[창원=뉴시스]홍정명 기자 = 국립창원대학교 기계공학부 오용석 교수는 KAIST 박인규 제민규 교수와 공동으로 환자 피부의 압력, 전단, 온도 분포도를 연속 측정하기 위한 '배터리-프리, 무선, 웨어러블 센서와 액추에이터 어레이' 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.

연구팀은 욕창 환자를 대상으로 이 플랫폼의 유효성 및 안정성을 검증했고, 향후 욕창 예방 목적의 전자의료기기 플랫폼으로의 활용성이 기대된다고 강조했다.

오용석 교수 설명에 따르면, 환자 신체 뼈 돌출부인 천골, 발꿈치 등 주변에 압력 혹은 전단이 지속적으로 가해지면 피부 조직에 산소와 영양소 공급이 제한돼 허혈성 조직 괴사가 발생하고, 이러한 피부나 하부조직 손상을 '욕창'이라 한다.

욕창은 피부 온도 증가와 함께 손상의 정도가 악화될 수 있다.

욕창이 발생하면 입원환자의 입원 기간 및 의료비 증가 외 환자와 보호자에게 상당한 신체적·정신적 고통을 유발한다. 따라서 욕창은 조기 진단과 예방이 매우 중요하다.

환자의 욕창 예방은 주로 미국 국립욕창자문위원회(NPIAP)가 제안하는 프로토콜에 기반해 주기적으로 환자 체위를 변경해 압력을 분산시켜 욕창을 예방한다.

그러나 스스로 거동이 힘든 고령, 마비환자 등 중환자는 의료진이 전신 체위 변경을 통해 지속적인 욕창 관리를 해주어야 하는데, 간병 인력 부족으로 많은 환자의 체위를 주기적으로 변경해주는 것은 현실적으로 어렵다.

아울러 환자의 전신 체위 변경은 환자나 의료진, 간병인의 2차 근골격 부상으로 이어질 수도 있다.

오용석 교수와 KAIST 박인규·제민규 교수는 이러한 문제를 해결하기 위해 '환자 피부의 압력, 전단, 온도 분포도를 연속적으로 측정하기 위한 배터리-프리, 무선, 웨어러블 센서 어레이'를 개발했고, 침대와 액추에이터를 결합한 시스템에 통합했다.

또, 개발한 이 시스템을 임상평가 과정에서 움직이지 못하는 환자에 적용함으로써 유효성과 안정성을 검증했다.

환자의 뼈 돌출부 주위의 압력, 전단, 온도 분포도를 지속 모니터링함과 동시에 수집된 데이터를 기반으로 액추에이터를 작동시켜 간병 인력의 개입 없이 피부 계면에서 압력과 전단을 효과적으로 감소시켰다.

연구 과정에서 개발한 소형화 센서 어레이는 배터리가 필요 없는 차세대 무선통신 기술인 'NFC 기반의 배터리-프리, 무선 플랫폼'을 기반으로 개발했다.

단일 센서는 금속 스트레인 게이지를 활용한 4㎜ 스케일의 적층 구조로 FPCB 상에 설계 및 제작돼 선형성, 적은 히스테리시스, 민감도, 스트레칭과 굽힘에 대한 둔감성 등 우수한 성능뿐만 아니라, 튼튼한 내구성과 센서 간 적은 편차(균일성)까지 갖추었다.

연구 논문(Battery-Free, Wireless Multi-Modal Sensor, and Actuator Array System for Pressure Injury Prevention)은 국제 저명 학술지 '스몰(Small)' 표지논문으로 선정돼 2024년 8월 온라인판에 게재됐다.

이번 연구는 제1저자인 한현석 박사(현 삼성전자 MX사업부, 전 KAIST 기계공학과) 주도 아래 박현우 박사(KAIST 전기 및 전자공학부), 조석주 박사과정(KAIST 기계공학과) 학생이 함께 진행했으며, 오용석 교수(국립창원대 기계공학과), 제민규 교수(KAIST 전기 및 전자공학부), 박인규 교수(KAIST 기계공학과)가 교신저자로 참여했다.


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