초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
창상 부위의 온도와 pH를 모니터링할 수 있는 스마트 창상피복재의 개발. 즉, 밀착성이 확보된 어레이 센서와 측정된 데이터를 무선으로 전송하여 실시간으로 창상 부위의 감염 및 염증 여부를 모니터링할 수 있는 무선 기반 스마트 창상피복재를 개발하고자 함.

◼ 전체 내용
o 스마트 창상피복재(스마트 패치) 기반 창상부위 모니터링 시스템 개발
o 주관연구개발기관((주)티앤엘):
- 국내외 제품의 특성 파악 및 개발 방향성 설정
- 고투습성을 확보하기 위

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
창상 부위의 온도와 pH를 모니터링할 수 있는 스마트 창상피복재의 개발. 즉, 밀착성이 확보된 어레이 센서와 측정된 데이터를 무선으로 전송하여 실시간으로 창상 부위의 감염 및 염증 여부를 모니터링할 수 있는 무선 기반 스마트 창상피복재를 개발하고자 함.

◼ 전체 내용
o 스마트 창상피복재(스마트 패치) 기반 창상부위 모니터링 시스템 개발
o 주관연구개발기관((주)티앤엘):
- 국내외 제품의 특성 파악 및 개발 방향성 설정
- 고투습성을 확보하기 위한 원부자재 시스템 조건 개발
- 저자극성을 확보하기 위한 피부접촉층 제조 및 기초 물성 조건 개발
- 본체부와 밴드부 구조에 따른 비교 및 복합화 공정 개발
- 탈부착 타입 패키징 설계, 시작품 제작
- 용출물 시험, 물리화학적특성 평가, 생물학적안전성 평가
o 공동연구개발기관 1(성균관대학교):
- 대면적 온도 측정을 위한 신축성 어레이 구조 설계
- 다채널 신축 어레이 온도 센서 제작을 위한 공정기술 개발
- 다채널 신축 어레이 온도 센서의 전기적 안정성 분석
- 다채널 신축 어레이 온도 센서의 기계적 안정성 분석
- pH 센서를 위한 소재 선정, 구조 설계 및 공정기술 개발
- pH 센서의 특성 분석 및 구조 최적화
- 다채널 신축 어레이 온도 센서의 공정 최적화를 통한 정확도 및 안정성 향상
- 생체신호(온도, pH) 동시 측정을 위한 센서 시스템 구조 설계
o 공동연구개발기관 2(한국전자기술연구원):
- 다채널 어레이 센서 지원 신호처리 및 저전력 전자모듈 기술 개발
- 생체 데이터 송/수신 지원을 위한 데이터 수집/처리 기술 개발
- 환부 상태 실시간 시각화 및 통합관리 기술 개발
- 다채널 어레이 센서모듈 시작품 성능안정화 및 공인시험
o 주요 정량적/정성적 목표
- 점착력(peel strength): 150 gf/12㎜ 이하
- 투습도: 4,000 g/m²·24hr 이상
- 온도 센서 정확도: 1 % 이하
- pH 센서 정확도: 0.3 이하(pH 오차)
- 용출물 시험 및 생물학적안전성 시험: 식약처 기준에 적합
- 센서모듈 전류소모량 1.0mA 이하, 동작수명 5일 이상 확보
- EMC: KS 시험 규격(EMI, EMS)에 적합
- 기술개발 관련 특허 4건 출원 및 SCI급 논문 1편 이상 게재

