웨어러블, 올인원 건강 모니터

엔지니어들은 목에 착용할 수 있는 부드럽고 신축성 있는 피부 패치를 개발하여 착용자의 포도당과 젖산, 알코올 또는 카페인 수치를 측정하면서 혈압과 심박수를 지속적으로 추적할 수 있도록 했습니다. 인체의 심혈관 신호와 여러 생화학적 수치를 동시에 모니터링하는 최초의 웨어러블 기기입니다.

이러한 유형의 웨어러블은 기저 질환이 있는 사람들이 정기적으로 자신의 건강을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 사람들이 의료 제공자를 직접 방문하는 것을 최소화하는 COVID-19 전염병 동안 원격 환자 모니터링에도 사용할 수 있습니다.

완전히 다른 센서가 우표만큼 작은 하나의 작은 플랫폼에 함께 병합됩니다. 각 센서는 물리적 또는 화학적 변화에 대한 별도의 그림을 제공합니다. 이 모든 것을 하나의 웨어러블 패치에 통합하면 서로 다른 사진을 함께 사용하여 신체에서 일어나는 일에 대한 포괄적인 개요를 얻을 수 있습니다.

패치는 피부에 순응할 수 있는 신축성 있는 폴리머의 얇은 시트입니다. 혈압 센서와 2개의 화학 센서가 장착되어 있습니다. 하나는 땀의 젖산(신체 활동의 바이오마커), 카페인, 알코올 수준을 측정하고 다른 하나는 간질액의 포도당 수준을 측정합니다. 패치는 혈압, 포도당, 젖산, 알코올 또는 카페인과 같이 각 센서에서 하나씩 세 가지 매개변수를 한 번에 측정할 수 있습니다.

혈압 센서는 패치 중앙 근처에 있습니다. 전도성 잉크로 패치에 용접된 작은 초음파 변환기 세트로 구성됩니다. 변환기에 적용된 전압은 초음파를 신체로 보내도록 합니다. 초음파가 동맥에서 반사되면 센서가 에코를 감지하고 신호를 혈압 판독값으로 변환합니다.

화학 센서는 전도성 잉크로 패치에 스크린 인쇄된 두 개의 전극입니다. 젖산, 카페인, 알코올을 감지하는 전극은 패치의 오른쪽에 인쇄되어 있습니다. 필로카르핀이라는 약물을 피부에 방출하여 땀을 유도하고 땀의 화학 물질을 감지하여 작동합니다. 포도당을 감지하는 다른 전극은 왼쪽에 인쇄되어 있습니다. 피부를 통해 약한 전류를 흐르게 하여 간질액을 방출하고 그 액체의 포도당을 측정함으로써 작동합니다.

테스트에서 피험자는 목에 패치를 착용하고 고정식 자전거에서 운동하기, 고당분 식사 먹기, 알코올 음료 마시기, 카페인 음료 마시기 등 다양한 조합을 수행했습니다. 패치의 측정값은 혈압 커프, 혈액 젖산 측정기, 혈당 측정기 및 음주 측정기와 같은 상업용 모니터링 장치에서 수집한 측정값과 거의 일치했습니다.

패치를 만들 때 가장 큰 어려움 중 하나는 센서 신호 간의 간섭을 제거하는 것이었습니다. 이를 위해 연구진은 혈압 센서와 화학 센서 사이의 최적 간격을 알아내야 했다. 그들은 장치를 가능한 한 작게 유지하면서 1센티미터의 간격이 트릭을 수행한다는 것을 발견했습니다.

그들은 또한 혈압 센서로부터 화학적 센서를 물리적으로 보호하는 방법을 알아내야 했습니다. 후자는 일반적으로 명확한 판독 값을 생성하기 위해 액체 초음파 젤이 장착되어 제공됩니다. 그러나 화학 센서에도 자체 하이드로겔이 장착되어 있어 혈압 센서의 액체 젤이 흘러나와 다른 젤과 접촉하면 센서 간에 간섭이 발생합니다. 대신 연구원들은 액체 버전과 마찬가지로 작동하지만 누출이 없는 고체 초음파 젤을 사용했습니다.

현재 진행 중인 작업에는 혈압 센서용 전자 장치를 축소하는 작업이 포함됩니다. 현재 센서는 판독값을 표시하기 위해 전원 및 탁상용 기계에 연결해야 합니다. 궁극적인 목표는 이 모든 것을 패치에 적용하고 모든 것을 무선으로 만드는 것입니다.