• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권6호
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• pp.523-531
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• 2003

본 연구에서는 표면 전극을 사용하는 8채널 전기자극 시스템을 개발하였고. 이 시스템을 이용하여 하반신 마비한자의 근력강화를 위한 전기자극 엑서사이즈와 FES 보행을 하였다. 본 연구에서 개발한 전기자극 시스템은 컴퓨터 프로그램, 전기자극기, 그리고 컴퓨터 프로그램과 전기자극기를 연결하는 통신부분으로 구성되어 있다. 컴퓨터 프로그램에서는 마우스를 이용하여 임의의 자극 패턴을 손쉽게 구성하고 편집학 수 있으며 이렇게 구성/편집된 자극 패턴은 동원곡선(recruitment curve)을 통하여 자극 파라미터로 변환된다. 자극 파라미터는 직렬통신을 이용하여 전기자극기에 전달된다. 전기자극기는 주제어부에 1개, 각 채널에 1개씩 총 9개의 마이크로프로세서로 구성되어 있다. 주제어부의 마이크로프로세서가 컴퓨터 프로그램과 통신을 하고 각 채널의 마이크로프로세서를 제어한다. 본 연구에서 개발한 기능적 전기자극 시스템으로 하반신 마비환자에게 100주 동안 전기자극 엑서사이즈를 실시한 결과 근력, 다리둘레, 그리고 피로저항성의 증가를 볼 수 있었다. 전기자극 엑서사이즈로 무릎신근(knee extensor muscle)이 체중을 지지한 수 있을 정도로 증가한 후에 FES 보행을 시작하였고, 현재 2분 동안 50m 이상 보행할 수 있다.

• The Korean Journal of Physiology
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• 제22권1호
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• pp.101-109
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• 1988

최근에 마취한 흰쥐에서 중뇌망상체를 전기적으로 자극하면 췌장의 외분비 기능이 증가하며 이러한 결과는 망상체의 자극으로 인하여 교감신경계의 활성도가 상승하기 때문이라는 보고가 있다. 한편 교감신경계의 활성도가 상승할 경우 교감신경계의 전달 물질인 catecholamine이 교감신경 종말 뿐만 아니라 부신수질에서도 유리된다고 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 중뇌망상체의 자극으로 인하여 췌장의 외분비 기능이 증가함에 있어 교감신경계가 중요한 역할을 담당하는지를 확인하고, 이때 부신수질이 관여하는가를 알아보고자 하였다. 마취한 흰쥐에게 atropine (1mg/kg) 또는 reserpine (5mg/kg)을 투여하거나 또는 부신을 적출한 다음 중뇌망상체를 전기 자극하면서 췌장액을 채취하였다. 사용한 전기자극의 매개변수는 1.3V, 40Hz, 2msec이었다. atropine과 reserpine을 투여하면 마취한 흰쥐의 자발적 췌장액 분비량과 단백질 분비량은 모두 유의하게 감소하였으나 부신을 제거하면 췌장액 분비량에는 이렇다할 변동이 없는 반면에 단백질 분비량은 유의하게 감소하였다. 중뇌망상체를 전기자극하면 췌장액 분비량과 단백질 분비량 모두가 유의하게 증가하였다. 이러한 망상체의 자극효과는 atropine 전처치에 의하여 이렇다할 영향을 받지 않았으나 reserpine 전처치에 의하여 소실되었다. 그러나 부신을 적출하면 망상체 자극에 의한 췌장액 분비량의 증가는 유지되는 반면에 단백질 분비량의 증가는 소실되었다. 한편 미주신경을 절단한 흰쥐에서 중뇌망상체를 자극하는 동안에 경동맥의 수축기 및 이완기 혈압이 상승하였는데 이러한 망상체의 자극효과도 reserpine의 투여에 의하여 유의하게 감소되었다. 본 실험의 결과를 종합하여 보면 마취한 흰쥐에서 중뇌망상체의 자극은 교감신경계를 활성화시켜 췌장액 분비량과 단백질 분비량에 촉진적인 영향을 미치며, 이때 활성화된 교감신경계는 부분적으로 부신을 경유하게 췌장의 단백질 분비에 촉진적인 영향을 미치는 것으로 생각된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권2호
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• pp.151-156
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• 2004

