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일경산업신문_2019.4.26(금)_6면

Next Tech 2030
IT로 24시간 건강관리
도호쿠대학, '마시는 체온계' 시작(試作)

IoT(사물인터넷)로 건강 상태를 관리하는 미래가 다가오고 있다. 컨디션의 이변을 다양한 센서로 포착하여 건강 관리나 질병 예방에 활용한다. 건강검진을 매일 받을 수 있는 생활을 목표로, 도호쿠대학의 연구팀이 유니크한 기기를 개발 중이다. 우선은 건강 상태를 나타내는 몸 속 체온을 측정하는 ‘마시는 체온계’를 시작(試作)하였다. 2030년대에는 센서에 둘러싸인 생활이 당연시될지도 모른다.

‘마시는 체온계’는 알약 모양이었다. 직경 9mm, 두께 7mm의 크기다. 입으로 들어가 위에 도착하면 산성의 위산이 전극에 닿으면서 충전이 시작된다. 장에 들어가면 축적한 전기로 30분마다 체온을 측정하여 데이터를 몸 밖으로 차례대로 전송한다.

한쪽 면은 마그네슘과 플라티나 전극이 노출되어 있다. 안에는 전기를 축적하는 콘덴서나 무선통신 코일이 내장되어 있다. 발전 구조는 레몬에 2개의 전극을 꽂으면 전기를 얻을 수 있는 현상과 같다.

건강 상태를 알기 위해서는 몸 안의 다양한 정보를 수집해야 한다. 이때 기댈 수 있는 것이 몸에 넣거나 몸에 장착하거나 해도 안전한 센서다. ‘마시는 체온계’를 제대로 만들 수 있을지 여부는 연구 개발의 행방을 좌우한다. 현재의 설계에서는 마시고 하루 뒤에 배출될 때까지 ‘심부 체온’에 해당하는 소화관 내의 온도를 거의 단속적으로 실측할 수 있다.

개발은 문부과학성의 ‘혁신적 이노베이션 창출 프로그램’의 일환으로 21년도까지 추진한다. 앞으로는 돼지를 이용한 실험을 거쳐 5~10년 내에 대규모 병원과 협력하여 임상 연구를 시작한다. 체내 시계의 변화와 우울증과의 관계를 조사하고 있는 연구자들도 실용화를 기대하고 있다. 도호쿠대학 이노베이션전략추진센터의 나카무라(中村) 특임교수는 “3년 정도에 완성도를 높인다”라고 말한다.

프로그램에서는 일상에서 자연스럽게 체온 관리를 할 수 있는 시스템을 목표로 20년 후의 계획도 진행 중이다. 그 하나가 거울 앞에 서면 그 날의 컨디션을 예측해 주는 ‘마법의 거울’이다.

거울을 통해 얼굴 이미지를 해석한다. 심장이 수축했을 때 얼굴의 혈관이 움직이는 ‘맥파’를 포착한다. 거울 앞에서 양치질이나 화장을 할 동안에 혈압이나 혈액 순환, 자율신경의 컨디션 등을 추정한다.

“오늘은 혈압이 높은 편입니다” “수면 부족입니다. 철분을 섭취하세요”. 아침에 일어나 부스스한 얼굴로 세면대에 서면 세면대 거울에 이러한 정보들을 표시하는 구조를 상정하고 있다. 연구팀은 “피부 연령 등도 표시한다면 매일 확인하고 싶어질 것이다”라며 개발에 의욕적이다.

그 외에도 스트레스를 받았을 때 침에 섞여 나오는 생체 성분을 감지할 수 있는 칫솔 등을 검토 중이다. 도호쿠대학의 연구동에서는 의자 뒷면이나 침대, 거울 등에 선서가 내장되어 있다. 손목시계형 센서 등도 24시간 동안 장착하도록 하여 데이터를 취득한다. 이들 데이터는 센서의 개선에 활용한다.

마시는 체온계는 통상의 건강 유지는 물론 한 여름의 건설 현장에서의 작업자의 컨디션 관리에 유망하다. 우울증이나 수면 장해 예측과 치료에도 사용할 수 있을 것으로 본다. 양산 체제가 정비되면 1개 100엔 정도에 판매할 것으로 전망. 요시다(吉田) 교수는 “30년대에는 실용화하고 싶다”라고 말한다.

-- 생체 리듬에 따라 투약도 가능 --
몸의 상태를 매일 계측하는 기술은 새로운 의료도 가능하게 할 가능성이 있다. 주목 받고 있는 것이 ‘시간 의료’라고도 부르는 것이다.

사람의 몸은 언제나 똑같이 일을 하는 것은 아니라고 한다. 예를 들면, 백혈구가 가장 활발하게 활동하는 것은 심야 0시 무렵이고, 요산치가 높은 것은 오전 9시 무렵이라고 한다. 생체 물질의 종류에 따라 일하기 편한 시간이 정해져 있다는 조사가 있다고 한다.

생체 리듬에 따라 약의 효과나 부작용이 달라질 가능성이 있다. 적절한 시간대에 약을 먹으면 암이나 당뇨병 치료 효과도 이끌어내기 쉬울지도 모른다. 질병 예방에도 도움이 될 것이다.

체내에 들어가는 ‘마시는 체온계’ 등은 새로운 기기인 만큼 보급에 과제도 있다. 보통 체온계와 비교해 얼마나 이점이 있을까? 앞으로 논의를 강화해 나갈 필요가 있다. 적어도 연구팀은 먼저 의료에서 응용되고 있는 ‘캡슐형 내시경’과 비슷한 심사 조건이나 제조 규격을 충족할 필요가 있다고 생각하고 있다. 기업과 협력하면서 실용화를 추진, 널리 보급될 사업 모델을 그릴 수 있을지가 관건이다.

● 생체 센서 기술의 연구개발

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