작은 센서로 바늘을 몸 전체로 안내하고 멀리서 건강을 모니터링할 수 있음

요즘 생체 검사를 받으러 가면 의사가 당신을 기절시키고 당신의 일부를 잘라서 열어서 필요한 조직을 찾아야 할 가능성이 있습니다. 하지만 작은 센서가 바늘을 유도하여 귀하(그리고 귀하의 의사)가 비디오 화면을 보는 동안 바늘이 가는 대로 내부를 매핑할 수 있다면 어떨까요?

이는 최대 25cm 떨어진 곳까지 무선 신호를 전송할 수 있는 모래알 크기의 새로운 장치에 대한 약속입니다. 이번 연구는 혈압을 측정하고 약물이 체내에서 어떻게 대사되는지 추적하는 데에도 영향을 미칠 수 있다고 연구원들은 말합니다.

이 장치는 "정말 흥미롭다"고 ETH 취리히에서 뇌 화합물을 측정하기 위한 소형 바이오센서를 개발하고 이번 연구에는 참여하지 않은 화학자 나코 나카츠카(Nako Nakatsuka)는 말했다. 최소한의 방해로 신체 내부를 조작할 수 있는 능력은 "매우 멋지다"고 그녀는 말합니다.

오늘 사이언스(Science)에 그 작동 방식이 설명된 새로운 센서는 두 개의 자석으로 구성되어 있습니다. 하나는 플라스틱 케이스에 고정되어 있고 다른 하나는 비틀어 진동할 수 있습니다. 외부 장치는 전자기 코일을 사용하여 두 번째 자석을 움직이는 자기장을 생성합니다. 그런 다음 장치는 이 두 번째 자석의 변화를 측정하여 온도 및 압력과 같은 판독값을 수집합니다.

이번 연구에는 참여하지 않았지만 마드리드 소재 마이크로 및 나노기술 연구소에서 나노기계 센서를 개발하는 물리학자 Montserrat Calleja Gómez는 "센서의 디자인은 정말 스마트하고 창의적입니다. 고정관념에서 벗어나 생각합니다."라고 말합니다.

그런 다음 연구원들은 다양한 설정에서 미니센서를 테스트했습니다. 한 특이한 실험에서 그들은 추적기를 벌의 등에 붙였습니다. 꿀벌이 날아다니는 빠른 속도에서도 이 장치는 곤충의 움직임을 정확하게 추적할 수 있었습니다. Philips Research의 물리학자이자 공동 저자인 Jurgen Rahmer는 "[비행 중인 꿀벌의] 경로와 방향을 추적하는 것이 가능했습니다."라고 말했습니다. "놀랍게도 잘 작동했어요."

Rahmer 팀은 또한 생검 바늘 끝을 센서에 장착하고 조직과 유사한 큰 젤라틴 덩어리에 주입하여 센서가 의료 기기를 안내하는 데 도움이 될 수 있는지 확인했습니다. 센서는 바늘을 정확하게 추적했으며, 바늘이 어디에 있는지에 대한 지도를 제공함으로써 과학자들이 바늘을 목표 영역(이 경우 얼룩 내의 흰색 더미 공)으로 이동할 수 있도록 했습니다. 실제 세계에서 센서는 생검 바늘, 카테터 및 기타 도구를 정확한 목표로 유도하여 치료를 실시하고, 세포 샘플을 수집하거나, 조직 조각을 해부할 수 있다고 저자는 말합니다.

센서를 삼키면 위장 문제가 있는 사람들이 약물에 반응하는지, 재발을 경험하는지 등 신체 내부의 실시간 변화를 모니터링할 수도 있다고 연구팀은 말합니다.

Nakatsuka는 가장 흥미로운 측면은 센서의 압력 측정 능력으로, 언젠가는 의사가 혈관 내 혈압 변화를 감지할 수 있게 되어 잠재적으로 혈압을 모니터링하는 보다 지속적인 방법을 제공할 수 있을 것이라고 말했습니다.

Calleja Gómez는 감지 코일과 센서 사이의 거리도 큰 발전이라고 말했습니다. 연구원들은 최대 약 25cm 떨어진 곳에서도 신호를 감지할 수 있었으며, 이는 최대 5cm 거리에서만 가능했던 이전 무선 기술을 개선했다고 그녀는 지적합니다. 예를 들어, 이 거리를 확장하면 환자가 집에서 혈압을 추적하는 것이 더 쉬워질 수 있다고 저자는 말합니다.

이 장치는 또한 신체에 얼마나 오래 머무르는지에 따라 1달러에서 100달러 사이로 비교적 저렴하며 제조가 얼마나 쉬운지 저자는 말합니다. 필립스의 물리학자이자 연구 공동 저자인 Bernhard Gleich는 "나는 식탁 위에서 그것을 만들 수 있습니다"라고 말합니다. 자석 외에도 그는 "약간의 플라스틱 튜브, 약간의 끈, 약간의 접착제만 있으면 모든 것을 하나로 합칠 수 있습니다."라고 말합니다.

그럼에도 불구하고 Gleich는 이 장치가 가장 단순한 응용을 위해 인간에게 사용되기까지는 5~8년이 걸릴 수 있다고 추정합니다. 센서가 제대로 작동할 뿐만 아니라 개인에게 해를 끼치지 않도록 하려면 여전히 많은 작업이 필요합니다.