[논문]휠체어 탑승 장애인을 위한 이동형 체중측정 자동화 장치 개발

장경배; 이경완; 구도훈

doi:10.14372/iemek.2013.8.1.061

휠체어 탑승 장애인을 위한 이동형 체중측정 자동화 장치 개발
Development of the Portable Weighing Scale Automatic Device for Disabled Wheelchair Users 원문보기

대한임베디드공학회논문지 = IEMEK Journal of embedded systems and applications, v.8 no.1, 2013년, pp.61 - 67

장경배 (National Rehabilitation Center Research Institute) , 이경완 (National Rehabilitation Center Research Institute) , 구도훈 (National Rehabilitation Center Research Institute)

Abstract ▼ AI-Helper

Wheelchair users have a difficulty in managing their weight because there is lack of measure systems and even though the users have the system, it costs too much. Thus, purpose of this study is for developing the portable weight scale automatic device to help wheelchair users by monitoring their weight on the wheelchairs in real time. Portable weight scale automatic device composed by four strain gauges, and the device was connected with mobile phone so that wheelchair users were able to check their weight in real time. In order to evaluate the device performance, 10 normal subjects and 10 disabled subjects participated in this study. The subjects' truth weight and measured weight by the device are compared. The weigh difference within normal subjects was $0.75{\pm}0.80kg$, and the weigh difference within disabled subjects was $1.02{\pm}0.74kg$. Difference between the truth weigh and the measured weigh were not statistically different. The reason for this error occurred is inaccuracy of the loadcell installation and calibration. If this problems get solved, the measured indicator is expected to help wheelchair users to manage their weight.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

관리를 가능하도록 하였다. 따라서 앞으로 개발 발전되는 미래형 휠체어에 본 장치가 설치된다면 휠체어 사용자들에게 생리학적 정보를 전달함으로써 그들의 건강관리에 도움이 될 것으로 사료된다.
따라서 본 연구는 비교적 가격이 저렴하여 쉽게 구입할 수 있고, 몸이 불편한 장애인들이 휠체어를 착용한 상태로 언제 어디서나 체중을 모니터링 할수 있는 휠체어 기반 이동형 체중측정 자동화 장치를 개발하는데 그 목적이 있다.
체중 조절을 통해 그들의 건강을 지키는데 도움을 주는 것이다. 본 연구에서는 체중측정을 위해 strain gauge 방식의 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였고, 그림 9와 같이 저가로 장애인 개인별로 소지할 수 있도록 개발하였다.
본 연구의 목적은 이동형 체중측정 자동화 장치를 개발함으로써 휠체어 탑승 장애인과 같은 중증장애인들의 체중 조절을 통해 그들의 건강을 지키는데 도움을 주는 것이다. 본 연구에서는 체중측정을 위해 strain gauge 방식의 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였고, 그림 9와 같이 저가로 장애인 개인별로 소지할 수 있도록 개발하였다.
장애인의 체중측정을 목적으로 하며, 휠체어 바퀴에 로드셀을 장착하여 무게를 측정하는 방식으로 구성되어 있다. 일반적으로 로드셀의 하중범위는 센서의 개수와 최대하중에 의해 결정되며 식 (1)의 공식에 따라 로드셀의 측정범위를 결정할 수 있다.
수행하도록 하였다. 측정된 몸무게는 전용 단말기로 전송되어 실시간으로 확인할 수 있으며 데이터 저장을 통해서 자신의 과거 몸무게와의 비교가 가능하도록 하였다.

제안 방법

각 피험자들은 5초간 1회 체중을 측정하였으며, 수집된 체중 자료의 평균값을 구하였다. 실제 체중과 측정 장치를 통해 측정된 체중의 유효성 검사를 하기 위하여 대응표본 t검증을 유의수준 .
개발된 체중측정 장치를 장애인과 비장애인 각각 10명씩을 대상으로 체중을 측정하여 성능 검사를 실시하였다. 체중측정 실험결과 표 3과 같이 비장애인의 경우 앉는 자세에 따른 측정오차가 약 0.
둘째, 본 연구는 장애인과 비장애인 각각 10명을 대상으로 성능 검사를 실시하였다. 따라서 본연구의 결과를 아무런 제한 없이 일반화시키는 것은 무리가 있으므로 차후 연구를 통해 더 많은 장애인과 비장애인을 대상으로 성능을 증명하는 것이 필요하다.
로드셀에서 측정된 신호는 A/D 컨버터를 통해 아날로그 신호를 디지털로 변환하게 되고 마이크로프로세서에 입력된 체중측정 알고리즘을 통해 필터링, 정지 상태 인식, 체중계산을 수행하도록 하였다. 측정된 몸무게는 전용 단말기로 전송되어 실시간으로 확인할 수 있으며 데이터 저장을 통해서 자신의 과거 몸무게와의 비교가 가능하도록 하였다.
본 연구에서 개발된 체중측정 자동화 장치는 휠체어에서 생활하는 장애인들이 저렴하면서도 쉽고, 빠르게 자신의 체중을 측정 _.관리를 가능하도록 하였다.
수집된 자료의 평균을 계산하여 체중측정 결과를 산출하였다. 이때, 비장애인의 경우 체중계를 이용하여 실험자의 실제 몸무게를 측정하였고, 장애인의 경우에는 실험자가 휠체어 상태에서의 무게를 측정한 후 휠체어의 무게를 제외하여 실제 체중을 측정하였다.
피험자들은 휠체어에 편안한 자세로 앉아서 5초간 체중을 측정하였다. 수집된 자료의 평균을 계산하여 체중측정 결과를 산출하였다.
피험자들의 실제 체중과 개발된 장치를 통해 측정된 체중의 차이를 계산하여 장치의 유효성 검사를 하였다.

