近年、糖尿病患者が安全かつ快適に血糖値を管理できるよう、世界中の研究者たちが「針を使わない血糖測定技術」の開発に挑戦しています。そんな中、超音波技術と人工知能（AI）を組み合わせた新システムが実験室で成果を上げ、無痛の血糖モニタリング実現にまた一歩近づいたことが報告されました。

今回の研究は npj Acoustics（Natureポートフォリオ） に掲載されており、これまで数々の障壁があった非侵襲血糖測定の分野で注目すべき進展を示しています。

■ 高周波超音波 × AI が血糖値の違いを識別

研究チームは 80MHzの超音波トランスデューサー（非常に高い周波数の超音波を発する装置）と、
深層学習（Deep Learning）モデルを組み合わせることで、
血液中のグルコース濃度の違いを検出することに成功しました。

今回テストされたAIモデルは以下の4種類です：

• VGGNet
• InceptionNet
• ResNet
• EfficientNet

これらのモデルに、0〜250mg/dLまで幅のある血液サンプルの超音波信号を学習させたところ、
6段階の細かな血糖レベル区分の識別では65〜68％の精度を達成。
特に InceptionNet が 67.9％ と最も高い精度となりました。

一見すると控えめな精度ですが、研究チームはここからさらに踏み込み、
「臨床的に特に重要な部分」に着目します。

■ 危険な血糖値異常（低血糖／高血糖）の区別は “90％超” と高精度

6段階の細分化では精度が落ちた一方で、研究チームが分類をシンプルにし、

● 150mg/dL

を境に 低血糖（150mg/dL未満） と 高血糖（150mg/dL以上） に分ける
“バイナリー分類” へ変更すると結果は劇的に改善しました。

• InceptionNet：90%以上の精度
• ResNet：90%以上の精度

つまり、現時点では細かい血糖値の「数値の特定」は難しいものの、
危険な血糖値状態かどうかの判定には非常に有望な性能 が示されたのです。

これは現場での利用価値が高く、
「今すぐ低血糖かどうかを知りたい」という切迫した状況で特に役立つ可能性があります。

■ 他の非侵襲技術との比較：超音波の強みとは？

現在、非侵襲血糖測定の研究は活発で、今月だけでも２つの大きな成果がありました：

1. オプトアコースティック技術（光と音を組み合わせた解析法）による非侵襲測定に成功（ドイツ研究）
2. pHキャリブレーションを利用した逆イオントフォレシス方式の高精度化（Nature Communications）

一方、今回の超音波方式は以下の点で独自のメリットを持ちます：

◎ 皮膚の色・厚さ・状態の影響を受けにくい

光を使う方式が避けられない「皮膚の個人差」の問題を回避できる。

◎ 血液と間質液の時間差（タイムラグ）を避けられる可能性

既存のCGM（Dexcomなど）は皮下組織の間質液を測るため、
血糖値と数分のタイムラグが発生します。
超音波方式は血液そのものをターゲットにできる可能性があります。

■ 臨床利用にはまだ課題も多い

革新的な結果が出た一方で、研究者たちは課題を明確に認識しています。

● モデルの “過学習”

• トレーニング精度 86％以上
• テスト精度 65〜68％

この差から、AIが「学習データに特化しすぎて汎用性が低い」状況が見て取れます。

● 使用した血液は馬の全血サンプル

実験条件は極めて制御されており、
人間の皮膚越しの測定とは環境が大きく異なります。

● 全血は信号が複雑

血小板・白血球など多数の成分が混在し、超音波反射が複雑になるため、
ノイズが増加してAIがパターンを学びにくい。

今後は以下の改善が必要とされています：

• データセットの大幅拡張
• トランスデューサの動きによるノイズ低減
• 人の皮膚越しの測定条件への適応
• モデルの汎化性能向上

■ “針のいらない血糖測定” へ確実に前進

既存のCGM（持続血糖測定器）は便利ですが、

• 皮下にセンサーを刺す必要がある
• 数日ごとの交換が必要
• コストが高い

などの課題があります。

今回の超音波×AI技術はまだ初期段階にあるものの、

✔ 低血糖／高血糖を高精度で判別可能

✔ 無侵襲で痛みゼロ

✔ 光学方式の弱点を回避できる

という大きなポテンシャルを持っています。

研究チームは、
「無針での血糖モニタリングを実現するため、技術をさらに磨く」と述べており、
今後、非侵襲型血糖測定の分野が急速に進化することが期待されています。

ソース

• azonano
• nature
• Helmholtz Munich
• npj Acoustics（Natureポートフォリオ）

投稿 AI超音波システムが針なしで血糖値を検出する新技術を開発 は 仕事終わりの小節 に最初に表示されました。

そんな中、痛みを伴わない“非侵襲的”血糖モニタリングを現実に近づける大きな進歩が報告されました。

2025年11月24日に Nature Communications に発表された研究で、
天津大学の Wangwang Zhu 氏率いるチーム は、これまで正確な血糖測定を妨げてきた大きな障害――皮膚のpH変動――を補正する新しいセンサー技術を開発しました。

