• Physical Therapy Rehabilitation Science
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• 제12권3호
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• pp.251-258
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• 2023

Objective: The practice of breathing exercises involves altering the depth and frequency of respiration. Strengthening respiratory muscles plays a crucial role in maintaining overall health and well-being. The efficiency of the respiratory system affects not only physical activity but also various physiological processes including cardiovascular health, lung function, and cognitive abilities. The study evaluated the reliability of the developed device for inspiratory/expiratory training using pressure sensors and Bluetooth connectivity with a smartphone application. Design: Design & development research Methods: The research methodology involved connecting a custom-made respiratory sensor to an IMT-PEP BIC Breath device. Various pressure conditions were measured, and statistical analyses were performed to assess reliability and consistency. Results showed high Intraclass Coefficient Correlation (ICC) values for both inspiratory and expiratory pressures, indicating strong test-retest reliability. The device was designed for ease of use and wireless monitoring through a smartphone app. Results: This study conducted at expiratory pressure confirmed the proper operation of the IMT/PEP breathing trainer at the specified pressure setting in the product. The pressure sensor demonstrated high test-retest reliability with an ICC value of 0.999 for both expiratory and inspiratory pressure measurements. Conclusions: The developed respiratory training device measured and monitored inspiratory and expiratory pressures, demonstrating its reliability for respiratory training. The system could be utilized to record training frequency and intensity, providing potential benefits for patients requiring respiratory interventions. Further research is needed to assess the full potential of the device in diverse populations and applications.

• 센서학회지
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• 제32권6호
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• pp.352-356
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• 2023

The integration of bioelectronic devices with the skin is a promising strategy for personalized healthcare monitoring and diagnostics. On-skin bioelectrodes hold great potential for the real-time tracking of physiological parameters. However, persistent challenges of stability and reliability have instigated exploration beyond conventional noble metals. This study focuses on the ionic passivation and oxidation dynamics of copper-based on-skin thin-film bioelectrodes. Through parylene chemical vapor deposition, we harness a controlled thin film of parylene insulation to counter the intrinsic susceptibility of copper to oxidation in the ionic environment. The results represent the relationship among the parylene insulation thickness, copper oxidation, and electrode impedance over temporal intervals. Comparative analyses indicate that the short-term stability of the copper electrode is comparable to that of the gold electrode. Therefore, we propose a cost-effective strategy for fabricating copper-based on-skin bioelectrodes by introducing enhanced ionic stability within a discernible operational timeframe. This study enriches our understanding of on-skin bioelectronics and affordable material choices for practical use in wearable healthcare devices.

• Molecules and Cells
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• 제43권11호
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• pp.909-920
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• 2020

Cytosolic Ca²⁺ levels ([Ca²⁺]_c) change dynamically in response to inducers, repressors, and physiological conditions, and aberrant [Ca²⁺]_c concentration regulation is associated with cancer, heart failure, and diabetes. Therefore, [Ca²⁺]_c is considered as a good indicator of physiological and pathological cellular responses, and is a crucial biomarker for drug discovery. A genetically encoded calcium indicator (GECI) was recently developed to measure [Ca²⁺]_c in single cells and animal models. GECI have some advantages over chemically synthesized indicators, although they also have some drawbacks such as poor signal-to-noise ratio (SNR), low positive signal, delayed response, artifactual responses due to protein overexpression, and expensive detection equipment. Here, we developed an indicator based on interactions between Ca²⁺-loaded calmodulin and target proteins, and generated an innovative GECI sensor using split nano-luciferase (Nluc) fragments to detect changes in [Ca²⁺]_c. Stimulation-dependent luciferase activities were optimized by combining large and small subunits of Nluc binary technology (NanoBiT, LgBiT:SmBiT) fusion proteins and regulating the receptor expression levels. We constructed the binary [Ca²⁺]_c sensors using a multicistronic expression system in a single vector linked via the internal ribosome entry site (IRES), and examined the detection efficiencies. Promoter optimization studies indicated that promoter-dependent protein expression levels were crucial to optimize SNR and sensitivity. This novel [Ca²⁺]_c assay has high SNR and sensitivity, is easy to use, suitable for high-throughput assays, and may be useful to detect [Ca²⁺]_c in single cells and animal models.

