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의공학 교수인 Wei Gao가 이끄는 Cal Tech 연구원 팀은 땀을 분석하여 사람의 혈액 내 대사 산물과 영양소 수준을 모니터링하는 웨어러블 센서를 개발했습니다.이전의 땀 센서는 주로 전해질, 포도당, 젖산과 같이 고농도로 나타나는 화합물을 대상으로 했습니다.이 새로운 제품은 더 민감하고 훨씬 낮은 농도에서 땀 성분을 감지합니다.또한 제조가 용이하고 대량 생산이 가능합니다.
이 팀의 목표는 의사가 심혈관 질환, 당뇨병, 신장 질환과 같은 질병이 있는 환자의 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 하는 센서로, 이들 모두는 혈류에 비정상적인 수준의 영양소 또는 대사 산물을 넣습니다.의사가 개인 상태에 대해 더 많이 알고 이 방법을 사용하면 바늘과 혈액 샘플링이 필요한 검사를 피할 수 있다면 환자는 더 나을 것입니다.
"이러한 웨어러블 땀 센서는 분자 수준에서 건강의 변화를 빠르고 지속적으로 비침습적으로 포착할 수 있습니다"라고 Gao는 말합니다."개인화된 모니터링, 조기 진단 및 적시 개입을 가능하게 할 수 있습니다."
센서는 일반적으로 너비가 0.4mm 미만인 채널을 통해 소량의 액체를 조작하는 미세 유체에 의존합니다.Microfluidics는 센서 정확도에 대한 땀 증발 및 피부 오염의 영향을 최소화하기 때문에 응용 분야에 매우 적합합니다.갓 공급된 땀이 센서의 마이크로 채널을 통해 흐르면 땀의 구성을 정확하게 측정하고 시간에 따른 농도 변화를 포착합니다.
지금까지 Gao와 그의 동료들은 미세유체 기반 웨어러블 센서가 대부분 리소그래피-증발 방식으로 제작되어 복잡하고 값비싼 제작 공정이 필요하다고 말했습니다.그의 팀은 시트와 같은 탄소 형태인 그래핀으로 바이오센서를 만들기로 결정했습니다.그래핀 기반 센서와 미세유체 채널은 모두 집에서 취미 생활을 하는 사람들이 사용할 수 있는 매우 일반적인 장치인 이산화탄소 레이저로 플라스틱 시트를 조각하여 생성됩니다.
연구팀은 요산과 티로신 수치 외에도 호흡과 심박수를 측정하도록 센서를 설계했다.타이로신은 대사 장애, 간 질환, 섭식 장애 및 신경 정신 질환의 지표가 될 수 있기 때문에 선택되었습니다.높은 수치에서 요산은 전 세계적으로 증가하고 있는 고통스러운 관절 상태인 통풍과 관련이 있기 때문에 선택되었습니다.통풍은 신체의 높은 수준의 요산이 관절, 특히 발의 관절에서 결정화되기 시작하여 자극과 염증을 유발할 때 발생합니다.
센서가 얼마나 잘 작동하는지 확인하기 위해 연구자들은 건강한 개인과 환자를 대상으로 테스트했습니다.사람의 체력에 영향을 받는 땀 티로신 수치를 확인하기 위해 훈련된 운동 선수와 평균 체력을 가진 사람의 두 그룹을 사용했습니다.예상대로 센서는 운동선수의 땀에서 더 낮은 수준의 티로신을 보여주었습니다.요산 수치를 확인하기 위해 연구자들은 단식 중인 건강한 개인 그룹의 땀과 요산으로 대사되는 음식에 포함된 퓨린 화합물이 풍부한 식사를 한 후 땀을 모니터링했습니다.센서는 식사 후 요산 수치가 상승하는 것으로 나타났습니다.Gao의 팀은 통풍 환자를 대상으로 유사한 테스트를 수행했습니다.센서는 요산 수치가 건강한 사람보다 훨씬 높은 것으로 나타났습니다.
센서의 정확도를 확인하기 위해 연구원들은 통풍 환자와 건강한 대상의 혈액 샘플을 채취하여 확인했습니다.센서의 요산 수치 측정은 혈액 내 요산 수치와 강한 상관관계가 있습니다.
Gao는 센서의 높은 감도와 제조 용이성으로 인해 결국 집에서 환자가 통풍, 당뇨병 및 심혈관 질환과 같은 상태를 모니터링하는 데 사용할 수 있다고 말합니다.자신의 건강에 대한 정확한 실시간 정보가 있으면 환자가 필요에 따라 약물 수준과 식단을 조정할 수도 있습니다.
게시 시간: 2019년 12월 12일