"투병 노인에 치명타 '욕창'…피부 상태 자동 측정해 예방"

KAIST 박인규 교수 등 국제공동연구팀. 무선 및 배터리 프리 센서 개발

욕창예방센서 분해도.

[아시아경제 김봉수 기자] 한국 연구진이 국제 공동 연구를 통해 환자의 피부 상태를 자동으로 측정해 욕창을 예방해 주는 시스템을 개발했다.

한국과학기술연구원(KAIST)은 박인규 기계공학과 교수, 오용석 연구교수 연구팀이 미국 노스웨스턴 대학과 함께 국제 공동 연구를 통해 욕창 예방을 위한 피부 계면에서의 압력과 온도의 연속적인 측정이 가능한 무선, 배터리-프리, 소프트 압력 센서 시스템을 개발했다고 29일 밝혔다.

욕창은 신체의 특정 부위에 가해지는 지속적인 압력에 의해 모세혈관의 순환장애로 인한 허혈성 조직괴사로 생기는 피부나 하부조직의 손상을 의미한다. 피부 온도 증가로 인해 욕창의 진행이 가속화될 수 있다. 인구의 고령화와 만성질환의 증가로 더 흔해지고 있다. 입원 환자의 입원 기간 및 비용 증가 등 상당한 고통을 유발하기 때문에 조기 진단과 예방이 매우 중요하다.

그동안 의학계에선 미국 욕창자문기구(NPIAP)에서 제안한 프로토콜에 기반해 주기적으로 누워있는 환자의 체위 변경을 통해서 압력을 분산하는 방식으로 욕창을 예방해 왔다. 최근들어 센서 등 과학적 관리에 대한 연구 개발이 시작됐지만 아직 초기 단계다.

연구팀은 피부 계면에서 압력과 온도를 계속 모니터링할 수 있는 무선 배터리-프리 시스템을 개발했다. 금속과 중합체로 구성된 멤브레인 (membrane) 필름의 처짐에 따른 저항 증가를 이용해 압력을 측정하고, 욕창이 발생하면서 나타나는 피부 온도 변화의 연속적 측정도 가능하다.

사각형의 송신기 코일 안테나를 장착해 자기장을 발생시켜 근거리 무선통신(NFC·near-field communication)이 가능하다. 무선 플랫폼의 압력 및 온도센서는 원형 코일 외부에서 늘어나는 기능을 가진 서펜타인(serpentine) 구조로 연결돼 있어 다양한 기계적 변형(굽힘, 늘어남, 휘어짐)에 대해서도 안정적인 센서 출력을 보이며 동시에 환자의 움직임이나 체위 변경 하에서도 충분한 전력 공급과 데이터 통신이 가능하다.

환자의 전신을 커버하기 위해 침대 매트리스 아래에 두 개의 송신기 코일 안테나, 침구 옆에 리더기(reader)와 멀티플랙서(multiplexer)를 배치했다. 환자의 피부에 부착된 무선 센서 플랫폼으로 안정적으로 전력 전송과 데이터 통신이 가능하다. 송신기 코일 안테나 로부터 발생하는 자기장 분포, 방향, 세기 등을 시뮬레이션을 통해 검증했다. 반신마비 환자, 전신마비 환자 등의 욕창 위험군 환자들을 상대로 실제 성능 시험도 마쳤다.

박 교수는 "침대에 누워있는 환자의 주요한 피부 계면에서 압력과 온도의 연속적 측정이 가능한 무선, 배터리-프리 센서 시스템 기술을 세계 최초로 개발했다"며 "욕창 위험군 환자들에 대한 욕창의 조기진단과 예방을 획기적으로 향상시킬 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다"고 말했다.

이변 연구 결과는 재료과학 및 융합연구 분야 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 지난달 24일 온라인 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr