DGIST(대구경북과학기술원·총장 국양)는 이상훈 로봇공학전공 교수팀이 싱가포르국립대학 연구팀과 공동으로 인체에서 발생하는 기계적 운동에너지로 신경 자극 신호를 발생 시켜 말초신경을 자극하는 '신경조절 인터페이스'를 개발했다고 12일 밝혔다. 

연구진은 신경조절 인터페이스를 요실금, 변실금 등과 같은 방광 질환의 해결책으로 제시했다. 이에 따라 신경 자극 신호를 방광골반신경을 자극해 배뇨 활동을 유도하는 방식으로 신경인성 방광을 치료하는 데 활용될 수 있을 것으로 전망된다.

신경질환 중 하나인 '신경인성 방광'은 방광과 요도의 기능 장애가 주 증상이다. 요실금이나 변실금 치료를 위해 개발된 기존의 인체 삽입형 신경자극기로 천추신경을 인위적으로 자극해 과민성 방광 치료가 가능했다. 하지만 이로 인한 신체 내 부작용이 유발되거나 기계의 배터리를 주기적으로 교체해야 하는 한계가 있었다.

방광 기능에 직접적으로 관여하는 방광골반신경에 전기 자극을 주는 여러 연구가 진행됐지만, 신경 크기가 매우 작고 몸속 깊이 있어 어려움이 많았다. 이상훈 교수팀은 이러한 어려움 속에서도 방광골반신경을 위한 신경 전극 개발과 함께 인체에서 발생하는 기계적 운동 에너지를 모아 마찰전기 에너지로 바꿔주는 '마찰대전 신경자극소자'를 적용했다. 이를 통해 방광의 배뇨 기능을 유도하고, 나아가 배터리 없는 신경 조절 인터페이스 개발에 성공했다. 

특히 이상훈 교수팀이 개발한 신경조절 인터페이스는 유연하면서도 매우 작은 방광골반신경에 안정적인 삽입이 가능하다. 합병증 위험이 적고, 고강성 성질을 지닌 기존의 신경 자극기가 불필요한 신경 자극을 일으켜 합병증에 취약했던 점을 개선했다. 또 신경자극소자는 신체 움직임에서 발생되는 마찰 에너지를 전기로 전환시켜 에너지원으로 활용할 수 있도록 했다. 

이상훈 교수는 "마찰 전기를 신경자극 실험에 적용해본 것이 이번 연구의 시작이었다"며 "자율신경계의 일종인 방광골반신경을 마찰전기 자극으로 조절하는 기술은 향후 배터리 없는 인체 삽입형 신격자극기 개발에 있어 무한한 응용 가능성을 보여준다"고 설명했다.