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DGIST, 인체 운동에너지로 신경질환 치료하는 기술 개발

발행일2019.08.12 11:18

사람의 기계적 운동에너지를 모아 신경질환을 치료할 수 있는 기술이 개발됐다. 인체 삽입 신경자극기 개발에 활용 가능할 것으로 기대된다.

DGIST(총장 국양)는 이상훈 로봇공학전공 교수팀이 싱가포르국립대학 연구팀과 함께 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지로 신경자극 신호를 발생시켜 말초신경을 자극하는 새로운 개념의 신경조절 인터페이스를 개발했다고 12일 밝혔다.

이번 연구는 말초신경 중 방광골반신경을 자극해 배뇨활동을 유도하는 방식으로 신경인성 방광을 치료하는 데 응용할 수 있을 전망이다.

Photo Image<이상훈 DGIST 로봇공학전공 교수(왼쪽 첫번째)와 연구진들.>

신경인성 방광은 신경질환 중 하나로 방광과 요도의 기능 장애가 주증상이다. 요실금이나 변실금 치료를 위해 개발된 기존 인체 삽입형 신경자극기로 천추신경을 인위적으로 자극해 과민성방광 치료가 가능했다. 하지만 부작용이 적지 않고 배터리를 주기적으로 교체해야하는 번거로움이 컸다.

근래 방광기능에 직접적으로 관여하는 방광골반신경에 전기 자극을 주는 여러 연구가 진행됐지만 신경 크기가 매우 작고 몸 속 깊이 위치해 있어 연구에 어려움이 많았다.

연구팀은 방광골반신경을 위한 신경전극 개발과 함께 인체에서 발생하는 기계적 운동 에너지를 모아 마찰전기 에너지로 바꿔주는 마찰대전 신경자극소자를 적용, 방광의 배뇨기능을 유도하는 배터리 없는 신경조절 인터페이스 개발에 성공했다.

Photo Image<DGIST 연구팀이 개발한 신경조절 인터페이스를 적용한 신경자극기 삽입모식도 및 실제 모습(왼쪽)과 신경자극전류 흐름 그래프.>

연구팀이 개발한 신경조절 인터페이스는 유연하면서도 매우 작은 방광골반신경에 안정적으로 삽입, 합병증 위험이 적다. 고강성 성질을 지닌 기존 신경자극기가 불필요한 신경 자극을 일으켜 합병증에 취약했던 것과는 대조적이다. 또 신경자극소자는 신체 움직임에서 발생되는 마찰 에너지를 전기로 전환시켜 에너지원으로 활용 가능하다.

이상훈 교수는 “마찰전기를 신경자극 실험에 적용해본 것이 이번 연구의 시작이었다”며 “자율신경계 일종인 방광골반신경을 마찰전기자극으로 조절하는 기술은 향후 배터리 없는 인체삽입형 신경자극기 개발에 있어 무한한 응용 가능성을 보여준다”고 말했다. 이번 연구 성과는 최근 화학분야 저널인 '나노 에너지'에 게재됐다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com



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