피부에 부착하고 7일간 모니터링 가능한 패치 센서 개발
피부에 부착하고 7일간 모니터링 가능한 패치 센서 개발
  • 강지희
  • 승인 2019.12.12 12:05
  • 조회수 436
  • 댓글 0
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센서를 패치 같이 피부에? 출처: AdobeStock
센서를 패치 같이 피부에? 출처: AdobeStock

성균관대학교 김선국 교수 연구팀과 한국전자부품연구원의 이성호·이민구 연구원이 피부에 부착하는 신축성 있는 패치형태의 센서로 최장 7일간 생체신호를 실시간으로 모니터링하는 시스템을 구축했습니다. 연구팀은 착용자의 움직임에도 불구하고 안정적으로 피부의 온도나 습도, 착용자의 동작(보행, 넘어짐 등)을 포착할 수 있는 고감도 생체신호 모니터링 센서를 개발했다고 하는데요. 해당 연구 논문은 <IEEE Transaction on Industrial Electronics>에 게재됐습니다. 

 

연구팀은 뱀처럼 구불구불한 형상의 서펜타인 구조를 통해 x축과 y축 방향으로 유연성을 확보했습니다. 뿐만 아니라 키리가미 구조를 통해 z축에 대해서도 신축성을 부여했는데요. 연구팀은 패치가 가진 응력의 최대 200%까지 압력을 가해도 기계적· 전기적으로 안정성을 유지하도록 설계했다고 밝혔습니다. 
 

  • 키리가미(Kirigami)

자르다를 의미하는 일본어 'kiri'와 종이를 뜻하는 'gami'가 합쳐진 말입니다. 특정 패턴이나 모양으로 자른 뒤 접었을 때 입체 형상을 나타내는 구조를 말합니다. 

방수성 갖춘 피부 친화적인 센서

 

신체변화를 모니터링하고 질병의 초기신호를 감지할 수 있는 웨어러블 헬스케어 디바이스에 관한 연구가 활발합니다. 하지만 장시간 사용하기 불편하거나 피부에 잘 밀착되지 않아 정확한 정보를 모니터링하는 데 한계가 있었죠. 헬스케어 기술은 다른 분야에 비해 삶의 질에 직접적인 영향을 줍니다. 때문에 지속적으로 건강을 체크하면서 질병의 초기 신호를 정확하고 빠르게 감지해 모니터링하는 기술은 웨어러블 모바일 헬스케어 디바이스에 중요한 요소 중 하나인데요.

패치 형태의 생채 신호 모니터링 센서 개념도 및 실제 이미지. 출처: 한국연구재단

이에 연구팀은 생체 친화적이며 피부에 적합한 점착성을 가진 실리콘을 활용했습니다. 착용성을 고려해 피부에 밀착돼 움직임(압착, 밀고 늘어남)에 제약을 주지 않도록 피부 친화적이면서 방수성을 갖는 다공성 실리콘 점착제로 된 패치에 해당 센서를 구현했습니다. 또한 연구팀은 식약처 기준에 준하는 생물학적 안전성 (biocompatibility ; 세포독성, 감작성, 급성독성, 피부자극, 발열성)이 확보된 패치를 사용했다고 합니다. 

 

원리는 피부 온도 변화에 따라 나타나는 신축성 백금센서의 저항변화를 이용하는 겁니다. 연구팀은 이를 통해 20~50℃ 범위에서 0.2℃ 이내의 오차범위로 온도를 측정할 수 있도록 했습니다. 나아가 스마트폰 어플리케이션을 통해 실시간으로 신호변화를 확인할 수 있도록 무선통신 모듈도 함께 구현했죠.

김선국 교수. 출처: 한국연구재단
김선국 교수. 출처: 한국연구재단

연구팀의 센서는 지속적인 관찰이 필요한 신생아, 노약자, 운동선수 등의 생체 신호를 모니터링해서 응급상황에 대처할 수 있도록 하는 데 응용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 연구팀은 "병원과의 임상연구를 통해 인허가를 위한 후속연구를 진행할 계획"이라고 밝혔습니다.

 

##참고자료##

 


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