피부에서 나오는 CO2 감지 가능한 웨어러블 Wearable Device Tracks Gases From Just Above the Skin

피부 통한 여러 기체 이동, 중요한 건강 데이터 제공

피부는 인체에서 가장 큰 기관입니다. 모든 내부 장기를 보호하는 필수적인 역할을 하지만, 건강에 대한 귀중한 정보의 원천이기도 합니다. 스마트워치 나 피트니스 트래커 와 같은 많은 웨어러블 기기는 피부에 접촉하는 센서를 사용하여 생체 정보를 모니터링 하고 광학, 열, 기계적, 유체 데이터 ( 주로 피부 아래의 혈류)를 추적합니다. 그러나 현재 기기는 피부 자체에서 방출되고 흡수되는 가스를 감지할 수 없습니다.

Wearable Device Tracks Gases From Just Above the Skin

https://spectrum.ieee.org/wearable-health-device-skin-gases

피부를 통한 여러 기체의 이동은 중요한 건강 데이터를 제공합니다 . 수증기 측정은 환자, 운동선수, 그리고 위험한 환경에서 일하는 사람들에게 매우 중요할 수 있는 수분 섭취에 대한 통찰력을 제공합니다. 이산화탄소 배출량은 피부 건강 및 상처 치유 와 같은 다양한 대사 기능을 추적할 수 있습니다 . 일부 휘발성 유기 화합물(VOC)은 환경 건강에 유해할 수 있으므로 피부 흡수를 모니터링하면 위험 평가 에 도움이 될 수 있습니다 . VOC는 피부에서도 방출되며, 이는 상처의 세균 감염 과 관련이 있을 수 있습니다.

일리노이주 에번스턴에 있는 노스웨스턴 대학교 연구팀은 피부 바로 위에 위치하지만 피부에 닿지 않는 센서를 통해 체내로 들어오고 나가는 가스의 양을 측정할 수 있는 웨어러블 기기를 개발했습니다 . 표피 플럭스 센서(EFS)라고 불리는 이 기기는 대상자 피부 근처의 가스 농도 변화를 측정합니다.

센서 자체는 착용자의 신체에 접촉하지 않지만, 기기는 피부에 원형 밀봉을 형성하여 공기 샘플을 분리하는 공간을 만듭니다. 이 샘플은 수증기, 이산화탄소, 휘발성 유기 화합물 (VOC) 등 다양한 가스의 농도를 측정하도록 설계된 여러 개의 개별 센서에 의해 모니터링됩니다. 또한, 기기는 착용자의 피부에 부착되는 부위에 피부 온도 및 전기 임피던스 센서를 탑재하고 있습니다.

이 시스템은 특정 시간 간격으로 센서의 목표 가스 농도 측정값을 기록하여 피부를 통한 가스 교환으로 인해 가스 농도가 어떻게 변하는지 보여줍니다. 이 공기 샘플 챔버와 통풍구 사이의 밸브는 전자석을 사용하여 열거나 닫을 수 있으며, 이를 통해 통풍구가 주기적으로 새로운 주변 공기 샘플을 공급할 수 있습니다.

피부 가스를 추적하는 것이 건강에 어떻게 도움이 될 수 있을까요?

이 시스템은 시간 경과에 따른 피부 가스 방출 및 흡수를 모니터링할 수 있도록 합니다. 기기에서 수집된 데이터는 블루투스 연결을 통해 무선으로 전송되어 스마트폰이나 태블릿에서 분석 및 보고할 수 있습니다. 이를 통해 의료 전문가는 실시간 결과와 함께 단순한 스냅샷이 아닌 추세를 보여주는 시계열 데이터를 얻을 수 있습니다. 이 데이터는 외래 환경에서 원격 환자 모니터링을 지원하여 의료 전문가와 환자 모두에게 더욱 효율적이고 편리한 환경을 제공합니다.

작은 건강 모니터를 쥔 손.이 장치는 당뇨병성 궤양 및 기타 상처를 모니터링하는 데 사용될 수 있습니다. 존 A. 로저스/노스웨스턴 대학교

이 장치는 스마트 패치나 연속 혈당 측정기 에 사용되는 것과 유사한 접착제를 사용하여 신체에 부착할 수 있습니다 . 이 연구를 공동으로 진행한 노스웨스턴 대학교 존 A. 로저스 교수 는 "표면이 심하게 휘어지거나 시간에 따라 변하는 부위(손가락, 팔꿈치, 무릎)가 아니라면 거의 모든 신체 부위에 부착할 수 있습니다."라고 말했습니다 . "머리카락은 문제가 되지 않는 것으로 보이며, 팔 안쪽이 부착하기에 편리한 위치입니다."

이 장치의 주요 용도 중 하나는 상처 관리, 특히 당뇨병성 궤양입니다. 상처와의 접촉은 치유 과정을 방해할 수 있지만, 치유 과정을 면밀히 모니터링해야 합니다. 상처가 감염되면 항생제 치료가 필요할 수 있습니다 . 이러한 감염을 유발하는 박테리아는 VOC를 생성하며, 이를 검출하여 감염 여부를 확인하는 데 활용할 수 있습니다. 특히 상처에 딱지가 형성되었지만 완전히 치유되지 않은 경우 VOC 검출이 매우 중요합니다. 감염의 VOC 지표를 검출하면 조기에 조치를 취하여 추가 손상을 예방할 수 있습니다.

이 장치는 해충 기피제의 효과도 평가할 수 있습니다. 모기 와 같은 흡혈 곤충은 말라리아를 포함한 인간 질병의 매개체가 될 수 있습니다 . 피부는 모기를 유인하는 이산화탄소와 VOC를 방출합니다. EFS는 다양한 개체에서 이러한 가스를 정밀하게 측정하여 해충이 가장 선호하는 농도를 파악할 수 있습니다. 또한, 다양한 기피제 사용에 따른 변화를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 데이터는 인체의 가스 방출 프로파일을 모방한 인공 피부를 제작하는 데 사용될 수 있으며, 이를 통해 살아있는 피험자의 변동성을 배제하는 반복 가능한 실험을 보다 쉽게 수행할 수 있습니다.

Wearable Device Tracks Gases From Just Above the Skin

https://spectrum.ieee.org/wearable-health-device-skin-gases

https://youtu.be/uNtNEoCMCHM

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