김성봉, Roozbeh Ghaffari, John A. Rogers
핵심 사항
- 과학자들은 얇고 유연하며 방수가되는 접착 패치 형태로 땀 감지 장치를 만들었습니다.
- 이 장치는 코티솔, 포도당, 비타민 C 및 염소와 같은 생화학 물질에 대한 땀을 분석 할 수 있습니다.
- 사람들이 건강, 운동, 심지어 군사 성과를 모니터링하는 데 도움이되는 주요 생리 학적 지표를 측정 할 수 있습니다.
한 방울의 땀만으로도 사람의 몸에 대해 많은 것을 알 수 있습니다. 이제 생화학의 일부 핵심 구성 요소를 이해하는 것은 접착 패치를 두드려 스마트 폰 근처로 쓸어 넘기는 것처럼 쉽습니다.
이번 주에 발표 된 논문에서국립 과학 아카데미의 회보, 연구팀은 소량의 땀을 실시간으로 수집하고 분석 할 수있는 얇고 유연한 패치 개발을 발표했습니다.
“피부 표면에서 나오는 마이크로 리터 부피의 땀을 현장에서 포착, 저장 및 바이오 마커 분석을 수행하는 부드러운 미세 유체 시스템은 기존의 생물 물리 감지 장치를 보완하는 강력한 기능을 갖춘 새로운 종류의 웨어러블 기술을 나타냅니다. ,”논문의 저자들은 썼다.
이 패치는 색 변화 화학을 사용하여 착용자의 포도당, 젖산, 염소, 코티솔 등의 수준을 측정합니다. 이를 통해 수분 및 스트레스 수준과 같은 개인 건강의 다양한 구성 요소를 평가할 수 있습니다.
“우리가하려는 것은 스티커 형태로 표현할 수있는 일련의 기술을 개발하는 것입니다.”공동 저자 인 John Rogers, PhD, Northwestern University의 생물 의학 공학, 재료 과학 및 신경 외과 교수는, VeryWell에게 알려줍니다. "이것은 해당 유형의 장치에서 기능 범위 측면에서 우리에게 일종의 최고 수준입니다."
이것이 당신에게 의미하는 것
운동 및 영양에 사용할 수있는 접착 패치가 곧 소비자에게 제공 될 것입니다. 땀 감지 장치는 여러 건강 지표를 테스트 할 수 있으며 곧 스마트 워치와 같은 웨어러블에 통합 될 수 있습니다.
패치 작동 방식
혈액 검사는 나트륨, 칼륨, 염화물 및 요소와 같은 특정 주요 생화학 물질에 대한 정보를 수집하는 가장 일반적인 방법입니다. 그러나이 과정은 피부를 찌르거나 주사기로 관통해야하기 때문에 침습적입니다. 이것은 일상적인 프로세스로서 덜 매력적입니다.
반면에 땀은 침습적 인 행동없이 피부 표면에서 수집 될 수 있습니다. 그리고 그것은 건강 결과를 이해하고 형성하는 데 유용한 많은 생화학 물질을 포함합니다.
역사적으로 땀을 모으는 일은 특히 어려웠습니다. 때로는 스퀴지와 같지 않은 도구로 피부에서 긁어내는 것이 포함되었습니다. 피부를 방목 할 때 피부 세포, 먼지 및 기름과 같은 물질이 의도하지 않게 샘플을 오염시킬 수 있습니다.
이 새로운 장치는 미세 유체 기술을 사용하여 패치의 작은 채널, 밸브 및 저장소를 통해 소량의 땀을 보냅니다. 땀이 피부의 모공에서 방출되면 이러한 경로를 통해 이동하고 분석과 상호 작용하여 땀에서 화학 물질의 구성을 측정합니다. 이 고정 패치는 땀 샘플이 깨끗한 상태임을 보장 할뿐만 아니라 실시간으로 분석 할 수도 있습니다.
“이러한 미세 유체 플랫폼은 땀을 연구하는 데 사용할 수있는 프로토콜을 변경했습니다.”라고 Bio-Integrated Electronics 센터의 창립 이사이기도 한 Rogers는 말합니다.
패치는 착용자에게 상대적으로 눈에 띄지 않습니다. 작은 크기와 유연한 구조의 한 가지 이유는 패치에 부피가 큰 배터리가 포함되어 있지 않기 때문입니다. 대신 스마트 폰과의 상호 작용을 통해 구동됩니다.
무선 결제와 같은 기능을 가능하게하는 근거리 통신 기술을 활용하여 패치와 스마트 폰은 전력과 정보를 효과적으로 교환 할 수 있습니다. 패치는 휴대폰의 전파를 사용하여 무선으로 전력을 수신하고 수집 된 땀의 양과 화학적 구성과 같은 땀에 대한 정보가 휴대폰으로 다시 전달됩니다.
기기가 작동하려면 스마트 폰과 가까운 거리에 있어야합니다. 즉, 사용자가 전원을 공급 받으려면 휴대 전화를 패치에 가까이 스 와이프해야합니다. 하지만 과학자들은 더 큰 안테나가있는 장치를 개발할 수 있다고 말합니다.이 장치는 운동 용 자전거와 같은 것에 설치하여 더 연속적으로 읽을 수 있습니다.
