일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.10.23

'웨어러블 의료기기'에 도전하는 일본 기업
측정 정밀도를 강점으로 신규 시장 창출

건강∙의료 분야에서 웨어러블 단말을 적극적으로 활용하는 분위기가 강해지면서 세계의 많은 기업들이 사업 기회를 엿보고 있다. 그 중에서 일본 기업은 의료기기의 측정 기능을 소형화해 웨어러블 단말에 내장하거나, 새로운 항목을 측정할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 모두 의료기기로서의 승인 취득을 목표하고 있다. 언제라도 높은 정밀도의 계측치를 얻을 수 있다는 것을 강점으로 새로운 새장 개척에 도전한다.

“언제라도 혈압 측정이 가능하다는 점을 컨셉트로 개발을 시작했다. 그러나 소형화하면서 높은 측정 정밀도를 유지하는 것은 정말 어려웠다. 실용화를 할 수 있었던 것은 기술 개발을 위한 노력의 결실이다”(오므론 헬스케어 순환기질환상품사업부의 마쓰오(松尾) 씨). 오므론 헬스케어(교토)는 손목시계형 웨어러블 혈압계 ‘HeartGuide’의 일본 판매를 19년 12월에 시작했다. 개발 착수부터 상품화까지 약 7년의 세월이 필요했다고 한다.

HeartGuide는 의료기관이나 가정에서 사용하는 혈압계와 같은 오실로메트릭 측정법으로 혈압을 측정한다. 측정 개시 버튼을 누르면 웨어러블 혈압계에 탑재된 커프가 공기로 팽창하면서 손목의 동맥을 압박. 그 후에 커프 내부의 압력을 낮춰서 맥파의 변화로 혈압을 측정한다.

커프로 충분히 혈관을 압박하지 않으면 정확하게 혈압을 측정하지 못한다. 그러나 손목시계형으로 하기 위해서는 커프의 폭을 기존의 절반으로 할 필요가 있었다. 3개의 커프로 손목의 혈관을 고정해 압박하는 기술이 기능을 발휘하면서 실용화할 수 있었다.

“연구가 진행되면 앞으로 하루의 혈압 변동에 따라 치료약을 투약하는 등 HeartGuide를 치료에 참고할 수 있는 가능성이 있다”(마쓰오 씨). 하루의 혈압을 측정하는 것이 치료 가이드라인으로 장려되면 웨어러블 혈압계 시장의 확대로 이어진다.

-- ‘피로도’를 용이하게 계측 --
의료기기의 기능을 웨어러블 단말에 탑재하는 것에 그치지 않고, 지금까지 환자에 대한 부담이 컸던 계측을 용이하게 하는 기술 개발에 도전하는 일본 기업도 있다. 게이오대학발 벤처기업인 Grace imaging(도쿄)이 개발하는 웨어러블 단말도 그 중 하나다.

Grace imaging은 ‘피로도’를 가시화하는 웨어러블 단말을 개발하고 있다. 땀에 포함되는 젖산을 검출함으로써, 운동 중에 유산소운동과 무산소운동이 전환된 타이밍을 산출해 피로도를 가시화한다. 격한 운동으로 인해 근육의 에너지 소비에 산소 공급이 따라가지 못하게 되면 체내의 에너지 생산 방법이 바뀌면서 혈중의 젖산이 급격하게 증가하기 시작한다. 웨어러블 단말로 그 타이밍을 판별한다. 적절한 운동 부하를 결정하는데 도움이 되기 때문에 의료기관에서 실시하는 심장 재활 운동 종목 작성에 이용하는 것을 목표하고 있다.

지금까지 심장 재활 운동의 부하를 결정할 때는 자전거형 트레이닝 머신에 탄 환자에게 마스크를 장착해서 호흡 중의 산소나 이산화탄소의 농도를 분석해야 했다. 분석 장치가 커지기 때문에 의료기관 입장에서 배치 공간의 확보나 비용 부담이 과제였다. 마스크를 장착하고 운동하는 환자의 부담도 크다. “검사가 어렵고, 그다지 보급되지 않는 것이 현재 상황이다”라며 Grace imaging의 대표이사이자 정형외과 의사인 나카시마(中島) 씨는 지적한다.

Grace imaging은 웨어러블 단말의 센서에 포함되는 효소인 Lactate Oxidase와 땀 속의 젖산이 반응해 발생하는 전류로 젖산 농도를 산출한다. 젖산의 측정에서 자주 사용되는 원리로, 모니터링을 위해서는 효소와 젖산의 반응 정도를 조정하는 것이 어렵다. 하나의 센서에 탑재할 수 있는 효소의 양은 한정적이다. 한번에 대량의 땀과 반응시키면 효소가 부족해 장시간의 측정에 적합하지 않다. 한편 땀의 양이 적으면 반응까지의 시간이 걸려 모니터링이 불가능하다. 센서를 덮는 막을 연구해, 반응하는 땀의 양을 조절함으로써 효소를 빠르게 반응시키는 것과 연속적인 모니터링이 가능해졌다.

소니의 지원을 받아 웨어러블 단말의 시작기가 완성된 단계다. 21년에라도 임상을 개시해 23년의 승인 취득을 목표한다. “의료 분야의 응용뿐 아니라 스포츠업계 등에서의 피로 평가 등에도 응용해 나갈 생각이다”(나카시마 씨). 스포츠업계에서는 선수의 귓불에서 채혈해 젖산치를 계측해서 운동 부하를 조사하는 방법 등이 사용되고 있다. “채혈이 필요한 측정의 경우는 운동 중의 데이터는 취득하기 어렵고 선수에게도 고통을 강요한다. 그러나 개발 중인 디바이스는 팔에 장착하기만 하면 운동 중에도 비침습으로 간편하게 계측이 가능하다. 따라서 웨어러블 단말이 보급될 기회가 있다고 본다”(나카시마 씨).

