‘10년 QoLT 기술개발사업 신규과제 RFP(공고)

과제명 : 지체 부자유성 맞춤형 헬스 운동 시스템 개발

가. 개요

□ 개념 및 정의

o 운동 부족으로 인한 장애인 근육퇴화 현상 완화하고, 심폐기능 향상 및 운동 기능 회복을 위한 휘트니스 운동을 일상생활에서 보조하고 상태 모니터링을 통한 생활 보조 시스템

o 일반 가정에서도 상시적으로 운동하고 네트워크 기반의 재활훈련 소프트웨어를 통해 상황에 최적인 운동 프로그램을 제공함으로써 가정-휘트니스센터-재활병원 등을 효과적으로 연결하는 순환적 구조의 토털 건강 관리 솔루션을 제공

o 고령인부터 중증 장애인을 모두 어우르는 재구성이 용이한 모듈형 일반/재활 겸용기술을 통해 사용자 및 공급자의 저변을 확대하고 가격 경쟁력을 확보

o 운동 참여자의 휘트니스 운동 효과를 극대화하고 위험 및 부상을 방지하기 위한 핵심 요소기술을 개발하고, 임상실험을 통한 기술 평가

그림 1. 능동 재활운동 보조 시스템 기술 구성도

나. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표 및 내용

o 최종 목표

- 사용자 중심의 맞춤형 휘트니스 운동 보조 시스템 개발

․ 프로그램이 가능하고 재구성이 용이한 핵심 하드웨어 및 소프트웨어 모듈 개발

․ 개인의 질환부위 및 손상정도에 따른 지능형 운동 처방 시스템 개발

․ 지속적인 운동 실천을 위한 목표지향형 동기유발 콘텐츠 개발

․ 임상실험을 통한 운동 보조 시스템 평가 및 장애학생을 위한 휘트니스 센터 시범사업 지원

o 확보기술 내용

- 자체개발 기술

․ 능동형 운동보조 하드웨어 개발

‥ 기존 상하지 휘트니스 운동 보조 기구 확장 시스템 설계 및 제작

‥ 능동형 운동부하 제어 및 안정화 제어 모듈 개발

‥ 사용자 모션 및 의도 파악 제어 모듈 개발

․ 생체 정보 연동형 FES 시스템 개발

‥ 근력/운동능력 및 다중 생체신호 센싱 및 정보 융합 모듈 개발

‥ 운동 분석 및 연동형 다체널 FES 자극 패턴 생성 모듈 개발

․ 지능형 재활훈련 소프트웨어 개발

‥ 운동능력 평가 및 질환별/상태별 운동 프로토콜 구축

‥ 재활운동 및 생체신호 데이터 수집/관리 모듈 개발

‥ 임상시험 지원을 위한 유저인터페이스 및 데이터 가시화 모듈 개발

‥ 다중 사용자 참여형 네트워크 모듈 개발

‥ 다양한 모듈을 일관된 입출력 인터페이스를 통해 관리하는 장치관리자 개발

‥ 지속적 운동 실천을 위한 동기유발 콘텐츠 개발

- 기존기술 활용

․ 소프트웨어 컴포넌트간 입출력의 transparent 인터페이스 기술

․ 다중 스레드/모듈 동기화, 라우팅 관리 기술

․ 실시간 3D 콘텐츠 렌더링/인터랙션 기술

․ Bluetooth, Zigbee 등 초소형 무선 통신 모듈 기술

․ 심박, 땀, 체온 센서 등 생체신호 센싱 콤포넌트 기술

․ 가속센서, 자이로센서, 지자기센서 등 모션인식 콤포넌트 기술

․ 액츄에이터 및 FES 제어 등 임베디드 하드웨어 기술

․ 스크립트 기반 콘텐츠 저작 기술

□ 연도별 목표 및 내용

구 분	2010년	2011년	2012년	2012년
연도별 연구목표	o 전동형 하지 운동 보조 시스템 및 요소기술 개발	o FES 연동형 상하지 운동 보조 시스템 및 요소기술 개발	o 사용자의 질환 및 손상정도를 고려한 맞춤형 운동 보조 모듈 개발	o 사용자의 질환 및 손상정도를 고려한 맞춤형 운동 보조 모듈 통합
