손가락 감싸면 자동 충전에 포도당·비타민 체크하는 웨어러블 기기

미국 샌디에이고 캘리포니아대

포도당, 비타민 C 등을 측정할 수 있는 웨어러블 기기 '손가락 랩'. 샌디에이고 캘리포니아대 Shichao Ding 제공.

손가락에 웨어러블 기기를 감싸 건강을 모니터링할 수 있는 기기가 등장했다. 땀을 이용해 기기 작동을 위한 에너지를 얻고 건강까지 체크할 수 있다. 

아이소 유펑 리 미국 샌디에이고캘리포니아대 화학·나노공학부 교수 연구팀은 손가락에 착용하면 개인 맞춤형으로 건강과 관련된 지표를 모니터링할 수 있는 ‘손가락 랩’을 개발하고 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 3일 발표했다. 

연구팀이 손가락을 감싸도록 만든 웨어러블 기기인 손가락 랩은 손가락 끝 땀을 이용해 건강을 모니터링한다. 손가락 끝은 우리 몸에서 작은 면적을 차지하지만 각 손가락마다 1000개 이상의 땀샘이 있을 정도로 왕성한 땀 생성 부위 중 한 곳이다. 

휴식을 취할 때도 손가락 땀샘은 신체 대부분 다른 부위보다 100~1000배 많은 땀을 생산한다. 땀을 내기 위한 특별한 자극이나 신체활동 없이도 땀이 생성되기 때문에 건강 체크를 하기에 용이하다. 

손가락 랩은 얇고 유연하며 신축성이 있는 폴리머 소재에 여러 전자 부품이 부착된 형태다. 연구팀에 따르면 손가락을 움직이거나 반복적으로 굽힘 동작을 해도 견딜 수 있을 정도의 내구성이 있다. 데이터 통로인 마이크로채널에는 다양한 바이오 센서와 전자 제어기가 있다. 

손가락 끝이 닿는 위치에는 바이오연료전지가 있다. 이 전지는 땀 속 화학물질을 모아 전기로 전환하도록 설계돼 있다. 전환된 전기는 염화은-아연 배터리에 저장된다. 해당 배터리로 작동하는 센서는 포도당, 비타민C, 젖산, 레보도파를 모니터링한다. 레보도파는 파킨슨병을 치료할 때 사용하는 약물로 과다 사용 시 마약처럼 중독성을 보일 수 있다. 

손가락 랩은 땀을 이용해 작동을 위한 에너지를 얻고 건강 감시를 위한 생물지표도 얻을 수 있는 셈이다. 연구팀은 “착용자가 쉬거나 잠을 잘 때도 손가락 랩은 여전히 에너지를 모으고 생물지표를 추적할 수 있다”고 말했다. 

블루투스 기능을 통해서는 스마트폰이나 노트북 응용 프로그램으로 생물지표 데이터를 전송할 수 있다. 연구팀은 연구참여자들 대상으로 하루 종일 손가락 랩을 착용하도록 했고 식사 중 포도당 수치, 근무와 운동 중 젖산 수치, 오렌지 주스를 마시는 동안 비타민C 수치, 파바콩을 먹은 뒤 레보도파 수치 등을 추적해 건강 모니터링이 가능함을 확인했다. 

연구팀은 이번 기술을 개인의 건강에 맞는 맞춤형 건강 모니터링 장치를 만들 때 적용할 수 있을 것으로 보았다. 수집한 데이터를 기반으로 치료법을 제시하는 시스템도 개발 중이다. 연구팀은 “자율적인 힘으로 작동하는 장치를 이용해 건강을 감시하고 치료도 하는 것이 궁극적인 목표”라고 밝혔다. 

<참고 자료> 
doi.org/10.1038/s41928-024-01236-7

[문세영 기자 moon09@donga.com]