(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 한국과 미국의 공동연구팀이 피부에 부착하는 패치 형태의 플랫폼에 땀 속 피로물질 및 피부 전도도를 측정할 수 있는 웨어러블 바이오센서가 개발됐다.
고려대학교는 구자현 바이오의공학부 교수가 의공학 및 재료공학 분야의 석학인 존 로저스(John A. Rogers) 노스웨스턴대 교수 폴 브라운(Paul V. Braun) 일리노이대 교수와 공동연구를 통해 이같은 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
연구진은 신체의 여러 가지 피로 관련 지표(바이오마커나 호르몬 등)들을 간편하게 측정할 수 있는 사물인터넷(IoT) 기반의 웨어러블 바이오센서를 개발했다.
심박센서 등을 활용해 스트레스 정도를 추정하는 상용 기술은 있지만, 좀 더 직접적인 측정을 통해 스트레스·피로 관리가 더 정확해질 전망이다. 특히 실시간으로 측정결과를 디지털화하면 전문적인 인력이 없이도 사용자가 측정한 데이터를 보고 분석 할 수 있어 의료·스포츠·건강 관리에 활용될 수 있다.
이번 센서는 코르티솔, 나트륨 등 땀 속 물질을 분석할 수 있도록 설계됐다. 코르티솔은 하루 주기 리듬을 가지고 있다. 장기적 스트레스에 따라 불규칙 수면·식사 습관이 생기면 그 리듬이 흐트러진다. 일반적으로 코르티솔 농도는 점차 증가하다가 오후·저녁이 되면 점차 떨어진다. 코르티솔의 비정상적 증감은 피로나 스트레스의 지표로 활용되기도 한다.
코르티솔을 측정하는 방법은 면역반응이다. 센서에는 코르티솔에 반응하는 항체가 금 나노입자와 붙어있어 이를 통해 감지하고, 미세한 양도 정량적으로 분석할 수 있게 됐다.
연구진에 따르면 이번 바이오센서는 땀샘에서 분비되는 즉시 수집된 오염되지 않은 땀을 분석할 수 있어 정확성이 높고, 전체적으로 실리콘 재질로 감싸져 있서 디바이스 전체가 유연한 장점을 가지고 있다.
아울러 내부에는 초박막의 전극이 있어 채널을 통과하는 땀의 전도성을 측정하고 피부의 전도도와 함께 측정해 탈수의 징후를 사람이 느끼기 전에 미리 알 수 있다. 땀의 전도도는 나트륨 이온과 관련 있는데 이를 분석해 탈수 징후를 파악하는 것이다. 이러한 기술은 외부 활동이 많은 노동자나 군인의 탈수 예방에 활용될 수 있다.
이번 연구에는 김성봉 일리노이대 박사가 바이오마커 개발과, 이보람 건국대 의대 박사(MD PhD), 조나단 리더스(Jonathan T. Reeder) 노스웨스턴대 박사 그리고 서선희 한국전기연구원 박사가 참여했다.
연구는 한국연구재단 기초연구사업 기본연구 지원을 받았으며 국제 학술지 미 국립과학원회보(PNAS)에 게재됐다.
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