KAIST, 혈압 측정 웨어러블 유연 압전 센서 개발
센서·무선통신 회로 넣은 스마트워치 시제품 제작
임상시험서 국제인증 기준 만족하는 정확도 나와
이번 개발로 스마트 디바이스와 결합을 통해 개인별 건강 상태 모니터링 서비스에 활용 가능할 것으로 예측되며, 더 나아가 개인 맞춤형 원격 진료에도 응용이 가능할 것으로 보인다.
이건재 교수는 "이번에 개발한 웨어러블 워치 형태의 혈압 센서는 신뢰성과 내구성이 우수하다"고 17일 설명했다. 또한 "정확하고 연속적인 혈압을 측정할 수 있어 고혈압 환자들을 위한 헬스케어 시장에서 핵심적인 역할을 할 것"이라고 으로 기대된다"고 말했다. 이 교수는 이어서 "현재 패치 형태의 수면용 혈압 센서를 추가 개발한 후 창업을 통한 기술 사업화를 진행하고 있다"고 덧붙였다.
지금까지 개발된 웨어러블 혈압 기기들은 커프 방식과 광혈류측정 센서(PPG) 방식을 기반으로 제작되었다. 커프 기반의 가압 방식을 이용한 혈압 기기는 측정 방식으로 인해 연속적인 모니터링이 불가능하며, PPG 기반의 혈압 기기는 광센서의 정확도 한계로 인해 측정 기기들이 의료기기 기준을 만족하는데 어려움이 있다.
연구진은 머리카락 굵기 100분의 1 정도인 수 마이크로미터 두께의 초고감도 무기물 압전 박막을 딱딱한 기판에서 고온 열처리 후 유연 기판에 인쇄해 유연 압전 혈압 센서를 만들었다. 유연 압전 혈압 센서는 손목 동맥 부위 피부에 밀착해 동맥 부위에서 발생하는 미세한 진동으로 압력이 발생하면 전기적인 신호가 만들어지면서 혈압을 측정하게 된다.
연구진은 이를 바탕으로 유연 압전 혈압 센서와 무선 통신 회로를 내장할 수 있는 웨어러블 워치 형태의 시제품을 만들었다. 무선 통신 회로를 이용해서 압전 센서의 신호를 측정하고 블루투스 방식으로 태블릿 PC에 데이터를 전송할 수 있게 했다. 그결과 실제 웨어러블 워치를 착용하고 태블릿 PC를 통해 연속적인 혈압 모니터링이 가능했다.
이후 가톨릭의대와 협력해 35명을 대상으로 혈압 센서의 정확도 평가를 위한 임상시험을 진행했다. 그 결과, 오차는 수축기 혈압과 이완기 혈압에 대해서 각각 -0.89 ± 6.19 ㎜Hg, -0.32 ± 5.28 ㎜Hg으로 높은 정확도를 보였다.
한편, 이건재 교수팀은 한국표준과학연구원, 가톨릭의대와 협력해 만든 웨어러블 유연 압전 센서를 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 발표해 표지논문으로도 선정됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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