피부에 붙여 전기자극…KAIST ‘원격 전자약’ 개발

스마트폰으로 작동·전기자극 원격 조절

과열 시 스스로 떨어져 화상 위험 줄여

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피부에 붙여 전기자극으로 통증을 조절하고 멀리 떨어진 곳에서도 스마트폰으로 제어할 수 있는 ‘붙이는 전자약’이 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 정재웅 전기및전자공학부 교수와 이상훈 한국한의학연구원 박사 공동 연구팀이 무선 마이크로니들 전자약과 사물인터넷(IoT) 기반 원격 제어 기술을 결합한 웨어러블 전자약 플랫폼을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 피부 각질층을 통과하는 미세 바늘 형태의 전극을 적용해 땀이나 각질의 영향을 줄이면서 전기자극을 안정적으로 전달하도록 설계했다.

전극에는 하이드로젤을 코팅해 전류가 바늘 끝에 몰리는 현상을 막는다. 피부 온도가 비정상적으로 높아지면 접착력이 약해져 전극이 스스로 떨어지는 구조로 화상 위험을 줄이는 방식이다.

스마트폰과 클라우드 서버를 이용하면 멀리 떨어진 곳에서도 작동 시간과 전기자극을 실시간 또는 예약 방식으로 조절할 수 있다. 연구팀은 한국과 미국처럼 국가 간 거리가 먼 환경에서도 원격 제어가 가능하다는 점을 확인했다.

광혈류(PPG) 센서는 통증과 관련된 스트레스 상태를 감지한다. 이를 바탕으로 필요한 전기자극을 자동으로 가하는 폐루프(Closed-loop) 기능도 갖췄다.

동물실험에서는 기존 젤 전극보다 전류가 효과적으로 전달됐고 통증 완화 효과도 확인됐다. 건강한 성인을 대상으로 한 소규모 연구에서는 전기자극에 따른 피부 감각 통증 역치 변화를 살폈다.

다만 실제 만성 통증 환자를 대상으로 진통 효과를 검증한 단계는 아니다. 연구팀은 치료 효과와 장기간 사용에 따른 안전성을 확인하기 위한 추가 임상 연구가 필요하다고 설명했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난달 28일 게재됐다.

정재웅 KAIST 교수는 “안정적인 피부 인터페이스 기술과 IoT 기반 원격 관리 기술을 결합해 웨어러블 전자약을 일상에서 활용할 수 있는 가능성을 높였다”고 말했다.