• Journal of The Korean Society of Integrative Medicine
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• v.7 no.2
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• pp.59-67
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• 2019

Purpose : The purpose of this study was to analyze the dynamic range of motion (ROM) of pelvic and translation of center of mass (COM) when wearing different shoe insole lifts according to leg length discrepancy (LLD) during free speed gait. Methods : Thirty-five healthy adults were participated in this study. Kinematic data were collected using a Vicon motion capture system. Reflective and cluster 40 markers attached to participants lower extremities and were asked to walk in a 6 m gait way under three different shoe lift conditions (without any insole, 1 cm insole, and 2 cm insole). The pelvic ROM and COM translation in three planes were sorted using a Nexus software, and a Visual3D motion analysis software was used to coordinate all kinematic data. Results : There were significantly increased maximal pelvic elevation and total pelvic range in coronal plane when wearing a standard shoe with 2 cm insole lift during gait (p<.05). When wearing a standard shoe with 2 cm insole lift, the total range of the pelvic segment were significantly different in all three motion planes (p<.05). Conclusion : Although LLD of less than 2 cm develops abnormal movement pattern of the pelvis and may cause of musculoskeletal diseases such as low back pain, hip and knee joint osteoarthritis, therefore intensive various physical therapy interventions for LLD are needed.

• Physical Therapy Rehabilitation Science
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• v.13 no.2
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• pp.152-162
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• 2024

Objective: This study was conducted to analyze the effect of wearable Electromyography-controlled functional electrical stimulation (EMG-controlled FES) System on Gait Function and cardiopulmonary metabolic efficiency during walking in older adults. Design: Cross-section study Methods: Total 22 older adult participants suitable to selection criteria of this study participated in this study. The EMG-controlled FES System, which functions as a wearable physical activity assist FES system was used. All participations performed randomly assigned two conditions (Non-FES assist [NFA], FES assist [FA]) of walking. In all conditions, spatio-temporal parameters and kinematics and kinetics parameters during walking was collected via 3D motion capture system and 6 minutes walking test (6MWT) and metabolic cost during walking and stairs climbing was collected via a portable metabolic device (COSMED K5, COSMED Srl, Roma, Italy). Results: In Spatio-temporal parameters aspects, The EMG-controlled FES system significantly improved gait functions measurements of older adults with sarcopenia at walking in comparison to the NFA condition (P<0.05). Hip, knee and ankle joint range of motion increased at walking in FA condition compared to the NFA condition (P<0.05). In the FA condition, moment and ground reaction force was changed like normal gait during walking of older adults in comparison to the NFA condition (P<0.05). The EMG-controlled FES system significantly reduced net cardiopulmonary metabolic energy cost, net energy expenditure measurement at stairs climbing (P<0.05). Conclusions: This study demonstrated that EMG-controlled FES is a potentially useful gait-assist system for improving gait function by making joint range of motion and moment properly.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.228-228
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 관절 운동을 하는 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 마모에 관여하여 인공관절의 수명에 영향을 미치게 되는데, 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE의 wear debris에 의한 골용해로 인하여 관절이 느슨해지는 문제점이 발생하여 재시술을 필요로 하게 된다. 또한 메탈 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 낮추는 또 하나의 요인이 되고 있다. 이러한 문제점들을 해결 하기 위하여, 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition)공정을 이용하여 Co-Cr-Mo 합금 소재 위에 niobium nitride (NbN) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 마모량의 감소를 위하여, 박막을 증착하기 전에 Co-Cr-Mo 합금 위에 질소를 이온주입 하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였으며, Co-Cr-Mo 합금과 NbN박막 사이의 접착력을 증가시키기 위하여 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. 실험 결과 pre-ion implantation 공정을 도입한 경우 현재 상용화 되어있는 Co-Cr-Mo 합금에 비하여 마모량을 2배 이상 감소시키는 것을 확인 할 수 있었으며, dynamic ion mixing 공정을 도입한 경우 장시간의 마모 시험에서도 UHMWPE의 마모량을 2배 가까이 줄일 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.137-137
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• 2012

