• 재활복지공학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.161-168
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• 2015

본 논문은 자체 개발한 관성측정장치의 가속도, 각속도, 지자기계 데이터를 이용하여 보행거리를 측정하는 시스템 개발에 관한 것이다. 관성센서들의 오프셋 및 이득 오차를 최소화하기 위하여 9축의 자유도를 갖는 지그를 제작하였으며, 이를 이용하여 캘리브레이션을 수행하였다. 보행거리의 정확한 측정을 위하여, 기울기 하강법을 이용하여 가속도계의 중력성분 제거 및 보행패턴 분석을 통한 드리프트 성분을 제거하였다. 최종적으로 보정된 가속도 데이터의 이중적분을 통하여 보행거리를 측정하였다. 시스템의 성능 평가를 위하여, 실내 직선 10m 직선 보행에 대하여 캘리브레이션 전, 후 오차 개선 비율를 비교하였으며, 간단한 보행에 대해 Vicon과의 비교 실험을 수행하였다. 직선 보행에 대해서는 x, y, z축 각각에 대하여 $31.4{\pm}14.38%$(mean${\pm}$S.D.), $78.64{\pm}10.84%$ 및 $69.71{\pm}26.25%$ 개선이 되었음을 확인하였으며, Vicon과의 비교 실험 결과 x, y, z축 각각에 대하여 0.1m, 0.16m, 0.12m의 오차를 얻을 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.253-259
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• 2017

현재 뇌손상환자에게 시행되고 있는 재활치료들은 훈련 환경이 단조롭고 긴 시간 동안 단순하고 반복적인 운동으로 인해 흥미와 참여도가 떨어져 훈련 효율이 저하된다는 문제가 제기되었다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 상지 재활훈련을 위해 상지에서 측정되는 근전도 신호와 모션센서를 기반으로 하는 웨어러블 장치와 모바일 게임을 결합한 새로운 재활 프로그램 개발을 제안함으로 위에서 제기된 문제를 해결하고자 하였다. 개발된 웨어러블 장치는 밴드 형태로 제작되어 신체에 쉽게 착용 및 해체가 가능하고, 모바일 게임은 웨어러블 장치로부터 측정되는 근전도 신호를 통하여 인식되는 움켜잡는 행동(grasp motion)과 모션센서를 통하여 인식되는 굴곡(flexion), 신전(extension), 외전(abduction), 내전(adduction)을 반영하여 게임을 통한 재활훈련이 가능하도록 설계되었으며, 난이도 조절을 통한 환자 개개인에 적합한 맞춤형 재활환경을 제공할 수 있도록 하였다. 개발된 프로그램을 상지 재활이 필요한 14명의 뇌손상 환자를 대상으로 적용한 후, 설문조사를 통한 유용성 평가를 진행한 결과 개발된 재활프로그램이 기존 재활프로그램보다 흥미가 있었고 재활훈련 간 지루하지 않았다고 응답하였고, 추후 개발된 프로그램 재사용에 대한 의지를 보였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.207-214
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• 2017

몸통안정성에 문제가 발생하면 허리에 통증이 발생된다. 허리 불안정성을 해소하기 위한 몸통안정화운동 방법 중 하나인 복부드로우인기법(ADIM)은 복부안정화근육 중 선행적자세조절과 관련된 배가로근에 대한 선택적인 수축을 유도하는 운동법이다. ADIM은 일반적으로 바로누운자세에서 허리 밑에 압력생체되먹임장치(PBU)을 적용하여 시각적되먹임을 한 상태에서 실시하는데 이러한 자세는 앉은자세에 비해 기능적이지 못하다. 본 연구에서는 바로누운자세와 앉은자세에서 실시하는 ADIM의 효과를 알아보기 위해 31명의 건강한 남녀를 대상으로 무선 근전도를 이용해 배곧은근(RA), 배바깥빗근(EO), 배가로근/배속빗근(TrA/IO), 그리고 척추세움근(ES)에 대한 근활성도를 비교하였다. 본 연구 결과 RA와 EO에서는 두 자세 간에 유의한 차이가 없었으며 TrA/IO와 ES에서는 두 자세 간에 유의한 차이가 나타났다. 또 RA에 비해 TrA/IO의 활성도가 높게 나타나 ADIM로 인한 몸통안정화는 두 자세 모두에서 효과적으로 나타났으며 반면 TrA/IO와 ES는 앉은 자세에서 더 높은 활성도를 보여 자세 안정화 근육의 활성도가 앉은 자세에서 더 증가한 것으로 사료된다. 따라서 일상생활에서 보다 쉽게 적용할 수 있는 앉은 자세의 ADIM은 허리안정성 향상에 유용할 것이다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.261-270
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• 2017

