초고감도 그래핀 유량 마이크로센서, 정밀 생물의학 응용 가능

연구팀이 얇고 초고감도 유량 센서를 개발했으며, 이는 의학 연구에 중대한 시사점을 가질 수 있습니다.

유량 센서는 유량계라고도 하며 액체나 기체 흐름의 속도를 측정하는 데 사용됩니다. 생체 유체 흐름의 속도는 핵심 생리학적 매개변수지만 기존 유량 센서는 부피가 크거나 정밀도와 안정성이 부족합니다. 새로운 유량 센서는 그래핀(벌집 격자로 배열된 단일 층 탄소 원자)을 기반으로 하여 연속적인 수용액 흐름에서 전하를 끌어당깁니다. 이 현상은 자체 구동형 효과적 유량 감지 전략을 제공하며, 다른 전기적 접근법보다 수백 배 높은 핵심 성능 지표를 제공합니다.

탁월한 성능 지표

그래핀 유량 센서는 초당 마이크로미터(시간당 4mm 미만) 수준의 유량을 감지할 수 있으며, 모세혈관의 미세한 혈류 변화를 구별할 잠재력을 가집니다. 그래핀 유량 센서의 성능은 반년 이상 안정적으로 유지되었습니다.

이 장치는 자체 구동형이며 장기 생체 유체 흐름 모니터링을 위해 이식될 잠재력을 가집니다. 이런 마이크로 유량 모니터를 작은 혈관에 이식하는 것은 기존 유량계보다 훨씬 간단하고 안전합니다. 기존 유량계는 저유량 측정에 적합하지 않고 더 큰 혈관에 설치해야 하기 때문입니다. 과학자와 의사들은 뇌 심부 혈관의 혈류 속도 모니터링 등 혈류 조절 뉴런의 기능을 이해하기 위한 연구 및 임상 응용에 유용하게 쓸 수 있을 것입니다.

그래핀의 핵심 역할

그래핀은 센서 개발의 핵심 소재입니다. 그래핀의 고유한 내재적 특성 조합(초고감도, 초저전기 노이즈, 수용액과의 최소 접촉 대전, 화학적/기계적 거동의 뛰어난 안정성, 생물 오염에 대한 면역성)이 함께 작용하여 유량 센서의 높은 성능을 유도합니다.

향후 계획

팀의 다음 단계에는 유량 센서를 자가 유지 유량 모니터링 장치에 통합하고, 의료 분야에서 장치 응용을 탐색하는 것이 포함됩니다.