• 재활복지공학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.323-330
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• 2017

무릎 슬리브는 재활뿐만 아니라 스포츠 활동 시 손상 예방의 목적으로도 사용되고 있다. 무릎 슬리브의 스포츠 손상 예방을 정의하기 위해서는 고유수용성감각으로부터 기인하는 균형을 평가하는 것이 중요한 요소이다. 본 연구의 목적은 골지 건 기관 자극 패드 무릎 슬리브의 효과를 분석하는 것이다. 5명의 건강한 성인 남성이 본 연구의 실험대상자로 참여하였다. 실험대상자들은 일반 무릎 슬리브와 자극 패드 슬리브를 착용한 상태에서 각각 BIODEX에서 설정된 타겟(Target) 각도를 재연하였고, 한 발 서기 동작을 수행하였다. 각도 재연성 평가의 결과를 보면, 5명의 실험대상자 중 4명의 실험대상자는 무릎 슬리브를 착용했을 때 보다 자극 패드 슬리브 착용 시 %Target angle이 증가하는 결과를 보였다. 한 발 서기 동작 수행 시 무릎 슬리브 착용 시 보다 자극 패드 슬리브 착용 시 유지 시간(duration time)이 증가했으며 x, y 방향에서 COP 길이가 모두 감소했다(COPx - 무릎 슬리브: $162.06{\pm}58.99mm$, 자극 패드 무릎 슬리브: $149.03{\pm}45.30mm$; COPy - 무릎 슬리브: $310.79{\pm}115.89mm$, 자극 패드 무릎 슬리브: $291.57{\pm}76.53mm$). 초기 전이구간, 정적 구간, 말기 전이구간이 차지하는 비율은 무릎 슬리브 착용 시와 자극 패드 무릎 슬리브 착용 시에 유의한 차이를 보였다 (all, p < 0.05). 본 연구의 결과로부터 골지 건 기관 자극 패드 무릎 슬리브 착용이 고유수용성 감각과 균형에 긍정적인 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.207-214
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• 2016

본 연구의 목적은 무릎 신전 제한형 보조기 착용 후 보행시 하지 내 협응에 미치는 영향을 평가하는 하는 것이다. 본 연구에는 7명의 건강한 성인 남성($32.3{\pm}2.7$ 세, $175.2{\pm}3.8cm$, $76.2{\pm}8.7kg$)이 참여하였다. 이들은 무릎보조기를 착용하거나 착용하지 않고 10m의 평지를 보행하였다. 이때 시공간적 파라미터, 하지의 각도, 하지 내 연속상대 위상(CRP)를 측정 및 계산하였다. 그 결과 시공간적 요인은 차이가 없었다 (all p > 0.05). 무릎보조기 착용 시 엉덩관절의 가동범위 및 각도 변화는 없었으나, 무릎관절의 가동범위는 감소하였으며 ($65.5{\pm}3.75^{\circ}$ vs. $60.5{\pm}3.5^{\circ}$, p < 0.05), 최대 굴곡 역시 감소하였다 (입각기: $31.9{\pm}4.6$ vs. $25.6{\pm}5.5$, 유각기: $76.7{\pm}3.1$ vs. $68.9{\pm}3.4$, all p < 0.05). 발목관절의 가동범위는 변화가 없었으나, 최대 배측굴곡 ($22.4{\pm}2.6$ vs. $19.2{\pm}2.1$, p< 0.05)은 감소하였으며, 최대 족저굴곡이 증가하였다 ($9.5{\pm}3.0$ vs. $15.7{\pm}2.2$, p<0.05). 대부분의 CRP는 차이가 없었으며, 유각기 엉덩관절과 무릎관절 사이의 CRP만 감소하였다 ($93.0{\pm}7.8$ vs, $84.7{\pm}4.9$, p < 0.05). CRP의 표준편차는 대부분 증가하였다 (유각기 엉덩관절과 무릎관절사이: $25.1{\pm}6.7$ vs. $32.4{\pm}1.9$, 입각기 무릎관절과 발목관절사이: $46.0{\pm}12.9$ vs. $80.1{\pm}31.1$, 유각기 무릎관절과 발목관절 사이: $34.5{\pm}4.1$ vs. $37.6{\pm}3.1$, all p < 0.05). 이와 같은 결과로부터 무릎 신전 제한형 보조기 착용은 관절의 각도, 하지 내 협응에는 영향을 미치지만, 보행특성에는 큰 영향을 미치는 않는다는 것을 확인하였다.

