다중 모드 바이오메디컬 시스템 개발의 진입장벽 낮췄다는 평가
포스텍 연구팀이 '빛'과 '초음파'를 동시에 같은 방향으로 통과시키는 '투명 초음파 트랜스듀서' 표준 제작 프로토콜을 제시, 학계의 관심을 끌고 있다.
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| ▲ 포스텍 전자전기공학과·IT융합공학과·기계공학과·융합대학원 김철홍 교수(왼쪽부터), IT융합공학과 통합과정 김동규·하민규 씨, 경북대학교 의생명융합공학과·첨단바이오융합학과·바이오융합연구원 박정우 교수. [포스텍 제공] |
포스텍 전자전기공학과·IT융합공학과·기계공학과·융합대학원 김철홍 교수, IT융합공학과 통합과정 김동규·하민규 씨, 경북대학교 의생명융합공학과·첨단바이오융합학과·바이오융합연구원 박정우 교수 연구팀이 빛과 소리를 하나의 경로로 정밀하게 통합하는 '투명 초음파 트랜스듀서(TUT)' 개발 기술을 체계화하는 데 성공했다.
이 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 프로토콜스'에 게재됐다.
'트랜스듀서'는 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 바꿔주는 장치로, 병원에서 피부에 젤을 바르고 탐촉자를 갖다 대 몸속을 확인하는 초음파 기기, 그 핵심 부품이다.
최근 바이오메디컬 분야에서는 이 초음파 기술에 광학 기술을 더하려는 시도가 활발하다. 두 기술을 합치면 더 정확한 진단, 더 정밀한 치료가 가능해지기 때문이다.
그러나 기존 초음파 트랜스듀서는 불투명한 재료로 만들어져 있어 빛을 그대로 통과시킬 수 없다. 카메라와 초음파 센서를 따로 비스듬히 배치할 수밖에 없었고 그러다 보니 장비는 커지고 두 신호를 맞추기도 어려워 영상 품질도 떨어졌다.
손가락 굵기의 내시경이나 피부에 부착하는 웨어러블 기기처럼 작은 공간에 여러 기능을 넣어야 하는 의료기기 개발에는 특히 큰 걸림돌이었다.
연구팀이 제시한 투명 초음파 트랜스듀서는 빛이 통과할 수 있는 초음파 장치로 광학 장치와 초음파 장치를 하나의 축 위에 나란히 놓을 수 있다.
기존에는 카메라와 초음파 센서가 옆으로 비켜 서 있었다면, 이제 하나의 '투명 창문'을 통해 두 신호가 동시에 같은 곳을 볼 수 있게 된 것이다.
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| ▲ 연구팀이 제작한 투명 초음파 트랜스듀서의 외형과 휴대형 프로브, 내시경형 영상 시스템, 테이블탑 현미경 시스템에 통합한 예시. [포스텍 제공] |
연구팀은 '표준 제작 설명서'도 함께 내놨다. 관련 경험이 있는 연구자라면 3주 안에 직접 만들고 검증까지 마칠 수 있도록 구성됐다.
이번 연구는 웨어러블 헬스케어 기기, 초소형 내시경 등 다양한 분야에서 활용할 수 있어 암 진단과 치료, 혈관 모니터링, 생체신호 분석처럼 빛과 초음파를 동시에 활용해야 하는 정밀 의료분야 발전에 기여할 전망이다.
김철홍 교수는 "광학과 초음파를 하나의 축으로 정렬해 활용하는 다중 모드 바이오메디컬 시스템 개발의 진입장벽을 낮췄다"고 밝혔다.
경북대 박정우 교수는 "향후 다양한 바이오 이미징 및 치료 융합기술 개발에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr
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