獨 막스플랑크 지능형시스템연구소, 몸 여러 곳에 로봇 보내 치료할 수 있는 기술 개발

 

 

 

▲ 뇌의 혈관 네트워크 구조

 

독일 슈투트가르트에 위치한 막스플랑크 지능형시스템연구소(MPI-IS·Max Planck Institute for Intelligent Systems) 연구팀이 내강(혈관이나 내장의 안쪽 공간)을 탐색할 수 있는 여러 개의 자기(마그네틱) 미니어처 로봇들을 배치 및 제어할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 7일 밝혔다.

 

예를 들어, 뇌에서 혈관이 막히면 산소 부족으로 인해 뇌세포가 빠르게 손상되는 뇌졸중이 발생할 수 있다. 만일 여러 개의 혈관이 동시에 막히면 뇌의 중요한 부위에 혈액이 부족해져 심각한 신경학적 손상을 입으며, 치료하지 않으면 사망에 이를 수 있다. 이는 여러 곳에 질환이 생기는 ‘다발성 질환’을 치료하기 위한 첨단 기술의 시급한 필요성을 제기한다.

 

자기(마그네틱)로 작동하는 소프트 로봇은 도달하기 어려운 신체 부위에 도달해 치료할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있다. 표적 약물 전달을 촉진하고, 혈류 전환(flow diversion)을 지원할 수 있다. 여러 개의 로봇을 사용하면 동시에 여러 곳을 치료할 수 있어 긴급한 시간에 신속하게 대처하고 국소 치료가 가능해진다.

 

MPI-IS 연구팀은 실제 혈관 네트워크와 유사한 '3D 내강 네트워크(3D lumen network)' 안의 여러 위치에 약물을 전달하거나 유체 흐름(혈류)의 방향을 재지시하는 5밀리미터 크기의 소형 로봇 배치를 위한 로봇 시스템을 개발했다고 밝혔다. 연구 성과는 전문 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스’에 게재됐다.(논문 제목:Heterogeneous multiple soft millirobots in three-dimensional lumens)

 

 

 

 

 

 

▲ 스텐트 형태의 미니 로봇

 

연구팀은 이 논문에서 여러 개의 미니어처 로봇이 구불구불한 내강(혈관이나 내장의 안쪽 공간)을 탐색하고, 이들 로봇을 독립적으로 제어하는 방법을 제시했다. 제어 대상은 스텐트 모양의 자기 로봇으로, 내강의 변화에 유연하게 적응하도록 설계됐다.

 

내강 네트워크를 탐색하려면 마찰과 유체 흐름(혈류)을 극복할 수 있는 강력한 자력(magnetic force)이 필요하다. 자력이 충분하지 않으면 로봇은 앞으로 나아갈 수 없다. 원치 않는 로봇에 가해지는 자력을 줄이고, 원하는 로봇에 가해지는 자력을 늘리면 특정한 로봇은 움직이지 않고 다른 로봇은 움직일 수 있도록 제어할 수 있다.

 

이번 연구는 생리적인 조건의 3D 내강에서 5개 이상의 로봇을 독립적으로 제어한 최초의 사례라고 연구팀은 소개했다. 연구팀은 이 기술을 활용하면 사람 몸안에서 접근하기 쉽지 않은 다수의 장소에 여러 개의 자기 미니어처 로봇을 보내 로봇을 제어하고 치료할 수 있는 길이 열릴 것으로 기대하고 있다.

 

장길수 ksjang@irobotnews.com

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