Implantable nerve signal detection system design and verification

Title
Implantable nerve signal detection system design and verification
Authors
김아람송강일이명호윤인찬
Keywords
말초신경신호; 이식형 신경전극; electroneurogram(ENG); neural prostheses; nerve cuff electrode; nerve signal amplifier
Issue Date
2009-11
Publisher
대한생체역학회 제 2회 추계학술대회 학술집
Citation
, 47-47
Abstract
이식형 신경전극은 손상된 말초신경의 인터페이스 역할을 할 수 있는 신경 보철로 사용되어져왔다. 말초신경에 손상을 입은 환자들의 신경 기능 회복을 위한 장치를 개발하기 위해 이식형 신경 전극을 사용한 신경신호 측정 시스템을 개발하고 신경신호의 특성을 알아보았다. 신경신호(ENG)는 ㎶ 단위의 전압과, 1 kHz 이상의 고주파 범위로 측정되므로 미세한 크기의 신호를 검출하기 위하여 최대 gain 120 dB 성능의 저 잡음 증폭기와 1∼10 kHz bandpass filter를 가진 이식형 신경 전극 시스템 설계 후 장치 제작하였다. 실제 신경신호 측정 시 발생하는 근전도 및 공통모드전압 노이즈 등을 감안하여 등가회로를 모델링하여 시뮬레이션하고 신뢰성 실험을 통해 장치의 성능 평가한 후 동물 실험을 통해 신경신호를 검출 하였다. 쥐(rat, 16weeks)의 sciatic nerve에 cuff 형태의 신경전극을 감싸고, 이와 연결된 신호 증폭 장치는 실리콘 소재인 PDMS를 사용해 코팅하여 이식하였다. 이식된 장치는 외부의 장치와 유선으로 연결되어 PC에서 실시간으로 신호를 수집하였다. 신호검출 시스템을 통해 외부에서 쥐에 자극을 주었을 때 신경신호를 검출하였고, 수집된 데이터를 분석한 결과 자극이 없을 때에는 10㎶, 자극을 주었을 때는 20㎶로 신호의 차이를 나타내었고 5~6kHz 대역에서 peek치를 나타내었다. 향후, 신경이 손상된 환자의 신경신호를 검출하고 적합한 기능적 전기 자극을 가해 정상적인 신경의 역할을 대신할 수 있도록 한다면 신경이 완벽하게 재생되지 않는 상황에서도 신경보철이 더욱 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.
URI
http://pubs.kist.re.kr/handle/201004/36715
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KIST Publication > Conference Paper
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