You are more transparent than you think - Sajan Saini

번역: Jungmin Hwang 검토: DK Kim

It’s an increasingly common sight in hospitals around the world:

이 장면은 세계 곳곳의 병원에서 점점 흔하게 볼 수 있습니다.

a nurse measures our height, weight, blood pressure,

간호사가 우리의 키와 몸무게, 혈압을 재고

and attaches a glowing plastic clip to our finger.

반짝이는 플라스틱 집게를 손가락에 붙입니다.

Suddenly, a digital screen reads out the oxygen level in our bloodstream.

머지 않아 디지털 화면에 혈중 산소 수치가 나타납니다.

How did that happen?

어떻게 이런 일이 가능할까요?

How can a plastic clip learn something about our blood…

어떻게 이 플라스틱 집게로 혈액의 상태를 알 수 있을까요?

without a blood sample?

혈액 샘플 없이도 말이죠.

Here’s the trick:

여기 그 답이 있습니다.

our bodies are translucent,

우리 신체는 반투명 상태이며

meaning they don’t completely block and reflect light.

이는 신체가 빛을 완전히 막거나 반사시키지 않는다는 뜻입니다.

Rather, they allow some light to actually pass through our skin,

오히려 일부 빛이 우리 피부와 근육, 혈관을 통과할 수 있습니다.

muscles, and blood vessels.

Don’t believe it?

믿지 못하시겠나요?

Hold a flashlight to your thumb.

손전등을 엄지 손가락에 대 보세요.

Light, it turns out, can help probe the insides of our bodies.

빛의 도움으로 우리 신체 내부를 살펴볼 수 있음을 알게 될 겁니다.

Consider that medical fingerclip—

앞서 나온 손가락 집게에 대해 생각해 봅시다.

it’s called a pulse oximeter.

그것은 산소포화도 측정기라고 합니다.

When you inhale, your lungs transfer oxygen into hemoglobin molecules,

숨을 들이마실 때 우리의 폐는 산소를 헤모글로빈 분자로 옮기는데

and the pulse oximeter measures the ratio of oxygenated to oxygen-free hemoglobin.

이 측정기는 산소와 결합한 헤모글로빈과 그렇지 않은 것의 비율을 측정합니다.

It does this by using a tiny red LED light on one side of the fingerclip,

손가락 집게의 한쪽 면에 달린 작은 빨간 LED 등과

and a small light detector on the other.

반대편에 달린 작은 빛 감지기로 작동하죠.

When the LED shines into your finger,

LED가 손가락에 빛을 비추면

oxygen-free hemoglobin in your blood vessels absorbs the red light

산소와 결합하지 않은 헤모글로빈은

산소와 결합된 헤모글로빈보다 빨간 빛을 더 많이 흡수합니다.

more strongly than its oxygenated counterpart.

So the amount of light that makes it out the other side

따라서 반대편에 도달하는 빛의 양은

depends on the concentration ratio of the two types of hemoglobin.

그 두 종류의 헤모글로빈의 비율에 따라 달라지죠.

But any two patients will have different-sized blood vessels in their fingers.

그러나 환자들의 손가락 혈관은 크기가 다 다릅니다.

For one patient, a saturation reading of ninety-five percent

어떤 환자의 경우에는 95%의 포화도가

corresponds to a healthy oxygen level,

정상 산소 수치일 수도 있고

but for another with smaller arteries,

어떤 사람은 동맥이 더 작아서

the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

같은 수치가 위험을 야기할 정도로 실제 수치를 잘못 나타낼 수 있습니다.

This can be accounted for with a second infrared wavelength LED.

이 문제는 적외선 파장을 내는 두 번째 LED로 해결합니다.

Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

빛은 넓은 범위의 파장으로 이루어져 있고

and infrared light lies just beyond the visible colors.

적외선은 가시광선 범위의 바로 바깥에 위치합니다.

All molecules, including hemoglobin,

헤모글로빈을 포함한 모든 분자는

absorb light at different efficiencies across this spectrum.

빛 스펙트럼 상의 다양한 빛을 각기 다른 효율로 흡수합니다.

So contrasting the absorbance of red to infrared light

빨간 빛과 적외선의 흡수율을 서로 비교해 보면

provides a chemical fingerprint to eliminate the blood vessel size effect.

혈관 크기에 따른 오차를 제거할 "화학적 지문"을 얻을 수 있습니다.

Today, an emerging medical sensor industry is exploring all-new degrees

오늘날 의학 센서 산업의 성장으로 인해

새로운 수준의 정밀 화학적 지문이 연구되고 있습니다.

of precision chemical fingerprinting,

using tiny light-manipulating devices no larger than a tenth of a millimeter.

이는 10분의 1mm 보다도 작은 초소형 빛 조작 장치 덕분입니다.

