「この論文は、高周波磁気共鳴ワイヤレス電力伝送を使用して、洗濯して再利用できる衣服に組み込まれた効率的な加熱システムに電力を供給する方法を示しています。これは従来のバッテリーでは不可能です。」

「電力供給の効率は、他の場所で開発された以前のウェアラブル ワイヤレス パワー レシーバーの 2 倍です。エネルギー効率の高い加熱ソリューションの重要性を考えると、これは医療用途、寒い環境でも着用できる加熱服、もっと。"

詳しくは： Irfan Ullah et al、「慢性創傷ケアのためのワイヤレス給電の薬物不使用および抗感染性スマート包帯」、IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems (2023)。 DOI: 10.1109/TBCAS.2023.3277318

Mahmoud Wagih et al、「ウェアラブル オールプリント テキスタイルベース 6.78 MHz 15 W 出力ワイヤレス パワー トランスファー システムとそのスクリーンプリント ジュール ヒーター アプリケーション」、IEEE Transactions on Industrial Electronics (2023)。 DOI: 10.1109/TIE.2023.3277112