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스위스 취리히연방공대, 혈류 거슬러 오르는 마이크로 로봇 개발박테리아, 정액 등 혈류 역행하는 생명체로부터 아이디어 얻어
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승인 2021.01.27  17:01:40
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▲ 이번에 개발한 마이크로 로봇은 외부로부터 촉발한 음장과 자기장에 반응해 움직이며 벽의 미끄럼 방지 조건을 이용해 혈액이 흐르는 방향을 거슬러 올라간다.(사진=테크엑스플로어)

스위스 취리히연방공과대학(ETH Zurich)과 헬름홀츠 연구소 에를랑겐-누른베르크(Helmholtz Institute Erlangen–Nürnberg) 공동 연구팀이 혈액이 흐르는 방향을 거슬러 움직이는 마이크로 로봇을 공동 개발했다고 ‘테크엑스플로어’ 등 매체들이 지난 25일(현지시간) 보도했다.

연구팀에 따르면 그동안 마이크로 로봇 사용은 제한적이었다. 혈관 안에서 움직이는 로봇이 인체에 고통을 주면 안되고 혈류를 거슬러 올라가야 했기 때문이다. 이에 연구팀은 박테리아나 정액 등의 생명체가 상류로 거슬러 간다는 점에서 아이디어를 얻어 혈류를 역행하는 마이크로 로봇을 개발했다.

이번 연구를 주도한 ‘다니엘 아흐메드는(Daniel Ahmad)’는 “일반적으로 몸속에 주입한 작은 약제는 별다른 제어 없이 혈관계의 혈류를 따라갈 것”이라며 “하지만 최근 연구에 따르면 박테리아, 정자 등 자연적으로 생긴 많은 마이크로 유영자(micro swimmer)들이 벽의 미끄럼방지 경계 조건(no-slip boundary conditions)을 이용해 추진력을 얻는 것으로 나타났다”고 설명했다.

이번에 개발한 마이크로 로봇은 외부로부터 촉발한 음장과 자기장에 반응하고, 혈관 벽의 미끄럼 방지 조건을 이용해 혈액이 흐르는 방향을 거슬러 올라간다. 이렇게 로봇이 흐름을 거슬러 올라가게 되면 인체 내에 접근하기 어려운 곳으로 약물을 운반하는 것이 가능해진다.

이 로봇은 회전하는 자기장에 의한 쌍극자 작용(dipole–dipole interaction)을 통해 군집 단위로 여러개가 뭉쳐 움직일 수 있다. 외부 유도 장치로 움직이기 때문에 자체 전원공급 장치나 복잡한 부품을 필요로 하지 않는다. 움직일 때 사용하는 음향장과 자기장은 인간에게 안전할 뿐 아니라 몸에 피해를 입히지도 않는다는 장점이 있다.

연구팀은 이 로봇을 통해 표적 수술을 진행하거나 혈관을 통해 몸 안에 있는 특정 부위로 물질을 전달할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이번 연구 결과는 기계학습, 로봇 공학 및 인공 지능(AI) 전문 저널 '네이처 머신 인텔리전스(Nature Machine Intelligence)'에 실렸다.

조상협  robot3@irobotnews.com
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