이명호 공학박사 / 연세대학교 의료기기기술연구소 소장 쪹 이 논문은 ‘제9회 한일원적외선 심포지엄’에서 발표된 논문입니다. <요약> 원적외선 온열 발생장치를 이용, 원적외선이 인체에 미치는 생리학적 영향을 실험·고찰한 결과, 발생장치의 온도가 상승(30~65℃)함에 따라 피검자의 혈압은 모세혈관의 확장 및 땀의 발한작용에 의한 염분배출로 인해 감소·안정화되었다. 심박동수 및 심박출량의 경우 원적외선 온열 발생장치의 온도가 40℃이하의 저온에서는 피실험자의 심박동수 및 심박출량이 감소·안정화되었으며, 44℃이상의 고온에서는 심장에 미치는 자극의 증가로 인하여 심박동수 및 심박출량이 근소한 증가를 나타내었다. 그러나 고온에서의 심박동수 및 심박출량의 증가도 급격한 증가가 아니므로 심장에 미치는 부담은 그렇게 크지 않다는 것을 알 수 있었다. 또한 체온은 원적외선의 공명흡수 작용의 영향으로 체표에 거의 열부담을 주지 않고 피실험자의 체내온도가 상승되었다. I. 서론 원적외선이 인체에 작용하여, 체내 심층부의 온도를 상승시키고, 모세혈관을 확장시켜 혈액순환을 촉진하며, 신진대사를 전체적으로 활성화시키고, 조직의 재생력 등을 향상시켜서 피로회복, 건강증진, 불면증 및 스트레스 등 만성질환의 치료에 효과가 있어 동서양에서는 오래 전부터 널리 자연요법으로 이용되고 있으며, 이에 관한 연구 내용들이 보고되고 있다[1]-[3],[11]. 이에 따라 본 연구에서는 인체내의 생명활동을 나타내는 혈압 등 생체 파라미터를 측정하여 원적외선 온열효과가 인체에 미치는 생리학적 영향에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 원적외선 온열효과가 인체에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 원적외선 온열치료기(이하 MEDIKHAN)를 개발하였으며, 이 MEDIKHAN을 이용하여, 60명의 자원자를 대상으로 혈압, 심박동수, 심박출량, 심전도, 체온 등의 생체 파라미터를 측정·분석하였다. <그림 1>은 본 연구에서 개발한 MEDI KHAN의 (a)외형과 (b)조절기, (c)적외선 열화상(thermograph)을 나타낸다. 그림 1(c)는 MEDIKHAN의 적외선열화상의 고른 분포를 나타내고 있다. <그림 2>는 실험에 이용된 MEDIKHAN을 FT-IR spectrometer를 이용하여 원적외선 방사율 및 방사에너지를 측정한 결과로, 이상적인 흑체와 유사한 분광학적 특성을 나타내고 있다. II. 실험방법 피실험자를 일반침대에 눕혀 5~10분 동안 생체 리듬을 안정시킨 후, 원적외선 온열효과를 주지 않은 상태에서 30분 동안 5분 간격으로, 앞에서 언급한 생체 파라미터를 측정하였다. 그 다음에, 피실험자를 MEDIKHAN에 옮겨 눕게 한 후, 30~65℃까지 원적외선 온열효과를 주며 각각 30분 동안 동일한 파라미터 값을 동일한 방법으로 측정하였다. 본 실험의 측정에는 MP150, NIBP100A, Hell odocs, Thermoscan 등이 이용되었다. III. 실험 결과 및 고찰 1. 혈압의 변화 본 연구에서 피실험자를 대상으로 원적외선 온열효과가 인체의 혈압에 미치는 영향을 실험한 결과, <그림5>, <그림6>에서와 같이 원적외선 온열효과를 인가하지 않은 경우(control)에 비해 원적외선 온열효과를 준 경우(30~65℃)에서 혈압의 저하현상이 나타났고, 그 유의성(有意性)은 고온인 40℃ 이후에서 뚜렷하게 나타났다. 이것은 원적외선의 온열효과에 의한 체내 모세혈관의 확장과 땀의 발한작용에 의한 체내 염분의 배출이 혈압의 저하 및 안정화에 영향을 미친 것으로 보인다[14]. 즉, 원적외선에 의한 온열효과가 체온을 상승시켜 땀의 발한작용을 일으키고, 발한작용에 의해 분비되는 땀과 함께 혈액 내에 포함되어 있던 Na 이온이 체외로 빠져나간다. 이 때 혈액 내 Na 이온이 결합하게 되는 물(H2O)의 양도 함께 감소하므로 혈액의 부피가 감소하여 혈관에 미치는 압력이 줄어들어 혈압이 감소하게 된다. 1) 수축기 혈압 수축기 혈압(systolic blood pressure)의 평균변동은 최대 14.3%(65℃) 감소하였으며, 44~65℃에서 평균 3.4~8.5% 감소하였다. 2) 확장기 혈압 확장기 혈압(diastolic blood pressure)은 최대 12.5%(65℃) 감소하였으며, 44~65℃에서 평균 4.5~9.6% 감소하였다. 1. 심박동수의 변화 60명의 피실험자 중 20명의 데이터를 무작위로 선정하여 심박동수(heart rate)의 변화를 조사한 결과, <그림 7>에서와 같이 MEDIKHAN의 온도가 저온(30, 35, 40℃)으로 인가될 때, 피실험자들의 심박동수가 감소하였으며, 온도가 상승(44, 48, 52, 56, 65℃)할 수록 피실험자들의 심박동수가 근소하게 증가하였다. 이것은 원적외선의 온열효과에 의해 전체적으로 인체의 생리작용이 안정화됨을 나타내고, 고온에서의 심박동수의 증가는 급격한 증가가 아니므로 심장에 대한 부담이 그리 크지 않다는 것을 알 수 있다. 3. 심박출량의 변화 심장은 일정한 주기로 수축과 팽창을 되풀이하며 혈액을 동맥으로 박출한다. 이 펌프 기능을 1분 동안에 박출하는 혈액의 양으로 표시하고 이를 심박출량(cardiac output:CO)이라고 한다. Cardiac output(CO)=Heart rate(HR)×Stroke volume(SV) 이 때, Stroke volume(SV)은 심장이 1회 수축할 때 박출하는 심박출량으로, 일반적으로 건강한 성인의 경우 심장이 1회 박출시 체중1㎏당 1㎖가 박출된다. 이에 따라 본 연구에서는 피실험자들의 심박동수와 체중을 이용하여 심박출량을 계산하였으며, 그 결과는 <그림 8>에서와 같이 MEDIKHAN의 온도가 저온에서는 원적외선 온열효과에 의해 피실험자들의 심박출량이 감소하는 것이 확인되었으며, 반면에 고온에서는 증가하는 추세를 나타내어, 앞선 심박동수의 실험결과와 대체로 유사한 추이를 나타내었다. 그러나 전술(前述)한 실험결과와 구체적인 온도변위에서 완전히 일치하지 않았는데, 이것은 심박출량에 영향을 미치는 Stroke volume(SV)이 변인(변인)으로 작용한 것으로 판단된다. (다음호에 계속)