대상 데이터

본 연구에서 그림 8과 같이 이미 개발된 이동형 체중측정 자동화 장치와 모바일 장치를 사용하였다. 이동형 체중측정 자동화 장치로부터 얻은 체중자료는 모바일 장치로 보낸 후, 모바일 장치 화면에 나타난 자료를 수집하였다.
실험은 개발된 장치의 유효성을 평가하기 위해 평소 휠체어에서 생활을 하는 장애인 10명과 비장애인 10명을 대상으로 진행하였다.
이동형 체중측정 자동화 장치로부터 얻은 체중자료는 모바일 장치로 보낸 후, 모바일 장치 화면에 나타난 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 Microsoft Excel 2007을 사용하여 분석하였다.
장애인의 다양한 자세에 대한 체중측정 자동화장치의 유효성을 확인하기 위해 장애인과 비장애인각 10명씩을 대상으로 체중을 측정하였다. 피험자들의 실제 체중과 개발된 장치를 통해 측정된 체중의 차이를 계산하여 장치의 유효성 검사를 하였다.
휠체어의 앞바퀴와 뒷바퀴에 장착할 전방 로드셀 (그림 1)과 후방 로드셀 (그림 2)은 성능이 우수한 로드셀을 선정하기 위하여 그림 3과 같은 하중인가 시험을 거쳐 선별 하였다. 로드셀의 하중인가 부분에 loading JIG를 체결한 후 그림 3의 분동을 이용하여 하중을 인가하도록 하였다.

데이터처리

이동형 체중측정 자동화 장치로부터 얻은 체중자료는 모바일 장치로 보낸 후, 모바일 장치 화면에 나타난 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 Microsoft Excel 2007을 사용하여 분석하였다.
측정하였다. 수집된 자료의 평균을 계산하여 체중측정 결과를 산출하였다. 이때, 비장애인의 경우 체중계를 이용하여 실험자의 실제 몸무게를 측정하였고, 장애인의 경우에는 실험자가 휠체어 상태에서의 무게를 측정한 후 휠체어의 무게를 제외하여 실제 체중을 측정하였다.
체중 자료의 평균값을 구하였다. 실제 체중과 측정 장치를 통해 측정된 체중의 유효성 검사를 하기 위하여 대응표본 t검증을 유의수준 .05에서 실시하였다.

성능/효과

김성수 등 [3]의 연구에 의하면, 신체활동이 많은 척수장애인의 평균 체지방률은 일반인의 평균 체지방률보다 높게 나타났으며, 좌식 생활을 하는 운동 비참여 척수장애인의 평균 체지방률이 일반인의 좌식생활자들의 평균 체지방률보다 현저하게 높다고 보고하였다. 따라서 하지마비 척수장애인들의 비만도는 일반인보다 매우 높은 경향으로 나타나고 있다는 것을 알 수 있다.
첫째, 장애인과 비장애인의 측정오차가 나타났다. 이는 장애인의 경우 정자세를 유지하는 것이
실시하였다. 체중측정 실험결과 표 3과 같이 비장애인의 경우 앉는 자세에 따른 측정오차가 약 0.75±0.80kg, 장애인의 경우 으약 1.02±0.74kg이 나타났는데, 장애인과 비장인의 자료 차이는 장애인의 경우 자세 유동성이 비장애인보다 크기 때문에 체중측정 시 오차가 조금 더 크게 나타난 것으로 보인다.
체중측정 실험결과 피험자들의 실제체중과 측정장치를 통해 측정된 체중의 차이가 표 3과 같이 약 0.75±0.80kg, 장애인의 경우 1.02±0.74kg이 나타났다.

후속연구

대상으로 성능 검사를 실시하였다. 따라서 본연구의 결과를 아무런 제한 없이 일반화시키는 것은 무리가 있으므로 차후 연구를 통해 더 많은 장애인과 비장애인을 대상으로 성능을 증명하는 것이 필요하다.
관리를 가능하도록 하였다. 따라서 앞으로 개발 발전되는 미래형 휠체어에 본 장치가 설치된다면 휠체어 사용자들에게 생리학적 정보를 전달함으로써 그들의 건강관리에 도움이 될 것으로 사료된다.
마지막으로 현재 장애인의 특징과 능력이 모두 다르므로 실험결과를 토대로 장애인의 특성을 고려한 체중측정 알고리즘 구현을 통하여 체중측정 오차 개선 필요하다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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