연구진, 포도당 수치를 더 정확하게 감지하는 웨어러블 기술 개발

 (uwaterloo.ca)
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  • 워털루 대학교 엔지니어들은 당뇨 환자가 손가락을 찌르지 않고도 혈당을 추적할 수 있는 손목 착용형 혈당 감지 기술을 개발함
  • 이 장치는 위성 기상 관측에 쓰이는 레이더 기술을 소형화해 인체 내부 변화를 읽으며, 레이더 칩·메타표면·마이크로컨트롤러를 함께 사용함
  • 연구팀의 메타표면은 레이더 신호의 해상도와 민감도를 높여 작은 포도당 수치 변화도 더 정확하게 감지하도록 돕음
  • 현재 장치는 USB 케이블로 전원을 공급받지만, 연구팀은 휴대성을 위해 배터리 사용 최적화를 계획하고 혈압 같은 다른 건강 데이터 수집도 목표로 함
  • 최소 기능 제품은 이미 임상시험에 사용 중이며, 업계 파트너와 함께 차세대 웨어러블 적용을 추진하고 있음

바늘 없는 손목형 혈당 모니터링

  • 워털루 대학교 연구진은 당뇨 같은 만성 건강 문제를 가진 사람이 포도당 수치를 추적할 수 있도록 웨어러블 혈당 감지 시스템을 개발함
  • 기존 혈당 추적은 손가락을 자주 찌르거나, 마이크로니들이 있는 침습형 웨어러블 패치를 써야 하는 방식이 많음
  • 새 시스템은 피부를 관통하지 않아 통증과 감염 위험을 줄이고, 일상적인 모니터링 부담을 낮추는 것을 목표로 함
  • Dr. George Shaker는 위성 레이더가 대기 변화, 구름, 폭풍 움직임을 관측하듯 같은 레이더 기술을 웨어러블 장치에 넣어 인체 변화를 관찰하는 방식이라고 설명함

레이더와 메타표면으로 감지 정밀도 향상

  • 시스템은 세 가지 구성요소로 동작함
    • 레이더 칩: 인체를 통과하는 신호를 송수신함
    • 메타표면: 신호를 더 잘 집중시켜 정확도를 높임
    • 마이크로컨트롤러: 인공지능 알고리듬으로 레이더 신호를 처리함
  • 알고리듬은 시간이 지나며 데이터에서 학습해 측정값의 정확도와 신뢰성을 개선함
  • 연구팀이 개발한 메타표면은 레이더의 해상도와 민감도를 높여, 작은 포도당 수치 변화도 감지할 수 있게 함
  • 이 시스템은 혈류와 직접 접촉하지 않고도 정밀 측정을 목표로 하며, 기존 방식처럼 피부를 관통할 필요가 없음

임상시험과 다음 단계

  • 현재 장치는 USB 케이블로 전원을 공급받지만, 연구팀은 휴대성을 높이기 위해 배터리 사용을 최적화할 계획임
  • 장기적으로는 포도당뿐 아니라 혈압 같은 다른 건강 관련 데이터 수집에도 활용될 수 있음
  • 최소 기능 제품은 이미 임상시험에 사용되고 있으며, 연구팀은 업계 파트너와 함께 시장 출시 가능한 장치에 더 가까운 형태로 발전시키고 있음
  • 관련 논문 “Radar near-field sensing using metasurface for biomedical applications”는 Nature의 Communications Engineering에 실림

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GN⁺   [-]
Hacker News 의견들

  • 1형 당뇨 환자 입장에서는 CGM이 손가락 채혈을 오래 해온 것과 비교하면 그렇게 침습적이지는 않음
    그래도 스마트워치 방식은 멋질 것 같고, 실제로 CGM 수치를 스마트워치에서 보는 건 꽤 좋음
    Apple도 예전에 이쪽을 연구했지만, 기억하기로는 당뇨 환자에게 안전하게 쓰기엔 정확도가 부족했음
    Dexcom이나 Freestyle CGM과 비교한 정확도 통계가 궁금하고, 개인적으로는 폐쇄 루프 CGM+인슐린 펌프 시스템이 계속 좋아지는 쪽이 삶의 질 개선에는 더 큼

