생체 신호 측정을 위한 가변 강성 초소형 소프트 그리퍼 설계

Abstract

생체 이식을 위한 전자 장치는 착용자에게 시공간 제약 없는 건강 상태 진단과 그에 따른 질병 진단 그리고 필요한 치료를 제공해줄 수 있다. 생체 내 이식되는 전자 장치는 부착되는 장기와의 안전한 상호작용, 다양한 형태의 장기들에 부착을 위한 유연성, 부착 후 강한 고정, 작은 생체 신호를 측정하기 위한 민감도를 지녀야 한다. 하지만 전자 장치를 구성하는 기존의 재료들은 부드럽거나, 단단하여 재료 선택의 트레이드 오프 문제에 직면한다. 본 논문은 가변 강성을 가진 형상기억폴리머를 이용하여 안전한 상호작용, 유연성, 고정력, 민감도 모두를 확보한 생체신호를 측정할 수 있는 초소형 가변 강성 소프트 그리퍼를 보고한다. 제작된 그리퍼는 약 1400배의 가변 강성을 지녀 생체 조직을 감쌀 때 강성을 낮춰 생체 조직과 접촉 시 장기에 손상을 야기하지 않는다. 또한 낮은 강성은 그리퍼의 유연성을 확보하게 하여 생체 조직에 등각 접촉을 가능하게 하였다. 생체 조직을 파지 한 후 그리퍼는 강성을 급격히 올려 단단히 고정될 수 있었으며, 혈관에서 발생하는 미세한 압력을 결합한 균열 기반 센서로 전달하여 혈압을 측정해 낼 수 있었다. 개발된 그리퍼는 혈압 이외에도 생체 조직의 온도를 측정하며 열적 치료를 제공하여 생체 신호 측정부터 치료까지 제공할 수 있는 생체 이식 장치의 유용성을 보여준다.