[유헬스] u-Health 해외 연구개발 동향

  최근 e-Health/u-Health에 대한 관심이 높아지면서 미국, 유럽의 선진 의료기 제조 및 서비스 회사 그리고 반도체 제조회사들이 건강과 관련된 첨단제품의 개발을 발표하고 있다. 궁극적으로 목표로 하는 대상이나 시장은 다르지만, 다가올 건강혁명을 대비하기 위한 전략으로 해석될 수 있다. 이와 같은 동향을 센서기술과 관련한 관점에서 살펴보자.

◆ Wearable Electronics

  독일 Simens에서 스핀-오프(Spin-off)되어진 인피니온(Infineon)사는 자사의 반도체 제조기술을 의류와 접목시키는 연구를 진행하여 주목을 받았던 회사이다. 개인의 일상생활 중 활동을 측정하기 위한 센서(가속도 센서)를 접목시킨 배낭형태의 I-Sensed, 체온을 이용하여 스스로 열을 바라고, 심박수에 맞추어 빛을 발산하는 스마트 자켓(Smart Jacket) 등 다양한 wearable 의류에 센서기술을 접목시키는 연구 활동을 해오고 있다.

최근 시장성 있는 제품의 개발을 목표로 하는 내부적인 연구개발 방향의 전환을 맞이하여 인터엑티브 웨어(Interactive Wear : 독일 웨슬링 지역 소재)라는 회사로 모든 지적재산권을 넘기고 새로운 사업 분야를 모색하고 있는 것으로 보도되고 있다.

◆ Smart Shirt

  미국 조지아공대 섬유공학과 교수인 Sundaresan Jayaraman 교수에 의하여 개발된 스마트 셔츠(Smart Shirt)는 의류 형태의 센서 시스템을 최초로 구현한 사례이다. 의류라는 일상생활의 필수품에 센서기술을 접목시킴으로써, 일상 생활에서 다양한 생체신호를 자연스럽고 정확하게 측정할 수 있다는 가능성을 제시한 연구결과이다.

  처음에는 미 육군(US Army)을 위한 군사적인 목적으로 개발되어졌으나, 911테러 이후, 응급상황에 대처하기 위한 소방관, 경찰관 등의 전문요원(First Responder) 등의 작전 중 요원의 상황을 모니터링하기 위한 기술로 주목을 받았다. Sensatex(미국, 뉴욕소재)라는 회사를 통하여 상품화를 기획하고 있다. 실제적인 제품으로 시장에 나오기 까지는 아직 시간이 걸리겠지만, 스마트셔츠의 개념은 단순히 측정 센서들의 연결을 넘어 wearable 마더보드의 개념을 가지고 있으며, 이와 관련된 매우 강력한 지적재산권(IP)를 보유하고 있는 것으로 알려져 있다.

Jayaraman 교수의 연구는 EU의 “WEALTHY” 프로젝트의 모티브가 되었으며, 이후의 유럽의 의류관련 연구에 많은 영향을 미쳤다. 또 하나 흥미로운 것은 Jayaraman 교수와 같이 스마트셔츠를 개발하는데 핵심적인 역할을 담당하고 수행한 연구원이 한국유학생(박성미)이라는 점에서 매우 자랑스러운 일이다.

◆ Life Shirt

  미국 캘리포니아 벤츄라(Ventura, CA)소재 Vivometrics사는 의류형 생체신호 계측 및 분석 시스템으로 유명한 Life Shirt라는 제품을 시장에 선보이고 있다. 회사 초기에 착용형 호흡 측정센서의 지적재산권을 기초로, 의류형으로 몸에 착용하고 측정할 수 있는 생체신호(심전도, 심박, 호흡, 활동)를 측정하여 포터블 데이터 기록장치(PDA)에 기록하고 오프라인으로 분석을 하는 분석소프트웨어를 제조, 판매하고 있다.

