이탈리아 산타나대, 인슐린 공급 로봇도킹시스템 개발

▲ 인슐린 공급 도킹 로봇시스템의 개념도(이미지=산타나대학 로봇연구소)

이탈리아 피사에 위치한 산타나대학(Scuola Superiore Sant'Anna) 로봇연구소 소속 연구팀이 몸속에서 인슐린을 공급하는 로봇도킹시스템을 개발했다고 IEEE 스펙트럼이 18일(현지 시각) 보도했다.

이 로봇 시스템은 신체내 장기 안에서만 작동하며, 복부에 이식(임플란트)하는 인슐린 전달 로봇(insulin delivery robot) 장치와, 인슐린을 이 로봇 장치에 보충하는 자기 캡슐(magnetic capsules)로 구성되어 있다. 자기 캡슐이 인슐린 전달 로봇장치(임플란트)와 도킹해 인슐린을 지속적으로 보충해주는 방식이다.

산타나대학 연구자들은 당뇨병에 걸린 3마리의 돼지를 대상으로 이 로봇시스템을 테스트했다. 실험 결과 돼지들의 혈당수치를 몇시간 동안 조절하는 데 성공했다. 연구팀은 논문을 전문 학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 발표했다.

산타나대학 바이오의학 로봇 및 생명공학 전공 '아리안나 멘치앗시(Arianna Menciassi)' 교수는 "신체 내부에서 도킹 스테이션을 생각한다는 것은 무섭게 들리지만, 실제 그것은 효과가 있었다"고 말했다.

연구팀은 먼저 수술을 통해 폴더폰 크기의 임플란트 장치(인슐린 전달 로봇)를 소장과 연결된 복벽에 이식했다. 이 장치는 인슐린을 몸안에 전달하는 역할을 하는데, 장치내 인슐린 저장소의 약물이 부족해지면, 인슐린이 들어있는 자기 캡슐을 몸안으로 보내 인슐린을 보충한다.

사람을 대상으로 이 로봇 시스템을 사용하려면 먼저 환자가 인슐린이 들어있는 자기 캡슐을 삼켜야한다. 자기 캡슐은 임플란트가 위치한 소장의 특정 부위에 도착할 때까지 자연스럽게 소화기관을 통해 이동한다. 이어 자기장(magnetic fields)을 이용해 캡슐을 인슐린 전달 로봇쪽으로 끌어당기면 로봇이 캡슐을 회전시켜  올바른 위치에 도킹시킨다. 그런 다음 임플란트 장치는 캡슐에 바늘을 넣어 인슐린을 캡슐에서 자신의 저장공간에 옮겨놓는다.

인슐린 전달 로봇 장치에는 도킹, 바늘, 저장 용적과 흡인, 펌핑 등을 제어하는 4개의 액추에이터가 들어있다. 도킹을 담당하는 모터는 자석을 회전시켜 캡슐을 제자리에 고정시키는 역할을 한다. 이 디자인은 산업용 클램핑 시스템과 파이프 검사 로봇에서 아이디어를 얻었다고 연구진은 밝혔다.

인슐린이 전달된 후에는 임플란트 장치가 도킹 상태에서 캡슐을 배출하고, 배출된 캡슐은 소화관을 통해 몸밖으로 빠져나간다. 캡슐의 도킹 및 방출을 제어하는 자기장은 외부 프로그래밍 장치에 의해 무선으로 제어된다. 임플란트의 배터리 역시 외부 장치에 의해 무선으로 충전된다.

연구팀은 이번에 개발한 인슐린 전달 로봇시스템이 제1형 당뇨병 환자에게 유용하다고 설명했다. 당뇨병 환자들은 하루에도 여러번 몸안에 인슐린을 주입해야 한다. 연구팀은 이러한 시스템이 난소암, 췌장암, 위암, 대장암을 앓고 있는 사람들에게도 활용될 수 있다고 언급했다.