박성민 포항공과대학교(POSTECH) 융합대학원 교수팀이 배터리 대신 초음파로 작동하는 생체 이식 전자기기를 개발했다. 심장이나 뇌 등 몸속에 이식하는 전자기기는 생리 신호를 실시간으로 측정하고 조절해, 파킨슨병 같은 난치병 치료의 새로운 해결책으로 떠오르고 있다. 하지만 한 번 이식한 전자기기는 기술적 한계 때문에 영구적으로 사용하기 어렵다.
연구팀은 전파 대신 진단과 치료 등 다양한 의료 분야에서 안전성이 검증된 초음파에 주목했다. 이에 일정한 전압이나 전류를 가하면 내부에서 전하를 축적하고, 외부 전압이 사라지면 쌓아둔 전하를 방출하는 고분자와 세라믹 소재를 사용해 약한 초음파에도 반응하는 정전기 소재를 개발했다. 이 소재는 초음파를 받아 층간 마찰로 정전기를 내고, 전기 에너지를 생산해 생체 이식 기기를 작동시켰다. 전기를 생산하는 이 부품은 가로 이 부품은 가로 17㎜, 세로 17㎜, 높이 5㎜ 정도로 제작됐다.
연구팀은 과민성 방광 장애를 앓는 실험 쥐에 생체 이식 신경자극기를 삽입해 성능을 확인했다. 연구 결과 신경자극기는 일반 영상용 초음파 수준인 500㎽/㎠으로 작동하는 데 성공했다. 또 이 기기 덕분에 실험 쥐의 배뇨 활동 이상 증상도 완화됐다.
연구를 주도한 박성민 교수는 “인체에 해롭지 않은 초음파 기반 에너지 전송 기술을 통해 이식형 의료기기 분야의 난제를 해결했다”고 말했다. 이번 개발에 함께 한 김상우 연세대 신소재공학과 김상우 교수는 “장기 안정성이 확보된 비(非) 배터리형 초소형 기기는 인체 삽입형 의료기기 시장에 새로운 혁신을 불러올 것”이라고 밝혔다.
해당 연구 결과는 어드밴스드 머티리얼즈Advanced Materials)에 발표됐다.
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