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문제 정의
- 본 연구에서는 단순 세정의 개념이 아닌 복합감각 증진 개념의 헬스케어 목욕 시스템을 개발하고자 한다 또한 제작된 복합감각 증진 개념의 헬스케어 욕조 시스템을 이용하여 목욕을 하는 동안 인체 자율신경계에 미치는 인체 영향을 분석하였다
- 본 연구에서는 복합감각 증 진용 헬스케어 욕조 시스템을 이용한 목욕이 인체의 미치는 영향을 분석하여 욕조 시스템의 효용성을 평가하기 위해 기초실험을 구현하였다.
- 본 연구에서는 제작된 복합감각 증진 개념의 헬스케어 욕조시스템을 이용하여 목욕을 하는 동안 인체 자율신경계에 미치는 영향을 평가하기 위한 예비단계의 기초 실험으로 목욕 전후의 인체 자율신경계 영향을 비교 분석하기 위해 10명의 특별한 질병이 없는 건강한 20대 남자대학생을 대상으로 실험을 수행하였다.
- 본 연구에서는 제작된 복합감각 증진 개념의 헬스케어 욕조시스템을 이용하여 목욕을 하는 동안 인체 자율신경계에 미치는 영향을 평가하기 위한 예비단계의 기초실험으로 TV 영상, 오디오 및 LED 조명을 이용하여 복합감각을 제시한 상태에서 목욕 전후의 인체 자율신경계 영향을 비교해 보았다. 심부온도, HF/LF 비율, 혈압, 맥박, 안압 및 체중의 결과로부터 목욕이 자율신경계에 긍정적인 영향을 보임을 알 수 있었다.
제안 방법
- HRV는 실험 전후 5분과 입욕 중인 20분간 계속 측정하였으며, 적외선 체열사진 측정은 실험 전후와 입욕 후매 5분마다 촬영하였다. 실험 완료 후 적외선 체열 촬영 시스템(Thermo vision 570, AGEMA Co.
- 인체 생리 특성으로 실험 전후로 안압, 혈압, 체중, 체온을 측정하였으며, 심박변이도(Healthcare, Heart rate variability, HRV)를 측정하였다. HRV는 심전도 (ECG, electrocadiograph) 신호를 이용하여 추출되었으며, 이때 심전도는 MP100WS(Biopac System Inc., USA)과 ECG100A module을 사용하여 측정하였다. 또한 측정 방법은 lead Ⅰ을 채택하여 샘플주파수 500Hz으로측정하였다.
- 개발된 복합감각 증진용 목욕시스템은 감성 자극용 전조 월풀 욕조와 시청각 감각자극 기능이 구비된 복합 감각자극 제시패널로 구성되어 있다. 월풀 기능이 부가된 욕조는 (주)GAT에서 공동개발한 제품을 응용하였으며, 1680x860x600mm(LxDxH) 크기에 전, 후좌, 우, 상, 하마사지 노즐, 샤워기가 기본 옵션으로 채택된 디지털 욕조, 인체공학적 디자인이며 소요 전력은 1마력(0.
- 획득된 신호는 ECG의 R-R 간격을 등간격으로 유지했을 때의 분당 비트의 수를 나타내는 심박율을 구한 후, 이파형을 시간 축 상의 등 간 격으로 샘플링 하여 이것의 FFT를 취하여 심박 변동률을 구하였다. 그로부터 부교감 신경에 대한 교감신경의 우세 정도, 즉 저주파 성분과 고주파 성분의 비를 나타내는 변수 HF/LF를 계산하여 자극 전과 자극 동안의 자율신경계의 영향을 분석하였다. 부교감 신경계를 반영해주는 HF 영역은 0.
- , USA)과 ECG100A module을 사용하여 측정하였다. 또한 측정 방법은 lead Ⅰ을 채택하여 샘플주파수 500Hz으로측정하였다. 획득된 신호는 ECG의 R-R 간격을 등간격으로 유지했을 때의 분당 비트의 수를 나타내는 심박율을 구한 후, 이파형을 시간 축 상의 등 간 격으로 샘플링 하여 이것의 FFT를 취하여 심박 변동률을 구하였다.
