첨단바이오융합대학

아주대, 손가락·손목 실시간 측정 센서로 디지털 재활 혁신 열다

김지혜 교수팀, 손가락·손목 실시간 측정 피부부착형 무선 웨어러블 센서 개발

네이처 커뮤니케이션즈 등재, 글로벌 의료기술 주목
스마트폰 연동·비대면 재활로 일상 활용성 확대

아주대 국제 공동 연구팀이 개발한 피부 부착형 무선 웨어러블 센서 시스템. 

국내 연구진이 손가락과 손목 관절의 움직임을 실시간으로 정밀하게 측정할 수 있는 피부 부착형 무선 웨어러블 센서 시스템을 개발했다. 이 기술은 환자 맞춤형 재활 치료의 디지털화와 비대면 치료·모니터링을 실현할 수 있는 기반으로, 파킨슨병이나 뇌졸중 등 다양한 근골격계 질환의 원격 재활 분야로 확장될 전망이다.

아주대학교는 김지혜 첨단바이오융합대학·대학원 분자과학기술학과 교수 국제 공동 연구팀은 손목과 손가락 관절의 각도와 운동 범위를 실시간 연속 측정할 수 있는 무선 웨어러블 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.

이번 연구에는 김지혜 아주대 교수와 미국 미주리대 캔자스시티캠퍼스 신희섭 교수가 공동 제1저자로, 포항공대 김진태 교수, 성균관대 유재영 교수, 미국 노스웨스턴대 존 로저스 교수, 미국 세인트루이스 워싱턴대 미첼 펫 교수가 공동 교신저자로 참여했다.

기존 관절 운동 범위 측정은 엑스레이(X-ray)나 전문가용 수동 각도기(고니오미터)에 의존해 일시적이고 정적인 데이터만 제공했다. 하지만 이번에 개발된 무선 웨어러블 센서 시스템은 초소형 마그네토미터와 컴퓨터 비전 기반 보정 알고리즘, 스마트폰 기반 사용자 인터페이스를 결합해 최대 5도 이내 오차로 높은 정밀도를 구현했다.

유연한 실리콘 구조와 블루투스 통신 기능으로 피부에 밀착해 장시간 착용 가능하며, 스마트폰 카메라를 활용한 간편 보정 절차도 제공한다. 별도의 복잡한 장비 없이 일상생활이나 물리치료 중에도 사용할 수 있고, 병원 외 가정에서도 환자가 손쉽게 활용할 수 있다.

연구팀은 건강한 성인 10명을 대상으로 임상 실험을 진행해 손가락과 손목의 복잡한 움직임을 높은 정밀도로 연속 측정할 수 있음을 입증했다. 마우스·키보드 사용, 악기 연주, 스포츠 등 다양한 일상 동작 중에도 안정적으로 데이터를 수집했다. 이 기술은 의료기기뿐만 아니라 스포츠 재활, 고령자 운동 기능 평가 등으로도 확장 가능함을 보여준다.

김지혜 교수는 “이번 연구는 엑스레이나 수동식 각도기 대신 일상 환경에서 손가락과 손목 관절 운동 데이터를 지속적이고 정확하게 측정할 수 있게 한 성과”라며 “앞으로 허리, 무릎 등 다양한 관절에도 적용해 재활 치료 효율성과 정확도를 높이고, 파킨슨병·뇌졸중 등 환자의 원격 진단 및 맞춤형 건강 관리 플랫폼 개발로 발전시킬 계획”이라고 말했다. 

이번 연구 내용은 '손가락 및 손목 관절의 연속 모니터링을 위한 피부 부착형 무선 유연 전자 각도계 시스템'이라는 논문으로 세계적인 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 5월호에 게재됐다.