FES 보행을 위한 휴대용 보행 이벤트 검출 시스템

孔世鎭(Se-Jin Kong),嚴光文(Gwang-Moon Eom),金哲承(Chul-Seung Kim),朴寬龍(Kwan-Yong Park) 대한전기학회 2006 전기학회논문지 D Vol.55 No.5

The purpose of this study is to develop a portable gait-event detection system which is necessary for the cycle-to-cycle FES(functional electrical stimulation) control of locomotion. To make the system portable, we made following modifications in the gait signal measurement system. That is, 1) to make the system wireless using Bluetooth communication, 2) to make the system small-sized and battery-powered by using low power consumption μP(ATmega8535L). The gait-events were analyzed in off-line at the main computer using ANN(Artificial Neural Network). The Proposed system showed no mis-detection of the gait-events of normal subject and hemiplegia subjects. The performance of the system was better than the previous wired-system.

워킹화 기능 개선을 위한 보행 속도에 따른 중년 여성의 하지 동작 특성 연구

공세진 ( Se-jin Kong ),이정호 ( Jung-ho Lee ),임규찬 ( Kyu-chan Lim ),김진현 ( Jin-hyun Kim ) 한국스포츠정책과학원(구 한국스포츠개발원) 2016 체육과학연구 Vol.27 No.2

본 연구의 목적은 중년 여성의 보행 속도에 따른 하지 동작의 특성을 밝히고 보행 안정성 향상을 위한 워킹화의 기능 개선 요소를 제안하는 것이다. 건강한 중년여성 30명을 대상으로 자기가 선호하는 속도와 선호 속도에 20% 빠른 속도의 보행을 수행하도록 하였다. 3차원 동작 측정시스템과 족저 압력 측정 시스템을 이용하여 동작 특성을 계측하였다. 선호 속도와 빠른 속도의 동작 차이 분석을 위하여 종속표본 t-검증을 수행하였다. 이 때, 유의수준은 α=.05로 설정하였다. 빠른 걸음의 보행이 선호 속도의 보행보다 발의 지면 접지각이 컷고, 동작 안정성이 낮았다. 또한 빠른 보행에서 큰 족저압력이 계측 되었으며 특히 엄지발가락의 압력이 높았다. 빠른 보행에서의 신체 안정성과 발의 압력 분산을 위한 신발의 기능 개선이 필요할 것으로 판단된다. The objective of this study was to reveal the characteristics of lower extremity motions of middle-aged women in accordance with their walking speed, and also to suggest elements of improving functions of walking-shoe for the improvement of gait stability. Total 30 healthy middle-aged women were asked to walk in their preferred speed and also speed 20% faster than that. Using the 3D motion capture system and the plantar pressure measuring system, the characteristics of lower extremity motions were measured. For the analysis on differences in motions between preferred and faster speeds, the paired t-test was performed. At this time, the significance level was set up as α=.05. The walking in faster speed showed the greater ground contact angle than walking in preferred speed while its gait stability was low. Also, the faster walking showed the bigger plantar pressure, and especially, the pressure on the great toe was high. It would be necessary to improve functions of shoes for the gait stability and dispersion of pressure on feet while fast walking.

〈속보논문〉 가속도계를 이용한 마비환자의 보행이벤트 검출

孔世鎭(Se-Jin KONG),金哲承(Chul-Seung KIM),文基旭(Ki-Wook MOON),嚴光文(Gwang-Moon EOM),卓?來(Gye-Rae TACK),金敬燮(Kyeong-Seop KIM),李定桓(Jeong-Whan LEE),李永熙(Young-Hee LEE) 대한전기학회 2007 전기학회논문지 Vol.56 No.5

The purpose of this study is to develop a practical gait-event detection system which is necessary for the FES (functional electrical stimulation) control of locomotion in paralyzed patients. The system is comprised of a sensor board and an event recognition algorithm. We focused on the practicality improvement of the system through 1) using accelerometer to get the angle of shank and dispensing with the foot-switches having limitation in indoor or barefoot usage and 2) using a rule-base instead of threshold to determine the heel-off/heel-strike events corresponding the stimulation on/off timing. The sensor signals are transmitted through RF communication and gait-events was detected using the peaks in shank angle. The system could detect two critical gait-events in all five paralyzed patients. The standard deviation of the gait events time from the peaks were smaller when 1.5㎐ cutoff frequency was used in the derivation of the shank angle from the acceleration signals.

