革新的なヘルステックの台頭：新しいスマートマスクが呼気凝縮液をリアルタイムで分析し、疾患を検出

公開日 2024年9月4日

更新日 2026年5月31日

著者

Gaurav Roy

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2020年以降、イノベーティブなヘルステックはCOVID-19の追い風と企業の効率向上へのニーズに主に支えられ、力強い成長を遂げています。

2023会計年度までに、ヘルスケアイノベーション市場の約4分の1を占めました。絶対額では、市場は2倍以上に拡大しました。2020年の約30億米ドルから2023会計年度には70億米ドルに成長しました。

ヘルステックはすでにテレメディシン、オンライン薬局、オンライン診断、ウェルネスなど、さまざまな消費者シナリオへと広がっています。企業側では、ヘルステックのイノベーションがSaaSベースの病院クリニックや薬局管理ソリューションなどの領域を効率化しています。

ヘルステックは、そのイノベーションの効率性により、健康とウェルビーイングのソリューションをより便利でアクセスしやすくしたため、急速に成長しました。

今後のセグメントでは、大規模採用の高い可能性を持つイノベーションに焦点を当てます。

スマートマスク：呼吸をモニタリングして健康を理解する

カリフォルニア工科大学（Caltech）の研究チームは、医療工学の教授である魏高（Wei Gao）氏と同僚らと共に、自己冷却戦略、自動マイクロ流体技術、バイオセンサーを統合したスマートフェイスマスクを開発し、ウェアラブルで呼気凝縮液のサンプリングと代謝物の分析が可能です。

出典: Caltech

このソリューションは、喘息やCOPD（慢性閉塞性肺疾患）、COVID-19後の感染症など、さまざまな呼吸器系疾患のモニタリングを目的とした多様なエンドユースケースで利用可能です。一部のマスクが温度、湿度、呼吸数といった物理的変化を監視するのに対し、EBCareとして知られるこのマスクは呼気中の化学物質をリアルタイムで分析できます。

EBCはExhaled Breath Condensate（呼気凝縮液）の略です。検出される化学物質は、特定の疾患に関連するさまざまな健康指標に必要な情報を提供します。例えば、亜硝酸塩レベルをモニタリングすることで、喘息患者の気道炎症を評価できます。

このソリューションの主な利点の一つは、検査結果の待機時間をなくすことです。自宅やオフィスの快適さの中で、リアルタイムにインサイトを提供します。

EBCareの利点について詳述する中で、魏高氏は次のように述べました。

COVID-19以降、人々はマスクをより多く着用しています。この増加したマスク使用を活用して、リモートでパーソナライズされたモニタリングを行い、自宅やオフィスで健康に関するリアルタイムのフィードバックを得ることができます。例えば、この情報を用いて医療治療の効果をどれほど発揮しているかを評価できるでしょう。

EBCareの仕組み

すべては呼気の冷却から始まります。EBCareは、ハイドロゲル蒸発冷却と放射冷却を統合した受動的冷却システムを採用し、フェイスマスク上の呼気を効果的に冷却します。

冷却により呼気は液体に変換され、毛細血管の連鎖を通じてセンサーへと輸送され分析されます。これはバイオインスパイアド・マイクロ流体技術として知られるデバイス群の一部です。液体輸送メカニズムは、植物が土壌から水を吸い上げて輸送する様式を模倣しています。

分析が完了すると、結果は電子的に個人のスマートフォン、タブレット、またはコンピュータへ送信されます。シームレスで便利なだけでなく、スマートマスクは材料費がわずか1ドルと低コストです。

実生活シナリオでのマスクテスト

マスクのテストの一つは、喘息またはCOPDの患者を対象に行われました。モニタリングされたパラメータは、気道炎症のレベルを示すバイオマーカーである亜硝酸塩でした。

このマスクはヒト被験者における血中アルコール濃度の検出にも有効であり、現場での飲酒運転チェックやその他のアルコール摂取モニタリングに適しています。

別のシナリオでは、研究者は腎臓関連疾患における血中尿素レベルの評価可能性を検討しました。腎機能が低下すると唾液中の尿素が増加し、アンモニアガスに分解され、呼気凝縮液中のアンモニウム濃度が上昇します。マスクはこの変化を検出できます。