인공관절은 노인성 질환이나 자가 면역질환, 신체적인 외상 등으로 인하여 발생하는 관절의 손상 부위를 대체하기 위하여 고안된 관절의 인공 대용물이다. 인공 관절 중 인공 고관절의 경우 라이너(Liner)와 헤드(Head) 부분이 직접적인 마모 운동을 수행하게 되므로, 이 부분의 소재 특성에 따라 인공관절의 수명이 결정 되게 된다. 현재 헤드 소재로서는 Co-Cr-Mo 합금이, 라이너 소재로서는 고분자 소재인 UHMWPE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene)가 주로 사용되고 있다. 이러한 MOP (Metal-On-Polymer) 구조의 인공관절의 경우, 충격흡수의 장점이 있는 반면, 관절 운동시 발생하는 UHMWPE 의wear debris에 의해 골용해가 발생하게 되어 인공관절의 수명이 저하되는 문제점이 있으며, 금속 헤드의 마모로 인한 금속이온의 용출은 세포 독성의 문제를 야기하여 인공관절의 수명을 저하시키는 또 다른 원인이 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 PIII&D (Plasma Immersion Ion Implantation & Deposition) 공정을 이용하여 금속 (Co-Cr-Mo 합금)소재 위에 세라믹 (niobium nitride) 박막을 증착하여 상대재인 UHMWPE의 마모를 줄이고자 하는 연구를 진행하였다. 금속 소재 위에 증착된 세라믹 박막은 상대재인 UHMWPE의 마모량을 줄여줄 뿐만 아니라 금속이온의 용출을 막아준다는 장점이 있으나, 장시간의 마모 운동에 의하여 발생하는 박막의 박리 현상은 인공관절의 수명을 급격히 저하시키는 또 다른 원인이 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 박막의 증착 초기에 이온주입과 증착을 동시에 수행하는 dynamic ion mixing공정을 수행하였다. Dynamic ion mixing 공정을 수행함에 따라 박막과 금속 사이의 접착력이 증가하게 되어, UHMWPE의 마모량이 2배 가까이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 장시간의 마모시험에서도 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 UHMWPE의 마모량을 감소시키기 위하여 박막을 증착하기 전에 금속 소재에 질소 이온주입을 수행하는 pre-ion implantation 공정을 도입하였다. 질소 이온주입 결과 Co-Cr-Mo 합금 표면에 부분적으로 CrN, Cr2N의 세라믹 상이 형성 되는 것을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 UHMWPE의 마모량이 2배 이상 감소 되는 것을 확인 할 수 있었다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.25 no.2
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• pp.157-163
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• 2004

Nitrogen ion implantation and ion plating techniques were applied for improvement of the wear resistance of metallic implant materials. In this work, the wear dissolution behaviour of a nitrogen ion implanted super stainless steel (S.S.S, 22Cr-20Ni-6Mo-0.25N) was compared with those of S.S.S, 316L SS and TiN coated 316L SS. The amounts of Cr and Ni ions worn-out from the specimens were Investigated using an electrothermal atomic absorption spectrometry. Furthermore, the Ti(Grade 2) disks were coated with TiN, ZrN and TiCN by use of low temperature arc vapor deposition and the wear resistance of the coating layers was compared with that of titanium. The chemical compositions of the nitrogen ion implanted and nitride coated layers were examined with a scanting auger electron spectroscopy. It wat observed that the metal ions released from the nitrogen ion implanted S.S.S surface were significantly reduced. From the results obtained, it was shown that the nitrogen ion implanted zone obtained with 100 KeV ion energy was easily removed within 200,000 revolutions from a wear dissolution testing under a similar load condition when applied to artificial hip joint. The remarkable improvement in wear resistance weir confirmed by the nitrides coated Ti materials and the wear properties differ greatly according to the chemical composition of the coating layers. for specimens with the same coating thickness of about 3$\mu\textrm{m}$, TiCN coated Ti showed the highest wear resistance. However, after removing the coating layers, the wear rates of all nitrides coated Ti reverted to their normal rates of below 10,000 revolutions from Ti-disk-on-disk wear testing under the same load condition. From the results obtained, it is suggested that the insufficient depth of the 100 Kel N$\^$＋/ ion implanted zone and of the nitrides coated layers of 3$\mu\textrm{m}$ are subject to restriction when used as frictional parts of load bearing implants.