가스 전자 증폭 검출기로 선명한 이중 에너지 X선 CT 영상 시스템 개발

반도체 공정 폐수에는 질소, 인, 불소 등 유해 물질이 고농도로 포함되어 기존 처리 방식들은 경제성이나 효율성 측면에서 한계가 있었습니다. 본 기술은 바덴포 공정과 그래핀 산화물 기반 세라믹 나노 멤브레인 여과를 통합하여 이러한 문제를 해결합니다. 그래핀 산화물 코팅 나노 멤브레인은 미세 기공과 강한 음전하로 암모늄, 불소 이온 등 1가 이온성 물질을 효과적으로 제거합니다. 이를 통해 별도의 약품이나 탄소원 주입 없이 경제적이면서도 효율적인 질소 및 불소 제거가 가능하며, 폐수 처리 시스템의 성능과 비용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

기존 암리논 합성법은 복잡한 다단계 공정, 고온 반응 조건, 위험한 수소 가스 사용 등으로 인해 심각한 합병증을 유발할 수 있는 한계가 있었습니다. 본 기술은 위치선택적 스즈키 커플링 반응을 활용하여 암리논 유도체를 안전하고 효율적으로 제조하는 방법을 제안합니다. 화학식 1 화합물과 피리디닐 보론산의 스즈키 커플링 반응 후, 중간 생성물을 화학식 2 화합물과 반응시키는 방식으로, 종래 대비 축소된 합성 단계와 온화한 산처리 조건으로 탈보호기 반응을 수행합니다. 이를 통해 위험한 수소 가스 없이 고수율(60% 이상)로 암리논 유도체를 얻을 수 있으며, 급성 심부전 치료제 개발 및 생산의 안전성과 효율성을 크게 향상할 수 있습니다.

유방암은 조기 진단이 환자 생존율에 결정적인 영향을 미치지만, 기존 진단법은 초기 병변 검출에 한계가 있었습니다. 본 기술은 혈액 내 알파-1 산성 당단백질(AGP)의 N-당화 변화가 초기 유방암의 핵심 바이오마커임을 규명하였습니다. 렉틴을 활용하여 AGP의 푸코실화, 만노실화, 시알릴화 등 N-당화 수준을 정밀하게 검출하며, 특히 유방암 1기 환자의 혈청에서 이 당화 수준이 현저히 감소함을 확인했습니다. 이를 통해 양성 유방종이나 다른 병기의 유방암과 명확히 구별하여 초기 유방암을 높은 민감도와 특이도로 진단할 수 있습니다. 이 기술은 유방암 조기 진단의 정확도를 획기적으로 높여, 환자의 치료 성공률 향상과 사망률 감소에 크게 기여할 것입니다. 진단 키트 및 정보 제공 방법으로 개발되어 상용화가 기대됩니다.

주사 투여로 인한 환자 고통과 인슐린의 낮은 점막 투과 문제는 당뇨 치료의 큰 과제였습니다. 본 기술은 변이체 TCTP-PTD를 인슐린과 혼합하여 비침습적 점막 전달을 가능하게 합니다. 특정 TCTP-PTD 펩타이드 서열(서열번호 3, 8, 13)이 인슐린의 점막 투과율을 크게 높이며, 이는 비강 투여 시에도 피하주사와 유사한 혈당 강하 효과를 보였습니다. 점막 손상 없이 안전하게 인슐린 생체이용률을 향상시켜 환자의 치료 편의성과 삶의 질을 높일 수 있습니다.

기존 하나의 웨어러블 기기가 가진 운동 자세 교정의 한계를 극복하기 위해, 복수의 웨어러블 기기를 신체 여러 부위에 부착하여 움직임 정보를 통합적으로 수집하는 기술입니다. BLE 통신을 통해 실시간으로 가속도와 각도 데이터를 수신하고, 이를 사전에 저장된 올바른 자세 정보와 비교 분석하여 사용자의 운동 자세를 정밀하게 판단합니다. 이 시스템은 줄넘기, 스쿼트, 런지 등 다양한 운동에 대한 정확한 자세 교정 피드백을 제공하여, 운동 효과를 극대화하고 부상 위험을 줄이는 데 기여합니다. 또한 다중 사용자의 동시 모니터링도 가능하여 스마트 피트니스 경험을 향상시킵니다.

기존 리튬 이차전지의 흑연 음극재는 용량 한계와 실리콘 음극재의 큰 충방전 부피 변화 문제를 가지고 있습니다. 본 기술은 실리카 함유 콜로이드에 산화그래핀을 첨가하여 분말화한 뒤, 마그네시오써믹 반응으로 실리카를 실리콘으로, 산화그래핀을 그래핀으로 동시에 환원시켜 실리콘-그래핀 복합 나노물질을 제조합니다. 이 방법은 자연에 풍부한 실리카를 원료로 사용하여 경제적이며, 제조된 나노물질은 부피 변화를 최소화하고 높은 전기 전도도, 용량, 안정성을 갖는 전극을 형성할 수 있습니다. 리튬 이온 전지 및 다양한 차세대 전지의 고성능 음극재로 활용되어 배터리 성능 향상에 크게 기여할 것으로 기대됩니다.