연도별 연구내용	o 능동형 운동보조 하드웨어 개발 - 전동형 하지 운동 보조 기구 설계 및 시작품 제작 - 운동 능력 연동형 운동 부하 제어 기술 개발 o 생체정보 연동형 FES 시스템 개발 - 근력 및 운동능력 센싱 기술 개발 - FES 제어 신호처리 - 하지 운동 분석 및 FES 자극 패턴 추출 o 지능형 재활훈련 소프트웨어 개발 - 운동 능력 평가 프로토콜 구축 - 운동 및 생체신호 데이터 수집 및 관리 기술 개발	o 능동형 운동보조 하드웨어 개발 - 전동형 상하지 운동 보조 기구 설계 및 시작품 제작 - 사용자 안정성 보장 제어 기술 개발 o 생체정보 연동형 FES 시스템 개발 - 다중 생체신호 센싱 및 변환 - EMG 연동형 FES 시스템 기술 개발 - 상지 운동 분석 및 FES 자극 패턴 추출 o 지능형 재활훈련 소프트웨어 개발 - 질환별 지능형 운동 프로토콜 개발 - 운동 및 생체신호 데이터 수집 및 관리 모듈 구성	o 능동형 운동보조 하드웨어 개발 - 실외용 휠체어 싸이클 기구 설계 및 시작품 제작 - 사용자 모션 및 의도 파악 제어 모듈 개발 o 생체정보 연동형 FES 시스템 개발 - 적응형 생체/역학 센서 정보 융합 기술 개발 - 다체널 FES 코디네이트 기술 개발 o 지능형 재활훈련 소프트웨어 개발 - 동기유발 운동 콘텐츠 개발 - 원격진료 및 다중 사용자 참여형 네트워크 기술 개발 - 건강 모니터링 및 로깅 서비스와의 인터페이스 모듈 개발 - 임상시험 지원을 위한 사용자 인터페이스 및 가시화 모듈 개발	o 능동형 운동보조 하드웨어 개발 - 사용자 모션 연동형 맞춤형 운동 보조 시스템 구성 - 상품화를 위한 디자인 최적화 o 생체정보 연동형 FES 시스템 개발 - 적응형 생체/역학 센서 정보 융합 모듈 구성 - 다체널 FES 코디네이트 모듈 구성 o 지능형 재활훈련 소프트웨어 개발 - 목표지향형 동기유발 운동 콘텐츠 개발 - 원격진료 및 다중 사용자 참여형 네트워크 모듈 구성 - 통합형 모듈 관리 장치관리자 개발 - 임상시험 및 재활 운동 효과/평가 지표화
연도별 주요결과물	o 자전거형 하지 재활 운동기구 모듈 - 휠체어 accessible - 능동형 부하제어 모듈 연동 o 근력 및 운동 각도 센싱 모듈 - 센서 분해능 1deg, 0.2Nm 이내 - 실시간 운동각도에 따른 근력측정 지원 o 임베디드형 능동형 부하제어 모듈 - 역학센서 연동 - USB/블루투스 통신 지원 o 운동능력 평가 프로토콜 - 5 레벨 이상 구분	o 자전거형 상하지 재활 운동기구 모듈 - 휠체어 accessible - 능동형 부하제어 모듈 연동 - EMG 기반 FES 모듈 연동 o 임베디드형 FES 모듈 - 운동상태 및 EMG 연동 - USB/블루투스 통신 지원 o 재활운동 및 생체신호 데이터 수집/관리 모듈 - 운동시간, 강도, 심박, 근력 정보의 실시간 수집 및 가시화 o 질환별 재활운동 프로토콜 - 심폐기능, 근골격계, 신경계 손상 질환 포함	o 실외용 휠체어 싸이클 재활 운동 기구 모듈 - EMG 기반 FES 모듈 연동 - 건강 모니터링 및 로깅 서비스와 연동 o 동기유발 재활운동 콘텐츠 - 스마트폰용 소프트웨어 지원 o 임상시험 지원을 위한 사용자 인터페이스 및 가시화 모듈 - PC용 소프트웨어 o 건강 모니터링 및 로깅 서비스와의 인터페이스 모듈	o 사용자 모션/의도 파악 모듈 - 정확성 80% 이상 o 질환별/상태별 동기유발 재활운동 콘텐츠 - PC 및 스마트폰용 소프트웨어 제공 - 고령인, 근골격계, 신경계 손상 환자 지원 o 장애학생을 위한 휘트니스 센터 시범사업 지원
TRL	3단계	4단계	5단계	6단계

<추진 마일스톤>

다. 추진체계 : 본 과제는 일반형으로 기획되었음

□ 주관기관 : 제한없음

□ 참여기관 : 제한없음 (※ 산업체 참여 필수)

라. 연구기간 및 연구비

□ 연구기간 : 2010년 ~ 2013년 (4년간)

□ 정부출연한도 : 2010년도 3.0억원 이내 (4년간 12억원 이내)

□ 연구비

(단위: 억원)

구분	2010년	2011년	2012년	2013년	총액
정부	3.0	3.0	3.0	3.0	12.0