바이오인

무자각 온스킨 근골격 모니터링 디바이스

주간기술동향- ICT R&D 동향

◈ 목차

1.기획시리즈

- 물리 역학 에너지와 혼합된 가상공간 3D 구현 방안

2.ICT 신기술

- 공군 지능형 스마트비행단 구축 동향

3.ICT R&D 동향

- 보이스피싱 유사 사례 검출 기술

- 무자각 온스킨 근골격 모니터링 디바이스

◈본문

I. 결과물 개요

II. 기술의 개념 및 내용

1. 기술의 개념

-> 무자각 온스킨 근골격 모니터링 디바이스는 노약자나 근골격계 질환자가 원하는 신체 부위에 간편하게 디바이스를 패치하고, 일상의 작업/동작 및 근활성을 동시에 모니터링하면서 맞춤형 헬스케어 서비스를 이용할 수 있도록 함

->근골격계 질환자의 관절과 주변 근육 사용 패턴을 상시적으로 모니터링하고 문제점을 분석하여 올바른 근육 사용패턴을 익힐 수 있도록맞춤형 재활치료를 제공

-> 노약자나 근골격계 위험군의 일상생활에서의 근골격계 사용패턴을 분석하여 자세 교정 및 근골격계 균형 솔루션을 제공하여 근골격계 질환이나 부상을 방지

2. 기술 특징

-> 무자각 온스킨 동작ㆍ자세 및 근활성도 모니터링 디바이스는 동작·자세 패턴을 추적하기 위한 스트레인 센서와 근활성도를 감지하기 위한 근전도 센서를 무자각 착용이 가능하도록 고신축/초박형/피부밀착형의 독립된 패치 형태로 제작

-> 센서 패치마다 저전력ㆍ소형 다중 모드 센서 신호처리 모듈을 포함시켜 각각의 센서로부터 획득된 신호를 개별적으로 처리한 후 무선으로 전송

-> 카메라가 갖춰진 환경에서만 적용이 가능한 비전 기반의 방식이나, 신체 사이즈 차이와 동작 시 위치변동 등에 따라 신뢰성에 한계를 가지는 착용형 방식과는 달리 피부와 유사한 신축성을 가지는 초박형의 독립형 전극 패치를 표면에 부착함으로써 시간과 장소의 제약 없이 무자각 상태로 상시 모니터링 및 재활훈련을 수행

III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 국내 기술 동향

-> 조선대학교 등에서는 AR 마커 및 Kinetic 깊이 센서를 이용하여 관절 위치 및 각도를 추정하고, 자세로부터 신체에 걸리는 부하를 계산하여 부상위험도를 평가. 관절의 위치만을 찾을 수 있어 고관절 등 관절의 회전 각도를 측정할 수 없음

-> KIST에서는 피부에 밀착된 상태로 장기간 근전도 신호를 측정할 수 있는 신축성 근전도 전극 패치를 제작하였으며, 신호처리 및 전송 모듈과 전선으로 연결하여 보행 중 다리 근육의 근활성도를 외부로 전송

1. 국외 기술 동향

-> 현재 사용되고 있는 근골격 동작·자세 모니터링의 가장 대표적인 방식은 신체 각 부위의 움직임을 주위에 설치된 다수의 카메라를 이용하여 추적하는 것으로 미국의 VICON, XSens, Manus사 등에서 제품을 출시하고 있으나 반드시 모든 동작이 카메라의 시야에서 이루어져야하므로 장소와 시간의 제약이 크며, 카메라로 구분하기 어려운 관절의 회전 등 횡축 운동 각도의 추정이 어렵고, 신체 부위 간 겹침 등으로카메라의 시야를 벗어난 움직임은 추적이 어렵다는 단점을 가짐

-> 카메라를 사용하지 않고 신체에 부착된 웨어러블 센서 모듈을 이용하여 동작과 자세를 추적하는 기술들도 제안되고 있는데, 스트레인 센서나 가속도계, 자이로스코프, 자기계 등을 관절 부위에 부착하여 각도 등을 계산하는 기술이 UC Berkely, AIST 등에서 발표되었으나 모듈의 강성이나 무게 등으로 인해 동작 자체에 제약이 가해지므로 상시 착용이 어려움

-> 관절의 동작ㆍ자세 외에 해당 운동에서 사용되는 근육 부위별 활성도를 함께 모니터링하는 기술들도 제안되고 있는데, Univ. of Conception에서는 전도성 직물을 이용한 EMG 측정용 건식전극을 의복 내부에 부착하여 상지 훈련에 대한 피드백이 가능한 스마트 의복을개발. 또한, Athos사에서는 의복에 부착하여 근활성도, 심박수, 칼로리 소모 등을 실시간 모니터링하는 독립형 EMG 센서 모듈과 벨트와 스마트 의복을 출시. 하지만 장갑이나 의복에 센서 모듈을 부착하는 경우, 개인별 신체 사이즈 차이나 동작 시 센서의 위치변동 등에 따라 정밀도와 신뢰성이 떨어진다는 단점

3. 경쟁기술 동향 및 현황

IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내외 시장 동향 및 전망

-> Rehabilitation Equipment Market by Product, Application, End User-Global Forecast to 2025에 따르면, 세계 재활 의료기기 시장규모는 2022년 16조 9,000억 원에서 2025년 19조 7,000억 원으로 연평균 5.2% 증가하여, 2027년에는 21조 8,000억 원으로 성장 기대

-> Global Rehabilitation Equipment Market 2017~2027에 따르면, 한국 재활 의료기기 시장규모는 2022년 3,600억 원에서 2027년 5,400억원으로 꾸준히 증가할 것으로 전망

2. 제품화 및 활용 분야

V. 기대효과

-> 피부의 곡면에 따라 자유롭게 밀착되는 초박형 고신축 스트레인 근전도 패치 센서는 헬스케어 및 라이프 스타일 응용 등을 위한 맞춤형웨어러블 기기에 활용되어 헬스케어 산업 활성화 및 맞춤형 헬스케어 서비스 창출

-> 2019년 기준으로 국민의 30% 정도가 연간 7조 4,599억 원의 진료비를 지출하는 근골격계 질환 분야에 미래형 재활 솔루션 제공 및 신시장 창출 예상

...................(계속)

☞ 자세한 내용은 내용바로가기 또는 첨부파일을 이용하시기 바랍니다.