혈압은 개인의 전반적인 건강과 심혈과 질환 발병의 잠재적 위험을 평가하는 필수 건강지표다.
따라서 혈압을 간편하고, 연속적으로 모니터링할 수 있는 웨어러블 의료제품들이 큰 주목을 받고 있다. LED을 활용한 웨어러블 혈압 측정 제품들이 출시되고 있지만, 광센서 정확도의 한계로 인해 의료기기 인증 기준을 충족시키는 데는 어려움이 많다는 지적이 나온다.
KAIST(총장 이광형)는 신소재공학과 이건재 교수 연구팀과 한국표준과학연구원, 가톨릭의대 협력 연구팀이 혈압 측정을 위한 고민감 웨어러블 유연 압전 센서를 개발했다고 17일 밝혔다.
유연압전 혈압센서((Flexible Piezoelectric Blood Pressure Sensor)는 피부에 밀착시켜 인간의 동맥 부위에서 발생하는 미세한 진동을 높은 전압신호로 얻을 수있다.
연구팀은 머리카락 굵기 100분의 1에 해당하는 마이크로미터 단위 두께의 초고감도 무기물 압전 박막을 딱딱한 기판에서 고온 열처리한 뒤 유연 기판에 전사해 혈압 센서를 제작했다. 이어 이를 피부에 밀착해 혈관의 미세한 맥박 파형에서 정확한 혈압을 측정하는 데 성공했다.
이 혈압센서를 가톨릭병원에서 임상 시험한 결과 수축기와 이완기 혈압에서 모두 자동전자혈압계 국제 인증 기준인 '오차 ±5 mmHg 이하, 표준편차 8mmHg 이하' 기준을 만족했다. 나아가 웨어러블 워치에 혈압 센서를 탑재해 연속적인 혈압 모니터링이 가능하게 됐다.
현재 출시되고 있는 LED를 활용한 웨어러블 혈압 측정 제품은 광센서 정확도의 한계로 의료기기 인증 기준 충족이 어려웠는데, 이번에 개발된 제품으로 혈압 센서는 이 같은 한계를 극복했다는 게 연구진의 설명이다.
본 연구에서 개발한 유연 압전 혈압 센서는 높은 민감도, 피부 밀착형 구조, 선형 회귀 함수 모델을 통해 혈압을 정확하게 측정할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 유연한 구조를 기반으로 다양한 웨어러블 워치, 밴드, 패치 등과 같은 헬스케어 디바이스에 적용될 수 있어, 차세대 혈압 측정의 핵심 센서로 활용될 전망이다.
이 교수는 "이번에 개발된 웨어러블 워치 형태의 혈압 센서는 신뢰성과 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 정확하고 연속적인 혈압을 측정할 수 있다"며 "고혈압 환자들을 위한 헬스케어 시장에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다. 이어 "현재 패치 형태의 수면용 혈압 센서를 추가 개발한 후 창업을 통한 기술 사업화에 박차를 가할 것"이라고 말했다.
이번 연구는 국제 학술지 `어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)' 온라인 판 3월 24일자 표지 논문으로 실렸다.
SDG뉴스 이춘영 기자