[보고서]높은 비표면적을 가지는 다공성 나노투과막 기반의 생체신호 계측용 가변 용량성 전극 개발

이광호

[국가R&D연구보고서] 높은 비표면적을 가지는 다공성 나노투과막 기반의 생체신호 계측용 가변 용량성 전극 개발
Development of Nano-porous Membrane-based Flexible Capacitive Electrode for Bio-Signal Acquisition with High Specific Surface Area 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	강원대학교 Kangwon National University
연구책임자	이광호
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2020-06
과제시작연도	2019
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
연구관리전문기관	한국연구재단 National Research Foundation of Korea
등록번호	TRKO202100020143
과제고유번호	1345300312
사업명	개인기초연구(교육부)(R&D)
DB 구축일자	2022-03-26
키워드	생체전극.생체신호.유연한 전극.나노다공성.고탄성 고분자.비표면적.심전도.진단.박리현상.

초록 ▼

□ 연구개요
▪생체신호의 진단과 계측을 위해 생체표면에 장시간 부착 및 체내 이식이 가능한 높은 비표면적을 가지는 다공성 나노투과막 기반의 가변용량성 생체 전극을 개발
▶금속기반 전극의 낮은 생체적합성을 개선하고, 피부 및 조직의 임피던스 문제를 해결하여 유연하면서 생체적합성과 저전력-고민감도를 확보한 가변 용량성 전극 개발
▶다공성 나노투과막의 적층 및 접합 공정의 원천기술과 Lithography, Evaporation, 3D Printing, Patterned-plate Electrospinning 공정을 통해 산업체에서의 실용화를 위한 원천 기술 개발 (국내특허 등록, 해외특허(미국) 출원 완료)

□ 연구 목표대비 연구결과
▪전극 소재 및 소자 공정기술 개발
▶Flexible Electrode의 제작을 위해 SLA-3D Printing공정을 통해 전극을 위한 다양한 구조의 Patterned-plate를 제작하고, 금속의 선택적인 증착(Evaporation)과 Patterned-plate Electrospinning 공정에 의해 생체적합성이 확보된 고탄성 고분자 기반의 높은 비표면적을 갖는 Flexible Nano-porous Membrane을 제작하기 위한 공정 및 적층 접합 및 표면 처리 기술 확보
▶Capacitive Electrode의 성능을 확보하기 위해 Evaporation과 Lithography 공정을 통해 Nano-porous membrane에 회로를 구성하고, 투명한 생체고분자로 전극을 선택적으로 Encapsulation 하여, 전극의 박리 (Delamination) 과 부식을 방지하며, 생체표면 및 이식되는 조직과의 직접적인 접촉 없이도 생체신호 계측이 가능한 용량성 전극 소자 원천기술 확보
▪셍체신호 계측 및 분석과 안정성 평가
▶개발된 전극을 토대로 심전도(ECG) 의 단/장기 생체신호 계측을 통해 전극의 성능 평가

□ 연구개발결과의 중요성
▪생체전극은 피측정인의 생체정보를 정확하게 수집 및 전달하여 효과적인 치료를 위한 정보를 제공해 주는데 목적이 있음.
▶질환의 빠른 진단을 통한 예방 의료에 대한 중요성이 증가함에 따라, 건강관리와 자가 진단에 대한 의료기기의 개발에 따른 생체 신호의 정확한 계측의 필요성이 확대되고 있음.
▶의료용 생체전극은 ECG(심전도), EEG(뇌전도), EMG(근전도), TENS(경피신경전기자극치료기)와 같은 진단용(Diagnosis)이 있으며, Pacemaker(페이스메이커), Defibrillator(심장세도제거기) 등과 같은 치료용(Therapeutic) 장비에 적용되고 있음.
▶나노카본 소재 및 유연성이 확보된 생체전극과 건식 접착 표면을 위한 나노패터닝 기술에 의해 기존 의료기기 및 소형화된 의료장비에서 생체 계측용 제품에 결합하고자 하는 연구 개발이 확대되고 있음.
▶최근에는 의료용 전극 시장의 활용 패턴 변화와 사용 편의성 증가로 접착 방식의 개선, 피부 임피던스 문제 및 휴대성과 소형화와 IoT 연계 기술이 소개되고 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
연구결과 요약문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
1. 국내·외 연구현황 ... 5
2. 생체전극 시장 규모 ... 5
2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
1. 연구 개발의 최종 목표 ... 6
2. 연구 개발 내용 ... 6
3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
1. 연구의 독창성 ... 9
2. 연구의 혁신성 ... 10
4. 참고문헌 ... 11
5. 연구성과 ... 12
끝페이지 ... 14

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