    • 현재 CGM은 간질액 포도당을 측정해서 혈당보다 최대 15분 정도 늦게 따라오는 것으로 알고 있음
      그래서 전체 추세가 아니라 정확한 순간 측정이 필요한 경우에는 여전히 손가락 채혈 검사를 권장하는 듯함
      기사에서는 “혈류와 직접 접촉하지 않고는 이 정도 정밀도를 제공할 수 있는 기술이 없다”고 하니, 기존 CGM보다 임상적으로 의미 있게 낫다고 주장하는 것처럼 들림
      실제로 그게 그럴듯한지, 아니면 간질액이 아니라 혈당을 직접 재는 것인지는 모르겠음
    • CGM 패치에 매달 50~100달러를 내지 않아도 된다면 그것도 좋겠음
    • 이런 방식은 2형 당뇨에는 정말 좋을 수 있음
      정확한 숫자보다 대략적인 범위만 알아도 충분하고, 음식과의 관계가 늘 좋지 않았기 때문에 CGM이 없으면 너무 쉽게 무너짐
      다만 Libre 3처럼 너무 작아서 실제로 거의 느껴지지 않는 CGM이 있는 시대라면, 1형 당뇨에는 정확도를 잃으면서까지 손목형 CGM을 쓸 가치는 낮아 보임, 보험이 비용을 부담한다는 전제에서는 특히 그렇다
    • 폐쇄 루프 CGM+인슐린 펌프 시스템에 관심 있다면 “A bi-hormonal fully closed loop system”이 흥미로울 수 있음
      https://www.inredadiabetic.nl/en/home-english/
    • 멋지고 분명 개선이긴 하지만, Freestyle도 이미 충분히 좋음
      다음 단계로는 혈류 속 포도당이 있을 때만 활성화되는 새 인슐린 연구 쪽이 더 기대됨
      이름은 기억나지 않지만 최근에도 공유됐던 것으로, 몸 안에 충분한 양만 유지하면 나머지는 스스로 조절되는 방식처럼 들렸음
      그전까지는 Freestyle과 Omnipod Dash를 iAPS로 폐쇄 루프 구성한 것이 게임 체인저였고, 혈당 피크가 거의 없어졌으며 HBA1c도 비당뇨인 수준까지 내려감
      제품화가 잘 되길 바라며, 출시되면 분명 써볼 생각임

  • 흥미롭지만 시제품이 손목시계 형태라는 점 때문에, 업계 파트너들의 투자 가치평가를 띄우기 위한 미디어용 전시물에 가까운 것 아닌가 싶음
    “나중에는 혈압도 측정할 수 있을지 모른다” 같은 전망성 발언도 그런 인상을 강화함
    벽돌만 한 크기이거나 전원 공급 장치를 화면 밖에 숨기지 않는 형태라도, 바늘을 없앨 수 있다면 당뇨 환자에게는 엄청난 이득임
    먼저 개념이 작동한다는 것과 확실한 수치를 보여준 뒤 소형화하면 되지 않나 싶음

    • 이건 허풍에 가까움
      실제 과학 자체는 흥미롭고, 논문은 여기 있음: https://www.nature.com/articles/s44172-024-00194-4
      문제는 제목이나 기사 인용문에 담긴 결론이 전혀 정당화되지 않는다는 점이고, 전형적인 보도자료식 과학임
      논문을 보면 실제 사람이나 동물의 혈당으로는 시험을 전혀 하지 않았음
      주된 내용은 밀리미터파 레이더 시스템의 해상도와 민감도를 높인다는 메타표면 설계이며, 여기서 “당뇨 환자에게 더 이상 바늘이 필요 없다”로 건너뛰는 건 “나머지 올빼미를 그리세요”의 100배쯤 됨
      다시 강조하지만 연구 자체를 깎아내리는 게 아니라, 그걸 과장하는 방식을 비판하는 것임
    • 시계에 들어간다면 비당뇨인도 많이 살 테고, 그렇게 되면 훨씬 저렴해질 수 있음
    • 2형 당뇨는 고혈압과 동반되는 경우가 흔하고, 근본 원인도 비슷해서 두 센서를 손목 기기 하나에 합치면 많은 환자에게 유용함
      Aktiia 같은 손목형 혈압계도 이미 있음
      팔 커프만큼 정확하진 않지만 일상적인 모니터링에는 충분함
      https://aktiia.com/

