스트레스를 감지하는 웨어러블 센서 칩의 원리

스트레스 감지 웨어러블 칩

EPFL 출처

신생 스타트업 회사 Xsensio와 협업하는 EPFL 엔지니어들은 인간의 땀 속에 있는 코티솔이라고 불리는 스트레스 호르몬의 농도를 측정할 수 있는 새로운 웨어러블 센서 칩을 개발했습니다. 이 웨어러블 센서는 준연속적인 모니터링을 가능하게 하고 의사들이 환자의 탈진이나 비만과 같은 스트레스 관련 상태를 이해하고 치료하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이 센서는 잠재적으로 착용 가능한 패치 형태로 환자의 피부에 배치될 수 있으며 착용자의 땀에서 주요 스트레스 생체 표시인 코티솔 농도를 거의 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.

 

스트레스 호르몬 코티솔

코티솔은 콜레스테롤로 만들어진 부신에 의해 만들어진 스테로이드 호르몬입니다. 이 호르몬의 분비는 뇌하수체에 의해 생성된 부신피방성 호르몬 (ACTH)에 의해 조절됩니다. 코티솔은 신진대사, 혈당 수치, 혈압을 조절하는 것과 같은 필수적인 신체 기능을 가지고 있습니다. 이 호르몬은 또한 면역 체계와 심혈관 기능에 영향을 미칩니다. 코티솔은 몸을 스트레스 받게 하는 어떤 일이 일어날 때 충동적으로 분비될 수 있습니다. 스트레스와 관련된 질병을 앓는 사람들에게는 비만, 심혈관 질환, 우울증, 또는 탈진을 일으킬 수도 있습니다.

 

코티솔

센서 원리와 현재 상황

연구원들이 개발한 패치에는 트랜지스터와 그래핀으로 만든 전극이 있습니다. 그래핀의 고유한 특성은 높은 감도와 매우 낮은 검출 한계를 제공합니다. 그래 핀은 특정 화합물에 결합 할 수있는 단일 가닥 DNA 또는 RNA의 짧은 단편인 앱타머을 사용하여 센서에서 기능화됩니다. 웨어러블 센서에서 앱타머 패치는 음전하를 가집니다. 코티솔과 접촉할 때, 그것은 가닥들이 스스로 접히는 것을 유발시키는 호르몬을 포착하여 전하를 전극 표면에 더 가깝게 합니다.

 

이 장치는 전하를 감지할 수 있으며 결과적으로 착용자의 땀에 함유된 코티솔 농도를 측정할 수 있습니다. 이 센서는 Circadian 사이클 내내 지속적으로 코티솔 농도를 모니터링하기 위해 개발된 첫 번째 시스템입니다. 엔지니어들은 이미 연구실에서 생성 테스트를 마쳤으며, 다음 단계는 병원 환경에서 테스트하는 것입니다. 그들은 현재 로잔 대학 병원과 함께 인간 환자들을 대상으로 이 시스템을 시험해 보고 있습니다.