• 한국운동역학회지
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• 제25권4호
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• pp.393-399
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• 2015

Objective : This study was conducted with an aim to use it as basic data for developing assistive devices, such as insoles that can suppress the progress of degenerative diseases and strategies, to improve early degenerative diseases by assessing walking characteristics of farm workers who were classified as KL-grade in the perspective of motor mechanics. Method : 38 male and female adults who complained of knee joint pain for more than six months were selected, and they were classified according to KL-grade. KL-grade was assessed by an orthopaedic specialist and an occupational environment health specialist. Filming equipment (FX-1, CASIO, Japan) and a ground reaction force system (AMTI OR6, AMTI, USA) were used to identify ground reaction force characteristics, and WOMAC was used for a pain rating scale. Results : There was a difference between the right and left side (axis-X) according to KL-grade, and when the grade was higher, the internal ground reaction force was also higher. Changes in COP were not affected by KL-grade of the knee joint, but it tended to increase as the grade increased. There were differences in the time required for limb support while walking according to the grades, and when the grade was higher, walking was more inefficient with long braking force and short propulsion forces. Also, pain rating scale, the right and left side, and COP changes while in support phase were related. Conclusion : There was a partial, statically significant difference in KL-grade and ground reaction force occurring during the support phase, and there were differences in ground reaction forces according to the grades of degenerative arthritis in the knee joint, indicating that this study is worthy as basic data for future studies.

• 재활복지공학회논문지
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• 제8권4호
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• pp.283-289
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• 2014

본 논문에서는 능동형 대퇴의지 시스템의 설계 및 최적화에 대한 연구를 진행하였다. 본 연구의 능동형 대퇴의지 시스템은 무릎부의 1 자유도를 통해 슬관절의 움직임을 모사하는데, 실제 다리의 기능을 대체하는 것이므로 사람의 다리 무게와 최대한 유사해야 하며, 경량화가 중요한 요소라고 할 수 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 3-링크 구조의 능동형 의지 시스템의 문제점을 보완하기 위해 기어 구동 방식의 능동형 대퇴의지 시스템을 설계 및 제작하였고, 사용자의 만족감 향상 및 피로도 저감을 위해 최적화를 통한 경량화를 진행하고 유한요소해석을 통해 응력 및 변위 특성을 분석하고 안정성을 검증하였다. 또한 능동형 의지 시스템이 사용자의 보행 의도에 맞추어 작동하기 위해 의지의 인공 발에 스트레인 게이지를 부착하여 보행시 발의 앞, 뒷부분에 각기 다르게 가해지는 하중을 측정, 보행 주기를 판단할 수 있도록 한다. 이 때 스트레인 게이지는 미세한 변형에도 민감하게 반응하므로 유한요소해석을 통해 적절한 부착위치를 결정하고, 실제 제작 및 실험을 통해 안정성 및 보행주기 판단 여부를 검증한다.

• 대한인간공학회지
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• 제32권3호
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• pp.229-236
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• 2013

Objective: The purpose of this study was to analyze the effects of wearing spandex underwear on the muscle activity and heart rate during flexion and extension of trunk and knee joint. Background: Back pain continues to be the leading overall cause of physical illness and lowering productivity in workplace. Recently, the utility of assistive garment or back belt have been discussed to lessen the back pain as well as to preserve the right posture. Method: Ten males and ten females participated in the experiment. Gender, wearing spandex underwear and postures were used for independent variables, and muscle activity, the level of asymmetry of muscle activity and variation of heart rate were used as dependent variables. Muscle activity and heart rate were measured during flexion and extension of trunk and knee joint. Results: When wearing spandex underwear, the muscle activity was relatively low compared to the condition not wearing the spandex underwear. The symmetry of muscle activity and the variation of heart rate were statistically significant at the 0.05 significance level. In particular, it was found that the symmetry of muscle activity increased while wearing spandex underwear. Conclusion: Spandex underwear has an effect that can reduce asymmetry of right and left muscles which are relevant to leg because spandex underwear equally supports right and left low-back muscles. Application: The spandex underwear used in this study can apply to the rehabilitation as an useful assistive device.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권5호
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• pp.503-515
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• 2011

