미세 공정 기술의 큰 발전으로 말미암아 현재는 수 mm 에 불과한 디바이스를 제작할 수 있게 되었습니다. 하지만 다양한 디바이스를 인체에 이식할 때는 항상 전력을 어떻게 공급할 것인지가 문제가 될 수 밖에 없습니다. 이런 디바이스가 판막 처럼 전기를 필요로 하지 않는 것이라면 상관 없지만 전기를 사용하는 물건이라면 인체 깊숙이 이식해서 장시간 사용하려면 역시 배터리 삽입이 문제가 될 수 밖에 없겠죠. (물론 인공 심박 조율기 처럼 그냥 피부 아래 배터리와 같이 이식할 수 있는 방법도 있기는 합니다)
MIT 대학의 Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI) 의 연구자들과 하버드 - MIT 보건 과학 및 테크놀로지 부서 (Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST) ) 의 연구자들은 아주 기발한 방법으로 배터리 문제를 해결한 생체 이식 디바이스를 내놓았습니다.
이들이 주목한 것은 인체의 신경 세포가 만드는 다양한 전기였습니다. 그 양은 매우 미미 하지만 포유류의 내이 (inner ear) 안쪽에는 미세 디바이스를 구동하는 데 충분한 양의 전류가 흐르고 있습니다. 이들은 수 mm 미터에 불과한 기판 위에 회로와 라디오 수신기, 그리고 프로세서를 담아 외부에 신호를 송신하거나 혹은 수신할 수 있는 장치를 개발하고 이를 기니 피그에 실험해 실제 내이 안의 전력으로 이들 구동하는 데 성공했습니다. (다만 기니 피그 자체가 작기 때문에 실제 내이 안쪽에 이식은 하지 못했음. 그러나 사람이라면 중이 안쪽에 이식이 가능) 이 디바이스는 미래 청각 및 균형에 문제가 있는 사람들이 치료에 반응하는지를 감지하고 더 나아가 이들을 치료하는 데 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
(이번에 귀안에 이식하는 용도로 개발된 칩과 동전과의 크기 비교 The chip is small enough to fit in the cavity of the middle ear. (Credit: Patrick P. Mercier) )
(디바이스를 확대 한 것 A close-up of the new chip, equipped with a radio transmitter, which is powered by a natural battery found deep in the mammalian ear. (Credit: Patrick P. Mercier))
(인체의 외이, 중이, 내이의 해부도. 노란색으로 표시한 부분이 내이 CCL 에 따라 복사 허용 저자 표시 저자 Didier Descouens )
이 기기는 내이에서 미세한 전류를 에너지원으로 삼아 작동하며 중이 (middle ear) 에 있는 공간에 삽입 될 수 있는 크기입니다. 하지만 아직은 완벽한 작동을 보장하기 위해서는 기술이 보다 진보되야 할 것으로 생각됩니다. 또 인체에서 생기는 미세 전류는 지속적으로 일정하게 공급되는 것이 아니라 불규칙 적으로 공급 될 수 밖에 없기 때문에 이 문제 역시 해결해야 할 과제입니다. 연구자들은 이 기계를 간헐적으로 작동하므로써 이 문제를 피해갈 수 있다고 보고 있습니다.
미래에 인체 자체에서 발생하는 미세 전류를 이용한 마이크로 디바이스로 다양한 기기들이 연구 중에 있는데 실제 환자들에게 유용한 기기들이 합리적인 가격에 보급될 수 있기를 기대해 봅니다. 해당 연구는 Nature Biotechnology 에 기재되었습니다.
참고
Journal Reference:
Patrick P Mercier, Andrew C Lysaght, Saurav Bandyopadhyay, Anantha P Chandrakasan, Konstantina M Stankovic. Energy extraction from the biologic battery in the inner ear. Nature Biotechnology, 2012; DOI:10.1038/nbt.2394
댓글
댓글 쓰기