커프(혈압 측정 밴드) 없이 초음파를 활용해 혈관 직경 변화를 실시간 감지해, 연속으로 비침습 혈압 측정이 가능한 기술이 개발됐다.
한국기계연구원(원장 류석현)은 AI로봇연구소 바이오기계연구실의 허신 책임연구원과 터랍 UST-KIMM스쿨 박사과정 학생연구원팀이 이병철 한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록) 바이오닉스연구센터 박사팀과 저온 솔더 공정을 적용한 PMN-PT(납 마그네슘 니오베이트-납 티타네이트) 단결정 압전 복합소자 기반 피부 부착형 비침습 혈압센서를 개발했다고 8일 밝혔다.
개발 센서의 초음파 빔은 피부를 투과해 혈관 벽면에서 반사되는 신호를 감지, 혈관 직경 변화를 측정한다. 심장 수축·이완기 혈압에 따른 혈관 직경 변화를 실시간 측정하고, 이를 혈압값으로 계산하는 원리다. 또 유연한 폴리이미드(PI) 기판과 파릴렌C 봉지층을 적용해 인체 피부에도 안정적으로 부착 가능하다. 전체 두께 0.5㎜ 이하, 무게 1g 미만으로 장시간 착용도 가능하다.
연구팀은 다중물리 시뮬레이션을 수행해 초음파 빔 투과·반사 성능을 최적화했다. 또 듀얼 사이드 저온 솔더링 기법을 도입해 150도 이하에서 전극 접합을 구현, 기존 납계 압전소자에서 발생하던 '열 분극 손실 문제'를 해결했다. 연구팀은 또 이 기술이 다양한 기존 기술의 한계를 극복했다고 설명했다.
개발 센서를 활용한 인공피부 기반 혈관 모사체 실험에서는 측정 수축·이완기 혈압이 상용 기준 센서 대비 각각 ±4수은주밀리미터(㎜Hg), ±2.3㎜Hg 이내 오차를 보여 임상 허용기준을 만족했다. 비침습 초음파 혈압센서 중 세계 최고 수준 정확도다.
허신 책임연구원은 “이번 기술은 인체 부착형 초음파 센서를 통해 커프 없이도 연속 혈압 측정이 가능함을 세계 최초로 입증했다”며, “향후 AI 기반 혈압 분석 기술과 결합해 개인 맞춤형 심혈관 질환 예측 및 스마트 헬스케어 플랫폼의 핵심 기술로 발전시킬 것”이라고 말했다.
관련 논문은 '마이크로시스템&나노엔지니어링'에 이달 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