보행 재활 훈련용 보행보조 로봇을 개발하고, 시제품의 운동학적 특성을 평가하였다. 이 보행보조 로봇은 고관절(hip), 슬관절(knee), 족관절(ankle) 등으로 구성되며, 각 관절은 감속기가 포함된 모터에 의해 구동된다. 인체 보행 운동을 이론적으로 해석하여, 보행 운동 중 각 관절의 각도 변위를 계산하는 식을 구하였고, 계산된 각도 변위를 로봇 구동기에 입력하였다. 트레드밀(treadmill) 위에서의 실험을 통해 다양한 보행 속도(walking speed) 및 보폭(stride)에서 각 관절의 출력 각도 변위를 측정하고 입력 값과 비교하였다. 입력 각도 변위와 출력 각도 변위의 차이가 고관절에서는 5.22%, 슬관절에서는 2.97% 이내로 일치함을 확인하여, 설계대로 보행보조 로봇이 작동함을 입증하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.129-138
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• 2020

Rosenberg Method 특성상 환자는 일정한 시간 동안 자세 유지가 필요하고 무릎 골곡 각도에 따라 관절공간이 다양한 형태로 관찰이 되어 검사에 어려움이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 보조기구를 자체 제작하여 보조기구의 유용성을 평가하기 위해 화질을 평가하였다. 하지 Phantom을 이용한 보조기구의 유·무에 대한 SNR과 CNR 그리고 보조기구 자체에 대한 각도의 비교에서 모두 통계적으로 유의하지 않았다(p < 0.05). 보조기구 유·무로 오른쪽과 왼쪽의 내측과 가장자리 사이 거리를 측정한 결과, 보조기구 사용 무(96.00±40.6 mm), 보조기구 유( 134.86±17.68 mm), 통계적으로 유의하게 나타났다(p < 0.05). 대퇴골과 경골에 대한 aLDFA의 관계를 알아보고자 보조기구 유·무를 통해 오른쪽과 왼쪽의 aLDFA을 측정하였고, 오른쪽 aLDFA 보조기구 무 (74.63°±4.87), 보조기구 유(78.91°±3.12), 통계적으로 유의하게 나타났고(p < 0.05), 왼쪽 aLDFA 보조기구 무 (76.39°±4.62), 보조기구 유(79.64°±3.65), 통계적으로 유의하게 나타났다(p < 0.05). 그러나 보조기구 유·무로 오른쪽과 왼쪽의 몸쪽 정강종아리관절과 외측과의 겹친 부위의 거리를 측정한 결과, 오른쪽과 왼쪽 모두 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p < 0.05). 결론적으로 자체 제작한 보조기구를 사용하여 무릎과 무릎 사이의 간격이 일정한 진단적으로 가치 있는 영상을 획득할 수 있으며, 대퇴골과 경골의 aLDFA의 관계를 통해 각도가 작을수록 내측과가 JSW에 겹침을 알 수 있었고, 보조기구를 사용으로 aLDFA의 Normal Range 값에 유사한 값을 도출되어 유의성을 확인하였다. 그러나 몸쪽 정강종아리관절과 외측과의 겹친 부위의 거리 평가로 내회전, 외회전에 주의할 필요성이 있는 것으로 판단된다.

• 로봇학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.124-131
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• 2017

This paper present a novel approach to control the lower body power assistive exoskeleton system of a HEXAR-CR35 aimed at improving a muscular strength. More specifically the control of based on the human intention is crucial of importance to ensure intuitive and dexterous motion with the human. In this contribution, we proposed the detection algorithm of the human intention using the MCRS which are developed to measure the contraction of the muscle with variation of the circumference. The proposed algorithm provides a joint motion of exoskeleton corresponding the relate muscles. The main advantages of the algorithm are its simplicity, computational efficiency to control one joint of the HEXAR-CR35 which are consisted knee-active type exoskeleton (the other joints are consisted with the passive or quasi-passive joints that can be arranged by analyzing of the human joint functions). As a consequence, the motion of exoskeleton is generated according to the gait phase: swing and stance phase which are determined by the foot insole sensors. The experimental evaluation of the proposed algorithm is achieved in walking with the exoskeleton while carrying the external mass in the back side.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권2호
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• pp.147-153
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• 2016

