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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 고전 한의학의 임상체계에 충실하며 생체 공명 진단기의 편리성과 신속성 그리고 생체기능진단기에서 일부 구현하고 있는 기와 혈의 인체 순환을 중심으로 한 경락체계의 기능을 심전도 측정방식과 같은 편리성과 객관성, 재현성을 가지면서 한의학적 진단이 가능한 EFG(Electro Functio Gram :기능 전도) 체계를 구축하고자 한다.
- 한방 모든 분야에서 기초 진단기로 사용할 수 있는 재현성과 신뢰성, 편리성을 갖춘 범용의 진단시스템을 개발 하는데 있다. 또한 한의학적 진단 및 치료를 위한 기와 혈의 인체 순환을 진단할 수 있는 사지 8CH(양, 음 경락), 두부 2CH 동시 계측 방법 및 일괄 부착식 전극의 개발로 인체 12 부위의 음 경락 양 경락을 진단할 수 있는 계측 방법과 EFG 체계 구축 및 시스템의 성능을 검증하고자 한다.
- 따라서 질병 진단에 있어서 X-Ray, CT, PET, MRI, 초음파, 체열 촬영법 등의 가시화 장비나 임상병리 소견으로도 진단되지 않는 인체 생리의 부조화에 의한 기능적 이상의 진단을 현대과학과의 공학의 특성과 접목하여 심전도(EKG) 측정과 유사한 방법으로 구현하는 EFG(Electro Functio Gram: 機能電圖) 측정 개념의 진단기술 개발이 절실하게 요구되고 있다. 본 논문의 목적은 이러한 기능적 진단기술을 이용하여 양 . 한방 모든 분야에서 기초 진단기로 사용할 수 있는 재현성과 신뢰성, 편리성을 갖춘 범용의 진단시스템을 개발 하는데 있다.
제안 방법
- 사전검사(PR)를 위해서 10CH 을 각각 1초간 스켄하여 1초간 음 (Negative) 자극과 1초간 양(Positive) 자극인 PR을 PC에서 그래프로 표시하기 위해 A/D 변환한 값을 직렬통신을 이용하여 전송한다. 10CH의 데이터를 전송한 후, 각 채널별 릴레이를 구동하여 측정한 전류량을 A/D 변환하여 8초간 음(Negative) 자극, 8초간 양(Positive)자극, 12초간 역류를 두 번 검사하여 분석하기 위해 PC로 전송한다. 후 검사(PO) 결과를 유추하기 위하여 A/D 변환 값을 전송한다.
- 28V의 낮은 자극 패턴에 의해 계측되는 전류량이 작기 때문에 A/D 변환이 어려워 이를 증폭하기 위한 증폭회로를 설계하였다. 10채널 측정 시간 단축을 위하여 동시에 두 채널을 측정하기 위해 앞단의 증폭회로는 전원 분리된 두 계측 신호를 증폭하고, 뒷단에서 포토커플러를 통하여 시스템의 공통 접지로 두 채널의 아날로그 값을 동시에 프로세서의 A/D 변환 단자에 각각 입력되도록 하였다.
- 이러한 문제를 해결하고 양팔과 양 발목, 두부 2채널로 분리하여 10채널로 설계하였다. 경락의 양 경락과 음경 락의 분리 계측을 가능하게 하기 위 하 여 그림3과 같이 클립 방식의 전극을 사용하여 계 측할 수 있도록 하였다. 클립 방식으로 설계되어 피부와 접촉 시 일정한 접촉면적과 압력을 유지하며, 고정할 수 있어서, 기존의 파지 방식의 전극에 서 나타나는 문제점을 해결할 수 있었다.
- 따라서 기초실험과 임상실험, 시스템 설계 등의 자료를 종합하여 가장 유의성이 있으면서 다양한 진단요소의 추출과 계측진단 방법의 효율성, 재현성, 신뢰성을 유지할 수 있는 EFG 패턴을 그림4 와 같이 구성하였다.
- 또한, 인체 영향력을 최소화하고, 인체의 기능진단을 위한 13hz의 L28V의 최적 자극 패턴을 추출하였디-. 따라서 본 논문에서는 10채널 12부위 계측으로 한의학적 진 단이론에 부합되고 현대의학적 진단 개념의 객관성과 진단의 편리성을 유지할 수 있는 EFG 체계와 실용시스템을 설계하였다. 본 시스템을 이용하여 환자에 대한 진단 요소를 추출하고 이를 DB화 할 수 있어서, 새로운 한의학적 진단 기 개발과 응용에 영향을 줄 것으로 기대된다.