  • DiaMonTech에서는 10년 넘게 비침습 혈당 모니터링을 연구해왔음
    어렵고 복잡한 문제라서, 임상 데이터가 없으면 매우 회의적으로 봄
    최근 임상시험에서 신발 상자 크기의 기기로 FDA 승인을 받은 초기 침습형 기기와 비슷한 정확도에 도달했고, 아직도 할 일이 남아 있음
    논문 사전 공개본은 여기 있음: https://www.researchsquare.com/article/rs-5289491/v1
    새 개발은 기대되지만, 이 경우에는 가까운 시일 내 시장에 도달할지 확신하기 어려움

    • 이 스레드의 다른 곳에서 답답함을 토로할 때 DiaMonTech 제품을 떠올렸음
      사이트에는 작동하는 신발 상자 크기 기기가 있지만 “크기 때문에” 병원만 대상으로 한다고 되어 있었음
      개인적으로는 신발 상자 크기라도 기꺼이 살 것 같음
      손가락을 찌르지 않고 시험지를 사지 않아도 된다면 최고고, 비침습적이고 정확하기만 하다면 4U 랙마운트여도 상관없음
    • 왜 이게 가까운 시일 내 시장에 나오지 않을 거라고 보는지 궁금함

  • “이미 임상시험에 사용 중인 최소기능제품이 있고, 완전한 판매 가능 기기까지는 더 할 일이 있지만 훨씬 가까워졌다”는 식의 표현을 자주 봄
    사람들이 MVP에서 “viable”, 즉 실제로 쓸 수 있음이라는 부분을 무시하는 것 같음
    완전한 판매 가능 기기로 만들기 위해 더 작업해야 한다면, 현재 단계에서는 viable한 게 아님
    그래도 행운을 빔

  • 비침습 포도당 감지에 관심 있다면 이 자료를 강력히 추천함: https://www.nivglucose.com/The%20Pursuit%20of%20Noninvasive%...
    무선주파수 기반 접근은 포도당에 특이적이지 않다는 문제가 있음
    포도당 분자는 크기와 결합 종류 때문에 특정 파장의 적외선을 흡수하지만, 무선주파수에서 특정 흡수를 보이지는 않음
    이 논문에서는 생리적 농도의 100배 수준으로 순수한 물속 포도당을 측정했음
    전혈이나 조직 모사체에서 작동하는지, 혹은 다른 용질과 독립적으로 포도당만 측정할 수 있는지 보고 싶음

  • 논문에서 빠진 것은 포도당 감지의 정확도 수치임
    바늘의 대안이라면 측정값이 어떻게 비교되는지가 첫 질문이어야 함
    접근법이 새롭더라도 정확한 측정에서 바늘을 대체하지는 못한다고 봐도 될 것 같음
    물론 성능 비교를 내가 놓쳤을 수도 있음

  • 기상위성과의 비교는 오해를 부르고 이 기술을 과장함
    기상 레이더는 알려진 대기 고도에 있는 물방울을 감지하는 방식이고, 조직층을 뚫고 혈액 속 포도당 농도를 측정하는 것과는 근본적으로 다른 문제임
    여기서 진짜 돌파구는 이미 수년 전부터 있던 레이더 기술이 아니라, 극도로 잡음이 많은 레이더 반사에서 의미 있는 혈당 데이터를 뽑아내는 기계학습 파이프라인임

    • 이 주장은 무선 반향 위치 측정이 아니라 무선 분광법에 가까운 것 같음
      논문은 아직 읽지 않았지만, 이 스레드 반응을 보면 제안된 시스템은 포도당 감지, 혹은 여러 대리 부산물이나 복합체 감지에 최적화된 유전 분광 장치에 가까울 것으로 예상됨
      예시는 이 위키백과 페이지를 보면 됨: https://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric_spectroscopy
      오른쪽 그림을 보면 보통 낮은 주파수에서 높은 주파수로 갈수록 이온의 운동 응답, 쌍극자 모멘트를 가진 분자의 재배향 응답, 분자 진동 모드의 여기, 전자 궤도 전이에 따른 전자 여기 등이 나타남
      수정: 아직 기사를 읽지 않았으므로 진위는 보증하지 않음

