낙상의 감지 및 골절방지 시스템에 관한 연구 = Study on Fall Detection and Fracture Prevention System

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The social activities of the elderly have been increasing as our society progresses toward an aging society. As their activities increase, the occurrence of falls that could lead to fractures as increase. Outcomes from falls are serious health hazards to the elderly that can lead to bed arrest and eventual fatality. Therefore, we need more thorough understanding of falls including the progress of falls and the impact area.
Many of the traditional methods of falls research dealt with voluntary falls by younger subject since older subject can easily get fracture from any voluntary falls. So, it is too complicated to get exact data about falls of the elderly.
Here, we tried to capture the characteristics of the movements of major joints during falls experiments using three dimensional motion capture system with a moving mattress that can safely induce unexpected falls. Healthy younger subjects participated in the actual falls experiment and the moving mattress was actuated by a pneumatic system. The kinematic parameters such as velocities and accelerations of major segments were imported to a computer simulation environment and falls to hard surfaces were simulated in a computational environment using a realistic human model of aged persons. The simulation was able to give approximations to contact forces which can occur during actual falls.
And we also development of a device that can detect fall and prevent fractures. This device consists of fall detection system and air bag system. The fall detection system can detect falls with 3-axis acceleration sensor and the air bag system can prevent fracture by a expansion equipment with a CO2 bombe and a solenoid valve. This result shows that the variations of velocity and acceleration during fall are very important factors and the characterization of fall is useful in the fall detection and this equipment is also useful in the prevention of fracture.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 그림목차
• 표 목 차
• Abstract
• 1. 서론 1
• 1.1. 연구배경 1
• 1.2. 연구 동향 4
• 1.3. 연구목적 및 내용 8
• 2. 낙상의 원인과 노인의 자세균형반응 10
• 2.1. 낙상의 요인 10
• 2.2. 노인의 자세균형반응 12
• 3. 낙상시 발생하는 신체 움직임 측정 14
• 3.1. 낙상 유도 시스템 구축 14
• 3.2. 낙상시 발생하는 신체 주요 부위의 움직임 측정 23
• 3.2.1. 낙상시 신체 각 관절의 움직임 측정 방법 24
• 3.2.2. 낙상시 신체 각 관절의 움직임 측정 결과 28
• 3.3. 고찰 39
• 4. 실시간 낙상 감지 시스템 40
• 4.1. 실시간 낙상 감지 시스템의 하드웨어 구성 40
• 4.2. 낙상시 발생하는 데이터 수집 42
• 4.2.1. 낙상시의 가속도와 각도 및 일상생활 중의 가속도 측정 실험 방법 42
• 4.2.2. 낙상과 일상생활시 발생하는 데이터 45
• 4.3. 실시간 낙상 감지를 위한 낙상 감지 알고리즘 50
• 4.3.1. 낙상을 감지하기 위한 낙상 감지 알고리즘 개발 50
• 4.3.2. 낙상 알고리즘의 평가 61
• 4.4. 고찰 65
• 5. 낙상시 발생하는 충격량 측정 시뮬레이션과 충격 흡수 시스템의 개발 67
• 5.1. 낙상시 발생하는 충격량 예측 시뮬레이션 67
• 5.1.1. 충격량 예측을 위한 시뮬레이션 방법 69
• 5.1.2.충격량 예측을 위한 시뮬레이션 결과 73
• 5.2. 소형 봄베의 이산화탄소 분출 시스템의 개발 77
• 5.3. 낙상시 충격을 흡수할 수 있는 충격 흡수 시스템의 개발 83
• 5.4. 고찰 92
• 6. 결론 및 제언 94
• 6.1. 결론 94
• 6.2. 제언 97
• 참 고 문 헌