자기장을 이용한 인공망막자극기

Abstract

연령관련 황반변성이나 망막색소변성증과 같은 망막변성질환에 의해 시력을 상실한 사람들이 세계적으로 수백만에 이른다. 그럼에도 불구하고 이러한 망막변성질환에 대한 효과적인 치료방법은 아직 개발되지 않았다. 그러나 이러한 질환을 앓고 있는 환자들의 경우에도 망막 내부의 중추 및 신경절세포는 생존해 있다고 알려져 있다. 이러한 사실은 손상된 광수용체를 우회하여 남아있는 망막신경세포를 전기적으로 자극하여 시각적 인식을 형성하는 계기가 되었다. 인공망막자극기는 연령관련 황반변성이나 망막색소변성증과 같은 망막질환으로 시력이 상실된 시각장애인들의 손상된 망막에 전기자극을 가해 부분시력을 회복시켜주는 장치이다. 통상적인 인공망막자극기는 전기적 신호를 망막에 인가하기 위해 전극뿐만 아니라 전극과 자극기 간의 전기적 배선을 필요로 하며 이와 관련하여 고려해야 할 점들이 많다. 따라서 본 학위 논문에서는 이러한 문제점들을 파악 및 분석하고, 이에 대한 해결방안의 하나로 자극전극이 필요 없는 신개념의 비접촉식•비침습식 자기장 인공망막자극기의 개념을 제안하고 제작하였다. 인공망막자극기는 DC-DC buck boost converter 회로에 의해 storage capacitor에 전압이 충전되고 이를 stimulating coil에 방전시켜 순간적으로 시변(time-varying) 자기장을 형성하여 망막세포를 자극하는 방식이다. 먼저 본 자기장 인공망막자극기의 전기적 특성을 평가한 후 rd1 mice의 망막을 이용하여 in vitro 실험을 진행하였다. 실험결과 rd1 mice의 망막의 경우 자기장의 세기가 약 30 mT부터 신경절세포에서 자극이 유발됨을 확인하였다. 위의 결과들을 토대로 본 논문에서 제안한 자기장 인공망막자극기가 인공망막시스템에 적용가능함을 확인하였다.