- 피실험자들의 긴장 상태 및 활동 여부에 따라 측정 결과에 영향을 줄 것으로 예상되어 10여 분간의 안정 상태를 유지한 후 편안하게 앉은 상태에서 측정하였다. 또 한, 재현성을 검증하기 위해서 각 대상자별 2회 측정하여 그 결과를 비교 분석하였다. 이때, 잡음과 실장 문제를 고려하며 전원과 본체회로는 모두 PCB 작업 되고 전극 케이블도 실드 형으로 하였다.
- 발생된 자극전류는 다시 릴레이 배열 회로와 아날로그 스위치 회로에 의하여 손과 발 머리 부분의 각 채널과 채널의 전류 방향을 제어하게 된다. 또한 1.28V의 낮은 자극 패턴에 의해 계측되는 전류량이 작기 때문에 A/D 변환이 어려워 이를 증폭하기 위한 증폭회로를 설계하였다. 10채널 측정 시간 단축을 위하여 동시에 두 채널을 측정하기 위해 앞단의 증폭회로는 전원 분리된 두 계측 신호를 증폭하고, 뒷단에서 포토커플러를 통하여 시스템의 공통 접지로 두 채널의 아날로그 값을 동시에 프로세서의 A/D 변환 단자에 각각 입력되도록 하였다.
- 03 1개를 이용하여 구동하였고 아날로그 스위치 4066을 이용 하여 측정 채널을 선택할 수 있도록 하였다. 또한 계측된 전류량과 피부 전위를 인식하기 위하여 별도의 A/D 변환기를 사용하지 않고 80cl96kc에 내 장되어 있는 A/D 변환기를 이용하여 lObit로 변환하였다.
- 설계된 H/W의 성능과 S/W의 제어 성능, 분석 및 출력 성능을 유지하고 재현성과 유의성을 나타내고 있음을 확인하였다. 또한, 인체 영향력을 최소화하고, 인체의 기능진단을 위한 13hz의 L28V의 최적 자극 패턴을 추출하였디-. 따라서 본 논문에서는 10채널 12부위 계측으로 한의학적 진 단이론에 부합되고 현대의학적 진단 개념의 객관성과 진단의 편리성을 유지할 수 있는 EFG 체계와 실용시스템을 설계하였다.
- 먼저, 모드를 설정하여 측정 시간을 단축시키기 위해 10CH 동시 분할 계측을 선택하고, 자극 패턴 을 발생시키기 위한 PIT 8254를 구동하여 각 채널별로 자극하도록 하였다. 사전검사(PR)를 위해서 10CH 을 각각 1초간 스켄하여 1초간 음 (Negative) 자극과 1초간 양(Positive) 자극인 PR을 PC에서 그래프로 표시하기 위해 A/D 변환한 값을 직렬통신을 이용하여 전송한다.
- 이러한 문제를 해결하고 양팔과 양 발목, 두부 2채널로 분리하여 10채널로 설계하였다. 경락의 양 경락과 음경 락의 분리 계측을 가능하게 하기 위 하 여 그림3과 같이 클립 방식의 전극을 사용하여 계 측할 수 있도록 하였다.
- 이와 같은 제어장치의 회로는 어드레스 버스를 이용하여 인터페이스 소자인 PPI를 제어하고 PPI는 릴레이 군의 제어를 위하여 ULN2803 1개를 이용하여 구동하였고 아날로그 스위치 4066을 이용 하여 측정 채널을 선택할 수 있도록 하였다. 또한 계측된 전류량과 피부 전위를 인식하기 위하여 별도의 A/D 변환기를 사용하지 않고 80cl96kc에 내 장되어 있는 A/D 변환기를 이용하여 lObit로 변환하였다.
- 인체의 내부 장기 및 자율신경계통의 한의학적 기능진단을 위해서, 사지 8채널, 두부 2채널에 전기적 자극을 인가하고, 그 반응을 동시 계측하기 위한 4클립 1밴드 일괄 부착식 전극을 제작하였다. 10채널 EFG 시스템의 H/W 와 S/W를 설계하여 실험실 수준의 성능 실험으로 타당성을 확인하였다.
