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머리카락보다 얇은 패치로 심혈관 건강 진단한다

공동연구팀, 맥파 측정하는 '초박막 웨어러블 센서 패치' 개발 

맥파는 심장 박동에 의한 혈액의 흐름이 몸에 전달되는 파동으로, 심혈관 건강 상태를 알 수 있는 중요한 생체 신호다. 

맥파 신호를 분석하면 고혈압, 동맥 경화 등 각종 심혈관 질환을 진단할 수 있다. 

그러나 기존의 맥파 측정 기기는 사용 시 혈압을 잴 때 쓰는 커프(Cuff)나 딱딱한 집게 모양 센서를 착용해야 해 번거로운데다, 

그나마도 병원에서만 사용할 수 있었다.

포스텍(포항공과대) 신소재공학과·IT융합공학과 정성준 교수·IT융합공학과 백상훈 박사, 

IT융합공학과·기계공학과·전자전기공학과 박성민 교수 연구팀이 UNIST(울산과기원, 총장 이용훈) 에너지 및 

화학공학부 고현협 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 머리카락 두께보다 얇으면서도 정확하게 맥파 신호를 확인할 수 있는 

초박막 웨어러블 센서 패치를 개발했다.

특히 흥미로운 점은 우리도 흔히 알고 있는 잉크젯 인쇄 기술을 이용했다는 점이다. 

이 인쇄 기술은 반도체 제작 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 차세대 반도체 공정으로도 잘 알려져 있다.

이 방법을 이용하면 아주 얇은 기판 위에 전도성 잉크를 인쇄하는 것만으로도 간단히 웨어러블 전자기기를 만들 수 있다.

연구팀은 먼저 피부가 촉각을 감지하는 원리를 모사해 압력센서를 만들고, 이 센서를 통해 손을 통해 맥파를 감지하듯 

패치가 맥파의 물리적 박동을 감지하도록 했다. 또 연구팀은 손목 위 특정 면적에서 위치에 따른 맥파 신호를 2차원적으로 얻을 수 있도록

100개의 센서 픽셀을 가지는 패치 형태를 선택했다. 기존의 웨어러블 맥파 센서는 단일 지점에서만 신호를 측정하도록 되어 있어 

동맥 위에 정확하게 두기 어렵기 때문에 정확도가 떨어졌기 때문이다.

그 결과, 연구팀은 2차원 맥파 지도를 그려 정확한 맥파 신호를 확인할 수 있는 것은 물론, 압력 신호 세기를 분석해 

보이지 않는 동맥혈관 위치까지 추정하는 데 성공했다. 연구팀은 이와 함께 연령, 성별, 신체 크기를 고루 고려한 

다양한 크기의 센서 패치를 개발하기도 했다.

왼쪽부터 포스텍 신소재공학과·IT융합공학과 정성준 교수·IT융합공학과 백상훈 박사, IT융합공학과·기계공학과·전자전기공학과 박성민 교수 연구팀

포스텍 정성준 교수는 “지금까지 반도체 기술로 알려져 온 잉크젯 인쇄 기술이 차세대 웨어러블 개인 맞춤형 전자기기 개발에서도 

활용될 수 있는 가능성을 보여주는 중요한 연구”라고 말했다.

포스텍 박성민 교수는 “그간 병원에서만 행해지던 질병의 진단을 일상생활에서 가능하게 할 수 있는 기술”이라며 

“일상에서의 각종 심혈관 질환 사전 진단, 동맥 카테터 삽입 등 다양한 의료 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

국제 학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’에 최근 게재된 이 연구성과는 과학기술정보통신부의 지역의 미래를 여는 과학기술프로젝트와 

LG디스플레이-포스텍 인큐베이션 프로그램의 지원을 받아 이뤄졌다.