'동공 반사·순목 반사 모사' 인공 안구 시스템 첫 개발
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'동공 반사·순목 반사 모사' 인공 안구 시스템 첫 개발
  • 황영화 기자
  • 승인 2022.11.14 13:43
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사진=pixabay
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[시사주간=황영화 기자] 연세대는 화공생명공학과 조정호 교수 연구팀이 성균관대 에너지과학과 정소희 교수, 서울시립대 화학공학과 문홍철 교수와 공동 연구를 통해 사람이 빛을 받아들이는 과정에서 발생하는 동공 반사와 순목 반사를 모사하는 인공 안구 시스템을 최초로 개발했다고 14일 밝혔다.

본 연구는 광 반응성을 지닌 인공지능 반도체 소자를 사용해 인간의 자극-반응 시스템을 모사한 연구로, 다양한 빛의 강도에 따라 유기적으로 반응하는 생체 모방 보형물의 개발 가능성을 열었다.

최근 인공 보철 중 외부 자극을 인지할 수 있는 보철 구현에 관한 연구가 진행되고 있으며, 그중 인공 안구는 인간이 외부 정보를 수집하는 데 있어 80%를 사용하는 시각을 모사한다는 점에서 많은 연구가 진행되고 있다. 인공 안구와 관련된 연구들은 빛에 대한 높은 인식률을 달성했지만, 생체 안구처럼 자극-반응 과정을 통해 수용하는 빛의 세기를 조절하는 인공 안구에 관한 연구는 미비한 수준이다.

동공 반사와 순목 반사는 사람의 눈에서 발생하는 다양한 자극-반응 중 빛의 수용과 관련이 있는 대표적인 반응이다. 동공 반사는 망막에 도달하는 빛의 강도에 따라 동공의 직경을 조절해 빛의 강도를 조절하며, 순목 반사는 강한 빛이 들어왔을 때 각막을 보호하기 위해 눈을 깜빡인다. 사람이 수용할 수 있는 빛의 세기에서 적절한 양의 빛을 망막에 도달하게 만들어 물체를 선명하게 인지할 수 있다.

연구진은 생물학적 눈꺼풀, 동공 및 시신경에 해당하는 부분을 솔레노이드 기반 인공 눈꺼풀, 전기 변색 소자 그리고 광 반응성 인공지능 반도체 소자(광 시냅스 소자) 기반 뉴런 회로로 대체해 수용되는 빛의 강도를 조절할 수 있는 인공 안구 시스템을 구현했다. 해당 보철 구현에 있어 빛 인지 및 신호 처리의 핵심 역할을 하는 광 시냅스 소자를 사면체 형상의 인화인듐(InP) 양자점을 산화물 반도체에 내장해 제작했다.

연세대 조정호 교수는 "외부 자극을 인지할 수 있는 보철 구현에 있어 사람의 생체 반응 체제와 유사하게 구현했다는 점에서 향후 인공지능 반도체 소자 기반 보철 연구의 새로운 방향을 제시했다"고 연구의 의의를 밝혔다. SW

hyh@economicpost.co.kr

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