これは将来的に、針や痛みを伴わない血糖測定の実現に直結する可能性を持つ、非常に重要な成果です。

■ “逆イオントフォレーシス”という仕組みで皮膚の下のグルコースを測る技術

今回の技術の中心となるのが 逆イオントフォレーシス という方法です。

これは、

• 皮膚にごく微弱な電流を流して
• 皮膚のすぐ下にある「間質液（細胞を取り囲む薄い液体）」を（ほんの少しだけ）皮膚表面に引き寄せ
• その液体に含まれるグルコースを測る

という仕組みです。

この方法は、
針を刺さないで血糖値に近い値が測れる可能性があるため、長年注目されてきました。

しかし…

■ 最大の問題：皮膚の「pH変動」が測定精度を大きく狂わせる

人間の皮膚は、汗や温度、乾燥状態など様々な要因で pH（酸性・アルカリ性の度合い）が常に変化しています。

このpHの揺らぎが、
グルコースの抽出量を大きく変えてしまう原因になっていました。

Zhu氏らによる過去の実験では、

• pHが1増えるだけで
• 測定されるグルコース濃度が 0.08～0.15 mmol/L も増えてしまう

ことがわかりました。

血糖値の管理において、これは致命的な誤差になり得ます。

■ pHを同時に測定し補正する“二重センサー”の誕生

今回開発されたセンサーの最大の革新は、

グルコース濃度とpHを同時に測ることができる点

です。

センサーは、

• 皮膚から引き出した間質液のグルコース量を測定
• 同時にその場所のpHをリアルタイムで測定し
• pHによる誤差を自動で補正する

という仕組みを備えています。

研究チームはこのアプローチを

「生理的環境が変化してもグルコース測定の信頼性を劇的に向上させる技術」

と説明しています。

■ 動物実験での検証：皮膚を傷つけずに高精度でグルコース抽出を実現

動物モデルを用いた試験では、

• グルコース抽出の効率が大きく向上
• 皮膚への刺激やダメージを最小限に抑えることに成功

といった結果が得られました。

さらに、研究者たちは電流の強さを細かく調整し、

痛みや刺激が一切ない“快適な使用感”

を実現するための最適値も導き出しました。

作られたプロトタイプは、

• 薄くて柔らかく
• 肌に密着して使えるパッチ型
• 日常生活の中で違和感なく装着できる設計

となっており、まさに「未来の糖尿病デバイス」を予感させるものです。

■ なぜ非侵襲的な血糖測定は“糖尿病技術の聖杯”なのか？

現在の連続血糖モニター（CGM）は非常に進化していますが、
それでもなお次のような問題があります。

● 現在のCGMの課題

• 皮膚に 小さな針（フィラメント） を挿入する必要がある
• 7〜15日ごとに交換が必要
• コストが高い
• 皮膚かぶれなどのトラブルが起きる場合がある

● 精度指標 MARD の課題

MARD（平均絶対相対誤差）は、血糖計の精度を示す重要な指標です。
現在の市販CGMは 8〜13% 程度。

完全非侵襲型が市場に出せないのは、精度がこの水準に届かなかったためです。

今回の研究は、この精度に近づくための重大な一歩を示しています。

■ 研究者が認める残された課題と、今後の展開

研究チームも、臨床応用に向けて解決すべき課題が残っていることを明らかにしています。

具体的には、

• センサーの長期的な安定性
• 肌に使う材料の安全性（生体適合性）
• 個人差に合わせたキャリブレーション
• 汗・温度・皮膚の電気特性など外部要因の影響

などがあります。

● 次のステップ：人間での臨床試験開始へ

研究チームはすでに人を対象にした試験を準備しており、

• 機械学習（AI）を用いて
• 温度・汗の成分・皮膚の状態などを考慮した高度な信号分析

を行うことで、さらに精度を高める予定です。

これは 「痛みのない血糖測定」を本格的に実現する道をひらく挑戦 と言えるでしょう。

■ まとめ：痛みゼロの血糖測定がついに現実味を帯びてきた

今回の研究は、これまで実現できなかった非侵襲的血糖モニタリングの精度問題を根本から解決する可能性を示しています。

• pH変動という大きな障害を正確に補正
• 皮膚を傷つけない快適なセンサー設計
• AIと組み合わせることでさらなる精度向上も可能

糖尿病患者の多くが毎日経験する「痛み」や「不安」を取り除くことにつながるこの技術は、医療機器の未来を大きく変える可能性を秘めています。

今後の臨床試験の結果に大きく注目が集まるでしょう。

■ ソース

• Abbott
• PubMed
• ScienceDirect
• Bioengineer.org
• Nature Communications
• type1strong.org

投稿 痛みのない血糖モニタリングへ大前進──研究者が「pH調整センサー」で非侵襲グルコース測定の大きな壁を突破 は 仕事終わりの小節 に最初に表示されました。