• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1994년도 춘계학술대회
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• pp.105-108
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• 1994

A comparative study was made of the valvular sounds produced by normal prosthetic valves with thrombosed prosthetic valves. Comparisons of the closing sound were made for the power frequency spectra associated with individual valves. We used periodogram approach to obtain the spectral characteristics of the valve. Spectral analysis system was tested in mock circulatory system by comparing normal valves with those produced by the same valves but having simulated thrombosis at the hinge of the valve. The heart sounds was recorded from two patients having normal mechanical valve and thrombosed mechanical valve. The estimated spectrum of the thrombosed mechanical valve displayed lower apparent peak frequency than that of the normal valve. The results showed that frequency spectra gave information pertinent to the valve malfunction. Sound spectral analysis is simple and alternative diagnostic tool for early detection of prosthetic valve mal function.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
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• 대한의용생체공학회 1993년도 추계학술대회
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• pp.104-106
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• 1993

Some cardio-vascular assist systems need more inexpensive artificial heart valves for short-term use. To meet with this need, we have developed a new polymer valve that is very simple to manufacture and of which its dimensions are easy to change, depending on its application. We have tested the hydrodynamic performance of the new polymer valve using a mock circulatory testing system and studied the flow through the valve using high-speed camera combined with image processing techniques. The results show that this valve is superior in its performances to the other valves (Bjork-Shiley mechanical valve and trileaflet polymer valve) and have no stagnation points. We also have tested the hemolytic potential of the valve. The valve is less hemolytic than the Bjork-shiley mechanical valve finally, we have applied this valve to a left ventricular assist device that we are developing.

• 전자공학회논문지B
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• 제33B권1호
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• pp.57-66
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• 1996

본 연구에서는 체내에 이식되는 인공심장 및 제어시스템과 체외의 환자관리시스템간의 정보교환을 위한 무선 통신시스템(Biotelemetry System)을 개발하였다. 일반적으로 무선 telemetry라고 하면 전파 telemetry를 의미할 정도로 전파를 이용한 방식이 보편화되어 있으나, 늘어나는 전파무선기기에 의한 전파장해 및 간섭현상과 무엇보다 인체에 유해한 단점으로 의료용 장비에의 응용에는 부적합하다, 따라서 본 논문에서는 최근 빛을 이용한 무선telemetry에 대한 연구결과를 응용하여 피부투과성이 좋은 근적외광(Infra Red Light)을 이용한 광통신 방식으로 인공심장용 무선정보 전달장치를 구현하였다. 개발된 시스템의 성능은 인공 심장용 모의순환실험을 통해 평가되었으며 아울러 동물실험에서의 성능평가로 임상에의 응용가능성을 확인하였다.

• 센서학회지
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• 제9권1호
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• pp.51-60
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• 2000

본 논문에서는 정상류형 혈액 펌프의 일종인 축류형 혈액 펌프를 이용하여 혈액 펌프 시스템을 설계하였다. 이 시스템은 혈액 펌프, 신호 획득부, 인터페이스부, 신호 처리부로 구성되어 있고, 혈압과 심박수를 이용하여 혈압과 혈류량을 적절히 제어함으로써 좌심실의 기능을 보조할 목적으로 연구되었다. 전동 펌프가 회전할 때 생체내의 순환조건에 알맞도록 혈액 펌프의 회전수, 혈액 펌프에 걸리는 부하와 압력 정보를 적용하여 실험식을 만들어 제어에 이용하였으며 설계 제작된 모의 순환장치로써 실험한 결과 모의 혈관 내에서 적절한 혈압과 혈류의 제어가 가능하였고, 혈구의 변화량 실험 결과는 임시의 목적으로 사용가능 함을 알 수 있었다.

