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뇌-기계 인터페이스용 저출력 아날로그 구조

전문가 제언: ○ 인간의 생각에 의한 뇌의 변화(뇌파 또는 뇌신경의 활성화)를 감지하여 기계, 로봇, 컴퓨터 등을 제어하는 뇌-기계 인터페이스(Brain-Machine Interface, BMI)기술은 의학, 미래 자동차산업 및 기계전자산업 전반에 걸쳐 큰 영향을 줄 것으로 예상된다. 뇌파 감응신호장치로 뇌의 활동을 감지, 생각을 컴퓨터 모니터에 나타내는 기술, 생각에 따라 움직이는 전동휠체어 및 로봇 등 응용분야는 다양하다.

○ BMI 기술은 1) 뇌파를 뇌파계(EEG)로 검출하여 생각한대로 기계, 로봇, 컴퓨터 등을 작동시키는 방법, 2) 특정생각을 할 때 뇌에서 일어나는 혈류의 변화를 fMRI BOLD 신호로 검출하여 기계와 연동시키는 방법, 3) 뇌에 직접 전극어레이(두뇌 칩)을 이식시키는 방법 등이 있다.

○ 많은 수의 전극을 가진 BMI의 장기간 사용을 위해 BMI 이식시스템은 소형으로 이식가능하고, 뇌 속에서 전력소모와 열 방출을 최소화하고, 자주 배터리 교환과 재수술이 불필요한 것이어야 한다. 여기서는 최근공개특허인 이식 가능한 BMI용 초저출력 아날로그 구조에 관하여 기술하였다

○ 개발한 BMI용 초저출력 아날로그 구조는 뇌 속에 이식할 칩 부분과 외부부분으로 구성되어 있으며, 초저출력회로(칩)는 신경신호를 검출하는 전극어레이와 검출된 신호를 증폭하는 마이크로 출력 신경증폭기, 그리고 증폭신호를 해독하는 디코딩 어레이 및 고주파(RF) 데이터 원격측정 부분으로 구성되어 있다.

○ 개발한 BMI용 초저출력 아날로그 이식 칩의 무게는 배터리를 포함하여 0.6g이며 1.5cm2보다 적은 넓이를 차지하는 소형이어서 이식 가능하며 중풍(신경마비) 환자에게 이식하여 생각만으로 전동휠체어를 움직이거나, 컴퓨터 커서의 움직임과 로봇 팔을 움직이는데 응용할 수 있을 것으로 생각되며, 앞으로 많은 형태의 신경장애, 즉 기억장애, 만성통증, 운동근육장애, 신경마비 등을 치료할 수 있는 가능성을 보여주었다.

저자: Massachsetts Institute of Technology
자료유형: 특허정보