국내 연구진이 스마트폰으로 원격 제어할 수 있는 붙이는 형태의 통증 관리 기기를 개발했다.
13일 KAIST는 한국한의학연구원(KIOM)과 공동으로 사물인터넷(IoT) 기반 원격 제어 기술을 결합한 착용형 전자약 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. KAIST 전기및전자공학부 정재웅 교수와 KIOM 이상훈 박사가 이끄는 공동 연구팀이 연구를 수행했다.
이 기기는 피부에 부착하면 전기 자극으로 통증을 조절한다. 스마트폰을 이용해 한국과 미국 같은 장거리에서도 원격 제어가 가능하다.
만성 통증 관리는 주로 진통제에 의존하지만, 장기 복용 시 부작용과 의존성 우려가 있다. 특히 암성 통증 등에 쓰이는 마약성 진통제는 내성과 오남용 위험이 커, 약물 대신 전기 자극으로 신경을 조절하는 ‘전자약’ 연구가 활발하다.
기존 전자약은 체내 삽입형 기기의 경우 수술이 필요했다. 피부 부착형 전극은 땀이나 각질 등 피부 상태에 따라 전류 전달이 불안정해질 수 있고, 특정 부위에 전류가 집중되면 피부 온도가 오르거나 화상 위험이 있었다.
연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 온도에 반응하는 전도성·접착성 마이크로니들 전극을 개발했다. 미세 바늘이 피부의 가장 바깥층인 각질층을 뚫고 들어가 땀이나 각질의 영향을 줄이고 안정적인 전기 자극을 전달한다.
또한 전극에 전도성 하이드로겔을 코팅해 전류가 바늘 끝에 집중되지 않고 고르게 퍼지도록 했다. 피부 온도가 비정상적으로 오르면 전극 접착력이 약해져 스스로 피부에서 떨어지는 열 안전성 기능도 내장했다.
연구팀은 이 기기를 IoT 기반 원격 관리 시스템과 통합했다. 의료진은 스마트폰과 클라우드 서버를 통해 환자와 멀리 떨어진 곳에서도 기기의 작동 시간과 전기 자극을 실시간 또는 예약 제어할 수 있다.
이 플랫폼은 원격 제어를 넘어 인체 생리 상태에 따른 자동 작동도 가능하다. 광혈류측정(PPG) 센서로 통증과 관련된 스트레스 상태를 감지하고, 이를 기반으로 전기 자극을 자동으로 주는 폐쇄 루프 치료 기능을 구현했다.
연구팀은 동물실험과 소규모 인체적용시험을 통해 플랫폼 성능을 평가했다. 동물실험에서 기존 겔 전극보다 전류가 효과적으로 전달됐고, 통증 완화 효과도 확인했다. 건강한 성인을 대상으로 한 소규모 시험에서는 전기 자극 후 피부 감각 통증 역치 변화를 관찰해 인체 적용 가능성을 확인했다.
다만, 직접적인 진통 효과는 동물실험에서만 확인됐다. 연구팀은 실제 만성 통증 환자를 대상으로 치료 효과와 장기 사용 안전성을 검증하기 위한 추가 임상 연구가 필요하다고 밝혔다.
KAIST 정재웅 교수는 “향후 임상 검증을 거쳐 환자 상태에 맞춘 통증 관리가 가능한 개인 맞춤형 디지털 헬스케어 플랫폼으로 발전하길 기대한다”고 말했다.
KIOM 이상훈 박사는 “향후 착용형 침 기술과 융합해 경혈을 전기 자극하는 새로운 비약물적 통증 관리법 개발에 기여하길 바란다”고 전했다.
이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 지난 8월 28일 게재됐다.