일본산업뉴스요약

인공 장기, 외부에서 관찰
게이오대학, 삽입형 센서 개발

-- 송전용 코일로 전류 공급, 혈압의 변화 측정 --
게이오대학의 오우에(尾上) 조교팀은 체내의 인공 장기가 정상적으로 움직이고 있는지를 외부에서 알 수 있는 삽입형 센서를 개발했다. 소형 센서를 인공 장기 옆에 위치한 혈관과 연결, 몸 밖에서 전기를 공급해 혈압의 변화를 파악한다. 연구팀은 앞으로 케이블로 연결되지 않고 기능하는 인공 장기의 실용화를 상정해 센서의 감도 향상을 추진. 3년 후의 실용화를 목표로 한다.

심장과 신장 등 생체 장기의 기능을 대행하는 인공 장기는 현재, 체외의 기기와 케이블로 연결해 조작, 전기를 공급하는 타입이 일반적이다. 하지만 환자가 자유롭게 움직이지 못하기 때문에 케이블 없이 완전하게 체내에 삽입되는 인공 장기에 대한 연구 개발이 추진되고 있다.

이 자율형 인공 장기가 실용화된다고 해도 그 동작 상황을 파악하기 위해서는 체외로 일단 빼내거나, 케이블로 연결해야 하는 번거로움이 발생한다. 외부에서 간단히 관리할 수 있게 된다면 환자의 부담도 줄어들 것이다.

이번에 개발된 센서는 튜브형으로, 체내에 삽입된 인공 장기 옆 혈관에 연결되어 인공 장기가 정상적으로 움직이지 않아 혈류가 나빠진 상태를 파악한다.

센서에 가해 진 압력을 파악하는 소자에는 탄소 재료의 그래핀(Graphene)을 사용. 두께 약 20나노미터의 그래핀이 수 십 겹 쌓여 있는 구조로 되어 있다. 작은 변형에 대한 감도가 높고 유연해 휘어 있는 물질에도 부착이 가능하다.

센서에는 수전(受電)용 코일이 감겨 져 있다. 외부에 있는 다른 코일에 전류를 공급해 환자의 몸에 가까이 대면 전자기 유도에 의해 센서에 전류가 흐르게 된다. 센서 안을 통과한 혈액으로 인해 그래핀의 형태가 바뀌면 전류의 원활한 흐름이 변화해 압력으로서 검출할 수 있다.

환자의 속옷 등에 송전 코일을 부착해 놓으면 센서가 측정한 데이터를 바탕으로 체외로 꺼내지 않아도 인공 장기의 상태를 항상 관찰할 수 있게 된다.

연구팀은 센서를 이용해 체내에서 압력의 변화를 측정할 수 있을지를 조사하기 위해 쥐의 혈관 일부에 센서를 연결해 실험했다. 직경 1mm, 길이 약 1cm의 튜브형 센서를 만들어 시험한 결과, 심장이 움직일 때마다 혈압이 변화하는 것을 실시간으로 파악할 수 있었다.

앞으로는 인공 장기를 완전히 쥐의 체내에 삽입해 쥐가 움직이는 상태에서도 혈압을 측정할 수 있도록 개량한다. 현시점에서는 송수전 코일의 위치와 코일이 감겨 진 회수에 따라 센서의 정밀도도 달라지기 때문에 연구팀은 효율적으로 센서를 작동시키는 방법 등도 모색해 나갈 계획이다.

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