편마비 환자에서 상지 기능을 효과적으로 회복시키기 위하여 근전도 유발 기능적 전기자극기 개발과 편마비 환자를 대상으로 손목, 수지신전 운동 시 가장 효과적으로 근수축을 감지 할 수 있는 위치와 전기 자극 시 가장 이상적인 손목, 수지 신전 운동이 일어나는 부위를 탐색하여 두 부과가 일치하는 이상적인 전극부착 위치를 설정하였다. 1) 전기자극 시스템으로 EMC 계측부, 정전류 회로부를 개발하고 프로그램으로는 근전도 유발 전기자극기와 Passive FES의 동작이 가능한 형태로 개발하였다 자극조건은 주파수 35 Hz, 펄스폭 150 ${\mu}\textrm{s}$, 비대칭적 이상성 파형을 선택하였다. 2) 상지 편마비 환자 15명을 대상으로 전완의 근위부 1/2부위를 12개의 영역으로 나눈 후 근위부의 외측으로부터 영역의 순서를 정하였다. 각 영역에서 환자의 손목을 신전 하였을 때 근전도 유발 자극기가 감지하는 활동전위의 진폭을 측정하였으며 가장 크게 감지된 영역은 4, 5 영역이었고, 전기자극을 시행하였을 때 손목과 수지부위가 신전 되는 모양이 이상적인 영역은 4, 5, 7, 8 영역이었다. 근전도 유발 전기자극을 시행하였을 때 근 수축을 감지하여 근전도 유발 전기자극이 일어나는 일련의 과정이 이상적인 영역은 해부학적으로 4, 5 영역이었다.

• 재활치료과학
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• 제7권1호
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• pp.63-77
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• 2018

목적 : 본 연구는 기능적 전기 자극을 병행한 과제 지향적 훈련이 불완전 경수 손상 환자의 손 기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 연구방법 : 대상자는 불완전 경수 손상 진단을 받은 성인 3명으로, ABA 설계를 사용하였으며, 연구기간 동안 기초선(A1) 5회기, 중재기(B) 20회기, 재기초선(A2) 5회기로 총 30회기 실시하였다. 중재기(B) 동안 기능적 전기 자극을 병행한 과제 지향적 훈련이 제공되었고, 모든 회기에는 손 기능을 평가하기 위해 상자와 나무토막 검사(Box and Block Test), 떨어지는 막대 잡기(Grip the falling bar)와 먹기 흉내 내기(Simulated feeding)를 측정하였으며, 기초선(A1) 전, 재기초선(A2) 후로 Canadian Occupational Performance Measure(COPM), Jebsen-Taylor Hand Function Test(JTHFT)와 Wolf Motor Function Test(WMFT)를 실시하여 중재 효과를 살펴보았다. 결과 : 모든 대상자는 상자와 나무토막 검사(Box and Block Test), 떨어지는 막대 잡기(Grip the falling bar)와 먹기 흉내 내기(Simulated feeding)를 통해 기초선(A1)보다 중재기(B)에서 우세 손 기능이 향상되었고, 재기초선(A2)에서 그 효과가 유지되었다. 재기초선(A2) 후 COPM, JTHFT와 WMFT의 결과, 우세 손 기능의 향상과 과제 수행도와 만족도의 향상을 보였다. 결론 : 기능적 전기 자극을 병행한 과제 지향적 훈련은 경수 손상 환자의 손 기능뿐만 아니라, 대상자가 선택한 훈련 과제의 과제 수행도와 만족도 향상에 효과적이다.

• 인지과학
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• 제33권1호
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• pp.51-75
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• 2022

