땀방울로 건강 상태 진단하는 전자소자 개발
땀 검사로 건강 상태 진단하는 무선 전자 패치가 개발됐다. 

KAIST 전기ㆍ전자공학부 권경하 교수와 성균관대학교 화학공학과 김종욱 박사과정 연구원이 땀의 체적 유량과 총 손실을 실시간으로 측정하는 무선 전자 패치 개발에 성공했다. 

땀은 비침습적으로 수집할 수 있는 생체 유체로, 침습적인 혈액 채취와 비교해 채취하기가 쉽다는 분명한 이점을 제공한다. 

이에 일상에서 실시간으로 땀 수집과 성분 분석을 제공할 수 있는 웨어러블 기술에 대한 수요가 늘고 있다. 

땀과 화학 시약의 변색 반응을 이용해 다양한 생체 지표 수집이 가능하지만, 정확한 측정(발색)을 하려면 땀의 유량과 총 손실을 실시간으로 측정하는 것이 핵심적으로 요구된다. 

따라서 연구팀은 땀의 정량적 속도와 체적 측정이 가능한 웨어러블 무선 전자 패치를 개발했고, 변색 반응을 이용해 땀 성분 분석이 가능한 미세 유체 시스템과 통합한 결과 땀 내 염화물, 포도당ㆍ크레아틴 농도, 수소이온지수(pH)ㆍ체적 유량을 동시에 측정하는 데 최초로 성공했다. 

측정한 지표는 낭포성 섬유증, 당뇨병, 신장 기능 장애, 대사성 알칼리증 진단 등에 활용할 수 있다. 

연구팀은 땀이 수집되는 짧고 정교한 미세 유체 채널 외벽에 저전력 열원을 배치해 채널을 통과하는 땀과 열 교환을 유도했다. 

땀의 유속이 늘어남에 따라 열원의 하류와 상류의 온도 차이가 증가하는 것에 착안, 상ㆍ하류 온도 차이와 땀의 배출 속도 간의 정확한 관계를 규명했다. 

그 결과 생리학적으로 유의미하다고 인정되는 0~5마이크로리터/분(&mu;l/min) 범위의 땀 속도를 정확하게 측정하는 데 성공했다. 웨어러블 패치로 측정한 데이터는 블루투스 통신이 가능한 스마트폰 앱을 통해 실시간 확인이 가능하다. 

이 패치는 미세 유체 채널을 통과하는 땀과 전자 회로가 완전히 분리돼 기존 유속 측정 기기들의 유체와의 접촉으로 인한 부식과 노후화에 취약하다는 단점을 극복했다. 

또 얇고 유연한 회로 기판 인쇄 기법과 신축성 있는 실리콘 봉합 기술을 접목해 다양한 굴곡을 가진 피부 위에 편안하게 부착할 수 있도록 제작됐다. 

땀 배출로 인한 피부 온도 변화를 실시간으로 감지하는 센서도 부착돼 있어 다양한 응용 분야에서 활용될 전망이다. 

권경하 교수는 "개발된 무선 전자 패치는 개인별 수분 보충 전략, 탈수 증세 감지와 기타 건강 관리에 폭넓게 활용할 수 있다"면서 "피부 표면 근처의 혈관에서 혈류 속도를 측정하거나, 약물의 방출 속도를 실시간으로 측정해 정확한 투여량을 계산하는 등 체계화된 약물 전달 시스템에도 활용할 수 있다"고 말했다.
어떤 전자제품이 있어야 이용자가 무선 전자 패치로 뽑아낸 결과를 확인할 수 있어
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