본 연구에서는 공압 액추에이터를 이용하여 보다 안전하고 편리하게 사용자가 원하는 맞춤형 운동 프로그램을 선택할 수 있는 공압용 슬관절 운동시스템을 개발하였고, 재활운동 시 운동효과에 대한 유효성을 검증하고자 한다. 피험자는 평소 운동을 주 1회 이하로 실시하며 슬관절 신전과 굴곡에 이상이 없는 대학생 수준의 20대 남녀 10명을 대상으로 실시하였다. 실험방법은 기존의 유압식 슬관절 운동장비와 개발된 운동시스템을 이용하여 하루 12회씩 3세트의 슬관절 신전 및 굴곡운동을 실시하고, 주 3회 실시하며 실험은 총 4주간 반복되었다. 운동부하 프로그램은 유압식의 수동형 운동부하와 본 연구에서 개발된 시스템의 능동형 운동부하로 나누어 제공하였다. 운동부하 프로그램에 따른 실시간 근육활성 패턴과 운동 전 후 근육활성도를 비교함으로써 재활운동에 대한 운동효과를 검증하였다. 실험결과 수동형 운동부하보다 능동형 운동부하에 보다 높은 근육활성도를 이끌어 냈으며 운동 4주 후 더 큰 근력증진 효과를 나타냈다. 장비 중심의 운동부하 보다 사용자 중심의 운동부하가 더 효과적으로 근력을 증진할 수 있음을 알 수 있었다. 향후 재활환자나 노약자들에게 안전하고 효율적인 재활운동프로그램으로 활용 될 것이며 또한 재활장비에 적용되어 재활치료관련 종사자들에게 보다 쉽고 편리한 재활운동처방이 가능할 것이라 사료된다.

본 논문은 사함의 근육에서 발생하는 근전위 신호에 의해서 제어되는 근전의수의 성능에 대한 시험방법을 제안한 것이다. 근전의수는 기계적인 의수, 근전위 신호를 측정하는 표면 근전위 센서, 제어시스템, 그리고 충전용 배터리로 구성되어 있다. 상용화 된 근전의수를 가지고 파지 내구성을 시험한 결과 소음과 파지력은 큰 차이가 없었다. 제안된 시험방법은 내구성 시험을 통하여 근전의수의 신뢰성을 검증하였다.

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.

3축 가속도 동작감지기를 이용하여 x, y, z축에 대한 가속도 합인 SVM(Signal Vector Magnitude)를 적용한 신체활동 에너지 소비량과 신체활동 강도 예측 알고리즘을 구현하였다. 신체 건강한 20~30대 성인 남성 5명, 여성 5명을 대상으로 골반 장골능에 엑티그라프(LLC, USA)와 피트미터(Fit.life. korea)를 착용하고 트레드밀위에서 3단계 신체활동(걷기: 3km/h, 빨리 걷기: 5km/h, 러닝: 8km/h)을 수행하였다. 각 신체활동 단계별로 7분간 신체활동을 수행하고 5분간 휴식을 통하여 각 신체활동 단계별로 안정화된 상태에서 실험하였다. 이러한 실험을 1주 간격으로 4주간 반복 실험을 진행하였다. 실험결과 얻어진 엑티그라프와 피트미터의 600여개 데이터 상관관계를 분석하여 METs와 kcal 그리고 신체활동 강도를 구분하는 알고리즘을 구현하였다.

본 논문은 2.4Ghz 대역을 사용하는 WBAN (Wireless Body Area Network) 환경에서 동일 채널을 사용하는 경우에 발생하는 간섭을 제거하기 위한 방법을 MMSE (Minimum Mean Square Error), OC (Optimal Combining), ML (Maximum Likelihood) 을 비교 분석하였으며, 또한 IEEE 802.15.6에서 정의된 시나리오 및 채널 모델에 대해서 분석하였다. 모의 실험결과 ML 알고리즘이 가장 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 하지만 ML 과 OC 의 경우 간섭채널의 정보를 알아야 하기 때문에 MMSE 에 비해 복잡도가 크다는 단점이 있다. 그래서 WBAN 환경에 적용하는데 어려움이 있다. 따라서 복잡도와 성능사이에 적당한 trade-off 를 만족하는 간섭제거 알고리즘을 연구해야 할 것이다.

