전시회명 : SFN(SOCIETY FOR NEUROSCIENCE)

전시장소 : 미국 샌디에고

참가일자 : 2025/11/15

참가자 : 포항공과대학교 통합과정 융합대학원 구주호 (지도교수 박성민)

전시품명 : Regulation of the Gut-Brain Axis via Non-Invasive Gamma Sensory Stimulation

참관내용 : 본 포스터는 MIT 연구팀이 수행한 비침습적 감마 감각자극(GENUS) 기반의 장–뇌 축 조절 연구이다. 해당 연구는 생명과학 분야 연구이지만 신경신호 생성·측정·처리 기술이 필수적으로 요구되기 때문에 시스템반도체 기술과도 높은 연관성을 가진다. 연구에서는 40Hz 시각·청각 기반 감마 자극을 고령 생쥐에 적용하여 장 점막의 면역 및 미생물군 조절 효과를 분석하였으며, 뇌–장 간 신경 경로의 신경 활성 변화를 포함한 복합 생체 신호를 다양한 센서 및 영상 기반 시스템을 통해 수집하였다. 이 과정에서 고해상도 신경기록, 생체 신호 처리, 실시간 분석을 수행할 수 있는 Mixed-Signal IC 기반 의료·뉴로모듈레이션 시스템의 필요성이 부각된다. 또한 장 조직 염증도, SCFA 기반 대사체 분석, 면역세포 전사체 분석 등 데이터 처리를 위해서는 온디바이스 AI·DSP 기능 및 저전력 반도체 가속기 기술의 접목 가능성이 제기된다. 이는 회로 설계·EDA 영역에서 논의가 활발한 Bio-AI accelerator, Neural Interface SoC, Biomedical Mixed-Signal AFE 개발 방향과 직결된다. 본 연구의 결과는 의료·헬스케어 웨어러블 환경에서 적용 가능한 저전력 뉴로모듈레이션 시스템으로 확장될 수 있으며, 이를 위해 저잡음 아날로그 프런트엔드(AFE), 뉴럴 신호용 ADC·DAC, 실시간 자극 피드백 회로, 그리고 소형화·고집적 SoC 설계 기술이 요구됨을 확인하였다.

전시회명 : SFN(SOCIETY FOR NEUROSCIENCE)

전시장소 : 미국 샌디에고

참가일자 : 2025/11/16

참가자 : 포항공과대학교 통합과정 융합대학원 구주호 (지도교수 박성민)

전시품명 : Lightweight Wireless Headstages for Small and Large Animal Electrophysiology Research

참관내용 : 본 연구는 소·대동물 신경신호 기록을 위한 초저전력 무선 헤드스테이지 설계를 다루며 backscatter 기반 RF 통신과 Bluetooth Low Energy를 활용해 고해상도 신경신호를 실시간으로 전송하는 시스템을 제시한다. 헤드스테이지는 능동 송신부 없이 반사 변조 방식으로 데이터를 전달함으로써 전력 소모를 크게 줄이는 것이 특징이다. 시스템반도체 관점에서 본 연구는 저전력 아날로그 프런트엔드(AFE), 백스캐터 변조기, BLE SoC, 고집적 Mixed-signal RF 회로 설계가 핵심 요소로 요구되며, 소형·경량화된 뉴럴 인터페이스 하드웨어의 실현 가능성을 보여준다. 또한 자유롭게 움직이는 동물에서 스파이크 신호를 성공적으로 획득해, 향후 저전력 신경 센서 SoC 및 BMI(Brain-Machine Interface) 시스템 개발에 활용될 수 있는 기술적 방향성을 제시하고 있다.

전시회명 : SFN(SOCIETY FOR NEUROSCIENCE)

전시장소 : 미국 샌디에고

참가일자 : 2025/11/17

참가자 : 포항공과대학교 통합과정 융합대학원 구주호 (지도교수 박성민)

