혈당측정기가 필요하신가요? 귀하의 휴대전화가 곧 해결책이 될 수 있습니다

전화 나침반에서 혈당계로

포도당 수준과 같은 건강 지표를 모니터링하는 것은 많은 건강 상태에서 필요한 경우가 많습니다. 이를 위해서는 일반적으로 실험실 테스트나 고가의 전용 의료 기기가 필요합니다.

미국 볼더에 있는 국립표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology) 연구원들이 발표한 과학 논문에 따르면, 현재 유비쿼터스 스마트폰의 일부를 용도 변경함으로써 이러한 상황이 바뀔 수 있다고 합니다.스마트폰 나침반을 사용하여 액체 분석물의 정량적, 고감도 측정."

그들은 스마트폰에 내장된 자기 나침반을 포도당이나 pH를 측정할 수 있는 의료 기기로 재활용하는 방법을 발견했습니다.

스마트폰의 이러한 혁신적인 적용은 물에 담그면 부풀어오르는 다공성 물질인 하이드로겔을 기반으로 합니다. 연구원 Mark Ferris와 Gary Zabow는 작은 자성 입자가 내장된 맞춤형 디자인의 하이드로겔을 만들었습니다.

이 하이드로겔은 수축 또는 확대를 통해 포도당 농도나 pH(산도) 변화에 반응하도록 설계되었습니다. 이는 pH나 포도당에 반응하여 서로 다른 속도로 크기가 변하는 2개의 하이드로겔 층을 생성함으로써 이루어졌습니다.

이러한 크기 변화는 자성 입자를 휴대전화 나침반에서 더 가깝거나 멀어지게 이동시키며, 이는 휴대전화로 쉽게 측정할 수 있습니다.

출처: NIST

포도당과 pH는 모두 당뇨병을 포함한 다양한 질병에서 중요한 지표입니다. 이 방법은 적절한 진단에 필요한 정밀도보다 훨씬 낮은 수백만분의 1 몰(물질의 특정 수의 원자 또는 분자에 대한 과학 단위)만큼 낮은 변화를 감지하여 인상적인 감도를 달성했습니다.

간단한 플라스틱 클립온을 통해 하이드로겔을 스마트폰에 접촉시킬 수 있으며, 간단한 앱을 통해 자기장의 변화를 측정할 수 있습니다. 그리고 플라스틱 클립은 심지어 3D 인쇄.

출처: 자연

전화 혈당 측정기의 주요 장점

이 측정 방법 자체로는 기술적으로 더 정확한 포도당 또는 pH 측정을 제공하지 않습니다. 그러나 다음과 같은 몇 가지 주요 이점이 있습니다.

• 비용: 스마트폰이 이미 사용 가능하므로 맞춤형 전용 의료 기기가 필요하지 않습니다.
  • 또한 여기에 사용된 것과 같은 하이드로겔은 저렴하고 대규모로 제작하기 쉽습니다. 이렇게 하면 포도당 측정을 위한 "카트리지" 비용을 낮게 유지할 수 있습니다. 연구원은 포도당 측정용 하이드로겔 작동기의 비용을 $0.16, pH용으로 $0.03로 추정했습니다.
• 또한 다른 전원이 필요하지 않으므로 가정에서 사무실까지 어떤 상황에서도 이상적인 측정 도구입니다.
• 스마트폰에는 이미 연결 기능이 탑재되어 있으므로 의료 데이터를 의사나 건강 앱에 직접 전달하여 추가 비용 없이 디지털 건강 시스템에 직접 데이터를 제공할 수 있습니다.
• 이 방법의 극도의 감도로 인해 매우 작은 샘플을 사용할 수 있으므로 측정 방법의 침습성이 줄어듭니다.

이는 수백만 명의 환자의 일상 생활을 근본적으로 변화시키는 동시에 주요 건강 지표에 대한 모니터링 및 디지털 데이터 품질을 향상시킬 수 있습니다.

출처: Unsplash

무엇 향후 계획?

규제

이 혁신은 사용하기 쉬운 혈당 측정 방법으로 전환되어야 하며, 의료 전문가의 테스트를 거쳐 FDA와 같은 보건 안전 기관의 검증을 거쳐야 합니다.

이는 기술적 문제라기보다는 규제 문제에 더 가깝지만 시간과 비용이 필요할 가능성이 높습니다.

자기 측정값을 혈당 측정값으로 변환할 수 있는 전용 소프트웨어와 해당 인체공학적 앱도 개발되어야 하며 의사와 규제 기관의 동등하게 검증을 받아야 합니다.

