날숨을 이용한 의료용 전자코 기술 적용분석
2019-12-05
org.kosen.entty.User@116f80e8
이대식(handasom1)
인간은 다섯 가지 감각 (시각, 청각, 촉각, 후각, 미각) 을 가지고 있다. 시각, 청각, 촉각과 같은 물리량 감지 및 분석 기술은 상당히 발전되어 스마트폰 등에 포함되어 이미 일상생활 가운데 많이 들어와있다. 그렇지만, 냄새 및 맛을 감지하는 후각과 미각 연구는 아직 발전할 여지가 많이 있다. 인간 후각능력은 좋은 와인이나 맛있는 음식을 먹으면서 달콤한 냄새를 음미하도록 할 뿐만 아니라, 심리적 치료에도 영항을 미친다. 생리적으로 냄새를 맡는다는 것은 가스 형태의 입자가 코 속에 있는 후각 수용체와 화학적으로 자극하여, 후각 신경을 흥분시키고 뇌 측두엽 안쪽에 후각 중추에 신호를 전달하고 판독하는 행태이다. 이것을 우리는 코로 맡은 냄새 입자를 구별한다는 표현한다. 사실 인간 후각 기능은 대부분의 포유류을 포함한 다른 종에 비해 뛰어나지 못하다.
특히 개의 후각은 사람 후각보다 최대 10만 배 민감하다. 이들 개를 잘 훈련시켜, 폭발물의 위치를 정확히 찾아내고, 마약 소지 여부를 알아내고, 또한 암환자와 정상인을 97%라는 상당히 높은 정확도로 찾아낼 수있다고 보고되었다. 인간의 상대적으로 열등한 후각 능력을 센서 기술 및 인공지능 기술의 융합으로 지능화시킴으로 후각기능의 보완 및 강화을 가져올 수있다. 이러한 지능형 후각센서는 인간의 후각 기능을 모방하여 제작되는 전자 장치로서, 냄새 구별을 위한 지능화된 화학센서 어레이 시스템이다. 1982년 영국 Warwick 대학교에 K. Persaud 등에 의해 센서어레이와 신호처리 기술을 이용하는 전자적 후각의 개념이 소개되면서, 냄새 인식 기능의 실현을 위한 연구가 유럽, 미국 등의 선진국을 중심으로 활발히 진행되고 있다 [1]. 기존의 분석시스템보다 저렴하면서도 빠르고 정확하게 냄새를 인식할 수 있는 장점이 있다. 기존에는 음식 관리, 주류 관리, 환경 관리 등에서 최근에는 보안 및 질병 관리 분야를 위한 고성능 지능형 후각센서의 수요가 증가되고 있다 [2-7]. 지능화 후각센서는 다수의 독립적인 채널로 이루어진 가스센서 어레이와 인공지능의 융합으로서, 냄새를 감지하고, 이의 종류와 농도를 판별할 수 있는 전자 코(e-nose) 시스템이다. 지능화 후각센서는 ① 시료 전 처리부, ② 다채널 감지부, ③ 신호 처리부로 이루어져 있고, 이는 근본적으로 인간의 후각 감각을 본뜬 것이라 할 수 있다. 최근 전자코 기술이 암진단 및 당뇨 비만 진단과 같은 헬스케어 분야에 적용하는 연구 보고들이 증가하고 있다. 의료용으로 날숨을 이용하는 전자코를 사용할 경우에, 기존 방식에 비해 비침습적이고, 사용이 간단하고, 방사선 노출 위험이 없고, 개인맞춤형 의료가 가능해지고, 빠르게 실시간 분석이 가능하고, 반복 측정이 가능하고, 휴대하기 유리한 장점이 있다. 본 보고서에서는 전자코 기술이 날숨 기반의 질병진단/헬스케어 분야에서 최근 전자코 기술을 간략하게 분석해 보았다.
특히 개의 후각은 사람 후각보다 최대 10만 배 민감하다. 이들 개를 잘 훈련시켜, 폭발물의 위치를 정확히 찾아내고, 마약 소지 여부를 알아내고, 또한 암환자와 정상인을 97%라는 상당히 높은 정확도로 찾아낼 수있다고 보고되었다. 인간의 상대적으로 열등한 후각 능력을 센서 기술 및 인공지능 기술의 융합으로 지능화시킴으로 후각기능의 보완 및 강화을 가져올 수있다. 이러한 지능형 후각센서는 인간의 후각 기능을 모방하여 제작되는 전자 장치로서, 냄새 구별을 위한 지능화된 화학센서 어레이 시스템이다. 1982년 영국 Warwick 대학교에 K. Persaud 등에 의해 센서어레이와 신호처리 기술을 이용하는 전자적 후각의 개념이 소개되면서, 냄새 인식 기능의 실현을 위한 연구가 유럽, 미국 등의 선진국을 중심으로 활발히 진행되고 있다 [1]. 기존의 분석시스템보다 저렴하면서도 빠르고 정확하게 냄새를 인식할 수 있는 장점이 있다. 기존에는 음식 관리, 주류 관리, 환경 관리 등에서 최근에는 보안 및 질병 관리 분야를 위한 고성능 지능형 후각센서의 수요가 증가되고 있다 [2-7]. 지능화 후각센서는 다수의 독립적인 채널로 이루어진 가스센서 어레이와 인공지능의 융합으로서, 냄새를 감지하고, 이의 종류와 농도를 판별할 수 있는 전자 코(e-nose) 시스템이다. 지능화 후각센서는 ① 시료 전 처리부, ② 다채널 감지부, ③ 신호 처리부로 이루어져 있고, 이는 근본적으로 인간의 후각 감각을 본뜬 것이라 할 수 있다. 최근 전자코 기술이 암진단 및 당뇨 비만 진단과 같은 헬스케어 분야에 적용하는 연구 보고들이 증가하고 있다. 의료용으로 날숨을 이용하는 전자코를 사용할 경우에, 기존 방식에 비해 비침습적이고, 사용이 간단하고, 방사선 노출 위험이 없고, 개인맞춤형 의료가 가능해지고, 빠르게 실시간 분석이 가능하고, 반복 측정이 가능하고, 휴대하기 유리한 장점이 있다. 본 보고서에서는 전자코 기술이 날숨 기반의 질병진단/헬스케어 분야에서 최근 전자코 기술을 간략하게 분석해 보았다.