인공심장의 중요성
인공 심장은 심장수술시 심장 대신 피를 순환 시켜주거나 또는 제 기능을 못하는 심장을 교체 하기위해서 발명되었다.
미국의 경우 한해에 백만명 이상이 심장과 혈 관계의 질병으로 사망하고 있고 이것은 암에 의 한 사망자보다 두배가 더 많다.(1982년) 그러므 로 인공심장이 완벽하게 만들어져 사람에게 이 식된다면 미국뿐만 아니라 세계에서 수백만명 이상의 사람들이 생명을 연장할 수 있게 된다.
신체의 다른 기관 대부분은 기능이 떨어지거나 병에 걸린 부분을 잘라내도 생명을 유지할 수 있고 다른 사람으로부터 이식을 받기도 쉬운 경 우가 있지만 심장의 경우는 이식을 받기도 힘들 고 잘라내면 기능이 유지되지 않기 때문에 인공 심장이 꼭 필요하다.
늄으로 만든 92g짜리 펌프를 이식받았으며 현 재 퇴원해 거의 정상인과 같은 생활을 하고 있다.
150g 계속해서 쓸 수 있는 인공심장 개발 성공
일본의 국립순환기 연구센터에서 직경 3센티 미터, 길이 7센티미터, 무게 150g 으로 매우 작고 가벼운 인공심장을 개발했다. 특히 내부 의 펌프가 벽과 접촉하지 않고 작동해서 마찰 이 없어 안전하고 오래 쓸 수 있다.
인공장기에 대해 알아보기
인공근육
탄소나노튜브라는 물질을 이용해 스스로 에너 지를 만들어내며 움직이는 인공근육장치가 최 근 미국에서 개발되었다. 이렇게 만들어진 인 공근육은 실제 근육에 비해 100배나 수축율이 좋아서 실제로 쓰여진다면 초인적인 힘을 발 휘하는 인공근육이 될 수 있을 것이다.
인공관절
인공관절은 무릎, 엉덩이 관절 등 주요 관절 부위에 질환이 일상생활이 힘들 정도로 심해 치료가 효과가 없는 경우에 쓰인다.
인공관절수술에 쓰이는 인공관절은 인체에 해가 없는 재질인 스테인레스나 코발트, 세라 믹 등으로 만들어지게 된다. 기존에 문제가 되는 관절을 일부 제거하고 인공관절 삽입을 통해 통증을 없애고, 정상적인 관절 운동이 가능하도록 해 일상생활을 할 수 있게 만든 다.
인공손
실제 사람 손을 대신하는 ‘인공손’ 기술이 날 로 발전하고 있다. 각 손가락 관절을 마음대 로 움직일 수 있고, 작은 물건을 잡거나 주스 를 컵에 따르는 등 여러 가지 동작을 자신의 손처럼 사용할 수 있게 됐다.
스코틀랜드의 터치 바이오닉스가 개발한 아이 -림 펄스(i-Limb Pulse)를 사용하는 모습을 소개하며 이같이 보도했다.
아이-림 펄스는 팔 근육의 미미한 전기신호 를 인식해 작동한다.
문제해결
미래의 인공장기 디자인하기▪ 인간의 몸을 구성하는 모든 부분이 바로 인공장기가 될 수 있습니다. 인공피 부, 인공모발, 인공손톱 등 다양한 인공장기를 떠올려보고 유용한 쓰임새를 지닌 인공장기를 창의적으로 디자인해봅시다.
※ 인공장기 디자인할 때 함께 생각해볼 것들
1. 자신의 신체기관이나 부위 중에 생활 속에서 불편이 느껴지는 부분 (예 : 오래 걸으면 아파지는 다리, 1시간 이상 공부하면 아파지는 머리 등) 2. 동식물이나 기계의 특성 중에 인간의 신체기관에 적용하면 좋은 것
제품명
주요기능
사용법
형태 디자인
4차시
인공장기를 디자인해보자.
