• 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.

• 센서학회지
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• 제5권1호
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• pp.43-50
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• 1996

본 논문은 $1.5{\mu}m$ n-well CMOS 공정 기술에 의해 제조된 다중 바이오텔레미트리 시스템의 동작 특성을 기술하였다. 이 시스템은 체내에 삽입된 서로 다른 센서로부터 계측한 생체 정보를 무선으로 전송하여 외부에서 수신하는 것으로 8개의 피측정체로부터 선택된 7개의 생체 신호를 연속적으로 체외로 전송 한다. FM송신기와 센서 인터페이스 회로를 제외한 체내 삽입 시스템은 $4{\times}4mm^{2}$의 크기로 집적화 하였고, 집적 화한 IC는 $3{\times}3{\times}2.5cm$의 하이브리드 패키지에 수용하였다. 이 시스템의 특징은 8개의 피측정체중에서 임의의 피측정체를 선택할 수 있을 뿐 아니라, 외부 시스템의 커맨드 신호와 선택 신호에 의해 체내 삽입된 전원의 ON/OFF가 가능하다. 이와 같은 전원의 간헐적 동작으로 커맨드 수신기 자체의 소비 전력도 줄일 수 있다. 현재 국내에서 개발되고 있는 각종센서를 이 시스템과 결합해서 삽입하면 혈압 ECG, EMG, 체온 등의 생체정보를 측정하고 분석하는데 매우 편리할 것으로 기대한다.

• 융합정보논문지
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• 제7권5호
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• pp.47-51
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• 2017

본 연구는 스마트폰 사용으로 인해 발생하는 전방머리자세의 유발 스트레스를 줄이기 위한 웨어러블 센서 착용이 전방머리자세 유발을 일으키는 목세움근과 위등세모근의 근피로에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구는 20~30대 건강한 성인을 대상으로 하여 일반적으로 스마트폰을 사용하는 대조군, 전방머리자세에 대한 자세를 의식하며 사용하는 비착용군 그리고 웨어러블 센서를 착용하는 실험군으로 나누어 근활성도를 살펴보았다. 목세움근과 윗등세모근의 근활성도는 대조군, 비착용군, 실험군과 비교하여 차이가 없는 것으로 나타났다. 또한 목세움근의 근활성도의 변화는 모든 군에서 증가하였고, 윗등세모근의 경우 비착용군과 대조군에 비해 착용군의 근활성도가 증가하였으나 통계적 유의성은 없었다. 즉 웨어러블 센서의 착용은 의식적인 자세 조절에 있어서 효과적일 수 있지만 다른 부위의 근긴장을 유발 할 수도 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.754-765
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• 2020

최근 다양한 환경에서의 보행과 특정 동작에서 해당 모드를 지원하는 지능형 대퇴 의족이 개발되고 있다. 계단 상행, 하행과 같은 특정 제어는 동작 전 모드를 변경해야하기 때문에 사용자의 의도를 기반으로 제어명령을 구분하는 기법이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 지능형 대퇴 의족 시스템에서 사용자의 의도에 기반하여 다양한 제어명령을 구분할 수 있는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 근전도 신호의 보상이 필요하다고 판단되는 경우, 평상시의 근전도 신호의 세기 및 주파수 성분과 압력센서로 추정한 근육의 부피 정도의 상관관계를 이용하여 근전도 신호를 보상하는 것이며 실험을 통해 근피로가 축적되어 있는 상황에도 사용자의 의도를 정확하게 검출하는 것을 확인하였다. 향상된 사용자 의도 검출 기법을 통해 정해진 시간 내 근육의 수축 횟수를 기반으로 5개의 제어모드를 구분할 수 있도록 하였으며 실험 결과 운동 후 근피로로 인해 근신호의 세기가 평시와 다를 경우에도 근신호 보상을 통해 97.5%의 정확도를 갖는 것을 확인하였다.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2009년도 춘계학술대회
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• pp.117-120
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• 2009

본 연구는 손동작을 하였을 때 집중력이 EEG 코히런스(coherence)에 미치는 영향을 분석하였다. 신체에 이상이 없는 대학생 8 명이 시각 자극으로 제시되는 운동 작업을 지시하는 실험에 참여하였다. 실험 중 실시간으로 오른손의 요측 수굴근에 센서를 부착하여 EMG 를 측정하였고 국제 10-20 측정법에 의거한 C3 지점과 상하좌우로 2.5cm 떨어진 지점에 5 개의 전극을 부착하여 EEG 를 측정하였다. 운동영역간의 또는 운동영역과 비운동영역 사이의 코히런스 분석을 통하여 동작과 휴식을 구분해 주는 유의한 결과를 확인할 수 있었으나 개인에 따른 차이를 보였다. 유의한 차이를 보이는 코히런스 채널 쌍의 개수에 의해 강한 코히런스와 약한 코히런스로 그룹화 할 수 있었다. 개인별로 차이가 있는 EEG 코히런스의 결과는 동작시의 채널 별 EEG 의 상대적 출현량의 결과와 동일한 패턴을 가진 것으로 확인되어 주의력에 의한 영향임을 알 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2017년도 제56차 하계학술대회논문집 25권2호
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• pp.13-16
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• 2017

제스처 인식은 HCI(Human-Computer Interaction) 및 HRI(Human-Robot Interaction) 분야에서 활발히 연구되고 있는 기술이며, 제스처 데이터의 특징을 추출해내고 그에 따른 분류를 통하여 사용자의 제스처를 정확히 판별하는 것이 중요한 과제로 자리 잡았다. 본 논문에서는 EMG(Electromyography) 센서로 측정한 사용자의 손 제스처 데이터를 분석하는 방안에 대하여 서술한다. 수집된 데이터의 노이즈를 제거하고 데이터의 특징을 극대화시키기 위하여 연속적인 데이터로 변환하는 전처리 과정을 거쳐 이를 머신 러닝 알고리즘을 사용하여 분류하였다. 이 때, 기존의 raw 데이터와 전처리 과정을 거친 데이터의 성능을 decision-tree 알고리즘을 통하여 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.3658-3665
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• 2010