□ 연구개발성과
o 주요 정량적/정성적 목표 달성도
- 점착력(peel strength): 33.69 gf/12㎜(목표치: 150 gf/12㎜ 이하)
- 투습도: 8710.9 g/m²·24hr(목표치: 4,000 g/m²·24hr 이상)
- 온도 센서 정확도: 0.018%(목표치: 1 % 이하)
- pH 센서 정확도: 0.14(목표치: 0.3 이하(pH 오차))
- x-y plane, z-plane 연신율: 174%, 20.18㎜(목표치: 170%, 20㎜ 이상)
- 30% 반복 인장시 센서 성능변화율: 0%(목표치: 1% 이하)
- 용출물 시험 및 생물학적안전성 시험: 식약처 기준에 적합
- 센서모듈 전류소모량 및 동작 수명: 0.6157mA, 15일 이상(목표치: 1.0mA 이하, 5일 이상)
- 결과물 EMC(KN 301 489-1, KN 301 489-17, KN 61000-4-2 규격) 충족
- 기술개발 시작품(TNL-KETI_T/P) KC인증(등록번호 R-R-TnL-KETI_TP) 1건 확보(추가 달성)
- 기술개발 관련 특허 6건 출원 및 SCI급 논문 5편 이상 게재
- 과제 핵심기술에 대한 주관/공동연구개발기관간 기술이전 2건 체결
o 국내외 제품의 특성 파악 및 개발 방향성 설정
- 현재 국내외 제품(스마트 창상피복재)의 특성 분석
- 패키징 시스템 분석을 통한 유사 형태와의 차별화 및 독창성에 대한 방향성 설정
o 고투습성, 저자극성 밴드부 패키징 구성을 위한 layer 선정
- 고투습성 PU film 시스템 설계 및 layer 선정
- 저자극성 실리콘 점착 소재의 피부접촉층 시스템 설계 및 layer 선정
o 본체부와 밴드부 구조에 따른 비교 및 복합화 공정 개발
- 다양한 조건에 따른 밴드부 구조 설계 및 특성 평가
- pH membrane을 활용한 복합화 공정 설계 및 검증
o 탈부착 타입 패키징 설계, 시작품 제작
- 다채널 어레이 센서 지원 전자모듈을 활용한 사전 일체형 타입의 패키징 구조 설계
- 다채널 어레이 센서 지원 전자모듈을 활용한 일체형 타입과 탈부착 타입의 구조에 따른 비교 분석
- 탈부착 타입의 최적 패키징 형태 설계 및 이를 기반으로 시작품 제작
o 용출물 시험, 물리화학적특성 평가, 생물학적안전성 평가
- 용출물 시험, 물리화학적특성 및 생물학적안전성에 대한 공인시험을 통한 성능 검증 완료
o 대면적 온도 측정용 어레이 센서 구조 및 공정 기술 개발
- 고연신율 보유한 키리가미-서펜타인 복합 구조 설계
- 키리가미-서펜타인 구조를 기반한 다채널 신축 어레이 온도 센서 구조 최적화
- IR 레이저를 통한 금속 패턴 형성 방법 및 UV 레이저를 통한 컷팅 기술 개발
- 신축 안정성 부여를 위한 neutral plane 구조 기반 센서 구조 설계
o 광학방식 기반 색변화 pH 센서 공정 기술 개발
- 광 반응성 범위가 넓은 IGZO와 Te 소재 기반 PN photo diode 개발
- 명확한 색 변화를 위한 silica와 covalent bonding을 활용한 pH indicator 개발
- pH indicator와 다양한 패키징 소재를 통한, pH membrane 제작 공정 개발
- 색 변환 pH 센서의 hue, value, chroma factor 기반 정량적 분석 기술 개발
o 다채널 어레이 센서 지원 신호 처리 및 저전력 전자모듈 기술 개발
- 다채널 어레이 센서 신호 노이즈 필터링 및 저잡음 개선 연구 수행
- 다채널 어레이 센서 지원 전자모듈 시작품 5회 설계/제작 및 성능 개선
o 생체 데이터 송/수신 지원을 위한 데이터 수집/처리 기술 개발
- 센서 데이터 송/수신 통신 기능(BLE, UART, Ethernet, WiFi) 지원 게이트웨이 시작품 개발
- 어레이 센서 데이터 송/수신 처리지원 미들웨어 기술 개발
- 송/수신 데이터 암호화 처리(AES128, ARIA) 적용 기술 개발
o 환부 상태 실시간 시각화 및 통합관리 기술 개발
- 어레이 온도 센서 Short-term 온도 구간 셀별 온도 처리 핵심 기술 개발
- pH 센서값 시각화 지원 모바일 모니터링 앱 기술 개발
- 4x4 어레이 센서 측정값 열분포 시각화 지원 모바일 모니터링 앱 기술 개발
- 3x3 어레이 센서 측정값 열분포 시각화 지원 PC 기반 모니터링 기술 개발
- 웹서비스 기반 모니터링/통합관리 플랫폼 개발 및 임계치 설정기반 이상알림(알람) 서비스 개발 완료

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
o 적용시스템:
- 온도, pH, 심전도, 혈압 등 다양한 생체 미세 신호를 측정하는 센서를 통해 의료 산업, 사회 약자를 위한 서비스에 적용할 수 있는 스마트 창상피복재 개발 및 적용(사업 기간 내에는 온도 측정용 센서와광학방식 pH 센서 우선 개발)
- 사회적 취약 계층에 대한 모니터링 시스템 및 안전관리 서비스
o 사업화 계획:
- 2024년 중 제품화 및 양산 시스템 확보
- 화상전문병원(베스티안병원, 한강성심병원 등), 중외제약, 대웅제약 등 기존 수요처를 통한 판매 추진
- 기존 제품의 해외 50여 개 업체를 활용하여 과제 결과물의 해외 사업화 추진
o 파급 효과:
- 신축성 온도 센서와 pH 센서를 이용한 창상 부위 모니터링용 스마트 창상피복재(스마트 패치)와 연계된 회로 설계 기술, 데이터 통신 기술, 저전력 설계 기술, 피부자극 최소화 패키징 기술 확보
- 창상 부위의 온도 및 pH를 모니터링할 수 있는 스마트 창상피복재는 전 세계적으로 전무한 상태임. 따라서, 원천성과 상품성 확보로 세계 창상피복재 시장을 선도하여 수출 증대 효과 기대
- 일본이 기술우위에 있는 센서 기술의 국산화 및 관련 소재에 대한 수입 대체효과
- 의료 환경뿐만 아니라 가정용 환자 모니터링 시스템 등에 본 기술개발을 활용한 다양한 시스템을 개발/서비스할 경우 관리 효율 증대를 통한 사회적 비용 절감 효과 기대

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 필요기술(개발기술) 및 적용 제품/서비스의 개요 ... 7
• 2) 주관연구개발기관의 애로사항 및 R&D 바우처 지원 필요성 ... 10
• 3) 필요기술에 대한 기술개발 목표 및 내용 ... 11
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 147
• 1) 연구수행 결과 ... 147
• 2) 목표 달성 수준 ... 162
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 164
• 5. 연구개발성과의 활용 및 사업화 계획 ... 165
• 1) 홍보 계획 ... 165
• 2) 사업화 계획 ... 165
• 끝페이지 ... 168