초록 ▼

□ 연구개요
- 본 기술은 웨어러블 경피성 산소센서 및 원격 데이터 전송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체 피부나 장기에 부착하여 대상 조직의 산소분압을 센싱하는 센서와 측정값을 원격으로 전송하는 장치에 관한 기술임.
- 본 웨어러블 센서는 광루미네선스 (optical luminescence) 기반의 가스센서로서, 산소 농도가 높아지면 방출하는 빛의 세기가 감소하는 물질을 필름으로 제작하여 피부에 부착하고, 그 위에 필름물질을 발광시키는 광원과 이로부터 발광되는 빛을 감지하는 포토다이오드를 웨어러블하게 제작, 위

□ 연구개요
- 본 기술은 웨어러블 경피성 산소센서 및 원격 데이터 전송장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체 피부나 장기에 부착하여 대상 조직의 산소분압을 센싱하는 센서와 측정값을 원격으로 전송하는 장치에 관한 기술임.
- 본 웨어러블 센서는 광루미네선스 (optical luminescence) 기반의 가스센서로서, 산소 농도가 높아지면 방출하는 빛의 세기가 감소하는 물질을 필름으로 제작하여 피부에 부착하고, 그 위에 필름물질을 발광시키는 광원과 이로부터 발광되는 빛을 감지하는 포토다이오드를 웨어러블하게 제작, 위치시킨 구조로 이루어짐.
- 또한, 전압 공급, 신호증폭, 데이터 획득 및 블루투스 기반 원격전송 모듈의 네가지 핵심파트로 이루어진 웨어러블 데이터 전송장치를 포함함.

□ 연구 목표대비 연구결과
-1차년도 목표: 산소 센싱필름 개발
광학 가스센싱 방식의 메카니즘을 정립하고 센싱 민감도 (sensitivity)와 선택성 (selectivity)을 정의하고 측정하였음. 센싱필름을 구성하는 형광염료, 유기용매, 폴리머의 구성비율을 최적화하여 제작공정을 설립함. 또한 통합센서의 성능을 높이기 위해서 고굴절률 TiO₂ 입자를 합성하여 내부에 도입하는 방식으로 결과적으로 산소농도에 대한 센싱필름의 민감도를 2배 향상시켰음.
- 2차년도 목표: 플렉서블 광원 및 포토다이오드 기반 일체형 산소센서 개발
광원인 OLED와 디텍터인 OPD를 각각 폴리머 박막기판위에 유연소자로 제작하였으며 각 성능 평가 및 공정 최적화 과정을 거쳤음. 각 구성요소의 통합 이후 센서 민감도 기준으로 다양한 전극패턴 및 배열을 설정하여 최적화된 배열을 도출함. 정상인에서 커프 압박에 의한 정맥혈 차단을 통해 경피성 산소분압 변화를 유도하여 손가락과 팔에 부착한 후 측정하였고, 상용화된 레퍼런스 기기인 Periflux 5000 장비와 비교시 높은 정확도와 빠른 반응속도를 보여주었음.
- 3차년도 목표: 소자 집적화, 장시간 측정 신뢰성 및 임상검증
제작한 통합센서의 성능을 개선 및 향상시키는 방향으로 연구를 진행하였음. 센서의 민감도 향상을 위하여 대기 중 산소의 영향을 차단해주는 투명고분자 박막 필름소재를 적용하였음. 또한 측정 대상자의 피부에서 발생하는 경피성 산소분압을 원활하게 발생시키기 위한 발열특성이 안정적이고 유연한 투명 박막 히터를 개발하였음. 또한 대면적 멀티스팟 측정을 위한 PCB 모듈을 제작하여 최대 4포인트까지 측정 가능하게 디자인 하였음. 임상시험을 통해 개선된 경피성 산소분압센서의 reversibility와 long-term stability를 측정한 결과 상용화된 레퍼런스 기기인 Periflux 5000보다 빠른 반응속도와 장시간 측정시 높은 측정 정확도를 보여주었음.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 산소결핍질환 특성상 지속적, 장시간 측정이 필수인데 기존 종래기술기반 장비인 Periflux 5000이나 TCM400등의 장비는 부피가 매우 크고 무거우며 다수의 선으로 연결되어 있어 측정 대상자가 먼 거리를 이동하거나 부착한채 지속적으로 측정이 불가하다는 명백한 제한점이 있음.
- 또한 측정시 전문인력이 반드시 필요하여 의료진의 한계나 의료비용이 매우 높음. 반면 본 제품은 센서부 및 센싱모듈을 웨어러블하고 가볍고 측정 대상자의 피부에 부착이 용이하게 소형화로 제작하였으며 무선통신기반 기술을 적용하여 의료진이 원격으로 환자의 상태를 실시간으로 모니터링이 가능하여 비상상황시 즉각적인 대처가 가능할 뿐 아니라 환자 자신이 질병의 징후를 직접 발견하고 유병률이 감소할 뿐 아니라 의료노동력 및 입원 기간이 대폭 감소하여 의료비용을 크게 줄일 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2) 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 이론적 원리 ... 7
• 2) 연차별 연구 추진 전략 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 29
• 끝페이지 ... 47