새로운 발견을 위해서는 기존에는 보지 못하던 것을 볼 수 있는 새로운 눈이 필요합니다. 새로운 눈은 새로운 측정수단이라고 할 수 있고, 물리학적 원리를 이용하면 새로운 측정수단을 개발할 수 있습니다. 새로운 측정기술을 개발하여 highfliers 들이 활용할 수 있도록 한다면, 현시점에서는 예측하지 못하는 큰 잠재력으로 세상에 기여할 수 있을 것이라 믿습니다. 현대에서는 기대수명의 증가로 건강한 삶에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있으며, 많은 우수한 인력들이 의료 산업으로 몰리는 추세입니다.

  한편, 미래 의료 산업이 유비쿼터스, 맞춤형, 웨어러블, 삶의 질 향상, 사회적 케어 중심으로 발전함에 따라 인간의 생명 활동을 원격, 비접촉, 비침습적으로 측정하는 기술이 요구됩니다. 하지만, 기존의 생체 모니터링 센서는 전극, 광학적 방법에 따른 접촉식 센서가 대부분입니다. 초전도 양자 간섭장치나 광펌핑 원자 자력계, 플럭스게이트를 이용한 비접촉식 자기장 기반 센서도 있으나, 전기장에 비해 상대적으로 약한 생체자기장을 정밀하게 측정하기에는 어려움이 있고 자기차폐라는 큰 걸림돌에 큰 비용이 소요되어, 널리 보급되지 못하는 실정입니다.

  본 연구에서는 생체 전기장의 원격/비접촉 고감도 측정을 위해서, 리드버그 원자 기반 측정 원천기술을 개발하려고 합니다.

리드버그 원자는 수소 원자와 유사하지만, 주양자수가 높은 상태이므로 전자구름이 안정하게 확장되어 있어서, 정밀한 분광 신호의 측정이

가능합니다. 특히, 원자의 크기가 확장되어 있으므로, 전기쌍극자모멘트도 주양자수의 제곱에 비례하고, 전기장을 측정하는데

직접적인 영향을 주는 전기분극률이 주양자수의 7승에 비례하여 증가하므로 매우 민감한 전기장 측정이 가능합니다.

  리드버그 원자는 양자전산이나 단광자원 구현을 위해 광자기트랩, 이온빔과 같은 복잡한 실험 장치에서 연구되고 있지만,

생체전기 응용을 위해서는 보다 간결하고 경제적인 측정장치의 구성이 필요합니다. 본 연구과제에서 제시하는 몇 가지 문제를 해결한다면,

유리셀 내부의 원자 증기를 이용하여 광학적으로 전기장을 측정함으로써, 주변 전기장을 왜란하는 금속 안테나 없이 생체 전기장을 정밀하게

측정할 수 있습니다. 즉, 전극 전하 축적이나 바이어스 저항 불안정성에서 벗어나, 안정적으로 공간의 전기장이 측정 가능한 새로운 센서가

개발됨으로써, 의료장비 개발의 자유도를 높이고, 세계적으로도 새로운 연구 분야를 도출할 수 있을 것입니다.

  구체적으로는 개발된 원천기술이, 화상 환자나 인큐베이터 속의 미숙아처럼 전극 접촉 시에 피부 괴사가 일어날 수 있는

대상의 비접촉 생명 활동 모니터링, 장애인과 고령자 대상의 유비쿼터스 의료, 사회공공 시설에서의 노숙인과 환자 대상의 응급상황 모니터링,

졸음운전 감지 등의 다양한 고품질 미래의료분야에 응용되어 의료 사회비용을 절감할 수 있기를 기대합니다.