감각신경성 난청의 원인 중 하나는 내이에 존재하는 와우(cochlea)의 기능적 이상 때문이다. 와우에서 내유모세포(inner hair cell, IHC)나 신경의 기능적 이상이 있는 곳을 'dead region'이라고 한다. 보청기에서 dead region에 속하는 주파수 영역의 증폭은 효과가 미약한 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 dead region의 위치에 따른 음성신호의 인지 능력 비교와 dead region이 존재할 때 보청기의 효과적인 이득값을 알아보기 위해 WRS 검사와 선호도 조사를 실시하였다. WRS(Word Recognition Score)검사와 선호도 조사를 위해 정상 청력 능력을 지닌 성인 남녀 8명을 대상으로, white noise와 babble noise를 이용하여 신호 대 잡음비(SNR) 0dB의 조건으로 검사음과 혼합하였으며, dead region의 영역을 세 가지로 분류하였다. 주파수 영역에 따라 low-frequency, mid-frequency, high-frequency dead region으로 나누고, 각 dead region에 따라 14.5 dB, 11.5 dB, 6 dB의 증폭 이득을 다르게 하여 결과를 비교하였다. dead region의 위치에 따른 검사 결과는 각 영역별로 차이가 있었다. WRS 검사결과 low-frequency dead region일 때 보다, mid-frequency dead region나 high-frequency dead region일 때의 WRS점수와 선호도 평가가 높게 나왔으며, 증폭 이득값의 차이를 비교해 보았을 때, 14.5 dB의 이득에 비해 낮은 이득을 주었을 때 WRS 검사 결과값이 더 높게 나왔으며, 높은 이득일수록 선호도 조사에서 낮은 점수를 받았다.

기능성 발보조기는 신발 착용 시 발바닥과 직접 접촉되어 비정상적인 신체 분절의 교정 및 발의 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 체중 및 균형을 유지시키고 약화된 부위를 지지함으로써 사람의 직립자세 유지를 위한 균형 유지에 많은 도움이 된다. 이에 본 사례 연구에서는 보행 안정성을 비롯한 충격 흡수 기능을 수용할 수 있는 기능성 발보조기가 족부 형태 및 재질에 따라 신체의 균형유지에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 사람의 평균 무게 중심점의 흔들림 속도(sway velocity)를 이용한 균형감각 자세유지도의 고찰을 통해 족부형태별, 기능성 보조기의 재질에 따른 신체의 균형능력에 미치는 영향을 비교 평가한 결과, 안정한 상태에서 눈을 뜬 자세에서만 유의(p<0.006)한 결과를 나타냈으며, 이 자세에서 발의 형태별로 구분하여 통계 처리한 결과, 정상족(p<0.010), 편평족(p<0.000), 요족(p<0.003)의 순으로 나타났다. 그리고 기능성 발보조기의 재질에 따른 발의 형태별 균형에 미치는 영향을 분석한 결과, 연성재질은 정상의 발에서 그리고 경성재질은 편평족과 요족에 있어서 균형유지에 효과가 있는 것으로 나타났다.

최근 우리나라 사회에서는 노약자 및 장애인에 대한 복지문제가 대두되고 있다. 관공서 및 여러 사회기관에서는 노약자 및 장애인들을 위한 편의시설의 설치가 법적으로 의무화 되고 있으며, 이에 따라 다양한 편의시설이 설치되고 있다. 그러나 이러한 편의시설의 설치만 이루어질 뿐 시설에 대한 정보 부재로 인해 실제 활용도는 매우 낮은 실정이다. 따라서 본 논문에서는 노약자 및 장애인들의 이동성을 위해 웹 또는 모바일 어플리케이션을 통한 편의시설 정보제공 시스템을 구현한다. 본 시스템은 노약자 및 장애인들이 이용하는 편의시설에 대한 정보를 시각적으로 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 시스템 내에서 사용되는 데이터들의 효율적인 관리와 시스템 종속성을 낮추기 위해 웹 서비스를 활용한다.

