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의료 ‘약물 한 방울’까지 정확한 약물투여 모니터링 가능 측정기기 개발 '성공’
메디컬투데이 박제성 기자
입력일 : 2019-09-06 07:32:46
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적외선 흡수 기반의 ‘열식질량유량계’ 이용
빨래집게와 유사한 ‘클램프온(clamp-on)’ 방식으로 제작
▲ 한국표준과학연구원 열유체표준센터 이석환 선임연구원이 열식질량유량계로 약물 주입기의 유량을 측정하고 있다. (사진= KRISS 제공)

[메디컬투데이 박제성 기자]

물 한 방울이 약 0.05 밀리리터(mL) 정도인데 이를 시간당으로 환산하면 2 밀리리터(mL)이다. 국내연구진이 물 한방울처럼 액체에 해당하는 약물 한 방울까지 정확한 투약량을 확인할 수 있는 측정량 기기 개발에 성공했다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 열유체표준센터 이석환 선임연구팀이 이같은 내용을 담은 분당 주입량이 한 방울도 안 되는 극미한 약물까지 실시간 측정하는 유량계 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

이를 위해 연구팀은 적외선 흡수 기반의 ‘열식질량유량계’를 개발해 기존의 문제점을 완벽하게 해결했다. 주입기를 전혀 훼손하지 않으면서도 시간당 2 mL/h 까지의 미소 유량을 측정할 수 있게 된 것이다.

미국 식품의약국(FDA) 보고에 따르면, 2005~2009년 동안 약물 주입기(infusion pump)에 의한 사고는 5만6000여건이며 그 중 500여 건이 사망에 이르렀다. 의료진이나 기기의 잘못으로 정량이 아닌 약물을 환자에게 투여했기 때문이다.

정확한 양의 약물 투여는 모든 의료행위의 기본이다. 하지만 실제 현장에서는 환자 수가 많다보니, 의료진이 초기 설정만 하고 투약량을 지속적으로 확인하기 어려운 것이 실정이다.

문제는 실제 환자 몸에서 실시간으로 투여되는 약물량이 설정 값과 상당한 차이를 보인다는 것이다. 흔히 수액을 맞을 때 주입 속도가 빠른가 싶다가도 갑자기 느리게 느껴지는 이유다.

투약량 문제의 주요 원인은 약물 주입기를 오래 사용할수록 잦아지는 기계적 오류와 오작동에 있다.

뿐만 아니라 지금까지 약물 주입기 내부의 유량이 설정 값과 일치하는지 확인할 방법이 없었다. 초음파를 사용한 비접촉적인 방법은 몇 방울 수준의 극미한 유량을 측정할 수 없었다.

특히 영유아에게 약물을 주입하는 경우나, 진통제나 마취제 등의 특수 약물은 수 밀리리터(mL)라도 정량을 초과해서 주입하면 사망에까지 이를 수 있다.

따라서 약물 주입기의 배관을 자르고 유량계를 별도로 설치하는 접촉적 방법이 유일했는데, 오염에 노출되는데다 매우 비싸 현장에서 사용하는 것은 불가능에 가까웠다.

이석환 선임연구원에 따르면 이번 기술을 활용하면 투약량을 실시간으로 확인할 수 있어, 과다투여와 같은 의료사고를 방지할 것으로 기대된다.

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이번 기술은 빨래집게와 유사한 ‘클램프온(clamp-on)’ 방식으로 제작되어 바깥쪽에서 집기만 해도 기존 방식과 달리 비접촉적으로도 간편하게 유량을 측정할 수 있다.

유량 측정의 핵심은 온도에 있다. 열원이 배관 내에 있는 경우 유량에 따라 열의 이동이 발생하는데, 열의 이동하는 정도를 파악하면 유량을 정량적으로 측정할 수 있다.

온도에 따라 1550~1650 nm 구간의 파장에서 물의 적외선 흡수도가 변화되는 것을 이용하여 배관 내의 물의 온도를 비접촉으로 측정할 수 있었다.

연구팀은 여기에 온도에 따라 특정 파장에서 물의 적외선 흡수도가 변한다는 개념을 접목했다. 그 결과, 1450 나노미터(nm) 파장의 레이저로 액체의 국소부위를 가열한 다음, 상류와 하류의 온도차를 측정하는 방식으로 비접촉적 유량 측정법을 실현했다.

이석환 선임연구원은 “이번 기술을 바탕으로 투약량을 실시간 모니터링하게 된다면, 기계적 오류나 의료진의 판단 착오로 발생하는 과다투여와 같은 의료사고를 크게 줄일 수 있다”면서 “다양한 약물을 동시 주입할 때도 사용이 가능한데다, 소형화가 가능하고 가격이 상대적으로 저렴하여 상용화의 가능성이 매우 크다”고 말했다.

한편 이번 연구는 KRISS 주요사업과 유럽측정표준협력기구(EURAMET), 한국연구재단의 지원을 받았으며 측정과학 분야의 세계적 학술지인 메트롤로지아(Metrologia)에 8월에 출판됐다.  
메디컬투데이 박제성 기자(do840530@mdtoday.co.kr)
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