초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 과소활동 방광기능 조절을 위한 1) 안정적인 방광골반신경 (bladder pelvic nerve) 인터페이스 및 2) 에너지하베스팅 기술을 접목한 방광신경자극기 개발을 통해 배터리 없이 기계적인 에너지만으로 방광신경을 자극하여 방광기능을 조절하는 원천기술 개발에 있음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 방광골반신경을 위한 신경 인터페이스 개발 (완료)
- 형상기억폴리머를 활용하여 30도 이상에서 재료 특성이 매우 부드러워지며 체온에 가까운 온도에서 발현되는 형상기억효과를 통해 매

□ 연구개요
본 연구는 과소활동 방광기능 조절을 위한 1) 안정적인 방광골반신경 (bladder pelvic nerve) 인터페이스 및 2) 에너지하베스팅 기술을 접목한 방광신경자극기 개발을 통해 배터리 없이 기계적인 에너지만으로 방광신경을 자극하여 방광기능을 조절하는 원천기술 개발에 있음.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 방광골반신경을 위한 신경 인터페이스 개발 (완료)
- 형상기억폴리머를 활용하여 30도 이상에서 재료 특성이 매우 부드러워지며 체온에 가까운 온도에서 발현되는 형상기억효과를 통해 매우 작은 방광골반신경에 쉽고 안정적으로 삽입이 가능한 더블 클립 인터페이스를 제작함.
- 금 박막 위에 추가적인 금 코팅을 통해 3차원 마이크로 구조를 형성한 후, 이리듐옥사이드 코팅을 통해 인터페이스의 전기화학적 특성을 향상시킴.
- 제작 후 기계/전기화학적 특성분석 및 in vivo 실험을 통해 좌골신경 및 방광골반 신경에서의 전극 성능평가를 완료함.
2. 방광골반신경 자극을 위한 마찰대전 나노소자 개발 (완료)
- 신경자극에 필수적인 2상 전하균형적 지수 자극파형을 생성하는 수직형 마찰대전 신경자극 소자를 개발함.
- 신경자극에 중요한 매개변수인 주파수, 펄스폭, 전류진폭을 조절하기 위한 회전형 마찰대전 신경자극 소자를 개발함. 개발된 자극기로 좌골신경에서 자극 주파수에 따른 다리근육을 조절함.
3. 제작된 방광신경 자극기를 통한 방광자극 구현 및 방광센서 제작 및 closed-loop system 개발 (완료)
- 개발된 수직형 마찰대전 나노소자를 신경인터페이스와 연결하여 골반신경을 자극함으로써 방광의 배뇨현상을 유도함. 펄스 수, 주파수 (BPM)에 따른 방광의 내부압력 변화와 배뇨현상을 유도함. 50 BMP 이상, 2개 이상의 자극펄스에서 배뇨현상이 관찰됨.
- 3차원 이등방적 방광의 부피를 측정할 수 있는 유연하면서 신축성 있는 방광 변형 센서를 개발함.
- 모터펌프를 통해 유입되는 액체의 양과 센서의 저항값 변화를 추적할 수 있는 closed loop system을 개발하고 이를 풍선모델 및 돼지방광에 적용하여 검증함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 형상기억폴리머 말초신경인터페이스를 microfabrication 공정 최적화를 통해 대량생산이 가능해짐. 매우 작은 방광골반신경에 삽입하여 그 성능을 검증하였고 범용적인 말초신경인터페이스로써 향후 다양한 말초신경에 적용 가능할 것으로 예상함.
- 신경자극이 가능한 다양한 마찰대전소자를 개발하여 세계 최초로 방광골반신경 자극을 통해 배뇨 현상을 유도함. 향후, 배터리 없이 기계적인 에너지만으로 신경자극을 통한 질병치료 및 신경조절이 가능하다는 새로운 전자약 패러다임을 제시하는 결과임.
- 3차원적 비등방성 부피변화를 측정하고 센서를 모니터링하기 위한 closed loop system 개발을 통해 안정적으로 돼지방광에서의 부피변화를 측정함. 향후, 이 기술을 응용하여 방광 부피 모니터링와 기계-신경자극의 closed loop system을 구현할 수 있을 것이라고 예상함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 목적 및 필요성 ... 4
• 나. 연구개발의 최종목표 및 연구범위 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 방광골반신경을 위한 신경 인터페이스 디자인, 공정 및 특성 분석 ... 5
• 나. 다양한 신경자극 신호를 생산하는 마찰대전 나노소자 제작 ... 8
• 다. 개발된 자극기로 골반신경 자극을 통한 방광 기능 조절 ... 10
• 라. 방광센서 제작 및 Closed-loop system 개발 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 가. 형상기억고분자 신경인터페이스 개발 ... 13
• 나. 다양한 신경자극 신호를 생산하는 마찰대전 나노소자 제작 및 방광기능 조절 ... 13
• 다. 방광 부피 모니터링 센서 개발을 통한 Closed-loop system 개발 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 가. 예상되는 연구개발성과의 활용분야 및 타연구에의 응용 ... 13
• 나. 추가연구의 필요성 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 22
• 끝페이지 ... 32