나노기술 기반 인공안구 연구 동향
2022-01-18
org.kosen.entty.User@b73e30c
이동진(voinarim)
1. 서론
눈은 사람을 포함한 동물들에게 가장 중요한 기관으로서 사람의 뇌는 외부 정보의 약 80% 정도를 시각에 의존한다[1]. 사람의 눈은 1) 초점거리를 조절할 수 있고, 2) 저수차로 고해상도 이미지를 측정할 수 있으며, 3) 외부의 빛의 세기에 따라 적응하는 기능이 있고, 4) 시야각이 넓고, 5) 민감도가 높으며, 6) 효율적으로 입사광을 관리할 수 있다[2]. 지난 수십 년 동안 눈의 특성을 모방한 인공안구 개발 연구가 진행되어왔으며, 특히 로보틱스 및 시각 보철 분야에서 높은 관심을 받고 있다[2, 3].
우리의 눈에 들어온 빛은 각막과 수정체를 통과해 안구 뒷면에 존재하는 망막에 상을 맺는다(그림 1). 망막을 구성하는 광수용체인 원추세포(cone)와 간상세포(rod)는 광변환(phototransduction) 과정을 통해 빛을 전기화학적 신호로 변환한다. 대략 1억 3,000만 개의 광수용체가 빛을 흡수하고, 이 정보가 약 150만 개의 신경절세포(ganglion cell)의 축색(axon)을 통해 뇌로 활동전위를 전달한다[4]. 눈의 주요 구성 요소인 홍채, 수정체, 망막 등을 생체모방한 기술이 지난 수십 년 동안 개발되어왔고[2, 3], 특히 2020년 홍콩과학기술대학교 연구진은 사람의 눈과 구조적으로 매우 유사한 3차원 인공안구를 개발하였다[1].
본 보고서에서는 인공안구의 주요 구성 요소의 개발 동향에 대해 간략히 정리하고, 광수용체의 기능을 모사한 인공 광수용체 기술의 최근 동향에 대해 살펴보고자 한다.
눈은 사람을 포함한 동물들에게 가장 중요한 기관으로서 사람의 뇌는 외부 정보의 약 80% 정도를 시각에 의존한다[1]. 사람의 눈은 1) 초점거리를 조절할 수 있고, 2) 저수차로 고해상도 이미지를 측정할 수 있으며, 3) 외부의 빛의 세기에 따라 적응하는 기능이 있고, 4) 시야각이 넓고, 5) 민감도가 높으며, 6) 효율적으로 입사광을 관리할 수 있다[2]. 지난 수십 년 동안 눈의 특성을 모방한 인공안구 개발 연구가 진행되어왔으며, 특히 로보틱스 및 시각 보철 분야에서 높은 관심을 받고 있다[2, 3].
우리의 눈에 들어온 빛은 각막과 수정체를 통과해 안구 뒷면에 존재하는 망막에 상을 맺는다(그림 1). 망막을 구성하는 광수용체인 원추세포(cone)와 간상세포(rod)는 광변환(phototransduction) 과정을 통해 빛을 전기화학적 신호로 변환한다. 대략 1억 3,000만 개의 광수용체가 빛을 흡수하고, 이 정보가 약 150만 개의 신경절세포(ganglion cell)의 축색(axon)을 통해 뇌로 활동전위를 전달한다[4]. 눈의 주요 구성 요소인 홍채, 수정체, 망막 등을 생체모방한 기술이 지난 수십 년 동안 개발되어왔고[2, 3], 특히 2020년 홍콩과학기술대학교 연구진은 사람의 눈과 구조적으로 매우 유사한 3차원 인공안구를 개발하였다[1].
본 보고서에서는 인공안구의 주요 구성 요소의 개발 동향에 대해 간략히 정리하고, 광수용체의 기능을 모사한 인공 광수용체 기술의 최근 동향에 대해 살펴보고자 한다.