인공 중이 (IMEHD, implantable middle ear hearing device)용 플로팅 매스 트랜스듀서는 제작 과정상에서 발생하는 구조적 오차 및 제작 결합시의 문제점들로 인해 설계 시 의도와 다른 진동 특성을 가질 수 있게 되고, 이렇게 제작된 진동 트랜스듀서는 향후 실제 환자에게 이식되었을 때의 진동체 진동 성능을 예측하기 어려운 문제점이 있다. 본 연구에서는 제작된 플로팅 매스형 트랜스듀서에 대해 설계값과의 비교 평가 및 향후 컴퓨터 모델화된 청각 중이 집중 소자 모델에 적용이 가능하도록 기 제작된 진동체의 집중 소자 모델 파라미터들을 추정할 수 있는 방법을 제안하였으며, 제안된 방법을 LabVIEW 기반의 그래픽 유저 인터페이스 소프트웨어로 구현하였다. 제안된 방법은 실제 제작된 플로팅 매스형 진동체의 진동 변위 및 위상 데이터를 이용하여 해당 진동체의 집중 모델 파라미터들을 순차적 이차 프로그래밍 (SQP, sequential quadratic programming) 방법으로 추정하는 방식이다. 구현된 방법을 이용하여 측정 데이터에 가해지는 잡음의 양에 따른 플로팅 매스형 진동 트랜스듀서의 집중 모델 파라미터 추정 시의 발생 오차 변화를 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 조사하여 본 방법의 파라미터 추정 정확도를 확인하였다. 또한, 실제로 제작한 인공중이용 진동 트랜스듀서에 대해 측정된 진동 변위 및 위상 데이터를 이용하여 진동체의 집중 모델 파라미터들을 추정하였으며, 기존 설계값들과 비교를 통해 제안된 방법의 유용성을 평가하였다.

의사소통은 인간이 사회와 소통하기 위한 필수 요소이다. 이러한 의사소통의 장애가 있는 사람들에게는 사회 참여와 다른 사람과의 원활한 의사소통을 위해서 보완 대체 의사소통 중재가 필요하다. 또한 정보화 시대에 와서는 의사소통뿐만이 아니라 정보접근기술도 사회 참여와 사람들 간의 상호작용에 큰 영향을 미친다. 정보접근에 어려움을 가지는 장애인에게는 추가적인 기기의 구입이나 다른 기술의 습득 없이 정보접근을 도와줄 수 있는 스마트폰이 장애인의 정보접근을 도와줄 수 있는 효과적인 방안이 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 국내에 많이 보급되고 있는 스마트 폰이나 테블릿 PC에 설치하여 사용할 수 있는 보완 대체 의사소통 시스템을 제작하여 장애인들의 의사소통과 정보접근을 도와주며, 기기의 SMS서비스를 이용하여 원거리에서 장애인이 개호자나 다른 사람에게 메시지를 전송하여 개호자의 생활 영역 확대와 장애인의 사회적 고립감 해소에 도움을 주고자 한다.

이 논문은 장기요양환자의 배변 간병에 사용하는, 흡입, 수집, 세정 그리고 건조가 가능한 자동배변처리기용 제어기의 설계를 제안한다. 자동배변처리기는 소변과 대변을 구분하고, 간병인의 최소 노력만으로도 배설물을 처리하는 것이 바람직하다. 따라서 본 연구에서는 다중센서를 채택하여 대변과 소변의 분리 능력을 향상시키고, 분리된 배설물은 각각 정해진 방법으로 처리함으로써 효율적 배변처리가 가능하도록 하였다. 인공 대변과 소변을 이용한 일련의 실험을 통하여 제안된 자동배변처리기와 제어기가 효율적인 배변 간병을 실현할 수 있음을 보인다.

