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비침습적 건강 모니터링을 위한 레이저 유도 그래핀 기반의 유연 패치 센서

비침습적 건강 모니터링을 위한 레이저 유도 그래핀 기반의 유연 패치 센서


비침습적 생체신호 검출을 위한 웨어러블 센서 개발을 위하여 제작이 간편한 LIG (Laser-induced Graphene) 소재가 많은 각광을 받고 있다. 본 논문에서는 레이저 유도 그래핀 (LIG)를 polydimethylsiloxane (PDMS) 와 같은 유연 탄성 기판에 전사를 할 때 발생하는 결함을 방지하고자 2D siloxane 시트를 이용하여 LIG 의 기계적, 전기적, 화학적 특성을 크게 향상시켰다. 또한, 수정된 siloxane/LIG 기반의 센서에 탄소 나노 튜브 (Carbon Nano Tubes, CNTs) 와 polyaniline (PANI)를 도입하여 구리이온, pH 농도 및 온도를 보다 정확하고 재현성 있게 측정이 가능하도록 하였다. 제작된 하이브리드 패치의 구리이온 센서는 2.51 ppb 의 낮은 검출한계를 가지고, 측정된 범위내에서 Cu 이온에 대한 44.98 nA/ppb 의 높은 민감도와 R2 = 0.98473 의 높은 선형성을 보였다. 게다가, pH 센서는 측정된 pH 범위에서 -60.48199 mV/pH 의 감도와 높은 선형성(R2 = 0.99379) 및 3 번의 재현성을 보였다. 또한, 온도센서는 8.58859 의 감도 및 0.98342 의 R2 값을 보이며 높은 선형성을 나타냈다. 제작된 하이브리드 센서는 구리이온과 pH 농도, 온도를 높은 선형성과 안정적으로 동시에 모니터링 할 수 있어서 관련 건강과 질병을 효과적으로 모니터링 및 관리할 수 있을 것으로 기대된다.

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