피부 뚫지 않고도 측정하는 ‘비침습 혈중 나트륨 측정’ 기술 개발
비침습 혈중 나트륨 측정 기술이 새롭게 개발돼, 기존 혈액 채취 없이 나트륨 수치를 실시간으로 확인할 수 있는 길이 열렸습니다. 이 기술은 테라헤르츠 광과 광음향 센서를 결합해, 수분 간섭 문제를 해결하면서도 정확도를 확보했습니다.
테라헤르츠 광 기반 신호 분석
생체 조직을 자극하지 않는 안전한 방사선
테라헤르츠(THz) 방사선은 중적외선과 마이크로파 사이에 위치한 전자기파로, 생체 조직에 무해하면서도 내부 구조에 민감하게 반응합니다. 때문에 의료·생물학 분야에서 유망한 탐지 도구로 주목받고 있습니다.
수분 간섭 문제를 극복한 핵심 원리
기존 테라헤르츠 기반 측정은 체내 수분이 강하게 방사선을 흡수해 신호 측정에 어려움이 컸습니다. 연구팀은 이 문제를 초음파로 전환해 해결하는 방식으로 기술적 한계를 극복했습니다.
광음향 기술과 결합한 혁신적 측정 방식
초음파로 변환해 정밀도 향상
광음향 탐지 기술은 테라헤르츠 광이 피부를 통과할 때 전달한 에너지를 초음파 신호로 변환하여 수분 간섭을 최소화합니다. 이 초음파는 나트륨 이온과 결합된 수분 분자의 진동에서 유도됩니다.
비침습이면서도 빠른 시간 해상도 실현
해당 시스템은 생쥐의 귀 혈관을 통해 30분 이상 동안 밀리초 단위 시간해상도로 혈중 나트륨 농도를 측정할 수 있었습니다. 이는 혈액 채취나 피부 냉각 처치 없이도 실시간에 가까운 반응 감지를 가능하게 했습니다.
인체 적용 가능성 입증
손 혈관에서도 유사 결과 도출
인체 피험자의 손 혈관에 적용한 결과, 측정된 광음향 신호 강도는 혈중 나트륨 농도와 밀접한 상관관계를 보였습니다. 이는 사람 피부에서도 나트륨 농도를 효과적으로 측정할 수 있음을 확인한 것입니다.
피부 냉각 없이도 작동 가능
기존 일부 센싱 기술은 수분 확산을 억제하기 위하여 피부를 냉각해야 했습니다. 이번 방식은 특수한 조건 없이도 안정적인 데이터를 확보할 수 있어 실용성이 높다는 장점이 있습니다.
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향후 기술 개발 방향
보다 효율적인 탐지 지점 발굴 예정
연구팀은 인체에서 빠르게 냉각이 가능한 부위를 추가적으로 분석해, 더욱 효율적인 측정이 가능한 신체 위치를 찾는 것을 목표로 하고 있습니다.
냉각 없이 신호 분리 가능한 알고리즘 개발
수분 간섭을 제거할 수 있는 고급 신호처리 기술을 개발함으로써 탐지 시스템의 정확도와 범용성을 더욱 향상시킬 계획입니다. 결국에는 일상적인 건강 진단 의료기기로의 전환도 기대됩니다.
핵심 요약
- 테라헤르츠 광과 광음향 기술을 융합해 비침습 혈중 나트륨 측정 실현
- 수분 간섭을 초음파 변환으로 해결, 피부 냉각 없이도 정밀 측정 가능
- 생쥐와 인간 대상 실험서 유의미한 신호 변화 확인, 실용 가능성 입증
- 향후 신호처리 향상과 인체 적용 최적 부위 개발이 과제로 남음
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