DGIST, 무선으로 체내 생체신호 모니터링 봉합사형 전자소자 기술 개발

DGIST(총장 이건우)는 로봇및기계전자공학과 이재홍 교수 연구팀이 연세대-고려대의대 연구팀과의 공동연구를 통해 신개념 인체 삽입형 무선 헬스 모니터링 전자봉합사 시스템을 개발했다고 16일 밝혔다. 

이번에 개발된 무선 전자봉합사는 의료 현장에 손쉽게 적용할 수 있어 환자 맞춤형 재활 등 다양한 정형외과 분야에 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

최근 전 세계적으로 인구 고령화와 다양한 유행병이 증가하면서 질병 및 건강상태를 모니터링하고 관리하기 위한 의료기기에 대한 관심이 크게 높아지고 있다. 

스포츠 문화 확산으로 인대나 힘줄의 파열과 같은 정형외과 부상 빈도가 늘어나고 있어 재활 과정에서 조직의 회복상태를 정량적으로 모니터링하는 의료적 필요성이 더욱 커지는 상황. 그럼에도 불구하고 기존에는 기술적 한계로 인해 정량적인 모니터링이 어려웠다.

이에 이재홍 교수팀은 연세대(서정목 교수팀)-고려대의대(장우영 교수팀)과의 공동연구를 통해 별도의 칩이나 배터리 없이 외부에서 무선으로 모니터링이 가능한 인체삽입형 무선 스트레인 개발했다. 이 센서는 센서를 의료용 바늘과 실이 결합되어 상처를 닫거나 봉합하는 동시에 전자 기기의 기능을 수행할 수 있는 전자봉합사 형태로 구현되어 환자에게 부담이 되지 않으면서도 정확한 모니터링이 가능하다.

이번 연구를 통해 개발된 전자봉합사 시스템은 일반적으로 사용되는 의료봉합사 형태를 가지면서도 무선 스트레인 센서로 작동하는 새로운 형태의 인체삽입형 전자기기다. 

이 시스템은 면역반응을 최소화하기 위해 특수한 유막코팅 기술이 적용되어 있어 장기간 안정적으로 작동할 수 있다. 일반봉합사처럼 쉽게 부착할 수 있어 의료현장에서 편리하게 사용할 수 있다. 특히, 센서 자체가 봉합 부위에 고정되어 있으면, 인체 내에서 안정적으로 장기간 동작할 수 있어 이전의 안정성 문제를 해결하는 혁신적 기술이다.

연구팀은 개발한 무선 전자봉합사 시스템을 돼지의 아킬레스건 파열 모델에 적용하여 10주에 걸친 아킬레스건의 회복 기간 동안의 조직의 기계적 특성 변화를 정기적으로 모니터링 했다. 그 결과, 개발한 무선 전자봉합사가 아킬레스건의 회복 특성을 성공적으로 정량 평가할 수 있음을 확인했다.

이재홍 교수는 “무선 센서 소자를 기존 의료현장에 익숙한 의료봉합사 형태로 개발해 실제 응용에 더욱 가까운 수준으로 끌어올렸다”며 “이번 연구를 시작으로 여러 가지 기능을 포함하는 다양한 전자봉합사 개발을 통해 인체삽입형 헬스케어 기기 분야에서 새로운 길을 개척하고자 한다”고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 5월 14일 재료 과학, 나노 분야 저명 국제학술지인 ‘ACS Nano’ (IF : 17.1)에 게재됐고 저널의 표지논문으로 선정되었다. 이번 연구는 범부처전주기의료기기연구개발사업단의 범부처전주기의료기기 개발사업, 과학기술정보통신부의 우수신진연구자사업, 전자약개발사업, 기초연구실 사업, 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.