최신 기술을 적용한 체내 삽입형 의료기기가 개발돼 상용화 가능성을 높이고 있다.

28일 업계에 따르면 국내 연구진이 무선 헬스 모니터링 전자봉합사 시스템, OLED 기반 카테터, 압전 소자 기반 고성능 에너지 하베스터 등을 개발하는데 성공했다.

대구경북과학기술원(DGIST) 로봇및기계전자공학과 이재홍 교수팀은 최근 연세대 서정목 교수팀, 고려대의대 장우영 교수팀과 함께 별도의 칩이나 배터리 없이 외부에서 무선으로 모니터링이 가능한 인체삽입형 무선 스트레인을 개발했다.

이 센서는 의료용 바늘과 실이 결합돼 상처를 닫거나 봉합하는 동시에 전자 기기의 기능을 수행할 수 있는 전자봉합사 형태로 구현되어 환자에게 부담이 되지 않으면서도 정확한 모니터링이 가능하다.

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.

또 일반봉합사처럼 쉽게 부착할 수 있어 의료현장에서 편리하게 사용할 수 있다. 특히 센서 자체가 봉합 부위에 고정되어 있으면 일체 내에서 안정적으로 장기간 동작할 수 있어 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.

연구팀은 인체삽입형 헬스케어 기기 분야에서 새로운 길을 개척하겠다는 다짐이다.

한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 유승협 교수팀은 최근 서울아산병원 소화기내과 박도현 교수팀과 함께 안정적이면서 수분 환경에서도 잘 동작할 수 있는 초박막 유연 OLED를 개발했다.

연구팀은 이어 원통형 구조 위를 감싸는 형태로 전 방향으로 균일한 빛을 방출하는 OLED 카테터를 구현했다.

의료용 카테터는 약물 주입·혈액 배액 등 치료·진단기기 역할을 하는 고무 또는 금속 재질의 가는 관을 뜻한다.

연구팀은 OLED 카테터 플랫폼을 통해 제2형 당뇨병 쥐 모델을 대상으로 동물실험을 진행했다.

십이지장에 총 798 밀리 줄(MJ·에너지 단위)의 빛 에너지가 전달된 실험군은 대조군에 비해 혈당 감소와 인슐린 저항성이 줄어드는 추세를 확인했다.

또 간 섬유화 저감 등 기타 의학적 개선 효과도 확인했는데 이는 체내에 OLED 소자를 삽입해 빛 치료를 진행한 세계 최초 결과라고 연구팀은 설명했다.

대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 장진호 교수팀은 세계 최초로 30mAh 배터리를 무선 충전으로 1시간 20분 내에 완충이 가능한 기술을 개발, 향후 다기능 삽입형 의료용 전자기기 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 이론적 해석과 실험을 수행해 초음파 기반 고효율 에너지 변환 송수신기 제작을 위한 최적의 조건을 발견했다.

연구팀은 가능한 넓은 영역에 초음파가 집중적으로 모이도록 설계해 송신기를 만들고 송신한 초음파의 에너지가 주로 모이는 영역과 크기가 동일한 직사각형 형태의 수신기를 제작했다.

30mAh 상용 배터리를 대상으로 무선 충전 송신기와 수신기 사이에 50mm의 간격을 두어 실험을 진행한 결과, 배터리의 완충까지 물에서는 1시간 20분, 생체조직에서는 1시간 50분이 소요됐다.

이 연구 결과는 현재까지 발표된 초음파 기반 무선 전력 전송 기술 대비 최소 6.6배의 단위면적당 전력 생성 효율을 보여주며, 송수신기 사이의 거리가 50mm 떨어져 있을 때 30mAh의 상용 배터리를 완충하는 실험 결과는 아직까지 보고된 적이 없기에 세계 최고 수준의 성과로 평가할 수 있다.

연구팀은 이번 연구로 무선 전력 전송 분야의 원천적 문제를 초음파 전문가의 시각에서 접근해 해결할 수 있는 이론적 근거를 마련했다고 평가했다.