국내 연구진, 혈당·산소농도·심박수까지 모두 확인하는 기술 개발
포스텍(포항공대)신소재공학과·융합대학원 한세광 교수, 신소재공학과 정선아·김태연 박사 연구팀이 ㈜인핸드플러스(대표 이휘원) 연구팀과 함께 땀 속 혈당 농도를 정확하게 장기간 안정적으로 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 산소농도와 심박수까지 정확하게 확인할 수 있어 편의성도 갖췄다는 평가다.
이번 연구는 바이오센서 분야 국제 학술지인 '바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스' 온라인판에 게재됐다.
일반적으로 당뇨병 관리는 혈당 측정에서 시작한다. 하지만 매일 피를 뽑아야 하는 부담이 커 피부에 바늘이 달린 패치를 붙여 체액 속 혈당을 측정하는 방식이 자주 이용되고 있다.
이 같은 비침습적 센서 방식은 2주 정도 사용하면 성능이 떨어지고 피부자극과 염증유발의 문제가 있어 이용자들의 불편이 상당하다.
이에 연구팀은 '땀의 흐름'에 주목했다.
우선 땀을 한방향으로 흘러내리게 하기 위해 역류를 방지하는 유체 제어 밸브(테슬라 밸브)를 기반으로 한 마이크로 유체 시스템을 개발했다. 여기에 마이크로 LED 및 광센서로 구성된 광학 모듈과 혈당에 반응하는 광학 하이드로젤을 결합해 스마트 워치 형태의 혈당 측정 시스템을 만들었다.
시스템은 테슬라 밸브를 통해 땀이 흘러 센서에 닿으면 작동을 시작한다. 센서는 혈당에 따라 형광 신호를 발생시키고, LED와 광센서가 이 신호를 전자 신호로 변환한다.
이렇게 변하는 형광 세기를 통해 혈당수치는 실시간으로 전송된다.
연구팀이 개발한 스마트 워치는 땀에 포함된 0.01~1mM(밀리몰) 수준의 혈당도 정확하게 측정해 낼 수 있다는 점에서 기존 비침식습적 센서 방식의 한계를 뛰어넘었다는 평가를 받고 있다.
또 실제 혈당 수치와 높은 상관성을 보인데다 30일 이상 장기 사용한 경우에도 민감도가 그대로 유지됐다.
여기에 더해 연구진은 서로 다른 빛의 파장을 활용해 혈당뿐 아니라 산소 농도와 심박수까지 동시에 측정할 수 있는 다기능 헬스케어 시스템도 장착해 활용도를 높였다.
한세광 교수는 "스마트 워치와 결합된 광학 기반 연속 혈당 측정 시스템은 혈당 측정을 더 쉽고 편리하게 만들며, 당뇨 환자들의 불편함을 줄일 수 있을 것"이라며 "이 기술은 당뇨를 비롯해 다양한 만성 질환 모니터링에도 적용할 수 있다는 점에서 쓰임이 크다"고 했다.
