유연한 땀 패치로 다중 건강 지표 실시간 감지

엔지니어들은 옷에 꿰맬 수 있는 유연한 전자 감지 패치를 만들어 땀을 분석하여 여러 지표를 모니터링할 수 있게 했습니다. 이 패치는 급성 및 만성 건강 상태 진단 및 모니터링이나 운동 경기 및 직장 수행 중 건강 모니터링에 사용될 수 있습니다. 이 장치는 특수 감지 실, 유연한 전자 부품, 실시간 데이터 수집, 저장, 처리를 위한 무선 연결로 구성됩니다.

일반적인 소비자 건강 모니터는 심박수, 온도, 혈당, 보행 거리 등 거시적 측정을 추적할 수 있지만, 의료 데이터 수집이나 고성능 운동·군사 애플리케이션을 위해서는 개인의 건강, 스트레스, 수행 능력에 대한 더 자세한 이해가 필요합니다. 특히 전해질과 다른 생물학적 분자 같은 대사 지표는 운동 수행 능력, 직장 안전, 임상 진단, 만성 건강 상태 관리의 정확한 평가를 위한 인간 건강의 더 직접적인 지표를 제공합니다.

이 패치 장치는 땀에 존재하는 중요한 생체표지자를 실시간으로 측정합니다: 나트륨과 암모늄 이온(전해질), 젖산(대사산물), 산도(pH). 이 장치 플랫폼은 땀에 존재하는 거의 모든 지표를 추적할 수 있는 다양한 센서를 통합할 수도 있습니다. 측정값은 유용한 진단 응용을 가질 수 있습니다: 땀의 나트륨은 신체 수분 상태와 전해질 불균형을 나타낼 수 있고; 젖산 농도는 근육 피로 지표가 될 수 있으며; 염화물 이온 수치는 낭성 섬유증 진단과 모니터링에 사용될 수 있고; 스트레스 호르몬인 코르티솔은 감정적 스트레스뿐만 아니라 대사 및 면역 기능 평가에 사용될 수 있습니다. 운동선수는 경기 중 신체 활동 동안 다양한 지표를 모니터링하여 수행 능력의 정점이나 저하를 예측하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

센서를 옷에 통합하는 것은 전도성 잉크로 코팅된 유연한 실 덕분에 가능합니다. 다른 코팅은 실의 기능성을 변경합니다. 예를 들어 젖산은 젖산 산화효소를 포함하는 효소 감지 물질로 실을 코팅하여 감지할 수 있습니다. pH 감지 실은 산도에 반응하는 폴리아닐린으로 코팅되며, 이와 유사합니다. 실 센서 어레이는 옷이나 패치에 통합되어 소형 회로 모듈과 마이크로프로세서에 연결되며, 스마트폰과 통신할 수 있는 무선 기능을 가집니다.

연구자들은 최대 운동을 하는 정지 자전거 위에서 인간 피험자를 테스트하여 전해질과 대사산물 반응을 모니터링했습니다. 센서는 분석물 수치가 위아래로 움직이는 변동을 5~30초 간격으로 감지할 수 있었습니다 — 대부분의 실시간 추적 요구에 충분합니다. 이 연구는 센서가 향후 연구에서 이러한 상관관계를 식별하는 데 사용될 수 있는 분석물 발현의 일관된 패턴을 감지할 수 있음을 확립했습니다.