숄더백과 백팩을 멜 때의 척추자세의 변화양상이 각각 다름에도 불구하고 백팩에 비해 숄더백을 멜 때의 인체자세 변화에 대한 생체역학적 연구는 부족하다. 본 연구의 목적은 숄더백을 멜 때 무게증가에 따라 몸통자세의 변화양상을 분석하는 것이다. 몸통자세의 변화를 측정하기 위하여 3차원 동작분석시스템을 사용하였고, 가방무게는 3가지 조건(5, 10, 15 kg)과 통제조건(0 kg)으로 정하였다. 실험 결과 몸통전방기울기와 몸통측방기울기는 무게가 증가함에 따라 유의하게 증가하였다. 요추의 수평면상 축회전이 무게가 증가함에 따라 반시계 방향으로 유의하게 증가하였다. 흉추에서는 무게 증가에 따른 움직임의 변화가 유의하게 나타나지 않았다. 이러한 결과는 숄더백을 멜 때 척추자세 변화가 요추와 흉추에서 다르게 나타남을 의미한다. 본 연구에서 제시된 생체정보 분석기술은 일상생활에서의 인체정보 컨텐츠를 축적하는데 매우 유용할 것으로 기대 된다.
보행 중 각 관절의 모멘트를 계산하기 위한 역동역학 모델을 개발하였다. 모델은 1개의 상체와 3개의 체절로 하지를 구성하였고 3개의 병진 조인트와 12개의 회전조인트로 각 체절을 연결하고 뉴턴-오일러 방법으로 역동역학 해를 구하였다. 입력자료로서의 기구학적 사료는 3차원 동작분석 시스템에서 추출하였고 외력으로서 지면 반발력은 동기화한 힘측정판에서 구했다. 개발된 모델을 이용하여 비대칭 모델이나 질량중심의 이동을 포함한 해석 등 다양한 인체운동 해석이 가능하다.
자동차는 지난 한 세기의 짧은 역사를 가지고 현재에 이르기까지 급속한 발전을 이루어왔다. 초기의 기능은 단순히 운송수단과 부의 상징이었지만 최근에는 소비자의 감성과 문화적인 흐름을 반영하는 모습이다. 그리하여 소비자의 감성 분석이 자동차 내장의 가장 중요한 부분으로 여기게 되었다. 자동차에 대한 새로운 감성요구를 실현하기 위해서는 인체와 오랜 시간 접촉해 있는 시트 표피재의 분석이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 자동차 시트 표피재의 역학적 특성과 감성을 고려한 고급감을 예측하여 고감성 내장 표피재 개발에 기여하고자 한다. 감성용어는 Softness(유연한), Elasticity(탱글탱글한), Volume(풍성한), Stickiness(끈끈한)를 설정하였으며, 이와 대응하는 표피재의 역학적 특성 치를 측정하였다. 감성 평가에서는 현재까지 알려진 가장 확실하고 재현성 있는 측정법인 일대일 비교법을 통해 고급감에 대해 평가하였다. 이를 통하여 역학적 특성 치와 인간의 감성 평가 치와의 회귀 분석을 실시하여 평가 예측을 가능케 하였다. 즉, 자동차 표피재 중 피혁의 4 가지 물리량으로 인간의 감성인 표피재의 고급감을 예측하여 고감성 자동차 시트 표피재의 개발을 위한 평가 모델링을 구축하였다.
비전리 방사선의 인체에 대한 작용은 최근 우리 주위에서 많이 사용되는 microwave, radio wave, laser, ultrasoundwave, ultravioletradiation 등의 문제가 될 수 있으며 본고에서는 주로 Radio Frequency Electromagnetic (RFEM) spectrum의 shortwave와 microwave의 생물학적인 작용을 정리 발표하고자 한다. RFEM에 의한 carcinogenesis에 관해서는 아직 RFEM이 인체에서는 발암물질로서 작용한다는 보고는 없으나, cancer promotion에는 작용할 것이라는 보고는 있다. chromosomal effect에 관해서는 체외실험에서 microwave에 의한 chromosome의 stickiness의 증가와 mitotic index의 변화에 관한 보고가 있다. 인체에서는 RFEM에 많이 피폭되었다고 알려진 Moscow의 미 대사관 직원 5000명을 대상으로 한 역학조사에서는 특별한 염색채 이상은 발견되지 않았다. 동구에서의 보고에 의하면 RFEM에 의한 선천성 기형아의 출산이 보고된바 있으나 출산시의 통증을 줄이기 위한 2450 MHz의 microwave를 조사한 산모 2000명 출산아에서 기형은 없었다고 한다. 인간의 행동과 정서적인 측면에서 RFEM에 의한 변화는 1974년 Sadcikoda에 의해 기술된바 있는 µwave sickness&는 irritability, 두통, 전신쇄약, 불면증, 성욕 감퇴 및 발기부전 등을 호소하는 증후군으로 주로 동유럽의 저자들에 의하여 보고되고 있으며 구 소련에서는 microwave sickness 또는 radio wave sickness는 확실한 하나의 임상병명으로 간주되고 있다. cataractogenesis에 관해서는 실험 동물에서 잘 연구되고 있으며, 사람에서도 1952년 레이다 작업종사자 에서 보고된 이후 50여례 이상의 보고가 있으나 백내장 자체가 그 발생 빈도가 높은 질환이고 많은 원인이 있으므로 아직 인간에서의 확실한 cataractogenesis에 관해서는 더욱 연구가 필요한 분야이다. radar wave에 노출된 적이 있는 군인을 대상으로 한 미 해군의 역학조사에 의하여 radar wave에 의한 uveitis, retinitis와 비진행성 백내장등이 보고되고 있으나 딴 연구에서는 입증된바 없다.