- 먼저, 최적 주파수를 결정하기 위하여 주파수를 상승시켜서 Ihz〜25hz까지 측정하여 EAV체계에 서와 유사한 분극에 의한 감쇠 특성과 구형 파에의 한 임피던스 감소 현상이 동시에 나타냈다. 진단변수의 유지와 측정효율이 상승하는 효과를 얻을 수 있는 13hz의 전압 1.28V, 듀티비 40%로 결정하였다.
- 측정자가 시스템의 동작 상태와 측정순서를 알 수 있도록 LED을 구동시켰다. LED의 표시기능은 다음과 같이 4가지 순서에 의해서 동작하는데 LED1 은 측정 전(PR) 각 채널의 1초 자극 시간, LED2는 본 측정 (LI, L2)인 Positive 8초, Nega tive 8초, Open Sensing 12초 동안의 시간, LED3 은 측정 후(P。) 각 채널의 1초 자극 시간, LED4는 분석 시간으로 컴퓨터에서 최종 분석 결과를 유추하는 시간을 구분하기 위해서 표시하는 기능을 갖는다.
- EFG 시스템의 성능과 신뢰성을 검증하기 위해서, 그림10과 같이, 정상인 남자 20명(평균 26세) 을 대상으로 성능실험을 실시하였다. 피실험자들의 긴장 상태 및 활동 여부에 따라 측정 결과에 영향을 줄 것으로 예상되어 10여 분간의 안정 상태를 유지한 후 편안하게 앉은 상태에서 측정하였다. 또 한, 재현성을 검증하기 위해서 각 대상자별 2회 측정하여 그 결과를 비교 분석하였다.
대상 데이터
- EFG 시스템의 성능과 신뢰성을 검증하기 위해서, 그림10과 같이, 정상인 남자 20명(평균 26세) 을 대상으로 성능실험을 실시하였다. 피실험자들의 긴장 상태 및 활동 여부에 따라 측정 결과에 영향을 줄 것으로 예상되어 10여 분간의 안정 상태를 유지한 후 편안하게 앉은 상태에서 측정하였다.
- 분석 결과와 그래프를 출력하기 위하여 PC 모니터에 데이터를 전송하기 위한 RS232C 전용 IC와 삼각파 형태의 펄스파를 생성하기 위한 PIT 8254를 사용 하였다. 인체를 미약 전류로 자극하기 위한 자극 패턴의 발생은 80cl96kc의 클럭에서 2Mhz 펄스를 사용하여 분주기를 통해 122hz를 얻어 이를 8254에 입력하여 outO와 outl을 AND하고 이를 적분회로를 통해 포토커플러 4N28의 출력단에서 1.
성능/효과
- 인체의 내부 장기 및 자율신경계통의 한의학적 기능진단을 위해서, 사지 8채널, 두부 2채널에 전기적 자극을 인가하고, 그 반응을 동시 계측하기 위한 4클립 1밴드 일괄 부착식 전극을 제작하였다. 10채널 EFG 시스템의 H/W 와 S/W를 설계하여 실험실 수준의 성능 실험으로 타당성을 확인하였다. 설계된 H/W의 성능과 S/W의 제어 성능, 분석 및 출력 성능을 유지하고 재현성과 유의성을 나타내고 있음을 확인하였다.
- 이와 같이 시스템을 이용한 20명에 대한 측정 결과는 그림11과 같이 PC 상에서 모니터링할 수 있으며, 저장 및 출력할 수 있다. 대상자 20명의 최종분석 결과 그래프를 분석한 결과, 75%(15명) 은 매우 흡사한 결과 파형이 나타냈으며, 1차, 2차 자극 레벨의 차도 매우 작게 나타났다. 그러나 15%(3명)는 측정 레벨이 매우 크면서, 1차, 2차 레벨 차도 크게 나타났다.
- 이는 충분한 안정 상태 이전에 측정된 것이거나, 약간 홍분된 상태로 보 여진다. 또한 10%(2명)은 측정 레벨이 매우 낮게 나타나는 경우도 있었으며, 이는 기의 흐름이 비교적 낮은 사람에게서 나타나고 있어서, 측정 결과의 유의성을 확인할 수 있었다. 또한, 93%로 재 현성이 높게 나타나고 있어서 시스템의 신뢰성도 확인하였다.
