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투명 콘택트렌즈로 혈당, 안압 측정한다

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2017년 04월 27일 18:00 프린트하기

UNIST 제공
UNIST 제공

국내 연구진이 소프트 콘택트렌즈를 혈당이나 안압을 실시간 측정하는 스마트 렌즈로 바꾸는 기술을 개발했다. 센서를 투명하게 만들어 시야를 가리는 기존 스마트렌즈의 문제도 극복했다. 당뇨병이나 녹내장의 조기 진단과 예방도 가능해질 전망이다.
 
박장웅 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 렌즈 착용자의 혈당이나 안압을 실시간 모니터링 할 수 있는 투명 스마트 콘택트렌즈 센서를 개발했다고 27일 밝혔다. 시중에 판매되는 소프트 콘택트렌즈에 투명전극을 이용해 만든 전자회로(센서)와 안테나를 삽입한 형태다. 이번 연구에는 UNIST의 이창영 생명과학부 교수, 변영재 전기전자컴퓨터공학부 교수와 경북대 의학과의 김홍균 안과 교수, 배귀현 내과 교수가 공동 참여했다.
 
기존에도 비슷한 스마트 콘택트렌즈는 있었지만, 금속으로 이뤄진 불투명 전극을 사용해 눈에 끼었을 때 일부 시야를 가리는 문제가 있었다. 이런 문제를 해결하기 위해 연구진은 투명도가 높고 신축성이 좋은 2차원 탄소 소재 그래핀과 금속 나노와이어로 전극을 만들어 센서를 완성했다. 이 센서를 삽입한 투명 스마트 콘택트렌즈를 토끼 눈에 끼워 혈당과 안압 정보를 실시간으로 얻는 데 성공했다.
 
투명 스마트 콘택트렌즈를 착용하면 센서가 수집한 바이오 데이터를 무선 안테나로 보낸다. 혈당이 달라지면 안테나의 전기 저항이 변하고, 안압이 달라지면 안테나의 주파수가 변하는 원리를 이용했다. 혈당이 기준치보다 높은 고혈당증 상태가 2시간 이상 지속되면 당뇨병으로 진단한다. 안압이 높은 상태가 계속되면 시신경을 압박해 녹내장이 생길 수 있기 때문에 안압을 실시간으로 측정하면 이를 예방할 수 있다.
 
특히 통신 코일이 블루투스(Bluetooth) 신호를 이용한 무선 충전 방식으로 전력을 공급받기 때문에 콘택트렌즈에는 배터리 같은 별도 전원이 필요 없다. 배 교수는 “휴대폰에 탑재할 수 있을 정도로 작은 통신 코일이라 휴대폰 전력 일부를 센서로 전송하는 방식으로 활용 가능하다”고 설명했다. 전력 소모량도 ㎽(밀리와트·1㎽는 1000분의 1W)급 수준으로 적은 편이다. 또 렌즈에 변형이 생겨도 혈당이나 안압을 감지하는 데는 지장이 없었다. 사람의 눈물 속 다양한 물질에 노출됐을 경우에도 센서의 특성이 유지됐다.

  

박 교수는 “스마트 콘택트렌즈에 적용할 수 있는 두 종류의 투명 전자센서를 개발한 것으로, 불편함 없이 질병(당뇨와 녹내장)을 조기에 진단할 수 있는 길을 열었다”고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 27일자에 실렸다.

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