보행을 관찰하고 객관적인 정보를 추출하여 그 기능을 평가하는 것을 보행 분석이라고 한다. 최근 사용되는 보행 측정 장비들은 다수의 카메라, 지면 반력 측정 장치로 구성되어 고가이며, 이를 설치할 넓은 장소를 필요로 한다는 단점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 단일 카메라를 통해 얻은 영상에서 마커 없이 인체의 3차원 보행 동작을 측정하는 기법을 제안한다. 파티클 필터를 사용하여 훈련 데이터와 보행에 관한 사전 정보 없이 사람의 동작을 추적한다. 인체와 지면에 관한 동역학을 통해 물리적으로 합당한 인체의 동작들을 생성하였다. 보행 영상에서 계산한 모든 관절의 평균 에러는 제안한 방법에서 $12.4^{\circ}$로, 기존 파티클 필터의 에러 $34.6^{\circ}$보다 작았다. 이러한 결과를 바탕으로 단일 카메라만으로 보행을 정량적으로 측정하여 기존 복잡한 장비를 대체할 수 있는 가능성을 제시하였다.
카드뮴에 대한 다양한 인체안전기준이 알려지고 있고, 각 국가마다 신장기능이상을 나타내는 뇨 중 카드뮴 농도에 차이를 나타내고 있어 국내의 역학자료를 고려한 카드뮴 인체안전기준을 검토 제안하므로 위해관리의 효율을 향상시키고자 본 연구를 수행하였다. WHO, USEPA, ATSDR에서 식이섭취량과 뇨 중 카드뮴 농도와의 상관관계를 PBPK 모델로 정립 제안한 방법 등이 검토되었으며, 최종적으로 WHO의 1일 인체섭취량 산출 모델에 따라 계산하였다. 국내 역학자료(병산리 폐광지역 인체역학조사)에 의하면 뇨 중 카드뮴 최고농도인 11.63 ug/g creatinine 수준에서도 단백뇨 등의 신장기능이상이 확인되지 않아, WHO 등 국외 역학자료를 검토하여 신장이상을 나타내기 시작하는 뇨 중 카드뮴 농도를 2.5 ug/g creatinine으로 결정하였다. 카드뮴 오염원 노출과 무관할 것으로 예측되는 우리나라 성인의 뇨 중 카드뮴 수준 0.38 ug/g creatinine과 최근에 평가된 식품섭취를 통한 카드뮴 섭취량(8.3~10.4 ug/day)의 비율이 21.8~27.3 수준에 해당됨을 확인하여 이를 WHO에서 제안된 모델에 적용하였다. 식이섭취량과 신장 이상과의 상관관계 중 카드뮴 생체이용률 10%, 흡수된 카드뮴의 배출량을 50%로 가정한 결과를 국내 인체안전기준 설정에 적용한 결과(이 가정에서 사용된 식이섭취량에 대한 뇨 중 카드뮴 농도의 비율은 24), 신장이상이 발생되기 시작하는 뇨 중 카드뮴 농도인 2.5 ug/g creatinine에 대해 예측된 카드뮴 1일 섭취량은 1 ug/kg bw/day여서, 이를 근거로 국내 카드뮴 PTWI를 7 ug/kg bw/week로 제안하였다.
This paper presented a design and control of a biped walking RGO(robotic gait orthosis) and its simulation. The biped walking RGO was distinguished from the other one by which had a very light-weight and a new RGO system will be made of 12-servo motors and 12-controllers. The vibration evaluation of the dynamic PLS(posterior leaf splint) on the biped walking RGO was used to access by the 3-axis accelerometer with a low frequency vibration of less than 30 Hz. The galt of the biped walking RGO depends on the constrains of mechanical kinematics and the initial posture. The stability of dynamic walking was investigated by analyzing the ZMP (zero moment point) of the biped walking RGO. It was designed according to the human wear type and was able to accomodate itself to the environments of S.C.I. Patients. The Joints of each leg were adopted with a good kinematic characteristics. To analyse joint kinematic properties. we made the strain stress analysis of the dynamic PLS and the analysis study of FEM with a dynamic PLS.
This paper presented a design and a control of a biped walking RGO and walking simulation by this system. The biped walking RGO was distinguished from the other one by which had a very light-weight and a new RGO type with 12-servo motors. The vibration evaluation of the dynamic PLS on the biped walking RGO was used to access by the 3-axis accelerometer with a low frequency vibration for the spinal cord injuries. The gait of a biped walking RGO depended on the constrains of mechanical kinematics and the initial posture. The stability of dynamic walking was investigated by a ZMP (Zero Moment Point) of the biped walking RGO. It was designed according to a human wear type and was able to accomodate itself to a human environments. The joints of each leg were adopted with a good kinematic characteristics. To test of the analysis of joint kinematic properties, we did the strain stress analysis of the dynamic PLS and the analysis study of FEM with a dynamic PLS. It will be expect that the spinal cord injury patients are able to recover effectively with a biped walking RGO.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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