멀티태스킹 웨어러블은 포도당, 알코올 및 젖산을 지속적으로 모니터링합니다.
날짜:
2022년 5월 9일
원천:
캘리포니아 대학교 - 샌디에이고
요약:
피부에 착용하는 하나의 작은 장치에서 혈당 수치를 측정하고, 너무 많이 마셨는지 확인하고, 운동 중 피로를 추적할 수 있다고 상상해 보십시오. 엔지니어들은 한 번에 여러 건강 통계를 지속적으로 모니터링하는 웨어러블의 프로토타입을 개발했습니다.
피부에 착용하는 하나의 작은 장치에서 혈당 수치를 측정하고, 너무 많이 마셨는지 확인하고, 운동 중 근육 피로를 추적할 수 있다고 상상해 보십시오. University of California San Diego의 엔지니어들은 혈당, 알코올, 젖산 수치와 같은 여러 건강 상태를 실시간으로 동시에 지속적으로 모니터링할 수 있는 웨어러블의 프로토타입을 개발했습니다.
이 장치는 6/4 스택 크기입니다. 그것은 각각 사람 머리카락 너비의 약 1/5인 미세한 바늘 또는 미세 바늘의 벨크로 모양 패치를 통해 피부에 적용됩니다. 장치를 착용하는 것은 고통스럽지 않습니다. 미세바늘이 피부 표면을 거의 관통하지 않아 피부 아래 세포를 둘러싸고 있는 유체인 간질액의 생체 분자를 감지합니다. 이 장치는 팔뚝에 착용할 수 있으며 맞춤형 스마트폰 앱에 무선으로 데이터를 전송합니다.
웨어러블 센서를 위한 UC 샌디에이고 센터의 연구원들은 5월 9일 Nature Biomedical Engineering 에 게재된 논문에서 자신의 장치에 대해 설명했습니다 .
이 논문의 공동 교신저자이자 UC 샌디에이고 나노공학 교수인 Joseph Wang 센터 소장은 "이것은 피부에 대한 완전한 연구실과 같다"고 말했습니다. "여러 바이오마커를 동시에 지속적으로 측정할 수 있어 사용자가 일상 활동을 수행하면서 건강과 웰빙을 모니터링할 수 있습니다."
당뇨병 환자를 위한 연속 혈당 모니터와 같은 대부분의 상업용 건강 모니터는 하나의 신호만 측정합니다. 연구자들은 그것의 문제는 예를 들어 당뇨병 환자가 질병을 보다 효과적으로 관리하는 데 도움이 될 수 있는 정보가 빠져 있다는 점이라고 말했습니다. 음주는 포도당 수치를 낮출 수 있으므로 알코올 수치 모니터링은 유용합니다. 두 수치를 모두 알면 당뇨병 환자가 술을 마신 후 혈당이 너무 낮아지는 것을 방지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 운동 중 근육 피로에 대한 바이오마커로 모니터링할 수 있는 젖산에 대한 정보를 결합하는 것도 신체 활동이 신체의 포도당 조절 능력에 영향을 미치기 때문에 유용합니다.
나노공학 박사인 Farshad Tehrani는 "우리 웨어러블을 통해 사람들은 식이요법, 운동 및 알코올성 음료 섭취와 혈당 스파이크 또는 딥 사이의 상호작용을 볼 수 있습니다. 이는 삶의 질도 높일 수 있습니다."라고 말했습니다. Wang의 연구실의 학생이자 이 연구의 공동 제1저자 중 한 명입니다.
전자공학과 융합된 마이크로니들
웨어러블은 전자 제품의 케이스에 연결된 마이크로 니들 패치로 구성됩니다. 미세바늘 끝에 있는 다양한 효소가 간질액의 포도당, 알코올 및 젖산과 반응합니다. 이러한 반응은 작은 전류를 생성하고 전자 센서에 의해 분석되고 연구원이 개발한 앱에 무선으로 전달됩니다. 결과는 스마트폰에 실시간으로 표시됩니다.
미세바늘을 사용하는 이점은 간질액을 직접 샘플링한다는 점이며, 연구에 따르면 해당 유체에서 측정된 생화학적 수치가 혈액 내 수치와 잘 상관관계가 있음이 밝혀졌습니다.
논문의 공동 교신저자이자 UC 샌디에이고의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 패트릭 메르시에(Patrick Mercier)는 "우리는 임상적 타당성과 관련성 측면에서 이 기술을 사용하여 정말 좋은 곳에서 시작하고 있다"고 말했습니다. "그것은 임상 번역에 대한 장벽을 낮춥니다."
일회용 마이크로 니들 패치는 전자 케이스에서 분리되어 쉽게 교체할 수 있습니다. 재사용이 가능한 전자 케이스에는 배터리, 전자 센서, 무선 송신기 및 기타 전자 부품이 들어 있습니다. 이 장치는 휴대폰 및 스마트워치에 사용되는 모든 무선 충전 패드에서 충전할 수 있습니다.
이러한 모든 구성 요소를 하나의 소형 무선 웨어러블로 통합하는 것은 팀의 가장 큰 과제 중 하나였습니다. 또한 건조 상태를 유지해야 하는 재사용 가능한 전자 장치와 생물학적 유체에 노출되는 미세바늘 패치를 결합하기 위해서는 영리한 설계와 엔지니어링이 필요했습니다.
UC 샌디에이고 웨어러블 센서 센터의 공동 이사이기도 한 메르시에(Mercier)는 "이 제품의 장점은 누군가가 벤치탑 장비에 묶이지 않고 착용할 수 있는 완전히 통합된 시스템이라는 것"이라고 말했습니다.
테스트
이 웨어러블은 운동, 식사, 와인 한 잔을 할 때 상완에 장치를 착용한 5명의 지원자를 대상으로 테스트되었습니다. 이 장치는 지원자의 알코올 또는 젖산염 수준과 동시에 지원자의 포도당 수준을 지속적으로 모니터링하는 데 사용되었습니다. 장치에서 측정한 포도당, 알코올 및 젖산 측정값은 각각 상업용 혈당 측정기, 음주 측정기 및 실험실에서 수행한 혈중 젖산 측정값과 거의 일치했습니다.
다음 단계
Farshad Tehrani와 동료 공동 제1저자인 Hazhir Teymourian은 왕의 연구실에서 박사 후 연구원으로 일하면서 상용화 기술을 더욱 발전시키기 위해 AquilX라는 신생 기업을 공동 설립했습니다. 다음 단계에는 마이크로니들 패치가 교체되기 전에 얼마나 오래 지속될 수 있는지에 대한 테스트 및 개선이 포함됩니다. 회사는 또한 환자의 약물 수준 및 기타 건강 신호를 모니터링하기 위해 장치에 더 많은 센서를 추가할 가능성에 대해 기쁘게 생각합니다.