심전도, 혈압과 같은 생체 신호와 대기 가스 정보를 동시에 분석해 질병이나 위험 상황을 알 수 있는 부착형 패치가 개발됐다. 대기오염에 민감한 기저질환자, 노약자의 맞춤형 건강관리나, 밀폐 공간 작업자 모니터링에 쓸 수 있는 기술이다.

UNIST 전기전자공학과 김재준 교수팀과 기계공학과 정훈의 교수팀은 심전도, 혈압과 같은 생체 정보와 함께 주변 유해 가스를 동시에 감지해 심혈관 질병이나 이상 상태를 즉시 판별할 수 있는 가슴 부착형 패치를 개발했다고 30일 밝혔다.

이 패치는 아날로그 연산 기반 온칩 인공지능 회로를 이용해 센서가 측정한 측정 데이터를 외부로 보내지 않고 패치 내부에서 바로 분석해 낸다. 판단 결과를 블루투스를 통해 외부로 전송할 수 있어, 관리자가 여러 명을 동시에 원격으로 모니터링할 수 있다. 무거운 원시 데이터(Raw data) 대신 칩이 자체 판단한 가벼운 결괏값만 전송하므로 통신 끊김과 지연은 최소화하고, 통신 자체에 드는 전력 소모를 줄였다. 

또 광학 센서를 선택적으로 작동시키는 저전력 회로 설계 기술이 적용돼 한 번 충전으로 장시간 착용할 수 있다. 광학 센서는 혈류 정보를 얻는 역할을 하는데, 기기에서 전력 소모가 가장 많다. 연구진은 심전도 신호 주기에 맞춰 센서를 켜고 끄는 저전력 기술(RPT-PW)을 적용한 결과, 기존 대비 해당 센서부의 전력 소모가 약 83%나 줄었다.

개발된 패치는 고혈압이나 부정맥을 90% 이상의 정확도로 진단했으며, 유해가스 혼합물 분류 실험에서, 92.46%의 진단 정확도를 기록했다.

패치 접착면에 미세 구조 기술이 적용돼, 거친 피부에도 잘 접착되며, 패치를 떼어낼 때는 한쪽 방향으로 쉽게 떨어져 잔여물이 남지 않는다.

UNIST 전기전자공학과 조상현 연구원과 김현중 연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구는 회로 설계 분야 최고 학술지인 ‘IEEE 저널 오브 솔리드 스테이트 서킷스(Journal of Solid-State Circuits)’ 7월호에 정식 게재될 예정이다. 

한편 연구진이 공동 창업한 ㈜앤빅스랩(Anvix Lab)은 개발된 기술을 이전받아 온칩 AI 기반의 차세대 바이오일렉트로넥스 패치 플랫폼 상용화를 추진 중이다.

이번 연구는 산업통상부, 교육부, 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행되었다.