출처: Unsplash

마지막으로, 의료 데이터의 공유는 해당 데이터의 안전하고 기밀한 저장을 보장하는 방식으로 이루어져야 합니다. 다른 건강 모니터링 앱과의 통합이나 의료 전문가와의 커뮤니케이션에는 동일한 요구 사항이 적용됩니다.

더 많은 건강 측정

이 연구에서는 연구원들이 개념 증명으로 포도당과 pH를 사용했지만, 다른 많은 생물학적 지표도 동일한 방식으로 측정할 수 있습니다.

예를 들어, 민감도가 매우 높다는 것은 혈당이 혈액보다 농도가 훨씬 낮은 타액에서도 측정될 수 있음을 의미합니다. 스마트폰의 사용 용이성과 결합되어 현재의 혈당계보다 훨씬 덜 침습적인 측정이 가능해집니다.

이 방법은 다른 분자에도 사용될 수 있습니다.

예를 들어, 히스타민은 일반적으로 정교한 실험실 분석을 통해 측정되며 24시간 소변 수집이 필요하지만 그의 새로운 방법을 통해 집에서 측정할 수 있습니다.

이는 분석물 결합 그룹을 통합한 전용 하이드로겔 공식과 함께 사용할 수도 있습니다. 이는 하이드로겔이 나트륨, 칼륨, 젖산염 및 효소와 같은 관련 표적에 반응하도록 만들 수 있습니다.

출처: Unsplash

향상된 하이드로겔 검출기 설계

본 연구에서 제안된 균일한 이중층 하이드로겔 슬래브는 하이드로겔 측정 도구를 설계하기 위한 옵션 중 하나일 뿐입니다.

연구자들은 "한쪽 끝이 아닌 두 끝 부분에 고정된 하이드로겔을 사용한 좌굴 운동이 안정성을 향상시킬 수 있다"와 같은 대안을 제안합니다.

비틀림 하이드로겔 모션은 필드 방향이 음수에서 양수로 전환되도록 허용하여 하이드로겔 액츄에이터의 각 180° 비틀림 사이에서 필드 방향 전환 횟수가 추적되는 경우 가능한 총 신호 변경을 두 배로 늘리고 동적 범위를 증가시킵니다.

시스템이 측정을 방해할 수 있는 간섭과 오염 물질을 감지하는지 확인하는 것도 중요합니다.

하이드로겔의 유통기한을 길게 유지하는 것도 궁극적인 상업적 성공을 위한 필수 요소입니다.

휴대폰을 화학 분석 도구로 전환

이 발견의 또 다른 응용 분야는 생물학적 매개 변수를 측정하는 것 이상입니다. 예를 들어 pH 측정은 혈액 샘플에 유용하지만 물이나 토양의 pH를 측정하는 데에도 똑같이 유용합니다.

이를 통해 이 시스템은 현장 pH 테스트에 사용되는 pH 테스트 스트립에 대한 강력한 대안이 될 수 있으며, 적은 비용으로 천 달러 벤치탑 측정기의 측정 정밀도를 제공할 수 있습니다.

하이드로겔은 또한 빛, 이온 강도, 온도와 같은 다른 화학적, 물리적 자극에 반응하도록 설계될 수도 있습니다.

가정에서 수돗물의 화학 오염 물질 수준을 정량화하고 오렌지 주스, 우유, 커피, 와인 또는 수프와 같은 기타 불투명 액체의 식품 테스트, 탁한 호수 분석과 같은 환경 분석을 위한 잠재적인 응용 프로그램이 구상됩니다. 또는 원격지의 하천수.

스마트폰 기반 DNA 판독?

더 나아가 다음과 같은 고급 타겟팅 기술을 활용하는 하이드로겔을 구상할 수도 있습니다. 분자 각인 폴리머 및 상보적인 핵산 서열. 이는 하이드로겔에 특정 단백질과 DNA 서열에 반응하는 능력을 부여합니다.

따라서 스마트폰은 공기나 물 속의 병원균을 감지할 수 있게 되어 대유행 기간 동안 사용된 코로나 테스트와 같이 비싸고 낭비를 발생시키는 테스트를 대체할 수 있습니다.

지속적인 모니터링

이 연구는 스마트폰과 전반적인 IoT(사물 인터넷)가 미래에 의료 및 화학 측정을 처리하는 방식에 어떻게 혁명을 일으킬 것인지 보여줍니다.

