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KAIST, OLED 활용한 무선 콘택트렌즈 망막 진단 플랫폼
초박막 유연 OLED 탑재..무선전력으로 실용성 높여

착용만으로 망막 검사가 가능한 초박막 OLED 콘택트렌즈 모습. KAIST 제공

렌즈 착용만으로 망막 검사를 간단하게 할 수 있는 콘택트렌즈가 개발됐다. 앞으로 근시 치료나 안구 생체신호 분석, 증강현실 시각 전달 등 다양한 분야에서 활용될 전망이다.

KAIST는 유승협 전기및전자공학부 교수 연구팀이 유기발광다이오드(OLED)를 활용한 무선 콘택트렌즈 기반 ‘웨어러블 망막 진단 플랫폼’을 개발했다고 12일 밝혔다.

망막 기능의 정상 여부를 측정하는 망막전위도(ERG) 진단법은 고정형 대형 장비를 이용해 어두운 방에서 환자가 눈을 뜨고 정지한 상태로 검사해야 하기 때문에 공간적 제약과 환자 피로도 등의 문제를 초래한다.

연구팀은 머리카락 두께보다 6∼8배 얇은 초박막 유연 OLED를 ERG용 콘택트렌즈 전극에 집적하고, 무선 전력 수신 안테나와 제어 칩을 탑재해 구동이 가능한 시스템으로 완성했다. 또한 안정적인 무선 통신에 적합한 433㎒ 공진 주파수를 이용한 무선 전력 전송과 수면 안대 형태의 무선 컨트롤러를 적용해 실용성을 높였다.

기존 눈에 빛을 쏘이는 스마트 콘택트렌즈형 광원은 대부분 무기 발광다이오드(LED)를 활용해 왔으나, 딱딱한 형태의 무기 LED는 한 점에서 너무 강하게 빛이 나오는 점광원 특성으로 열 집적에 취약하고 광량에도 한계가 있었다.

이에 반해 OLED는 면광원으로 넓고 균일하게 빛을 쏠 수 있고, 밝기가 낮은 조건에서도 충분한 망막 반응을 유도할 수 있다.

실제, 비교적 낮은 밝기의 126니트(nit)의 휘도 조건에서 안정적인 ERG 신호를 유도해 기존 상용 광원과 동등한 수준의 진단 신호를 확보했다. 동물 실험 결과에서도 OLED 콘택트렌즈를 착용한 토끼의 눈 표면 온도가 27도 이하로 유지돼 각막에 열 손상을 주지 않았고, 고온다습한 환경에서도 빛을 성능이 안정적으로 유지됐다.

유승협 KAIST 교수는 “초박막 OLED의 유연성과 확산광 특성을 콘택트렌즈에 접목한 것은 세계 최초 시도”라며 “기존 스마트 콘택트렌즈 기술을 빛을 이용한 접안형 광 진단·치료 플랫폼으로 확장할 수 있어 디지털 헬스케어 등에 활용할 수 있다”고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 ‘ACS 나노(지난 5월 1일)’에 실렸으며, 우세준 분당서울대병원 교수와 한세광 포스텍 교수, PHI바이오메드, 한국전자통신연구원(ETRI) 등이 연구에 공동 참여했다.
 

무선 OLED 콘택트렌즈를 개발한 유승협(왼쪽) KAIST 교수와 연구진. KAIST 제공