수면 건강을 진단하기 위해 마스크에 부착해 사용하는 헬스케어 센서가 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST)은 전기·전자공학부 유승협 교수 연구팀이 날숨 속 이산화탄소 농도를 측정해 실시간으로 수면 건강을 진단할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.
기존 이산화탄소 센서는 부피가 크고 소비전력이 높다는 한계가 있다. 이산화탄소 농도에 따라 형광의 세기가 변화하는 광화학적 이산화탄소 센서는 소형화가 가능하다는 장점이 있지만, 염료 분자의 광 열화 현상으로 인해 장시간 안정적으로 사용하기 어려웠다.
연구팀은 발광다이오드(LED)를 유연한 박막형 유기 포토다이오드(빛을 모으는 장치)로 감싼 저전력 이산화탄소 센서를 개발했다. 광 효율이 높아 염료 분자에 쪼이는 광량을 최소화해 사용할 수 있다. 소비전력이 171㎼(마이크로와트·100만분의 1W)로, 수mW(밀리와트)인 기존 센서보다 수십 배 낮은 수준이다.
연구팀은 또 형광 분자의 광 열화 경로를 규명해 광화학적 센서에서 사용 시간에 따라 오차가 증가하는 원인을 밝히고, 오차를 줄이기 위한 광학적 설계 방법을 제시했다.
무게 0.12g, 두께는 0.7mm수준으로 가볍고 얇아 마스크 안에 부착해 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 최대 9시간까지 연속으로 사용할 수 있다. 특히 실시간으로 들숨과 날숨을 구별해 호흡수까지 모니터링 가능하다고 연구팀은 설명했다.
연구 저자 유승협 교수는 "개발한 센서는 저전력, 고안정성, 유연성 등 우수한 특성을 갖고 있어 웨어러블 기기에 폭넓게 적용할 수 있다"며 "만성폐쇄성 폐질환, 수면무호흡증 등 다양한 질병의 조기 진단에 사용할 수 있을 것"이라고 말했다. 만성폐쇄성 폐질환은 폐에 비정상적인 염증 반응이 일어나 폐 기능이 저하되고 호흡곤란을 유발하게 되는 호흡기 질환을 말한다. 수면무호흡증은 코를 심하게 골면서 이따금 호흡이 끊기는 수면 장애로, 치료가 필요하다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '디바이스(Device)'에 최근 게재됐다.
한국과학기술원(KAIST)은 전기·전자공학부 유승협 교수 연구팀이 날숨 속 이산화탄소 농도를 측정해 실시간으로 수면 건강을 진단할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.
기존 이산화탄소 센서는 부피가 크고 소비전력이 높다는 한계가 있다. 이산화탄소 농도에 따라 형광의 세기가 변화하는 광화학적 이산화탄소 센서는 소형화가 가능하다는 장점이 있지만, 염료 분자의 광 열화 현상으로 인해 장시간 안정적으로 사용하기 어려웠다.
연구팀은 발광다이오드(LED)를 유연한 박막형 유기 포토다이오드(빛을 모으는 장치)로 감싼 저전력 이산화탄소 센서를 개발했다. 광 효율이 높아 염료 분자에 쪼이는 광량을 최소화해 사용할 수 있다. 소비전력이 171㎼(마이크로와트·100만분의 1W)로, 수mW(밀리와트)인 기존 센서보다 수십 배 낮은 수준이다.
연구팀은 또 형광 분자의 광 열화 경로를 규명해 광화학적 센서에서 사용 시간에 따라 오차가 증가하는 원인을 밝히고, 오차를 줄이기 위한 광학적 설계 방법을 제시했다.
무게 0.12g, 두께는 0.7mm수준으로 가볍고 얇아 마스크 안에 부착해 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 최대 9시간까지 연속으로 사용할 수 있다. 특히 실시간으로 들숨과 날숨을 구별해 호흡수까지 모니터링 가능하다고 연구팀은 설명했다.
연구 저자 유승협 교수는 "개발한 센서는 저전력, 고안정성, 유연성 등 우수한 특성을 갖고 있어 웨어러블 기기에 폭넓게 적용할 수 있다"며 "만성폐쇄성 폐질환, 수면무호흡증 등 다양한 질병의 조기 진단에 사용할 수 있을 것"이라고 말했다. 만성폐쇄성 폐질환은 폐에 비정상적인 염증 반응이 일어나 폐 기능이 저하되고 호흡곤란을 유발하게 되는 호흡기 질환을 말한다. 수면무호흡증은 코를 심하게 골면서 이따금 호흡이 끊기는 수면 장애로, 치료가 필요하다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '디바이스(Device)'에 최근 게재됐다.
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