바르지 못한 앉은 자세는 다양한 질병과 신체 변형을 유발한다. 하지만 오랜 시간동안 바른 앉은 자세를 유지하는 것은 쉬운 일이 아니다. 이러한 이유 때문에 그동안 자동으로 바른 앉은 자세를 유도하기 위한 다양한 시스템이 제안되어왔다. 이전에 제안되었던 앉은 자세 판별 및 바른 앉은 자세 유도 시스템은 영상 처리를 이용한 방법, 의자에 압력센서를 달아 측정하는 방법, IMU(Internal Measurement Unit)를 이용한 방법이 있었다. 이 중 IMU를 이용한 측정 방법은 하드웨어 구성이 간단하고, 공간, 광량 등의 환경적 제한이 적어 측정에 있어서 용이한 이점이 있었다. 본 논문에서는 하나의 IMU를 이용하여 적은 데이터로 효율적으로 앉은 자세를 분류하는 방법을 연구하였다. 특징추출 기법을 이용하여 데이터 분류에 기여도가 낮은 데이터를 제거하였으며, 머신러닝 기법을 이용하여 앉은 자세 분류에 적합한 센서 위치를 찾고, 여러 개의 머신러닝 모델 중 가장 분류 정확도가 높은 머신러닝 모델을 선정하였다. 특징추출 기법은 PCA(Principal Component Analysis)를 사용하였고, 머신러닝 모델은 SVM(Support Vector Machine), KNN(K Nearest Neighbor), K-means (K-means Algorithm) GMM (Gaussian Mixture Model), and HMM (Hidden Marcov Model)모델을 사용하였다. 연구결과 데이터 분류율이 높게나온 뒷목이 적합한 센서 위치가 되었으며, 센서 데이터 중 Yaw데이터는 분류 기여도가 가장 낮은 데이터임을 PCA 특징추출 기법을 이용하여 확인하고, 제거하여도 분류율에 영향이 매우 작음을 확인하였다. 적합 머신러닝 모델은 SVM, KNN 모델로 다른 모델에 비하여 분류율이 높게 나오는 것을 확인할 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.271-277
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• 2017

본 연구에서는 사용자의 자세에 따라 실시간으로 제공되는 진동모터에 의해서 촉각 피드백이 구현되는 골반교정 및 자세균형능력 증진을 위한 균형의자(balance chair)를 개발하고 그 유효성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 MC Nylon을 이용하여 몸체을 제작하고 사용자 인터페이스를 위한 터치 TFT와 아두이노를 사용한 주 제어모듈, 사용자 자세판별을 위한 9축 가속센서, 촉각피드백을 위한 진동모듈을 내장하고 사용자의 편안한 착석감을 위한 쿠션으로 외부를 둘러싼 균형의자 시제품을 제작하였다. 제작된 시제품을 이용한 자세균형 훈련시스템의 유효성을 확인하기 위해 여성 피험자 10명을 대상으로 척추움직임의 주요근육인 좌우 요장늑근에 대한 근활성도(%MVIC)를 측정하였고 자세균형능력 평가장비인 Spine Balance 3D를 이용하여 훈련 전후의 균형능력을 측정하였다. 균형의자를 통한 운동 및 자세균형 유지 시 진동을 통한 피드백 방법에 의해 사용자의 좌우 요장늑근이 균형적으로 활성화되고 또한 이를 통한 훈련 전후 균형능력이 증진되는 결과를 얻었다. 향후 본 연구는 다양한 자세균형 제품 개발에 기초 연구로 활용 가능하다고 사료된다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.119-126
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• 2017

