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과학·기술

국내연구진, 반영구 인공심장박동기 개발…배터리 교체시술 필요 없어

  • 전준범 기자

  • 입력 : 2014.08.07 12:00

    이건재 교수(왼쪽)와 정보영 교수 / 미래창조과학부 제공
    이건재 교수(왼쪽)와 정보영 교수 / 미래창조과학부 제공
    국내 연구진이 배터리를 교체할 필요가 없는 인공심장박동기를 개발했다. 생체이식형 의료기기의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있을 것으로 기대된다.

    이건재 카이스트(KAIST) 신소재공학과 교수와 정보영 연세대 의대 심장내과 교수 공동연구팀은 체내에 삽입된 소형 발전기가 자체 생산하는 전기에너지로 작동하는 ‘자가발전 심장박동기’ 개발에 성공했다고 7일 밝혔다.

    인공심장박동기는 몸속에 삽입된 상태에서 전기자극을 통해 심장 박동을 정상적으로 만드는 의료기기다. 심장이 불안정하게 뛰는 환자에게 반드시 필요하지만 배터리 수명이 제한돼 있어 주기적으로 교체해야 하는 단점이 있다.

    이런 이유로 교체 시술을 할 때마다 감염이나 출혈 위험이 있고 비용 부담도 커 영구적으로 작동하는 박동기를 개발해야 한다는 요구가 많았다.

    연구팀은 스스로 전기를 생산하는 ‘압전나노발전기’로 배터리 문제를 해결했다. 이 발전기는 압력이나 구부림과 같은 물리적 힘을 전기로 바꾸는 압전소자가 달려 있다. 환자의 평소 움직임만으로도 체내에서 꾸준히 전기에너지가 발생해 심장박동기가 작동할 수 있게 되는 방식이다.

    어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 7월 23일자 표지 / 미래창조과학부 제공
    어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials) 7월 23일자 표지 / 미래창조과학부 제공
    연구팀은 이 발전기를 구부리고 펴는 실험을 반복한 결과 최대 8.2V의 전압과 145㎂(마이크로암페어· 100만분의 1A)의 전류가 발생하는 것을 확인했다. 발전기를 손가락으로 툭툭 건드려도 심장 박동을 일으키는데 충분한 0.22㎃의 전류가 발생했다. 이는 생쥐 몸에 직접 발전기를 삽입해 진행한 실험에서도 안정적으로 작동했다.

    정보영 교수는 “심장박동기뿐 아니라 부정맥과 같은 심장의 이상증후를 미리 진단하는 일에도 압전나노발전기가 활용될 수 있다”며 “다양한 이식형 의료기기의 에너지 공급원으로 폭넓게 쓸 수 있다”고 말했다.

    이번 결과는 과학적 성과를 인정받아 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 지난달 23일자 표지논문으로 소개됐다.
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