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ABSTRACT
As the society is superaging, the number of patients with movement disabilities due to musculoskeletal or nervous system illness is rapidly increasing. To improve public health and reduce medical expenses, it is essential to develop rehabilitation systems that allow patients to resume their daily-life activities. However, the existing musculoskeletal illness diagnosis and rehabilitation method is limited in terms of precision and efficiency because it is based on an empirical diagnosis and prescription without regard for individual characteristics. To overcome these limits, it is critical to design a novel concept of routine rehabilitation therapy device that is capable of inducing musculoskeletal balance by the precise analysis of musculoskeletal usage patterns via the motion and the muscle activity tracking of linked muscles. This study introduces the trend of on-skin sensor device technology for routine musculoskeletal monitoring and therapy. For on-skin rehabilitation systems, skin- adhesive and stretchable motion/posture, electromyography, pressure sensors, small-size and low-power wireless sensor interfaces, and user-friendly rehabilitation contents based on new algorithms are combined.   

KEYWORDS 근골격    재활,    신축성    근전도    센서,    신축성    동작·자세    센서,    신축성    압력센서

현재의 근골격계 질환 진단 및 재활치료 과정은 개인별 차이를 고려하지 않고 일정 시간 동 안 정해진 동작을 반복하거나, 재활치료사가 주로 시각적으로 관찰하는 자세 정보만을 바탕으로 진행 하며, 의사의 경험적 진단과 처방에 의존하므로 정 밀성과 효율성이 떨어진다는 한계를 지니고 있다. 또한, 재활치료 병상 수의 부족으로 회복이 덜 된 급 성기 환자들이 병원을 옮겨 다니는 재활난민 현상도 사회적 문제로 대두되고 있는데, 병원 입원이나 통 원을 통한 기존의 재활훈련 치료 방식으로는 급증하 는 수요의 감당과 충분한 재활빈도 만족이 어렵다.

이러한 한계들을 극복하기 위해서는 겉보기 동작뿐만 아니라 관련 근육들의 근활성을 함께 추적함 으로써 근골격 사용패턴을 정확히 분석하여 효율적 이고 궁극적인 자세 교정 및 근골격 균형을 유도할 수 있는 새로운 개념의 상시 재활치료 기기 및 콘텐 츠의 개발이 필수적이다. 또한, 동작·자세 및 근활 성도 정보뿐만 아니라 재활 과정에서 신체 각 부위 에 가해지는 압력분포를 실시간으로 정확하게 획득 함으로써 정밀한 동작 피드백을 제공해 줄 수 있어 야 하며, 이를 위해서는 센서, 구동회로, AI 학습 알 고리즘, 콘텐츠 등 ICT 기술들의 융합을 통한 새로 운 디지털 헬스케어 서비스의 구현이 반드시 필요 하다. 

본고에서는 이러한 요구를 충족시킬 방안으로 상 시 근골격 모니터링과 재활에 응용이 가능한 온스 킨(On-skin) 센서 디바이스 기술에 대한 동향을 소개 하고자 한다. 상시 근골격 모니터링을 위해서는 사 용자의 동작이나 자세에 가해지는 제약과 이물감을 최소화하여 오랜 기간 사용해도 일상생활에 지장을 주지 않는 온스킨 디바이스 형상이 이상적이며, 이 를 위한 핵심기술로는 피부밀착형 고신축성 동작· 자세, 근전도, 압력 어레이 센서 기술 및 센서에서 획득되는 작은 신호들을 저전력으로 정확하게 처리 하는 초소형 무선 센서 인터페이스 기술, 전송된 신 호로부터 의미 있는 근골격 데이터들을 추출하고 적절한 진단 결과 및 재활 프로토콜을 제시하는 알 고리즘과 콘텐츠 기술 등을 들 수 있다.

저자
박찬우       (C.W. Park, chanwoo@etri.re.kr)                플렉시블전자소자연구실    책임연구원/실장
구재본       (J.B. Koo, kjb0706@etri.re.kr)                            플렉시블전자소자연구실    책임연구원/기술총괄
진한빛       (H. Jin, hanbit.jin@etri.re.kr)                               지능형센서연구실    연구원
김윤정       (Y. Kim, kim.yj@etri.re.kr)                                         지능형센서연구실    연구원
임채현       (C. Lim, chlim@etri.re.kr)                                          지능형센서연구실    선임연구원
홍찬화       (C.-H. Hong, hch@etri.re.kr)                                지능형센서연구실    선임연구원/기술총괄
김혜진       (H.J. Kim, nolawara@etri.re.kr)                      지능형센서연구실    책임연구원/실장