최근 고령화 사회로의 진입 및 장애 인구의 증가로 인해, 인간의 복지를 위한 자동화 시스템에 대한 수요가 늘고 있다. 특히 재활 자동화와 관련한 로봇 시스템은 환자 본인 및 치료 보조자에 대한 수고를 덜어주면서도 기존의 전통적인 재활효과에 상응하는 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 본 연구는 하지 근력이 약화된 사용자들의 신체 자중을 보상해줌과 동시에 정상인과 같은 패턴의 보행 훈련을 수행할 수 있는 모바일형 보행 재활 시스템을 제안하고자 한다. 특히, 자중보상 시스템은 신체의 자세 변화 특징을 반영하여, 기구학적인 분석을 통해 구현하였으며 보행 가이드를 위한 제어 알고리즘과 더불어 메인 컨트롤 시스템이 내장된 모바일 플랫폼에 통합 적용되었다. 이러한 모바일 플랫폼은 사용자의 보행 속도의지를 반영하는 UCS(User Command System)와 플랫폼 자체에 내장된 자율주행 알고리즘의 병합되어 운용되도록 고안되었으며, 본 논문에서는 보행 훈련시의 BWS(Body Weight Support)의 효과에 대한 검증에 집중하고자 한다. 이를 위해 인체의 근전도 신호를 측정할 수 있는 EMG(Electromyography) 센서를 활용하여, BWS 및 모바일로봇을 활용한 자중 보상 시의 피험자의 하지 근력 패턴을 측정 및 분석하여, 정상 보행자와의 차이점을 비교함으로서 본 연구의 타당성을 검증하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제40권1호
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• pp.171-182
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• 2015

환자의 빠른 회복과 일상생활의 복귀를 위해 다양한 재활치료가 시행되고 있으며 게임을 활용한 방법이 치료의 효율성을 높이기 위해 점차 사용되고 있는 추세이다. 그러나 기존의 게임을 이용한 방법들은 위치운동에 집중되어 환자의 상태를 파악하고 전문적인 의료목적으로 사용할 수 있는 정보를 얻기 힘들다. 본 논문에서는 이러한 부분을 보완하기 위하여 근전도 및 자이로스코프 센서를 활용하여 외상성 충격으로 인한 환자 또는 노인성 질환을 가진 환자 등을 대상으로 적용될 수 있는 상지재활치료용 기능성 게임을 개발하였다. 게임을 통해 효율적인 운동을 유도하고 환자의 상태를 파악할 수 있는 방법에 대한 연구를 진행하였고 게임으로 인한 운동량 증가와 가능성을 확인할 수 있는 실험을 진행하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권3호
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• pp.177-184
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• 2022

The purpose of this study was to present the IMU sensor based trunk stabilization exercise and to evaluate the changes in the muscle activity and thickness with non-specific low back pain patients (N=30). They were classified into two groups; lumbar stabilization exercise using IMU sensor (ILS), (n₁=20) and general lumbar stabilization exercise (GLS), (n₂=10). By comparing the difference between pre and post intervention via trunk muscle activity and muscle thickness, the significant differences were identified. Muscle activity was measured on external oblique (EO), internal oblique (IO), and multifidus (MF) by using surface electromyography (sEMG). Muslce thickness was measured on external oblique, internal oblique, transverse abdominis (TrA), and multifidus (MF) by using ultrasonography. sEMG activity was recorded at right side-bridge position. Each group performed the proposed lumbar stabilization exercise for 30 minutes a day, 5 times a week for 4 weeks. Trunk muscle activity was observed with a significant increase in the IO of ILS (p<.05) and a decrease in the MF of GLS (p<.05). Trunk muscle thickness was significantly increased in left EO and both IO of GLS (p<.05), and also significant increased right EO, both IO, both TrA, and both MF of the ILS (p<.05). In the future, a convergence approach of rehabilitation and engineering is needed to select a sensor suitable for rehabilitation purposes, study the validity and reliability of data, and produce appropriate rehabilitation contents.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.459-462
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• 2010

본 논문은 근육의 기능을 조절하는 신경말단에 전기적인 자극을 가하여 신경의 반응 정도를 측정하는 플랫폼 구현에 관한 연구로써, 전기 자극에 대한 신경반응이 가해지는 전류량, 가해지는 전류지속시간, 전극위치에 따른 반응을 측정하였다. 신격자극의 전극 위치는 표면말달 운동신경이면 어느 신경이든지 가능하고, 신격자극 양식에는 단순연축자극(Single Twitch Stimulation), 사연속자극(Train-of-four, TOF), 두 집단 발사자극(Double Burst Stimulation, DBS)이 있다. 임베디드 시스템기반으로 가기위한 저전력 MCU를 선정하고, 기본적인 신경자극반응 측정 센서의 민감도를 알아보기 위해 센서 인터페이스를 구성하여 반응정도를 측정해야 한다. 그리고 측정된 Data의 정확도를 높이기 위해 고성능의 AD Convertor 선정하여 플랫폼을 구현하였다. 또한 본 논문의 플랫폼은 의료기기용으로 개발되었기 때문에 시스템 이용자의 안전을 고려하여 전원회로 구성 시 전원 Isolation를 고려하여 설계하였다.