KAIST, 욕창 예방 위한 '무선 배터리-프리 소프트 압력 센서 시스템' 개발

(a) 압력센서의 구조 및 측정 메커니즘에 대한 개략도. (b) 하중에 따른 메탈 필름 위의 변형율 분포에 대한 시뮬레이션 결과와 센서의 출력특성의 제어.

한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 기계공학과 박인규 교수와 오용석 연구교수 연구팀이 미국 노스웨스턴 대학 존 로저스 교수팀과 욕창 예방을 위한 피부 계면에서의 압력과 온도 연속 측정이 가능한 무선 배터리-프리 소프트 압력 센서 시스템을 개발했다고 29일 밝혔다. 임상실험을 통해 이러한 시스템 기술의 유효성과 안정성을 검증해냈다.

욕창은 신체의 특정 부위에 가해지는 지속적인 압력에 의해 모세혈관의 순환장애로 인한 허혈성 조직괴사로 생기는 피부나 하부조직 손상이다. 피부 온도 증가로 진행이 가속화될 수 있다.

욕창 발생률을 획기적으로 낮추기 위해서는 누워있는 환자 피부 계면에서의 압력과 온도를 연속적으로 측정하기 위한 센서와 시스템 기술이 필요한데, 아직 초기 단계에 있다.

연구팀은 이러한 문제의 해결을 위해 무선, 배터리-프리 압력 센서 시스템을 개발해, 피부 계면에서 압력과 온도의 연속적인 모니터링을 구현하고 욕창 위험군 환자에 대해서 시스템의 유효성과 안정성을 평가했다. 개발 센서는 금속과 중합체로 구성된 멤브레인 필름 처짐에 따른 저항 증가를 이용해 압력을 측정하는 방식이다. 정확성을 높이기 위해 굽힘, 전단 등에 반응하지 않도록 설계됐다. 또 온도센서는 피부 온도 변화에 따른 저항방식의 압력 센서 출력을 보정하고 욕창 발달의 가속화와 관련된 피부 온도 변화의 연속적 측정이 가능하게 했다.

공동연구팀은 환자 전신을 커버하기 위해 침대 매트리스 아래에 두 개의 송신기 코일 안테나, 침구 옆에 리더기(reader)와 멀티플랙서(multiplexer)를 배치해 환자의 피부에 부착된 무선 센서 플랫폼으로 안정적으로 전력 전송과 데이터 통신이 가능한 시스템을 개발하고, 송신기 코일 안테나로부터 발생하는 자기장 분포, 방향, 세기 등을 시뮬레이션을 통해 검증했다. 욕창 발생 주요 부위에서의 장시간 압력, 온도의 연속적인 모니터링과 체위 변경에 대한 압력의 정량적 측정을 검증했다.

박인규 교수는 “침대에 누워있는 환자의 주요한 피부 계면에서 압력과 온도의 연속적 측정이 가능한 무선, 배터리-프리 센서 시스템 기술이 세계 최초로 개발됐으며, 이를 통해 욕창 위험군 환자들에 대한 욕창의 조기진단과 예방을 획기적으로 향상시킬 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com