전시품명 : Rotational Freeform Stimulator for Non-Pulsatile Neuromodulation

참관내용 : 본 연구는 기존 전기 자극 방식이 가지는 펄스 기반 자극의 한계(전하 불균형, 조직 손상 위험, 강직한 waveform 등)를 극복하기 위해 회전형 구조를 이용한 연속형(Non-pulsatile) DC 기반 뉴로모듈레이션 장치를 제안한다. 장치는 회전하는 conductive block과 전극 구조를 활용하여 자연스럽게 양전극 간 전하 균형(charge balance)을 유지하며 기존 DC 자극 대비 안전성을 크게 향상시키는 것이 핵심이다. 시스템반도체 측면에서 해당 장치는 State-machine 기반 동작 제어 회로, 저전력 구동을 위한 임베디드 제어 IC, 전극 전류·임피던스 모니터링용 mixed-signal 회로 등이 필수 구성요소로 사용되며 향후 초소형 뉴로모듈레이션 SoC 개발과 직결되는 설계 요구를 제시한다. 연구에서는 SMA 기반 구동 메커니즘 개선, 전력 최적화, 20 Hz 수준의 저주파 neuromodulation 실증 등을 통해 지속적 DC 전달이 가능함을 보였으며, 만성 신경 자극 장치의 안정성과 수명을 높일 수 있는 하드웨어 설계 방향을 제시하고 있다.

전시회명 : SFN(SOCIETY FOR NEUROSCIENCE)

전시장소 : 미국 샌디에고

참가일자 : 2025/11/18

참가자 : 포항공과대학교 통합과정 융합대학원 구주호 (지도교수 박성민)

전시품명 : Exploring Electrophysiological Biomarkers of Vagus Nerve Stimulation for Personalized Neuromodulation

참관내용 : 본 연구는 VNS(미주신경 자극) 반응의 개인차를 줄이기 위해, 다양한 생리·전기생리학적 신호(EEG, ECG, EMG, pupil, 호흡 등)를 기반으로 개인 맞춤형 뉴로모듈레이션 파라미터를 설계하는 방법을 탐구한다. 실험에서는 taVNS와 다양한 sham 조건을 비교하여, 자극에 동기화된 pupil 반응, EEG 대역파워 변화, H-reflex 변화 등을 정량적으로 분석하였다. 시스템반도체 관점에서 본 연구는 다중 생체신호를 동시에 취득하고 처리해야 하므로 멀티채널 생체신호 AFE(Analog Front-End), 저전력 EEG/ECG 신호 처리 SoC, 실시간 자극 피드백을 위한 임베디드 DSP, 온디바이스 머신러닝 기반 자극 파라미터 최적화 회로와 같은 통합 신경 인터페이스 시스템의 필요성을 강조한다. 해당 연구는 향후 VNS·taVNS의 closed-loop 자극 시스템으로 확장될 가능성이 높으며, 신호 기반 personalization 구조를 통해 재활·신경질환 치료의 효율을 높일 수 있는 기술적 방향을 제시하고 있다.

전시회명 : SFN(SOCIETY FOR NEUROSCIENCE)

전시장소 : 미국 샌디에고

참가일자 : 2025/11/19

참가자 : 포항공과대학교 통합과정 융합대학원 구주호 (지도교수 박성민)

전시품명 : Targeted Microneurography and Intra-Neural Microstimulation of Single-Unit Tactile Fibers in the Human Median Nerve

참관내용 : 본 연구는 인간의 정중신경(median nerve)에 존재하는 단일 촉각 감각섬유를 microneurography와 intra-neural microstimulation을 통해 직접 선택적으로 자극·분리하는 기술을 제시한다. 이를 통해 SA-I, FA-I, FA-II 등 개별 기계수용기 섬유의 반응특성을 정밀하게 측정하고, 해당 자극이 유발하는 촉각을 정량적으로 매핑하는 것이 핵심이다. 시스템반도체 관점에서, 본 기술은 단일 신경섬유 수준의 미세 전기신호를 안정적으로 측정해야 하므로 초저잡음 생체신호 AFE(Analog Front-End), 고해상도 ADC 기반 신경신호 기록 회로, 단일펄스·초저전류 제어가 가능한 stimulation driver IC, 실시간 분류·해석을 위한 신호처리 및 임베디드 DSP 구조가 요구되는 고난도 뉴럴 인터페이스 시스템임을 보여준다. 이 연구는 향후 정밀한 감각 피드백이 필요한 neuroprosthetics, 촉각 기반 BMI 시스템, 절단환자의 sensorimotor 재활 등에 활용될 수 있으며, 높은 분해능의 감각 재현을 위해 고집적 뉴럴 인터페이스 SoC 개발 방향성을 제시하고 있다.