초록 ▼

■ 바이오닉암 구동에 필요한 신경다발로부터의 운동명령의 디코딩 및 감각신호의 인코딩 방법을 연구.

■ 자체 개발된 fNIRS을 사용하여 총 4가지 자극에 대한 감각피질의 활성도를 측정하였고, 상용 fNIRS시스템을 이용하여 세분화된 총 12가지 자극에 대한 감각피질 활성도를 측정 및 유효성 검증.

■ fNIRS 측정을 위한 헤드기어 및 밴드를 설계 및 제작하였으며, 신뢰성 있는 측정을 위해 뇌신경 분포도를 참고하여 제작.

■ 말초신경으로부터 신호를 기록·자극할 수 있는 다양한 탐침 길이를 갖는

■ 바이오닉암 구동에 필요한 신경다발로부터의 운동명령의 디코딩 및 감각신호의 인코딩 방법을 연구.

■ 자체 개발된 fNIRS을 사용하여 총 4가지 자극에 대한 감각피질의 활성도를 측정하였고, 상용 fNIRS시스템을 이용하여 세분화된 총 12가지 자극에 대한 감각피질 활성도를 측정 및 유효성 검증.

■ fNIRS 측정을 위한 헤드기어 및 밴드를 설계 및 제작하였으며, 신뢰성 있는 측정을 위해 뇌신경 분포도를 참고하여 제작.

■ 말초신경으로부터 신호를 기록·자극할 수 있는 다양한 탐침 길이를 갖는 침습형 미세신경전극 제작 및 전극과 신경신호 기록·측정하는 시스템을 연결하기 위한 인터커넥션 기술을 확보.

■ 전극의 생체적합성을 향상시키기 위한 방법에 대한 문헌조사 및 예비실험을 진행.

■ 무선전력전송 및 무선통신을 위한 자기장 MIMO 시스템을 적용한 고용량 통신 구현 및 시스템 최적화.

■ 4채널 무선 신경 레코딩 시스템 및 8채널 신경 자극기 시스템을 개발하고 레코딩 시스템을 이용하여 in-vitro 실험을 수행.

■ 8-채널 바이오포텐셜 증폭기 및 16-채널 신경 자극기를 0.35μm CMOS 공정을 사용하여 제작.

■ 생체이식형 티타늄 하우징을 디자인 및 제작하였고 생물학적 안전성 시험 수행.

■ 개발된 신경인터페이스의 성능 확인을 위해 비글의 좌골신경에 전극을 이식하여 신호를 측정 및 분석.

■ 영장류 실험을 위해 원숭이를 이용하여 손을 뻗는 행동패턴 훈련 및 SOP 작성을 완료.

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Results
- To remove the noise of neural signals, we used the techniques such as noise elimination in the frequency domain, band pass filter, and adaptive filtering. To classify extracted features of motion command signal, we used correlation, mutual information, ICA, PCA, etc.

- A cust

IV. Results
- To remove the noise of neural signals, we used the techniques such as noise elimination in the frequency domain, band pass filter, and adaptive filtering. To classify extracted features of motion command signal, we used correlation, mutual information, ICA, PCA, etc.

- A custom-developed fNIRS system was used and verified by the experiment based on the classification of somatosensory cortex activity for four stimuli. Also, a commercial fNIRS system was used to classify the somatosensory cortical activities of 12 stimuli.

- The fabrication technique of flexible penetrating microelectrde array with varying lengths based on flexible substrate material was developed. The electrochemical characteristics of the fabricated electrodes were evaluated.

- Also, we developed the robust interconnection methods of the electrodes and the nerve signal recording/stimulation system.

- Drug coating techniques on the electrode surface were adapted to improve the biocompatibility of the developed neural interface. The experiment is planned using in-vitro as well as in-vivo setups. Also, the fabrication technique of interconnection cable integrated with microfludic channels was developed for precise drug delivery to the electrodes.

- We developed a 4-channel wireless neural recording system and demonstrated it in-vitro. Also, using a 0.35 μm CMOS process, we designed an 8-channel biopotential amplifier array.

- We developed an 8-channel stimulation on-board system with a push-pull current driver. In addition, to increase the number of channels, using a 0.35μm CMOS processor, we designed a 16-channel simulation array. This is currently under fabrication.

- We devised a coil load impedance optimization technique to increase the power transmission efficiency.

- We designed and fabricated a titanium housing for long-term implantable package of neural interface. It was tested and passed the biological safety test. The titanium housing was implanted in middle-sized animals and histopathological examination was performed.

- The surgical protocol of implanting the developed neural interface in the beagle’s sciatic nerve was developed, and in-vivo neural signal from the sciatic nerve was successfully recorded.

- For planned primate experiments, cynomolgus monkeys were trained to learn a hand-stretching behavior pattern. We completed the documentation of SOPs.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 10
• 제 2 절 연구개발의 범위 (총 4년) ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1 절 국내 기술 수준 및 시장 현황 ... 16
• 제 2 절 국외 기술 수준 및 시장 현황 ... 23
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 제 1 절 생체신호 처리 및 분석기술 개발 ... 28
• 제 2 절 신경전극 및 무선통신 시스템 개발 ... 49
• 제 3 절 신경신호 측정 및 자극을 위한 시스템 개발 ... 69
• 제 4 절 체내 이식 가능한 패키지 기술 개발 및 동물실험을 통한 인터페이스 검증 ... 85
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 101
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 101
• 제 2 절 관련분야의 기술 발전에 기여도 ... 105
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 106
• 제 1 절 타 연구에의 응용 ... 106
• 제 2 절 기업화 추진 방안 ... 108
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 110
• 제 7 장 참고문헌 ... 111
• 끝페이지 ... 115