Digital Healthcare
세계적인 고령화 사회에서 코로나19와 같은 질병의 치료에 대한 수요가 증가함에 따라, 크고 불편한 병원 장비 대신 일상생활에서도 쉽게 측정이 가능한 소형 모니터링 시스템으로의 전환이 이뤄지고 있다. 이에 따라 본 연구실에서는 건강 진단을 위한 소형 저에너지 회로 개발과 실시간 모니터링에 대해 연구하고 있다. 특히 땀, 심장 질환, 상처 치유, 호흡률 등의 다양한 생리학적 지표를 모니터링 할 수 있는 유연한 피부 부착형 및 이식형 시스템을 개발하고 있다. AI로 인한 컴퓨터 혁명은 실시간으로 수집 된 생리학적 데이터의 고차원적 분석과 진단을 가능하게 하고, 개인의 필요에 따른 맞춤형 헬스케어 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
Soft, Wireless Electronics
일반적인 인쇄 회로 기판(PCB) 기반의 생체 의료 기기는 기기의 딱딱한 성질과 인체 조직의 부드럽고 유연한 성질 사이의 불일치로 인해 한계에 직면해 있다. 이러한 문제에 대응하기 위해, 우리 연구 그룹은 인간 피부 윤곽에 잘 맞는, 유연하고 생체 적합한 전자 기기를 개발하고 있다. 저전력, 피부와 같은 유연한 전자 기기를 사용함으로써, 다양한 생체 신호를 정확하고 지속적으로 측정할 수 있게 하여 건강 모니터링의 정확성과 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
의료 기기의 접근성과 편리성을 향상시키기 위해서는 실시간 무선 모니터링 시스템이 필요하다. 의료 기기와 모바일 기기 간의 블루투스 저전력(BLE) 통신을 활용하면, 사용자의 건강 상태를 실시간으로 진단할 수 있다. 또한, 무선 전력 전송(WPT)은 의료 기기에 전력을 무선으로 공급하여 지속적이고 장기간의 모니터링을 가능하게 한다.
Miniaturized Wearable, Implantable System
우리 연구 그룹은 환자가 병원의 큰 의료 장비로만 환자의 상태를 진단하는 것의 불편함을 줄이기 위해, 웨어러블, 이식 가능한 소형화된 시스템을 제작하고 있다. 이를 통해 환자는 외부에서도 쉽게 본인의 상태를 실시간으로 장치를 통해 모니터링 및 진단할 수 있을 것으로 기대된다.
현재 우리 그룹에서는, 바이오메디컬 분야에서 응용 가능한 다양한 연구를 진행하고 있다. 사람의 호기말 이산화탄소 농도를 측정하여 무호흡증과 같은 질병을 관리하며 호흡률을 모니터링 할 수 있는 시스템을 연구하고 있다.
또한, 신체 상태 (혈압, 혈류, 피부 임피던스, 온도 등)을 모니터링하기 위해 다양한 디바이스를 개발하고 있으며, 체내 이식해둔 장치나 센서를 활용하여 체내 주요 장기의 상태를 진단하거나, 체외 wearable 장치를 통해 다양한 생체 지표를 모니터링하고 있다.
Recommended Competencies
디지털 헬스케어 시스템은 소형화된 디바이스를 기반으로 한 전반적인 생체신호 측정 및 실시간 모니터링을 목표로 한다.
이를 위해 바이오메디컬 시스템의 전반적인 동작에 대한 이해도와, 시스템을 구성하는 각 회로의 동작 원리에 대한 높은 이해도가 요구된다. 또한, 디바이스 동작 최적화를 위해 시스템의 마이크로컨트롤러 칩(MCU) 및 모바일 어플리케이션의 프로그래밍 지식이 필요하다. 신호 측정 후 불필요한 노이즈를 제거하여 시스템 정확도를 향상하기 위한 디지털 신호 처리 알고리즘 구성이 요구되고, 실시간 모니터링을 위해 디바이스 - 모바일 간 무선 통신, 모바일 어플리케이션 코드 구성의 최적화가 요구된다.
KAIST 내 학부과정 중 디지털 헬스케어 관련 연구를 위해 추천되는 과목은 아래와 같다:
EE209: 전자과를 위한 프로그래밍 구조 (Required)
EE303: 디지털 시스템 (Required)
EE304: 전자회로 (Required)
EE432: 디지털신호처리 (Required)
EE403: 아날로그 전자회로 (Recommended)
EE414: 임베디드 시스템 (Recommended)