수술실 같은 센서로 인대 재활 모니터링 한다

DGIST 이재홍 교수팀, 체내삽입 섬유형 유연 센서 개발

섬유형 센서가 당겨지면 센서가 지닌 전기적 특성이 변화해 가해진 변형을 효율적으로 감지할 수 있다. DGIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인대나 힘줄 등의 부상으로 수술후 재활과정을 모니터링 할 수 있도록 몸속에 삽입할 수 있는 수술실 형태의 센서를 개발했다. 이 센서는 배터리 없이도 재활 과정중 치료 부위의 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 로봇공학전공 이재홍 교수팀이 수술 부위에 직접 봉합해 사용이 가능한 수술실형 유연 변형 센서를 개발했다고 5일 밝혔다. 이재홍 교수팀이 개발한 센서는 체내 삽입형 전자소자를 직접 봉합이 가능한 형태로 만든 첫 사례다.

연구진은 미니피그를 이용한 동물실험을 진행했다. 수술실형태의 체내삽입 스트레인 센서를 미니피그 아킬레스건에 봉합하고 고정시켰다. 체내에 십입된 센서를 이용해 3주가 지난 이후에도 조직의 움직임을 실시간으로 측정할 수 있었다. 이를 통해 체내에서 장기간 동작하는데 높은 안정성을 보유하고 있음도 실험적으로 증명했다.

이재홍 교수는 "기존 체내삽입형 전자소자가 지닌 기술적 한계를 획기적으로 극복하고 관련 기술을 실제 임상에 적용하는데 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

미니피그의 다리를 굽히고 펴는 동작을 반복함에 따라 아킬레스건에 가해지는 인장 변형을 무선으로 실시간 측정이 가능하다. DGIST 제공

연구진은 기존 체내삽입형 전자소자를 임상에 적용하기 어려운 한계를 극복하기 위해 연구했다. 그 결과 수술실 형태로 만든 무선 스트레인 센서는 소자 자체가 섬유형으로 만들었다. 전자소자이면서도 동시에 수술실로 활용돼 수술 과정에서 조직에 효과적으로 고정될 수 있다.

이 센서는 직접 봉합이 가능할 뿐만 아니라, 배터리가 필요 없는 수동형 무선 통신 시스템을 통해 무선으로 실시간 데이터 전송이 가능하다. 또한 센서 내부의 특수 구조를 기반으로, 같은 방식의 기존 센서 기술과 비교했을 때 만감도가 월등히 높다.

또한 연구진은 기존 유연전자소자의 기술적 문제 중 하나인 '요소간 전기적 연결 부위(납땜)'를 모두 제거하고, 전기적 연결이 추가적으로 필요 없는 무선 센서 시스템을 개발함으로써 유연 전자 소자의 상용화 측면에서 큰 장점을 확보했다.

한편, 이번 연구는 이재홍 교수가 주저자 및 교신저자로, 스위스 취리히연방공과대학의 야노스 보로스 교수팀과의 국제 협력 연구를 통해 진행됐다. 연구 결과는 전자 분야 국제 최상위 학술지인 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)'에 1일 게재됐다.


[e-mail] 김만기 기자

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