족저부의 지면반발력을 이용한 보행장애 진단시스템 개발
A Study on the Development of Diagnose System for Gait Disability Using Plantar Ground Reaction Forces
- 발행기관 서강대학교 대학원 기계공학과
- 지도교수 전도영
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045657
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
본 연구에서는 사람의 일반적인 보행에 대하여 비정상보행임을 진단하고 비정상보행를 정량적으로 표현하기 위한 보행진단 시스템을 개발하였다. 이 시스템을 통하여 착용이 간편하고 실시간으로 피실험자의 보행을 진단할 수 있다. 정상적인 보행시 중력에 의해 사람의 족저부에서 지면으로 힘을 작용하게 되고 이에 대해 관성의 법칙에 의해 지면에서 반발력이 작용하게 된다. 이를 지면반발력이라고 하며 본 논문에서는 일상생활에서 쓰이는 신발에 고무튜브와 공압센서를 이용하여 족저부의 5곳의 압력을, 양쪽으로는 10곳의 반발력을 측정할 수 있는 시스템을 제작하였다. Labview 프로그램을 이용하여 컴퓨터 스크린상으로 지면반발력(Ground Reaction Forces) 및 보행상(Gait Phase)을 확인할 수 있다. 또한 실시간으로 족저부에 작용되는 압력을 퍼지 멤버십 함수와 퍼지로직등의 신호처리를 이용하여 보행주기를 다섯 가지의 입각기와 유각기, 총 여섯 개의 보행상으로 구분하고 이 역시 실시간으로 컴퓨터 모니터상으로 확인할 수 있도록 하였다. 또한 실험적으로 전체 보행시간에 대한 보행상의 비율을 측정하여 정상보행의 비율과 비교하여 비정상보행을 판단하였으며, 족저부의 압력분포의 비를 이용하여 발목부의 병적 결함으로 인한 첨족, 족하수, 내·외반등의 발목편위현상을 알 수 있다. 또한 그 결과를 화면으로 피실험자에게 보행장애에 대한 정보를 실시간으로 알려주어 정상보행을 위한 지침을 알려주도록 하였다. 실험 종료후에는 각 포인트의 지면반발력의 변이를 저장하여 시간에 대한 그래프를 그릴 수 있으며, 이를 이용하여 전문의에 의한 더욱 자세한 진단을 얻을 수 있다.
more초록/요약
This research proposes that the gait monitoring system that diagnoses the abnormality of gait process and displays the gait state quantitatively. It is portable and user-comfortable, and it can diagnose in real-time. If a user is walking normally, human body press the ground. Against that, the ground also presses up to the human body from the law of action and reaction. It is called ground reaction forces. In this paper, The gait monitoring system consists of pneumatic sensors in sole. it measures five point plantar pressure by this monitoring system, and display the real-time plantar pressure by computer interfacing program, Labview to display the real-time plantar pressure using fuzzy membership function and fuzzy logic, and it can detect the six gait phase that consists of five stance phase, and one swing phase. Moreover, The subject using gait monitoring system can see gait phase moment from computer screen. The gait monitoring system measures gait phase portion of total gait experimental time to diagnose gait abnormality. It also measures plantar inner to outer or heel to toe pressure ratio to distinguish pathological gait about ankle disability such as out-toed, in-toed gait or dropfoot etc. Moreover, this gait monitoring system gives the real-time information about the subject's gait state to them. So, it could encourage them to walk normally. After gait experiment, the gait monitoring system saves the ground reaction forces that measured by the subject and gives it to expert that they can receive more specific information from expert's diagnosis.
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