신체 내부 이식된 장치에 무선으로 전원 공급하고 제어
신체 내부 이식된 장치에 무선으로 전원 공급하고 제어
  • 최창현 기자
  • 승인 2018.06.05 09:30
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시스템은 약물을 전달하거나 신체 내부의 상태를 모니터링 하거나 전기 또는 빛으로 뇌를 자극하여 질병을 치료
인체에 이식된 장치에 전력을 공급하고 제어하는 새로운 방법(사진:MIT)

하버드 의과대학 브리검 여성병원(Brigham and Women'sHospital, BWH)과 MIT의 연구원들은 인체에 이식된 장치에 전력을 공급하고 제어하는 새로운 방법을 개발했다고 4일(현지시각) 발표했다. 또 이러한 장치는 약물을 전달하거나 신체 내부의 상태를 모니터링 하거나 전기 또는 빛으로 뇌를 자극하여 질병을 치료하는 데 사용될 수 있다.

현재 신체에 이식 가능한 의료 기기는 자체 배터리가 탑재돼 있어 기기의 대부분의 공간을 차지하며, 수명은 제한적이다. 이 기술은 사람의 인체 조직을 안전하게 통과할 수 있는 고주파 파장에 의해 이루어진다. 동물 실험에서 연구원들은 1미터 거리에서 10센티미터 깊이의 조직 속에 위치한 장치에 전기를 공급할 수 있다는 것을 시연했다.

전기 또는 빛으로 뇌를 자극하여 질병을 치료하는 데 사용될 수 있다.(사진:MIT)

지금까지는 전파가 몸을 통과할 때 전파가 너무 약해져 충분한 전력을 공급할 수 없었다. 이를 극복하기 위해 연구자들은 ‘In Vivo Networking(IVN)’이라고 부르는 시스템을 개발했으며, 이 시스템은 서로 약간 다른 주파수의 전파를 방출하는 안테나 어레이에 의존하며, 전파가 이동함에 따라 전파가 중첩되고 서로 다른 방식으로 결합된다. 파형의 높은 지점이 겹쳐지는 특정 지점에서, 즉 동시에 최고치에 도달하면 소자에 전력을 공급하는 데 필요한 에너지 임계값을 극복할 수 있어 이식된 장치에 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 제공할 수 있는 것이다.

또한 이 시스템을 사용하면 전력이 넓은 지역으로 전송되기 때문에 신체의 센서 위치를 정확히 알 필요가 없다. 이것은 곧, 한 번에 여러 장치에 전원을 공급할 수 있음을 의미한다. 센서가 동시에 전력을 받으면 동시에 안테나로 정보를 전달하라는 신호가 전달되며, 이 신호는 약물의 방출 또는 빛의 펄스를 자극하는 데 사용될 수 있다.

현재 뇌에서 전류를 전달하는 이식형 전극은 파킨슨병이나 간질을 치료하는 데 사용되는 심뇌 자극(deep brain stimulation)으로 알려진 기술에 사용되고 있으며, 이 전극은 이제 피부 아래에 이식된 심장 박동기와 같은 장치를 제어하며, 무선으로 전원을 공급할 수 있게 된 것이다.

 

MIT의 미디어 랩의 조교수이자 이번 연구 논문의 수석 저자인 파델 아디부(Fadel Adib)는 "이 작은 이식​​형 장치에는 배터리가 없지만 신체 외부의 어떤 곳에서도 이들과 통신할 수 있습니다. 이것은 완전히 새로운 종류의 의학 응용 분야를 확장할 것입니다."라고 전했으며, 이제 신체 내부에 이식된 장치는 배터리를 필요로 하지 않기 때문에, 장치는 더 작게 제작될 수 있으며, 이번 연구에서 연구자들은 쌀 한톨 크기의 프로토 타입으로 테스트했지만, 향후 쌀보다 더 작게 만들 수 있을 것으로 예상했다.

하버드 의과대학 브리검 여성병원의 조교수인 조반니 트라베소(Giovanni Traverso)는 "배터리 없이도 이러한 시스템과 통신할 수 있는 능력을 갖추는 것은 매우 중요한 진전을 이루었습니다. 이러한 장치는 약물의 전달을 돕는 것뿐만 아니라 감지 조건과도 호환될 수 있습니다." 라며, “섭취되거나 신체에 이식될 수 있는 의료 기기는 의사에게 더 많은 질병을 진단, 모니터링 및 치료할 수 있는 새로운 방법을 제공할 수 있게 됐습니다.”라고 전했다.

한편 연구진은 현재 이 기술이 얼마나 깊은 곳에 갈 수 있는지, 얼마나 멀리 몸에서 벗어날 수 있는지에 대한 연구 중이며, 이제 전력 공급을 보다 효율적으로 하고 더 먼 거리로 전송하는 연구를 하고 있다. 또한 재고 관리, 소매 분석 및 스마트 환경과 같은 다른 분야의 RFID 응용 프로그램을 향상시켜 장거리 물체 추적 및 통신을 가능하게 하는 잠재력을 가지고 있다고 한다.

 

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