• 대한치과교정학회지
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• 제26권3호
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• pp.291-299
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• 1996

교정력은 치아이동과 악골성장을 조절하는 기계적 자극이며, 이러한 기계적 자극에 골세포가 반응하므로써 치조골과 악골의 개조가 일어난다. 이러한 기계적 자극은 크게 압축력과 인장력으로 대별된다. 따라서 본 연구는 인장력 및 압축력의 서로다른 기계적자극이 세포활성에 미치는 차이를 알아보기 위하여 조골세포주 MC3T3-E1 세포를 24well 배양접시에 well당 $2{\times}10^4$개의 세포를 넣어 배양한 후, 밀생상태가 되었을때 Diaphragm pump을 사용하여, $25g/cm^2$ 및 $300g/cm^2$의 압축력과 $-25g/cm^2$ 및 $-300g/cm^2$의 인장력을 지속적으로 가하였다. 배양한 후 각각 4일, 6일, 10일, 14일, 18일, 20일째에 ALP활성을 측정한 결과 같은 크기의 압력에서는 인장력에 비해 압축력을 가한 경우에서 ALP활성도가 증가되었으나, 세포는 기계적 자극의 양상 즉 압축력과 인장력을 구별하여 다르게 반응을 하지는 않는 것 같았다. 인장력과 압축력 모두에서 ALP활성도는 시간이 지남에 따라 대조군 수준으로 돌아왔다. 이는 기계적 자극은 세포의 증식과 분화가 왕성한 시기에 세포활성도에 더 크게 영향을 미치는 것으로 생각되며, 압축력과 인장력에 관계없이 기계적 자극의 양이 클수록 ALP활성도의 최고치 도달시간이 지연되어, 기계적 자극의 세기는 세포 활성도에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제28권1호
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• pp.165-174
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• 1998

교정력이 치아에 가해지면 치주인대의 재생과 치조골의 개조가 일어난다. 치주인대 섬유아세포는 collagenase와 TIMP-1을 분비하여 치주조직의 교원질의 분해와 합성을 담당한다. 본 연구에서는 치주인대 섬유아세포예 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 가해 collagenase와 TIMP-1의 발현을 RT-PCR과 면역조직화학 염색을 사용하여 알아보았다. 4명의 10대 남자 교정환자에게서 아무런 병소가 없는 제1소구치를 발치후 치주인대 섬유아세포를 배양하여 4-6세대의 세포를 사용하였다. 대조군, $Petriperm dish^{\circledR}$ 바닥의 표면적을 $5\%$ 증가시킨 기계적 자극을 가한 군, interleukin-$1{\beta}$를 1.0 ng/ml를 가한 군과 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 같이 가한 군으로 나누어 4명의 환자에서 얻은 세포군을 각 군별로 2, 4, 8시간 후 RT-PCR을 시행하여 그 산물을 반정량하여 대조군에 대한 각 실험군의 상대적인 증감을 나타내었고, 24시간후 면역조직화학 염색을 시행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 광학 현미경으로 세포의 형태를 관찰한 결과 대조군에서는 전형적인 별모양과 길쭉한 모양을 함께 보였으나 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 각각 혹은 동시에 준 군들에서는 별모양의 세포가 사라지고 모양이 더욱 길어졌다. 2. collagenase는 대조군에 비해 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 각각 혹은 동시에 준 군들에서 증가하였고, 실험 8시간 후에서는 interleukin-$1{\beta}$를 준 군, 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 동시에 준 군에서 뚜렷한 증가를 보였다. 3. TIMP-1은 세포 자극 2, 4시간 후에는 대조군에 비해 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 각각 혹은 동시에 준 군들에서 감소하였지만, 실험 8시간 후에서는 증가를 보였다. 4. 면역조직화학 염색을 통해 collagenase와 TIMP-1이 대조군에 비해 기계적 자극과 interleukin-$1{\beta}$를 각각 혹은 동시에 준 군들에서 더욱 강한 염색상을 나타내었다. 본 실험의 결과 섬유아세포는 외부 자극이 가해지면 collagenase와 TIMP-1의 발현 조절을 통해 치주인대 재생과 치조골의 개조에 영향을 미쳐 항상성을 유지하려고 함을 알 수 있었다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제19권10호
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• pp.198-205
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• 2019