This microscopic technology,

이 정밀 기술은 통합광학이라 부릅니다.

called integrated photonics,

is made from wires of silicon that guide light—

이 실리콘 가닥들은 빛을 배수관에 물이 흐르는 것처럼 이끌고

like water in a pipe—

to redirect, reshape, even temporarily trap it.

방향이나 모양을 바꾸고 심지어 일시적으로 가두기까지 합니다.

A ring resonator device, which is a circular wire of silicon,

고리 공명장치는 원형의 실리콘 가닥들로 이루어져 있습니다.

is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

화학적 지문 인식이 더 잘 이루어지도록 이 장치는 빛을 가둡니다.

When placed close to a silicon wire,

실리콘 가닥들에 가까이 두었을 때

a ring siphons off and temporarily stores only certain waves of light—

고리가 빛을 흡수하고 일시적으로 특정 파장의 빛만 저장합니다.

those whose periodic wavelength fits a whole number of times

고리의 둘레 길이의 정수배와 일치하는 파장을 가진 빛 말이죠.

along the ring’s circumference.

It’s the same effect at work when we pluck guitar strings.

기타 줄을 튕길 때와 비슷합니다.

Only certain vibrating patterns dominate a string of a particular length,

베이스 멜로디와 화음을 형성하기 위해

to give a fundamental note and its overtones.

특정 길이의 현에 특정한 진동 패턴이 발생합니다.

Ring resonators were originally designed

원래 고리 공명 장치는 다양한 파장의 빛을 전달하기 위해 만들어졌습니다.

to efficiently route different wavelengths of light—

each a channel of digital data—

광섬유 통신망으로 여러 채널의 디지털 정보를 전달하기 위한 것이었죠.

in fiber optics communication networks.

But some day this kind of data traffic routing

하지만 언젠가는 이 네트워크 기법이

may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

소형 화학적 지문 장치에도 적용될 것입니다.

on chips the size of a penny.

10원짜리 동전만한 컴퓨터 칩을 사용해서 말입니다.

These future labs-on-a-chip may easily, rapidly,

미래의 진단 칩은 쉽고 빠르게, 그리고 체내에 직접 삽입하지 않고도

and non-invasively detect a host of illnesses,

여러 질병을 찾아낼 수 있습니다.

by analyzing human saliva or sweat in a doctor’s office

타액이나 땀의 성분 분석을

병원은 물론이고 집에서도 간편하게 진행할 수 있죠.

or the convenience of our homes.

Human saliva in particular

특히 인간의 타액은

mirrors the composition of our bodies’ proteins and hormones,

우리 몸의 단백질과 호르몬 구성 성분을 잘 반영합니다.

and can give early-warning signals for certain cancers

특정 종류의 암이나 전염병 혹은 자가면역 질병에 대한

and infectious and autoimmune diseases.

조기 경고를 내려줄 수 있죠.

To accurately identify an illness,

질병을 정확하게 진단하기 위해서

labs-on-a-chip may rely on several methods,

진단 칩에 여러 방법을 사용합니다.

including chemical fingerprinting,

화학적 지문인식과 같은 방법을 이용해

to sift through the large mix of trace substances in a sample of spit.

침 속에 다양하게 존재하는 미량 성분들을 찾아내야 합니다.

Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength—

타액에 있는 여러 생체분자들은 동일한 파장의 빛을 흡수하지만

but each has a distinct chemical fingerprint.

저마다 독특한 화학적 지문을 가지고 있습니다.

In a lab-on-a-chip, after the light passes through a saliva sample,

진단 칩에서는 빛이 타액 표본을 투과한 이후

a host of fine-tuned rings

정밀하게 조절된 고리들이

may each siphon off a slightly different wavelength of light

각각 조금씩 다른 파장의 빛을 흡수해서

and send it to a partner light detector.

짝을 이루는 탐지기로 보냅니다.

Together, this bank of detectors will resolve

이 탐지기들은 힘을 합쳐

the cumulative chemical fingerprint of the sample.

전체적인 화학적 지문을 추정합니다.

From this information, a tiny on-chip computer,

작은 컴퓨터 칩은 이 정보를 이용해서

containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

내장하고 있는 여러 분자의 화학적 지문 자료와 비교하고

may figure out their relative concentrations,

상대 포화도를 계산하며

and help diagnose a specific illness.

특정 질병명도 진단할 수 있게 됩니다.

From globe-trotting communications to labs-on-a-chip,

전 세계를 이어주는 통신 기술부터 진단 칩까지

humankind has repurposed light to both carry and extract information.

인류는 빛을 이용해서 정보를 전달하고 추출할 수도 있게 되었습니다.

Its ability to illuminate continues to astonish us with new discoveries.

밝게 비추는 빛의 능력은 계속해서 새로운 발견으로 우리를 놀래킬 겁니다.