AI 기반 웨어러블 시스템은 장내 스마트 알약의 3D 움직임을 추적합니다.

서던캘리포니아대학교(University of Southern California)의 과학자들은 장내 질병 지표를 모니터링하는 작은 장치를 추적하는 인공지능(AI) 기반 시스템을 개발했습니다. 새로운 시스템을 사용하는 장치는 위험에 처한 개인이 병원 환경에서 침습적인 검사를 받을 필요 없이 집에서 위장관 건강을 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 연구는 6월 12일 저널에 실렸습니다. 세포 보고서 물리 과학.

서던캘리포니아대학교 전기 및 컴퓨터공학과 조교수인 저자 야세르 칸(Yasser Khan)은 “섭취 가능한 음식은 장을 위한 핏비트(Fitbits)와 같습니다.”라고 말합니다. "하지만 일단 삼킨 후에 추적하는 것은 매우 어려운 일이었습니다."

박테리아가 음식을 분해할 때 장에서 형성되는 가스는 사람의 건강에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 현재 위장관 가스를 측정하기 위해 의사는 가스 수집 및 장내 튜브 수집과 같은 직접적인 방법을 사용하거나 호흡 검사 및 대변 분석과 같은 간접적인 방법을 사용합니다. 사용자가 삼키는 장치인 섭취 가능한 캡슐은 유망한 대안을 제공하지만 정확한 가스 감지를 위한 그러한 기술은 개발되지 않았습니다.

이 문제를 해결하기 위해 Khan과 동료들은 사용자가 티셔츠나 기타 의류 아래에 숨길 수 있는 웨어러블 코일을 포함하는 시스템을 개발했습니다. 코일은 삼킨 후 섭취 가능한 알약에 내장된 센서와 상호 작용하는 자기장을 생성합니다. AI는 알약이 수신하는 신호를 분석하여 장치가 장내 몇 밀리미터 미만의 위치에 있는지 정확히 찾아냅니다. 또한 이 시스템은 장치의 광학 가스 감지 막을 통해 궤양 및 위암과 관련된 박테리아의 프록시인 암모니아의 3D 실시간 농도를 모니터링합니다.

장을 통과하는 섭취물을 추적하려는 이전 시도는 부피가 큰 데스크탑 코일에 의존했지만 웨어러블 코일은 어디에서나 사용할 수 있다고 Khan은 말합니다. 이 기술은 또한 크론병으로 인한 장내 염증을 식별하고 정확하게 이 부위에 약물을 전달하는 등 위장관 가스를 측정하는 것 이상의 다른 응용 분야도 있을 수 있습니다.

연구원들은 시뮬레이션된 소의 장과 위와 장액을 복제하도록 설계된 액체를 포함하여 위장관을 모방하는 다양한 매체에서 시스템 성능을 테스트했습니다.

Khan은 "이번 테스트에서 장치는 위치를 정확히 찾아내고 산소와 암모니아 가스의 수준을 측정하는 능력을 입증했습니다."라고 말했습니다. "모든 섭취 가능한 장치는 우리가 개발한 기술을 활용할 수 있습니다."

그러나 Khan은 장치를 더 작게 설계하고 전력을 덜 사용하는 등 여전히 개선해야 할 부분이 있다고 말합니다. 다음으로 Khan과 동료들은 장치를 계속해서 연마하면서 인간과 유사한 생물학적 유기체에서 안전성과 효과를 연구하기 위해 돼지를 대상으로 테스트할 계획입니다.

Khan은 "이러한 실험의 성공적인 결과로 인해 장치가 인간 임상 실험 준비 상태에 더 가까워질 것입니다."라고 말했습니다. "우리는 시스템의 실용성에 대해 낙관하고 있으며 곧 인간에게 적용할 수 있을 것이라고 믿습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240612113307.htm