본 연구는 맨발 보행과 운동화 착용 보행에서 보행주기의 차이를 비교하여 보행역학에 따른 신발 개발에 기초자료를 제공하고자 한다. 발의 변형과 이상이 없는 정상 성인 여성 30명을 대상으로 보행 주기를 측정하였다. 먼저 운동화를 착용하고 보행하여 주기를 측정한 후, 맨발로 보행하여 주기를 측정하여 데이터를 얻었다. 이후 두 데이터를 대응표본 T-test를 이용하여 비교하였다. 실험 결과 맨발 보행에서 입각기 좌측(p<.001), 우측(p<.005), 체중부하기 좌측(p<.009), 우측(p<.002), 전유각기 좌측(p<.002), 우측(p<.011), 양하지 지지기(p<.004)가 증가하였고, 중간 입각기 좌측(p<.016), 우측(p<.001), 유각기 좌측(p<.001)이 감소하였다. 이는 맨발 보행이 다양한 발의 감각의 입력을 증가시켜 보행안정성이 높은 보행이 가능해 졌다고 보여 지며, 향후 보행 주기에 의거하여 맨발보행과 가까운 신발 개량이 필요하다고 사료된다. 향후 신발의 개량을 위해 신발 종류에 따른 보행주기 연구가 필요할 것이다.
본 논문에서는 편마비 환자는 정상인과 다른 보행 특성을 가지므로 본 논문에서는 이들의 특성을 반영하여 보행자세를 측정하고 실시간 3차원 그래픽으로 보여주는 시스템을 개발하였다. 환자는 허벅지, 종아리 및 발에 각각 센서 모듈을 착용하며, 측정 정밀도를 높이기 위하여 각 모듈에는 3축 가속도 센서와 3축 자이로 센서를 조합하여 적용하였다. 보행자세 디스플레이를 위하여 센서 모듈들로부터 수신한 데이터를 활용하여 허벅지, 종아리 및 발을 3차원 모형으로 모델링하여 실시간으로 화면에 보여주도록 하였으며, 편마비 환자의 특이한 보행 자세를 분석하기에 편리하도록 사용자의 보는 각도를 임의로 변화시킬 수 있도록 하였다. 또한 측정된 자세 정보를 활용하여 RLA(Rancho Los Amigos) 보행 주기의 단계별 진행되는 과정을 실시간으로 판단하여 화면에 표시할 수 있도록 함으로써 진행 단계 및 단계별 소요시간을 통하여 보행의 특성을 평가할 수 있도록 하였다.
In this paper, the angle of the thighs that appear during walking condition to balance estimation to the left and right leg was occurred during normal walking. Get over to the limitations of gait analysis using image processing or foot pressure that was used a lot in the previous, the angle of the thigh were used for estimation of asymmetric gait. We implemented heathy five adult male to test targeting and gait and obtained cycle data from 10 times. For this research, Thigh-Angle measurement device were developed, and attached to in a position of $20^{\circ}$ for flexion and $15^{\circ}$ for extension to measure the angle of the thigh. Also, in order to verify the reliability of estimation of asymmetric gait using thigh-angle, it was compared with the result of asymmetric gait estimation using foot pressure. The results of this paper, using the thigh angle is the average of 16.84% higher than using pressure to accuracy of determine the gait imbalance.
In this study the feasibility of a dynamic gait for a given quadruped walking robot is investigated through a computer simulation of the walking with certain drivings of the actuators. Two planar inverted pendulums are used to represent the dynamic model of the leg of the walking robot. It's gait motion is assumed to be periodic and symmetric between left and right sides only with half cycle delay. The dynamics of the walking robot is simplified by introducing two virtual legs to produce two planar inverted pendulums in two orthogonal planes and on the basis that certain legs in pair act as one. The feasibility of the dynamic gait motion is established from the following two necessary conditions:(1) The position and velocity of a foot must satisfy the stroke and velocity requirements.(2) The gait motion should be periodic without falling down. The gait feasibility test was applied to a walking robot design showing the specific acceptable speed range of the robot in trot. Also it showed that the higher body height may produce the faster trot gait.
본 논문에서는 은닉 마르코프 모델을 바탕으로 하는 발걸음을 이용한 개인 식별 시스템을 제안한다. 개인의 발걸음은 연속적인 자세나 움직임의 집합으로 나타낼 수 있는데, 구조적으로 연속적인 움직임의 변화는 확률적인 특성을 가지고 있기 때문에 은닉 마르코프 모델을 이용하여 적절하게 모델링 할 수 있다. 개인의 발걸음은 N개의 이산적인 자세 간의 전이로 이루어졌다고 가정하였으며, 이를 계산하기 위해 MMSI라는 발걸음 특징 모델을 제안하였다. MMSI는 발걸음 인식에 중요한 역할을 하는 시공간적인 정보를 가지고 있는 그레이-스케일 영상이다. 실험 결과는 MMSI를 이용하여 은닉 마르코프 모델을 바탕으로 한 발걸음 인식 결과를 보여준다.