본 연구의 목적은 목 디스크 환자에게 기계적 자극을 적용하여 피부 감각의 변화를 유도하고 동일한 척수분절의 통증 역치와 근 긴장도 전-후 변화를 확인하고자 하였다. 이에 목 디스크 질환을 가지고 있는 남성 10명, 여성 20명으로 구성된 대상자를 총 30명 선정하고 실험을 진행하였다. 기계적 자극 그룹은 Graston 장비를 이용하여 5분간 피부 감각 변화를 유도하였고, 대조군은 아무런 조치를 받지 않았다. 피부 감각 변화는 Von Frey filament를 통해 검사를 진행하였고, 압통 역치의 변화는 압통 역치 측정기를 통해 측정하였고, 근 긴장도의 변화는 Myotone pro를 사용하여 측정하였다. 기계적 자극 적용 시 피부 감각의 역치는 통계적으로 유의하게 증가하였다(p<0.05). 동일한 척수 분절의 신경 지배를 받는 오른쪽 가시아래근의 압통 역치와 근 긴장도는 통계적으로 유의하게 증가하였고(p<0.05), 오른쪽 등세모근의 압통 역치는 통계적으로 유의하게 감소하였다(p<0.05). 하지만 다른 근육들의 압통 역치와 근 긴장도는 통계적으로 유의한 변화가 나타나지 않았다. 또한, 대조군에서는 피부 감각, 압통 역치, 근 긴장도의 변화가 통계적으로 유의하게 나타나지 않았다. 결과적으로 기계적 자극에 의해 유도된 피부 감각 변화는 동일 척수 분절의 압통 역치와 근 긴장도의 변화시켰다. 따라서 동일 척수 분절에 대한 기계적 자극의 적용을 통해 목 디스크 환자의 압통 역치, 근 긴장도의 증가와 통증 조절을 위한 새로운 재활 방법으로 임상적 의의가 있다고 판단된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권6호
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• pp.675-681
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• 2010

중간엽 줄기세포(MSCs)는 미분화 상태의 세포로써, 섬유아세포, 연골아세포, 골아세포 등으로 분화하여 인체의 근골격계를 구성하며, 기계적 자극은 중간엽 줄기세포 분화를 결정하는 중요한 인자로 알려져 이다. 본 연구에서는, 세포가 생존하기 위한 환경을 제공하고, 세포가 기계적 자극조건에 따라 분화할 수 있도록 하는 바이오리엑터를 제안하엿다. 또한, 중간엽 줄기세포를 배양하기 위한 세포 지지체로써 PU(polyurethane)로 제작된 지지체를 제안하였다. 세포 분화를 확인하기 위하여, 중간엽 줄기세포를 PU 지지체에 seeding한 후, 바이오리엑터를 이용하여 기계적 자극에 의한 세포의 분화를 확인하였다.

• 생물환경조절학회지
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• 제32권3호
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• pp.205-209
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• 2023

기계적 자극은 식물체의 형태적 변화를 유도하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 기계적 자극을 적용한 토마토의 육묘기 동안의 생육 변화를 확인하기 위해 수행되었다. 브러싱 처리가 기계적 자극으로 이용되었으며, 아크릴이 부착된 이송장치를 이용하여 2시간 간격으로 파종 후 10일 이후부터 처리를 진행하였다. 브러싱 처리 동안 생육 변화를 확인하기 위해 3일 간격으로 생육을 조사하였다. 초장과 엽면적은 브러싱 처리에서 대조구에 비해 감소하는 결과를 보였으며 지상부의 생체중과 건물중은 대조구와 유사한 값을 보였다. 총 근장과 지하부 표면적은 브러싱 처리에서 대조구에 비해 증가하였으며, 지하부 부피는 대조구와 브러싱 처리가 유사한 값을 보였다. 결론적으로 토마토 공정묘에 브러싱 처리는 지상부의 생육 감소를 유도하였으며 지하부의 형태적 발달을 증가시키는 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.48-53
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• 2005

본 연구의 목적은 기계적인 전단층 자극방법을 이용 스월제트 혼합향상의 가능성을 고찰함에 있다. 이를 위해 기계적 자극장치가 설계, 제작되었다. 주요 구성품으로는 두개의 아음속 노즐, 스월 발생기, 그리고 유동 자극기 등이다. 실험은 다음과 같은 다양한 헬리컬 모드들에서 수행되었다; m=+0, m=$\pm$1, m=$\pm$2, m=$\pm$3, m=$\pm$4. 열선유속계를 이용한 plane 파동과 헬리컬 파동 자극에 따른 제트속도 측정이 이루어 졌다. 다양한 헬리컬 모드에서의 결과 값들이 기준 값(plane-wave)과 비교되었다. 획득된 결과는 3-D mesh plot 과 2-D contour plot으로 표현되었다. 이로써 새로 고안된 장치는 헬리컬 불안정파 자극에 대한 효과를 입증하였고 또한 결과적으로 스월제트의 혼합을 증진시켰다.

