비침습적 미주신경 자극 시스템 구현 및 자율신경계 지표의 회귀분석
Implementation of non-invasive vagus nerve stimulation system and regression analysis of autonomic nervous system indicators
초록/요약
본 논문에서는 현대인이 많이 느끼는 정서적 불안감과 스트레스에 대해 정신질환과 약물치료에 부담을 감소시키는 방안으로 외이에 비침습적 미주신경 전기자극 기법을 사용해 부교감 신경을 활성화함으로써 심신의 안정을 느끼는 시스템을 구현한다. 이는 웨어러블 웰니스 디바이스 개발을 목적으로 착용성을 편리하게 하는 것에서 시작한다. 외이에 직접 착용 가능한 디바이스로 미주신경 전기자극을 위한 전도성 실리콘 전극과 기구물을 소형 개발하여 착용감을 높이고, 이에 적용된 회로 구성은 시스템 제어부, 전기자극 생성부, 전압 생성부로 구성되며 각 기능에 대해 구체적으로 설계하고 분석한다. 디바이스를 검증하기 위한 소프트웨어 알고리즘을 구현을 통하여 부교감 신경을 활성화하기 위한 신체에 안전성이 검증된 양극성 펄스를 전도성 실리콘 전극을 통해 출력됨을 실시한다. 또한 미주신경 자극과 연관된 부교감신경에 대한 데이터 분석을 위한 선행연구로 맥파분석기를 통해 심박을 측정하여 실험자간에 생체지표를 사용하여 회귀분석을 실시하여 시각화 시뮬레이션을 통해 관련 지표를 분석한다.
more목차
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
제 2 장 관련 연구 7
2.1 외이 미주신경 자극 방법 7
2.2 미주신경 자극과 자율신경계의 연관성 10
제 3 장 연구 방법 11
3.1 미주 신경 자극 시스템 하드웨어 설계 11
3.1.1 시스템 제어부 설계 11
3.1.2 전기자극 생성부 설계 15
3.1.3 전압 생성부 설계 16
3.2 미주 신경 자극 전극 설계 17
3.2.1 자극 전극 구성 17
3.2.2 자극 전극 형태 설계 17
3.3 미주 신경 자극 소프트웨어 설계 21
3.3.1 전압 생성부 알고리즘 설계 21
3.3.2 전기자극 생성부 알고리즘 설계 24
3.4 시스템 구성 27
3.5 자율신경계 지표 데이터 분석 28
3.5.1 데이터 측정 및 수집방법 28
3.5.2 실험자의 일반적인 특성 30
3.5.3 데이터 분석 방법 31
3.5.4 데이터 연관성 판단 34
제 4 장 연구 결과 39
4.1 하드웨어 시스템 구성 39
4.2 자극 전극 구성 41
4.3 소프트웨어 동작 결과 42
4.4 자율신경계 데이터 분석 결과 46
제 5 장 결론 49
참고문헌 50
ABSTRACT 51
