14歳の少女が挑む!慢性創傷治療を劇的に変える新技術とは?

健康

Working out of her garage, Anushka Naiknaware designed a sensor that tracks wound healing, becoming the youngest winner (at age 13) of the Google Science Fair. Her clever invention addresses the global challenge of chronic wounds, which don’t heal properly due to preexisting conditions like diabetes and account for billions in medical costs worldwide. Join Naiknaware as she explains how her “smart bandage” works — and how she’s sharing her story to inspire others to make a difference.

アヌシュカ・ナイクナワレは、自分のガレージで働きながら、傷の治癒を追跡するセンサーを設計し、Googleサイエンスフェアの最年少(13歳)受賞者となりました。

彼女の賢明な発明は、糖尿病などの既存の状態によって適切に治癒しない慢性の傷の世界的な課題に対処し、世界中で数十億ドルの医療費を占めています。彼女の「スマートバンテージ」がどのように機能するか、そして彼女が自分の物語を共有して他の人々に影響を与える方法を説明するナイクナワレに参加してください。

タイトル
A teen scientist’s invention to help wounds heal
傷の治癒を助ける十代の科学者の発明
スピーカー アヌシュカ・ナイクナワレ
アップロード 2018/06/20

「傷の治癒を助ける十代の科学者の発明(A teen scientist’s invention to help wounds heal)」の文字起こし

Ever since I was a young girl, I was always fascinated — Oh! OK, I meant younger and more short. If that’s possible to imagine. But ever since I was a young girl, I was always fascinated with how the world worked exactly how it did. So this, very early on, led me to the fields of mathematics and chemistry. I would keep going further and further, and as I kept going, I realized that all the fields of science are interconnected. And without one, the others have little or no value. So, inspired by Marie Curie and my local science museum, I decided to start asking these questions myself and engage in my own independent research, whether it be out of my garage or my bedroom. I started reading journal papers, started doing science competitions, started participating in science fairs, doing anything I could to get the knowledge that I so desperately wanted.

So while I was studying anatomy for a competition, I came across the topic of something called chronic wounds. And one thing that stood out to me was a statistic that said that the number of people in the United States with chronic wounds exceeds the number of people with breast cancer, colon cancer, lung cancer and leukemia, combined. Hold up. So what is a chronic wound? And why haven’t I heard about a 5K walk for chronic wounds, why haven’t I even heard about a chronic wound in general?

So after I got past those preliminary questions, and one that I will clarify for you, a chronic wound is essentially when someone gets a normal wound, except it fails to heal normally because the patient has some kind of preexisting condition, which in most cases is diabetes. So more staggering statistics were to be found as I kept going on in this research. In the year 2010 alone, 50 billion dollars were spent worldwide to treat chronic wounds. In addition, it’s estimated that about two percent of the population will get a chronic wound at some point in their lifetime. This was absurd.

So as I started doing more research, I found that there was a correlation between the moisture level inside a wound dressing and the stage of healing that the chronic wound would be at. So I decided, why don’t I design something to measure the moisture level within the wound so this can help doctors and patients treat their wounds better. And essentially, expedite the healing process. So that’s exactly what I set out to do. Being a 14-year-old working out of her garage-turned-lab, I had a lot of constraints. Most being that I wasn’t given a grant, I wasn’t given a lot of money, and I wasn’t given a lot of resources. In addition, I had a lot of criteria, as well. Since this product would be readily interacting with the body, it had to be biocompatible, it also had to be low-cost, as I was designing it and paying for it myself. It also had to be mass-manufacturable, because I wanted it to be made anywhere, for anyone. Thus, I drafted up a schematic. What you see on the left hand-side is the early schematics in my design, showing both a bird’s-eye view and also one stacking variant. A stacking variant means that the entire product is consisted of different individual parts that have to work in unison.

And what’s shown there is one possible arrangement. So I had gone on to testing my sensors and as all scientists have stumbles along their work, I also had a couple of problems in my first generation of sensors. First of all, I couldn’t figure out how to get a nanoparticle ink into a printcheck cartridge without spilling it all over my carpet. That was problem number one. Problem number two was, I couldn’t exactly control the sensitivity of my sensors. I couldn’t scale them up or down, I couldn’t really do anything of that sort. So I wanted something to solve it. Problem one was easily solved by some scouting on eBay and Amazon for syringes that I could use. Problem two, however, required a lot more thought. So this is where this factors in. So what a space-filling curve does is it aims to take up all the area it can within one unit square. And by writing a computer program, you can have different iterations of the different curve, which increasingly get close to one unit square, but never quite reaches there. So now I could control the thickness, the size, I could do whatever I want with it, and I could predict my results. So I started constructing my sensors and testing them more rigorously, using money that I had gotten from previous science fair awards.

Lastly, I had to connect this data in order to be read. So I interfaced it with a Bluetooth chip, which you can see here by the app screenshots on the right. And what this does is that anyone can monitor the progress of their wound, and it can be transmitted over a wireless connection to the doctor, the patient or whoever needs it. So in conclusion, my design was successful — however, science never ends. There’s always something to be done, something to be refined. So that’s what I’m currently in the process of doing. However, what I learned was what’s more important than the actual thing I designed is an attitude that I had taken on while doing this. And that attitude was, even though I’m a 14-year-old working in her garage on something that she doesn’t completely understand, I could still make a difference and contribute to the field. And that’s what inspired me to keep going, and I hope it inspires many others to also do work like this even though they’re not very sure about it. So I hope that’s a message that you all take on today. Thank you.