-- 높은 측정 정밀도를 강점으로 사업 전개 --
기업이 의료기기의 승인 취득을 목표하는 이유는 정밀도가 높은 데이터를 취득할 수 있는 제품으로서 타사와의 차별화를 도모하기 위해서다. 의료기기로서 혈중 산소포화도를 계측하는 손목시계형 웨어러블 단말을 개발하는 Quantum Operation(도쿄)의 가토(加藤) 사장은 “안정된 데이터를 측정할 수 있는 디바이스로서, 진찰이나 치료를 실시하는 임상 현장에서 이용했으면 좋겠다”라고 말한다.

Quantum은 개발 중인 웨어러블 단말을 수면 무호흡증후군 환자의 스크리닝이나 코로나19 감염증의 중증화 예방, 폐렴 합병증이 있는 폐암 환자의 재택 의료에서 모니터링 등으로 활용하는 것을 상정하고 있다. 현재 개발 중의 단말은 의료기기인 펄스 옥시미터와 같은 구조로 계측하지만 계측하는 곳의 차이가 기술적인 장벽이 된다고 한다.

펄스 옥시미터는 통상 손 끝에 장착한 기기로 적색광과 적외광의 2개 센서를 이용해 빛의 흡수치로 혈중 산소포화도를 계측한다. 한편 손목시계형 웨어러블 단말은 손목에서 계측해야 한다. 손목의 경우는 피부부터 혈관까지의 거리가 길어지기 때문에 빛의 흡수 과정에서 노이즈가 발생하기 쉽다. “의료기기로서 실용화하기 위해서는 규격에 맞는 정밀도로 측정 가능하다는 것을 보장할 필요가 있다. 기술자의 노하우를 활용해 노이즈를 캔슬하기 위해 튜닝하고 있다”(가토 사장). Quantum은 앞으로 20년 내의 승인 신청을 목표할 방침이다.

-- 온라인 진료나 리모트 임상에서도 기대 --
앞으로 높은 정밀도의 데이터를 취득할 수 있는 웨어러블 단말이 증가하면 국내에서의 온라인 진료나 리모트 임상의 가능성이 넓어질 것이다. 의료기관이 아니면 측정할 수 없었던 평가 항목이, 이론 상으로는 자택에서도 동일한 방법으로 계측할 수 있게 된다.

제약기업의 임상을 지원하는 사업을 전개하는 3H Clinical Trial(도쿄)의 가치(可知) 부사장은 “최근 1년간 제약기업으로부터 리모트 임상에서 이용할 수 있는 디바이스를 찾고 싶다는 문의가 증가했다”라고 말한다. 3H Clinical Trial은 제약기업을 대상으로 다양한 디바이스 평가를 실시하고 있고, 도쿄센터클리닉 임상연구센터의 나가시마(長嶋) 센터장과 공동으로 웨어러블 단말과 온라인 진료를 활용한 리모트 임상의 유용성을 조사하는 실증실험을 시작했다. 2형 당뇨병 환자의 컨디션이나 상태 변화를 디바이스로 모니터링한다.

소형에 원격 모니터링이 가능한 의료기기인 웨어러블 심전계 ‘duranta’를 판매하는 ZAIKEN(도쿄)도 온라인 진료나 리모트 임상에서의 이용 확대를 기대하고 있다. duranta는 11년의 동일본대지진이 발생했을 때 원격으로 환자의 심장 기능을 관리하기 위해 개발되었다. 전극 패드를 가슴에 장착하기만 하면 파형을 연속 계측해, 블루투스를 활용해 실시간으로 스마트폰에 심전도 정보를 전송한다. 홀터 심전계로서 최대 7일간 계속 계측이 가능하다.

“코로나19 감염증의 확대도 있어 심전도의 원격 모니터링 문의가 증가하고 있다”라고 ZAIKEN의 도도(藤堂) 사장은 설명한다. 병원으로부터 요청을 받아, duranta를 활용한 온라인 진료의 실증실험 준비를 추진하고 있다고 한다.

타사의 원격 모니터링 시스템에도 duranta는 활용되고 있다. 예를 들면 세콤의료시스템이 제공하고 있는 원격 진료 지원 플랫폼 ‘세콤 Vitalook‘이다. 자택에 있는 환자의 심전도 등의 생체 데이터를 모니터링해, 원격지의 의사나 간호사들에게 경고를 전송한다. 최근에는 코로나19 환자를 수용한 병원에서 환자의 원격 모니터링에 세콤 Vitalook과 duranta를 이용하고 있는 사례가 있다.

“재택 의료나 돌봄 서비스 등에 참여하기를 원하는 기업은, 앞으로 10년 내에 원격이 당연해질 것으로 보고 준비해 왔다. 그러나 코로나19의 영향으로 사업화를 앞당기는 움직임이 가속될 것으로 보인다. ‘duranta를 자사의 서비스에 채용할 수 없을까’라는 상담도 들어오고 있다”(도도 사장).

의료기기의 승인을 받은 웨어러블 단말을 통해 원격 모니터링이 쉬워지면서 원격 모니터링 시장도 확대되고, 그를 통해 웨어러블 단말의 수요가 더욱 증가하는 선순환이 생겨나고 있다.

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