일회용 유량 센서 가격 대비 75% 절감 효과로 경제적 효과 기대

수술 후 진통제 과다 투약으로 빈번하게 발생하는 의료사고를 방지하기 위해 약물 투약 감지 센서 기술이 적용된 약물주입펌프가 세계 최초로 개발됐다. 이는 약물주입펌프 오작동으로 인해 발생되는 의료사고를 최소화하고, 의료진 업무 과중을 해소하는 등 향후 의료서비스가 크게 개선될 것으로 기대된다.

한국기계연구원(원장 류석현) 대구융합기술연구센터 의료기계연구실 이동규 책임연구원 연구팀은 약물주입펌프의 초저속 유량과 튜브 내 발생하는 공기방울 유무를 측정할 수 있는 맞춤형 센서 모듈기술을 세계 최초로 개발했다.

이 기술은 다수의 특허 확보와 기술이전 등의 연구성과를 인정받아 국가과학기술연구회가 주관하는 ‘2023년 출연연 우수 연구성과’에 선정됐으며, 국내 약물 주입기 제조 회사인 ㈜유니메딕스에서 대량생산 준비 중이다. 해당 센서 기기는 실제 의료 현장에는 내년 하반기부터 선보일 계획이다.

일반적으로 의료시설에서는 수술을 마친 환자에게 통증을 줄이기 위한 마약성 진통제를 시간당 1~2ml로 천천히 주입한다. 기존 약물주입펌프는 미리 설정된 주입 속도만 표시하고 실시간으로 약물 주입 속도는 제공하지 않았다. 이에 따라 펌프의 오작동으로 인한 약물 과다 투약으로 환자의 쇼크사 등 의료사고가 빈번했다.

연구팀은 약물의 초저속 유량을 정밀하게 측정하기 위해 마이크로히터와 다수의 온도 센서를 이용한 열유량 센서를 개발했다. 이 기술은 약물이 튜브를 통해 흐를 때 열원의 온도가 하강하고 동시에 열원으로 인해 약물 온도가 상승하는 원리를 조합하여 온도 변화의 폭을 넓혀 초저속 유량을 정밀하게 측정할 수 있다.

또한, 최근 미국식품의약국(FDA)에서 환자의 안전을 고려해 약물주입펌프 안에 공기 방울을 인식하는 센서가 포함되도록 의료기기 규정을 변경했다. 이에 연구진은 공기 방울의 유무도 동시에 측정할 수 있도록 개발했으며, 약물 주입 튜브를 센서에 부착하면 약물과 비접촉식으로 약물의 속도와 공기 방울을 측정할 수 있다.

기존 수액이 떨어지는 방울 수를 측정하는 기술은 정확도가 10% 전후로 매우 낮아 저속에서 사용이 어려운 단점이 있으며, 기존 정밀유량 센서는 주로 고가의 반도체 공정으로 제작되어 센서 일체를 일회용으로 사용하기 때문에 경제적 부담이 크다.

이번에 개발한 센서는 재활용이 가능하며, 일회용 센서에 비해 75% 가격을 절감할 수 있어 경제적이면서 친환경적이다. 또한, 의료진에게 실시간으로 약물 투약 속도, 투약량 등의 정보를 전송할 수 있어 의료진의 업무 효율성을 크게 개선시킬 것으로 기대된다.

기계연구원 이동규 책임연구원은 “이 기술은 친환경적이고 경제적인 측면을 모두 만족시키고 초저속 유량과 공기 방울을 동시에 측정할 수 있는 등 약물 주입에 특화된 맞춤형 기술”이라며, “약물 과다 투여로 환자가 사망하는 의료사고를 방지할 수 있도록 국민의 안전을 지키기 위한 연구개발에 힘쓰겠다”고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부, 대덕연구개발특구육성사업 ‘약물주입속도 모니터링 기반 차세대 정밀 안전 진통약물주입펌프 및 약물주입 통합관리 시스템 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다.