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Jun 24, 2023

그래핀 문신은 지속적으로 혈압을 측정합니다

혈압측정법은 발명 이후 크게 변하지 않았습니다.

혈압 측정은 1881년 팽창형 커프 기반 혈압계가 발명된 이후 크게 변하지 않았습니다. 사람들은 이 장치를 사용하여 하루에 몇 번씩 혈압을 측정할 수 있지만, 심혈관 건강에 대한 전체적인 시각을 제공하기에는 충분하지 않습니다.

그래핀으로 만든 새로운 전자 문신은 며칠 동안 지속적으로 혈압을 읽습니다. 매우 얇고 가벼운 센서를 사용하면 환자가 일상 활동을 하는 동안 혈압을 모니터링할 수 있습니다.

텍사스 A&M 대학의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Roozbeh Jafari는 "혈압은 매우 중요한 활력 징후입니다."라고 말합니다. "스트레스는 죽일 수 있습니다. 스트레스는 혈압의 변화를 가져오지만 우리는 이를 측정하거나 이해할 방법이 없습니다. 따라서 혈압을 지속적으로 측정할 수 있는 기술이 있다면 게임 체인저가 될 것입니다."

심혈관 질환과 고혈압이 있는 사람은 정기적으로 혈압을 모니터링해야 합니다. 눈에 띄지 않게 그렇게 하기 위해 연구자들은 최근 몇 년간 커프가 없는 방법을 개발했습니다. 일부는 조직을 통해 이동하는 초음파 신호의 변화를 측정하는 웨어러블 음향 센서나 손목의 혈관 확장을 감지할 수 있는 압력 센서에 의존합니다. 이는 부피가 크고 이동하여 측정된 신호를 왜곡할 수 있습니다.

피트니스 밴드나 스마트워치와 같은 빛 기반 센서는 피부의 모세혈관에서 심박수를 정확하게 측정할 수 있지만, 빛이 혈압파를 감지할 만큼 깊숙이 침투하지 못합니다.

새로운 혈압 센서는 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 전기 및 컴퓨터 공학 교수인 Deji Akinwande가 2017년에 발명한 그래핀 전자 문신 센서를 사용합니다. Jafari와 Akinwande는 Nature Nanotechnology에 보고한 새로운 그래핀 혈압 센서에 대해 협력했습니다.

문신을 만들기 위해 연구진은 구리 호일 위에 그래핀을 한두 겹 성장시킨 뒤 이를 초박형 200나노미터 두께의 아크릴 층으로 코팅한 뒤 상업용 임시 문신 종이로 옮긴다. 그래핀의 원자 수준 두께는 패치가 피부에 잘 밀착되어 접착제 없이도 접착되고 제자리에 유지된다는 것을 의미한다고 Akinwande는 말합니다. 게다가 착용자는 그것을 느끼지 않습니다.

지속적인 혈압 모니터링 시스템의 프로토타입 버전에서는 구리 호일 조각을 손목에 테이프로 붙입니다. 이미지 라벨은 환자의 요골 및 척골 동맥뿐만 아니라 낮은 수준의 교류 신호의 "주입"(도입) 위치를 식별합니다. 텍사스 대학교 오스틴/텍사스 A&M 대학교/자연 나노기술

혈압을 결정하기 위해 연구진은 그래핀 센서를 사용하여 생체 임피던스(조직을 통한 전류 흐름에 대한 전기 임피던스)를 측정합니다. 그들은 참가자의 손목에 각각 6개의 그래핀 문신을 두 줄로 부착했습니다. 각 줄은 손목의 두 주요 동맥 중 하나 바로 위에 위치합니다. 각 행의 가장 바깥쪽 패치는 팔에 작은 전류를 보내고, 안쪽 4개 패치는 전압 변화를 측정하여 임피던스를 계산하는 데 도움이 됩니다.

임피던스는 동맥의 혈액량 변화를 반영하지만 혈압으로 직접 변환되지는 않는다고 Jafari는 말합니다. 그래서 팀은 혈액량 변화, 두 부위 간 압력 맥박의 전달 시간, 두 동맥에 맥박이 도달하는 시간 차이, 동맥의 탄력성.

시연으로 연구진은 7명의 참가자에게 그래핀 센서를 부착하고 자원봉사자가 활동적인 운동을 수행하는 동안 혈압을 측정했습니다. 정확성을 결정하기 위해 그들은 판독값을 표준 혈압 커프 기술을 사용하여 측정한 주기적 판독값과 비교했습니다.

일부 참가자는 38°C 야외에서 힘든 산책을 했고 일부 참가자는 팔굽혀펴기를 수행했습니다. 문신은 빛과 열에 노출되거나 물이나 땀에 접촉한 후에도 저하되지 않았습니다. 연구진은 5시간 동안 지속적으로 혈압을 모니터링할 수 있었습니다. Jafari는 문신이 7일 동안 지속되기 때문에 더 긴 모니터링이 쉽게 가능하다고 말합니다.