Intelligent Medical Robotics Laboratory
융합기술학제학부 윤정원
Intelligent Medical Robotics Laboratory(지능형 의료로봇 연구실)는 나노로봇, 자기입자영상(MPI), 재활로봇, 인간-로봇 상호작용(HRI) 등 첨단 융합기술을 기반으로 정밀 의료 및 재활 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 본 연구실은 자기장 기반 나노로봇 제어, 실시간 영상화, 약물전달, 온열치료 등 차세대 정밀 치료기술을 개발하여 뇌졸중, 암, 신경계 질환 등 다양한 질환의 치료 및 재활에 적용하고 있습니다.
특히, MPI 기반 나노로봇 무리 제어 플랫폼, 동시적 위치추정 및 지도작성(SLAM) 기술, 대형 인체 스케일 MPI 시스템, 다중 모드 자기장 제어 등은 세계적으로도 주목받는 연구 성과입니다. 이러한 기술은 약물의 표적 전달, 뇌자극, 온열치료 등에서 기존 치료법의 한계를 극복하며, 실제 동물실험 및 임상 적용을 목표로 하고 있습니다. 또한, 관련 특허와 논문, 대형 국책과제 수행을 통해 국내외적으로 그 우수성을 인정받고 있습니다.
재활 분야에서는 하지재활 및 작업자 지원용 외골격 로봇, 체간재활로봇, 햅틱 기반 보행 보조 시스템, 바이오피드백 기반 재활 시스템 등 다양한 재활로봇 플랫폼을 개발하고 있습니다. 환자의 동기와 참여도를 높이고, 맞춤형 난이도 조절, 실시간 피드백, 다양한 센서 융합을 통해 효과적인 재활 훈련을 제공합니다. 특히, 햅틱 디바이스, 가상현실(VR) 상호작용, 전기자극 기반 바이오피드백 등은 환자의 감각 및 운동 기능 회복에 큰 도움을 주고 있습니다.
본 연구실은 인공지능(AI), 기계학습, 웨어러블 센서, 모바일 플랫폼 등 최신 ICT 기술을 융합하여, 환자 중심의 스마트 재활 의료 생태계 구축을 목표로 하고 있습니다. 국립재활원, 보건복지부, 과학기술정보통신부 등과의 대형 프로젝트를 통해 실제 임상 현장에 적용되고 있으며, 관련 특허와 논문, 국제 학술대회 발표 등으로 그 성과를 인정받고 있습니다.
앞으로도 본 연구실은 정밀 의료 및 재활 분야의 글로벌 리더십을 강화하며, 인체 스케일의 대형 MPI 시스템 개발, 다양한 질환에 대한 맞춤형 치료 플랫폼 확장, 인공지능 기반 재활 평가 및 예측, 다중 모달 센서 융합, 원격 재활 등으로 연구 범위를 지속적으로 확장해 나갈 계획입니다.
Magnetic Particle Imaging
Targeted Drug Delivery
Magnetic Nanoparticles
나노로봇 및 자기입자영상(MPI) 기반 정밀 의료기술
본 연구실은 나노로봇과 자기입자영상(MPI) 기술을 융합하여 정밀 의료 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 자기입자영상은 기존의 영상기법과 달리 나노입자의 위치와 농도를 실시간으로 고해상도로 파악할 수 있는 첨단 기술로, 이를 기반으로 한 나노로봇의 정밀 제어 및 위치 추적이 가능합니다. 이러한 기술은 뇌졸중, 암 등 다양한 질환의 표적 치료와 약물 전달, 온열치료 등에서 새로운 치료 패러다임을 제시하고 있습니다.
특히, 본 연구실은 MPI 기반 동시적 위치추정 및 지도작성(SLAM)이 가능한 나노로봇 무리 제어 플랫폼을 개발하고 있으며, 이를 통해 뇌졸중 등 뇌질환 환자에게 정밀한 약물 전달 및 치료가 가능하도록 하고 있습니다. 나노로봇의 집단적 움직임을 제어하는 알고리즘, 자기장 구동 시스템, 실시간 영상화 및 피드백 제어 기술 등이 융합되어, 기존의 한계를 극복하는 차세대 의료기기를 구현하고 있습니다.
