一連の新たな特許出願は、Appleが将来のApple Watchに、採血を必要とせずにテラヘルツ電磁放射を使用して血糖値を監視できる機能を導入するという最近の主張を裏付けている。
最近の報道によると、近々発売される「Apple Watch Series 7」には、患者から物理的に血液を採取する必要なく、血糖値を測定するためのグルコースモニタリング機能が搭載されるとのこと。
これは多くの医療企業が追求してきた技術であり、Appleも数年にわたって研究を重ねてきました。そして今回、関連する4つの特許出願が公開され、Apple Watchにおける同様のシステムに関するAppleの最新提案が明らかになりました。
4つの提案のいずれにも「グルコース」や「血糖値」という言葉は出てきません。しかし、いずれも吸収分光法を用いたシステムを提案しており、これはすべての非侵襲性システムの提案で血糖値モニタリングに用いられているものです。
「環境センサーを用いた性能向上による動的環境におけるテラヘルツ分光法およびイメージング」が主要な新規特許出願であり、他の3件はこれに関連するバリエーションです。4件はすべて主に同じ発明者チームによるもので、いずれもシステムの一部として電磁波を利用することに関するものです。
これまでの提案では、光を用いて「ガス、液体または固体物質の状態／品質」を検出する様々な実装が見られてきましたが、Appleはここで限界があると主張しています。精度への懸念に加え、時計のような小型デバイスでは電力消費の問題もあります。
「例えば、電子機器にガスセンサーを組み込むには、ガスを検知するために、ガスセンサーに空気が流れ込むための開口部が必要です」とAppleは述べています。「開口部によって、デバイスの耐水性が低下する可能性があります。また、フォームファクタとガス検知能力のトレードオフにより、開口部のサイズが制限される場合もあります。」
さらに、Appleはガス以外の物質も検知する必要があるが、Apple Watchには多くの異なるセンサーを搭載するスペースがない。「ガス、液体、固体物質を検知するために複数のセンサーを家電製品に統合すると、家電製品のサイズとコストが増大する」とAppleは述べている。
最後に、Appleは、今日のセンサーの多くは「センサーの特性を維持するために、アイドル時に高い電流を消費する」と述べています。例えば、一部のセンサーには「センサーを常に一定の温度に保つために加熱素子が使用されている」ものもあります。
吸収分光法の1つのシステムを示す特許の詳細
これまで提案されてきた光学システムは、特性が既知の光をユーザーの皮膚などのサンプルに透過させるものでした。光が再び検出されると、透過した物質によって光は変化し、一部の波長は体内に吸収されます。
Appleの新たな提案は、テラヘルツ電磁波を利用する点を除けば、Apple Watchと同様の仕組みのようです。本質的には、Apple Watchは極めて近距離で動作する電波分光装置となるでしょう。
特許出願には、「電子機器の送信機は、テラヘルツ（THz）周波数帯の電磁波（EM）を動的環境に放射する」と記載されている。「電子機器の受信機は、環境から反射されたEM波を受信する。」
「反射電磁波のスペクトル応答が決定され、これには環境内の伝送媒体を示す吸収スペクトルが含まれます」と論文は続ける。「この吸収スペクトルは、対象となる伝送媒体の既知の吸収スペクトルと比較されます。」
AppleがApple Watchではなく「電子機器」という言葉を繰り返し用いているように、提案の範囲も広がっています。吸光分光法は非侵襲的な血糖値モニタリングの手段ですが、Appleによると、この提案は皮膚がんやその他の皮膚疾患の検出など、健康全般のモニタリングにも関係しているとのことです。
Appleの提案が実現すれば、血糖値モニタリングが非侵襲的な処置として実施できるようになることは明らかです。しかし同時に、Apple Watchが血糖値を継続的にモニタリングし、大きな変化があれば装着者に通知できるようになることも意味します。
これは、たとえば病院のモニタリングほど正確ではありませんが、心拍モニタリングで非常に有用であることが証明されているのと同じ種類の継続的な情報を提供します。
しかし、テラヘルツRF生成と高精度センシングはまだ比較的新しい技術です。AppleがテラヘルツRF用の小型部品開発をどこまで進めているのか、あるいはそもそもコンセプトの研究にとどまらず、実際に作業を開始したのかどうかさえ不明です。
テラヘルツイメージングおよびセンシングは、エネルギーが低いため電離放射線ではありません。組織への影響は、携帯電話などに使用されている既存の無線周波数放射と同様に、熱効果のみになると予想されます。この技術は、医療画像撮影など幅広い用途があり、理論的にはデータ伝送やセキュリティイメージングにも使用できます。