교사용 교재
◉ 수업 지도안
단 원 5학년 우리의 몸
연계 단원 5학년 미술 8. 디자인과 생활
수업차시 4차시 지도대상 5학년
활동유형 토론, 계획
교과 학습목 표
1. 미래의 인공장기 디자인해보기 2. 나만의 인조인간 설명도 만들기
교과 연계성 중학교 2학년 과학, 4. 소화와 순환
학습
단계 교수 ․ 학습 활동 시간
(분)
학습 자료 및 유의점
도입
6백만불의 사나이
20년전에 6백만불의 사나이라는 미국드라마시리즈가 있었습니다. 전직 우주 비행사였다가, 비행 사고로 생명의 위험에까지 이르자 양쪽 다리와 한쪽 팔, 그리고 한쪽 눈을 최첨단 생체 공학으로 다시 태어난 바이오닉 인간의 활약을 그렸었죠. 시속 100킬로키터로 달리는 발과 불도저의 힘을 가진 팔, 망원경 같은 줌렌즈를 가진 눈을 가진 인간으로 각종 사건 사고를 해결하는 재미있는 공상과학 드라마였는데요. 이제는 공상 속의 일이 아니라 실제로 가능한 일이 되어가고 있습니다.
5‘
학습
단계 교수 ․ 학습 활동 시간
(분)
학습 자료 및 유의점
본활동
인조인간 만들기
인공장기 디자인한 것을 책상위에 전시한 뒤 돌아다 니며 친구들의 인공장기 중 마음에 드는 것을 골라모 아 나만의 인조인간 설명도를 만들어본다.
15‘ ∙ 학습지
인조인간을 주제로 한 만화 만들기
어떤 상황에서 자신의 인조인간이 가장 잘 활약할 수 있을지를 생각하며 만화를 만들어본다.
15‘ ∙ 학습지
정리
인공장기의 중요성을 간단히 정리한다.
-각종 질병으로부터 해방되고 건강하게 살기위해 인공장기가 필요하다.
5‘
∙ 활동을 통 해 학생들이 새로 알게 된 내용을 확인 한다.
6백만불의 사나이
20년전에 6백만불의 사나이라는 미국드라마시리즈가 있었습니다. 전직 우주 비행사였다가, 비행 사고로 생명의 위험에까지 이르자 양쪽 다리와 한쪽 팔, 그리고 한쪽 눈을 최첨단 생체 공학으로 다시 태어난 바이오닉 인간의 활약을 그렸었죠. 시속 100킬로키터로 달리는 발과 불도저의 힘을 가진 팔, 망원경 같은 줌렌즈를 가진 눈을 가진 인간으로 각종 사건 사고를 해결하는 재미있는 공상과학 드라마였는데요. 이제는 공상 속의 일이 아니라 실제로 가능한 일이 되어가고 있습니다.
상상
인조인간 만들기▪ 친구들의 인공장기를 하나씩 모아 6백만불의 사나이 같은 인조인간을 만들어 봅시다. 모든 학생들은 책상 위에 인공장기 디자인을 올려놓고 돌아다니며 자신 만의 인조인간에 사용할 인공장기를 기록한 뒤 인조인간을 설명도를 만들어봅니 다.
인조인간 이름
장착된 인공장기
인조인간 설명도
상상
자신의 인조인간을 주제로 한 만화 그리기▪ 자신의 인조인간이 활약을 펼칠 수 있는 다양한 상황을 상상해보고 자유롭게 만화로 나타내어 봅시다. (예 : 외계인의 지구침공, 환경오염으로 인한 돌연변이들 의 습격, 소행성충돌, 대지진, 화산폭발, 쓰나미, 치명적인 바이러스의 확산 등)
만화 제목
참고 자료 인공세포를 프린트해서 만든다?