의료서비스 기관의 임상실험실을 대상으로 전문적이면서 다양한 임상실험 결과들을 발표함으로써, 수면다원검사 등 다양한 검사에 활용되고 있다. 기본 구성은 Sensatex사의 Smart shirt와 매우 유사한 형태를 가지고 있으나, 측정 센서에서 측정된 신호를 가지고 있으나, 측정 센서에서 측정된 신호를 기록, 저장장치로 보내주는 방법이 Smart shirt와 크게 구별된다. Life Sihrt는 기존에 알려진 기술을 조합하더라도, 대상으로 하는 고객을 누구로 하느냐에 따라 측정 시스템의 활용성이 달라진다는 것을 보여준다.

◆ Wearable Health Care System

  유럽 EU이 지원하여 진행되고 있는 IT 관련 프로젝트 중에 하나로, 2005년 2월에 연구가 종료되어진 WEALTHY 프로젝트는 환자의 vital 신호를 사용자에게 불편함 없이 직조 기술과의 융합을 통한 연속적인 측정을 목표로 진행된 프로젝트이다.

이태리의 PISA대학교가 주관이 디어, 섬유제조 기술과 의류제조 기술을 융합하여 사용자가 옷을 입은 상태로 활동 중에 생체신호들이 측정되도록 제작되었다. 또한 전도성 섬유를 이용하여 인체의 움직임에 의한 크로스토크(Crosstalk)현상을 이용하여 인체의 움직임을 감지하는 방식을 사용하고 있다.

  미국 조지아 공대 Sundaresan Jayaraman 교수와의 협력을 통하여 연구가 진행되어서인지, 많은 부분 Smart Shirt의 개념을 구현하고 있으며, 의류형 센서를 이용한 사업화는 Smartex라는 벤처회사를 통하여 진행하고 있다. 측정 센서 기술측면에서도 전도성 섬유를 사용한 전극을 사용하였으나, 실용적인 측면에서 많은 문제점을 가지고 있는 등 기술적으로 차별점을 가지고 있지는 못하다. 그러나 유비쿼터스 환경에서의 생체/건강 신호의 측정은 사용자가 일상생활에서 항상 옷을 착용한다는 관점에서 새로운 측정 패러다임을 제시하고 있다.

◆ ECG-Shirt

  독일의 Geo-View사는 스포츠, 레져, 관광분야와 관련된 지리정보, 위치기술을 개발, 판매하는 회사이다. 최근 이 회사는 자사의 기술을 박막형의 심전도 측정회로(2전극)를 설계하여 의복에 내장시키고, 외부에 연결된 측정 장치를 통하여 심전도 신호를 블루투스(Bluetooth)를 이용하여 개인의 휴대폰(Vitaphone)에 전송하도록 되어 있다.

휴대폰에 전송되어진 심전도 데이터는 휴대폰에 저장되거나 응급 시 의료서비스 기관으로 직접 전달되도록 설계되었다. 여기에 독일의 유명 의류회사 중에 하나인 FALKE사가 참여를 하여 박막형 심전도 측정회로를 장착할 수 있는 의류를 제공한다는 것이다. 이 같이 전혀 다른 사업영역에서 기술적, 브랜드적 경쟁력을 가진 회사의 협력은 새로운 기술을 시장에 확산시키기 위한 하나의 마케팅 전략으로 보인다.

◆ Project Fusion - 통합형 트레이닝 시스템

  2005년 세계적인 스포츠 용품제조회사인 아디다스와 국내에는 2002년 한-일 월드컵 히딩크 사단의 운동평가 시스템으로 잘 알려진 핀란드의 폴라사가 "Project Fusion"이라는 세계최초의 통합형 트레이닝 시스템을 개발하기 위하여 파트너십을 맺었다.

운동용 T-shirt(여성용 상의 포함)인 아디스타(adiStar)상품군에 폴라사의 S3 Stride센서, Wearlink  송수신기, RS8000 running computer를 결합하여 하나의 통합된 트레이닝 시스템을 구성한 것이다. 심전도 셔츠와 마찬가지로 아디다스사와 폴라사의 신제품은 스포츠라는 분야를 겨냥하고 있다.

