미국의 캘리포니아대학 샌디에이고 연구팀이 개발한 'An epidermal patch for the simultaneous monitoring of haemodynamic and metabolic biomarkers'는 목 주변의 피부에 스티커처럼 붙여 혈압과 심장박동을 지속적으로 추적하면서 동시에 포도당, 젖산, 알코올, 카페인의 수준을 측정하는 전자패치이다. 초음파로 혈압과 심장박동을 모니터하고 다른 전기화학 센서로 측정한다.
An epidermal patch for the simultaneous monitoring of haemodynamic and metabolic biomarkers
https://www.nature.com/articles/s41551-021-00685-1
이전에도 피부에 붙여 생체신호 등을 측정하는 방법은 있었지만, 심장의 신호와 여러 생화학적 데이터를 하나의 장치에서 동시 측정이 가능했던 장치는 없었다. 이번에는 전기화학 센서와 초음파 트랜스듀서라는 2종류의 센서를 이용하여 모든 수치를 측정한다.
전자패치는 피부에 순응하도록 신축성 있는 SEBS(수첨형 스티렌계 열가소성 엘라스토머)로 만든 얇은 시트를 기반으로, 전도성 잉크로 전극과 회로를 인쇄하여 형성한다.
전극 중 하나는 피부에 화학물질을 감지하는데 땀을 흘린 후의 젖산, 알코올, 카페인을 감지한다. 피부 바로 아래에 있는 글루코오스를 측정하는 다른 전극은 피부에 약한 전류를 흘려 간질액을 추출하여 액중 포도당을 측정한다.
초음파는 피부 아래 4cm 깊이에서 맥동하는 혈관의 움직임을 감지하여 혈압과 심박수를 비침습적으로 측정한다. 초음파를 체내에 보내고 동맥에서의 반사를 센서가 감지하여 신호를 혈압측정값으로 변환한다. 기존의 많은 계측기처럼 표면상에서 혈압을 측정하지 않기 때문에 더욱 정확한 수치를 관찰할 수 있다.
실험에서는 여러 피실험자에게 헬스자전거로의 운동, 높은 당질의 식사, 알코올이나 카페인 음료의 섭취 등을 요구하여 전자패치로 수치를 취득했다. 그 결과, 전자패치의 측정은 시판 혈압계, 혈중 젖산 측정기, 혈당 측정기, 음주 측정기 등 측정장치에 의해 수집된 수치와 거의 일치했다. 피부에 장착한 채 전자패치를 꼬거나 구부려도 정확하게 측정되었다.
현재는 측정값을 표시하기 위해 전원과 컴퓨터에 연결해야 해서 완전한 무선이 아니다. 연구팀은 향후 과제로 완전 무선화를 목표로 하고 있다.
이번 전자패치는 기초질환이 있는 사람이나 스포츠 선수가 정기적으로 자신의 건강상태를 모니터할 수 있도록 할 뿐만 아니라 착용자의 부담을 최소화하여 측정할 수 있어서 환자용 원격감시로도 활용이 가능하다고 보고 있다.
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