우리는 항상 주머니에 매우 민감한 분석 도구가 내장된 복잡한 전자 장치를 가지고 다니며 새로운 응용 분야에 맞게 용도를 변경할 수 있습니다.

혈당 측정이 최초의 측정 중 하나가 될 가능성이 높지만 스마트폰에 침 한 방울을 떨어뜨리거나 숨을 쉬기만 하면 생화학적 데이터, 병원체 감지, 오염 경고 등을 얻을 수 있는 미래를 쉽게 상상할 수 있습니다. .

IoT 및 건강 센서 회사

1. Koninklijke 필립스 네바다

필립스는 잘 알려진 소형 전자 소비자 브랜드(면도기, 전동 칫솔)로 헬스케어 분야에서도 활발히 활동하고 있습니다. 이는 1년 유럽에서 MedTech 특허 출원 중 2022위를 차지했습니다.

웨어러블부터 이미징, 인공호흡기, 의료 로봇까지 연결된 의료 제품에서 활발히 활동하고 있습니다. 이 회사는 또한 반도체(자기부상 기술 포함) 및 하이테크/로봇공학/자동화 분야에서도 활발히 활동하고 있습니다.

필립스의 웨어러블 제품은 심장, 호흡, 활동 측정 기능을 제공합니다. 필립스의 센서는 스마트워치, 건강 모니터, 의료용 패치, 활동 추적기에 통합될 수 있습니다.

웨어러블 기기에 관해서는 Philips는 파트너십 솔루션을 선호합니다.필립스의 다른 솔루션과 완벽하게 호환되는 자사의 IoT(사물 인터넷) 의료 기기를 제3자에게 개발하는 곳입니다. 이러한 맥락에서 필립스는 고객에게 프로토타입 제작, 규제 자문, 엔드 투 엔드 제품 개발 및 산업 규모 생산 서비스를 제공합니다.

이 회사는 센서가 장치와 일치하는 완전히 통합된 디지털 의료 환경을 만들고 여러 연결 솔루션을 사용하여 Philips HealthSuite Cloud 솔루션에 통합하고 심층적인 데이터 분석을 가능하게 하려고 합니다.

출처: 필립스

필립스는 건강 측정 분야에서 광범위한 파트너십을 구축하고 데이터를 헬스케어 SaaS에 통합할 수 있었던 이력을 갖고 있기 때문에 스마트폰 기반 혈당 및 pH 데이터 통합에도 탁월한 위치에 있을 수 있습니다.

2. 가민

Garmin은 GPS 및 내비게이션 도구(자동차, 해양 및 비행기)를 초기에 제공했으며 현재는 피트니스 및 건강 모니터링으로 확장한 아웃도어 전자 제품 분야의 선두주자입니다.

피트니스 사업은 회사 매출의 23%, 영업이익의 10%를 차지하며, 주로 스마트워치 판매에 힘입어 성장하고 있습니다. 15년에는 2022만 대의 기기를 판매했습니다.

출처: 가민

Garmin 제안 연구자를 위한 전체 건강 데이터 생태계, 연구 등의 분야에 도움을 주고 있습니다. 잠, 우울증 완화, 암 치료, 여성의 건강, 또는 졸린 운전.

Garmin은 거대 기술 기업은 아니지만 아웃도어 및 피트니스 분야에 중점을 두고 내비게이션 외에 수입의 절반을 벌고 있습니다. 이 부문은 회사의 주요 성장 영역이기도 하며, 향후 주요 수익원이 될 가능성이 가장 높은 부문입니다.

건강에 관심이 있는 Garmin 사용자는 하이드로겔 기반 측정 덕분에 더 많은 건강 매개변수를 모니터링하는 데 관심을 가질 가능성이 높습니다.

이는 Garmin과 같은 회사에서는 두 가지 방법으로 기회로 바뀔 수 있습니다.

• 기존 나침반을 사용하거나 자력계를 장치에 통합하여 하이드로겔 기반 측정을 장치에 통합할 수 있습니다.
• 장치를 스마트폰에 연결하여 스마트폰과 Garmin 장치 모두의 건강 데이터를 시각화하는 통합 방법을 제공합니다.

튼튼하고 품질이 뛰어나며 유용한 아웃도어 제품에 대한 Garmin의 명성은 피트니스 및 건강 분야로 잘 전환되었습니다. 재미있게, 프리미엄 부문을 선도하고 있습니다는 Apple이 일반적으로 스마트폰, 컴퓨터 및 태블릿의 고가 부문을 장악하고 있음에도 불구하고 500달러 이상의 가격대에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하며 여기에서 Apple을 제쳤습니다.