초록 ▼

□ 연구개요
심뇌혈관 질환은 4대 중증 질환으로써 매년 환자 수가 증가하고 있으며 전조현상 없이 발병하기 때문에 지속적인 혈류 모니터링이 필수적임. 초음파의 경우 비침습적이고 높은 해상도 및 넓은 측정 범위를 가지고 있으며 측정에 필요한 시간이 짧고 장비의 소형화가 비교적 쉬움. 현재의 초음파 방식의 혈류 신호 측정 장비의 경우 이동이 불가능한 크기로 내원이 필수적이며, 일부 휴대형 시스템이 개발되고 있으나 probe 타입이라 장기간 측정에 적절하지 않은 형태임. 따라서, 웨어러블 타입의, 누구나 쉽게 패치 형태로 부착하여 장

□ 연구개요
심뇌혈관 질환은 4대 중증 질환으로써 매년 환자 수가 증가하고 있으며 전조현상 없이 발병하기 때문에 지속적인 혈류 모니터링이 필수적임. 초음파의 경우 비침습적이고 높은 해상도 및 넓은 측정 범위를 가지고 있으며 측정에 필요한 시간이 짧고 장비의 소형화가 비교적 쉬움. 현재의 초음파 방식의 혈류 신호 측정 장비의 경우 이동이 불가능한 크기로 내원이 필수적이며, 일부 휴대형 시스템이 개발되고 있으나 probe 타입이라 장기간 측정에 적절하지 않은 형태임. 따라서, 웨어러블 타입의, 누구나 쉽게 패치 형태로 부착하여 장기간, 행동에 불편함 없이 지속적으로 혈류 신호를 측정하려는 연구의 필요성이 대두됨. 본 과제에서는 사용자가 손쉽게 초음파 생체신호 센서 시스템을 패치 형태로 부착하여 장기간 행동에도 불편함 없이 지속적, 객관적으로 혈류 속도 및 혈류량을 측정할 수 있는 시스템을 개발하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구에서는 혈류 신호 측정을 위한 휴대용 초음파 패치 시스템을 구현하기 위해 유연 초소형 초음파 변환자 어레이 개발, 피부 부착형 유연 패치 요소 기술 개발, 그리고 혈류 측정용 패치 집적화를 목표로 함.
유연 초소형 초음파 변환자 어레이 개발을 위해 본 연구진은 혈류 측정에 적합한 전기적, 음향적 특성을 갖도록 초음파 소자 어레이를 설계하고, flex-to-rigid (FTR) 구조를 적용하여 유연한 형태로 초음파 소자 어레이가 휘어질 수 있도록 제작하는 데 성공함.
이어서, 유연 초소형 초음파 어레이를 피부에 부착시키기 위한 유연 패치로 칼슘 변형 실크 패치를 개발하여 초음파 소자를 피부 계면에 안정적으로 부착시키면서도 높은 초음파 투과 효율을 보이는 새로운 형태의 초음파 매칭 접착 패드로 적용함.
또한, 유연 초음파 변환자 어레이 구동을 위한 스위칭 회로와 도플러 신호 처리를 위한 코드를 구현함. 하나의 초음파 소자에서 신호를 발생시키고 반사된 신호를 받아들일 수 있는 Tx (Transmit)/Rx (Receive) 스위치 회로를 구현하여 상용화된 초음파 소자에 적용하였고, 나아가 정전용량형 미세가공 초음파 소자에 적용하여 초음파 반사 신호를 수신하는 데에 성공하고 혈류 모사체를 통해 개발된 초음파 시스템의 혈류 신호 검출 및 분석 성능을 검증함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 개발한 유연한 형태의 정전용량형 미세가공 초음파 소자와 초음파 송수신 회로는 기존에 존재했던 초음파 진단기기들이 갖는 사용의 어려움이나 부족한 휴대성의 문제를 해결할 수 있음. 또한 차세대 헬스케어 디바이스의 일환으로써 병원중심의 진단 및 치료 체계를 개인 중심의 맞춤형 헬스케어로 의료 패러다임을 뒤바꿀 수 있는 획기적인 원천 기술임. 초음파 패치 시스템은 향후 인체 신호를 실시간을 진단할 때 필요한 핵심 요소 기술이며, 혈류 측정이 가능해지면 혈관 내 초음파 등에도 적용할 수 있어 차세대 의료기기로 발전할 수 있음. 개발된 시스템을 이용해 심뇌혈관계 질환을 모니터링하여 질병을 예방할 수 있으며, 이는 현대 사회-경제적 손실을 최소화 할 수 있는 질병 예방 플랫폼을 위한 획기적인 원천기술이 될 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구의 목적 ... 6
• 1.3. 연구의 목표 ... 6
• 1.4. 연구 범위 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 2.1. 세부 목표 1: 초소형 유연 초음파 변환자 어레이 개발 ... 7
• 2.2. 세부 목표 2: 피부 부착형 초음파 패치용 젤 대체 매칭 접착패드 연구 ... 10
• 2.3. 세부 목표 3: 혈류 속도 및 양 측정을 위한 추산 알고리즘 및 시스템 개발 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 3.1. 정성적 연구개발성과 (연구개발결과) ... 13
• 3.2. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3.3. 목표 달성 수준 ... 15
• 3.4. 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 17
• 4.1. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 4.2. 기술적·경제적·산업적 기술적 파급효과 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 5.1. 유연 초소형 초음파 변환자 어레이 개발 ... 18
• 5.2. 피부 부착형 초음파 커플링 패치가 집적된 휴대용 초음파 시스템 ... 18
• 5.3. 추가연구 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 19
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 21
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 35