이 장치는 생체 거부반응 등 부작용을 검사하는 임상시험을 거쳐 오는 2020년께 상용화될 예정이다.
한국기계연구원(이하 기계연) 파이오니아융합연구단은 지난해부터 사람의 달팽이관을 모사한 인공달팽이관 개발을 진행하고 있다고 14일 밝혔다.
■청각장애 대부분 달팽이관 이상
인체 내 청각기관은 아주 작은 수백 나노(㎚, 1㎚=1억분의 1m) 굵기의 섬모들의 움직임이면서 소리를 감지한다. 이 섬모들을 통해 감지된 소리가 고막을 통해 와우(달팽이관)에 전달되면 이를 물리적인 소리를 생체 내에서 작동되는 전기신호로 바꿔 전기신호가 청신경을 자극해 뇌에서 소리를 이해하는 것이다.
청각 장애의 원인이 대부분 달팽이관의 이상이 원인이다. 이를 해결하기 위해 인공달팽이관 시술을 하게 된다.
인공달팽이관은 강력한 소형 전자칩을 이용해 소리의 크기와 음색에 따라 달팽이관을 자극해 청신경에 전달하는 장치이다.
현재 사용되는 인공달팽이관은 귀 뒤쪽에 장착하는 마이크와 송신기, 환자가 늘 휴대해야 하는 어음처리기와 전원 장치 그리고 체내에 이식되는 수신기와 신경자극을 위한 전극 등으로 구성된다. 때문에 시술이 번거롭고 외부로 장치가 노출되기 때문에 미관상 좋지 않다는 게 단점이다. 또한 전력소모도 많다는 게 흠이다. ■세계 첫 인체달팽이관 모사
기계연은 이 같은 한계를 극복한 차세대 인공와우를 개발하고 있다.
기계연의 차세대 인공와우는 마이크로/나노크기의 전기기계장치(MEMS/NEMS)인 초소형의 인공기저막과 압전나노섬모, 신경 자극 전극 등으로 구성된다. 이 장치는 간단한 구조라 시술이 간편하고 전력 소모가 8분의 1 수준으로 매우 적으며 생체 적합물질을 소재로 해 귀 속에 영구적으로 이식할 수 있다.
기계연 파이오니아융합연구단 김완두 연구단장은 “달팽이관 속의 기저막과 부동섬모를 모사해 인공와우를 개발하려는 시도는 세계 최초”라며 “체내에 완전 이식이 가능하도록 해 난청 환자의 삶의 질을 높여 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
■2020년께 상용화
기계연은 2015년까지 생체모사 인공달팽이관 기술 개발을 완료할 계획이다. 현재 연구 초기 개념설계 단계에 있으나 기저막 설계와 압전나노섬모의 특성 평가 등의 분야에서는 성과를 얻었다.
기계연의 기술 개발이 완료되면 귀 속에 완전 이식이 가능한 차세대 인공달팽이관이 탄생하게 된다.
이 장치의 상용화는 5년간 임상실험절차를 거쳐 2020년께 가능할 것으로 보인다.
국내 인공달팽이관 시장은 2015년 1300억원 규모로 성장할 것으로 예상된다. 세계시장 규모는 17억달러에 이를 것으로 전망되고 있다.
김완두 단장은 “청각기구 생체모사기술은 인공와우 만이 아니고 각종 초소형·고감도 센서기술에도 응용이 가능하다”면서 “이와 관련된 국내 시장도 2015년에 약 548억원에 이를 것으로 예상된다”고 말했다.
/talk@fnnews.com 조성진기자
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