• 재활복지공학회논문지
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• 제3권1호
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• pp.27-34
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• 2009

난청인의 청력 손실은 개인별로 다양하므로 기존의 대칭적으로 주파수 밴드별 청각 필터를 구현하는 방법은 다양한 형태의 난청인의 청력 손실을 적절하게 모사해주지 못한다. 각 중심주파수와 음성의 입력크기에 따라 청각 필터의 형태가 비대칭적으로 바뀌고 청력손실이 있는 난청인은 청력 손실에 따라 청각필터의 형태가 정상인들과는 다른 형태로 바뀌게 되며 음질에도 차이가 있다. 본 연구에서는 난청인의 난청 정도에 따라 변하는 비대칭 청각 특성을 잘 반영한 청각필터를 구현하여 몇 가지 실험을 통해 각 구현된 청각 필터의 성능을 객관적으로 평가하였다. 실험은 구현된 청각 필터를 통한 음성의 perceptual evaluation of speech quality (PESQ) 와 log likelihood ratio (LLR)를 사용하였으며 그 값을 통해 처리된 음성의 객관적인 음질과 왜곡정도를 평가 하였다. 청력 손실을 주었을 때 대칭과 비대칭 청각 필터사이의 PESQ 와 LLR 값을 실험해 본 결과 청각 필터 간의 큰 차이를 보였다. 위 실험 결과들로 대칭과 비대칭 청각 필터의 형태에 따라서 음성의 음질에 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 특히, 난청이 있을 때 중심 주파수별 청각 필터의 비대칭적 형태 변화가 난청인이 받아들이는 음질에 영향이 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제7권2호
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• pp.75-84
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• 2013

본 연구에서는 근전도 신호를 이용하여 보행주기에 따른 패턴 및 특징을 시간영역과 주파수영역으로 나누어 분석하였다. 보행주기를 입각기와 유각기로 나누어 평지보행과 계단보행 실험을 실시하여 그 결과를 분석하였으며, 이때 시상면에서의 하퇴부 각도와 대퇴사두근과 대퇴이두근의 근전도 신호를 대상으로 하였다. 하퇴부의 기울기는 모든 보행에서 HS일 때 가장 큰 기울기 값을 나타내었으며, TO일 때 가장 낮은 값을 나타내었다. 시간영역에서의 근전도 분석은 모든 보행에서 보행주기에 따라 IEMG가 일정한 패턴을 보였으며, 보행 종류 및 주기 판단에 가장 용이할 것으로 판단된다. 주파수영역에서의 분석은 시간에 따른 주파수 분석이 가능한 STFT법을 사용하였으며, 기울기센서를 이용하여 보행주기를 구분하고자 하였다. 또한 STFT한 결과를 스펙트럼으로 나타내어 분석하였으며, 모든 보행에서 입각기가 유각기보다 더 높은 주파수를 가지는 것을 확인하였다. 본 연구를 통하여 근전도와 시상면에서의 하퇴부 기울기를 이용하여 보행주기 판단 및 분석의 가능성을 확인하였으며, 이를 활용하면 하지 절단환자의 보행의지를 판단하여 의족제어 및 효율적 재활에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.45-52
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• 2017

EEG 신호는 신체적으로 불편함을 가지고 있는 사용자에게서도 동일하게 발생되는 신호로써 차세대 인터페이스로 각광받고 있다. 본 논문에서는 사용자의 EEG 신호를 이용하여 감성적인 정보처리와 논리적인 정보처리를 보조하는 실내 환경을 제어하는 사물인터넷 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 EEG 측정 장치, EEG 시뮬레이션 소프트웨어, 실내 환경 제어 장치로 구성된다. 실험 데이터로는 편안한 상태에서 발생되는 감성적인 정보처리에 대한 EEG 신호 데이터와 집중 시에 발생되는 논리적인 정보처리에 대한 EEG 신호 데이터를 사용한다. 측정된 신호에서는 ICA 알고리즘이 적용하여 잡음이 제거되고 베타파만을 추출한다. 이후 SVM을 통한 학습 및 테스트 과정을 거치게 된다. 피험자는 EEG 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 EEG 신호 정확도 향상 훈련을 거친 결과 평균 82.69%의 정확도를 보였다. EEG 측정 장치로부터 입력되는 EEG 신호는 Serial 통신을 통해 EEG 시뮬레이션 소프트웨어로 전송되며 감성적인 정보처리와 논리적인 정보처리를 분류하여 제어 명령이 생성된다. 이후 생성된 제어 명령은 Zigbee 통신을 통해 실내 환경 제어 장치로 전달되어 감성적인 정보처리일 경우 은은한 조명과 클래식 음악이 출력되고 논리적인 정보처리일 경우 밝은 조명과 함께 학습용 백색소음이 출력된다. 제안한 시스템은 BCI 기반 소프트웨어 및 디바이스 제어에 응용될 수 있어 몸이 불편한 사용자가 자신의 신체적인 한계를 극복하는 것을 가능하게 한다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.73-79
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• 2017

