KAIST 정기훈 교수 연구팀, 심박수·호흡률 동시 측정
"개인 맞춤형 디지털 헬스케어 분야 크게 기여"

웨어러블 광혈압계. [KAIST]

운동 중에도 고혈압 감지가 가능한 웨어러블 광혈압계가 개발됐다. 기존 커프 방식으로 혈압을 측정할 경우 팔을 압박하는 불편함이 있으며, 측정 전 최소 10분의 안정이 필요했다. 최근 스마트워치에 적용된 혈압 측정 기술 역시 고혈압이나 운동 중 정확도가 떨어지고, 연속 측정이 어렵다는 단점이 있다.

KAIST 연구진이 단순 휴식 상태 뿐만 아니라 계단 오르기 등 운동 중 고혈압 감지까지 정확하게 연속 측정이 가능한 혈압 모니터링 기술을 개발했다.

KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 수십 개의 세분화된 파장의 빛을 사용해 혈관 내 혈류 변화를 광학적으로 측정하는 혁신 방법인 초분광 PPG(광용적맥파) 기술을 활용해 운동 상태에서의 연속 혈압 모니터링에 활용될 수 있는 웨어러블 혈압 센서를 개발하는 데 성공했다고 8일 밝혔다.

연구팀은 빛의 파장을 분석해 주는 고해상도의 초박형 마이크로분광기를 포함한 초분광 PPG 모듈을 바탕으로 삼았다. 이를 토대로 다양한 파장의 PPG 신호를 동시에 측정하고, 연속적이고 정밀한 시간차를 계산해 안정적으로 혈압을 추정하는 방식을 고안했다.

연구팀의 PPG 센서는 연속적으로 혈압을 모니터링할 수 있는 데다 심박수, 호흡률과 같은 다른 생리적 매개변수도 동시에 측정해 운동 전후의 혈압 변화를 세밀하게 분석할 수 있다.

이에 따라 운동 중 혈압 변화를 연속적으로 추적해 운동으로 유발되는 고혈압을 감지하는 길이 열렸다. 연구팀은 운동 중 회복기의 혈압 추정 정확도가 0.75 정도였던 다른 감지 방식보다 높은 0.95의 연관성 지표(최소 -1, 최대 1, 수치가 1에 가까울수록 예측이 실제값과 거의 일치)를 나타내는 등 높은 신뢰성을 증명했다.

최근 스마트워치에서 세 가지 파장을 갖는 PPG 센서를 이용해 혈압 측정 기술을 탑재했지만, 고혈압 상태와 운동 상태에서의 낮은 정확도와 연속적인 측정이 불가하다는 문제가 있었다.

정기훈 KAIST 교수는 "이번 연구는 운동 중 측정된 고혈압 실험을 통해 얻은 새로운 데이터를 기반으로, 웨어러블 초분광 PPG 센서가 운동 중의 혈압 측정과 회복기 혈압 추적에서 중요한 역할을 할 수 있음을 증명한 사례에 해당한다"라며 "초분광 PPG 기술은 향후 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 분야에 크게 기여할 것"이라고 설명했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 박정우 박사 후 연구원이 주도한 연구 결과는 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스 (Advanced Science)'에 지난 4월 25일자로 게재됐다.

세종=송신용기자 ssysong@dt.co.kr

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