생체 신호 측정을 위한 가변 강성 초소형 소프트 그리퍼 설계
Vital signal sensing through a milliscale soft gripper of the variable stiffness
초록/요약
생체 이식을 위한 전자 장치는 착용자에게 시공간 제약 없는 건강 상태 진단과 그에 따른 질병 진단 그리고 필요한 치료를 제공해줄 수 있다. 생체 내 이식되는 전자 장치는 부착되는 장기와의 안전한 상호작용, 다양한 형태의 장기들에 부착을 위한 유연성, 부착 후 강한 고정, 작은 생체 신호를 측정하기 위한 민감도를 지녀야 한다. 하지만 전자 장치를 구성하는 기존의 재료들은 부드럽거나, 단단하여 재료 선택의 트레이드 오프 문제에 직면한다. 본 논문은 가변 강성을 가진 형상기억폴리머를 이용하여 안전한 상호작용, 유연성, 고정력, 민감도 모두를 확보한 생체신호를 측정할 수 있는 초소형 가변 강성 소프트 그리퍼를 보고한다. 제작된 그리퍼는 약 1400배의 가변 강성을 지녀 생체 조직을 감쌀 때 강성을 낮춰 생체 조직과 접촉 시 장기에 손상을 야기하지 않는다. 또한 낮은 강성은 그리퍼의 유연성을 확보하게 하여 생체 조직에 등각 접촉을 가능하게 하였다. 생체 조직을 파지 한 후 그리퍼는 강성을 급격히 올려 단단히 고정될 수 있었으며, 혈관에서 발생하는 미세한 압력을 결합한 균열 기반 센서로 전달하여 혈압을 측정해 낼 수 있었다. 개발된 그리퍼는 혈압 이외에도 생체 조직의 온도를 측정하며 열적 치료를 제공하여 생체 신호 측정부터 치료까지 제공할 수 있는 생체 이식 장치의 유용성을 보여준다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 장 본론 4
제 1 절 가변 강성 초소형 소프트 그리퍼의 디자인과 특성 4
제 2 절 소프트 그리퍼의 구동 원리 11
1. 기계적 불일치를 이용한 소프트 그리퍼의 구동 11
2. 전열효과를 이용한 소프트 그리퍼 손가락의 독립적 움직임 12
제 3 절 소프트 그리퍼의 가변 강성을 이용한 물체 파지 18
1. 소프트 그리퍼의 가변 강성과 구부러짐 곡률 반경 18
2. 가변 강성 물체 파지 19
제 4 절 소프트 그리퍼에 통합된 스트레인, 온도 센서 측정 원리 27
제 5 절 생명체와 상호작용이 가능한 소프트 그리퍼 42
1. 소프트 그리퍼의 가변 강성과 전열을 이용한 달팽이 알 부화 42
2. 작은 생체 조직에서 측정한 생체 신호 결과 43
제 3 장 결론 54
참 고 문 헌 56