경두개 직류전기자극(transcranial Direct Current Stimulation; tDCS)은 지각, 인지, 운동 등의 뇌기능 향상 및 발달 효과가 입증되며, 다양한 분야에서 활용 및 응용되는 비침습적 뇌자극술이다. tDCS 효과는 뇌의 해부학적 구조, 뇌의 노화 정도 등의 뇌신경활성화 특징에 따라 다르게 나타난다는 연구결과들이 보고되고 있다. 일주기 리듬(circadian rhythm)은 대략 하루 주기의 수면과 각성의 생리적 변화패턴을 의미하며 뇌신경활성화 상태는 일주기 리듬에 따라 다르게 나타난다. 일주기 유형(chronotype)은 하루 중에 발현되는 각성도의 크기에 따라 아침의 각성도가 큰 유형은 아침형으로 저녁의 각성도가 큰 유형은 저녁형으로 나누어진다. 본 연구는 일주기 리듬에 의해 변하는 뇌기능 특징이 tDCS 효과에 미치는 영향을 알아보고자 한다. 총 20명의 건강한 성인 대상으로 실험을 진행하였고, 참가자들은 일주기 유형을 분류하기 위해 아침형-저녁형 설문지에 의해 주간형(아침형, 중간형)과 야간형(저녁형)으로 분류했다. 본 실험은 Zoom 프로그램을 이용하여 참가자와 실험자가 온라인으로 만나서 실험을 진행했다. 실험이 확정된 참가자는 실험자로부터 뇌파 기기, 뇌파 데이터를 획득하는 앱이 있는 핸드폰, 핸드폰 거치대, 뇌자극 기기의 사용방법에 대한 설명을 듣고 기기를 테스트해보고 기기를 전달받았다. 기기사용의 어려움을 가진 2명의 참가자는 대면 실험을 진행하여, 실험자가 기기작동을 하여 실험에 참여했다. 일주기 리듬의 상태에 따른 뇌자극 효과를 알아보기 위해 1주일 간격으로 아침과 저녁에 실험했으며, tDCS 자극 전과 후의 신경활성화 반응의 차이를 뇌파를 이용하여 측정하였다. 뇌자극에 의한 뇌기능 변화를 확인하기 위해 자극 전의 뇌파와 자극 후 뇌파가 다른 패턴을 보이며 분류가 잘되는 지를 예측 정확도로 분석했으며, 뇌기능 특징 변화가 일주기 리듬과 일주기 유형에 따라 다르게 나타나는지 확인하기 위해 각 조건의 분류조건(아침/저녁, 주간형/야간형)에서 추출된 주요 EEG 특성을 비교했다. 54개의 뇌파 특성값을 추출하여 SVM(Support Vector Machine) 기계학습 알고리즘으로 분류 모델을 구축하였고, 구축된 모델을 Leave-One-Out 교차검증(Leave-One-Out Cross-Validation)을 사용하여 자극 전과 후의 뇌파 반응을 예측하는지 평가하였고, 분류예측모델의 주요 예측 인자를 확인하는 주요 특성 분석을 진행하였다. 아침과 저녁의 tDCS에 따른 뇌파 특징을 분류하는 예측 정확도는 모두 98%로 나타났으며, 주간형의 아침 자극 조건과 저녁 자극 조건의 예측 정확도는 92%와 96%이며, 야간형의 아침자극 조건과 저녁 자극 조건의 예측 정확도는 모두 94%로 나타났다. 아침 자극 전과 후의 뇌파를 분류하는 상위 3개의 주요 EEG 특성결과는 주간형과 야간형에 따라 다르게 나타났다. 주간형은 좌측 측두 두정엽과 전전두엽의 뇌파 특성값이 나타났으며, 야간형은 측두 두정엽의 뇌파 특성값들만 나타났다. 저녁 자극전과 후의 뇌파를 분류하는 상위 3개의 주요 EEG 특성 결과 또한 주간형과 야간형에 따라 다르게 나타났다. 주간형은 우측 측두 두정엽과 좌측 전두엽의 뇌파 특성값이 나타났으며, 야간형은 측두 두정엽과 전두엽의 뇌파 특성값이 나타났다. 이와 같은 연구결과는 일주기 리듬과 유형에 따라 아침과 저녁의 뇌기능 특징이 다르게 나타나서 뇌자극 효과가 다르게 나타날 수 있음을 확인한 결과이다. 본 연구의 결과는 효과적인 뇌자극을 위해 개인의 뇌신경 활성화 상태 및 특징에 따라서 뇌자극 프로토콜을 조정할 필요성을 제시한다는 데에 의의를 찾을 수 있다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제20권2호
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• pp.183-190
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• 1999

본 논문은 족하수 환자를 대강으로 휴대가 간편하고 사용이 편리한 피드백 제어형 전기자극기를 제안하는 데 그 목적이 있다. 이 시스템은 교통사고, 산업재해, 뇌졸중 등으로 인하여 하지마비를 동반한 환자에서 마비된 하지근의 위축 및 괴사를 방지하고 혈액순환을 증가시킬 뿐만아니라 보행을 보조하여 안정된 활동을 가능케 한다 피드백 제어형 전기자극기는 환자가 오랜 시간 보행시 전극의 임피던스 변화나 근피로에 의해 족하수증이 다시 발생하게 되면 관절각의 변화가 관절각 센서에 의해 검출되고 이때의 오차는 PID 제어에 의한 자극전압의 변화를 가져와 설정된 위치에 발목이 도달하도륵 자극레벨이 자동 조절된다. 자극조건은 자극주파수 40 Hz, 자극펄스 0.2 ms, 30∼80 V이다. 족하수 환자 5명을 대상으로 42일 동안 첫째 1주일 동안에는 하루에 15분을 자극하고, 다음 주기는 1주일 단위로 하루에 30분, 60분, 70분, 120분씩 점차적으로 시간을 증가하면서 자극하였다. 이때 근력은 27.7%가 향상되었고, 근 피로도는 22.9%가 감소되었다. 이런 결과를 종합할 때 피드백 제어형 전기자극기는 족하수 환자의 보행기능 및 운동기능을 회복하는 데 효과적이라 하겠다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2000년도 제15차 학술회의논문집
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• pp.245-245
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• 2000