관절계 역학적 특성의 정량적 평가를 위한 낙하 장치의 개발

공세진 ( Se Jin Kong ),엄광문 ( Gwang Moon Eom ) 한국감성과학회 2004 추계학술대회 Vol.2004 No.-

본 연구에서는 관절계 역학적 특성을 정량화 하기 위한 슬관절의 수동 진자실험에서의 문제점이었던, 슬관절 초기각도 및 낙하시점의 정확성을 개선하는 것을 목표로 한다. 따라서 하퇴의 낙하 초기 각도와 그 시점을 제어 할 수 있는 시스랩을 설계 및 제작하였고, Labview프로그램을 통하여 제어 하였다. 그에 따라 측정 시스템의 정확성이 개선된 것을 실험을 통해 확인하였다.

펜싱 런지 동작에서 주동다리와 비 주동다리의 운동역학적 특성

공세진 ( Se Jin Kong ) 한국스포츠정책과학원(구 한국스포츠개발원) 2014 체육과학연구 Vol.25 No.3

본 연구의 목적은 스포츠 영역에서 순간적인 신체의 이동 방법으로 많이 활용되는 런지 동작의 수행력에 미치는 요인을 근전도 분석이 포함된 운동역학적 분석을 통하여 규명하는 것이다. 숙련된 14명의 펜싱 선수를 대상으로 피험자가 제자리에서 최대한 멀리 나아갈 수 있는 킥 런지를 수행하게 하고 이를 3차원 동작분석기와 근전도 시스템을 적용하여 분석하였다. 킥 런지의 사전 동작이 포함된 동작과 그렇지 않은 동작을 구분하였고 이를 주동다리와 비 주동다리에서 모두 실시하였다. 이 연구의 결론은 다음과 같다. 사전 동작이 포함된 런지에서 보다 높은 수행력을 보였다. 또한 숙련도가 높아질수록 런지의 길이가 길어지는데 여기서 오는 충격량을 제어하기 위한 기전으로 운동 수행 시간을 단축하는 전략적 기전이 사용 되는 것으로 보인다. 이와 더불어 주동다리의 동작에서 모멘트와 파워 등의 역학적 변인의 차이가 나타났는데 이는 근육을 동원하는 유기적 능력의 차이에서 기인하는 것으로 보인다. The purpose of this research is to investigate the factors affecting the performance capability of lunge movements by performing lunge movements which are commonly used as a method of instant physical movement in sports with a kinetic analysis including an EMG analysis. This research targeted 14 skilled fencers and made the subjects perform kick-lunges which allow them to go farthest from their positions and performed an analysis on such, applying a 3D motion analysis system and an EMG system. The subjects performed kick-lunges in two movements; one with a preliminary movement and the other without it and those are performed with both dominant leg and non-dominant leg. The result of this research is as follows. The lunges with a preliminary movement showed higher performance capability than those without it. Furthermore, as the level of skills gets higher, the length of lunges gets longer, and it seemed that a tactical mechanism shortening exercise performance times was used as a mechanism to control the impulse coming from such lengthened lunges. In addition, a difference appeared in mechanical factors such as moment and power in a dominant leg movement and it seemed to result from a difference in an functional capability using muscles.

편마비 환자의 족하수에 운동성 테이핑 적용이 보행능력에 미치는 영향

정삼희,공세진,윤정규,Jung, Sam-Hee,Kong, Se-Jin,Yoon, Jung-Gyu 대한물리치료과학회 2000 대한물리치료과학회지 Vol.7 No.2

Objective: This study is designed to examine how an application of a kinesio taping to the foot drop of a hemiplegic patient affects the functional recovery of a gait. Method: The patient was a man with left hemiplegia of about 11 months' duration. a single subject design (ABAB design) was used to investigate the timing difference at a stance phase between an unaffected side and an affected side in the gait ability of the hemiplegic patient by using the kinesio taping. The study was divided into four phase: an initial base-line, an experimental, a second base-line, and second experimental phase. Result: The timing difference at a stance phase between an unaffected side and an affected side in the gait was decreased in the case of the affected side by following the result of applying the kinesio taping to a lower extremity. Conclusion: The kinesio taping applied to the foot drop of a hemiplegic patient affects the improvement of the gait ability.

