섬유 기반 양자점발광다이오드를 활용한 웨어러블 산소포화도측정기 연구

Abstract

최근 유비쿼터스 시대에 맞추어 모바일 건강 관리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 산소포화도측정기는 저산소증과 같이 인체의 생명과 직결되는 건강상태를 비침투적인 방법으로 안전하고 간단하며 빠르게 검진함으로써 사전에 큰 질병으로부터 예방할 수 있는 중요한 의료기기이다. 이러한 유망한 산소포화도 측정기 연구는 기존의 딱딱하고 큰 부피를 차지하는 투과형에서 얇고 유연한 유기발광다이오드를 활용하여 점차 얇고 유연하며 인체 어느 곳에서나 활용 가능한 반사형 산소포화도측정기로 진행되고 있다. 하지만 선행 연구들은 주로 패치 형태의 단일 기판 기반의 플랫폼을 활용하여 통기성 및 심미성이 떨어지는 단점을 안고 있다. 또한 유연한 플랫폼 연구에 초점을 맞추어 넓은 반칫폭으로 인해 발생하게 되는 산소포화도 측정에서의 낮은 파장 선택성과 정확도 및 해상도 등에 대해서는 고려하지 않았다는 한계들을 지니고 있다. 본 연구에서는 좁은 반칫폭을 갖는 양자점을 활용하여 섬유 기반 양자점발광다이오드와 섬유 기반 유기포토다이오드를 활용하여 기존에 없던 섬유기반 산소포화도 측정기를 제안하고자 한다. 그리고 광원의 좁은 반칫폭이 산소포화도 측정기에서 높은 파장 선택성, 정확도 및 해상도를 가지는 원인들에 대하여 약한 캐비티 효과나 수정된 광자확산이론 모델 등을 통하여 실험 및 이론적으로 분석 및 해석하고자 하였다. 이 외에도 라이트툴즈 시뮬레이션 툴을 활용하여 섬유 기반 플랫폼을 활용할 경우 단일 기판 산소포화도 측정에서 도파관 모드에 의해 발생할 수 있는 직류 잡음을 완전히 차단할 수 있음을 보였다. 본 연구는 기존에 없던 섬유 기반 산소포화도측정기의 새로운 장을 열었다고 할 수 있으며, 좁은 반칫폭을 갖는 광원 기반 산소포화도 측정기에서 꼭 필요한 이유들을 제시했다는 점에 있어, 차후 신뢰성 있는 의류 일체형 산소포화도측정기 연구 개발의 장을 열고, 이에 기반이 되기를 기대한다.