한국과학기술원(KAIST·총장 배충식)이 여러모로 '스마트'한 통증 관리 기술을 구현했다. 피부에 붙여 전기자극하는 식이며, 스마트폰을 이용해 원격관리가 가능하다. 통증 관리 분야에서 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 플랫폼 구현 기반이 될 전망이다.
KAIST는 정재웅 전기 및 전자공학부 교수, 이상훈 한국한의학연구원(원장 고성규) 박사 공동 연구팀이 무선 마이크로니들(피부에 붙이는 미세 바늘) 전자약과 사물인터넷(IoT) 기반 원격 제어 기술을 결합한 웨어러블 전자약 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다.
피부에 붙이는 하나의 작은 기기에 안정적인 전기자극, 스마트폰 원격 제어, 몸 상태에 따른 자동 자극 기능을 함께 구현했다. 향후 실제 환자를 대상으로 효과와 안전성이 검증되면 집이나 일상생활에서도 개인의 상태에 맞춰 통증을 관리하는 기술로 활용될 가능성이 있다.
약물 대신 전기자극으로 신경을 조절하는 '전자약'은 진통제의 새로운 대안으로 연구되고 있다. 다만 수술이 필요하거나, 피부 상태에 따라 전기가 제대로 전달되지 않을 수 있다. 특정 부위에 전류가 몰리면 화상 위험도 있다.
이에 연구팀은 온도에 반응하는 전도성·접착성 마이크로니들 전극을 개발했다.
미세한 바늘이 전기 저항이 높은 각질층을 통과하기 때문에 땀이나 각질 등의 영향을 줄이면서 전기자극을 안정적으로 전달할 수 있다. 또 하이드로젤을 전극에 코팅해 전류가 바늘의 끝에 몰리지 않고 고르게 퍼지도록 했다. 특히 피부 온도가 비정상적으로 올라가면 전극의 접착력이 약해져 전극이 스스로 피부에서 떨어지도록 설계했다.
연구팀은 여기에 IoT 기술을 결합했다. 스마트폰과 클라우드 서버를 이용하면 의료진이 국가 수준의 원거리에서도 전자약의 작동 시간과 전기자극을 실시간 또는 예약 방식으로 제어할 수 있다.
향후 임상 검증을 거치면 환자가 매번 병원을 방문하지 않고 집이나 일상생활 속에서 의료진의 관리 아래 전자약을 사용하는 재택·원격 통증 관리로 발전할 가능성이 있다.
몸 상태에 따라 전자약이 자동 작동하는 기능도 구현했다. 연구팀은 광혈류(PPG·빛으로 맥박과 혈류 변화를 측정하는 기술) 센서를 이용해 통증과 관련된 스트레스 상태를 감지하고, 이를 바탕으로 전기자극을 자동으로 작동시키는 폐루프(Closed-loop·몸 상태를 확인하면서 치료를 자동으로 조절하는 방식) 치료 기능을 구현했다.
동물실험에서는 기존 젤 전극보다 전류가 효과적으로 전달됐으며 통증 완화 효과도 확인했고, 건강한 성인을 대상으로 한 소규모 연구에서는 전기자극에 따른 피부 감각 통증 역치(통증을 느끼기 시작하는 자극의 정도)의 변화를 확인해 사람에게 적용할 가능성을 살폈다. 추가적인 임상 연구가 필요하다.
정재웅 교수는 “향후 임상 검증을 거쳐 환자의 상태에 맞춰 통증을 관리하는 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 플랫폼으로 발전하기를 기대한다”고 말했다.
이상훈 한국한의학연구원 박사는 “이번 연구가 향후 웨어러블 침 치료 기술과 융합돼 전기자극으로 경혈을 자극하는 새로운 비약물성 통증 관리 기술로 발전하기를 기대한다”고 말했다.
KAIST 김희수 박사과정과 한국한의학연구원 방세권 박사가 공동 제 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 8월 28일 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
