KAIST 이건재 교수, 임상시험 통한 고민감 센서 정확도 검증


KAIST 신소재공학과 이건재 교수

KAIST 신소재공학과 이건재 교수 연구팀과 한국표준과학연구원, 가톨릭의대 협력 연구팀이 혈압 측정을 위한 고민감 웨어러블 유연 압전 센서를 개발했다.

이 교수팀은 수 마이크로미터 두께(머리카락 굵기의 백 분의 일)의 초고감도 무기물 압전 박막을 딱딱한 기판에서 고온 열처리 후 유연 기판에 전사하여 혈압 센서를 제작했으며, 피부에 밀착해 혈관의 미세한 맥박 파형에서 정확한 혈압을 측정하는 데 성공했다.


연구배경

혈압은 개인의 전반적인 건강과 심혈관 질환 발병의 잠재적 위험을 평가하는 필수적인 건강 지표이다. 특히, 고혈압은 전 세계적으로 주요 사망원인인 심장 질환 및 뇌졸중의 주요 위험 요소로 정기적인 혈압 관리가 필요하다. 이에 혈압을 편리하게 측정하고 연속적으로 모니터링할 수 있는 웨어러블 헬스케어 기기 제품들이 큰 주목을 받고 있다.

기존에 개발된 웨어러블 혈압 기기들은 커프 방식과 PPG 방식을 기반으로 제작되었다. 커프 기반의 가압 방식을 이용한 혈압 기기는 측정 방식으로 인해 연속적인 모니터링이 불가능하며, PPG 기반의 혈압 기기는 광센서의 정확도 한계로 인하여 측정 기기들이 의료기기 기준을 만족하는데 어려움이 있다.
 


연구내용

연구에서는 피부에 밀착하여 미세한 혈압 변화를 감지할 수 있는 초고감도의 유연 압전 혈압 센서를 제작하였다. 요골 동맥 부위에서 획득한 신호를 맥파 분석을 통해 혈압으로 변환하는 선형 회귀 함수 모델을 제시하였다.

병원 임상시험을 통해 혈압 센서 정확도 평가를 진행하였다. 참가자 35명을 대상으로 진행한 임상시험 결과, 오차는 수축기 혈압과 이완기 혈압에 대해서 각각 –0.89 ± 6.19 mmHg, –0.32 ± 5.28 mmHg으로 높은 정확도를 나타내었다. 또한, 웨어러블 워치에 혈압 센서를 탑재하여 태블릿 PC를 통해 연속적인 혈압 모니터링을 성공적으로 구현했다.
  

기대효과

이번에 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.

또한, 스마트 디바이스와 결합을 통해 개인별 건강 상태 모니터링 서비스에 활용 가능할 것으로 예측되며, 더 나아가 개인 맞춤형 원격 진료에도 응용이 가능할 것이다.