KAIST 전기및전자공학부 유승협 교수 연구팀이 유기발광다이오드와 유기포토다이오드를 이용해 초저전력 심박 및 산소포화도 센서 구현에 성공했다고 밝혔습니다.
연구팀은 이번 연구의 성과로 심박과 산소포화도 센서가 다양한 웨어러블 기기에 적용될 수 있는 것으로 전망하고 있는데요.
KAIST 이현우 박사과정이 저자로 참여한 이번 연구 내용은 <사이언스 어드밴스> 온라인판에 11월 9일자로 게재됐습니다.
심박 및 산소포화도 센서는 신체의 건강 상태를 나타내는 가장 중요한 생체 신호의 하나인 심장박동과 혈액 내 산소와 결합한 헤모글로빈의 농도를 측정해, 신체에 산소가 원활하게 공급되는지 여부를 알 수 있는 기기입니다.
이러한 센서는 배터리 용량이 매우 제한적인 웨어러블 기기의 특성상 센서의 전력 소모를 줄이는 것이 매우 중요한데요. 하지만 현재 사용되고 있는 심박 및 산소포화도 센서는 피부에서 산란이 일어나 전방위로 전달되는 빛을 효율적으로 감지하기 어려웠습니다.
연구팀은 문제 해결을 위해 광원의 발광 파장에 따른 피부에서의 빛의 전달 형태를 실험과 피부 모델 시뮬레이션을 통해 검토했는데요.
연구팀은 유기소자의 경우 자유로운 패턴 구현이 용이한 점을 최대한 이용해 유기포토다이오드가 유기발광다이오드를 동심원 형태로 감싸 피부에서 전방위로 분포되는 빛을 효율적으로 감지하는 최적 구조를 갖는 유연 심박 및 산소포화도 센서를 구현에 성공했습니다.
이 기술은 매우 낮은 전력 소모 외에도 유기소자가 갖는 유연 소자의 형태적 자유도도 그대로 갖게 됩니다.
때문에 스마트 워치, 무선 이어폰, 스마트 반지, 인체 부착형 패치 등의 웨어러블 기기에서 배터리로 인한 제한을 최소화하면서 일상에 지장 없이 지속적인 생체 신호 모니터링을 가능하게 할 것으로 기대되는데요.
유승협 교수는 "생체 신호의 지속적인 모니터링은 건강의 이상 신호를 상시 검출 할 수 있게 할 뿐 아니라 향후 빅데이터 등과 연계하면 이들 생체 신호의 특정 패턴과 질병 간의 상호 관계를 알아내는 등에도 활용될 수 있다"고 말했습니다.