과학자들은 차세대 웨어러블 건강 모니터를 만들기 위한 첫 걸음을 내디뎠다.

신체 건강의 척도인 인간 바이오마커 측정에 대한 대부분의 연구는 땀으로 배출되는 화학 물질을 감지하기 위해 전기 신호에 의존한다. 그러나 땀에 의존하는 센서는 종종 판독 값을 얻기 위해 엄청난 양의 땀이 필요하다.

새로운 연구는 웨어러블 센서가 사람의 피부에서 방출되는 가스를 대신 감지하여 신체의 건강을 모니터링할 수 있음을 시사한다.

이 연구의 주저자인 Anthony Annerino는 "완전히 비침습적이며 사용자를 대신하여 완전히 수동적이다."라고 말했다.

스마트워치나 피트니스 트래커와 같은 일부 웨어러블 기기는 이미 맥박수나 온도를 측정할 수 있지만 이 팀의 방법을 통해 이 기술은 심장병이나 당뇨병과 같은 대사 장애와 관련된 바이오마커를 감지할 수 있다.

연구 공동 저자인 Pelagia-Iren Gouma는 "피부를 통해 건강 문제를 식별하는 것이야 말로 궁극적인 최전선"이라고 말했다.

“프로젝트는 아직 몇 년 남았다. 그러나 6개월 안에 개념 증명을 해야 하고 1년 안에 사람들을 대상으로 테스트를 하고 싶다.”라고 Gouma가 말했다.

팀 연구의 최종 제품은 귀 뒤나 손톱과 같이 땀이 적게 나는 신체 부위에 착용할 수 있는 작은 장치가 될 것이라고 그녀는 말했다. 그리고 더 많은 사람들이 일상 생활에서 웨어러블 기기를 사용하는 것에 익숙해짐에 따라 Gouma는 기술과 의학이 더욱 긴밀하게 연결될 것으로 기대한다.

Gouma를 비롯한 과학자들은 건강의 지표로 가스의 일종인 호흡에서 유기 화합물의 농도를 측정하는 오랜 역사를 가지고 있다. 한 가지 예는 사람의 혈액 내 알코올 양을 측정하거나 바이러스를 감지하는 데 사용할 수 있는 장치인 음주 측정기에 바람을 불어넣는 것이다.

그러나 그러한 장치는 "적극적인 의도"가 필요하며 신체의 "순간적 스냅샷"만을 제공할 뿐이라고 Annerino는 말했다. 우리가 숨을 쉴 때 방출하는 화학 물질의 양에 비해 이 팀의 센서는 피부에서 방출되는 훨씬 적은 양의 기체 아세톤에 대해 작동할 수 있다고 그는 말했다.

아세톤은 연구자들에게 인체의 내부 작용에 대해 많은 것을 말해 줄 수 있는 피부에서 분비되는 물질 중 하나이다. 호흡 중 아세톤 농도는 혈당 수치 및 지방 연소율과도 관련이 있는 것으로 나타났다.

센서가 다양한 양의 이러한 계몽 화학물질(기체 분자의 존재를 알릴 수 있음)을 감지할 수 있는지 여부를 테스트하기 위해 연구원들은 식물 셀룰로오스 및 전기 활성 중합체의 유도체로 만든 필름 재료를 만들었다. 이 필름은 주변 환경에서 검출되는 아세톤의 양에 따라 극적으로 구부러질 수 있다.

그런 다음 팀은 감도, 선택성 및 반복성을 측정하기 위해 에탄올, 아세톤 및 물이 포함된 용액 위에 필름을 배치했다.

Annerino는 "특정 화학 물질에 노출될 때 다른 화학 물질보다 더 많이 구부러지는 경향이 있음을 발견했다."고 말했다. 이 굽힘은 밀리 초 단위로 발생하며 연구원들은 머신러닝과 복잡한 계산 알고리즘을 사용하여 다양한 화학 용액에 대한 필름의 굽힘 반응을 정확하게 기록하고 추적했다.

그들의 발견은 필름이 신체의 장기적인 변화를 추적할 만큼 충분히 민감하다는 것을 보여주었다. 대사율 센서에 초점을 맞추는 동안 또 다른 가능한 용도는 체내에서 간 질환의 징후를 나타낼 수 있는 에탄올을 추적하는 것이다. 이 연구에 사용된 필름이 신체에 착용된 실제 센서로 어떻게 작동하는지에 대해서는 더 많은 연구가 필요하다고 연구원들은 말했다.