신경계는 외부환경의 정보를 처리하여 인간의 행동을 통제하는 기관으로 신경계가 일단 손상되면 감각 또는 운동기능의 장애가 발생한다. 1961년 Liberson 등이 뇌졸중 환자의 보행을 돕기 위하여 비골 신경을 자극한 것이 체계적인 첫 임상적 연구로 알려져 있으며, 80년대 후반부터 괄목할 만한 진전을 보이고 있다. 기능적 전기자극 (FES: functional electrical stimulation)은 중추신경계 병변 환자들의 거의 모두에서 동반되는 운동마비를, 신경이나 근육을 체계적으로 수축시킴으로써 회복시키는 첨단치료법으로,
신경계는 외부환경의 정보를 처리하여 인간의 행동을 통제하는 기관으로 신경계가 일단 손상되면 감각 또는 운동기능의 장애가 발생한다. 1961년 Liberson 등이 뇌졸중 환자의 보행을 돕기 위하여 비골 신경을 자극한 것이 체계적인 첫 임상적 연구로 알려져 있으며, 80년대 후반부터 괄목할 만한 진전을 보이고 있다. 기능적 전기자극 (FES: functional electrical stimulation)은 중추신경계 병변 환자들의 거의 모두에서 동반되는 운동마비를, 신경이나 근육을 체계적으로 수축시킴으로써 회복시키는 첨단치료법으로, 마비된 근육자극 장치, 심장이나 황경막 박동조절기, 고통감소, 배뇨 및 성기능 치유를 위한 신경자극장치, 인공 눈과 인공귀 등이 현재 응용되고 있거나 개발 중인 분야이다. 특히, 각종사고 등으로 최근에 급격히 증가하고 있는 뇌 또는 척수 등 중추 신경계손상 환자들의 보다 나은 삶의 질 향상을 위한 생리기능과 운동기능복원에 관한 연구가 미국, 유럽을 중심으로 활발하게 진행되고 있으며, 아직 성능이 만족할 만한 수준은 아니나 일부 제품화되어 임상에 응용되고 있다. 그러나, 많은 연구에도 불구하고 사용이 극히 제한되고 있는 가장 큰 이유는 기능에 관여하는 신경이나 근육을 효과적으로 자극할 수 있는 신경자극 전극개발의 부진이 원인으로, 신경을 직접 자극할 수 있는 내장형의 미세전극 개발이 배우 중요하다. 최근에 Ir이 우수한 생체적합성과 전하방출능력을 가지고 있는 것이 밝혀지면서, Ir의 전극개발에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 내장형의 미세전극을 Ir으로 박막가공한 후 산화물로 변화시키는 activation 공정이 실제적으로는 가능하지 않기 때문에, 본 과제에서는 이리디움 산화물을 직접 박막으로 가공하는 연구가 수행되었으며 ‘activated Ir'과 유사한 전하 방출능을 갖는 나노구조의 iridium 산화막을 형성하였다. Embryonic cortical neural cell과 PC12 cell을 iridium oxide 상에 배양과 동시 전기적 자극을 인가한 경우,신경세포의 흡착 및network 형성을 촉진함을 확인하였다.
Abstract▼
Electrical stimulation to spinal cord injured patients is a promising technology to restore functions. Although a complex and imposing task, implantable neuromuscular stimulator hasbeen developed for many clinical applications including control of respiration, bowel and bladder, ambulation, and mani
Electrical stimulation to spinal cord injured patients is a promising technology to restore functions. Although a complex and imposing task, implantable neuromuscular stimulator hasbeen developed for many clinical applications including control of respiration, bowel and bladder, ambulation, and manipulation. Implantable stimulators deliver current to the nerves by placement of the electrodes to, or near to the nerves. Delivered current depolarizesan electrically excitable nerve, which generate an action potential in the nerve that will propagate across the neuromuscular junction to excite the peripheral actuator or the muscle. These systems have in common a means of generating an electric pulse, a lead wire to route the pulse to the muscle, and an electrode to deliver the pulse to the nerve. Materials to be considered for use as the electroactive portion of a neural stimulation electrode must fulfill a demanding set of requirements. Stimulation must be accomplished without causing neural damage by the formation of irreversible faradic reactions such as water electrolysis, metal dissolution, gas evolution, or oxidation of organics. In addition, practical applications require miniaturized electrode geometry to control a large number of different muscles,which still demand that the material provide increasingly higher current and charge carrying capability. Up to thirty-two muscles are activated for rehabilitation of locomotion in paraplegics and hemiplegics, and up to eight muscles are activated to restore hand grasp to quadriplegics. In both cases investigators expect that even more muscles will be activated in future systems as the demand for refined control increases.
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