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2018년 10월 10일 수요일

바이오 연료로 작동하는 센서


(Su Ha and Subhanshu Gupta, holding a glucose-powered biofuel cell. Credit: Washington State University)


 워싱턴 대학의 연구팀이 피부에 있는 포도당이나 젖산 (lactate)만으로도 작동이 가능한 패치 형태의 센서를 개발했습니다. 수드한슈 굽타 교수(Subhanshu Gupta, assistant professor in WSU's School of Electrical Engineering and Computer Science)와 수 한, 알라 쿄스티우코바 교수(Professors Su Ha and Alla Kostyukova from the Gene and Linda School of Chemical Engineering and Bioengineering)는 서로 협력해서 130nm CMOS 형태의 센서를 바이오 연료 전지로 작동하게 하는 데 성공했습니다. 


 물론 사람의 체액 속에 있는 포도당이나 기타 다른 영양소를 에너지원으로 삼는 것은 지금 기술로도 충분히 가능합니다. 문제는 대부분 인체에 삽입하는 형태로 감염의 위험이 있으며 쉽게 제거가 어렵다는 것입니다. 하지만 연구팀은 전력 소모를 극도로 줄인 새로운 센서를 이용해서 1.6-1.9μW 에서도 작동이 가능하게 만들었습니다. 센서가 사람 피부 표면에 있는 체액만으로 작동이 가능하다는 점은 놀랄만한 일입니다. 우리가 평소 피부에서 단맛을 느낄 수 없을 만큼 극소량의 포도당만 있기 때문이죠. 


 현재 개발된 웨어러블 기기나 피부에 붙이는 패치 형태 센서는 배터리 문제가 만만치 않습니다. 특히 피부에 얇게 붙이고 일회용으로 쓰고 버리기 위해서는 가능한 리튬 이온 배터리 대신 다른 에너지원이 필요합니다. 따라서 마찰이나 운동 에너지 등을 이용한 박막 센서가 개발 중에 있습니다. ( https://blog.naver.com/jjy0501/220257238466 참조) 포도당 역시 끊임없이 공급 가능한 에너지원이므로 앞으로 유망한 분야가 될 것으로 기대합니다. 


 참고 


 Huan Hu et al, From Battery Enabled to Natural Harvesting: Enzymatic BioFuel Cell Assisted Integrated Analog Front-End in 130nm CMOS for Long-Term Monitoring, IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers (2018). DOI: 10.1109/TCSI.2018.2869343






   

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