  • 분위기를 깨서 미안하지만, 비침습 혈당 측정에 대해 동료심사 논문을 꽤 낸 몇 안 되는 지인이 이 기술에 매우 회의적임
    레이더 근접장 감지를 쓰자는 아이디어는 전혀 새롭지 않고, 지금까지 아무 성과도 나오지 않았음
    이 분야의 “돌파구”는 흔해빠졌음: https://finance.yahoo.com/news/liom-cracks-holy-grail-non-22...
    그 지인은 실제로 작동할지도 모르는 탄탄한 기술을 가진 몇 안 되는 사람 중 하나지만, 미래가 말해줄 것임
    링크는 주지 않겠고, 회사가 자금을 확보한 것은 맞음

    • 본인 말고는 “Nintendo에서 일하는 삼촌이 Sony는 별로라더라” 수준의 정보임
      그래도 한 가지는 동의함
      곧 가능해질 거라고 말하는 쪽보다, 실제로 그런 기기를 판매하는 쪽을 기다리는 단계에 와 있음

  • 작동 원리 설명이 나쁜 SF 스릴러에 나오는 그럴듯한 기술 헛소리처럼 들림
    마이크로 레이더 메타표면이라니, 실제로 존재하는 개념이라는 게 놀라움

    • 생각보다 복잡한 것은 아님
      메타표면은 거의 항상 그럴듯하게 부르는 패치 안테나에 가까움
      일부 매개변수를 줄여 보면 공진 회로로 볼 수도 있음
      어떤 PCB 설계 소프트웨어에서도 몇 분 안에 메타표면을 설계하고, 낮은 기술 수준의 PCB 제작 장비로 만들 수 있음
      여기서는 상보형 분할 링 공진기라는 특정 패치 안테나 배열을 썼고, 그게 메타표면임
      어떤 의미에서는 모든 분할 링 공진기가 “마이크로 레이더” 표면인데, 분할 링 공진기는 파장에 비해 전기적으로 작게 설계되기 때문임
      연구진은 혈류의 포도당 변화가 혈액의 유전 특성을 바꾸고, 주변 유전체에 따라 상보형 분할 링 공진기의 공진 특성이 변한다는 점을 이용한 것으로 보임
      유전체는 물질의 전기적 특성을 설명하는 말이고, 예를 들어 유전율이 높으면 전자기파의 위상 속도가 느려져 무선주파수 시스템에서 여러 측정 가능한 효과가 생김
      훌륭한 공학 작업처럼 보이지만, 안테나를 처음 공부할 때부터 “메타표면”이라는 말은 허세 섞인 전문용어처럼 느껴졌음

  • “마이크로컨트롤러가 인공지능 알고리즘으로 레이더 신호를 처리한다”니, 원시적인 기계학습과 기본 제어 메커니즘을 인공지능으로 재브랜딩해서 참 다행임

    • 사실 인공지능이라는 말은 원래부터 꽤 원시적인 것들을 뜻했음
      인공지능은 C보다도 오래됐고, 실제로 Lisp보다도 먼저 있었음
      “IPL은 같은 저자들이 만든 초기 인공지능 프로그램들, 즉 Logic Theorist(1956), General Problem Solver(1957), 컴퓨터 체스 프로그램 NSS(1958)를 구현하는 데 사용됐다”
      https://en.m.wikipedia.org/wiki/Information_Processing_Langu...
    • 아니면 그냥 신호 처리기를 인공지능으로 재브랜딩한 것일 수도 있음
      곧 고속 푸리에 변환도 인공지능으로 재브랜딩될 듯함
    • 20년 넘게 전에도 컴퓨터 상대를 가리키는 게임 인공지능이라는 표현이 널리 쓰일 때 같은 불만이 있었음
      이제 컴퓨터가 하는 모든 일을 인공지능이라고 보는 개념 위에서 자란 세대가 있으니, 컴퓨터가 하는 모든 일이 인공지능이라고 불리는 게 놀랍지는 않음
    • 기계학습은 원래 늘 인공지능으로 간주되지 않았나?
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