본 논문의 목적은 보행 시 대퇴절단인의 엉덩관절과 무릎관절의 협응을 평가하고, 건측과 의지측의 대칭성에 대하여 평가하는 것이다. 본 연구에는 7명의 대퇴절단인($46.4{\pm}10.7$세, $174.8{\pm}3.5cm$, $78.3{\pm}9.7kg$)와 7명의 비절단인($24.0{\pm}4.5$세, $174.5{\pm}5.9cm$, $66.9{\pm}9.4kg$)가 참여하였다. 이들은 편한 속도로 10m 평지보행을 하였으며, 이때 보행 분석시스템을 이용하여 엉덩관절과 무릎관절의 각도와 각속도를 측정하였으며, 이를 기반으로 입각기와 유각기의 연속상대위상(CRP), CRP의 표준편차(CRP_SD) 및 이들의 대칭지수(SI)를 계산하였다. 그 결과 비절단인의 경우 CRP 및 CRP_SD는 좌우가 차이가 없었지만 (모두 p>0.05), 대퇴절단인의 경우는 입각기의 CRP를 제외하고는 모두 유의한 차이를 보였다 (모두 p<0.05). 또한 비절단인과 대퇴절단인간의 SI는 모두 유의한 차이를 보였다 (all p<0.05). 결론적으로 대퇴절단인의 경우 하지의 협응이 변화되며, 건측과 의지측의 좌우 비대칭이 발생하는 것을 확인하였다.

• 재활복지공학회논문지
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• 제10권4호
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• pp.305-313
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• 2016

두 발을 번갈아 옮기며 몸을 앞으로 움직이는 단순한 동작의 반복으로 보이는 보행이란 과정은 실제 인체 내의 대부분의 근육 및 인대, 뼈가 연관되어 이루어지는 복잡한 행동이다. 신체 일부가 소실된 하퇴 절단자의 경우 생체조직이 온전히 보전되어 있는 일반인과는 달리 남은 생체 부위와 의지의 공학적인 성능에만 의존해 보행을 해야 한다는 어려운 상황에 직면하게 된다. 따라서 하퇴절단자를 위한 하퇴의지는 우선 환자가 기본적인 보행이 가능케 함과 동시에 최대한 복잡한 지면 상태에 적응할 수 있도록 설계가 되어야 한다. 원활한 보행을 위해서는 배/저굴 방향의 발목의 회전이 매우 중요하고 고르지 못한 지면 상태를 극복하기 위해서는 내/외전 방향의 족부의 회전 기능이 요구된다. 최근 생체역학적인 연구를 접목한 다양한 하퇴의지가 개발되고 있으나, 이러한 고가의 고성능 하퇴의지의 경우 주로 활동성이 높은 하지절단 환자들에 초점이 맞춰져 있다. 본 연구에서는 하퇴의지 착용자의 대다수인 활동성이 낮은 K2 레벨의 환자들을 위한 하퇴의지를 개발했다. 기본적인 보행 능력 향상을 위해서 배/저굴 방향으로의 회전이 가능한 유압식 발목을 개발했고, 이를 통해서 배/저굴 방향으로 각각 $2.5^{\circ}$와 $4^{\circ}$의 회전이 가능함을 확인했다. 또한 수동 조절이 가능한 유압 노즐을 탑재해 환자 개개인에 적합한 발목 회전 저항력을 설정할 수 있도록 설계했다. 내/외전 방향으로의 족부의 회전이 가능하도록 이중고무 방식의 중간재를 삽입해 각각 $3.6^{\circ}$와 $4.1^{\circ}$의 회전이 가능하도록 설계되어 측경사나 작은 장애물들을 극복할 수 있도록 제작했다. 본 연구를 통해 개발된 하퇴의지는 K2 레벨의 하퇴절단자들이 일상생활 중에 겪게 되는 다양한 지면 환경을 극복하는데 도움을 줄 것이다.