기존 엑스선 촬영 장치는 고품질 영상 획득을 위한 엑스선 조절이 어렵고, 고스트 영상이나 산란선으로 인해 화질이 저하되며 환자의 방사선 피폭량도 높다는 문제가 있었습니다. 본 기술은 내부 삽입형 콜리메이터에 다층 구조의 엑스선 평탄화 필터를 결합하여 이러한 문제들을 해결합니다. 삽입관 내부에 엑스선 발생장치를 삽입하고, 다층 구조의 엑스선 평탄화 필터가 저에너지 엑스선을 흡수하며 엑스선 빔을 균일하게 만듭니다. 이를 통해 엑스선 촬영 시 엑스선 폭 조절이 가능해지고, 원하는 신체 부위에만 엑스선을 유도하여 불필요한 방사선 피폭을 최소화합니다. 또한 저에너지 엑스선 발생을 줄여 엑스선 영상의 화질을 크게 향상시키며, 신체 내부 촬영 시 환자의 불편함을 줄이면서도 왜곡 없는 고품질 영상을 얻을 수 있습니다. 의료 영상 진단 분야에서 더욱 안전하고 정확한 진단을 가능하게 하는 기술입니다.

기존 구강 엑스선 촬영은 환자에게 이물감을 주고 불필요한 방사선 노출을 증가시키며, 파노라마 촬영 장비는 고가이고 공간을 많이 차지하는 문제가 있었습니다. 본 기술은 구강 내부에 소형 튜브형 엑스선 발생부를, 외부에 대면적 엑스선 검출부를 배치합니다. 360도 방사형 엑스선 발생과 방사선량 조절 콜리메이터를 통해 단 한 번의 촬영으로도 넓은 범위의 선명한 치아 및 악골 영상을 얻을 수 있습니다. 유연한 지지대와 절연 처리된 전원 공급으로 안전성을 높였습니다. 이를 통해 환자의 이물감과 방사선 피폭을 최소화하고, 의료진에게는 정확하고 신속한 진단을 가능하게 하며, 장비의 비용과 공간 활용 효율성을 크게 개선할 수 있습니다.

기존 X-선 검출 장치는 고정된 에너지로 인해 뼈와 조직처럼 투과도가 다른 물질의 영상을 선명하게 구분하기 어려웠습니다. 또한, 여러 X-선 소스나 필터를 사용해 개별 촬영 후 합성해야 하는 복잡성과 비용 문제가 있었습니다. 본 기술은 이러한 한계를 극복하고자 다중 가스 전자 증폭 검출기(GEM detector)를 이용한 이중 에너지 X-선 검출 장치 및 영상 촬영 시스템을 제안합니다. 하나의 X-선 소스에서 발생하는 X-선을 GEM 챔버 내부에 직렬 배치된 저에너지용 및 고에너지용 신틸레이터와 GEM 포일, 애노드를 통해 동시에 감지합니다. 상층부에서는 저에너지 X-선을, 하층부에서는 고에너지 X-선을 검출하며, 영상 생성 및 합성 과정을 거쳐 고해상도 이미지를 얻습니다. 고에너지 영상 취득 시 배경 영상을 차감하여 정확도를 높입니다. 이 기술은 단일 X-선 소스로 신체 연조직과 경조직을 선명하게 구분하는 고해상도 합성 영상을 제공합니다.

기존 가스 전자 증폭 검출기는 특정 방사선에 대한 감도가 낮아 종류별로 별도의 검출기를 사용해야 하는 문제가 있었습니다. 본 기술은 복수 개의 GEM 챔버를 통합한 다채널 시스템을 제안합니다. 이 시스템은 각 챔버의 독출 신호를 분석하여 베타선, 감마선, 중성자선 등 다양한 방사선의 세기와 에너지 스펙트럼을 동시에 정밀하게 검출합니다. 특히, 감마선 검출을 위해 신틸레이터와 광민감성 물질을, 중성자선 검출을 위해 중성자 변환 물질을 활용하여 검출 성능을 향상시켰습니다. 이로써 단 한 번의 측정으로 여러 종류의 방사선을 통합적으로 검출하여 효율성과 정확도를 높일 수 있습니다.

기존 X-선 장비는 뼈와 연조직의 선명도를 동시에 확보하기 어려워 여러 번 촬영하거나 복잡한 시스템이 필요했습니다. 본 기술은 가스 전자 증폭(GEM) 검출기와 에너지 필터, 회전 가능한 프레임을 활용하여 이 문제를 해결합니다. 단일 X-선 소스로 저에너지 및 고에너지 X-선을 동시에 얻고, 두 번의 촬영 및 영상 합성을 통해 선명한 이중 에너지 X-선 영상 및 CT 영상을 구현합니다. 이 시스템은 뼈와 연조직을 명확하게 구분하는 고품질 영상을 제공하며, 하나의 X-선 소스와 장치로 저비용 고효율 검사가 가능하여 의료 및 산업 분야의 진단 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다.