본 논문에서는 매년 증가하고 있는 청소년 허리질환의 문제를 해결하고자 가성비가 높은 스마트 방석을 개발하였다. 스마트 방석은 일반 방석에 압력센서 4개를 장착하고 앉은 사람의 자세를 모니터링하여 스마트폰과 PC를 통해 실시간 또는 통계적으로 분석해 준다. 이는 사용자로 하여금 경각심을 갖도록 유도하며 좌, 우측별 불균형한 자세를 교정하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
최근 스마트 기기의 사용 증가로 인해 자세 관련 질환도 크게 증가하고 있다. 이는 올바르지 않은 자세로 스마트 기기를 사용하는 것에 기인한 것으로 많은 사람들이 자신의 자세를 인식하지 못한 채 올바르지 않은 자세로 스마트 기기를 사용한다. 본 연구에서는 컴퓨터 및 스마트폰의 사용자가 자신의 앉은 자세 정보를 데이터로 인식하기 위해서 키넥트 센서에서 제공하는 골격 모델의 특징점을 추출하여 사용하였다. 이를 바탕으로 앉은 자세의 각도를 계산하여 자세의 올바름의 정도를 알려주는 앉은 자세 측정값 모델 방법과 이 모델에 기반한 시스템을 제안하였다. 본 논문에서는 제안하는 자세 측정 모델 및 시스템의 설계 및 구현을 설명하였고, 실험을 통해서 제안된 모델의 상용화 가능성을 살펴보았다.
기존의 상용화된 인체공학적 자세교정 의자나 의학적 치료 솔루션은 상대적으로 고가이며 사용자친화적인 접근성을 제공하기 어려웠다. 본 논문에서는 이 문제점을 해결하기 위해 소형 방석에 압력 센서를 접목하고 사용자에게 교정 상태를 상기시키는 시스템을 연구하고 이를 더 사용자 접근성이 좋은 방식을 고안하고자 한다. PushBullet[1] API를 사용하여 Non-Client Application 중심의 Multi-Device 기반 Push notification 기능을 연구하고 이와 기존의 바른 앉은 자세를 유지하는 자세교정 시스템을 결합한 방식을 제안한다.
일상생활의 전반에 걸쳐 필요한 생활용품들이 자동화, 스마트화, 지능화됨으로 인해 물리적인 활동이 줄고 앉아 있는 시간이 늘어가는 추세이다. 최근 헬스케어 연구에서는 앉아 있는 시간에 비례해서 비만, 당뇨병, 심장혈관질환, 그리고 조기사망의 가능성이 높아진다고 보고되었다. 본 논문에서는 전도성 섬유 기반 전기용량성 압력 센서를 이용한 실시간 앉은 자세 교정 방석을 개발한다. 자세 교정 방석의 핵심 부품인 전도성 섬유를 이용한 압력 센서를 개발하고, 저전력 기반의 압력 측정 회로를 개발한다. 자세 교정 방석에서 BLE(Bluetooth Low Energy) 근거리 무선통신을 이용하여 실시간으로 측정된 센서값을 스마트 폰으로 전송할 수 있는 기능을 제공하고, 이 센서값을 통해 앉은 자세의 상태를 확인할 수 있도록 모바일 앱을 개발한다. 모바일 앱에서는 앉은 자세를 시각화하여 실시간으로 확인할 수 있고 잘못된 자세로 일정시간 유지할 경우 알람으로 알릴 수 있다. 또한, 앉아 있는 시간 및 자세 정확도를 그래프로 시각화할 수 있도록 한다. 본 논문의 교정 방석을 통해 사용자의 앉아 있는 자세 상태를 인지하여 실제적으로 사용자 자세 교정에 얼마나 효과적인지를 실험해 보고 타제품과 비교하여 차별성과 우수성을 제시한다.
일반적으로 잘못된 앉은 자세를 장시간 유지하는 것은 척추에 나쁜 영향을 미치는 것으로 널리 알려져 있다. 최근 여러 연구자들이 잘못된 앉은 자세와 척추질환의 인과관계에 관심을 두고 있으며, 척추질환 예방을 위해 앉거나 서는 자세의 변화를 정밀하게 측정할 수 있는 방법을 연구해왔다. 우리는 과거 연구에서 실시간 체위 변환 측정이 가능한 센서 디바이스를 개발하고 운동량 계산 알고리즘을 적용하여 실시간 자세 전환 측정 정확도를 향상시켰으며, 체위 변환 측정 센서의 정확도를 검증하였다. 본 연구에서는 좌압 측정을 통해 체중심의 변화를 고려한 자세 측정 및 분석 장치를 개발하였으며, 개발된 센서는 사용자의 시각적 피드백을 개선하여 자세 교정 훈련 정확도를 높이는 보조 도구로의 활용 가능성을 확인하였다.
