혈압과 생화학적 지표를 측정하는 피부 패치형 센서

(A new wearable patch developed at UC San Diego can be used to monitor blood pressure in addition to various biochemical levels. Credit: UC San Diego)

앞서 소개한 것처럼 땀에서 여러 가지 화학 물질을 감지하는 센서나 혈압, 체온, 심전도 등 신체 정보를 수집할 수 있는 피부 패치형 센서들이 개발되고 있습니다. 일부는 이미 스마트 시계나 밴드에서 활용되고 있습니다. 캘리포니아 대학 샌디에고 캠퍼스 (University of California (UC) San Diego)의 연구팀은 생화학 정보와 혈압 정보를 동시에 수집할 수 있는 피부 패치형 센서를 개발했습니다.

연구팀이 개발한 센서는 두 가지 다른 원리로 정보를 수집합니다. 혈압 센서는 초음파를 이용해 동맥의 압력을 측정해 혈압을 알아냅니다. 화학 센서는 땀에서 나온 화학 물질을 감지해 혈당, 젖산, 카페인, 알콜 수치 등을 알아낼 수 있습니다. 두 종류의 서로 다른 센서를 하나의 패치에 합쳐 소형화 시켰다는 것이 이번 연구의 특징입니다.

이 패치는 피부 어디든 부착할 수 있도록 얇고 플렉서블하며 잘 늘어나는 특징을 지니고 있습니다. 따라서 스티커처럼 몸에 간편하게 부착했다가 떼어낼 수 있습니다. 한 가지 단점은 자체 전원이나 유도 전류 없이 외부 전원을 이용하는 방식이라는 것으로 별도의 배터리나 전원이 필요합니다. 이 문제 역시 웨어러블 기기에 통합될 경우 간단히 해결될 수 있을 것으로 보입니다.

혈압, 혈당, 심전도 등 주요 정보를 실시간을 추적하고 기록할 수 있게 되면 여러 가지 질병 진단에 큰 도움을 받을 수 있습니다. 예를 들어 혈압의 경우 하루 중 일정한 변동을 거치는데, 잘 때 혈압이 잘 떨어지지 않거나 아침에 혈압이 너무 오르는 비정상적인 경우를 진단하기 위해서는 24시간 혈압을 측정하는 장치를 몸에 붙이고 번거로운 검사를 해야 했습니다. 피부 패치형 센서는 이 정보를 더 편리하게 수집할 수 있을 것입니다. 고혈압 환자에서 약물을 통해 실제로 혈압이 잘 조절되는지, 혈압이 지나치게 떨어질 때도 있는지 측정하는데도 유리합니다. 당뇨 환자에서 혈당 측정이나 부정맥 환자에서 심전도 체크는 더 말할 필요도 없습니다.

다만 심전도, 심박수, 체온 등을 측정하는 센서는 어느 정도 신뢰성이 있지만, 아직 화학 정보를 수집하는 웨어러블 센서는 정확도 면에서 갈길이 먼 상태입니다. 땀이라는 다소 불규칙하게 나오는 체액에 의존하다보니 생기는 문제인데, 결국 과학자들이 돌파구를 찾을 것으로 기대합니다.

참고

https://newatlas.com/wearables/skin-patch-body-chemicals-blood-pressure/

https://www.nature.com/articles/s41551-021-00685-1

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