초록 ▼

인간의 눈에 도달한 빛은 망막의 광수용세포에서 생체전기신호로 바뀌어 시피질로 전달되는데, 광수용체가 손상된 경우 다른 신경세포들이 남아있더라도 빛을 인지할 수 없게 된다. 이러한 대표적인 질환으로는 망막색소상피변성과 연령관련황반변성이 있다. 고령화 사회일수록 유휴 노동력을 줄여가야 하는 시점에서 시각 보철은 상실된 시각을 다시 회복할 수 있을 뿐만 아니라 그만큼 경제적인 가치도 높아지게 된다.
또한, 시각 회복을 통해 시각 장애를 가진 사람들이 다시 사회에 복귀하는 데에 많은 힘이 될 수 있으므로 사회적 가치 역시 높다. 본

인간의 눈에 도달한 빛은 망막의 광수용세포에서 생체전기신호로 바뀌어 시피질로 전달되는데, 광수용체가 손상된 경우 다른 신경세포들이 남아있더라도 빛을 인지할 수 없게 된다. 이러한 대표적인 질환으로는 망막색소상피변성과 연령관련황반변성이 있다. 고령화 사회일수록 유휴 노동력을 줄여가야 하는 시점에서 시각 보철은 상실된 시각을 다시 회복할 수 있을 뿐만 아니라 그만큼 경제적인 가치도 높아지게 된다.
또한, 시각 회복을 통해 시각 장애를 가진 사람들이 다시 사회에 복귀하는 데에 많은 힘이 될 수 있으므로 사회적 가치 역시 높다. 본 연구에서는 이러한 시각장애를 극복하기 위하여 안과학, 전기생리학, 의용생체공학, 전기컴퓨터공학, 미세구조물 제작 전문가들이 모여 5개의 세부과제를 구성하여 연구를 진행하였다.

Abstract ▼

Korean research group for the development of artificial retina for retinal stimulation, silicon retinal tack for epiretinal fixation of the electrode array, and the stimulation chip for animal experiment.
Both subretinal and epiretinal approaches are investigated in our group.
Polyimide liquid

Korean research group for the development of artificial retina for retinal stimulation, silicon retinal tack for epiretinal fixation of the electrode array, and the stimulation chip for animal experiment.
Both subretinal and epiretinal approaches are investigated in our group.
Polyimide liquid crystal polymer was chosen as the base material for the retinal stimulator to meet these requirements. It is cheap, flexible, and well known by its biocompatibility and resistance to acid or solvent. It also recovers its original shape even after rolling or folding. Most of all, it can be used in silicon microfabrication process, which enables bulk production of the polyimide stimulator in various design with high microelectrode density. Gold metal is widely used as an electrode material for neural stimulation but shows weak adhesion to polyimide base. To overcome this problem, thin titanium layer was pre-sputtered between polyimide base and gold layer.
Various shapes of polyimide microelectrode arrays (MEA) are designed to reduce the tissue damages and to take more intimate contact to the retina. To prevent tearing of edge.
microelectrode array is designed to have rounded corners and circular holes for retinal tack.
Manufactured MEAs showed suitable impedance for electrical stimulation, between 800 to 1.5 ㏀.
In vitro and in vivo biocompatibility of a polyimide MEA was tested by co-culture with human retinal pigment epithelial cells (RPE) and in the rabbit eyes, respe ctively before in vivo electrical stimulation experiment. RPE cells showed good affinity to MEA and there seemed no abnormal morphological changes or no piled-up growth. Also there was no histological difference between control and operated rabbit eyes except damaged photoreceptors in subretinally implanted group.
ERG revealed no difference between the transplanted and the healthy eye.
The prototype of the implantable retinal stimulation system was proposed for preclinical and clinical experiments. Current stimulation pattern was adopted as the electrical signal for neural stimulation be ca use the current stimula tion can pro vide mo re sta ble stimulation current lev el to the electrode-retina interface than the voltage stimulation regardless of the impedance change at the interface. Charge-balanced biphasic electrical stimulation was used as an electrical signal pattern.
Pulse amplitude, duration, frequency, and selective activation of the specific electrode can be modified by wireless communication between external unit and implanted circuit.
Using microelectromechanical systems (MEMS) technology, micro-scaled silicon retinal tacks can be easily produced in mass and their design can be easily modified or customized. To evaluate the usability of the silicon retinal tack, various types of tacks are designed.
To understand neuronal circuitry in the retina, extracellular recording in the isolated rabbit retina was performed using 8x8 multi-electrode array (MEA, Multi Channel Systems GmBH, Germany).
Followed by spike sorting, the patterns of interaction between pairs of neurons in the retinal ganglion cells were studied by examining the cross-correlation function, which represented the firing rate of one neuron as a function of time before or after a spike from the other neuron.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 6. 연구 성과 실적 및 향후 계획 ... 7
• 6.1 총괄연구개발과제의 연구성과 실적 및 향후 계획 ... 7
• 6.2 세부과제별 연구성과 실적 및 향후 계획 ... 8
• 6.3 연구성과 유형별 세부 내역 ... 13
• 7. 참여연구원 현황표 ... 24
• II. 총괄연구과제 연구결과 ... 26
• 1. 연구개발과제의 배경 및 필요성 ... 27
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 28
• 3. 연구개발과제의 추진체계 ... 30
• 4. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 31
• 5. 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 33
• 6. 향후 연구성과 추진 계획 ... 34
• 7. 연구개발결과의 파급효과 ... 34
• 8. 연구개발결과의 활용계획 ... 35
• III.제1세부연구과제연구결과 ... 36
• 1. 연구개발과제의 목표 ... 37
• 2. 연구개발과제의 추진체계 ... 37
• 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 38
• 4. 참고문헌 ... 52
• IV.제2세부연구과제연구결과 ... 53
• 1. 연구개발과제의 목표 ... 54
• 2. 연구개발과제의 추진체계 ... 54
• 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 55
• IV.제3세부연구과제연구결과 ... 95
• 1. 연구개발과제의 목표 ... 96
• 2. 연구개발과제의 추진체계 ... 98
• 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 100
• 4. 참고문헌 ... 134
• IV.제4세부연구과제연구결과 ... 136
• 1. 연구개발과제의 목표 ... 137
• 2. 연구개발과제의 추진체계 ... 144
• 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 145
• 4. 참고문헌 ... 168
• IV.제5세부연구과제연구결과 ... 170
• 1. 연구개발과제의 목표 ... 171
• 2. 연구개발과제의 추진체계 ... 172
• 3. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 173
• [참고문헌] ... 243
• IV. 첨부서류 ... 245
• 끝페이지 ... 246