의공학에서는 어떤 분야를 공부합니까?  Biomedical Engineering?  정확히 말하면, 생물학적 파라메타와변수와 시스템을 이해하고 적용하여, 인간에게 유익한 장치와 기계를 개발하는 분야라고 할 수 있습니다.    예를 들어서, X-ray, CT Scan, MRI, PET (Positron Emission Tomography)등의 영상기자재에서부터 인공신장, 인공피부, 인공수족, 인공혈관과 인공뼈등 이루말할 수 없는 모든 분야에 의공학의 발전이 눈부십니다.  각종 과학분야가 다양화 됨에 따라서, 또하나의 특징은서로 분리 되면서도 곧 통합을 이루어야 한다는 사실입니다. 이러한 특징을 가진 가장 대표적인 전문분야가 바로 의공학입니다.

의공학은 전자전기공학을 근간으로해서, 화학공학, 컴퓨터공학, 물리학, 화학 및 생물학등 모든 중요한 과학들이 한자리에 모여서 조화를 이루는 형태입니다.  의공학을 공부하게 되면, 이와같이 폭넓은 분야를 배우게 됩니다.

의학물리 (Medical Physics)는 아주 중요한 분야입니다.  핵물질을 만들어서, 방사선물질의에너지를 치료와 질병조기진단에 응용합니다.  자기장과 전기장, 화학물질의 활동메카니즘을 이용해서 새로운 의료기자재를 개발해 냅니다. 연구실에서의 의공학 프로젝트라하면, 기본적으로 사람을 포함한 동물들의신경정신계통을 통하여 발생되는 미세한 전자정보를 컴퓨터로 획득하고 분석하여 그 상관관계를 측정하고 예측하여 더 좋은 치료법을 개발하는 과정입니다. 이러한 분야에서는 미세정보증폭기술, 전기정보평균기술, 푸리어프랜스폼등 여러분야의 수학원리와 공식이 이용됩니다.

스템 과학센타의 대표적인 의공학 프로젝트는 텔리미트리기술을 이용한 L. Terrestris의 거대신경계의 전자정보전달 메카니즘과 신경계통 제약품들이 이와같은 정보전달계에 미치는 영향을 연구합니다. L. Terrestris는 일종의 지렁이이다. 지렁이도 밟으면 꿈틀거린다는 속담처럼, L. Terrestris는 몸의 크기에비해서 연구하기에 적합한 신경계를 가지고 있습니다. 스템 과학센타에서는 신경계통에 라이도케인, 카페인, 알코올, 아세칠콜린등을 척추에 주사하여, 이들약품이 신경전자파동이 어떠한 영향을 주는지관하여 연구하고 있습니다.   텔리미트리기술은 Tele는 Away, Metry는 Measurement를 의미합니다. 즉, 작은 동물의 몸에서  나오는 생리학적 정보를 무선 (wireless)으로데이타를 받아서 컴퓨터에저장하여 분석합니다. 이러한 최신의 기술은환경에 민감한 반응을 보이는 작은 동물들로 부터 심전도, 혈압, 체온등과 같은 의학적 데이타를 획득하는데 사용됩니다. 스템 과학센타에서사용하고 있는 이 기자재는 신경계통, 근육계통, 심장계통등 폭넓은 분야에 응용할 수 있습니다.

