본 논문에서는 척추침생검 시뮬레이터에서 사용의 햅틱 디바이스인 PHANToM(sup)TM을 이용하여 사실적인 힘을 구현하는 방법을 보여준다. PHANToM(sup)TM은 툴의 끝부분에서 좌표축 방향으로만 힘을 낼 수 있는 단점이 있으며, 시스템의 구동장치의한계로 인하여 딱딱한 물체에 닿을 때 불안정한 특성을 보인다. 또한 좁은 영역 안에서 복잡한 조직들로 인한 급격한 강도 변화도 시스템의 불안정을 초래한다. 모사되는 힘은 두가지 성분으로 나뉜다. 하나는 바늘이 삽입될 때 바늘의 길이 방향으로 느껴지는 힘으로 생체 조직의 모델을 통해 값이 구해진다. 다른 하나는 바늘이 피부를 뚫고 지나간 이후에 바늘이 초기 삽입 방양을 유지 시켜주는 회전방향 힘으로 피봇을 이용하여 구현하였다. 불안정성 문제와 바늘이 튀어나오는 문제는 램핑 필터와 시간변수를 이용하여 제거하였다. 침생검 과정은 생체조직의 탄성 변형뿐 아니라 파괴가 일어나는 변형이므로 사실적인 힘을 구현하기 위해서 실험 데이터를 이용하여 삽입 깊이에 따라 탄성 계수와 마찰 상수가 변하는 모델을 제안하였다.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.41
no.5
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pp.303-309
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2017
In this study, the characteristics of the temperature generated by light irradiation, on the surface of a biological tissue with an abnormal tissue part (paraffin) and at the surroundings of the abnormal tissue were studied by numerical and experimental methods. The temperature in the tissue was solved using the computational heat transfer and was compared with the temperature measured with thermocouples. The effects of the light wavelength and the irradiation time on the temperature distribution were analyzed. As a result, the temperature distribution from the irradiation of light in the biological tissue was different when there was an abnormal tissue part. The temperature in the biological tissue with the abnormal tissue part was higher than in a normal tissue.
The intelligent trajectory control method that controls moving direction and average velocity for a prosthetic arm is proposed by pattern recognition and force estimations using EMG signals. Also, we propose the real time trajectory planning method which generates continuous accelleration paths using 3 stage linear filters to minimize the impact to human body induced by arm motions and to reduce the muscle fatigue. We use combination of MLP and fuzzy filter for pattern recognition to estimate the direction of a muscle and Hogan`s method for the force estimation. EMG signals are acquired by using a amputation simulator and 2 dimensional joystick motion. The simulation results of proposed prosthetic arm control system using the EMf signals show that the arm is effectively followed the desired trajectory depended on estimated force and direction of muscle movements.
Optical measurements of turbid biological tissue have provided a means to study tissue metabolism, tissue blood perfusion and blood oxygenation non-invasively. We used the red light of 660nm and infrared of 880nm to measure the blood fractional volume and oxygen saturation of biological tissue. In vivo reflectance data were obtained the physiological change from the deep tissue in human subject. The data evaluation was assessed by examining the slopes of the plotter index for the changes in oxygen saturation and blood fraction volume. The index is the natural logarithm of the ratio of reflected light intensity from measured medium to reference intensity at each wavelength. According to the experimental results, oxygen index changes significantly in the muscle of calf during exercise.
오늘날 고령화와 사고의 증가 및 삶의 질이 향상됨에 따라 생체재료에 대한 관심과 수요는 매우 커지고 있다. 오래전부터 인체의 손상된 부위를 자가이식(autograft)이나 동물을 통한 이종이식(allograft)으로 일부 대체 하였지만, 그 수요와 쓰임에는 많은 한계가 있었다. 생체재료 (biomaterials)는 사고나 질병에 의해 손상된 인체의 조직이나 장기를 대체하거나 그 기능을 회복하기 위해 사용되는 재료를 말한다. 1) 생체재료로서 세라믹스(생체 세라믹스 bioceramics)는 1970년대부터 일부 임플란트 (implant)용으로 쓰이기 시작했으며 현재는 치과(dentistry)및 정형외과(orthopaedics) 분야에서 그 쓰임과 규모는 실로 막대하다. 최근에 생명공학(biotechnology)의 발달과 더불어 생체재료나 조직공학(tissue engineering) 분야가 새롭게 대두되면서, 생체세라믹스를 개발하고자 하는 노력은 선진국을 중심으로 이루어지며, 국내에서도 관심이 집중되고 있다.(중략)
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.13
no.6
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pp.566-573
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2002
In this paper, dielectric characteristics of pathological tissues cultivated using the xenograft method were analyzed. Since cancerous tissues were extracted from the nude mouse just before the measurements, they were maintained as fresh as living tissues in the measurements. This would be one of the advantages to get more accurate and reliable results. Dielectric properties of four cancerous tissues such as brain cancer, breast cancer, colon cancer and gastric carcinoma were measured in the frequency range between 45 MHz and 5 GHz. For the measurement of the dielectric properties, 58 xenografted samples were used. It was found that all of the cancerous tissues had the similar dielectric constant values. Comparing with the normal tissues, dielectric constant values of brain cancer, breast cancer and colon cancer were higher than those of the normal tissues except gastric carcinoma in the frequency range.
In this paper. we describe a 32-channel bioimpedance measurement system It consists of 32 independent constant current sources of 50 kHz sinusoid. The amplitude of each current source can be adjusted using a 12-bit MDAC. After we applied a pattern of injection currents through 32 current injection electrodes. we measured induced boundary voltages using a variable-gain narrow-band instrumentation amplifier. a Phase-sensitive demodulator. and a 12-bit ADC. The system is interfaced to a PC for the control and data acquisition. We used the system to detect anomalies with different resistivity values in a saline Phantom with 290mm diameter The accuracy of the developed system was estimated as 2.42% and we found that anomalies larger than 8mm in diameter can be detected. We Plan to improve the accuracy by using a digital oscillator improved current sources by feedback control, Phase-sensitive A/D conversion. etc. to detect anomalies smaller than 1mm in diameter.
A non-invasive technique to measure absorption and scattering coefficients was investigated The reflected backscattered light from the surface of phantom and biological tissue was obtained by using a time-correlated single photon counting system in pico-second time domain. The absorption and scattering coefficients were acquired by the time of peak and asymptotic behavior of the time-resolved reflectance curve and agreed well the ones that is obtained with deconvolution method It was found that the approximation method was good for biological medium to calculate optical properties due to its convenience and accuracy.
1970년 이후 30여 년 동안 생체 이식재료로서 다양한 종류의 바이오 세라믹스가 소개되었고 그 일부는 임상에서 성공적으로 응용되고 있다. 이색재료로 사용되던 대부분의 금속재료가 인체 내에서 독성을 나타내고 있기 때문에 처음에는 인체 내에서 전혀 반응을 하지 않는 알루미나, 탄소등 비활성(bioinert)재료가 응용되었다. 이들 바이오 세라믹스는 인체 내에서 독성을 나타내지는 않지만 생체조직 세포와의 결합 특성은 없고 단지 기계적 엉킴(morphological fixation)으로 생체 조직에 붙어 있게 되므로 오랜 시간이 지나면서 세포와 이식재료가 분리되는 현상이 있다. 사람의 수명이 점점 길어지면서 좀더 장기간 그리고 안정적으로 인체 내에서 견딜 수 있는 이식재료가 필요하게 되었다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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