기계연, 연속 혈압측정 가능한 웨어러블 커프리스 초음파 센서 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 커프(혈압 측정 밴드) 없이 초음파를 활용해 혈관 직경 변화를 실시간 감지하여 연속으로 비침습 혈압 측정이 가능한 기술이 개발됐다. 웨어러블 헬스케어 기기 및 스마트 의료 모니터링 플랫폼의 핵심 기술로 활용될 전망이다.

한국기계연구원은 AI로봇연구소 바이오기계연구실 허신 책임연구원과 터랍 과학기술연합대학원대학교(UST)-기계연스쿨 박사과정 학생연구원 연구팀, 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 이병철 박사팀이 함께 웨어러블 형태의 피부 부착형 초음파 기반 연속 혈압 측정 센서를 개발했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 저온 공정이 가능한 듀얼 사이드 주석-비스무트( SnBi) 솔더 접합 기술을 적용해 고성능 압전소자를 분극 손실 없이 유연 기판 위에 안정적으로 집적하는 데 성공했다. 이 센서의 초음파 빔은 피부를 투과하여 혈관 벽면에서 반사되는 신호를 감지해서 혈관 직경의 변화를 측정할 수 있다.

이 원리를 이용해 심장의 수축기·이완기 혈압에 따라 변하는 혈관 직경을 실시간으로 측정하고 이를 혈압값으로 계산한다. 또 유연한 폴리이미드(PI) 기판과 파릴렌C 봉지층을 적용해 인체 피부에도 안정적으로 부착 가능하며 전체 두께 0.5㎜ 이하, 무게 1g 미만으로 장시간 착용도 가능하다.

기존 광학식 커프리스 혈압 측정 기술은 피부색·움직임·조명 등 외부 환경 요인에 영향을 받고 피부에 근접한 혈관만 측정할 수 있는 한계가 있어서 심부 혈관의 혈압을 측정할 수 없었다. 반면 초음파 기반 혈압 측정 기술은 피부 심층부 혈관의 실제 직경 변화를 직접 측정할 수 있다.

연구팀이 개발된 센서를 인공피부 기반 혈관 모사체에서 실험한 결과, 센서가 측정한 수축기·이완기 혈압은 임상 허용기준을 만족했다.

허신 책임연구원은 "인체 부착형 초음파 센서를 통해 커프 없이도 연속 혈압 측정이 가능함을 세계 최초로 입증했다"며 "향후 인공지능(AI) 기반 혈압 분석 기술과 결합해 개인 맞춤형 심혈관 질환 예측 및 스마트 헬스케어 플랫폼의 핵심 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 계기·계측 분야 국제학술지 마이크로시스템&나노엔지니어링(Microsystem & Nanoengineering)에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr