한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 조영호 교수 연구팀이 다공성 헤어셀 구조의 맥파(심장 박동 시 발생하는 파동) 센서를 개발했다고 17일 밝혔다.
헤어셀 구조란 피부의 섬모와 같이 다공성 표명 위에 여러 개의 섬모가 형성돼 있는 구조를 말한다.
개발된 기술은 맥파 외 피부 온도와 피부 전도도 등 타 생체신호 센서들의 결합을 통해 인간의 정신건강 상태를 상시 장기적으로 판별하는 연구에 적용하고 있다.
기존 폴리머 기반 맥파 센서는 땀 투과도가 피부의 하루 평균 땀 발생량 (432g/m2) 보다 낮아 장기간 부착 시 접촉성 피부염, 가려움 등의 피부 문제를 일으키는 단점이 있으며, 피부에 안정적으로 접촉할 수 있는 면적이 낮아 맥파 신호의 정확도가 떨어지는 문제를 지닌다.
이에 연구팀은 폴리디메틸실록산(PDMS) 고분자 내에 구연산을 결정화 후 에탄올로 녹여 작고 균일한 공극을 형성함으로써 맥파 센서의 땀 투과도를 높였으며, 이러한 다공성 고분자 표면에 헤어셀 구조를 형성해 피부와의 접촉면적을 획기적으로 넓혀 맥파 센서의 측정 정확도를 개선한 다공성 헤어셀 구조의 맥파 센서를 제작했다.
이번 다공성 헤어셀 구조의 맥파 센서의 땀 투과도는 하루 486g/m2을 보여 피부의 하루 평균 땀 발생량보다 많고, 기존 기술 대비 72% 증가함을 보였다.
또 피부에 장기간 부착 시에도 피부 트러블이 발생하지 않음을 7일간의 연속 부착 실험을 통해 입증했다. 측정 정확도는 22.89를 보여, 기존 기술 대비 측정 정확도를 약 9배 높였다.
조영호 교수는 "이번 연구를 통해 피부 트러블 없이 인간의 건강 상태를 상시 모니터링할 수 있는 웨어러블 센서를 개발했고 인공피부로서의 상시 사용성 역시 확립했다ˮ고 밝혔다.