본 논문은 뇌졸중에 의한 상지 편마비 환자의 재활훈련을 위한 동력보조형 상지재활훈련기의 설계를 제안하였다. 설계된 상지재활훈련기는 3자유도를 가지고 있으며, 검지와 손목은 독립적으로, 그리고 나머지 손가락은 하나의 모듈로 굽힘과 폄 동작이 가능하다. 손목 기구는 복동식 공암실린더를, 손가락 기구에는 두 개의 전동식 선형구동기를 적용하여 동작을 보조하도록 하였다. 설계를 기반으로 프로토타입 상지재활훈련기를 제작하였으며, 0.8mm이내의 오차로 정상상태에 수렴하도록 위치제어기를 구현하였다. 실험의 결과로부터 동력보조용 상지훈련기가 실현가능함을 보였다.

본 논문에서는 EOG(Electrooculography) 신호를 이용하여 디스플레이상 응시하는 좌표를 산출 하는 방법을 제안하였다. 선형적인 특성을 가지는 EOG 신호를 기반으로 하여, 디스플레이와 EOG 신호의 2차원 좌표계 사이에 존재하는 회전, 스케일링, 원점의 차이를 머리의 움직임 대신에 보정 작업으로 일치시켰다. 1680*1050 해상도를 가지는 모니터에서 출력한 원의 좌표와 이를 응시 할 때 발생되는 EOG 신호에 보정 방법을 적용하여 산출된 좌표와의 비교로 성능을 평가하였다. 실험 결과에서 x, y좌표는 평균적으로 각각 56픽셀(3%), 47픽셀(4%)의 오차를 보여주고 있다. 이 연구는 전신 마비 환자를 위한 포인팅 장치나 가상현실 게임과 같은 애플리케이션을 위한 HCI(Human Computer Interface)로 활용이 가능하다.

본 논문에서는 의수환자의 일상생활을 고려한 1-자유도 동작을 손을 쥐고 폄으로 정의하고, 두 동작에 대한 근전도 패턴 분류를 위한 가우시안 혼합 모델 기반의 근전도 패턴 분류 알고리즘을 제안한다. 근전도 패턴 분류 알고리즘의 핵심이 되는 근전도 신호의 특징점 추출을 위하여 근전 신호의 진폭 특성을 고려하는 절대차분평균치(DAMV)와 평균절대값(MAV)을 사용한다. 또한 동작에 대한 근전 신호의 진폭 특성을 보다 명확히 구분하기 위하여 D_DAMV와 D_MAV를 제안한다. 본 논문에서는 4명의 성인남성을 대상으로 실험을 실시하였고, 두 동작에 대한 근전도 패턴의 정확한 분류 여부를 확인하였다.

본 논문에서는 지능형 휠체어를 위한 시선 인식 인터페이스에 대해 제안한다. 시선 인식 인터페이스는 조이스틱을 움직이기 힘든 중증 장애인을 위해 시선 인식 및 추적을 이용하여 전동휠체어를 움직일 수 있게 하는 사용자 인터페이스이다. 지능형 휠체어는 시선인식 및 추적 모듈, 사용자 인터페이스, 장애물 회피 모듈, 모터 제어 모듈, 초음파 센서 모듈로 구성된다. 시선인식 및 추적 모듈은 적외선 카메라와 두개의 광원으로 사용자 눈의 각막 표면에 두 개의 반사점을 생성하고, 중심점을 구한 뒤, 동공의 중심점과 두 반사점의 중심을 이용하여 시선을 인식하고 추적 한다. 제안된 방법의 시선 인식 인터페이스는 실험을 통해 시선을 이용하여 지능형 휠체어에 명령을 하달하고 지능형 휠체어가 임의로 설치된 장애물을 감지하고 정확하게 장애물을 회피 할 수 있음을 보였다.

