장기 병상 환자 욕창 예방하는 피부 압력·온도 센서 나왔다

KAIST-노스웨스턴대 공동 연구

박인규 KAIST 기계공학과 교수팀이 개발한 무선 플랫폼의 구조. 넓고 둥근 말단에 근거리 무선통신(NFC) 장치가 탑재돼 있고, 그 반대편 말단에 압력 센서와 온도 센서가 있다. KAIST 제공

한국과 미국 과학자들이 오랫동안 병상에 누워있는 환자에게 심각한 위협이 되는 욕창을 예방하기 위해 피부 압력과 온도를 측정해 알려주는 센서 시스템을 개발했다.

박인규 KAIST 기계공학과 교수팀은 29일 존 로저스 미국 노스웨스턴대 바이오통합전자센터 교수팀과 공동으로 병상 생활을 하는 환자의 등에 붙여 피부의 압력과 온도를 연속 측정하는 센서 시스템을 개발했다고 밝혔다. 

욕창은 피부 한 곳이 오랫동안 눌려 피가 통하지 않으면서 발생하는 피부 손상을 일컫는다. 심할 경우 뼈가 노출되고 괴사조직을 통해 패혈증 등 심한 부작용이 나타날 수 있다. 몸을 쉽게 가누기 어려운 환자나 고령자에게서 자주 발생한다. 

욕창 예방을 위해 주기적으로 환자의 자세를 바꿔줘야 하는데, 이를 효율적으로 하기 위해서는 피부 계면의 압력과 온도를 연속적으로 측정해 환자의 상태를 파악할 수 있는 센서와 시스템 기술 필요하다.

연구팀은 몸에 붙이는 압력 센서와 온도 센서로 구성된 무선 플랫폼과 센서가 측정한 결과를 송수신하는 시스템을 개발했다. 이 중 압력 센서는 금속과 중합체로 구성된 멤브레인 필름 형태로, 필름이 처질 때 저항이 증가하는 원리를 이용해 압력을 측정한다. 온도 센서는 피부 온도의 변화를 지속 측정하는 동시에 피부 온도 변화에 따른 압력 센서의 출력을 보정하는 역할도 한다. 두 센서의 측정값은 근거리 무선통신(NFC)을 통해 전송된다.

시스템에 필요한 전력은 침대 매트리스 아래에 설치한 송신기 코일 안테나와 무선 플랫폼에 장착된 원형 수신기 코일 안테나를 통해 공급된다. 송신기 코일 안테나가 형성한 자기장에 의해 수신기 코일 안테나에 유도전류가 발생하는 방식이다. 전신 또는 반신 환자 등 욕창 위험군 환자를 대상으로 유효성과 안정성을 평가한 결과, 욕창 발생 주요 부위에서의 장시간 압력과 온도 변화를 연속적으로 파악하고, 자세 변화에 따른 압력의 정량적 측정도 가능한 것으로 나타났다.

박 교수는 “침대에 누워있는 환자의 피부 압력과 온도를 연속적으로 측정할 수 있는 무선, 배터리-프리 센서 시스템 기술이 세계 최초로 개발됐으며, 이를 통해 욕창 위험군 환자들에 대한 욕창의 조기진단과 예방을 획기적으로 향상할 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이 기술의 내용을 담은 관련 논문은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 24일자에 소개됐다.

[서동준 기자 bios@donga.com]