이러한 연구는 실제 동물실험 및 임상 적용을 목표로 하며, 관련 특허와 논문, 대형 국책과제를 통해 국내외적으로 그 우수성을 인정받고 있습니다. 미래에는 인체 스케일의 대형 MPI 시스템 개발, 다양한 질환에 대한 맞춤형 치료 플랫폼 확장 등으로 이어질 전망이며, 정밀 의료 및 바이오로봇 분야의 글로벌 리더십을 강화하고 있습니다.
재활로봇 및 인간-로봇 상호작용(HRI) 기반 재활 플랫폼
본 연구실은 재활로봇과 인간-로봇 상호작용(HRI) 기술을 접목하여 뇌졸중, 신경계 질환, 근골격계 질환 환자의 기능 회복을 위한 첨단 재활 플랫폼을 개발하고 있습니다. 대표적으로 하지재활 및 작업자 지원용 외골격 로봇, 체간재활로봇, 햅틱 기반 보행 보조 시스템, 바이오피드백 기반 재활 시스템 등이 있습니다. 이러한 시스템은 환자의 동기와 참여도를 극대화하고, 맞춤형 난이도 조절, 실시간 피드백, 다양한 센서 융합을 통해 효과적인 재활 훈련을 제공합니다.
특히, 햅틱 디바이스와 가상현실(VR) 상호작용 시스템, 전기자극 기반 바이오피드백 장치 등은 환자의 감각 및 운동 기능 회복에 큰 도움을 주고 있습니다. 사용자의 의도와 움직임을 정밀하게 인식하고, 로봇이 이에 맞춰 적절한 보조 또는 저항을 제공함으로써, 기존의 수동적 재활에서 벗어나 능동적이고 몰입감 있는 재활 경험을 제공합니다. 또한, 기계학습 기반의 개인 맞춤형 난이도 조절, 다양한 피드백 모듈, 모바일 및 웨어러블 플랫폼 등 최신 ICT 기술이 융합되어 있습니다.
이러한 연구는 국립재활원, 보건복지부, 과학기술정보통신부 등과의 대형 프로젝트를 통해 실제 임상 현장에 적용되고 있으며, 관련 특허와 논문, 국제 학술대회 발표 등으로 그 성과를 인정받고 있습니다. 앞으로는 인공지능(AI) 기반 재활 평가 및 예측, 다중 모달 센서 융합, 원격 재활 등으로 연구 범위를 확장하여, 환자 중심의 스마트 재활 의료 생태계 구축에 기여할 계획입니다.
1
Development of an Open-Sided Magnetic Particle Imaging System with Amplitude Modulation-Based Reconstruction.
Le, Tuan-Anh, Muhammad Umar Tahir, Thanh-Luu Cao, Jungwon Yoon
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2025
2
Advancing brain drug delivery: Focused magnetic hyperthermia and magnetic particle imaging for real-time BBB modulation: Focused magnetic hyperthermia and magnetic particle imaging for real-time BBB modulation.
Ahmad, Hafiz Ashfaq, Hohyeon Kim, Jungwon Yoon
International Journal on Magnetic Particle Imaging IJMPI 11, no. 1 Suppl 1, 2025
3
Universal Chiral Nanopaint for Metal Oxide Biomaterials.
Jung, Wookjin, Dongkyu Lee, Hohyeon Kim, Boyoung Son, Seungjun Oh, Jeong Eun Gong, Daehong Kim, Jungwon Yoon, Jihyeon Yeom
ACS nano 19, no. 9, 2025
1
시각장애인을 위한 개인 맞춤형 전시관람 컨시어지 서비스 기술 개발
2
뇌졸중 환자의 일상 생활 재활 훈련을 위한 전기자극 기반 바이오 피드백 장치의 중개연구
3
2024년 대학기술경영촉진사업 (IP스타과학자 지원형) 초박형 고속 전 방향 트레드밀 기반 메타버스의 전신 체감형 보행 상호작용 플랫폼 기술의 사업화 추진을 위한 IP 고도화 및 상용화