또한 경쟁력 있는 브랜드들의 협력을 통하여 상품성을 높이고 있는 것이다. 이러한 새로운 기술들이 실전에서 그 활용성을 소비자로부터 인정받는다면 의료서비스 분야로의 진출도 쉽게 이루어 질 수 있을 것이다.

◆ Mobile/Wearable 생체신호 측정기술

  벨기에에 있는 VerHeart 그룹은 혁신적인 제품과 기술을 개발하는 회사로 다양한 착용형 센서기술을 개발하여 선보이고 있다. 그 중에 하나가, 유아돌연사증후군(Sudden Infant Death Syndrome) 연구를 위하여 유아복에 생체신호센서를 장착한 유아용 파자마 시스템이다. 또한 조깅을 즐기는 사람들을 위하여 가속도센서를 신발에 장착하고, 운동이 끝난 후에 신발에 저장된 운동 데이터를 컴퓨터에 연결하여 오프라인으로 운동데이터를 분석하는 스마트 신발(Smart Shoes)이 있다.

  또한 EU에서 지원한 AMON 프로젝트(Advanced care and alert portable telemedical monitor)는 손목형의 모니터링 장치로 2전극을 이용한 심박, 심장리듬, 산소포화도, 혈압, 체온 등을 측정할 수 있는 장치로 환자가 자유롭게 이동하는 상황에서 필요한 생체신호를 측정할 수 있도록 설계되어 환자의 삶의 질을 높이기 위하여 개발되었다(스위스, ETH),

또한 프랑스의 MEDIS(Institute for Space Medicine and Physiology)연구소는 질환자의 모니터링, 통신 및 응급상황 검출을 위하여 생체계측 센서를 자켓에 장착한 VTMN(Nomad Medical Tele-assistance Cloth)을 개발하기도 하였다.

이와 같은 다양한 의류형 및 착용형 센서 기술 및 의류기술의 개발은 유럽연합의 IST(Information Society Technology)프로그램의 일환으로 현재에도 진행 중에 있으며 향후 다양한 기술들의 개발이 지속적으로 이루어질 것으로 보인다.

◆ MobiHealth 프로젝트

  유럽집행위원회(European Commission)에 의하여 지원되는 IST프로그램의 하나로 네덜란드, 독일, 스페인, 스웨덴이 참여하고, 기술적 지원을 위하여 필립스, HP가 참여하는 범국가적인 프로젝트로, 이동통신 기술을 접목하여 건강관리 서비스분야에 새로운 고부가가치의 의료서비스를 창출한다는 목적으로 시작된 프로젝트이다. 이를 위해 사용되는 소형의 센서들을 몸에 부착하고 센서로부터 측정된 생체신호를 휴대폰을 통하여 의료서비스 기관으로 전송한다는 개념이다.

  현재 네덜란드에서는 임산부와 천식환자, 독일에서는 심혈관 환자, 스웨덴에서는 호흡질환 및 ADL(Activity of Daily Living), 그리고 스페인에서는 홈 헬스케어와 outdoor 재활에 대한 파일롯 임상실험을 수행하였다. 서비스 모델에 대한 실효성에 대한 공개적인 보고는 없으나, 다양한 질환자 및 의료서비스 기관의 연계로 많은 노하우(Know-How)들을 축적했을 것으로 추측된다. 또한 여러 국가 차원에서 건강관리 서비스에 대한 파일롯 서비스로 그 의미가 크다고 볼 수 있다.

◆ Mobile Cardiac outpatient telemetry

  미국 캘리포니아에 위치한 Car dioNet사는 최초로 심부정맥(car diac arrhythmia) 환자를 대상으로 실시간으로 환자의 상태를 측정하여 응급상황을 감지하고, 경고하는 시스템 및 서비스를 제공하는 회사로, 2003년에 미국 Qualcomm사와 협력관계를 맺기도 하였다.

