KAIST 전기및전자공학부 이현주 교수 연구팀이 반도체 웨이퍼 공정을 활용해 곡률(휘어짐)을 자유롭게 조절할 수 있는 유연 초음파 센서를 개발했습니다.

이 기술은 몸의 굴곡에 맞게 형태를 바꾸면서도 고출력을 유지해 정확한 초음파 영상 촬영과 비침습적 치료가 가능한 차세대 의료기술로 주목받고 있습니다.

기존 웨어러블 초음파 센서는 구조가 쉽게 변형되고 출력이 약해 고해상도 영상이나 치료용으로 활용하기 어려웠습니다.

연구팀은 반도체 웨이퍼 공정을 응용해 Flex-to-Rigid(FTR) 구조의 초음파 센서를 제작해 유연성과 강도를 동시에 확보했습니다.

소자 내부에는 저온에서 녹는 저융점 합금을 삽입해 전류를 가하면 금속이 녹아 자유롭게 형태를 바꾸고, 냉각 시 다시 고체로 굳어 원하는 곡면 형태로 고정할 수 있도는 기술을 구현했습니다.

이를 통해 곡률 조절만으로도 초음파 초점을 자동 형성할 수 있으며, 반복적인 굽힘에도 안정적인 성능을 유지했습니다.

특히 출력 세기가 조직을 손상시키지 않고 특정 부위를 부드럽게 자극해 치료 효과를 내는 초음파 기술인 저강도 집속 초음파(LIFU) 수준 이상으로, 수술이나 절개 없이 신경이나 장기를 자극해 염증을 완화하는 비침습 치료에도 활용할 수 있음을 실험으로 검증했습니다.

연구팀은 이 소자를 실제 동물모델에 적용해 비장을 비침습적으로 자극하는 실험 결과, 관절염 염증을 줄이고 보행 기능이 개선되는 효과를 입증했습니다.

연구팀은 향후 센서를 한줄이 아닌 평면위에 바둑판처럼 배열하는 2차원 배열 구조로 확장해 고해상도 영상 진단과 치료를 동시에 수행하는 스마트 초음파 의료기기로 발전시킬 계획입니다.

또한 이 기술은 반도체 공정과 호환을 통해 대량생산이 가능해 웨어러블·재택형 의료용 초음파 시스템으로의 응용도 기대됩니다.

이번 연구 성과는 국제학술지 네이처 파트너 저널 플레서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics) 10월 23일자 온라인판에 실렸습니다.

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