땀이 우리에게 알려주는 것
땀 수집의 비 침습적 특성은 특히 건강 상태를 측정하기 위해 일상적인 혈액 검사에 의존하는 사람들에게 매우 유용 할 수 있습니다.
"단점은 아무도 땀에 대해 그렇게 많이 아는 사람이 없다는 것"이라고 Rogers는 말합니다. “알려진 이러한 화학 성분이 있습니다. 그러나 그것이 혈액과 어떻게 쌓이는지는 흥미로운 연구 질문이며 우리는 그 중간에 있습니다.”
그의 연구 그룹은 시카고에있는 Lurie Children ’s Hospital의 심장 전문의 팀과 협력하여 땀의 바이오 마커와 혈액의 바이오 마커를 더 잘 이해하고 있습니다. 예를 들어 땀과 혈액에는 모두 포도당이 포함되어 있습니다. 연구원들은 땀 센서를보다 정확하고 유용하게 만들기 위해 두 샘플의 수준을 측정하고 두 샘플의 상관 관계를 평가합니다.
땀을 통해 코티솔과 포도당 및 비타민 C가 체내로 방출되는 방식을 측정하면 착용자의 정신 건강과 신체적 스트레스에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 코티솔은 신체적, 정신적 스트레스 요인에 대한 반응으로 분비되며 신체가 투쟁 또는 도피 반응을 시작할 때 포도당 소비를 유발할 수 있습니다. 또한 증가 된 코티솔 수치는 비만, 당뇨병, 고혈압 및 우울증과 같은 상태와 관련이 있습니다.
저자는 땀을 통해 이러한 생화학 물질을 추적하면 코티솔, 포도당 및 비타민 C가 상호 작용하는 방식을 더 잘 이해할 수 있기를 희망합니다.
땀 감지 장치를 사용하는 방법
Apple Watch 및 Fitbit과 같은 현재 스마트 워치 모델에는 심박수, 움직임 및 혈중 산소 수치를 측정하는 도구가 포함되어 있습니다. 이러한 물리적 측정을 넘어 서기 위해 땀 센서를 추가하면 사용자가 생화학 적 특성과 사용자 건강에 미치는 영향을 추적 할 수 있습니다.
코네티컷에있는 Sacred Heart University의 엔지니어링 프로그램 디렉터 인 Tolga Kaya 박사는 Verywell에 이렇게 말합니다. "결국 시장에서 이러한 거물 업체들은 침습적이지 않기 때문에 땀을 감지하게 될 것입니다." "한 번 시계에 구현하면 더 커질 것입니다."
Rogers와 그의 팀의 연구를 기반으로 Gatorade는 GX Sweat Patch를 개발했습니다. 이 제품은 연구에 설명 된 제품의 단순화 된 버전이며 수화 및 전해질 수준과 같은 운동 선수와 관련된 요소에 대해서만 테스트합니다.
이 제품은 2 월 NBA 올스타전 하프 타임에 광고를 통해 발표되었으며 내년에는 스포츠 용품 매장에서 판매 될 예정이다. 패치는 또한 최신 버전의 비디오 게임 NBA 2K에서 제품으로 가상 영역으로 넘어갔습니다.
이 기술은 땀 손실 및 전해질 수준 추적을 포함하여 운동 및 영양 분야에서 다양한 용도로 사용됩니다.
"누군가가 수분을 공급 받았는지 탈수 상태인지를 실시간으로 알 수 있습니다. 이는 당신이 목이 마르거나 탈수 상태임을 알게되면 이미 회복하기에 너무 늦었 기 때문에 매우 도움이됩니다."라고 Tolga는 말합니다. 북서부 종이. "당신은 정신적 능력과 육체적 능력을 꽤 빨리 잃습니다."
Rogers와 Tolga는 이러한 장치가 군대에도 유용 할 수 있다고 말합니다. 서비스 직원의 건강을 더 잘 유지하기 위해 이와 같은 패치는 신체적 및 정신적 성능을 극대화하기 위해 수분 및 코티솔 수치를 평가할 수 있습니다.
과학자들이 생활 시스템과 공존하는 장치를 설계하는 방법에 대해 배우면서 놀라운 가능성의 여지가 있습니다. 뇌를위한 이식 형 장치에서 신생아 건강을 추적하는 패치에 이르기까지 Rogers는 새로운 도구가 우리의 기본 생물학을 더 잘 이해하는 데 도움이되는 여러 가지 방법이 있다고 말합니다.
Rogers는“발견 중심의 학술 연구를 수행 할 수있는 정말 풍부하고 넓은 공간입니다. “어떤 의미에서는 결과가있는 일종의 과학입니다. 이해를 발전 시키면 환자를위한 직접적인 혜택과 개선 된 결과, 비용 절감 및 지구 빈곤 지역에 배치 가능성을 통해 우리가 의료 서비스를 수행하는 방식을 변화시킬 수있는 기술의 기반을 만들 수있을 것입니다. "
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