30일 UC샌디에이고에 따르면 이 대학 공학 연구진은 손가락 땀에서 최대 4가지 생화학 바이오마커를 동시에, 지속적으로 측정하는 스마트링 시제품 연구 결과를 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스에 발표했다.
UC샌디에이고 연구진이 개발한 생화학 스마트링 시제품. 반지 내부 한쪽에는 센서 배열과 땀 추출 부품, 유체 채널이, 다른 한쪽에는 배터리와 인쇄회로기판 등 플렉시블 전자부품이 배치됐다. (사진=UC샌디에이고 제이콥스공대·데이비드 바요)
기존 상용 스마트링과의 차이는 측정 대상이다. 상용 스마트링은 주로 심박수, 심박변이도, 호흡수, 체온, 활동량, 수면 등 생체물리 정보를 제공한다. 반면 UC샌디에이고 연구진의 스마트링은 손가락 땀을 분석해 신체의 생화학적 변화를 분자 수준에서 확인하는 것을 목표로 한다.
운동을 하거나 땀을 많이 흘릴 필요도 없다. 연구진은 삼투 현상을 활용해 피부 표면에서 땀을 자연스럽게 끌어내는 방식을 적용했다. 스마트링 안쪽에 있는 삼투성 하이드로겔이 압력 차이를 만들어 피부에서 땀을 끌어오고, 링 내부의 전기화학 센서 배열이 이를 분석한다.
연구진은 건강한 자원자와 제1형 당뇨 환자를 대상으로 시제품을 시험했다. 그 결과 스마트링의 포도당 측정값은 상용 연속혈당측정기(CGM) 결과와 유사한 흐름을 보였고, 케톤 측정값도 상용 혈액 케톤 측정기 결과와 비슷한 양상을 보였다고 설명했다.
특히 당뇨 관리에서 활용 가능성이 주목된다. 혈당과 케톤을 동시에 지속적으로 추적하면 인슐린 투여량 조절과 건강 상태 판단에 도움이 될 수 있기 때문이다.
연구를 이끈 조지프 왕 UC샌디에이고 교수는 “실시간으로 동적인 분자 정보를 포착하는 반지는 건강, 식단, 생활방식에 관한 의사결정에 매우 유용할 수 있다”며 “혈당과 케톤을 연속적으로 동시에 추적하는 기능은 당뇨 관리를 위한 최적의 인슐린 투여에 큰 도움이 될 수 있다”고 말했다.
시제품은 센서 배열, 땀 추출 부품, 유체 채널, 저전력 전자회로, 플렉시블 배터리를 모두 반지 형태 안에 통합했다. 배터리는 아연-은산화물 기반 충전식 플렉시블 배터리로, 한 번 충전하면 최대 12시간 작동한다. 외부 케이스는 3D 프린팅한 폴리머로 제작됐다.
상용화까지는 과제도 남아 있다. 현재 시제품은 연구용 단계로, 실제 소비자 제품으로 쓰이려면 크기와 착용감, 배터리 수명, 장기간 측정 안정성 등을 더 개선해야 한다. 의료기기로 활용하려면 임상 검증과 규제 승인도 필요하다.
업계에서는 헬스 웨어러블 경쟁이 생체신호 측정에서 생화학 지표 분석으로 확장될 가능성에 주목하고 있다. 애플워치와 오우라링 등 기존 웨어러블이 심박과 수면, 체온 변화를 중심으로 건강 상태를 보여줬다면, 땀 기반 스마트링은 혈당과 대사 상태까지 비침습 방식으로 추적하는 새 방향을 제시한다.
