비침습적 실시간 건강 모니터링 시스템

 

 

휘발성 유기화합물의 발생과 호흡가스 배출 기전

질병 관련 VOCs(휘발성 유기화합물) 생성 원리

• 대사 이상 & 산화 스트레스
• 세포 내 대사 경로가 비정상적으로 작동하면(예: 종양 세포의 과도한 포도당 분해), 정상 조직과 다른 대사 산물이 생성됩니다.
• 활성산소(ROS) 증가로 인한 지질 과산화(lipid peroxidation) 과정에서 알데하이드, 케톤, 알코올류 등의 특이 휘발성 유기화합물(VOCs)이 발생합니다.
• 염증 반응 & 면역세포 활성화
• 염증 부위에서 분비되는 사이토카인, 효소(예: COX, LOX)가 인접 세포막 지질을 분해하면서 새로운 VOC 프로파일이 형성됩니다.
• 미생물 대사
• 폐·구강·장내 미생물균총도 특정 VOC(황화합물, 알데하이드, 지방산 메틸에스터 등)를 배출하여 질병 상태를 반영합니다.

혈류 운반 & 폐포 전이

• 세포 외액 확산: 생성된 VOCs는 세포막을 넘어 간질액으로 분비됩니다.
• 모세혈관 흡수: 폐포 주변의 촘촘한 모세혈관망이 VOCs를 혈류로 흡수합니다.
• 폐포 전이: 혈중 VOC 분압이 폐포 내 기체 분압을 초과하면 폐포벽을 넘어 기체 상태로 이동합니다.

호흡을 통한 배출

• 환기 주기 :
• 흡기: 공기가 기관지 끝의 폐포까지 들어가고,
• 교환: 폐포와 모세혈관 사이에서 VOCs·O₂·CO₂ 등의 가스 교환이 동시에 일어나며,
• 호기: 폐포에 모인 VOCs가 숨을 내쉴 때 입·코로 배출됩니다.
• 말단 호기 포집: 말단 호기의 공기는 혈중 VOC 농도가 가장 정확히 반영되므로, 이 시점을 채취하는 것이 분석 정밀도를 높입니다.

 

호흡가스 성분 분석기

제품 개요

iSensIRs의 호흡가스 성분 분석기는 중적외선 양자폭포레이저(QCL) 기반 TDLAS 분광법을 활용한 초고감도 가스센서 시스템입니다. 자체 개발한 광원과 자동화된 샘플링, AI 분석 소프트웨어가 결합되어 ppb 단위의 미세한 바이오마커까지 실시간으로 모니터링합니다.

 

 

 

 

 

핵심 기술 구성

• 중적외선 QCL-TDLAS 분광 시스템
• DFB QCL-WMS : 특정 화합물을 선택적으로 검출
• External Cavity-FP QCL : 넓은 파장 스윕이 가능해 다종 VOCs 스펙트럼 프로파일링 지원
• 정밀 샘플링 모듈 :
• 자동화 수분 제거 펌프 (자체 특허)  : 호흡 시 발생하는 수분을 효율적으로 제거해 센서 오염 방지
• 말단 호기 포집 : 자동화 장치로 피크 농도를 보이는 말단 호기를 정확히 채집
• 초고감도 실시간 분석 소프트웨어
• 10초 이내 수 ppb 실시간 검출 : 극미량 VOCs 를 1–100 ppb 범위에서 10초 이내 측정
• 온디바이스 AI 적용 : On-device AI 기반 바이오마커 분류·예측을 통한 높은 정확도, 현장에서 바로 경고·리포트 생성

 

가스크로마토그래피 질량분석기(GC-MS)
모델 : Agilent GC & Waters MS with Auto-sampler 시료 종류 : Gas type

 

도입 효과

• 비침습·편리성
• 채혈이나 조직검사 없이 간단한 호흡만으로 정밀 지표 획득
• 고감도·선택성
• 수 ppb 급 극미량 휘발성 화합물 검출
• 실시간 인사이트
• 10초 내 분석 완료, 현장 즉시 의사결정 지원
• 확장성
• 양자폭포레이저 추가나 교체로 검출 가능한 휘발성 유기화합물 종류 확장
• 양AI 모델 업데이트로 지속적으로 기능 강화

핵심기술의 차별성

호흡가스분석의 장점

응용질병

 

주요 사용처

 

초기 사업화 방안

 

추가적인 기술 구현