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기계연, 생체 이식가능한 인공기저막 소자 개발

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등록 2014-12-03 14:36:48  |  수정 2016-12-28 13:45:43
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【대전=뉴시스】이시우 기자 = 한국기계연구원(원장 임용택)은 나노자연모사연구실 허신 박사팀이 사람의 달팽이관을 모사한 '무전원 인공기저막' 소자를 개발했다고 3일 밝혔다.

 이는 별도의 전원 공급없이 달팽이관의 기저막 등의 역할을 대신할 수 있는 소자다.

 소리는 외부의 소리에너지가 고막을 거치면서 진동운동 형태의 소리압력으로 바뀌고, 중이에서 소리압력이 증폭된 다음, 달팽이관 내부의 기저막 위아래에 채워진 체액을 통해 전달된다.

 이때 특정한 진동성분을 가지는 소리압력이 특정한 위치의 기저막 진동특성과 일치하게 되면 그 특정한 위치만 크게 진동하게 되는데 이로 인해 신체신호가 발생하고 이를 청신경이 뇌로 전달, 소리를 인지하게 된다.

 연구팀이 개발한 이 소자는 제역할을 못하는 기저막을 대신해 소리 신호의 주파수를 기계적으로 분리하고, 각각의 분리된 주파수 성분을 전기신호로 변환해 청신경을 자극할 수 있도록 개발한 것이다.

 기존에 사용한던 유기소재보다 전기신호가 강해 감도가 크게 향상됐다.

 또 소리신호를 100~5000㎐주파수대역에서 6채널의 주파수 성분을 분리할 수 있고 생체적합성 타이타늄 소재를 사용해 체내 이식도 가능하다.

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 특히 기존 방식과는 달리 전력소모가 적고 작동원리가 실제 달팽이관의 소리 감지 원리와 유사한데다 체내에 이식이 가능하다.

 미래창조과학부 미래유망융합기술 파이오니아사업의 생체모사 인공청각계 융합연구단(단장 김완두)의 지원으로 이뤄진 이번 연구는 KAIST 신소재공학과 이건재 교수와 서울의대 이비인후과 오승하 교수가 각각 모듈과 임상실험 등을 맡고 있다.

 임상 실험 등을 성공적으로 마치게 되면 청각장애인의 삶의 질 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

 연구책임자인 허신 박사는 ""태어날 때부터 달팽이관이 손상돼 청각 고도장애를 갖고 태어나는 아기가 1000명당 1명 꼴 등 청각장애 및 난청 환자가 많아 연구를 시작하게 됐다"며 "이 기술은 체내이식형 인공와우 외에도 에너지 수확소자, 수중 음향센서, 특수용 음향분석기 등에도 응용이 가능하다"고 말했다.

 한편, 이번 연구는 미래창조과학부 미래유망융합기술 파이오니아사업의 생체모사 인공청각계 융합연구단(단장 김완두)의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 재료분야 학술지(Advanced Functional Materials) 표지 논문으로 게재된 바 있다.

  issue@newsis.com
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