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Nikkei X-TECH_2022.5.17

앉기만 하면 심장병을 발견할 수 있는 의자
히로시마에서 진행되는 산학 연계 헬스케어 IoT

앉기만 해도 심장과 혈류 상태를 추정할 수 있는 의자를 개발하고 있다. 개발 기업은 자동차용 시트를 전개하는 델타공업(히로시마현)과 그 그룹 기업인 델타투어링(히로시마시), 그리고 히로시마대학 의학부가 제휴한 산학 연구팀이다.

연구팀은 최근 심장의 진동을 감지하는 음향 센서를 개발하는 데 성공했다. 이 센서를 내장한 의자에 앉으면 등 등에서 심장의 진동을 감지할 수 있다. 의자의 IoT(사물인터넷)화로 심장 상태를 파악하기 쉬워져 심장병을 조기에 발견할 수 있는 가능성이 있다.

음향 센서는 0.5~80Hz의 진동을 포착하는 콘덴서형 마이크로폰과 델타투어링이 개발한 자동차용 시트 소재 '3D-NET' 등으로 구성된다. 3D-NET는 폴리에스테르계 실을 입체적으로 짜낸 소재로, 마이크로폰의 진동을 감지하는 감지면을 덮도록 접촉시키고 있다.

왜 마이크로폰을 3D-NET로 덮는 것일까? 그것은 ‘확률 공명’이라고 부르는 현상을 발생시켜 미약한 진동을 쉽게 포착하기 위해서다. 확률 공명이란, 입력값에 굳이 노이즈를 더함으로써 진동을 공명시키는 것이다. 3D-NET는 이 노이즈를 더하는 역할을 하고 있다.

이용자의 호흡 등으로 인해 생기는 몸의 움직임에 따라 3D-NET 안에서는 마찰음이 발생한다. 마찰음의 주파수는 3D-NET를 구성하는 섬유의 고유 진동수 등에 의해 결정된다. “우연히 마찰음의 주파수가 심장의 진동을 공명시키는데 적합했다”라고 델타투어링의 후지타(藤田) 상무이사는 회상한다.

-- 2종류의 심장 진동을 감지 가능 --
음향 센서로 포착하는 0.5~80Hz의 진동은 주파수에 따라 두 가지로 분류할 수 있다. 가청역보다 낮은 주파수 진동인 ‘심첨박동’과, 청진기로 들을 수 있는 가청역 주파수 진동인 ‘심음’이다. 특히, “지금까지 심첨박동을 기록하는 것은 기술적으로 어려웠다”(히로시마대학 명예교수이자 야스다여자대학 간호학부 교수인 요시즈미(吉栖) 씨).

지금까지 심첨박동은 기본적으로 촉진을 통해 파악하고 있었다. 이번에 개발한 음향 센서를 통해 객관적으로 심첨박동의 데이터를 기록할 수 있게 된다. 요시즈미 교수는 “이렇게 수집한 데이터를 비교 검토하거나 해석함으로써 심첨박동에 관한 연구가 진행될 것이다”라고 기대한다.

한편 심음에 관해서는 심장병의 조기 발견에 도움이 될 것으로 보인다. 예를 들면 심장 판막이 기능하지 않아 혈액을 보내기 어려워지는 ‘대동맥 판막 협착’은 자각 증상이 없는 조기 단계에서는 심전도가 정상인 케이스도 많아 발견하기 어렵다.

초음파 검사나 청진기에서 심잡음이 들렸을 때 밝혀진다고 한다. “의자에 앉는 것만으로 간단하게 심장의 진동을 감지할 수 있으면, 심장의 상태를 자주 확인할 수 있어, 조기에 대동맥 밸브 협착 등을 발견하기 쉬워질 가능성이 있다”(요시즈미 교수).

연구팀은 흉부뿐 아니라 등이나 허리에서도 심장의 진동을 감지할 가능성이 높다고 보기 때문에, 의자의 실용화를 위해 신규로 데이터를 취득하기 시작했다. 대동맥 판막 협착 환자를 음향 센서를 내장한 의자에 앉혀, 질환 특유의 심장 진동을 감지할 수 있는지 확인한다. 이 외에도 음향 센서나 취득한 심장의 진동을 해석하는 소프트웨어의 판매도 검토하고 있다고 한다.

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