マスクの将来性について概説する中で、ガオ氏は次のように述べました。

我々はこの技術を拡張し、さまざまな健康状態に関連する異なるマーカーを組み込むことを目指しています。これは、汎用的な健康モニタリングプラットフォームとして機能するマスクを作るための基盤です。

EBCareと同様に、最近多くのソリューションが登場しています。これらのソリューションはヘルスケアをより便利に、包括的に、そしてアクセスしやすくします。

2022年5月、研究者グループは、保護と個人の健康向上のためのウェアラブルIoTソリューションとしてスマートマスクを構想しました。目的と目標を説明する中で、研究者らは次のように述べました。

センシング、素材、AI、無線、IoT、ソフトウェアの統合により、ユーザーおよびその環境からリアルタイムで健康データと健康関連イベントの検出が可能になります。

ソリューションの潜在的な利点を指摘しつつ、提唱者は技術とヘルスケアの組み合わせがどのように成果を生むかを概説しました。例えば、本ケースでは、AIベースの健康データ分析により、正確な診断と治療計画で医療費を予測・削減できるのです。

スマートマスクが際立つ一方で、ヘルステックで極めて革新的な提案を提供している企業は他にも多数あります。以下のセグメントでは、そのような企業をいくつか取り上げます。

MedTronicはBioButtonというデバイスを提供しており、これはマルチパラメータウェアラブルです。医療グレードのウェアラブルデバイスで、皮膚温度、安静時呼吸数、安静時心拍数などのバイタルサインを継続的にモニタリングできます。このソリューションは、MedtronicのHealthcast™インテリジェント患者マネージャーの一部であり、リモートモニタリングと接続性ソリューションのポートフォリオに含まれます。

BioButtonは小型で目立たず、簡単に貼付できる自己接着型デバイスです。侵襲性がなく、患者は左上胸部に装着できます。連続使用で最大16日間のバッテリー寿命を持ち、1日あたり1,440件のバイタルサイン測定（皮膚温度、安静時呼吸数、安静時心拍数などの臨床的に重要なパラメータ）を追跡・記録できます。

このデバイスはパーソナライズされたベースラインアラートを搭載しており、臨床アラームよりも正確で効率的です。急性および急性後モードを設定可能で、病院の既存EMRシステムとの統合にも対応しています。

MedtronicのBioButtonは継続的なリモート患者モニタリングを可能にし、多くの利点があります。燃え尽き症候群を軽減し、臨床医を支援し、患者満足度を向上させ、病院や自宅でのアウトカムを改善します。

このデバイスは手動でのバイタルサイン収集と記録に要する時間を最小化します。患者は夜間のスポットチェックが減少するため、より快適に感じます。一方、医療機関は入院期間の短縮、予期せぬICU入院の減少、合併症率の低下、迅速対応チームの稼働頻度の減少により、より最適化された効率で運営できます。

このソリューションは、COPDやCHFなどの慢性疾患を抱える患者に特に有用です。総合的に死亡率を低下させます。

MDT 価格チャート

2024年5月、Medtronicは2024会計年度（FY24）第4四半期（Q4）の財務結果を発表しました。四半期の売上高は86億米ドルで、報告ベースで0.5％、有機的に5.4％増加しました。FY24の売上高は324億米ドルで、報告ベースで3.6％、有機的に5.2％増加しました。

この期間中、MedtronicはEvolut™ FX+ TAVRシステムやInceptiv™ クローズドループ脊髄刺激装置など、多くのソリューションについて米国FDAの承認を取得しました。また、Symplicity Spyral™ 腎動脈除去システムについて中国国家医薬品監督管理局（NMPA）の承認を受けました。さらに、Affera Sphere-9™ アブレーションカテーテルとSimplera Sync™ CGMを米国FDAに提出し、承認を求めています。

#2. Philips

PhilipsのIntelliVue MX40は、外来患者が快適かつ便利に装着できるように設計されたインテリジェントな患者用ウェアラブルモニターです。患者がケアユニット内を移動しても、デバイスはIntelliVue Information Center iXで無線にモニタリングします。