• Journal of Chest Surgery
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• 제28권6호
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• pp.542-548
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• 1995

The goal of this study is to develop an effective control system for cardiac output regulation based upon the preload and afterload conditions without any transducers and compliance chambers in the moving actuator type total artificial heart. Motor current waveforms during the actuator movement are used as an input to the automatic control algorithm. While the current waveform analysis is performed, the stroke length and velocity of the actuator are gradually increased up to the maximum pump output level. If the diastolic filling rate of either right or left pump begins to exceed the venous return, atrial collapse will occur. Since the diastolic suction acts as a load to the motor, this critical condition can be detected by analyzing the motor current waveforms. Every time this detection criterion is met, the control algorithm decreases the stroke velocity and length of the actuator step by step just below the critical detection level. Then, they start to increase. In this way the maximum pump output under given venous return can be achieved. Additionally the control algorithm provides some degree of afterload sensitivity. If the aortic pressure is detected to exceed 120 mmHg, the stroke length and velocity decrease in the same way as the response to the preload. Left-right pump output balance is maintained by proper adjustment of the asymmetry of the stroke angle. In the mock circulatory test, this control system worked well and there was a considerable range of stroke volume difference with adjustment of the asymmetry value. Two ovine experiments were performed. It was confirmed that the required cardiac output regulation according to the venous return could be achieved with adequate detection of diastolic function, at least in the in vivo short-term survival cases[2-3 days . We conclude that this control algorithm is a promising method to regulate cardiac output in the moving actuator type total artificial heart.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제18권1호
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• pp.25-36
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• 1997

To regulate cardiac output of the Total Artificial Heart(TAH) physiologically, the hemodynamic information must be toed back to the controller. So far, our group has developed an automatic cardiac output control algorithm using the motor current waveform, It is, however difficult to detect the preload level such as a filling status of ventricular inflow and the variation of atrial pressures within normal physiologic range(0-15 mmHg) by analyzing the motor current which simultaneously reflects the afterload effect. On the other hin4 the interventricular volume pressure(IVP) which is not influenced by arterload but by preload is a good information source for the estimation of preload states. In order to find the relationship between preload and IVP waveform, we set up the artificial heart system on the Donovan type mock circulatory system and measured the IVP waveform, right and left atrial pressures, inflow and outflow waveforms and the signals represented the information of moving actuator's position. We shows the feasibility of estimating the hemodynamic changes of inflow by using IVP waveform. fife found that the negative peak value of IVP waveform is linearly related to atrial pressures. And we also found that we could use the time to reach the negative peak in IVP waveform, the time to open outflow valve, the area enclosed IVP waveform as unfu parameters to estimate blood filling volume of diastole ventricle. The suggested method has advantages of avoiding thrombogenesis, bacterial niche formation and increasing longterm reliability of sensor by avoiding direct contact to blood.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1191-1198
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• 2011

심실보조장치는 말기 심부전환자에게 심장이식수술 없이 1 년 생존율을 25%에서 52%까지 증가 시킬 수 있는 유일한 장치이다. 하지만 심실보조장치 이식 후 1 년이 이내에 사망하는 원인 중 기기의 고장으로 인한 사망률이 6%를 차지하기 때문에 심실보조장치의 고장이 환자의 심장 움직임과 혈류 역학적인 상태에 영향을 주지 않는 새로운 방법이 필요하다. 기존의 심실보조장치는 원심형, 축심형으로 혈액을 박출해 주는 방식이어서 동맥압 보다 박출하는 압력이 낮을 때 혈액의 역류가 일어나는 문제점이 있다. 본 논문에서는 박출 압력이 약할 때, 2 개의 밸브에 의하여 혈액의 역류를 방지하고 관형태의 구조에 의해 혈액의 정체량을 줄일 수 있는 새로운 박동형 관형 심실보조장치를 개발하였으며, 체외실험과 동물실험으로 박출량과 펌프의 압력을 측정하여 그 특성을 평가하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-38
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• 2002

심실보조장치(ventricular assist device, VAD)는 그 특성상 손상된 자연심장의 기능을 보조하기 위해서 사용된다. 따라서, 심실보조장치의 제어 알고리즘을 고려할 때에는 가능한 한 자연심장에 걸리는 부하를 최소한으로 줄여주는 것이 중요하다. 이처럼 자연심장에 걸리는 부하를 줄여주기 위해 가장 일반적으로 사용되는 제어 방식이 바로 자연심장과 심실보조장치 상호간의 동시 박출을 방지하는 counterpulsation 제어 방식이다. 실제로 Nanas[1][2] 등은 동물실험을 통해 좌심실이 손상된 상황에서 counterpulsation 장cl가 혈류역학적으로 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다 본 연구에서는, 현재 서울대학교 인공심장연구실과 (주)바이오메드랩에서 공동으로 개발 중인 이동작동기형 심실보조장치 (AnyHeart/ sup TM/)에 사용할 수 있는 counterpulsation 제어 알고리즘을 개발하고. 개발된 알고리즘을 실제 동물 실험에 적용하기에 앞서 모의순환장치를 이용하여 개발된 알고리즘의 효용성을 검증하여 보았다. 자연심장의 박출 상태를 실시간으로 파악하기 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 입력으로 받아들여 제어를 수행하는 방식을 채택하였으며, 모의순환장치에서의 실험 결과 심실보조장치와 자연심장 간의 동시 박출 방지 효과가 정상적으로 일어남을 확인할 수 있었다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권3호
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• pp.136-146
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• 2022

