Recently, metabolic syndrome is dramatically increasing in the world. The danger of metabolic syndrome is due to the raised incidence of diabetes mellitus type 2(DM2) and cardiovascular disease(CVD). For the research of metabolism, mammals have been widely used due to its physiological similarity with humans. Forced exercise and voluntary exercise which have been used for study of animal exercise have defect on skewness of result due to stress and on uncontrollability of exercise respectively. In this study, ‘semi-voluntary exercise’ concept that takes advantage of both forced exercise and voluntary exercise was proposed, and an animal exercise platform that realizes semi-voluntary exercise was developed by using clutch bearing. In addition, an algorithm that enables estimation of energy consumption without gas analyzer was suggested by applying previous research about relation between exercise speed and oxygen consumption rate. Validation of the algorithm was conducted with 10 mice for 1~2week exercise. The proposed algorithm was validated within 13.5% of average error based on reduced weight of mice after exercise.
전 세계적으로 대사증후군이 크게 증가하고 있다. 대사증후군은 제 2형 당뇨병과 심혈관계 질환의 발병률을 크게 높인다는 점에서 그 위험성이 크다. 대사의 연구에는 인간과 비슷한 생리를 가지고 있는 포유류가 많이 활용된다. 기존의 동물 운동 대사 실험 방식인 강제적 운동과 자발적 운동은 각각 스트레스로 인한 결과 왜곡과 운동을 제어하기 힘들다는 단점이 있다. 본 연구에서는 두 가지 운동 방식의 장점을 취한 반자발적 운동의 개념을 제시하고, 클러치 베어링을 이용하여 반자발적 운동이 가능한 운동 플랫폼을 개발하였다. 또한, 운동 속도와 산소 소모율의 관계를 밝힌 선행 연구와 적절한 수식을 활용하여 호흡 가스 분석기 없이도 정상 생쥐의 운동량을 추정할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 1~2주간 10마리의 생쥐들을 활용하여 제안된 알고리즘의 유효성 검증 실험을 실시하였으며, 제안된 알고리즘은 운동 후 감소된 몸무게를 기준으로 평균 오차율 13.5%로 기준값을 추정하였다.
