의료공학 센서(종류/회로/구분/정의/기타 등등..)

소개글

의료공학 센서(종류/회로/구분/정의/기타 등등..)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

센서의 종류 / 구성 및 사용회로(샘플) / 정의 /형태

원리 / 적용 및 사용용도 / 센서 재료 / 기타등등

온도센서

습도센서

초음파센서

광센서

압력센서

자기센서

바이오센서

과제를마치며...

본문내용

고체계면에서의 전위가 변화하기 때문에 반응의 전후에서 전위차의 변동이 일어난다. 항체를 막에 고정시키면 항원-항체 복합체의 형성을 막 전위의 변화로 알 수 있다. 이것이 면역센서이다.
< 전기신호를 직접 검출하는 방식 >
(2) 구성 및 형태
< 바이오센서의 구성 >
모든 반응은 열을 생성하기도 하고 소비하기도 하기 때문에 이것을 열계측 더미스터(thermistor, 열변화 검출기)로 측정할 수 있다. 또한 반응에서 과산화수로를 생성할 때는 퍼옥시다아제(peroxidase)와 류미놀(luminol)의 공존하에서 발광시킬 수 있으므로 광량을 포톤카운터(photoncounter)로 계측할 수 있다.
이와 같이 사용하는 신호 변환부(transducer)가 다르기 때문에 이것에 기초를 두어 전극 바이오센서·바이오더미스터·오프트 바이오센서 등으로 분류할 수 있다.
효소센서와 미생물센서의 일부는 이미 의료, 공업프로세스, 환경계측의 분야에서 이용되고 있다.
바이오센서는 고정화 생체물질에 의한 분자 식별부(receptor)와 신호 변환부(transducer)로 구성된다. 따라서 분자식별 소자에 기초를 두어 효소센서·면역센서·오르가넬라센서·미생물센서 및 조직센서 등으로 분류되는 이외에 바이오센서는 사용되는 신호 변환부에 따라서 분류된다. 효소를 분자식별 소자로서 사용하는 센서에서는 효소를 막에 고정한 후, 측정 대상 물질(기질)을 함유한 액체와 접촉시킨다. 효소는 기질을 선택적으로 식별하여 막상에서 반응이 일어난다.
< 나노 바이오센서(연필 비교) > < 평면 SPR 바이오센서의 배열(광학 집적 회로) >
(3) 적용 및 응용
바이오센서란 생물의 반응을 이용하거나 생물재료를 이용한 분석 또는 측정기기를 말한다. 즉, 생물체가 가지고 있는 센서를 이용하려고 하는 생각이 바로 바이오(생물)센서이다.
< 바이오센서의 분류 >
생체를 구성하는 세포 내에서는 여러 가지 화학반응이 일어난다. 이때 여러 종류의 화학물질이 일으키는 반응이 쉽게 일어나고 반응하는 속도가 조절되기 위해서 효소-기질반응에서와 같은 특이한 쌍을 이루게 된다.
즉, 생체 내에서는 서로 친화성이 있는 물질이 존재하여 있고, 효소-기질, 효소-보조효소, 항원-항체, 호르몬-수용체 등은 그 예이다.
이들 쌍의 한편을 막으로 고정하여 분자 식별 소자로서 사용하면 다른 한편을 선택적으로 계측할 수가 있다. 이들의 바이오센서는 단일의 화학물질을 측정의 대상으로 하는 단기능센서이다. 또한, 오르가넬라(organelle ; 세포소기관), 세포, 조직 등도 분자식별 소자로써 사용되어 바이오센서의 개념은 생체물질을 소자로서 사용한 센서에서부터 생체계를 대상으로 하는 센서로 확대되기에 이르렀다.
< 의료분야에 쓰이는 바이오센서 >