후각기는 후각신경과 삼차신경의 기능을 객관적이고 정량적으로 검사할 수 있는 기기로, 객관적으로 인정받을 수 있는 후각기의 제작에는 많은 어려움이 있기 때문에, 현재까지 후각신경과 삼차신경의 기능을 정확하게 측정할 수 있는 방법이 없었다. 그러나, 산업이 발달하고 공해가 더욱 심해질수록 후각의 변화가 생기고, 비강 내 질환이나, 공해물질 등에 의해 삼차신경이 민감한 반응을 일으키므로, 앞으로는 이 신경들의 측정이 중요할 것으로 여겨진다. 또한 각종 산업분야에서 이제까지 사람의 미각이나 후각에 의존하여 제품을 생산해오던 방법을 변화시켜 객관적인 수치를 이용하여 제품을 생산할 수 있다. 따라서 이번 연구에서는 사람이나 동물에게 다양한 후각물질을 원하는 정확한 농도로 투여하는 기기로, 온도와 습도를 사람의 신체 조건과 동일한 공기와 혼할하여 원하는 정확한 농도(ppm)의 후각 자극을 만들어 mass flow controller와 solenoid valve를 이용하여 square-shape의 자극모양이 되도록 한 후, 피검자에게 자극하여 전기생리학적 반응을 얻는 기기를 개발하였다.

• 한국축산식품학회지
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• 제22권3호
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• pp.234-239
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• 2002

전기자극 처리는 도체의 온도가 저하되기 전 사후강직에 도달하게 하여 저온 단축을 줄이는 효과와 함께 연화 시작점을 빠르게 하여 근섬유 분해속도를 증가시킨다고 보고되고 있다. 전도체 또는 반도체에 전기자극을 한후 냉각을 했을 때 근육의 종류와 부위에 따른 사후 대사/강직/냉각의 속도가 각기 다르기 때문에 국소 전기자극기 같은 처리와 전기자극 효과의 그 직접적 기능 및 상대적 중요성은 앞으로 많은 연구를 필요로 하고 있다. 결론적으로 각각의 실험 조건과 방법이 달라 대폭 그 결과가 달라짐으로써 직접적인 비교가 어려웠다는 점을 강조하고 싶다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권12호
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• pp.319-327
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• 2019

본 연구에서는 기능적 전기 자극을 이용한 생체되먹임 융합 자세조절 훈련을 중재하여 급성기 뇌졸중 환자들의 다리 근활성도와 균형 능력에 미치는 효과에 대하여 알아보고자 하였다. 뇌졸중 환자는 기능적 전기 자극을 이용한 생체 되먹임 융합 자세조절 실험군 15명과 일반적인 생체되먹임 융합 자세조절 대조군 15명으로 나누어 8주간 주 5회, 30분간 시행하였고, 다리 근활성도를 평가하기 위해 근전도를 이용하여 가쪽넓은근, 안쪽넓은근, 넙다리곧은근, 넙다리두갈래근를 측정하였다. 균형 능력을 측정하기 위해 Biorecue를 이용하여 균형 능력을 측정하였다. 다리 근활성도 비교에서는 가쪽넓은근, 안쪽넓은근, 넙다리곧은근, 넙다리두갈래근에서 통계적으로 유의한 차이를 보였고, 균형 능력 비교에서는 신체 중심 이동면적, 총 궤적 길이, 안정선한계에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 이에 따라 기능적 전지 자극을 이용한 생체되먹임 자세조절 훈련이 일반적인 생체되먹임 자세조절 훈련 보다 다리 근활성도와 균형 능력을 향상시키는데 효과적임을 알 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권1호
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• pp.57-66
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• 2014

본 연구는 현재 국내 연하장애 환자를 대상으로 하는 연하장애 기능적 전기 자극 치료 장비의 사전 사후 점검과 유지 보수와 관련한 설문조사를 실시하고 장비사용 현황과 관리 실태를 분석함으로서 체계적인 치료 장비 관리 가이드라인 개발의 필요성을 제시하는데 그 목적이 있다. 연구대상은 상급종합 병원, 종합병원, 재활병원, 요양병원을 포함하는 총62개 기관 중 최종적으로 설문에 응답한 50개 기관이었다. 연하장애 기능적 전기 자극 치료 장비의 사전 사후 점검과 유지 보수 현황과 실태를 파악하기 위한 설문지를 개발한 후, 이를 기초로 2013년 8월 21일부터 2013년 11월 10일간의 연구 자료를 분석에 사용하였다. 연구 결과, 장비는 활발히 사용하고 있었으나 장비의 사용 전 작동 검사, 사용 후 작동 검사, 유지 및 보수, 소독 보관 등의 항목에서 체계적인 관리를 하지 않고 있었다. 혼수상태이거나 인지가 현저히 저하된 환자에게 적용하는 방법과 관련한 항목에서도 표준화된 방법이 없거나 가이드 라인이 제시되었더라 하더라고 실제 사용하지 않고 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 장비의 사전 사후 점검과 유지 보수에 대한 표준화된 가이드라인 및 질 관리 지표 개발에 대한 연구의 필요성을 제시한다.