さらに、このデバイスは独自のケーブルコネクタを備えており、設計上、土壌や液体の付着を抑制し、定期的な滅菌を含む高レベルの消毒剤にも耐えられます。以前のソリューションと同様のカスタマイズ可能なアラームシステムを備えています。

患者の近くにいる場合や患者が歩行中でも、デバイスは情報センターでのみアラームを表示します。患者の臨床的ニーズに応じて、アラームの表示と音を設定可能です。

エネルギー要件がシンプルなこのデバイスは、使い捨てAA電池とPhilipsの単一充電式バッテリーの両方で動作し、IntelliVueモニターと短距離無線接続でき、バイタルサインの取得やより包括的な表示が可能です。

デバイスは、STおよびQT、FAST SpO2、インピーダンス呼吸を継続的にモニタリングしながら、12誘導ECG情報を取得できます。最大5画面フォーマットに対応し、必要な情報がすべて単一タッチで即座に利用可能です。

PHG 価格チャート

2023会計年度に、Philipsは売上高182億ユーロ、調整後EBITDAマージン10.6％を記録しました。

MedtronicやPhilipsといった大手メドテック・ユニバーサルテック企業が革新的なヘルステックの波に乗っている一方で、研究者たちはより便利で有用、かつコスト効率の高いヘルステックソリューションの探索に怯むことはありません。本記事は、ヘルステックの未来像を示すいくつかの研究詳細で締めくくります。

革新的ヘルステックの未来

革新的ヘルステックが世界を形作る可能性を認識し、世界保健機関（WHO）はPDH（Public Digital Health Technology）チームを設立しました。その使命は、デジタルヘルスのさまざまなステークホルダーと連携し、規範的支援、市場形成、運用支援という3つの戦略的目標を達成することです。

PDHチームが実施する主なイニシアチブには、SMARTガイドラインの確保が含まれます。また、デジタルヘルスのニーズに関する協調的評価に貢献し、各国が地域の要件に合致し、レジリエントで持続可能な保健システムに寄与する高品質なデジタルヘルステクノロジーを採用・拡大できるよう支援することも目指しています。

デバイス以外にも、EYのような有名企業がハードウェアを超えてソフトウェアやデータ支援を提供しています。例えば、EY Smart Health Analyticsは、管理可能なライブデータセットをキュレーションし、ユーザーにとって重要な方法でデータを分析し、現場で効果をもたらすアクションを促すプラットフォームです。

EYは、医療提供者と支払者を支援するための本格的なHealthcare Transformationチームを擁しています。このチームは、IoT、5G、人工知能（AI）、リモートモニタリングなどの最先端技術を活用し、システムに機敏性をもたらし、価値を失わずにボリュームに対応できるよう支援します。

そして、大手企業が直接革新的ヘルステックに関与する際、資源豊富な候補が不足することはありません。

MedtronicやPhilipsなどの企業はすでに取り上げましたが、他にも多数の企業が存在します。例えば、Abbott（NYSE: ABT）は最近、2つの新しい市販用連続血糖モニタリング（CGM）システム、Lingo™とLibre Rio™の米国食品医薬品局（FDA）承認を取得しました。

ここで特に言及すべきLingoシステムは、上腕に14日間装着するバイオセンサーと、スマートフォン上のコーチングアプリへ連続的に血糖データをストリーミングする機能を組み合わせています。言い換えれば、身体の言語を翻訳し、食事、運動、日常のストレスに対する個人の反応に関するインサイトを提供します。

一方、Libre Rioは、市販の統合型連続血糖モニタリング（iCGM）デバイスで、18歳以上のインスリン非使用者を対象としています。

Philipsは、既に取り上げたソリューションに加えて、ePatchと拡張型ホルターも開発しました。このパッチは3〜14日間の拡張ホルターモニタリングを提供し、シンプルで実用的、かつ効率的です。技術的に言えば、同ソリューションは最先端と言えるでしょう。医療グレードのAIと柔軟な装着オプションを活用し、装着者の指定された測定期間に基づいて包括的で実用的なレポートを迅速に提供します。レポートは読みやすく、インフォグラフィックが添付されています。