임상현장에서 압력 바이오피드백 장치는 요통 환자들의 척추재활운동에 사용되고 있으나, 여러 가지 단점을 갖고 있다. 본 연구는 사용자에게 신체의 움직임과 균형을 센싱하고 모니터링하여 사용자에게 바이오피드백을 제공함으로써 척추재활운동시 실시간으로 정확한 운동방법과 자세를 제공하는 디지털화된 압력 바이오피드백 장치를 개발하고자 하였다. 그 후 사용성 평가를 진행하여 안전성, 수행성, 조작성, 만족성 등의 문제점을 파악하고 개선방향을 제시하고자 한다. 본 연구에 참여한 대상자는 총 33명으로 전문가 평가 집단 11명, 사용자 평가 집단 22명으로 실제 개발된 장비를 사용 후 5점 척도로 평가하였다. 사용자 집단에서는 안전성 3.59점, 조작성 4.38점, 만족성 4.49점으로 나타났으며, 전문가 집단에서는 안전성 2.86점, 조작성 3.91점, 수행성 4.28점으로 나타났다. 본 사용성 평가를 바탕으로 태블릿PC 거치대의 안정성 문제, 공기주입, 화면 표시 등의 문제점을 개선한다면 척추안정화 운동을 하면서 실시간 자신의 운동상태를 확인하여 정확한 운동과 기능 평가가 가능한 운동장치가 될 것이다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.53-61
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• 2010

본 연구에서는 요추강화 운동기기를 이용하여 훈련 전후에 대한 유연성 및 근력 특성분석을 고찰하고, 요추 재활운동으로서 가능성을 검증하고자 한다. 요추관련 상해가 없으며 신체 건강한 성인 남녀 20명이 실험에 참여하였으며 각각 10명씩 대조군과 요추강화 운동을 제공받는 훈련군으로 나누었다. 실험에 사용된 요추강화운동기기는 하이스파인(Hi-Spine, 메디컬사이언스, 한국)이며 운동은 하루 40분씩 주 3일, 총 4주간 실시하였다. 또한 본 연구에서 피험자들은 누운 자세, 앉은 자세, 직립 자세, 전신스트레칭자세 등 총 4가지의 운동자세를 각 10분씩 제공받았다. 운동 전 후 요추의 유연성과 근력변화를 알아보기 위해 매주 1회 체간 굴곡 및 신전, 기초체력평가와 요추관절토크를 측정하였다. 실험 결과 훈련군에서 유연성과 근력이 모두 증진되었다. 요추강화운동기기의 플랫폼이 3차원 회전을 함에 따라 피험자들의 근육들은 자극받으며, 회전 방향과 각도에 따라 근긴장성과 근수축 작용을 유도시켜 유연성 및 요추 근력을 증가시키는 것으로 판단된다. 본 연구는 향후 요추관련 상해자 또는 고령자들의 요추 재활운동 프로그램에 적용될 수 있을 것이다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.177-184
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• 2016

본 논문은 전동휠체어를 사용하는 장애인을 관리하고 보조하는 간병인을 대상으로 전동휠체어의 만족도에 대한 것이다. 전동휠체어 만족에 대한 설문은 일상생활에서 가장 많이 사용하는 항목들을 전문가 의견과 간병인들의 의견을 통해 안정성, 조작성, 만족도 항목의 사용성 공통 항목들을 선택하였다. 또한 간병인의 일반적 특성, 간병 경력, 간병시간, 간병의 어려움과 전동휠체어 무게의 문제점을 개선하기 위해 접이식 전동휠체어 개발에 대한 의견도 조사하였다. 대상자는 전동휠체어를 사용하는 장애인을 보조하는 간병인 50명이었다. 연령대는 평균 54.54세이었고, 간병 경험은 80.98개월이었고, 하루 간병 평균시간은 9.80시간이었다. 전동휠체어 사용에 대한 만족도는 안전성, 조작성, 항목에서는 대부분 만족하였으나, 무게와 세척에 대한 만족도 항목에서 만족도가 떨어지는 것을 알 수 있었다. 전동휠체어의 가장 큰 문제점은 무게가 무겁고 조작하기 힘들고, 간병인들을 옮기기가 힘들다는 의견이 가장 많았으며. 접이식 전동휠체어에 대한 선호도는 높은 것으로 조사되었다. 간병인들은 전동휠체어 사용만족도 조사에서 무게가 가볍고, 보관 및 세척이 편리한 전동휠체어 개발의 필요성을 강조하였다. 따라서 이를 관리하고 보조하는 간병인들의 특성을 반영한 접이식 전동휠체어 개발이 필요하다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권8호
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• pp.771-782
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• 2017