• 생물환경조절학회지
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• 제19권4호
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• pp.305-310
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• 2010

본 연구에서는 여름철에 착색단고추재배가 평지에서 가능한 지를 검토하고 시설 내 야간의 공중습도와 배지 함수량이 생육과 과실의 병무름증과 배꼽썩음과의 발생에 미치는 영향을 조사코자 하였다. 제습 처리구는 야간의 습도가 85% 내외를 유지하였으나 제습을 하지 않은 관행구는 90% 내외로 유지되었다. 초장, 주경장 등 초기생육은 공중습도처리에서는 차이가 없었으나 배지함수량에서 유의차를 보여 배지함수량이 많은 80% 처리구가 길었다. 과실의 무게는 공중습도가 낮고 배지 수분함량이 많은 처리구에서 무거웠으며 스페셜 품종이 쿠프라 품종보다 무거웠다. 주당 착과수는 과실중과 달리 공중습도가 낮고 배지함수량이 낮은 처리구에서 많았으며 그 결과 10a당 상품수량이 증가하였다. 과병 무름증은 스페셜 및 쿠프라 두 품종 모두 실내습도가 낮은 처리구 및 배지함수량이 적은 처리구에서 발생율이 감소하였다. 반면 스페셜 및 쿠퍼라 두 품종 모두 배꼽썩음과 발생율은 공중습도과 높고 배지내 수분함량이 많은 처리구에서 낮게 나타나 과병무름증 발생과 상반되는 양상을 보였다. 스페셜과 쿠프라 두 품종 모두 정상과에 비해 과병무름증 발생과의 과병에서 질소의 함량은 많고 칼슘의 함량이 적었다. 이러한 결과에서 여름철 착색단고추 여름철재배시 생산성을 더 높이기 위해서는 제습기 등을 이용해서 야간의 공중습도를 낮추고, 배지 수분함량을 적게 관리하는 것이 유리한 것으로 나타났다.

• 전기화학회지
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• 제17권3호
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• pp.164-171
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• 2014

무효소 혈당센서는 높은 선택성과 민감성을 가지고 저비용으로 체내 혈당(glucose)을 검출할 수차세대 기술이다. 현재 시판되고 있는 혈당센서는 당을 산화시켜주는 당산화효소와 전극과 효소사이에 전자 전달을 원활하게 해주는 산화/환원 매개체를 이용하여 효소센서로 제작된다. 그러나 이러한 효소센서는 pH, 온도, 습도, 화학적 독성물질 등에 영향을 많이 받아 안정성이 떨어지고, 제작에 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있다. 본 논문은 위와 같은 단점을 해결하고자 환원제인 당에 의하여 환원되는 니켈 나노입자를 전기화학적 흡착방법을 이용하여 산화 인듐 주석 전극 (ITO)에 고정시켰다. 고정된 니켈 나노입자는 전극의 표면적을 넓혀 신호를 증폭시키는 효과를 가지고 있으며, 당에 의하여 계속적으로 니켈이 환원됨에 따라 전극 반응에서는 촉매산화전류 반응으로 나타낸다. 당의 농도에 따라서 선형적으로 감응 할 수 있는 최적 조건의 니켈 나노입자를 이용하여 혈당센서를 제작하였다. 또한 체내에 존재하는 방해 인자인 아스코브산의 간섭을 억제하기 위해 음이온 고분자의 표면처리를 통하여 상대적으로 당에 선택적으로 감응하도록 하였다. 제작된 전극을 통하여 당 농도 별 산화 촉매 전류를 순환 전압 전류 법으로 측정한 결과 650 mV (vs. Ag/AgCl)에서 최대 전기적 신호가 발생되었으며, 포도당 0~6.15 mM 의 농도범위에서 전기적 신호가 선형 증가함을 확인할 수 있었다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제63권4호
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• pp.347-355
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• 2020

기상이변으로 인한 식물 스트레스를 평가하기 위해 토양과 식물에 적용할 수 있는 여러 센서가 개발되었다. 따라서 본 연구의 목적은 식물의 온도 스트레스를 평가하기 위해 다양한 센서를 사용하여 기후 및 토양 상태와 식물 반응을 모니터링하는 것이다. 식물 반응을 평가하기 위한 식물 센서로 식물 줄기의 전기전도도, sap flow rate를 모니터링하였다. 식물 줄기의 전기전도도는 물과 이온 수송을 포함한 식물의 생리적 활성을 반영한다. 완전히 자란 Brassica oleracea var. italica를 온도 20/15 ℃ (낮/밤), 16시간 광주기로 하여 대조구로 설정하였으며 저온 15/10 ℃ 및 고온 35/30 ℃에 노출시키면서 토양 및 식물 상태를 모니터링하였다. 식물 줄기의 전기전도도, sap flow rate는 낮에는 증가하고 밤에는 감소하였다. 저온 스트레스 하에서 Brassica oleracea var. italica 줄기의 전기전도도는 대조구보다 낮았고, 고온 스트레스 하에서는 대조구보다 높아 물과 이온 수송이 온도에 의해 영향을 받았음을 나타낸다. 그러나 엽록소 a와 b 함량은 저온 스트레스를 받은 잎에서 증가했고 고온 스트레스를 받은 잎에서는 대조구와 차이가 없었다. 잎의 프롤린 함량은 저온 스트레스에서는 대조구와 차이가 없는 반면, 고온 스트레스에서는 증가했다. 프롤린 합성은 환경 스트레스 하에서 식물의 방어 메커니즘으로 작용한다. 따라서 Brassica oleracea var. Italica는 저온보다 고온 스트레스에 더 민감한 것으로 판단된다.

