인체이식형 전자약에 적용 가능한 블루투스(BLE) 기반 저전력 안테나 기술을 개발한 광주과학기술원(GIST) 왼쪽부터 GIST 임춘택 교수, 사흐 사이드 아손 알리 박사. 광주과학기술원 GIST 제공

 

 

국내 연구팀이 인체이식형 전자약에 적용 가능한 블루투스(BLE) 기반 저전력 안테나 기술을 국내 최초로 개발했다. 안정적인 무선통신이 가능해져 차세대 전자약 상용화의 핵심 기술이 될 것으로 기대된다.

 

GIST는 임춘택 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 의료기기 스타트업 오션스바이오와 공동으로 블루투스 저전력 기술을 적용한 '동적 빔포밍 안테나 시스템'을 개발했다고 20일 밝혔다.

 

동적 빔포밍 안테나 시스템은 이식형 미주신경자극기(VNS)에 적용 가능하도록 설계됐다. VNS는 간질이나 우울증 등 난치성 신경질환 치료에 활용되는 대표적인 이식형 전자약이다.

 

기존 VNS는 환자의 자세나 위치가 바뀌면 체내 수신기와 외부 송신기의 정렬이 어긋나 무선통신이 끊기는 문제가 있다. 신경자극이 지연되거나 불안정해진다. VNS는 전자파 안전 기준이 엄격해 송신 전력을 높이는 방식으로는 무선통신과 신경자극의 안정성 문제를 보완하기 어렵다.

인체이식형 의료기기에 적용할 수 있는 저전력 블루투스 기반의 동적 빔포밍 안테나 장치. 광주과학기술원(GIST) 제공

 

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 2.45기가헤르츠(GHz) 블루투스 주파수 대역에서 디지털 빔 조향이 가능한 위상배열 안테나(PAA)를 개발했다. 블루투스 모듈과 연동된 마이크로프로세서를 통해 사용자의 움직임에 따라 빔의 방향과 세기를 자동으로 조절하는 ‘동적 빔포밍’ 기술을 구현했다. 

 

동적 빔포밍 기술은 기존 VNS에 적용되는 안테나 기술의 구조를 단순화한다. 기존 빔 조향 안테나가 2개 이상의 위상변환기를 필요했지만 이번 연구에선 단 1개의 위상변환기만으로 VNS에 작용하는 블루투스 기반 안테나 기술을 개발하는 데 성공했다. 설계 효율성과 생산성을 크게 향상한 것이다.

 

동적 빔포밍 기술을 적용한 빔 조향 안테나는 인체조직을 모사한 겔(gel)과 돼지를 사용한 실험에서 안정성이 확인됐다. 인체 내부에서도 안정적인 통신 성능과 신경자극 전달이 가능함이 확인됐다.

 

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