바이오센서의 연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 여러 종류의 센서도 개발되어 여러 분야에서 응용되고 있다. 그 중에서 가장 주목받고 있는 것이 의료 분야에서의 응용이다. 21세기 전반(2015년경)이 되면, 전체 인구에서 고령자가 차지하는 비율이 더욱 높아져 약 25%를 넘을 것으로 추산되고 있다. 이들 고령자가 건강을 유지하기 위해서는 가정이나 직장에서 수시로 자신의 건강을 점검해 볼 필요가 있다. 여기에 이용되는 것이 한번 사용하고 나면 버리는 형태의 바이오센서이다. 이 바이오센서를 만들려면 인쇄 기술이나 반도체 가공 기술을 이용한다. 인쇄한 박막(얇은 막) 기술을 이용하는 방법에서는 종이나 플라스틱 시트 위에 전극(탄소전극)을 인쇄하고 그 위에 효소막을 인쇄한다. 더욱이 다공성 고분자막을 인쇄 기술로 맨 바깥쪽에 붙인다. 이와 같이 하여 대량의 바이오센서를 제조할 수 있다.
또, 반도체 가공 기술과 사진 기술을 이용하여 한 장의 웨이퍼(wafer; 반도체의 얇은 조각)위에 여러 개의 센서를 만든다. 이것을 절단하면 동시에 여러 종류의 바이오센서를 만들 수 있다. 값싼 바이오센서가 만들어진다면 집안의 화장실 등에 붙여 손쉽게 이용할 수 있다. 즉, 매일 아침 화장실에 들어가 자신의 건강 상태를 간단하게 모니터할 수 있다. 이것으로 측정할 수 있는 것은 소변이나 대변 속의 글루코스나 요소·요산·단백질·혈액 등이다. 측정치에 이상이 있으면 가정과 병원을 연결하는 전화선을 통해 정보를 보내어 의사의 진단을 직접 받을 수 있다. 건강 상태를 모니터하는 일은 예방 의학에서 매우 중요하다.
바이오센서는 의학 분야뿐만 아니라 공업 프로세스나 환경 계측 등의 분야에서도 활발히 응용될 것으로 기대된다. 특히 환경문제는 세계적으로 주목을 받고 있다. 바이오센서의 응용으로 대기 중의 오염 물질인 질소산화물이나 황산화물의 농도를 측정할 수 있다. 폐수의 탁도를 신속하게 측정하는 미생물센서나 잔류농약을 측정하는 발광형 바이오센서의 개발도 진행되고 있다. 앞으로 바이오센서는 지구 환경을 지키는 일에도 크게 활용될 것으로 보인다.
(4) 중요사용회로 (샘플)
< 산소 센서 회로도 >
의공학 REPORT
학 과
의 료 공 학
지도교수
이 우 철 교수님
학 번
200315125
성 명
장 석 진
6. 과제를 마치며...
솔직히 4일 동안 컴퓨터 앞에만 앉아 있었습니다. 인터넷에 자료가 방대할 것이란 기대를 안고 시작한 과제이기에 나름대로 굉장히 힘이 들어 목이 아직도 뻐근합니다. ^^; 하지만 센서에 관한 기본지식을 습득할 수 있었으며 우리나라 또는 세계 센서 시장의 눈부신 발전과 발전 속도가 차츰 빨라지며 하나의 센서에 한 가지 기술이 아닌 여러 복합적인 기술들이 묶여 하나의 매커니즘을 이루어 발전하고 그것이 우리생활에 밀접하게 접목되어 있다는 것을 알 수 있었습니다.
과제를 함과 동시에 의공학도로서 계측공학에 있어서의 센서의 중요성을 가슴 깊이 알 수 있었던 유익한 시간이었으며 기회가 된다면 센서를 직접 만들고 싶은 생각도 있습니다.
자료선정은 주로 인터넷과 의공학교재를 사용하였으며 의료용센서의 소주제가 아닌 대주제의 형식으로 작성하였습니다. 끝으로 3학년이 되면 하는 졸업작품 준비와 학과공부에도 큰 도움이 되는 이번 과제를 내주신 교수님께 고개 숙여 깊이 감사드립니다.
2007 년 6 월 4 일 장 석 진

키워드

의료공학,   센서,   의료용센서,   센서종류