본 논문은 노약자들의 발목근력보조를 위한 착용형 로봇에 대해서 서술하였다. 기존 착용형 로봇들은 보행 시 필요한 근력을 보조하기 위해 대부분 모터와 감속기를 사용하였다. 하지만 모터와 감속기의 조합은 무게가 무거울 뿐만 아니라 감속기 치차의 마찰때문에 실제 사람의 근육과 달리 강성과 토크를 동시에 제어하기 어려운 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 모터/감속기 조합보다 가볍고 안전하며 근력을 보조하는 힘을 충분히 발휘할 수 있는 Mckibben 공압 근육을 사용하였다. 발목의 피칭 모션에 이용되는 종아리 가자미근 및 앞정강근의 힘을 한 쌍의 공압 근육을 사용한 상극구동으로 보조하였으며, 상극구동제어를 위해 상극구동 모델 파라미터들을 실험적으로 도출하였다. 사용자의 보행의지를 판단하고자 발바닥에 부착된 압력변위센서로 압력과 압력중심위치를 측정하여 발바닥의 하중과 발목토크를 계산하였고, 이를 기반으로 공압 근육 관절의 강성과 토크를 동시에 제어하였다. 최종적으로, 트레드밀에서 근전도 신호를 측정하여 발목근력보조로봇의 성능을 실험적으로 입증하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.109-118
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• 2014

본 연구는 급성기 뇌졸중 환자에서 연하장애 재활치료를 받은 환자와 받지 않은 환자의 회복정도를 비교하기 위함이다. 뇌졸중으로 진단받고 연하장애를 가지는 환자(n=98)에서 치료를 받은 군과 받지 않은 군으로 나누어 실험군과 대조군사이 연하장애 재활치료중재전-후 비교 연구 설계에 의해 실험군(n=52)에는 8주간의 연하장애 재활치료를 시행하였고 대조군(n=46)에는 아무런 처치를 하지 않았다. 두 집단 모두를 대상으로 중재 전-후 Video Fluoroscopy Swallowing Study(VFSS), Dysphagia Outcome and Severity Scale(DOSS), Dysphagia Severity Scale(DSS), Functional Outcome Swallowing Scale(FOSS)로 평가를 하였으며 평가값의 변화량은 paired t-test 및 ANCOVA를 통해 분석 하였다. 실험군의 중재전-중재후의 점수 변화비교에서 DOSS를 제외한 나머지 평가도구에서 연하기능이 회복되었다(p<0.05). 대조군의 전-후의 점수 변화비교에서는 모든 평가도구에서 점수값의 변화가 통계학적으로 유의하여 연하기능의 유의한 변화가 있었다(p<0.05). 실험군과 대조군 각각의 2차 평가를 비교한 결과 DOSS를 제외한 나머지 평가도구에서 변화가 통계학적으로 유의한 수준을 보였다(p<0.05). 본 연구 결과 대상자들은 평균적으로 급성기 8주 동안 연하기능의 회복을 보였고, 대조군에서는 세 평가도구 모두에서 유의하게 평가항목간의 점수가 상승하였다. 대상군들의 전-후 검사값의 차를 비교하였을 때 대조군에서 더 높은 점수의 상승을 보여 시간의 경과에 따른 자연적 신경학적 회복을 시사했다.