- ,USA)을 사용하여 원하는 부위의 체열 변화 데이터 측정하였다. 또한, 안압은 비접촉안 압계(TX-F, Canon Co., Japan)을 사용하여 측정하였다.
- 5℃로 유지하였다(이종수와 김호준, 2002).목욕법은 물에 가슴 아래 명치 끝 부분까지 만 입수하였고 ECG 측정의 용이성을 고려하여 전극을 붙인 양팔을 물밖에 둔 채 물밖에 있는 상태로 실험을 실시하였다. 또한 실내 온도 23~ 24C에서 실험이 수행되었다.
- 구상도이다. 본 시스템은 크게 리듬동조형 분출 노즐 제어 기능을 갖춘 감성 자극용 욕조와 시청각 자극을 제시하기 위한 DMB TV 시청 기능을 갖고 있는 터치 모니터 (touch monitor), 스피커 2대 등의 복합감각 자극제시패널로 구성되어 있다. 복합감각 자극 제시 패널은 목욕 과정 중 다양한 시청각 활용하여 인터넷, 영화, 게임, 음악과 뉴스 시청이 가능하며, 전, 후좌, 우, 상, 하 방향의 마사지모드 설정 기능을 포함하고 있고, 시각적 감성 자극을 위한 LED 칼라 속도 제어 기능을 가지고 있다.
- 본 연구에서는 우선 이러한 기능이 첨부되어 있고, 복합감각 자극제시를 감안하여 그림 1과 같이 부드러움과 디자인 혁신을 가질 수 있으며 욕조 시스템에 사용될 수 있는 복합감각자극 제시패널과 욕조를 여러 타입의 디자인으로 구현하였다.
- 75KW)이다. 본 연구팀에서 개발한 시청각 감각자극 기능이 구비된 복합감각 자극제시 패널은 600x300x300mm(LxDxH) 크기 모니터, 소형 PC, 스피커가 가미된 인체공학적 디자인으로 재질은 ABS수지 (Poly Carbonate)로 개발하였다. 모니터는 터치패널은 800x 600 해상도를 갖는 10.
- 후매 5분마다 촬영하였다. 실험 완료 후 적외선 체열 촬영 시스템(Thermo vision 570, AGEMA Co.,USA)을 사용하여 원하는 부위의 체열 변화 데이터 측정하였다. 또한, 안압은 비접촉안 압계(TX-F, Canon Co.
- 인체 생리 특성으로 실험 전후로 안압, 혈압, 체중, 체온을 측정하였으며, 심박변이도(Healthcare, Heart rate variability, HRV)를 측정하였다. HRV는 심전도 (ECG, electrocadiograph) 신호를 이용하여 추출되었으며, 이때 심전도는 MP100WS(Biopac System Inc.
- 그림 1-(c) 은한옥 기와의 선을 컨셉으로 한국적인 이미지를 살려서 디자인하였고, 그림 1-(d)는 아이 요람을 모티브로 하여 부드러운 선을 욕조에 적용하였다. 전체적으로 욕조를 둥근 느낌으로 하여 목욕에 대한 이미지를 부드럽게 하였고, 심신의 안정과 함께 편안함을 줄 수 있게 디자인 하였다.
- 헬스케어 감성욕조를 디자인하기 위해 우선 타입별 특성을 고찰하였다. 사각형 타입의 욕조는 각이 져 있어 위험(불안)감을 주고, 원형 타입은 친근감, 타원형은 부드럽고, 과일이미지가 떠오르는 타입이다.
- 또한 측정 방법은 lead Ⅰ을 채택하여 샘플주파수 500Hz으로측정하였다. 획득된 신호는 ECG의 R-R 간격을 등간격으로 유지했을 때의 분당 비트의 수를 나타내는 심박율을 구한 후, 이파형을 시간 축 상의 등 간 격으로 샘플링 하여 이것의 FFT를 취하여 심박 변동률을 구하였다. 그로부터 부교감 신경에 대한 교감신경의 우세 정도, 즉 저주파 성분과 고주파 성분의 비를 나타내는 변수 HF/LF를 계산하여 자극 전과 자극 동안의 자율신경계의 영향을 분석하였다.
