생체시스템제어실습
조성보
가천대학교 의공학과
강의 개요
• 강의 목표:
본 강좌의 목표는 생체 내 생리 및 병리현상과 관련된 각종 생체 신호를 이 해하고 생체 신호 정보를 전기적 신호로 변환하는 생체 센서를 이해
생체 물질과 전극계면간의 현상부터 나노/미세 전극을 비롯한 각종 의용생 체 전극의 실제와 다양한 센서의 변환 메커니즘, 물리화학적 센서 원리 및 응용 학습
• 교재: 의공기사 산업기사 기초의학 및 의공학 (대한의용생체공학회 교육위 원회, 2013, 에듀팩토리)
주차별 강의 계획
• 1주차 : Orientation
• 2주차 : 전극의 정의
• 3주차 : 전극/전해질 계면
• 4주차 : 의료용 전극
• 5주차 : Micro 전극
• 6주차 : 의용생체전극의 사용실제
• 7주차 : 전극 측정 System
• 8주차 : 중간고사
• 9주차 : Inductive Sensor
• 10주차 : Capacitive Sensor
• 11주차 : Piezoelectric Sensor
• 12주차 : Temperature Sensor
• 13주차 : Photo Sensor
• 14주차 : 기타 의용생체 Sensor
• 15주차 : 의용생체 Sensor와 작용
• 16주차 : 기말고사
심전도 (ECG)
• 1903년 Einthoven은 체표면에서 심장박 동에 따른 전기신호의 변화를 최초로 기 록 (1924 Nobel Prize in Medicine)
• 심장박동 시 심근이 수축하면서 혈액 pumping 작용과 함께 미약한 전기신호 발생
• 심근이 활동할 때 발생하는 전기적인 흥 분 또는 활동전위는 정맥동, 동방결절 (sinoatrial node)에서 심방, 방실결절 (atrioventricular node), 심실 방향으로 전 도됨
• 심장박동에 의한 전위변화를 체표면의 적 당한 부위에서 유도, 증폭한 신호를 기록 하는 의료기기가 심전계
Wikipedia
심전도 파형
Malmivuo and Plonsey: Bioelectromagnetism
• P: 심방의 탈분극
• QRS: 심실의 탈분극
• T: 심실의 재분극
• U: 퍼킨지 (Purkinje) 섬유의 재분극
• PR segment: 방실결절의 지연
• 심전도 파형 분석을 통해 심장 질 환 및 상태를 진단
Malmivuo and Plonsey: Bioelectromagnetism
주파수 대역 별 뇌파 의식에 따른 뇌파
• 뇌파상의 변화요인: 개인차, 연령, 의식상태의 변화, 정신활동, 지각자극, 신체의 생화학적 변화, 뇌 내 병적 과정 혹은 질환 상태
Type Frequency Level Description Delta 0.2 – 4 Hz 100 ~ 200 μV
신생아정상인의 깊은 수면
대뇌피질부위 악성 종양, 마취, 또는 혼수 상태
Theta 4 – 8 Hz 10 ~ 50 μV
어린이가벼운 수면과정, 강한 환경자극에 의해 반응정서적 안정 또는 수면으로 이어지는 과정
Alpha 8 – 13 Hz 10 ~ 150 μV
가벼운 이완, 이완된 각성
안정되고 편안한 상태일수록 진폭증가 규칙적이며 연속적인 파동
두정부와 후두부에서 가장 크고 전두부에 서 가장 작게 나타남
뇌의 발달과 관련 Beta 13 – 30 Hz 5 ~ 20 μV 의식적인 활동
REM (rapid eye movement) 수면상태 Gamma 30 – 70 Hz 강한 집중 및 운동 시
