AI 요약
텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스의 야오야오 지아(Yaoyao Jia) 교수 연구팀은 스마트워치를 활용한 비침습적 혈압 측정의 새로운 지평을 열 기술을 선보였습니다. 지난주 샌프란시스코에서 개최된 IEEE 국제 고체 회로 회로(ISSCC)에서 발표된 이 기술은 손목에 무선 신호를 투사하고 반사되는 신호를 분석하여 혈압을 산출합니다. 기존의 초음파나 광혈류측정(PPG) 방식이 가졌던 장시간 피부 접촉 필요성이나 인종별 피부색 편향성 문제를 해결할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 연구팀은 심장 수축기(systole)와 이완기(diastole)에 따른 혈관의 확장 및 전도성 변화가 근거리 무선 주파수(RF)의 위상 변화를 일으킨다는 점에 착안했습니다. 실험 결과 벡터 네트워크 분석기를 통해 측정된 무선 응답이 실제 의료 기기의 혈압 수치와 밀접한 상관관계가 있음이 확인되었습니다. 이 혁신적인 기술은 스마트워치와 같은 소형 기기에서도 인종이나 환경에 구애받지 않고 정확한 혈압 관리를 가능하게 할 것으로 기대됩니다.
핵심 인사이트
- 텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스 연구진은 근거리(Near-field) 무선 신호를 이용한 비접촉식 혈압 측정 기술을 개발하여 지난주 샌프란시스코 ISSCC에서 발표함.
- 기존 PPG 센서가 미국 내 흑인 환자들에게 부정확한 결과를 제공해 COVID-19 팬데믹 당시 문제를 일으켰던 피부색 편향성(Skin-tone bias) 문제를 기술적으로 해결함.
- 데지 아킨완데(Deji Akinwande) 교수와 야오야오 지아 교수팀은 심장 박동에 따른 조직의 전도성 및 유전율 변화가 반사된 RF 위상에 영향을 준다는 점을 입증함.
- 연구팀은 실험실 장비인 벡터 네트워크 분석기를 통해 RF 반사 신호와 표준 의료 장비 측정값 사이의 높은 상관관계를 확인했음.
주요 디테일
- 기술 원리: 혈압이 최고치인 수축기에는 혈관이 확장되고 혈류 속도가 빨라지며, 이때 근거리 무선 신호의 위상이 전송 신호와 크게 어긋나는(out of phase) 현상을 포착하여 수치를 계산함.
- 기존 방식의 한계 극복: 초음파 센서의 장시간 피부 밀착 요구와 전자 문신(Electronic tattoos)의 불편함을 해소할 수 있는 대안으로 제시됨.
- 근거리 파동(Near-field waves) 활용: 방사체에서 한 파장 미만의 거리 내 표면에 미치는 복사 에너지를 감지하여 정밀한 생체 정보를 추출함.
- 통합 계획: 연구진은 현재 실험실 수준의 시스템을 향후 2년 이내에 스마트워치용 소형 전자 부품으로 통합하는 것을 목표로 함.
- ISSCC 발표: 지아 교수 연구실의 박사 과정생인 이밍 한(Yiming Han)이 연사로 나서 기존 비침습 측정법들의 한계를 지적하고 RF 방식의 우수성을 설명함.
향후 전망
- 인종 간 의료 불평등을 야기했던 웨어러블 센서의 기술적 결함을 극복하여 전 세계적으로 보편적인 건강 관리 도구로서 스마트워치의 가치가 상승할 전망임.
- 2년 내 하드웨어 소형화 및 통합이 성공할 경우, 애플워치나 갤럭시 워치 등 차세대 웨어러블 기기에 RF 기반 혈압 측정 기능이 탑재될 가능성이 높음.
출처:ieee_spectrum