국내 연구팀이 땀이 흐르는 양을 실시간 측정해 건강 상태를 진단하는 기술을 개발했다.
카이스트(한국과학기술원) 전기및전자공학부 권경하 교수·성균관대 화학공학과 김종욱 박사과정 연구원 공동 연구팀은 혈액에 비해 비교적 간단하게, 비침습적으로 채취할 수 있는 생체 유체인 '땀'을 이용해 건강 상태를 진단하고자 했다.
땀은 화학 시약과의 변색 반응을 통해 다양한 생체 지표를 수집할 수 있지만, 정확한 측정을 위해서는 땀의 유량(흐르는 양)과 총 손실을 실시간으로 측정해야만 한다. 이에 연구팀은 땀의 정량적 속도를 측정할 수 있는 웨어러블 무선 전자 패치를 개발했고, 변색 반응을 이용해 땀의 성분을 분석할 수 있는 미세 유체 시스템과 통합했다.
그 결과, 연구팀은 세계 최초로 ▲땀 내 염화물 ▲포도당 및 크레아틴 농도 ▲수소이온지수(pH) ▲땀의 체적 유량을 동시에 측정하는 데 성공했다. 웨어러블 패치를 통해 측정한 이들 지표는 낭포성 섬유증, 당뇨병, 콩팥 기능 장애, 대사성 알칼리증 등 다양한 질병을 진단하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 측정 데이터는 블루투스 통신을 통해 스마트폰 앱에서 실시간 확인 가능하다.
특히 연구팀이 개발한 패치는 땀이 닿는 부분과 전자 회로를 완전히 분리해 부식 및 노후화에 취약하다는 기존 유속 측정기기의 단점도 보완했다. 얇고 유연한 회로 기판 인쇄 기법과 신축성 있는 실리콘 봉합 기술을 접목해 다양한 굴곡을 가진 피부 위에도 편안하게 부착할 수 있다. 특수 센서를 통해 피부 온도 변화까지 실시간으로 감지한다.
권경하 교수는 "개발된 무선 전자 패치는 개인별 수분 보충 전략, 탈수 증세 감지 및 기타 건강 관리에 폭넓게 활용할 수 있다"며 "피부 표면 근처의 혈관에서 혈류 속도를 측정하거나, 약물의 방출 속도를 실시간으로 측정해 정확한 투여량을 계산하는 등 체계화된 약물 전달 시스템에도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 국제학술지 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 지난 3월 게재됐으며, 한국연구재단의 뇌과학원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다. 발표된 기술은 미국 노스웨스턴대 존 로저스 교수, 보스턴 소재 웨어리파이(Wearifi)사와 함께 특허 출원을 진행 중이다.