1. 생체공학, 생체의공학, 의공학 (Biomedical Engineering, 生體工學)
ㅇ 공학 기술을 이용해서, 질환을 진단,치료하며, 망가진 신체 부위를 대체하는 방법 등을 연구
- 例) 로봇 의수, 의족, 나노 로봇, 인공 장기, 웨어러블 기기, 첨단 영상 장비,
로봇 수술 장비, 바이오 센서, 심전도, 심박 조절기, 제세동기 등
ㅇ 목표
- 의학과 생물학에 공학 원리와 설계 개념을 적용하여,
- 사회의 전반적인 건강 관리를 개선하고,
- 특히, 의료 장애가 있는 사람들의 삶을 향상하는 것
2. [참고사항]
ㅇ 바이오 센서
- 생물학적 요소(효소,항체,DNA 등)와 전기적 센서를 결합하여,
. 특정 물질(포도당,바이러스,독소 등)을 정량적으로 감지하고 측정하는 장치
- (작동방식) 효소 등을 막 모양으로 고정시키고, 이에 전극을 붙여 그 반응을 판독
ㅇ 생체 계측
- 계측 방법
. 비 침습적 : 피부 비 관통
.. 접촉식
.. 비 접촉식
. 침습적 : 외과적 시술로 삽입
- 생체 신호 : 생체 내 현상의 정량화
- 심전도 (ECG, EKG : Electrocardiography)
. 심장의 전기적 활동을 측정하여, 부정맥, 심근경색 등의 심장 질환 진단에 사용
. 1903년 네덜란드 William Einthoven 발명 (1924년 노벨 생리의학상 수상)
- 근전도 (EMG : Electromyography)
. 근육의 전기적 활동을 측정하여 신경계와 근육계의 이상 유무를 평가
. 근육이 수축,이완할 때 발생하는 미세한 전기 신호를 측정
- 뇌파, 뇌전도 (EEG : Electroencephalography)
. 뇌에서 발생하는 전기 신호를 측정하여 간질, 수면 장애, 뇌 기능 이상 등을 평가
. 1929년 독일 Hans Berger가 처음으로 뇌의 전기적 활동 기록 및 리듬 분류
- 광 용적 맥파 측정법 (PPG, Photoplethysmography)
. 빛(광)을 이용하여, 혈액량의 주기적인 변화를 측정함으로써,
.. 심박수, 호흡률, 혈관 상태, 혈류 변화 등을 파악하는 생체 계측법
. (원리) 혈류에 따라 변화하는 피부(손가락,발가락,귓볼 등)의 광 흡수율을 광센서로 측정
.. 맥동에 따른 혈관 내 혈액량의 증감 → 광 흡수 변화 → 전기 신호로 변환
→ 맥파 형태의 신호로 나타남
. (어원) 광(photo), 용적(plethysmo), 그림(graphy) : 빛을 이용한 용적 그래프
. (발견) 1937년 Hertzman이, 심장 활동에 따라, 피부에 조사한 빛의 후방산란에 의한 양이,
.. 크게 의존함을 발견하고, 이를 특정 부위의 혈액량 변화 측정 기술로 제안
. (측정 방식)
.. 투과형 PPG : 빛이 신체를 관통, 반대편에서 감지 (손가락,발가락,귓불 등)
.. 반사형 PPG : 빛이 피부에 반사되어 나오는 것을 측정 (손목, 이마 등)
. (용도) 웨어러블 기기 (스마트워치, 피트니스 밴드 등)
ㅇ 의료 영상
- 표준 형식 : DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine)
- 전송 방식 : PACS (Picture Archiving and Communication System)
- 의료 영상 촬영 장치 : 방사선(X-ray), 초음파(Ultrasound), MRI 등
ㅇ 재활 공학 (Rehabilitation Engineering)
- 장애인의 살의 질 향상을 목표로, 맞춤형 솔루션을 제공하는데 촛점을 맞춘 분야
ㅇ 생물 정보학 (Bioinformatics)
- 계산 기술을 이용하여 모든 생물학적 정보를, 분석,수집,분류,변형,저장 및 시각화하는 것