대상 데이터
- 그림 1-(a)는 팔로 감싸 안을 수 있는 안정적인 형태로 크기는 기존의 욕조보다 가로로 긴 형태로 어느 형태의 욕조나 걸쳐서 편안하게 놓고 영화나 TV를 감상할 수 있도록 디자인하였고, 소재는 기존 플라스틱의 딱딱하고 차가운 이미지보다 따뜻하고 부드러운, 그리고 피부와의 접촉 시 거부감이 없도록 소재를 선정하였다. 그림 1-(b)는 기존 제품의 형태가 육중한 사용자로 하여금 거부감을 느낄 수 있다고 생각해서 슬림한 노트북의 세련미를 디자인하였다.
- 본 연구팀에서 개발한 시청각 감각자극 기능이 구비된 복합감각 자극제시 패널은 600x300x300mm(LxDxH) 크기 모니터, 소형 PC, 스피커가 가미된 인체공학적 디자인으로 재질은 ABS수지 (Poly Carbonate)로 개발하였다. 모니터는 터치패널은 800x 600 해상도를 갖는 10.4인치 패널로 구성되어 있으며 지상파 DMB가 장착되어 있어 욕조 시 멀티미디어 시스템을 감상할 수 있게 제작되었다. 또한 감각 증진을 위 한 color 가 변형 LED 무드시스템을 나타내고 있다.
- 시스템은 복합감각 증진 개념의 헬스케어 욕조시스템, 적외선 카메라와 인체생리신호 측정기기로 구성되어 있다. 입욕시간은 20분으로 물의 온도는 신체보다 약간 높은 온도 39±0.
- 개발된 복합감각 증진용 목욕시스템은 감성 자극용 전조 월풀 욕조와 시청각 감각자극 기능이 구비된 복합 감각자극 제시패널로 구성되어 있다. 월풀 기능이 부가된 욕조는 (주)GAT에서 공동개발한 제품을 응용하였으며, 1680x860x600mm(LxDxH) 크기에 전, 후좌, 우, 상, 하마사지 노즐, 샤워기가 기본 옵션으로 채택된 디지털 욕조, 인체공학적 디자인이며 소요 전력은 1마력(0.75KW)이다. 본 연구팀에서 개발한 시청각 감각자극 기능이 구비된 복합감각 자극제시 패널은 600x300x300mm(LxDxH) 크기 모니터, 소형 PC, 스피커가 가미된 인체공학적 디자인으로 재질은 ABS수지 (Poly Carbonate)로 개발하였다.
성능/효과
- 1.목욕의 피부 온도가 증가하였는데, 이는 심부 온도는 혈액순환을 통해 유지되므로, 심부 온도가 떨어지면 피부혈관을 수축시켜 체열발산을 줄이고, 반대로 올라가면 피부혈관을 확장시켜 체열 발산을 늘이는 결과를 보이므로 체내의 온도가 목욕 전에 비교하여 높게 올라갔고, 복합감각 증진용 헬스케어 목욕 시스템 사용으로 체온에 대한 긍정적인 효과를 얻을 수 있을 것이라 사료된다.
- 2. 목욕 상태에서 의 심박변이율은 실험 중 교감신경에 비해 부교감 신경이 계속 증가하는 것으로 나타났고, 목욕을 시작한 지 15분이 경과하면 교감신경이 증가하고 부교감 신경이 감소하여, 이는 HF/LF(부교감신경/교감신경)비율이 1보다 크다는 것은 교감신경보다 부교감 신경이 더 활발해 진다는 것으로 피험자가 목욕을 한지 15분일 때 가장 편안한 상태를 느끼는 것을 실험을 통해 알 수 있었다.
- 3.목욕 실험 결과 전후의 혈압이 최고 16mmHg까지 떨어진 것으로 나타났다. 그러나 맥박은 증가하였다.
- 그림에서 실험 중 5분, 10분, 15분이 될 때까지 교감신경에 비해 부교감신경이 계속 증가하는 것으로 나타났고, 목욕을 시작한 지 15분이 경과하면 교감신경이 증가하고 부교감 신경이 감소하였고, 15분 이후의 부교감 신경과 교감신경의 비율을 보면, 목욕 실험 중 5분 경과 시의 HRV분석결과 값의 비율과 비슷하게 나타나고 있다. 이는 HFLF(부교감신경 /교감신경) 비율이 1보 다 크다는 것은 교감신경보다 부교감신경이 더 활발해진다는 것으로 피험자가 목욕을 한지 15 분일 때 가장 편안한 상태를 느끼는 것을 실험을 통해 알 수 있었다.
