> 뉴스 > 뉴스
미세한 세포 움직임까지 포착하는 3D 촉각 인식장치 개발IBS 나노의학 연구단, 100배 정밀하게 압력 포착, 건강관리 및 의료 분야에 활용 기대
조충연 기자  |  dw@doctorw.co.kr
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
승인 2020.01.16  13:28:34
트위터 페이스북 네이버 구글
   
▲ 촉감 인식장치로 하이힐 압력 감지
촉감 인식장치를 뾰족한 구두 굽으로 밟아 압력을 주었다. 촉감 인식장치 내 총 400개의 센서가 압력을 실시간으로 감지했다. 초록색이 압력이 감지된 영역이며, 색이 진할수록 센 압력을 나타낸다.
   
▲ 촉감 인식장치로 사람 심장 세포 움직임 감지
촉감 인식장치로 2개의 사람 심장세포를 감지했다. 광학현미경 사진에서 2개의 사람 심장세포를 관찰할 수 있다. 파란색 배경의 이미지는 전류 신호의 세기를 색으로 나타낸다. 초록색 영역이 압력이 감지된 부분이며, 빨간색일수록 더 큰 압력이 감지됐음을 의미한다.

발걸음부터 미세한 세포 움직임까지 포착하는 3D 촉각 인식장치가 개발됐다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 나노의학 연구단 박장웅 연구위원(연세대학교 신소재공학과 교수) 연구팀은 연세대학교, 한양대학교, KAIST와 공동으로 큰 힘부터 초미세 압력까지 3차원으로 감지하는 고해상도 촉각 인식장치를 개발하고 인식장치에 압력을 감지하는 발광물질을 결합했다.

촉각은 피부에 닿아서 느끼는 감각이며 압각(압력), 온각(따뜻함), 냉각(차가움), 통각(아픔) 등이 있다. 인간의 감각 중 가장 원시적인 감각인 촉각을 직관적으로 측정하고 표현하는 장치를 촉각 인식장치라고 한다. 최근 온도, 소리, 빛 등을 피부로 감지하고 데이터화하는 다양한 인식장치가 개발되고 있다.

3D 촉각 인식장치 내에 센서 개수가 많고 조밀하게 배열될수록 보다 세밀하게 촉각을 감지할 수 있다. 기존에는 이웃한 센서 간의 간섭이 심해 조밀하게 배열하는 것이 어려웠지만 이번 연구로 압력에 따라 두께가 변화하는 물질을 이용한 트랜지스터 센서를 개발해 센서 간 간섭 없이 조밀한 배열이 가능하도록 했다. 이는 촉각을 고해상도로 세밀하게 감지할 수 있도록 해준다.

연구팀은 사람 머리카락 단면(약 0.4㎟)보다 작은 면적에 가로 20줄, 세로 20줄의 정사각형 형태로 총 400개의 센서를 배열해 3D 촉각 인식장치를 개발하고 장치가 잘 작동하는지 실험을 진행했다.

우선, 50kg의 사람이 굽 반경 1cm 구두를 신고 인식장치를 밟았을 때 굽에 가해지는 압력의 면적과 세기가 인식장치에 실시간으로 표시됨을 확인했다. 또한, 사람 심장세포의 움직임을 3차원으로 측정해 심장세포 하나가 박동할 때의 압력이 구두 굽으로 밟는 힘보다 약 10,000배 미세함을 확인했다.

추가적으로 연구팀은 3D 촉각 인식장치에 촉각을 감지하면 스스로 빛을 내는 화학물질을 결합시켜 3차원 촉각 분포를 맨눈으로 쉽게 관찰할 수 있도록 했다. 촉각을 시각화함으로써 촉각 인식장치에 대한 사용자 경험을 효과적으로 증대시켰다.

이전에는 목적에 따른 특정 압력 범위만 좁게 측정이 가능했지만 이번에 개발한 3D 촉각 인식장치로 발걸음같은 큰 힘부터 세포 움직임같은 초미세 압력까지 넓은 스펙트럼의 힘 감지가 가능해졌다. 이는 넓은 감지 범위를 갖는 기존의 인식장치에 비해 약 100배 이상 정밀도를 향상시킨 것으로 전자기기 산업부터 건강관리 및 의료 분야까지 다양하게 활용될 수 있다.

박장웅 연구위원은 “향후 심장 박동 및 혈압 등을 모니터링하는 장치를 개발하고 신체 정보를 데이터화 해 인공지능 진단 등에 활용할 계획”이라며, “폭넓은 활용을 위해 촉각뿐만 아니라 단백질 정보까지 함께 감지할 수 있는 장치도 후속 연구로 개발 중”이라고 덧붙였다.

이번 연구결과는 국제 학술지 나노 레터스(Nano Letters, IF 12.279)에 15일 오후 6시(한국시간) 표지 논문으로 게재됐다.

논문명은 ‘Mechanoluminescent, air-dielectric MoS2 transistors as active-matrix pressure sensors for wide detection ranges from footsteps to cellular motions’, 저자는 Jiuk Jang, Hyobeom Kim, Sangyoon Ji, Ha Jun Kim, Min Soo Kang, Tae Soo Kim, Jong-eun Won, Jae-Hyun Lee, Jinwoo Cheon, Kibum Kang, Won Bin Im, Jang-Ung Park 등이다.

폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
트위터 페이스북 네이버 구글 뒤로가기 위로가기
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
자동등록방지용 코드를 입력하세요!   
확인
- 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte / 최대 400byte)
- 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
많이 본 뉴스
  • 1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
  • 식품의약품안전처 위해정보
    신문사소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침청소년보호정책이메일무단수집거부
    서울시 강서구 마곡중앙1로 20(마곡동 798-14) 마곡M시그니처 509호 (우) 07807  |  사업자등록번호 : 107-88-12862  |  정기간행물 등록번호 : 서울 아 01377
    (주)메디컬 저널 대표이사 : 곽병태  |  전화번호 : 070-7584-6794   |  팩스번호 : 070- 7594- 6794  |  이메일 : dw@doctorw.co.kr  |  청소년보호책임자 : 곽병태
    제호: doctor W  |  등록일자: 2010년 10월 11일  |  발행인: 곽병태  |  편집인: 곽병태  |  발행일자: 2011년 5월 18일
    Copyright © 2020 닥터더블유. All rights reserved.