온도 자극에 의한 발의 감각 변화가 스쿼트 점프 시 최대 운동능력과 근 활성도에 미치는 영향

류재진 ( Jae Jin Ryue ),이기광 ( Ki Kwang Lee ),공세진 ( Se Jin Kong ) 한국스포츠정책과학원(구 한국스포츠개발원) 2014 체육과학연구 Vol.25 No.3

이 연구는 발바닥 표면에 온도 변화를 통한 피부감각의 변화가 스쿼트 점프 시 최대 운동능력과 근 활성도에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구는 근신경학적 질환이 없는 20대 남녀 16명을 대상으로 진행하였으며 온도에 의한 발바닥 감각 저하를 파악하기 위하여 semmes-wensten 모노 필라멘트를 이용해 정상적인 환경과 차갑고 뜨거운 환경에서 발생하는 발바닥 감각을 비교하였다. 그 후 최대 운동 능력의 변화를 규명하기 위해 적외선 모션캡쳐 카메라 10대와 지면반력기1대 그리고 스쿼트 점프 시 사용되는 주요 근육의 근 신호를 파악하기 위해 무선 근전도 6채널을 사용하였다. 피험자는 각각의 온도조건에서 일정한 높이의 스쿼트 자세로최대 수직 점프를 3회 반복 실시하였으며 온도 처치의 순서는 무작위 배정하였다. 통계적 분석은 온도 조건에 따른 차이를 비교하기 위해 1 way repeated ANOVA를 실시하였고 유의 수준은 a=0.05로 설정하였다. 차가운 조건과 뜨거운 조건에서 일반적인 조건 보다 압력을 느끼는 감각이 저하 되는 결과를 확인 할 수 있었다. 중족골 위치에서의 피부 감각을 측정한 결과 일반적인 조건 보다 차가운 조건과 뜨거운 조건에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났으며 발뒤꿈치 에서도 뜨거운 조건과 차가운 조건에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 온도 변화에 따른 최대 점프 능력의 차이를 비교해 본 결과 온도 변화에 의해 발바닥 감각이 저하 되었을 경우 일반적인 조건보다 점프 능력이 저하 되는 현상을 알 수 있었다. 이 때 발생하는 하지 주요 관절의 각도, 각속도, 모멘트 및 파워에는 유의한 차이는 발생하지 않았고 수직 지면반력에서는 차가운 조건과 정상적인 조건 사이에서 통계적으로 유의한 차이가 나타났다. 또한 근 활성도의 경우 일부 근육에서 온도 조건에 따른 유의한 차이를 확인 할 수 있었다. 이러한 결과로 온도에 의한 피부 감각 저하가 최대 운동능력 및 근신경학적인 측면에 영향을 줄 수 있다는 사실을 확인 할 수 있었다. The human foot is only part that directly contact between the body and the external environment, and is ideally positioned to provide sensory information to the Central Nervous System (CNS) during static and dynamic tasks. Through cutaneous mechanoreceptors located in the dermis, the foot is able to recognize touch pressure and vibration stimuli, which provide important feedback information used for the fine coordination of movements. The purpose of this study is to quantitatively examine the effect of changing the foot cutaneous sensory by temperature stimulus on maximal performance and muscle activation using wavelet technique. Sixteen healthy subjects volunteered to participate in this study (Male: Age 21.4±2.4years; Height 174.7±5.3츠; Weight 70.6±5.2kg; Female: Age 20.5±0.6years; Height 163.2±3.1cm; Weight 55.6±4.8kg). Sensory pressure thresholds were determined for the plantar surface of the foot using monofilament. Kinematic, kinetic and EMG data which relative to maximal performance were collected while squat jumping in each temperature condition(cool 12-15℃ normal 28-30℃ hot 45-48℃). Maximal jump height was significant higher in normal condition. Vertical GRF in normal condition showed higher peak value the other conditions. And then EMG signal were significant different between temperature conditions during maximal performance. By changed sensory feedback on temperature, one can alter maximal performance and muscle activation pattern. Cutaneous feedback is important in performance and neuromuscular control, and temperature changes significantly influence on lower extremity during maximal squat jump performance of healthy subjects.

치어리딩 플라이어 선수의 평형성 비교연구

이소연(Lee, So-Youn),공세진(Kong, Se-Jin) 한국체육과학회 2014 한국체육과학회지 Vol.23 No.4

The purpose of this study is to evaluate the differences between the balance variables(COM) and muscle activities of club and national team cheerleading flyers while performing Liberty, Heel Stretch and Arabesque sequence, Eight cheerleading flyers (4 national team member, 4 club member) participated in this study. Motion capture system with a ten cameras (Vicon T-series, Vicon inc, UK) synchronized with a wireless EMG system (Delsys Trigno, Delsys Inc, USA), force plate (AMTI, USA) was used for this study. Flyers were tested at three different base conditions (no spring, 6㎝, 9㎝ spring). Balance variables chosen as movement performing time and Medio-Lateral, Anterior-Posterior COM distance calculated for 3 movement and total COM distance for the sequence as a whole. Integrated EMG data were collected from tibialis anterior and soleus muscles. Muscle activation levels reported as the percentage of MVC. There was no statistically significance difference between the national and dub team flyers for both balance variables and EMG. Only COM distance showed statistically difference for different base conditions.

