Abstract
Electric stimulators are used for various treatments, such as for pain relief and to improve rehabilitation in and out of the hospital. However, if the stimulation pulse affects the patient's heart, it can cause critical cardiac disorders such as arrhythmia or ventricular fibrillation. As a result, it must be ensured that the transmission length of the stimulation pulse does not exceed the proper range in the design of an electric stimulator. Furthermore, every anticipated risk factor must be monitored in in-vitro and in-vivo experiments. A new stimulator was designed to supply continuous 0.001 J stimulation pulses at a rate of 60 pulses per second. To evaluate the safety of the new electric stimulator and to measure its energy transfer and pulse transmission length, we built a conduction model that was filled with saline and measured the electric field at various positions in response to real stimulations. In an animal experiment with two pigs, heart disorders were induced by applying electric stimulation to tissues near the heart. These heart disorders were different from the result obtained with 9 V DC stimulation.
의료용 자극기는 병원과 가정에서 환자의 통증 경감 및 재활 치료를 위해 사용되는 의료기기이다. 전기자극기의 자극 펄스가 심장에 유입되면 부정맥 및 심실세동 등의 심각한 부작용을 초래할 수 있다. 의료용 자극기에서 공급하는 자극 펄스의 전달 거리를 측정하고 심장이 전기 자극의 위험 범위 밖에 위치하도록 자극의 크기 및 자극 부위를 제한할 필요가 있다. 전기 자극기는 초당 60 회의 빈도로 0.001Joule 전기 펄스를 가하도록 설계되었다. 전기 자극기의 성능 및 인체에 미치는 영향을 측정하기 위해 생리 식염수를 이용한 생체 조직의 모델을 제작하였고, 이를 이용하여 거리에 따른 전기장의 감쇄 정도를 측정하였다. 본 연구에서 개발한 전기 자극기를 동물실험에 적용한 후 심장 주변에 전기자극을 가했을 때 심장에서 나타나는 위험요인을 관찰하고 직류전류가 흘렀을 때 심장에서 나타나는 현상과 비교하였다.
