LED 패치 붙여 몸속에 전력 공급…인체삽입 헬스케어기기 수명↑

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GIST, 마이크로 LED 패치 개발

국내 연구진이 피부에 부착해 몸속으로 전력을 공급할 수 있는 마이크로 발광다이오드(LED) 패치와 장수명·고성능 인체삽입 헬스케어기기를 동시에 개발했다. 심장 부정맥과 신경자극기 등 인체삽입 헬스케어기기 발전에 기여할 전망이다.

광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이종호 기계공학부 교수연구팀이 피부에 직접 부착해 몸 안에 전력을 전송할 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치를 개발했다고 7일 밝혔다.

또 이 패치를 이용해 기후와 여건에 구애받지 않고 안정적으로 장시간 전력 공급이 가능한 태양전지 통합 인체삽입 헬스케어기기도 선보였다.

마이크로LED를 이용한 전력공급과정 개념도.
<마이크로LED를 이용한 전력공급과정 개념도.>

연구팀은 적색 영역의 빛이 상대적으로 생체 조직 투과율이 높다는 사실에 착안, 670나노미터(㎚) 파장 적색 마이크로 LED 패치를 제작했다. 이 패치는 복잡한 회로 없이 쉽게 구할 수 있는 배터리로 구동한다. 피부에 직접 부착할 경우 생길 수 있는 이물감이나 화상, 땀 문제를 해결했다. 반복해 구부려도 부서지지 않도록 설계했다.

연구팀은 패치로부터 전력을 공급받는 태양전지에 의한 광전류로 작동하는 인체삽입 헬스케어 기기도 개발했다. 동물 실험 결과, 쥐 피부에 부착한 패치는 쥐 몸속에 삽입한 헬스케어기기에 장착한 0.11㎡ 크기 태양전지를 통해 8.2마이크로와트(㎼) 전력을 공급하는 것으로 확인했다.

이는 심장 부정맥 치료기기인 심박 조율기를 구동하기에 충분하며 태양전지 면적을 늘리는 간단한 방법으로 전력량을 증가할 수 있다는 것을 의미한다.

피부에 자유롭게 붙였다 뗄 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치(위쪽). 아래는 옷 속 피부에 부착해 사용할 수 있음을 보여준다.
<피부에 자유롭게 붙였다 뗄 수 있는 유연한 마이크로 LED 패치(위쪽). 아래는 옷 속 피부에 부착해 사용할 수 있음을 보여준다.>

연구팀은 마이크로 LED 패치와 태양전지 인체삽입 헬스케어기기를 함께 사용할 경우 최소 20년 이상 수명을 유지할 수 있을 것으로 내다봤다.

현재 심박조율기나 뇌자극기, 척주신경자극기 등 인체삽입 헬스케어기기는 외부에서 전력을 공급하지 못해 3~8년 내 교체해야 한다. 수술에 따른 환자 고통과 비용부담도 크다.

이종호 교수는 “인체 내 전력량 부족 문제는 다기능 고성능 인체삽입 헬스케어기기 개발의 가장 큰 제약 중 하나”라며 “언제 어느 때라도 몸속에 전력을 공급해 인체 기능을 보조하는 새로운 기술개발에 노력하겠다”고 말했다.

손가락 생체 조직을 통과하는 마이크로LED의 적색광(왼쪽)과 유연성 마이크로LED 패치에서 피부를 통해 빛을 조사하는 모습.
<손가락 생체 조직을 통과하는 마이크로LED의 적색광(왼쪽)과 유연성 마이크로LED 패치에서 피부를 통해 빛을 조사하는 모습.>
이종호 GIST 교수.
<이종호 GIST 교수.>

광주=김한식기자 hskim@etnews.com