언어 습득 이후 성인 난청은 진행 속도가 느려서 발견이 어렵다. 이들은 적절한 도구를 제공하면 자발적이고 적극적인 평가가 가능하다. 스마트 폰도 도구들 중 하나이며, 설문이나 애플리케이션을 이용하여 효과적인 평가가 가능하다. 이 연구에서는 순음청각선별(pure tone screening, PTS)을 위한 스마트 폰 앱을 개발 후 이의 효과성을 검증하기 위해, 난청자각 설문조사방법(hearing handciap inventory, HHI)을 동시에 진행한 후 결과를 비교하여 진행 속도가 느린 지연성 후천성 난청 발견을 위한 도구로서 가능성을 확인하고자 한다. 대상은 10대부터 80대 사이 남녀 22명으로 하였다. 가청역치 평균(PTAs)은 두 귀 같은 주파수 가청역치 중 좋은 것을 선택(최량청력, best hearing)하였다. HHI의 민감도와 특이도는 난청 자각 여부나 PTAs_4 kHz를 기준으로 하였다. 두 검사 간 비교는 App_PTS의 PTAs와 HHI 점수 사이의 상관관계를 단순회귀 분석하였다. 민감도와 특이도는 두 기준 모두에서 1.000으로 관찰되었다. 최량청력 PTAs_4 kHz와 HHI 사이에는 통계적으로 유의한 관계를 보였다(R-square= 0.951, p= .000). 설문을 이용한 청각선별은 정량적 계측을 통해 구현한 스마트 폰 애플리케이션 기반 청각선별과 높은 상관관계를 보였다. 따라서 app_PTS는 개인 친화적 도구로 생애 주기별 청각선별에 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.371-376
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• 2017

본 논문에서는 원형 근전도 시스템 장비를 사용하여 근전도 패턴인식을 할 때, 장비의 센서 위치와 무관하게 패턴 인식이 가능한 알고리즘을 제안한다. 6가지 동작의 8채널 근전도 신호를 1초간 측정한 데이터를 이용하여 14개의 특징점을 추출하였다. 또한 8개의 채널에서 추출된 112개의 특징점을 나열하여 주성분분석을 하고 영향력이 높은 데이터만을 추려내어 8개의 입력 신호로 줄였다. 모든 실험은 k-NN 분류기를 이용하여 데이터를 학습시키고 5-fold 교차 검증을 사용하여 데이터를 검증하였다. 기계학습에서 데이터를 학습시킬 때, 어떤 데이터를 학습하느냐에 따라 그 결과가 크게 달라진다. 기존의 연구들에서 사용하는 학습 데이터를 사용 할 경우 99.3%의 정확도를 확인하였다. 그러나 센서의 위치가 22.5도 정도만 틀어지더라도 67.28%의 정확도로 명확하게 떨어짐을 보았다. 본 논문에서 제안하는 학습 방법을 사용 할 경우 98%의 정확도를 보이고 장비의 센서의 위치가 바뀌더라도 98% 근처의 정확도를 유지함을 보였다. 이러한 결과를 사용하여 원형 근전도 시스템을 사용하는 사용자들의 편의성을 크게 증대시켜 줄 수 있을 것으로 보인다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.107-114
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• 2017

본 연구는 초등학생의 스마트폰 의존도 프로파일을 탐색하고, 프로파일에 나타난 집단별 특성을 살펴보는데 목적이 있다. 한국청소년정책연구의 한국아동 청소년패널조사(Korea Chilren and Youth Panel Survey, KCYPS)의 초등학생 5차년도 자료를 이용하여 1,585명의 초등학생을 대상으로 스마트폰 의존도에 대한 잠재프로파일분석으로 실시하였다. 분석 결과, 적합도 지수와 잠재계층 분류율에 따라 3개 계층 유형이 선택되었다. 유형 1은 모든 지표에서 낮게 나타나 저의존집단(50.1%)으로, 유형 2는 모두 지표에서 높게 나타나 고의존집단(10.7%)으로, 유형3은 모든 지표에서 중간 수준으로 나타나 중의존집단(39.2%)으로 명명하였다. 스마트폰 의존도 특성을 예측하기 위해 다항로지스틱회귀분석을 실시한 결과, 고의존집단을 기준으로 중의존집단과 비교했을 때, 자아존중감이 높을수록, 또래애착이 낮을수록 중의존집단에 속할 가능성이 높게 나타났다. 저의존집단과 비교한 결과에서는 자아존중감이 높을수록, 친구교제시간이 적을수록, 방임의 정도가 낮을수록, 또래애착이 낮을수록 저의존집단에 속할 가능성이 높게 나타났다. 본 연구의 시사점, 제한점, 후속연구의 방향을 제시하였다.

