혁신적인 기술을 도입한 로봇 의료기기가 잇따라 개발돼 상용화 가능성을 높이고 있다.

21일 업계에 따르면 국내 연구진이 기관지 내에 낀 이물질을 빼낼 수 있는 내시경 로봇, 진단 및 치료 후 스스로 녹아 없어지는 소프트 의료로봇 등을 개발하는데 성공했다.

한국기계연구원 김기영 책임연구원은 충남대병원 장재원 교수와 함께 자유자재로 방향 조정이 가능한 내시경 겸자(내시경 카메라 장비에 삽입되는 얇고 가느다란 기구로 끝이 그리퍼 모양으로 돼 있음)와 안구 위치 추적·페달 기능을 통합한 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발했다.

영유아기에 잦은 사고 중 하나가 이물질 삼킴이다. 자칫하면 기도가 막혀 질식 등 위험한 상황에 빠질 수 있어 빠른 대처가 중요하다.

연구팀은 의료 분야에 쓰이는 연성 기관지 내시경(얇고 유연한 튜브로 구성돼 있으며 내시경 끝에는 소형 카메라와 LED 등이 장착돼 있음)에 카메라 방향을 조절할 수 있는 로봇 기술을 결합해 기관지 내시경 로봇 시스템을 개발했다.

내시경 겸자 그리퍼에는 관절을 붙인 뒤 와이어를 이어 관절의 방향을 상하좌우로 조정할 수 있도록 했다. 이를 통해 그리퍼의 방향과 각도를 조절, 이물질을 쉽게 제거할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

또 의료진의 안구 움직임을 추적할 수 있는 안구 위치 추적 기술과 의료진이 직접 발로 조작할 수 있는 풋 페달 장치 기술도 통합했다.

내시경 카메라가 이리저리 굽어 꺾이거나 직진, 회전하는 등 자유자재로 움직이면서 이물질이 위치한 방향에 도달할 수 있고, 의료진은 보조 인력의 도움 없이 스스로 조작 가능하다.

기존 기관지 내시경 겸자 기구는 관절이 없어 방향 조절이 어려웠고 연성 내시경 또한 의료진이 양손을 사용해 이물질을 제거해야 해 보조자의 도움이 필요했다.

연구팀은 실제 미니돼지를 이용한 임상실험에서 기관지 내 이물질 제거에 성공했다.

장재원 교수는 "이번 임상 시험을 통해 개발한 로봇 시스템이 기존 수술 방법보다 부작용이 적고 효과적임을 검증했다"며 "앞으로 상기도 수술에도 적용할 수 있는 시스템을 개발할 것"이라고 말했다.

이어 국내 연구진이 인체 내에서 자유자재로 형상이 변하고 염증 없이 녹아 없어지는 소프트 의료로봇을 개발했다.

한국연구재단 조선대 고광준 교수는 한국마이크로의료로봇연구원, 전남대 최은표 교수팀과 함께 습도, 화학성분, 근적외선, 고주파 가열, 온도, 자기장 등 외부 환경에 따라 움직이며 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 기능을 갖춘 소프트 의료 로봇을 개발하는데 성공했다.

지금까지 소프트 로봇의 경우 형상 변화를 이용한 생체모방 움직임을 구현하는 데 연구가 집중돼 있어 응용 분야가 극히 제한적이었다.

특히 재료적 한계로 인해 생체 적합성 및 분해성, 실시간 체내 모니터링 확보가 어려워 비침습적 방법으로 병을 진단 및 치료하고 이에 맞는 형상 변화와 구동, 자극 등을 고려해야 하는 의생명 응용 분야에 소프트 로봇을 적용하기에는 한계가 있었다.

연구팀은 체내에서 분해할 수 있는 천연고분자 '키토산'과 자기에 반응하는 자성나노입자를 결합, 원하는 위치로 이동·추적할 수 있는 소프트 마이크로 의료 로봇을 개발했다.

로봇 표면에 미세패턴을 새겨 원하는 방향으로 휘어질 수 있도록 제작, 자성나노입자의 자기 반응성을 이용해 원하는 위치로 이동할 수 있도록 고안했다.

꽃잎, 덩굴식물이나 사람 손가락처럼 다양한 생체 모방 움직임을 구현할 수 있다.

또 독성과 염증 반응 없이 4주 안에 분해된다고 연구팀은 설명했다.

고광준 교수는 "이번 연구에서 개발된 소프트 마이크로 의료로봇은 기존 소프트 로봇의 재료적인 한계를 극복하고 제한된 응용분야를 의료 분야로 확장할 수 있음을 보여줬다"며 "향후 지속적인 연구를 통해 질환 치료 및 재생과 체외 질환모델, 약물 스크리닝과 같은 의생명과학 분야에서 플랫폼으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.