▲ a,b 센서의 모형도 c,d 센서의 실제 모습.온도,촉각,압력 센서와 이를 무선 전송할 수 있는 기능이 탑재된 기기.

일본 오사카부립대의 Takei 그룹은 저가 공정으로 ‘스마트 밴드’라는 생체 부착형 센서 플랫폼을 개발했다.

이 센서는 △촉각을 대신할 온도 및 촉각 센서 △센서 시그널을 전송할 무선 시스템 △주사를 대신해 생체 내에 필요한 약물을 투입할 수 있는 시스템이 집적돼 있다.

이 연구에서는 사진식각 공정없이 대면적 공정에 적합한 프린팅 공정을 사용해 저렴하고, 무선 시스템의 코일과 터치 센서는 프린팅이 가능한 은(Ag)잉크를 사용해 제작했다. 온도 센서는 전도성 고분자인 PEDOT(poly-3,4-ethylenedioxythiophene), PSS(polystyrenesulfonate)와 탄소나노튜브 페이스트의 혼합물로 제작됐다.

생체에 약물을 투여하기 위한 시스템은 유연성 소재인 PDMS(polydimethylsiloxane)를 이용했다. 이 구성 요소들을 유연성 필름 kepton에 옮겨 피부에 부착해 작동을 확인했다.

터치 센서의 터치 여부에 따라 공진주파수와 진폭이 달라지고 곡률 반경 0.5mm에 따라 휘어진 상태에서도 동작에 변함이 없어 정상적인 동작을 수행했다.

온도 센서는 체온의 범위 내에서 온도에 따라 저항이 선형적으로 비례해 곡률 반경 3.6mm 이상의 휘어짐에서 큰 문제 없이 동작하는 것을 확인했다.

유연성 소재인 PDMS를 이용해 제작된 약물 주입 시스템은 손에 의해 인가된 압력에 의해 약물이 투입되도록 설계됐다.

실질적인 응용을 상황인 성인 남성이 식사 혹은 운동을 할 때 무선 시스템을 통해 실시간으로 체온의 변화를 감지해 응용 적합성을 확인했다.

이 내용은 Advance Functional Materials 지에 게재됐다.

한편 몸에 부착할 수 있는 전자소자의 개발은 인간의 삶에 편의와 안전 제공이 기대돼 많은 연구가 진행되고 있다. 구글 글라스의 기능을 컨택트 렌즈에 탑재한 전자소자, 실제 인간의 피부를 모사하기 위한 인공 피부, 바이오 센서가 포함된 소형 의학용 전자소자가 대표적이다.