- 목욕 실험 결과 피험자 중 50%가 평균 0.15kg의 체중 감소하는 경향을 보였고, 목욕피험자 중 33.3%가 체중 변화가 없이 나타났다. 피험자 중 50%의 사람들이 0.
- 심부온도, HF/LF 비율, 혈압, 맥박, 안압 및 체중의 결과로부터 목욕이 자율신경계에 긍정적인 영향을 보임을 알 수 있었다. 본 연구를 바탕으로 향후 시각.
- 이 실험 결과 심전도가 변하는 50% 사람에 한하여, 스트레스 해소를 위해 목욕을 할 경우 15분 정도가 적당하다고 사료된다(박찬욱 외, 2004; 토마스 크뢸, 2002).심전도 분석 결과로 알아본 HF/LF (부교감신경/교감신경)은 개개인마다 정도가 다르지만, 피험자 중 50%가 그림과 같은 유형의 HRV 비율로 나타나고 있다.
- 혈압은 실험 전과 후에 2번 측정하였고, 목욕 시작 후 계속 떨어지다가 목욕이 종료된 후 다시 증가하나 입욕 전 혈압보다는 낮게 나타났다. 완전 침수욕(머리를 제외한 신체의 모든 부분을 물속에 잠기는 방법)의 효과로 혈압은 처음에 상승 하나 나중에 떨어지는 결과를 얻었으며, 고온에서는 교감신경 긴장과 심박출량의 증가로 혈압은 상승하였고, 고온욕일 때의 혈압상승은 초기 혈압 상승으로 알려져 있으나, 시간이 경과함에 따라 말초혈관이 확장하며 동맥 정문합이 열리므로 말초 저항이 감소하고 혈압은 강하하는 결과를 얻었다. 목욕 실험 결과 실험 전보다 실험 후의 혈압이 최고 16mmHg까지 떨어진 것으로 나타났다.
- 왼쪽이 실험전, 오른쪽이 실험 후의 사진으로 체온변화가 눈에 보일 정도로 확연히 나타나고 있으며, 목욕 후 전 체적인 체열이 상승하는 것을 알 수 있었다.
- 3%가 체중 변화가 없이 나타났다. 피험자 중 50%의 사람들이 0.15kg의 체중 감소라는 것이 수치상으로는 크지 않지만, 20분 동안의 효과라는 점과 체중 감소 효과를 본 사람들의 경우 2~5년 등 꾸준히 오랫동안 한 결과라는 점을 감안할 때, 지속적으로 목욕을 계속 해 나간다면, 체중 감소의 효과도 있을 것이라고 사료된다.
후속연구
- 이러한 욕구를 충족시키기 위해 생활에 가장 밀접한 관련 연구 분야 중의 하나가 헬스케어용 목욕시스템의 개발이다. 또한 고령화 사회로 진행할수록 노인들의 경우 편안한 목욕에 대한 필요성은 더욱 증대되며 자신의 건강을 위한 투자가 지속적으로 증가되어질 것으로 기대된다. 이러한 관점에서 생활형 목욕시스템의 개발은 절실히 요구된다.
- 본 연구의 결과를 가지고 복합감각 기능 증진 헬스케어 목욕 시스템의 사용성과 사용자의 생리분석을 통한 결론을 내리기에는 다소 미흡하지만 향후 표출되는 사용자의 생리변화를 분석함으로써 제품의 사용성과 사용자의 생리적 변화 및 감성 간의 관계를 보다더 명확하게 밝혀낼 수 있으리라 기대한다.
- 청각. 시청각복합 자극제시 등의 다양한 감각자극 제시에 따른 목욕 전후의 비교에 대한 연구가 필요하며, 본 연구에서의 기초 데이터와 비교하여 다양한 감성 자극 방법에 대한 것이 논의되어야 할 것이다.
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