인체 움직임으로 마찰전기 만들어 과민성 방광 치료한다

2019.08.12 14:17
이상훈(왼쪽) 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공 교수 연구팀은 청구오 리 싱가포르 국립대 컴퓨터공학과 교수 연구팀과 함께 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지로 신경자극신호를 발생시켜 말초신경을 자극하는 신경조절 인터페이스를 개발했다. DGIST 제공
이상훈(왼쪽) 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공 교수 연구팀은 청구오 리 싱가포르 국립대 컴퓨터공학과 교수 연구팀과 함께 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지로 신경자극신호를 발생시켜 말초신경을 자극하는 신경조절 인터페이스를 개발했다. DGIST 제공

한국과 싱가포르 국제 공동 연구진이 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지를 마찰전기 에너지로 변환하는 소자를 개발했다. 배터리가 필요없는 인체 삽입형 신경 자극기 개발에 도움이 될 것으로 기대된다.


대구경북과학기술원(DGIST)은 이상훈 로봇공학전공 교수와 청구오 리 싱가포르 국립대 컴퓨터공학과 교수 공동연구팀이 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지로 신경자극신호를 발생시켜 말초신경을 자극하는 신경조절 인터페이스를 개발했다고 12일 밝혔다.


신경인성 방광은 신경질환 중 하나로 방광과 요도의 기능 장애가 주증상이다. 인체에 신경자극기를 삽입해 인위적 신경자극을 줘 치료가 가능하다. 하지만 현재 개발된 인체 삽입형 신경자극기는 주기적 배터리 교체가 필요하고 신경자극기 인체 삽입으로 인한 합병증이 단점으로 꼽힌다.


연구팀은 이런 단점을 해결하기 위해 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지를 마찰전기 에너지로 바꿔주는 소자를 개발했다. 이 소자를 신경자극기에 적용해 배터리 없는 신경조절 인터페이스를 만든 결과 방광의 배뇨기능을 유도하는 데 성공했다. 

 

또 개발한 신경조절 인터페이스는 유연하고 매우 작은 방광골반신경에 안정적으로 삽입이 가능한 것으로 나타났다. 연구팀은 “기존의 신경자극기가 불필요한 신경자극을 일으켜 합병증 위험이 있었는데 새로 개발된 신경자극기는 합병증 위험이 적다”고 설명했다.


이 교수는 “마찰전기를 신경자극 실험에 적용해본 것이 이번 연구의 시작”이라며 “자율신경계의 일종인 방광골반신경을 마찰전기자극으로 조절하는 기술은 향후 배터리 없는 인체 삽입형 신경자극기 개발 응용 가능성을 보여준다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘나노 에너지’ 지난 6월호에 발표됐다.
 

개발한 기계적-신경자극기를 골반신경에 삽입하고, 이를 이용해 신경 조절을 통한 방광기능을 조절하는 방식을 나타낸 모식도(가운데)로, 이 때 삽입된 신경자극기에서 생성된 신경자극을 위한 출력 신호를 보여준다(오른쪽). DGIST 제공
개발한 기계적-신경자극기를 골반신경에 삽입하고, 이를 이용해 신경 조절을 통한 방광기능을 조절하는 방식을 나타낸 모식도(가운데)로, 이 때 삽입된 신경자극기에서 생성된 신경자극을 위한 출력 신호를 보여준다(오른쪽). DGIST 제공

 

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