이 회사의 경쟁력은 심부정맥 증상 및 현상을 자동으로 검출하는 데 있다. 임상실혐 결과에 의하면 기존의 홀터장치를 통하여 부정맥 증상을 검출하지 못했던 환자의 53%에서 심각한 부정맥 증상을 검출한 것으로 나타났다. CardioNet 시스템 및 서비스는 현재 미국의 대도시를 중심으로 서비스 중에 있으며, 2002년 FDA의 승인을 받았다.

◆ m-Health Wireless

  2005년 IBM Design Center에서 선보인 모바일 건강관리 솔루션(mobile Health Wireless Health solution)은 단순한 디자인에 대한 개념을 넘어 이동환경 중에서의 개인 건강측정이라는 기술적 기능성을 보여주고 있다.

몸에 착용한 여러 측정센서들로부터 무선으로 측정 데이터를 송수신하도록 구성된 솔루션은 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 최대한 활용하도록 되어 있으며, 2002년에 선보인 개인용 모바일 허브(Personal Mobile Hub)라는 장치와의 연결성을 고려하여 구성하였다. IBM의 Pervasive, mobile wearable computing연구의 일환으로 구현된 m-Health 솔루션은 착용형 컴퓨터(Wearable Computer), 이동통신 단말기 기술의 활용을 위하여 다양한 응용 플랫폼들을 제시하고 있다.

서비스 모델은 직접적으로 개발하지는 않았지만 다양한 건강관리 서비스에 적용할 수 있는 핵심기술에 집중하고 있으며, IBM사의 기술적 경쟁력을 가진 Computing분야의 응용을 통하여 건강관리 분야에서의 기술 경쟁력을 심화시키려는 방향으로 진행 중인 것 같다.

◆ Home Health care Monitor

일본 카나자와 대학의 켄이치 야마코시(Ken-Ichi Yamakoshi) 교수팀의 연구는 가정에서 건강의 상태르 측정할 수 있는 새로운 방식의 생체신호 측정기술에 대한 연구를 수행하고 있다. 실제 일본의 고령화에 대한 문제를 해결하기 위하여 많은 대학이나 연구소들이 고령친화산업과 관련된 기술개발을 수행하고 있다.

야마코시 연구그룹에서 개발한 생체시호 측정기술 중에 흥미로운 것은 가정용 건강관리를 위한 모니터링 기술로, 욕조에서 심장의 전기활동을 측정하는 방법과 화자실의 좌변기에서 사용자의 생체신호를 측정하는 기술을 들 수 있다. 좌변기에서 생체신호 측정은 심동도(ballistocardiogram : BCG)의 방법을 응용하여 다양한 생체신호(심박수, 심전도, 호흡, 체지방 등)를 동시에 측정할 수 있는 기술로 응용한 것이다.

이 연구그룹은 실제 측정센서들로 실험 집을 구성하여 집안에 센서들을 배치시키고, 실제 거주지를 살게 함으로써 실생활에서의 활용도를 검증하는 임상실험을 수행하기도 하였다.

◆ 비침습 손목 시계형 혈당측정센서

  비침습형 혈당센서의 개발은 많은 연구자들이나 당뇨병환자들이 원하는 산업적 영향력이 매우 큰 기술이다. 그래서인지 미국의 FDA에서도 비침습 혈당측정에 대한 엄격한 가이드라인을 만들어 인체실험에 신중을 가하고 있다. 현재 많은 회사들이 피를 뽑지 않은 상태에서 혈당을 측정할 수 있는 기술들을 개발하고 있다.

  그 중에서 시장에서 선두적인 위치에 있는 회사로 Pendragon Medical사를 들 수 있다. 상품적 측면에서 가장 소형의 저전력 구현이 가능할뿐더러, 사용자의 편의성이 손목시계 형태로 최대한 고려되었다. 아직 정확성에 대해서는 각 회사마다 주장하는 바가 다르기 때문에 우위를 정하기는 어려우나 가장 혁신적인 형태의 제품이 될 것으로 생각된다.

                                                                             [※ “u-Health 및 전자의료기기” 발췌]