• 대한치과교정학회지
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• 제38권5호
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• pp.337-346
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• 2008

교정치료 본질인 치아이동을 보다 효과적으로 하기 위한 기계적 힘외의 다른 자극원으로서 전기적 자극에 대한 효용성이 부각되고 있다. 본 연구는 임상에서 초소형 전기장치에 의한 전기 자극이 교정적 치아이동에 미치는 효과를 실증하기 위해 시행되었다. 교정용 미니 스크류를 식립한 성인 여성 교정 환자 7명의 상악 견치 후방 견인 시 실험측에 150 gm의 기계적 교정력 외에 $20{\mu}A$의 직류 전류를 공급하는 초소형 전기 장치를 고안, 제작, 장착하여 견치의 근원심에 1일 5시간씩 4주간 전류 자극을 흘리고, 대조측에는 기계적 자극만을 가한 후, 매 주간 치아 이동량을 측정하여 치아이동에 있어서 전기자극의 효과를 검증하였다. 실험기간 동안 치아이동률에 있어서 실험군에서 대조군에 비해 1, 2째주에서 33%, 3, 4째주에서 21,4% 증가된 치아이동을 보였다. 실험군의 평균 치아 이동량은 1, 2째주가 3, 4째주에 비하여 컸으며, 그 차이는 각각 47%, 24% 증가된 치아 이동량을 보였다. 실험을 통하여 미세 전류가 적용되어 치아이동을 촉진할 수 있다는 것이 임상적으로 실증되었다. 생물학적으로 최적의 치아이동을 계획하여 치료계획을 단축시킬 수 있는 방법은 기계적 교정력과 전기자극을 동시에 가하는 것이라고 제안한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 춘계학술발표대회
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• pp.46.2-46.2
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• 2009

In vitro 상에서 골조직을 원활하게 재생하기 위해서는 3차원 지지체를 이용한 세포 배양과 세포 배양 시 세포의 형태와 기능을 유지/향상시키기 위한 인체 내 미세 환경 재현은 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 뼈 성분과 유사한 생체 활성 물질인 hydroxyapatite (HA)와 생분해성 고분자인 poly $\varepsilon$-caprolactone (PCL)를 복합재료로 이용하여 내부 연결성이 우수한 골조직 재생용 3차원 지지체를 제작하였으며, 골 재생 능력 향상을 위하여 인체내 골조직의 기계적 미세 환경을 체외에서 구현한 새로운 형태의 perfusion bioreactor system을 개발/적용하였다. 또한 본 연구에서 개발된 perfusion bioreactor system의 생물학적 평가를 위해 MG63 (osteoblast like cell, 한국 세포주 은행)과 New Zealand White Rabbit에서 분리한 중간엽 줄기세포를 골조직 재생용 3차원 지지체에 파종하였다. 48시간 동안 안정화 후 perfusion bioreactor system을 이용하여 기계적 자극을 파종된 세포에 인가하였으며, 배양 기간 동안 세포의 증식 확인 및 형태학적 관찰을 실시하였다. 본 연구 결과, perfusion bioreactor system을 이용하여 기계적 자극을 인가한 실험군에서 세포의 증식 및 활성도가 대조군에 비해 우수함을 확인 할 수 있었다. 따라서, perfusion bioreactor를 이용한 세포 배양은 세포의 활성 향상 및 골조직 재생에 도움이 될 것으로 사료된다. 차후 perfusion bioreactor를 이용한 다양한 패턴의 자극이 골재생 능력 및 중간엽 줄기세포의 골 분화능에 미치는 영향에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.211-215
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• 2019

정적인 상태인 체외 환경(in vitro)에서의 세포배양 과정은 실제 생체 내 환경에서의 세포발달과정과는 많은 차이가 존재한다. 따라서, 체내 환경의 정밀한 모사를 위해서는, 기계적인 자극을 세포에 전달하여 줄 수 있는 동적 세포배양장치가 필수적이다. 하지만 기존의 동적 세포배양장치에는 튜브, 펌프, 모터 등의 비교적 복잡한 장치들을 필요로 하였으며, 전달되는 기계적 자극도 단순한 형태였다. 본 연구에서는 단순한 장치로 구동되는 동적 세포배양장치를 위하여 전기활성고분자(EAP) 구동기를 동력원으로 하는 소형 동적 세포배양장치를 설계하였다. 이 장치는 다양한 기계적 자극을 세포에 전달하는 것이 가능하다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제5권4호
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• pp.216-223
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• 2012

임플란트 삽입 시 뼈의 회복기간은 약 8주에서 12주가 소요되는데, 이 때 임플란트 주위에서 발생하는 뼈의 회복작용 다시 말하여 골융합은 임플란트의 사용에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 이 조사논문에서는 골융합의 촉진작용으로 직접적인 기계적 자극, 초음파에 의한 자극, 레이져에 의한 자극, LED에 의한 자극을 비교 하였으며, 이번 조사를 통해서 자극 방법에 상관없이 $1.47^{\sim}1.6MHz$의 자극이 가장 이상적임을 찾아내었다.