- 또한 10%(2명)은 측정 레벨이 매우 낮게 나타나는 경우도 있었으며, 이는 기의 흐름이 비교적 낮은 사람에게서 나타나고 있어서, 측정 결과의 유의성을 확인할 수 있었다. 또한, 93%로 재 현성이 높게 나타나고 있어서 시스템의 신뢰성도 확인하였다.
- 먼저, 최적 주파수를 결정하기 위하여 주파수를 상승시켜서 Ihz〜25hz까지 측정하여 EAV체계에 서와 유사한 분극에 의한 감쇠 특성과 구형 파에의 한 임피던스 감소 현상이 동시에 나타냈다. 진단변수의 유지와 측정효율이 상승하는 효과를 얻을 수 있는 13hz의 전압 1.
- 10채널 EFG 시스템의 H/W 와 S/W를 설계하여 실험실 수준의 성능 실험으로 타당성을 확인하였다. 설계된 H/W의 성능과 S/W의 제어 성능, 분석 및 출력 성능을 유지하고 재현성과 유의성을 나타내고 있음을 확인하였다. 또한, 인체 영향력을 최소화하고, 인체의 기능진단을 위한 13hz의 L28V의 최적 자극 패턴을 추출하였디-.
- 이상과 같은 문제를 해결하기 위해서 측정된 전류량을 직렬통신을 통해 PC에 전송하여 실시간으로 표시할 수 있도 록 하였고, 데이터를 저장. 출력할 수 있어서 계측과 분석의 양 단계에서 설계된 성능을 유지할 수 있었다.
- 경락의 양 경락과 음경 락의 분리 계측을 가능하게 하기 위 하 여 그림3과 같이 클립 방식의 전극을 사용하여 계 측할 수 있도록 하였다. 클립 방식으로 설계되어 피부와 접촉 시 일정한 접촉면적과 압력을 유지하며, 고정할 수 있어서, 기존의 파지 방식의 전극에 서 나타나는 문제점을 해결할 수 있었다.
후속연구
- 따라서 본 논문에서는 10채널 12부위 계측으로 한의학적 진 단이론에 부합되고 현대의학적 진단 개념의 객관성과 진단의 편리성을 유지할 수 있는 EFG 체계와 실용시스템을 설계하였다. 본 시스템을 이용하여 환자에 대한 진단 요소를 추출하고 이를 DB화 할 수 있어서, 새로운 한의학적 진단 기 개발과 응용에 영향을 줄 것으로 기대된다.
- 13hz의 출력패턴이 인체에 인가된 상태에서 1차 자극과 2차 자극 후 계측된 부하 특성으로써 세포의 분극과 피부와 경락의 둥가 회로 상에서 주로 용량성의 작용으로 나타 나는 감쇠 특성을 보이고 있으며 세포 분극과 근육의 기전력에 의해서 나타나는 피부 전위로써 이를 계측하여 세포의 활동성이나 자극에 대한 반응속도 회복 특성과 관련한 진단변수로 사용할 수 있다. 이는 1, 2차 자극 패턴을 분석하거나, 1차, 2차 측정 레벨을 분석함으로서 반응 패턴을 얻어내고 이를 분석하여 인체의 장기와 자율신경계 둥의 상태를 진단할 수 있어서, 비침습적인 방법으로 건 강 상태를 진단하고, 정신적, 육체적 피로 및 스트레스 정도를 진단할 수 있어서, 한의학적 진단시스템 및 자율신경 검진 장비로 이용 가능할 것으로 사료된다.
- 이와 같이, 10CH에 의해 측정된 파형을 분석하여 인체의 전반적 기능 상태와 건강 상태를 진단할 수 있고, 이상 현상이 나타나는 특정 채널을 확인하여 인체의 해당 장기 및 기능 저하 상태를 진단 할 수 있음으로 이를 근거로 치료 효과를 증대시킬 수 있을 것으로 사료된다. 13hz의 출력패턴이 인체에 인가된 상태에서 1차 자극과 2차 자극 후 계측된 부하 특성으로써 세포의 분극과 피부와 경락의 둥가 회로 상에서 주로 용량성의 작용으로 나타 나는 감쇠 특성을 보이고 있으며 세포 분극과 근육의 기전력에 의해서 나타나는 피부 전위로써 이를 계측하여 세포의 활동성이나 자극에 대한 반응속도 회복 특성과 관련한 진단변수로 사용할 수 있다.
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