첨단 소재와 ICT의 융합을 통해 다양한 웨어러블 기기들이 개발되고 있다. 특히 의료분야 웨어러블 기기들이 눈부신 발전을 하고 있는데, 이들 대부분이 신체에 상처를 입히지 않으면서도 환자의 상태를 진단할 수 있는 방법을 사용하고 있어 주목을 끌고 있다.
의료용 웨어러블 기기를 신체에 착용시키는 방법으로는 스티커나 파스처럼 피부에 붙이는 형태가 가장 대표적이다. 이 외에도 최근에는 수술과 같은 침습 과정을 통해 신체 내에 삽입되는 물질, 즉 수술용 실이나 조직접착제 등에 초미세 센서를 탑재시켜 이를 의료용 검사기기로 활용하는 방법도 등장하고 있다.

근전도 검사도 스티커형 의료기로 측정

근전도 검사는 근육의 전기신호를 기록하여 신경근육에서 질환이 발생하는지 여부를 알려주는 검사 방법이다. 얼마 전까지만 해도 근전도 검사를 하려면 대개 바늘로 근육을 찔러 센서를 삽입하거나, 수많은 전기선으로 연결된 전극을 덕지덕지 피부에 붙인 채 측정해야만 했다.
그러나 보니 대부분의 환자들은 근전도 검사에 대해 부담감을 가질 수밖에 없었다. 바늘로 근육을 찌르는 것은 부분적 침습 방법이고, 전극을 피부에 붙여 측정하는 것도 장시간을 일정한 공간에서만 보내야 했기 때문이다.
이 같은 문제를 해결하기 위해 이스라엘 텔아비브대(TAU)의 나노과학 및 나노기술 센터 연구진은 편안하고 자유로운 상태에서 근전도 검사를 받을 수 있는 스티커 형태의 웨어러블 의료기를 개발했다.
이번 연구의 책임자인 텔아비브대의 야엘 하네인(Yael Hanein)교수는 “우리 연구진이 개발한 전자 스티커는 3가지의 핵심요소로 구성되어 있다”라고 소개하며 “탄소 소재로 이루어진 전극과 피부에 웨어러블 의료기를 부착할 수 있는 접착표면, 그리고 전극 성능을 향상시키는 나노기술 기반의 전도성 고분자 코팅”이라고 밝혔다.
하네인 교수는 “이 스티커형 의료기를 부착한 환자는 자신이 검사 장치를 부착하고 있다는 점을 의식할 필요가 전혀 없다”라고 강조하며 “평소처럼 행동하는 동안에도, 부착된 센서가 환자의 근육 활동을 측정하고 기록해 주기 때문”이라고 덧붙였다.
실제로 연구진은 이 스티커형 검사기를 사용하여 신경퇴행성 질환을 앓는 환자의 근육을 모니터링하는데 성공했다. 또한 아직 본격적인 시도는 하지 않았지만, 뇌손상환자가 다시 근육제어를 회복할 수 있도록 하거나, 손이 절단된 환자가 남은 근육을 이용하여 인공의수를 제어하는데도 도움을 줄 수 있다는 것이 연구진의 생각이다.
하네인 교수는 “스티커형 의료기에 기대를 걸고 있는 또 하나의 분야로는 환자의 감정 상태를 파악할 수 있는 매핑 기능”이라고 언급하며 “이를 얼굴에 부착하면 보통은 눈치채기 어려운 얼굴근육의 전기신호를 모니터링하여 그 사람의 잠재적인 반응에 대한 데이터를 얻을 수 있다”라고 설명했다.

육안으로 확인하기 어려운 감염 상태도 파악

이스라엘 과학자들이 스티커형 웨어러블 기기를 개발 중이라면, 미국의 과학자들은 수술할 때 사용하는 봉합사(surgical suture)를 웨어러블 의료기로 활용하는 방법을 개발하고 있어 흥미를 더하고 있다.
미 터프트대(Tufts) 연구진이 개발 중인 수술용 봉합사는 폴리우레탄 피복으로 쌓인 탄소나노튜브를 응용한 것으로써, 체내에서 흐르는 약한 전류 저항을 모니터링하여 환자의 체온 등을 파악하는 기능을 가지고 있다.
놀라운 점은 봉합사의 소재만 변경하면, 체내의 pH나 혈당도 모니터링할 수 있다는 점인데, 이 같은 다양한 기능 덕분에 수술용 봉합사는 스마트 봉합사(smart suture)라는 별명도 얻었다. 현재는 쥐를 대상으로 성능과 안전성을 테스트 중인데, 상당히 성공적인 결과를 확보했다는 것이 연구진의 설명이다.
이와 관련하여 터프츠대의 새미어 선쿠세일(Sameer Sonkusale) 박사는 “봉합사가 모은 환자 신체의 정보는 수시로 의료진에게 전송된다”라고 설명하며 “그렇게 되면 의료진은 수술 상처의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다”라고 밝혔다.
선쿠세일 박사는 “수술 봉합 부위는 매일 소독하면서, 상태를 육안으로만 확인하는 것이 대부분”이라고 전하며 “봉합사를 웨어러블 기기로 활용하는데 있어 가장 큰 장점은 육안으로 파악이 안되는 상처 안쪽의 감염 상태를 체온 측정과 같은 방법으로 사전에 파악할 수 있다는 것”이라고 덧붙였다.
연구진은 봉합사가 체온이나 혈당 등을 정확히 측정하게 될 경우, 앞으로 부착식 체온계나 부착식 혈당 측정기로도 활용할 가능성이 높은 것으로 예상하고 있다. 다만 봉합사가 장기간 신체에 부착되어 있다보면, 피부에 어떤 문제를 발생시키지는 않을지를 파악하는 연구도 병행되어야 한다는 것이 연구진의 입장이다.