Mechanical loading to bone cells using simple sine wave or constant wave fluid flow has been widely used for in vitro experiments. Human gait is characterized by a complex loading to bones of lower extremities which results from a series of events consisting of heel strike, foot flat and push-off during the stance phase of the gait cycle. Telemetric force analyses have shown that human femora are subject to multiphasic loading. Therefore, it would be ideal if the physiologic loading conditions during human walking can be used for in vitro mechanotransduction studies. Here, for a mechanotransduction study, we develop it fluid flow system (FFS) in order to simulate human physiologic mechanicalloading on bone cells. The development methods of the FFS including the COR (Center for Orthopedic Research), monitor program are presented. The FFS could generate various multiphasic loading conditions of human gaits with output flow. Wall shear distribution was very uniform, with 81 % of the effective loading area of the culture on a glass slide. Our results demonstrated that the FFS, provide a new translational approach for unveiling molecular mechanotransduction pathways in bone cells.
The purpose of this study was to compare kinematic variables and stiffnesses of ankle joints between normal person and transfemoral amputee gait in order to develop or fit prosthetic leg. Twenty subjects (ten normal persons and ten transfemoral amputees) participated in this experiment, and walked three trials at a self-selected pace. The gait motions were captured with Vicon system and variables were calculated with Visual-3D. The velocity, stride length, stride width, cycle time, double limb support time and right swing time of gaits were statistically significant. Because coefficients of variability of normal persons on velocity, double limb support time and swing time were greater than transfemoral amputees, normal persons controlled these gait variables effectively. The stiffnesses of ankle joints were not statistically significant, but patterns of stiffnesses of ankle joints during three rockers were absolutely different. The negative correlations between stiffnesses of ankle joints and cycle time and swing time were presented. These differences suggest that developing and fitting prosthetic leg were demanded. Further studies should develop fitting program and simulator of prosthetic leg.
The purpose of this study wa9 to analyse the gait patterns of two female children with hemiplegic cerebral palsy by using the three-dimensional video motion analysis technique. Case 1 has mild spastic hemiplegia on the right side while Case 3 has moderate spastic hemiplegia on the left side. A group of 10, normal female children of the same age(7-8 years old) were selected as the control group for comparison. Time and distance variables as well as the Center of Mass displacement, and the pelvic and joint motions in three anatomical planes were analysed for this purpose. The following observations were made through the analysis : Case 1 revealed an asymmetrical gait pattern in which the step length of the unaffected side was shorter than that of the affected side, which wan a result of the effort to minimize loading on the affected leg by shortening the swing phase of the unaffected leg. Case 1 scored similar phase ratios, cadence and walking velocity to the normal group. A slight posterior tilt of the pelvis was observed throughout the gait cycle. Less hip and knee flexion than the normal group was observed, and demonstrated hyperextension of the knee in the terminal stance phase. The main problem in case 1 originated from the insufficient dorsiflexion of the affected foot during the swing phase. Therefore, Case 1 has difficulty with foot clearance in the swing phase. Usually, this is compensated for by using exessive hip abduction and medial rotation in conjuction with trunk elevation as well as increased vortical displacement of the center of mass. Case 1 revealed a foot-flat initial contact pattern. Case 2 was characterized by a consistent retraction ef the affected aide of the body througout the gait cycle, As a result, an asymmetrical gait pattern with increased stance phase ratios of the unaffected side was observed. In spite of this the step lengths of both sieds were similar. Case 2 scored lower cadence and walking speed than the normal group with lower gait stability. The main problem in Case 2 originated from an excessive plantaflexion of the affected foot which, in turn, rebutted in high hip and knee flexion. Hyperextension of the knee was observed at mid-stance, and execessive anterior tilt of the pelvis throughout the gait cycle was noticed. A gait pattern with high hip abduction and medial circumduction was maintained for the stability in the stance phase and foot clearance in the swing phase. Case 2 revealed a forefoot-contact initial contact pattern.
A new knee-ankle-foot-orthosis(KAFO) which uses an automatically-controlled electromechanical wrap spring clutch for the knee joint was developed in the present study. It was found that the output voltage from the foot switches of the developed KAFO was proportionally increased with respect to the applied load. The output voltage from the infrared sensor also decreased as the knee flexion angle increased. The knee joint system for the new KAFO weighs only 780g lighter than any other commercially available developed system. In addition, the solenoid reduces the reaction time for the automatic control of the knee joint. The static torque of the clutch was measured for three persons, and it satisfied the normal knee extension moment during the pre-swing. Three-dimensional gait analyses for three different gait patterns (normal gait, locked-knee gait, controlled-knee gait) from five normal subjects were conducted. Controlled-knee gait showed the maximum knee flexion angle of 40.56$\pm9.55^{\circ}$ and the maximum knee flexion moment of 0.20$\pm$0.07Nm/kg at similar periods in the normal gait. Our KAFO system satisfies both stability during stance phase and free knee flexion during the swing phase at the proper period during the gait cycle. Therefore, our KAFO system would be very useful in various low extremity orthotic applications.
It is well known that visual cues can improve the motor performance of Parkinsonian patients. Previous laboratory studies have examined the effects of visual cueing to the floor. This case study examined the effects of using a visual cue above eye level on the gait of a Parkinsonian man. It was found that cueing the patient to a target above eye level while waking not only improved the kinematic parameters of the gait cycle but also facilitated a more functional gait pattern with re-intergration of arm swing, rhythm, heel strike and a more erect posture. Visual targeting above eye level may serve as an important clinical tool for physiotherapists treating Parkinsonian patients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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