The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers (전기학회논문지)

The Korean Institute of Electrical Engineers (대한전기학회)
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Design of Bowing-Activity Monitoring and Automatic Detection System Using 3-Axis Accelerometer

3축-가속도 센서를 이용한 배례(拜禮)동작 모니터링 및 자동검출 시스템 설계

  • 이영재 (건국대학교 의학공학부) ;
  • 이필재 (건국대학교 의학공학부) ;
  • 차지영 (경희대학교 체육대학) ;
  • 선우섭 (경희대학교 체육대학) ;
  • 황진상 ((주)지우솔루션 기술연구소) ;
  • 이정환 (건국대 의료생명대 의학공학부, 건국대 의공학실용기술연구소)
  • Received : 2010.04.26
  • Accepted : 2010.05.18
  • Published : 2010.06.01
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Abstract

In this paper, a new reliable portable activity monitoring device implemented with the buddhist-style bowing activity and walking step detection algorithm, is presented. In order to monitor the bowing and walking activities, miniaturized 3-axis accelerometer sensor with the sensitivity of 800 mV/g was used. After initial signal conditioning, vector magnitude of accelerometer signals was calculated. Syntactic peak detection method was used in order to feature points. All signal processing algorithms were implemented in ultra-low power microcontroller MSP430 with double precision floating point arithmetic. For evaluation, 19 young man($24.22\pm5.22$ yrs) and woman($22.28\pm2.72$ yrs) were involved. The accuracy of the proposed algorithms were 98.91 %($\pm0.011$) for walking step detection and 98.25 %($\pm0.023$) for buddhist-style bowing activity. Comparing to the commercialized pedometer accuracy, 87.1 %($\pm0.058$), the proposed walking step detection algorithms show more reliable accuracy.

