스레드 기반 웨어러블 땀 센서에서 건강 마커 감지

엔지니어들은 여러 마커의 땀을 분석하기 위해 옷에 꿰맬 수 있는 유연한 전자 감지 패치를 만들었습니다. 패치는 급성 및 만성 건강 상태를 진단 및 모니터링하거나 운동 또는 직장 수행 중 건강을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 이 장치는 실시간 데이터 수집, 저장 및 처리를 위한 특수 감지 스레드, 유연한 전자 부품 및 무선 연결로 구성됩니다.

일반적인 소비자 건강 모니터는 심박수, 온도, 포도당, 도보 거리 및 기타 총 측정치를 추적할 수 있습니다. 그러나 의료 데이터 수집이나 고성능 운동 또는 군사 애플리케이션을 위해서는 개인의 건강, 스트레스 및 수행 능력에 대한 보다 자세한 이해가 필요합니다. 특히 전해질 및 기타 생물학적 분자와 같은 대사 표지자는 운동 능력, 작업장 안전, 임상 진단 및 만성 건강 상태 관리에 대한 정확한 평가를 위해 인간 건강의 보다 직접적인 지표를 제공합니다.

패치 장치는 나트륨 및 암모늄 이온(전해질), 젖산(대사 산물) 및 산도(pH)를 포함하여 땀에 존재하는 중요한 바이오마커의 실시간 측정을 수행합니다. 장치 플랫폼은 또한 땀에 존재하는 거의 모든 마커를 추적할 수 있는 광범위한 센서를 통합할 수 있습니다. 측정된 측정값은 유용한 진단 응용 프로그램이 될 수 있습니다. 땀에서 나오는 나트륨은 신체의 수분 상태와 전해질 불균형을 나타낼 수 있습니다. 젖산 농도는 근육 피로의 지표가 될 수 있습니다. 염화물 이온 수준은 낭포성 섬유증을 진단하고 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 스트레스 호르몬인 코티솔은 대사 및 면역 기능뿐만 아니라 정서적 스트레스를 평가하는 데 사용할 수 있습니다. 운동 선수는 신체 활동 중에 다양한 마커를 모니터링하여 경기 중 최고 또는 감소를 예측하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

센서를 의류에 통합하는 기능은 전도성 잉크로 코팅된 유연한 실을 통해 가능합니다. 다른 코팅은 스레드의 기능을 변경합니다. 예를 들어, 젖산은 효소 젖산 산화효소를 포함하는 효소 감지 물질로 실을 코팅하여 감지할 수 있습니다. pH 센싱 실은 산도 등에 반응하는 폴리아닐린으로 코팅되어 있습니다. 스레드 센서 어레이는 의복이나 패치에 통합되고 스마트폰과 통신할 수 있는 무선 기능을 통해 소형 회로 모듈 및 마이크로프로세서에 연결됩니다.

연구원들은 고정식 자전거에서 최대한의 운동을 하는 동안 전해질과 대사 산물 반응을 모니터링하면서 사람을 대상으로 장치를 테스트했습니다. 센서는 대부분의 실시간 추적 요구 사항에 충분한 5~30초 간격으로 위아래로 이동할 때 분석물 수준의 변화를 감지할 수 있었습니다. 이 연구는 센서가 이러한 상관관계를 식별하는 향후 연구에 사용할 수 있는 일관된 분석물 발현 패턴을 감지할 수 있음을 입증했습니다.