• 전기학회논문지
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• 제67권3호
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• pp.413-418
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• 2018

In this paper, we describe the development of a non-enzymatic glucose sensor based on copper nanocubes(Cu NCs) electroplated laser induced graphene(LIG) electrodes which can detect a certain range of glucose concentrations. $CO_2$ laser equipment was used to form LIG electrodes on the PI film. This fabrication method allows easy control of the LIG electrode size and shape. The Cu NCs were electrochemically deposited on the LIG electrodes to improve electron transfer rates and thus enhancing electrocatalytic reaction with glucose. The average sheet resistances before and after electroplating were $15.6{\Omega}/{\Box}$ and $19.6{\Omega}/{\Box}$, respectively, which confirmed that copper nanocubes were formed on the laser induced graphene electrodes. The prepared electrode was used to measure the current according to glucose concentration using an electrochemical method. The LIG electrodes with Cu NCs demonstrated a high degree of sensitivity ($1643.31{\mu}A/mM{\cdot}cm^2$), good stability with a linear response to glucose ranging from 0.05 mM to 1 mM concentration, and a limit of detection of 0.05 mM. In order to verify that these electrodes can be used as flexible devices, the electrodes were bent to $30^{\circ}$, $90^{\circ}$, and $180^{\circ}$ and cyclic voltammetry measurements were taken while the electrodes were bent. The measured data showed that the peak voltage was almost constant at 0.42 V and the signal was stable even in the flexed condition. Therefore, it is concluded that these electrodes can be used in flexible sensors for detecting glucose in the physiological sample like saliva, tear or sweat.

• 한국통신학회논문지
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• 제35권2B호
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• pp.232-243
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• 2010

본 논문에서는 다양한 생체신호들을 이용하여 심리상태와 생체정보를 판별하고, 외부환경 정보와 함께 이용자의 현재 상황을 인식하여 그에 맞는 적절한 서비스를 제공하는 생체정보기반 상황인식시스템(Bio-Signal Context aware system :BSC)을 설계하고 구현한다. 본 논문에서 구현한 생체정보기반 상황인식시스템은 센서를 통하여 측정된 뇌파(EEG), 심전도(ECG), 피부전도도(GSR) 등의 생체신호들로부터 특징들을 추출하고 분석하였으며, 분석된 결과를 입력받아 평온, 집중, 긴장, 우울의 네 가지 심리상태를 판별하였다. 판별된 심리상태의 결과와 함께 심박변이도(HRV), 피부전도도, 체온 등의 생체신호로부터 분석된 생체 상황정보, 그리고 외부 환경의 상황정보로부터 이용자의 현재 상황을 추론하고 인식하여 현재 생체 상황에 맞는 적절한 서비스를 제공하였다.

• 동의생리병리학회지
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• 제24권1호
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• pp.42-47
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• 2010

The pulse diagnosis is an important method in Oriental Medicine. Recently, there have been continuous attempts to replace the finger palpation by Oriental medical doctors (OMDs) by more objective tools based on machines, e.g., pulse analyzers. To improve the performance of the pulse analyzers, both the machine-appropriate interpretations for the pulse images appeared in the literature and the improvement in the repeatability and reproducibility of the measurement sensors are to be developed. As an attempt towards the transformation of the pulse images in terms of machine-appropriate language, in this work, we suggest an upgraded algorithm for the solid/deficient pulses, which are the two representative pulse images informing us how strong the pulse pressure is. It has been argued that one could determine the solid/deficient pulses by the maximum pulse pressure from pulse analyzers. However, by a clinical test, we found that the maximum pulse pressure alone is not sufficient to determine the solid/deficient pulses. In addition to the maximum pulse pressure, the mean pulse pressure averaged over for five different hold-down pressures(3-D MAC) is needed to improve the agreement with the OMD's decision for the solid/deficient pulse. We found that, among the data diagnosed with having either the solid pulse or deficient pulse by OMDs, the novel algorithm showed 86.0% diagnosis rate and 81.6% concordance rate.

• 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.