컴퓨터로 프린트를 하면 종이에 2차원으로 인쇄가 된다. 그러나 컴퓨터를 통해 인쇄한 종이를 수십, 수백장 쌓아올리면 부피가 생기면서 3차원의 물체를 만들 수 있다. 바로 이런 원리를 이용해 세포프린팅을 할 수 있고 이것을 통해 사람의 조직이나 장기를 만드는 것이다. 이 과정에서 세포에 필요한 영양분이 컴퓨터 프 린트기의 잉크 역할을 한다고 볼 수 있다. 먼저 인공 구조물을 세워놓은 뒤 그 안에다 신체조직을 얇게 단면으로 잘랐을 때 나타나는 모양을 한층씩 쌓아올리면 서 신체조직을 만든다.
세포 프린팅에 대한 도전은 기계공학 쪽에서 처음 시작됐다. 한국연구재단의 원 광대 이승재 교수는 "산업용 장비를 활용해 인공장기를 만들어보자는 아이디어에 서 세포 프린팅과 관련된 조직공학이 출발했다. 의학과 생물학, 공과대학의 융합 연구로 볼 수 있다"고 말했다.
이 교수는 "연구 초기에는 공대 연구자들과 의사들 사이에 용어가 달라 의사소 통이 잘 되지 않기도 헸지만 이제는 국내에서도 초기모델이 나올 정도로 연구가 진행됐다"면서 "이미 신체조직과 뼈, 연골재생 등에 대한 시술에 세포 프린팅 기 술을 적용할 수 있다는 연구결과가 발표됐으며, 이렇게 만든 방광이 미국에서 시 술됐다는 보고도 있다. 기관지를 그렇게 만든 예도 있다"고 설명했다.
(출처: 2012년 12월 20일자 국제신문, 김용호 기자 kyh73@kookje.co.kr)
참고 자료 인공세포를 프린트해서 만든다?
한국과 미국의 과학자들은 플라스틱 칩 위에 사진 같은 인공 허파를 만들어 신 약 효과를 알아보는 실험에 성공했다. 초소형 인공 장기를 이용해서 실험용 생쥐 같은 동물실험을 대체할 수 있음을 보여주었다.
간이나 신장 또는 허파를 칩 위에 만들어냈던 연구는 이전에도 여러 번 있었지 만 실제 질병을 일으키고 새로운 약품의 효과를 확인할 수 있었던 것은 이번이 처음이다. 미국 하버드대의 잉버 교수와 서울대 의대 허동은 교수는 지난 2010 년 칩 제조 기술을 이용해 이른바 '칩 위의 허파'를 만들어냈다. 아주 작은 메모 리카드만 한 크기의 칩은 투명한 플라스틱 판에 홈이 나있고 위에는 공기가 지나 는 허파 세포가, 아래에는 혈액이 흐르는 모세혈관 세포가 코팅된 형태다. 두 세 포 사이는 물질들이 이동할 수 있는 분리막이 있다.
연구팀은 이 인공 허파에 약물 실험을 했다. 인터루킨이라는 항암제를 환자의 혈관에 주입하면 폐부종이란 치명적인 부작용이 자주 일어나는데 혈관에서 허파 로 체액이 스며들어 호흡을 막기 때문이다. 이런 부작용이 인공 허파에서도 똑같 이 일어났다. 여기에 글락소스미스클라인의 폐부종 치료제를 주입하자 더는 체액 이 허파세포 쪽으로 스며들지 않았다. 신약이 치료 효과가 있다는 것을 그 실험 을 통해 확인할 수 있었던 것이다.
(출처: 2012년 11월 9일자 조선비즈)
◉ 평 가
학생들이 인공장기의 유용성을 잘 이해하고 인공장기 디자인하기에 최선을 다해 참 여했는지 평가한다.
평가
영역 평가기준
평가척도
매우 잘함
잘 함
보 통
미 흡
미완 성
미제 출
5 4 3 2 1 0
통합적 사고
인공장기의 중요성을 이해하고 적극적 으로 디자인하기에 참여했는가.
창의적 설계
상황제시에 맞게 창의적이고 실용적인 인공장기를 디자인했는가.
감성적 터치
최선을 다해 자신의 발명품을 만들어냈 는가.
교사 의견 및 채점 평가
합산