섬모번들의 반 강성, 적응 메커니즘을 통합한 증폭메커니즘의 기계적 모델링

Abstract

자연의 기본적인 감각 수용 기관인 유모세포는 기존 센서의 설계시 상충 관계에 있는 고감도와 광대역의 특성을 모두 가지고 있다. 자연은 반강성 메커니즘과 적응 메커니즘을 통해 이러한 특성을 갖는다. 반강성 메커니즘은 팁링크라는 단백질에 의해 이온 채널이 열리는 현상으로 인해 일어나는 현상이며 작은 신호에 대한 증폭 현상을 수반한다. 적응 현상은 섬모 번들의 위치를 적응 모터를 움직임으로써 조절해 주며 반강성 영역을 조절해 주는 역할을 한다. 이 두 메커니즘을 통해 섬모 번들은 고감도 광대역의 특성을 갖게 된다. 섬모 번들의 이런 메커니즘을 기계적인 시스템으로 모사한 연구는 현재까지 알려진 바가 없으며 본 연구에서는 섬모 번들의 두 증폭 메커니즘을 효과적으로 모사할 시스템을 제안하였다. 모델은 자석의 척력을 이용해 반강성 메커니즘을 구현한 부분과 스텝 모터를 사용해 자석을 움직여 반강성 영역을 조절하는 적응 메커니즘 부분으로 구성되어 있다. Displacement clamping 실험을 통해 제안한 모델이 반 강성의 특성을 가지며 자석이 움직임에 따라 반강성 역역이 이동하는 적응 현상을 확인 할 수 있었다. 이러한 모델은 최대 증폭과 강성 유지가 동시에 필요한 피에조 구동기 등의 기계적 설계 문제를 해결 할 수있는 기초 연구가 될 것으로 예상된다.