「傷の治癒を助ける十代の科学者の発明(A teen scientist’s invention to help wounds heal)」の和訳

小さい頃から、私はいつも世界がどのように動いているのかに魅了されていました。あっ、もっと若くて背が低かった時のことです。想像できますか?でも、とにかく、小さい頃から、世界がどうしてそう動いているのかに興味があったのです。これが早いうちに私を数学や化学の分野に導きました。どんどん進んでいくうちに、科学の全ての分野が互いに関連していることに気づきました。一つがなければ、他のものは価値をほとんど、あるいは全く持たないのです。マリー・キュリーや地元の科学博物館に影響されて、私は自分でこれらの質問をし始め、自分で独立した研究をすることにしました。それがガレージであろうと自分の部屋であろうと、関係ありませんでした。学術論文を読み、科学競技会に参加し、科学フェアにも出場し、知識を得るためにできることは何でもしました。

そして、ある競技会のために解剖学を勉強している時、「慢性創傷」というトピックに出会いました。アメリカにおける慢性創傷の患者数が、乳がん、大腸がん、肺がん、白血病の患者数を合計したものより多いという統計に驚かされました。ちょっと待ってください。慢性創傷とは何でしょう?そして、なぜ「慢性創傷のための5キロウォーク」を聞いたことがないのか、そもそも慢性創傷について全く聞いたことがないのはなぜでしょう?

これらの初歩的な質問を通り過ぎた後、ひとつだけ明確にしておきたいのは、慢性創傷とは、普通の傷が治らず、患者が何らかの既存の状態を持っているために正常に治癒しないことを指します。そのほとんどの場合、それは糖尿病です。さらに調査を進めるうちに、もっと驚くべき統計に出会いました。2010年だけで、慢性創傷の治療に世界中で500億ドルが費やされました。さらに、人口の約2%が一生のうちに慢性創傷を患うと推定されています。これは驚くべきことでした。

研究を進める中で、私は傷の包帯内部の湿度と慢性創傷の治癒段階との間に相関関係があることを発見しました。そこで、傷内部の湿度を測定する装置を設計し、それを用いて医師や患者が傷をより効果的に治療できるようにすれば、治癒プロセスを早めることができるのではないかと考えました。そこで、私は実際にその設計に取り組むことにしました。14歳のガレージを改造した実験室で働く私には多くの制約がありました。例えば、研究費用やリソースが十分に与えられなかったことです。また、この製品が直接体に触れるものであるため、生体適合性が必要であり、低コストで設計しなければならず、自分で資金を賄っていました。さらに、どこでも誰でも作れるように大量生産可能でなければなりませんでした。

このような要件を満たすために、私は設計図を作成しました。左側に見えるのは、設計の初期の図面で、鳥瞰図と積層バリアントの一例が示されています。積層バリアントとは、製品が個別の部品で構成され、それらが一体となって機能することを意味します。

そして、センサーのテストを始めました。全ての科学者が経験するように、私も最初の世代のセンサーでいくつかの問題に直面しました。まず、ナノ粒子インクをプリントチェックカートリッジに入れる方法がわからず、カーペットにこぼしてしまうことが問題でした。次に、センサーの感度を正確に調整することができず、スケールアップやスケールダウンができないことが問題でした。問題1は、eBayやAmazonで使用できる注射器を探して解決しました。しかし、問題2はもっと多くの考えが必要でした。そこで、スペースフィリング曲線が登場します。スペースフィリング曲線は、1つの単位正方形内の全ての領域を占めることを目的としています。コンピュータプログラムを使って、異なる曲線の反復を生成し、それが徐々に単位正方形に近づくが完全には到達しないようにしました。これにより、厚さやサイズを制御でき、予測可能な結果を得ることができました。私はセンサーを構築し、以前の科学フェアで得た賞金を使ってより厳密にテストを始めました。

最後に、このデータを読み取るために接続する必要がありました。そこで、Bluetoothチップとインターフェースを組み合わせ、右側のアプリのスクリーンショットで見えるようにしました。これにより、誰でも自分の傷の進行状況をモニターでき、その情報をワイヤレス接続を通じて医師や患者、必要とする人に送信することができます。結論として、私の設計は成功しました。しかし、科学には終わりがありません。常に改良の余地があります。現在もその改良作業に取り組んでいます。

ただし、私が学んだことは、実際に設計したもの以上に重要なことがありました。それは、このプロジェクトに取り組んでいる間に得た態度です。その態度とは、14歳の私が自分のガレージで完全に理解していないことに取り組んでいても、違いを生み出し、分野に貢献できるということです。それが私を前進させ続ける原動力となり、他の多くの人々にも同様の取り組みを促すことを願っています。今日はそのメッセージを皆さんに伝えられればと思います。ありがとうございました。

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