본 연구의 목적은 앉은 자세에서 골반의 앞방향경사와 뒷방향경사에 따른 스마트폰의 사용이 목세움근과 위등세모근의 근활성도를 알아보고 IoT 디바이스 개발에 필요한 기초자료를 얻고자 하였다. 건강한 20-30대 성인남녀 15명을 대상으로 앉은 자세에서 골반앞방향경사와 골반뒷방향경사를 중재한 뒤 5분간 스마트폰을 사용하여 근전도 신호를 측정하고 중앙 3분의 근전도 신호를 사용하였다. 연구결과 앉은 자세에서 골반앞방향경사의 스마트폰 사용이 골반뒤방향경사와 비교하여 양측 목세움근(p<.001), 왼쪽 위등세모근(p<.001), 오른쪽 위등세모근(p<.002)의 %RVC 값이 유의하게 낮았다. 이는 골반의 앞방향경사를 통한 앉은 자세가 척추의 정상적인 만곡을 유지하여 스마트폰 사용 시 발생하게 되는 전방머리자세를 방지하여 목과 어깨 주변의 부하를 감소시켜 %RVC 값이 유의하게 낮았다고 사료되며 향후 골반경사에 중점을 둔 새로운 자세교정 IoT 디바이스들이 개발되어야할 것이다.
스마트 기기 사용의 증가와 함께 현대인들의 거북목 증후군 발병률이 증가했다. 거북목 증후군은 목의 앞 근육이 길어지고, 위쪽 근육이 짧아져 몸통에 비해 머리가 앞으로 나와 있는 자세이며, 수술이나 약물치료보다 평소의 자세 습관을 고치는 방법이 효과적이다. 따라서 본 논문에서는 실시간으로 거북목 증후군을 유발할 수 있는 자세를 감지하고 경고하는 시스템을 제안한다. 올바른 자세와 거북목 자세의 이미지 데이터들을 수집하여 합성곱 신경망기반의 학습모델을 만든다. 웹캠만을 이용하여 카메라에 들어오는 앉은 자세를 학습모델로 실시간 검증하고, 거북목 자세일 경우 경고음을 발생하여 바른 자세를 앉도록 유도한다. 이 시스템은 평소 자세 습관을 교정하도록 유도하여 거북목증후군을 치료하고 목 디스크와 같은 더 심각한 질병을 예방할 수 있다.
최근 현대인들이 많은 업무와 학업으로 인하여 좌식 생활의 빈도가 매우 높아지고 있으며, 장시간 동안 의자에 앉아 있으면서 올바르지 않은 자세와 습관으로 인해 습관성 척추 질환환자가 증가하고 있다. 따라서 이러한 질환을 실시간 모니터링을 통해 사전에 방지하고 사용자가 올바른 자세의 중요성을 인지할 수 있도록 가이드 제시가 요구된다. 본 연구에서는 압력센서 기반의 체중분포 시스템을 사용하여 사용자의 앉은 자세를 판단하고 피드백 함으로써 자세를 교정하는 데 도움을 줄 수 있는 자세 판별 시스템을 구현하였다. 체중의 분포 패턴을 분석하여 1가지의 정상 자세와 6가지의 비정상 자세를 판단하였으며, 비정상 자세를 지속적으로 유지하고 있다면 알림이 울려 바른 자세로 유도하는 어플리케이션의 구현에 대해 기술하였다.
최근 학생 및 사무직 종사자에게서 근골격계 질환의 발병률이 증가하고 있으며, 바른 자세의 유지 및 교정 훈련의 필요성이 요구되고 있으나, 관련 연구는 부족한 현실이다. 기존 연구에서는 의자 방석부분에 멤브레인 센서 또는 압력센서를 배치하여 무게의 편중을 보거나, 사용자를 구속하는 센서를 부착하여 체위 변환을 측정하였다. 본 연구에서는 착용편의성을 고려한 체위 변환 감지 센서 디바이스를 개발하였으며, 측정한 각도를 분석앱을 통해 확인하였다. 앉은 자세에서 체위 변환을 측정하기 위하여 경추 및 척추에 IMU 센서로 구성된 센서 디바이스를 부착한다. 두 개의 센서에서 측정되는 체위의 변화값을 각도로 변환하였으며, 각도값은 실시간으로 분석앱을 통해 보여 진다. 본 연구에서는 체위 변화에 따른 실시간 변화값의 측정 가능성과, 착용편의성, 각도 측정의 경향성을 확인해 보았다. 향후 연구에서는 보다 정밀한 각도의 연산 및 동잡음의 보정을 위한 연구를 진행해야 한다.
In this study, we present a method for correcting unbalanced sitting posture alignment to its optimal position, by designing a chair equipped with pressure sensor. With increasement in sedentary work, such as office work or study, people are now spending more time in chair. To accommodate sedentary life styles, many chairs are being designed for a comfortable sitting condition. However, without awareness and efforts for correct sitting posture, it may not be possible to achieve such condition. When the weight is not distributed evenly while sitting, it may cause various diseases such as scoliosis and a herniated disc. Being inspired by such facts, we have progressed basic researches to maintain the correct sitting posture. To demonstrate the proof-of-concept validation, we installed a series of sensors to a chair and then measured the changes in pressure distribution in various postures. The results show that this approach can be potentially helpful for understanding how fundamental problems due to unbalanced sitting posture can be corrected and maintained properly.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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