• 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.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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• 제5권1호
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• pp.17-25
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• 2011

본 논문은 전동 보행보조기의 편의성 향상을 위한 최적의 제어 이득을 찾고 제어 알고리즘을 설계하였다. 최근 노인의 인구가 의료 기술의 발달로 급속히 증가되고 있으며, 다양한 이동형 보행보조기구는 삶의 질을 개선하기 위해 개발되고 있다. 이러한 이동형 제품 중 수동형 보행보조기는 노인의 보행의 힘을 도와주는 전동모터를 가지고 있지 않아 노인들이 충분한 근력이 없기 때문에 경사로 및 문의 문턱 등 고르지 않는 지형에서 이동하는데 제안사항이 있다. 이러한 상황을 극복하기 위해 전동타입의 보행보조기를 개발하였다. 전동형 보행보조기는 수동형과 다르게 사용자가 조작을 해야 모터가 구동되는 구조이다. 이러한 구조는 사용자가 조작을 잘못 하였을 경우 상당한 불편함을 사용자에게 준다. 이러한 전동형 보행보조기를 수동형 보행보조기와 비교하여 조작의 편의성을 판단하고 기준을 만들어 사용자의 편의성에 대하여 제어 값을 변경하면서 사용자 편의성을 개선하였다. 본 논문에서는 보행의지를 인식하고 편의성의 성능을 측정할 수 있는 방법인 햅틱 센서를 소개하며 편의를 개선하는 제어 알고리즘을 제안한다. 또한 편의성의 평가는 COV(Center of Vehicle)와 사용자의 COP(Center of Position)과의 차이의 변화를 통해 상대적인 편의성을 평가하였다. 전동 타입 보행보조기와 새로운 측정방법을 도입하여 모든 과정을 실험을 통하여 확인 하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.53-62
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• 2018

본 연구에서는 디지털 풀리 기술을 이용하여 다양한 운동 형태에서 정량적인 1RM 측정이 가능한 국민건강관리 및 체력증진을 위한 스마트 1RM 시스템을 개발하고 이를 이용하여 훈련 시 그에 대한 효과를 검증하고자 하였다. 휴대용 근력 측정 장치, 블루투스 통신 기반 휴대폰 데이터 전송 및 회로도, 높낮이 조절이 가능한 시스템 몸체로 구성된 디지털 풀리 기반 스마트 1RM 측정시스템을 개발하였다. 피험자는 신체 건강한 20대 성인남녀 30명을 대상으로 15명씩 무작위로 개발된 시스템을 이용하여 훈련을 수행하는 그룹과 수행하지 않는 그룹으로 나뉘었다. 피험자는 스마트 1RM 시스템을 이용하여 팔꿈치, 요추, 무릎관절 신전/굴곡 운동을 10회씩 5세트를 수행하였고, 실험 기간은 주 3일, 총 8주간 진행되었다. 개발된 시스템에 대한 유효성 검증을 위해 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대근력을 BIODEX System 3를 이용하여 측정하였고 운동 모드에 대한 유효성 검증을 위해 호흡가스분석을 평가하였다. 또한 개발된 1RM 시스템의 최대근력 평가 결과 값에 대한 유효성 검증을 위해 기존 검증된 시스템인 등속성 근기능 측정 모듈인 Biodex system3 결과 값과 비교 분석하였다. 실험결과, 훈련그룹에서 최대근력 증진 운동 전 후 주관절, 요추관절, 슬관절의 최대 근력이 유의하게 모두 증진되는 결과를 얻었다. 1RM 운동모드 중 산소섭취량은 근력강화 운동이 근지구력강화 운동 보다 약 10.91% 더 많은 산소소비량을 나타냈다. 또한 개발된 스마트 1RM 최대근력 측정데이터에 대한 유효성을 검증하기 위해 기존 Biodex system3 데이터와 신뢰도분석을 실시한 결과, 신뢰도는 0.895(*p<0.00)로 매우 높은 신뢰 수준 일치하는 결과를 얻었다. 본 연구는 향후 국민 건강관리 및 체력증진을 보다 정량적으로 활용하고 또한 고령자나 재활환자들의 조기 재활치료에 적용 가능하다고 생각된다.