웨어러블 산소포화도측정기를 가능케하는 유기 전자장치 개발

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2014-12-17

미래의 피트니스 트래커(fitness trackers) 장치들은 캘리포니아 대학교 버클리캠퍼스 엔지니어들에 의해 개발된 새로운 기술로 측정된 바이털 사인 리스트에 산소포화도(blood-oxygen levels)를 추가하게 될 것이다. 이것은 적색 빛과 녹색 빛을 사용하는 유기 광전자장치로 구성된 산소포화도 측정장치(pulse oximeter) 센서를 창조한 캘리포니아 대학교 버클리캠퍼스 엔지니어들의 주장이다. 적색 및 녹색 유기발광 다이오드(OLED, organic light-emitting diodes)는 유기 포토다이오드(OPD, organic photodiode)에 이해 검지된다. 이 장치는 기존의 실리콘에 기반을 둔 산소포화도 측정장치(pulse oximeter)처럼 정확하게 동맥의 산소포화도와 심장박동률을 측정할 수 있다고 주장된다. ‘이미 시장에는 심장박동률과 혈액의 산소포화도 수준을 측정하는 다양한 산소포화도 측정장치(pulse oximeter)가 존재하지만, 이 장치들은 기존의 딱딱한 전자장치를 사용하고 보통 손가락끝이나 귓불에 고정된다.’라고 이 새로운 유기 관전자 센서를 개발 중인 이 대학교 버클리 캠퍼스 연구팀의 책임자이자 이 대학교 전기 및 컴퓨터공학과 조교수인 아나 아리아스(Ana Arias) 교수는 말했다. 실리콘을 유기물질 디자인으로 바꿈으로써, 연구진들은 궁극적으로 운동 중에 반창고를 붙이는 것처럼 적용되기에 충분히 플렉시블하고 얇고 저렴한 장치 창조가 가능하다고 말했다. 엔지니어들은 새로운 프로토타입 장치를 기존의 산소포화도 측정장치 정도의 성능 수준으로 올렸고 맥박과 산소포화도 수준의 측정 정도가 아주 정확하다는 사실을 발견했다. 연구팀의 연구결과는 [Nature Communications]에 보도되었다. 기존의 산소포화도 측정장치는 손가락끝이나 귓불을 통해 적색 빛과 적외선 빛을 보내고자 전형적으로 발광 다이오드(LED)를 사용한다. 센서는 다른 쪽으로 얼마나 많은 빛이 통과하는지를 검지한다. 밝고 산소가 풍부한 혈액은 많은 적외선을 흡수하지만, 산소가 많지 않은 혈액의 어두운 색깔은 더 많은 적색 빛을 흡수한다. 두 개 파장률은 혈액에 얼마나 많은 산소가 존재하는지를 알려준다. 유기 센서 개발을 위해, 아리아스(Arias) 교수와 그녀의 대학원생 연구팀은 적색 빛과 녹색 빛을 사용했고, 이것은 혈액 내의 산소의 포함 수준의 높고 낮음을 구별하는 시점에서는 적색과 적외선 빛보다 상당한 차이의 값을 산출한다. 용액에 기반을 둔 프로세싱 시스템을 사용하여, 연구진들은 녹색 및 적색 유기 LED와 반투명의 광 검지장치를 플라스틱의 플렉시블한 영역에 적층시켰다. 신선한 동맥의 혈액 흐름 패턴을 검지함으로써, 이 장치는 맥박을 계산할 수 있다. ‘우리는 당신이 다른 파장 측정값을 가질 수 있고 그것이 어떻게 작동되는지를 그리고 당신이 불편한 반도체를 사용하고 그것이 어떻게 동작하는지를 보여주었다. 유기 전자장치는 플렉시블하기 때문에, 그것들은 인체에 쉽게 적용할 수 있다.’라고 아리아스(Arias) 교수는 발표에서 말했다. 미국 국립과학기금과 플렉스테크(Flextech)사가 이 연구를 지원했다. http://www.theengineer.co.uk/news/organic-electronics-enable-wearable-pulse-oximeter/1019619.article