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유회준 교수, 무선으로 마취 심도 측정할 수 있는 기술 개발
〈 유 회 준 교수 〉
우리 대학 전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀이 고려대학교 구로병원 최상식 교수, ㈜케이헬쓰웨어(대표 노태환)와의 공동 연구를 통해 무선으로 마취의 심도를 정확하게 파악할 수 있는 측정기를 개발했다.
하언수 박사과정 학생이 주도한 이번 연구는 9일 미국 샌프란시스코에서 열린 반도체 학술대회인 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표됐다.
마취의 심도가 적정하게 유지되는 것은 환자에게 매우 중요하다. 마취가 얕으면 수술 도중 깨어나 큰 고통을 겪기도 하고, 반대로 마취가 너무 깊게 되면 심장발작, 합병증, 사망에 이르기도 한다.
프로포폴도 호흡을 억압하기 때문에 마취 심도가 깊어지면 사망 사고를 유발하기도 한다. 이런 사고 방지를 위해 마취 심도를 정량적으로 측정하려는 시도가 국내외로 활발하게 진행 중이다.
이러한 노력으로 개발된 마취심도계측기로 인해 마취 사고 발생률은 크게 낮아졌다. 그러나 기존의 제품들은 모니터링 장치에 연결하기 위해 긴 전선이 사용돼 번거로움을 유발한다. 또한 마취 약물 종류에 따라 심도를 측정할 수 없다는 한계가 있다.
연구팀이 개발한 마취 심도 모니터링 측정기는 마취 중인 환자의 이마에 접착된 패치를 통해 뇌파 신호 및 혈중 헤모글로빈 농도를 추출한다. 이를 정확히 제어하는 반도체 칩이 패치에 집적돼 무선으로 뇌파와 근적외선 분광 신호를 동시에 측정할 수 있다.
측정된 다중 신호들은 디지털 신호로 바뀌어 전달된 후 딥 러닝(Deep Learning) 기술을 이용해 환자의 마취 심도를 정확히 판단한다.
수술 시간이 길어지면 전극의 젤이 마르게 돼 뇌파 측정신호가 나빠지지만 연구팀은 이런 상황에서도 정확한 신호를 측정할 수 있는 회로 기법을 도입했다.
또한 실제 수술실에서 사용할 수 있는 초소형 근적외선 분광 센서가 붙어 있어 성별, 나이, 인종에 상관없이 유효한 신호 측정이 가능하다. 나아가 다중 신호를 이용하기 때문에 수술 중 전기 잡음을 유발하는 전기 소작기나 삽관 사용 중에도 신호 왜곡 없이 마취심도의 측정이 가능하다.
연구팀의 측정기는 기존 기기로는 측정이 불가능했던 케타민 등의 약물도 마취 심도를 측정할 수 있어 의료 분야에서 응용 가능할 것으로 기대된다.
유 교수는 “그동안 마취 심도 센서는 비싼 가격의 특정 외국회사 제품이 독점하는 형태였다”며 “환자들의 부담을 줄이면서 안전한 마취를 제공할 수 있어 새 제품을 개발할 수 있는 좋은 기회가 될 것이다”고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. 센서의 구성을 나타낸 모식도
그림2. 마취 심도의 측정 비교
2017.02.10 조회수 11554 -
케미컬 커뮤니케이션즈 초청논문 게재
- 국내 과학자 중 KAIST 이효철․김상욱 교수, 유일하게 초청- “국내연구의 위상을 드높일 수 있는 발판 마련”
우리학교 화학과 이효철 교수와 신소재공학과 김상욱 교수가 영국왕립화학회에서 발간하는 화학분야 저명학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications)’ 신진과학자 특집호에 1월 7일자로 초청논문을 게재했다.
케미컬 커뮤니케이션즈는 화학분야 3대 학술지로, 이번 특집호에서는 전세계적으로 이 분야에서 가장 선도적인 연구업적을 내고 있는 140여명의 신진과학자들을 초청했다.
이번호에는 세계적인 화학자들로 구성된 편집진의 엄격한 심사과정을 거쳐 선정한 신진과학자들의 초청논문이 소개됐다. 초청된 과학자 중 국내에서는 KAIST 이효철 교수와 김상욱 교수만이 유일하게 포함됐다.
이효철 교수는 이 초청 논문에서 인간의 근육에서 산소를 저장하는 역할을 하는 미오글로빈 단백질이 시간에 따라 어떻게 구조가 변하는지를 규명한 연구결과를 발표했다.
이 연구결과는 지난 2008년 네이처 자매지인 네이처 메서드(Nature Methods)지에 발표한 바 있는 ‘시간분해 용액상 엑스선 산란방법으로 인간의 혈액 속에서 산소 운반을 담당하는 헤모글로빈 단백질의 구조변화를 실시간으로 추적해 나가는 연구’를 더 작은 단백질에 적용한 경우다.
미오글로빈 단백질은 지난 수십 년 간 수많은 연구자들이 다양한 분광학적인 방법과 구조적인 분석방법을 통해 연구해 왔다. 이번 연구결과는 이전의 연구들에서 밝혀내지 못했던 구조적 변화를 수반하는 모든 반응동력학적 단계들을 규명해 냈다는 데 큰 의미가 있다.
이 결과를 바탕으로 앞으로 단백질의 구조변화를 실시간으로 탐색할 수 있게 되면 질병 관련 단백질 연구에 새로운 가능성을 제시할 것으로 기대된다.
김상욱 교수는 탄소나노튜브에 생광물화(Biomineralization) 기술을 적용한 신개념 나노기술을 소개했다.
생광물화현상은 생물체가 자연계에서 조개껍질이나 진주와 같은 광물을 만들어내는 과정으로 지금까지는 단백질과 같은 유기물에서만 일어나며 기계적 강도가 약하고 전기가 통하지 않는 부도체만 합성할 수 있는 것으로 알려져 왔다.
김 교수는 유기물이 아닌 질소가 도핑된 탄소나노튜브에서도 생체석화현상이 일어날 수 있음을 처음으로 발견했으며, 이를 통해 손쉽게 나노미터 두께의 광물박막이 입혀진 신개념의 고기능성 나노복합재료를 합성할 수 있음을 보였다. 이러한 나노복합재료를 이용해 태양전지나 2차전지의 성능향상에 크게 기여할 것으로 예상된다.
우리학교 화학과 유룡 특훈교수는 “이번 초청논문을 계기로 우리나라가 충분한 연구경쟁력을 갖췄다는 것을 국내외에 알린 계기”라며 “앞으로 국내연구의 위상을 드높일 수 있는 발판을 마련했다”고 말했다.
2011.01.20 조회수 14745