참가업체

2020NANOPIA아이디어톤 참가신청

참가신청서

2020-09-16 23:14:37 41 0

본문

참가분야
나노기술관련 전분야
아이디어톤 주제
장기간 사용 가능한 탄소나노튜브 기반 건식 심전도 전극 개발
성명(팀명)
두근두근
참가자정보
이름
박*일
소속
한국산업기술대학교
부서
나노반도체공학과
휴대전화
010****1732
이메일
pgi**@**.ac.kr
소속팀원(3)
팀원1
이름
황*주
학교
한국산업기술대학교
학과
나노반도체공학과
이메일
hyu**@**er.com
휴대전화
010****1952
팀원2
이름
백*영
학교
한국산업기술대학교
학과
나노반도체공학과
이메일
884**@**er.com
휴대전화
010****6741
팀원3
이름
문*철
학교
한국산업기술대학교
학과
나노반도체공학과
이메일
min**@**.ac.kr
휴대전화
010****7130
개발동기 및 목적
19년도 12월 중국 우한에서 첫 신종 코로나바이러스 감염증(이하 COVID-19)가 발생한 이후 환자들이 증가함에 따라 COVID-19로 인한 심혈관 계통 환자가 생겨나고 있으며, 이 수치는 12%에 달하는 것으로 보고되었다¹. 특히, 병원 방문이 쉽지 않은 고령 환자들에게서 심장질환 발병률이 매우 높은 것으로 알려졌다. 통원의 어려움이나 병상 부족 등 기타 사유로 인하여 입원하지 못하고 자택에서 자가 격리 중인 COVID-19 확진자의 심전도를 원격진료를 통해 실시간으로 분석할 수 있다면 갑작스러운 심장 이상으로 인한 중증 환자가 조치를 받지 못하고 사망에 이르는 것을 방지할 수 있을 것이다. 하지만 문제는 현재 사용되고 있는 Ag/AgCl 심전도 전극은 장시간 이용하면 신호가 왜곡되어 정확한 진단이 어렵고 피부에 알레르기 반응을 일으킨다는 점이다². 이러한 문제점들을 해결하기 위해 피부에 자극이 없고 유연한 성질을 가지고 있는 PDMS와 전기 전도도가 좋으며 가볍고 유연한 CNT를 이용하여 장기간 재사용 가능한 CNT-PDMS 전극을 개발하였다. § 참고문헌 ⑴ Shi, S., Qin, M., Shen, B., Cai, Y., Liu, T., Yang, F., ... & Huang, H. (2020). Association of cardiac injury with mortality in hospitalized patients with COVID-19 in Wuhan, China. JAMA cardiology. (2) Jung, J., Shin, S., & Kim, Y. T. (2019). Dry electrode made from carbon nanotubes for continuous recording of bio-signals. Microelectronic Engineering, 203, 25-30.
출품과제의 기술 설명
심장에서 심근이 수축과 이완을 반복하면서 혈액을 순환시키는 과정에서 심근세포의 탈분극과 재분극에 의하여 수십 밀리볼트(㎷)의 활동전위가 발생하게 된다. 심장 활동으로 인하여 발생한 활동전위를 신체의 표면에서 증폭 및 측정하여 기록한 것을 심전도(electrocardiogram, ECG)라고 한다. 심전도 검사는 종류에 따라 다르나, 일반적으로 많이 하는 홀터 검사의 경우 24~48시간 동안 검사를 진행한다. 하지만, 심장의 이상 징후는 매우 드물게 나타나므로 홀터 검사만으로 심장질환을 진단하기에는 어려움이 있어 경우에 따라 28일간 검사를 진행하기도 한다. 출품작은 이런 장기간 검사에서 발생하는 신호 감쇄, 환자의 피부 알레르기 유발 문제를 해결하고자 인체에 무해하고 유연한 PDMS와 전기전도도가 우수하고 유연한 CNT를 이용하였다.

CNT Sheet는 Si 웨이퍼 위에 수직으로 형성된 CNT Forest에서 Van der Waals force을 이용하여 누에고치에서 실을 뽑듯이 추출하여 제작한다.

CNT Sheet dry ECG electrode 제작은 다음과 같다.
1. 캡톤 테이프의 접착 면을 위로 향하게 위치한다.
2. 추출한 CNT Sheet를 접착 면에 올려 고정한다.
3. 고정된 CNT Sheet 위에 구리 전선을 올리고 전도성 접착제를 이용하여 고정한다.
4. PDMS를 얇게 퍼트려 CNT Sheet와 전극을 보호한다.

CNT Sheet dry ECG electrode를 이용한 심전도 측정 방법은 다음과 같다.
표준 사지 유도 방법 이용하여 오른손, 왼손, 왼발 각 세 지점의 각각 전위차를 측정하였다. 아인트호벤의 삼각형(Einthoven's Triangle)에서 정의하는 II-파를 측정하기 위해 시스템 그라운드를 왼쪽 가슴에 위치하였으며 차동 증폭기의 비반전 입력은 왼쪽 배, 반전 입력을 오른쪽 가슴에 각각 부착하여 측정을 진행하였다. 측정기기는 아두이노와 Adafruit AD8232 ECG module을 사용하였으며, 획득한 데이터 필터링, 시각화와 저장을 목적으로 Labview를 사용하였다. 상용화된 Ag/AgCl 전극과의 비교를 위하여 두 개의 AD8232 module을 이용하여 동시에 측정을 진행하였으며 측정한 데이터 중 심장 질환 진단을 위해 판독하는 ① RR interval ② QT interval ③ PR interval 세 가지 항목에 대해 오차를 계산하였다.

오차 계산식은 다음과 같다.
Error = |(샘플의 간격 - 상용제품의 간격)/(상용제품의 간격)|

오차는 최대 7%의 오차를 가지며 실제로 제품화 할 수 있을 만큼 충분한 성능을 가지는 것을 확인하였다. 또한 운동 후 땀이 나더라도 문제없이 심전도 신호를 측정할 수 있다는 것을 확인하였으며, 상용 제품과 달리 반영구적으로 사용할 수 있어 경제적이고 폐기물을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
필요사항
출품 작품 구동을 위해 별도의 전기간선 작업 필요
기타사항
모니터 비치할 예정으로 모니터와 노트북에 사용될 220v 콘센트 필요

행사장에는 기본적으로 테이블 1개, 무선와이파이(공용)는 제공됩니다. 시설물 이외에 캡스톤 작품을 구동시키기 위해 필요한 사항을 ‘필요사항’에 작성하기 바랍니다.
위에 작성하는 내용은 행사 준비 시 필요한 내용으로 서류 제출 후 수정 불가합니다. 정확하게 작성하여 주시기 바랍니다.
기타 문의사항은 이메일(office@nanopia.org)로 하시기 바랍니다.
참가기한은 ~ 2019년 10월 16일(수) 까지입니다.