본 논문에서는 신체의 움직임을 측정하는 시스템에 있어서 여러 개의 분산형 시스템 간의 시간 동기화 방법을 제안한다. 분산형 시스템을 고려하는 이유는 피험자의 신체로부터 여러 가지 정보를 수집함에 있어서 하나의 집중된 시스템을 설계하게 되면 각 센서 시스템으로 배선이 연결되어야 하고 이는 피험자에게 크나큰 불편함을 주게 되기 때문이다. 제안된 동기화 방법은 단순한 키 스위치를 사용하고 스위치에 연결된 디지털 포트를 추가로 읽어 들이는 방식으로서 하드웨어가 매우 간단하여 잘 알려진 유비쿼터스 센서 네트워크 방식에 비해 추가적인 전력을 소모하지 않는다. 소프트웨어적으로는 데이터를 측정 후 오프라인 처리 방법을 사용하여 두 시스템간의 샘플링 시간 차이를 구하고 시간을 스케일링하여 보정하는 방식이다. 제안된 방법의 타당성을 실험을 통해 보인다.

본 연구는 노인 뇌졸중 환자의 여가 형태에 따른 삶의 질의 차이를 파악하고, 건강한 삶을 위한 여가 수행의 기초자료를 제공하고자 하였다. 광주광역시 병원의 노인 뇌졸중 환자를 대상으로 직접 설문조사하였다. 일반적인 특성, 질병 관련 특성, 여가 관련 특성은 기술 분석을, 여가형태에 따른 횟수, 시간, 비용과 삶의 질은 t검정을, 교육, 목적 및 만족도는 카이제곱 검정을 실시하였다. 사회적 여가는 개인적 여가에 비해, 목적이 분명하고 긍정적인 경향을 보였으며, 삶의 질이 높았다. 반면 여가 시간은 짧았고, 많은 비용을 요구 하였다. 노인 뇌졸중 환자의 사회적 여가는 개인적 여가에 비해 수행에 제한 요인은 있었으나, 삶의 질을 향상을 위해 사회적 여가를 더욱 활성화시켜야할 것으로 생각한다. 그리고 사회적 여가의 관련 요인을 체계적으로 파악한 후속 연구를 통해 지지 전략을 제시해야 할 것으로 사료된다.

본 연구는 장애인의 장애특성, 환경, 활동 영역 및 보조기구를 고려하여 기존의 공적급여 전달체계를 개선함으로써 보다 질적으로 향상된 장애인보조기구 서비스를 제공하였다. 이에 정부주도의 장애인보조기구의 대여, 개조, 맞춤제작을 통한 보조공학 전달체계 서비스의 주요한 부분들을 파악하였고, 이를 개선함으로써 효율적인 서비스를 제공하게 되었다. 사례 연구로 2명의 장애인을 대상으로 개선된 절차 하에 보조공학 서비스를 제공하였고, 그들이 가지고 있는 어려움의 장벽들을 해소하기 위해 기존의 보조기구 무상교부의 절차와 다른 보다 전문적인 상담, 평가 및 회의 등의 과정을 통해 대상자의 요구를 충족시킨 후 그들의 활동 영역의 변화를 살펴보았다. 그 과정에는 상용화된 보조기구를 지원하기 전에 전문기관의 여러 가지 보조기구를 대여하여 사용하게 한 후 대상자의 환경에 가장 적합한 제품을 지원되게 함으로써 활용성을 높였다. 그리고 연구대상자의 특성 및 환경을 고려한 보조기구를 제작하여 제공하였다. 그 결과 장애에 적합한 보조기구의 사용은 보조기구의 보다 적극적으로 사용함으로써 활동범위는 증가하였고, 신체적 피로 및 보호자의 의존도를 경감하는 효과를 얻게 되었다. 하지만 연구대상자가 제한적이어서 과학적으로 효과를 검증하기에는 어려움이 있었다. 향후 전문기관의 보조기구 서비스 전달체계를 통해 더욱 다양한 사례의 수집으로 그 효과를 보다 명확하게 파악할 필요가 있으며 이러한 일련의 과정을 통해서 서비스 대상자의 문제점들을 해결하고 지속적인 사후관리가 필요함을 알 수 있었다.