Keywords

References

  1. 김병로 ,조병훈 ,정성림, "불교 108배 운동의 에너지 대사변인 분석," 경남 체육연구, vol. 8, no. 2, pp. 41-51, 2003.
  2. 정광조, 오주영, 박상수, 김현섭, 장문정, "108배 절 운동이 복부비만 개선에 미치는 영향에 관한 연구," 한국운동재활학회지, vol. 5, no. 1, pp. 29-38, 2009.
  3. 이대철, "108배 기간 전.후의 신체조성, 체력 및 혈중지질 농도 비교 분석," 신라대학교 대학원 체육학과 박사학위논문, 2008.2.
  4. 권휘련, 한경아, 구윤희, 안희정, 구보경, 민경완, "제2형 당뇨병환자에서 최대근력과 유산소 운동능력 및 비만도의 관련성," 당뇨병-대한당뇨병학회, vol. 33, no. 6, pp. 511-517, 2009. https://doi.org/10.4093/kdj.2009.33.6.511
  5. 오수일, 황예선, 조진현, "10주간의 유산소 운동이 고혈압 및 당뇨병을 동반한 비만 중년여성의 혈액관련 성분에 미치는 영향," 한국여성체육학회지, vol. 23, no. 3, pp. 11-21, 2009.
  6. 신기옥, 박찬호, 박정준, "Type 1 당뇨 아동의 심장 탈분극 재분극 간격과 심혈관 위험인자에 대한 12주 유산소운동 트레이닝의 효과," 생명과학회지, vol. 18, no. 9, pp. 1278-1283, 2008.
  7. 서영성, 김대현, 신동학, "학동전기 소아의 체중과 신체활동도와의 관계," 대한비만학회지, vol. 9, no. 2, pp. 146-152, 2000.
  8. 최승욱, 박철용, 표내숙, "심리훈련프로그램이 고혈압자의 안정시 심박수 및 혈압에 미치는 영향," vol. 14, no. 2, pp. 173-185, 2003.
  9. 공미애 ,김종식 ,강희성, "안정시, 운동중 및 회복기의 단련자와 비단련자의 자율신경 활동 비교," 운동과학, vol. 13, no. 4, pp. 471-479, 2004.
  10. Sara W. Lazar, Catherine E. Kerr, Rachel H. Wasserman, Jeremy R. Gray, Douglas N. Greve, Michael T. Treadway, Metta McGarvey, Brian T. Quinn, Jeffery A. Dusek, Herbert Benson, Scott L. Rauch, Christopher I. Moore, and Bruce Fischldj, "Meditation experience is associated with increased cortical thickness," NeuroReport, vol. 16, no. 17, pp. 1893-1897, Nov. 2005. https://doi.org/10.1097/01.wnr.0000186598.66243.19
  11. Robert Keith Wallace, "Physiological Effects of Transcendental Meditation," Science, vol. 167, no. 3926, pp. 1751-1754, 1970. https://doi.org/10.1126/science.167.3926.1751
  12. 정은경, 이연경, 손혜현,"우리나라 건강조사시 신체활동 측정 현황과 문제점," 가정의학회지, 25권, 11호, pp. 383-395, 2004.
  13. 강성재, 안승찬, 김영호, "자이로센서와 저항센서를 이용한 보행분석," 대한인간공학회 학술대회논문집, pp.111-113, 2002.
  14. 이재영, 이경중, 김영호, 이성호, 박시운, "가속도계를 이용한 편마비 환자의 보행 분석 알고리즘 개발," 전자공학회논문지, vol. 41, no. 4, pp. 231-240, 2004.
  15. 강구태, 박경태, 김기련, 최병철, 정동근, "가속도 신호를 이용한 실시간 보행 분석," 센서학회지, vol. 18 no.6, pp. 449-455, 2009.
  16. 임예택, 이경중, 하은호, 김한성, "시계열 분석을 이용한 정상인의 보행 가속도 신호의 모델링," 전기학회논문지-D, vol. 54, no. 7, pp. 462-467, 2005.
  17. 홍승연, 양윤준, 박훈기, 김병성, "한국청소년 신체활동설문지(KYPAQ)의 타당도," 한국체육학회지, 45권, 5호, pp. 161-173, 2006.
  18. 양윤준, "신체활동 측정법에는 어떤 방법이 있는가-," 가정의학회지, 25권, 11호, pp. 380-382, 2004.
  19. Bourke, A. K, O'Brienb, J. V, and Lyons, G. M, "Evaluation of a threshold-based tri-axial accelerometer fall detection algorithm," Gait & Posture, vol. 26, pp. 194-199, 2007. https://doi.org/10.1016/j.gaitpost.2006.09.012
  20. Najafi, B. Aminian, K. Paraschiv-Ionescu, A. Loew, F. Bula, C. J, & Robert, P,"Ambulatory system for human motion analysis using a kinematic sensor: monitoring of daily physical activity in the elderly," IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 50, no. 6, pp. 711-723, 2003. https://doi.org/10.1109/TBME.2003.812189
  21. Mathie, M. J. Celler, B. G. Lovell, N. H. and Coster, A. C. F, "Classification of basic daily movements using a triaxial accelerometer," Medical & Biological Engineering & Computing, vol. 24, pp. 679-687, 2004.
  22. Allen, F. R. Ambikairajah, E. and Lovell, N. H. "Classification of a known sequence of motions and postures from accelerometry data using adapted Gaussian mixture models," Physiological Measurement, vol. 27, pp. 935-951, 2006. https://doi.org/10.1088/0967-3334/27/10/001
  23. Fahrenberg, J. Foerster, F. Smeja, M. and Muller, W, "Assessment of posture and motion by multichannel piezoresistive accelerometer recordings," Psychophysiol, vol. 34, pp. 607-612, 1997. https://doi.org/10.1111/j.1469-8986.1997.tb01747.x
  24. Foerster, F, and Fahrenberg, J, "Motion pattern & posture: Correctly assessed by calibrated accelerometers," Behav. Res. Meth. Instrum. Comput, vol. 32, pp. 450-457, 2000. https://doi.org/10.3758/BF03200815
  25. Karantonis, D. M. Narayanan, M. R. Mathie, M. Lovell, N. H. and Celler, B. G, "Implementation of a real-time human movement classifier using a triaxial accelerometer for ambulatory monitoring," IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine, vol. 10, no. 1, pp. 156-167, 2006. https://doi.org/10.1109/TITB.2005.856864
  26. Jung-Ah Lee, Sang-Hyun Cho, Young-Jae Lee, Heui -Kyung Yang, and Jeong-Whan Lee, "Portable Activity Monitoring System for Temporal Parameters of Gait Cycles," J. Med. Syst., DOI 10.1007/s10916-009 -9311-8, 2010.