사전스트레치 동작이 수직점프 동작에 미치는 영향

김태완(Kim, Tae-Whan),공세진(Kong, Se-Jin),김진현(Kim, Jin-Hyun) 한국체육과학회 2019 한국체육과학회지 Vol.28 No.4

This study produced the angle of leg joint, moment and repulsive force against ground for each type after letting the elite Taekwondo athletes and ordinary people who have no experience of Taekwondo perform the vertical jump along preliminary action. The objective of this research is to evaluate the ability that expresses the action effectively through such characteristics and examine the influence of such ability on performing the action. The objects of the research were categorized to elite group (n=6) and ordinary group (n=6). Two kinds of vertical jump action were performed to measure the action by installing 19 infrared cameras and the ground reaction onto the stepping feet of the subjects. As its results, the conclusion was made as the follows. First, the athletes" bending angle values of knee and ankle joints appeared as higher regarding angle variable of leg joint. Second, it was shown that the ground reaction of non-athlete group was bigger in E2 of CC jump and that of athlete group was larger in E3. Third, it was recognized that bending moment of knee joint was bigger in SSC jump and CC jump regarding leg joint moment of E2 and E3. Putting such results together, it was found out that Taekwondo athlete group was excellent comparing to non-athlete group regardless the type of vertical jump and it was judged that it would be helpful for the athletes and their leaders of the relevant sports and the influence on leg joint for each vertical jump could be also understood better by suggesting the basic mechanical data that can help to enable them to perform vertical jump effectively.

스마트인솔의 사용자 요구 기반 인간공학적 평가 체계 개발

이재훈(Jae-Hoon Yi),공세진(Se-Jin Kong),김종빈(Jong-Bin Kim),박상균(Sang-Kyoon Park) 대구과학대학교 국방안보연구소 2020 사회융합연구 Vol.4 No.4

다양한 기업 및 연구자들에 의하여 제품에 대한 사용성을 평가하기 위한 연구들이 수행되었으나 대부분의 연구가 사용자의 요구를 종합적으로 분석하기 위한 평가 체계를 수립하는 데 미비한 실정이다. 그러므로 이 연구는 사용자가 제품의 하드웨어 및 소프트웨어적 특징을 명확히 이해하고 제품에 대한 특성 전반에 대해 종합적으로 분석함으로써 종합적인 인간공학적 평가 체계를 개발하고자 실시되었다. 신발은 운동 시 가장 대표적인 최적의 웰니스 용품으로 이 연구에서는 다양한 웨어러블 액세서리 중 신발에 삽입하여 사용할 수 있는 스마트인솔에 대한 인간공학적 평가 체계를 개발하고자 하였다. 이를 위해 최근 6개월간 하지에 정형외과적 병력이 없는 건강한 성인 남성 20명이 연구에 참여하였으며, 모든 대상자들은 2주간 일상생활에서 스마트 인솔 및 앱을 사용한 후 평가를 실시하였다. 스마트인솔의 인간공학적 평가를 위해서는 스마트인솔의 하드웨어적인 물리적 구조, 특성 및 기능성에 대한 종합적인 평가가 필요하며, 동시에 앱의 구동 및 기능에 대한 사용자의 감성적 반응에 대한 평가가 신중히 고려되어야 할 요소라고 판단된다. 이 연구는 특정 제품을 대상으로 평가 체계를 개발하였으나, 유사 웨어러블 기기의 특성 변화를 수용할 수 있도록 보완한다면 다양한 제품에 대한 사용성 평가에 활용 가능하다고 생각된다. Various companies and researchers are conducting studies to evaluate the usability of products. However, most studies lack the process of establishing and evaluation system for comprehensive analysis of user needs. Shoes are the most representative and optimized wellness products for any kinds of exercise. This study focuses in developing an ergonomic evaluation system for smart insoles that can be used by inserting them directly into shoes among various wearable accessories. Therefore, this study allowed the users to experience the product for 2 weeks to clearly understand the hardware and software features of the product, and then conducted a survey to analyze the overall characteristics of the product to develop a comprehensive ergonomic evaluation system. To this end, 20 healthy adult men with no orthopedic history in the lower limbs in the past 6 months participated in the study. All subjects evaluated the product after using Smart Insole and app in daily life for 2 weeks. For the ergonomic evaluation of the smart insole, it is necessary to comprehensively evaluate the hardware structure, characteristics, and functionality of the smart insole, and at the same time, it is judged that the evaluation of the user’s emotional response to the operation and function of the app is a factor to be carefully considered. Although this study developed and evaluation system targeting a specific product, it is considered that it can be used to evaluate the usability of various products if it is supplemented to accommodate changes in characteristics of similar wearable devices.