In this study, it is intended to provide basic data that can help develop a cardiovascular simulator for performance evaluation of pulse wave detectors by identifying the development status of domestic and overseas cardiovascular simulators. A total of 119 papers were selected by excluding duplicate literature, gray literature, and literature not related to a cardiovascular simulator. Based on the selected literature, the research trend of cardiovascular simulators was analyzed. As a result of analyzing the purpose of the study, most of the simulators were developed to evaluate the hemodynamic properties of artificial hearts and valves. In addition, it was used for simulation evaluation or hemodynamic studies such as pulse wave studies. As a result of analyzing configurations of the simulators, a heart most often consisted of only one left ventricle. For blood vessels, the Windkessel model was most often constructed using chambers and valves. In most studies, blood was reproduced by mixing glycerin and water to reproduce both density and viscosity. In addition, as a result of analysis from the perspective of medical device performance evaluation, simulators for evaluating artificial heart and artificial valves have been studied a lot, whereas simulators for blood pressure, pulse wave, and blood flow devices have been relatively insignificant. Based on the review results, we suggested considerations when developing a simulator for performance evaluations of a pulse wave detector.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제25권5호
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• pp.421-430
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• 2004

임상적으로 의사가 청진기를 이용해 초기 혈전이 생긴 기계식 판막 음향신호의 변화를 구분하기는 쉽지 않다. 기계식 판막의 이상은 환자의 죽음을 의미하기 때문에 기계식 판막의 신뢰성과 초기 혈전 현상을 비관혈적으로 조기 진단하는 방법은 매우 중요하다. 이 논문은 컴퓨터 보조진단 시스템과 음향신호의 주파수 스펙트럼의 이동을 관찰하여 기계식 판막의 혈전 현상을 비관혈적으로 평가하는 것을 목적으로 한다. 혈전 모델은 상용화된 기계식 판막에 폴리우레세인과 실리콘을 이용하여 제작하였다. 판막의 표면에는 폴리우레세인을 코팅하고, 봉합링에는 실리콘을 코팅하였다. 봉합링의 주위에서 혈전이 발생하고, 20％, 40％, 60％로 자라나는 현상은 실리콘을 이용하여 제작하였다. 실험 시스템에서 판막의 음향 신호는 마이크로폰과 증폭기를 사용하여 측정하였고, 마이크로폰에는 주위잡음을 제거하기 위해 커플러를 장착하였다. 측정된 음향신호는 A/D 컨버터를 이용하여 샘플링하고, 스펙트럼을 분석하였다. 정상적인 판막과 혈전이 형성된 판막의 주파수 구분을 위해 인공신경망을 구성하였고, 연속적으로 판막의 운동 주기성을 확인하기 위하여 return map을 사용하였다. 생체 내 실험에서는 기계식 판막을 사용하는 순환장치를 장착한 동물과 기계식 판막을 치환 받은 지 1년 이내와 1년이 넘은 환자에게서 데이터를 채집하였다. 실험에서 얻은 데이터 스펙트럼은 두 가지 형태의 첨두치를 보였고, 이중에서 두 번째 첨두치는 혈전의 모델에 따라 변화를 보였다. 생체 내, 외 실험에서 얻은 데이터를 인공신경망에 적용한 결과 정상 판막과 혈전이 생성된 판막을 구분하였고, 환자를 대상으로 한 실험에서는 10명 중 1명이 두 번째 첨두치가 이동하는 결과를 보였지만 다른 방법으로 확인하지는 못했다. 본 논문의 결과는 기계식 판막의 혈전현상을 비침습적으로 조기 진단하고, 상태를 지속적으로 감시할 수 있는 기술적 토대를 제공할 것이다.