 피부투과 약학전달연구

시험관 4 개를 세워놓고, 각각 농도가 다른 투과촉진용액을 만들었습니다. 투과촉진용액의 능력에 비례하여 피부를 통과하는 용질의 양이 많아지고, 결과적으로 전압차가 감소됩니다. 의공학 연구는 전압차출력을 컴퓨터로 획득하고, 시간에 따른 변화를 분석하여 촉진물질 특성을 과학적으로 규정한다. 이와같은 실험은 피부투과 약품개발에 공헌할 것이며, 동물모델개발에 공헌합니다. 본 연구시스템은 새로운 투과촉진물질을 찾아내는데 최적의 모델입니다.   이러한 동물모델은 매우 가치있고중요합니다.   대부분 제약회사들이 많은흰쥐나 개와 같은 척추동물을 사용하면서 장기간에 값비싼 데이타를만들어 내는데, 만일 이러한 지렁이 모델의 데이타가 믿을만하게 나온다면, 동일한 실험을 통해서 희생되어야할 많은 흰쥐와 척추동물을 구해낼 수 있으므로 비용뿐 아니라 인도적인 차원에서도 각광을 받을 수 있습니다. 

 텔레미트리와 신경연구

피터는 L. Terrestris를 마취한 후에, 머리부분과 꼬리부분에 트랜스미터에서 나온 양극과 음극을 고리형으로 감았습니다. 그러므로, 텔레미트리는 양극과 음극에서 일어나는 모든 전기적 파동을 컴퓨터로 획득합니다. 각종 국부마취제와 신경전달물질등을 주입하여 그 영향을 측정하였습니다. 위의 실험은 새로운 신경계통연구로 각광받고 있습니다. 근육계통과 심장계통의 연구에도 응용됩니다.  예를들어서, 환자의 척추에 암이 자라고 있다고 가정해 봅니다.  암은 척추를 누르고 있어서, 진통이 시작되고 신경활동을 억제하기 시작합니다. 신경이 억제되면, 근육활동도 방해를 받기 시작해서, 걷기 힘들거나 행동에 제약을 받게됩니다.    본 실험에서는 지렁이의 허리에 무게추로 눌렀습니다.  곧, 암이 척추를 누르고 있다는 것을 시물레이션합니다.        무게추의 무게를바꾸어가면서, 전자파동을 획득했습니다.   이러한 전자파동은 매우 복잡하여 해석하기가 쉽지 않습니다.    반복성이 있는 데이타를 얻으려면, 고도의 실험기술이 필요합니다.   스템과학원에서는 다년간의 경험으로 이러한 연구를 성공리에 진행하고 있습니다.

장기(long-term) 데이타획득

어떤 연구는 일주일이나 일개월 또는 일년동안의 파라메타 변화를 연속적으로측정하는 프로젝트가 있습니다.   우측의사진을 보면, 좌측용기에는 오염된 흙,우측 용기에는 깨끗한 흙이 동일한 양으로 담겨져 있습니다.   그리고, 양쪽 용기에 각각 10 마리씩의 지렁이를 넣어둡니다.   왜 이러한 실험을 해야할 까요?    산업발전과 토지개발로 인하여, 지렁이의숫자가 들어들거나 아주 없어진 지역이많습니다.   지렁이는 흙속의 유기물질을 섭취하고 분해하여, 식물이나다른 동물이 흡수하기 쉽도록 작은 분자로 만듭니다.   그래서, 지렁이가 많은 곳은 곧 기름진 땅이며, 소출이 많은 지역입니다.   이러한 실험을 통해서, 지렁이와 같은 하등동물이 전에 만나보지 못한 화합물질의좋고 나쁨을 선택할 능력을 갖고 있을까를 연구합니다.  두용기를 연결하는 다리통로에는 4 개의 전극이 설치되어 있어서, 측정동물이 언제,얼마나 빠르게 좌측으로, 혹은 우측으로 이동했는지 측정하여 분석합니다.  요즘처럼,  지구의 토지가 환경물질에 오염되어 지렁이의 숫자가급감하는 시대에 지렁이들의 이동능력을 측정하는 것은 중요한 토픽중하나입니다.   생물학적으로 지렁이에게도 오염물질에서 탈출하려는능력을 갖고 있으리라 믿어집니다.    이와 같은 실험은   지렁이의 생태를 잘 이해하여, 토지를 다시 살리고, 유기재배를 효과적으로 할 수 있는 방법을 개발하는데 공헌할 것입니다.