표제지
목차
국문초록 11
I. 서론 13
1. 연구의 필요성 13
2. 연구의 목적 16
II. 이론적 배경 17
1. 호흡재활의 목적 및 효과 17
2. 호흡재활 시스템의 국내·외 수준 20
3. 호흡재활 시스템의 국내·외 시장규모 22
4. 호흡재활 시스템의 특징과 개발 동향 26
III. 연구 방법 30
1. 호흡 훈련 시스템 30
2. 효과성 검증 31
2.1. 평가방법 33
2.2. 실험군과 대조군에 적용된 호흡 훈련 방법 35
2.3. 분석방법 38
IV. 결과 및 고찰 39
1. 호흡 훈련 시스템 개발 39
1.1. Hardware 설계 및 제작 41
1.2. PCB 설계 및 제작 43
1.3. 자동 부하장치 설계 및 제작 64
1.4. 마우스 피스 설계 및 제작 68
1.5. Body 설계 및 제작 70
1.6. Software 설계 및 제작 77
1.7. 게임 설계 및 제작 82
2. 효과성 검증 85
2.1. 효과성 검증 결과 85
V. 결론 및 제언 92
참고 문헌 98
ABSTRACT 106
〈표 II-1〉 세계 호흡 재활 시장 현황 및 전망 22
〈표 II-2〉 국내 호흡 재활 시장 현황 및 전망 추정 근거 23
〈표 II-3〉 국내 Respiratory Trainer 시장 현황 및 전망 25
〈표 II-4〉 AirPhysio Pty Ltd. 제품 26
〈표 II-5〉 PN Medical 제품 27
〈표 II-6〉 POWERbreathe 제품 28
〈표 II-7〉 Quest Products 제품 29
〈표 III-1〉 연구대상자의 일반적인 특성 32
〈표 IV-1〉 PCB 개발 과정 43
〈표 IV-2〉 PCB 주요 기능 설계 43
〈표 IV-3〉 MCU Pinout 45
〈표 IV-4〉 하드웨어 개발 과정 70
〈표 IV-5〉 하드웨어 주요 기능 71
〈표 IV-6〉 소프트웨어 개발 과정 77
〈표 IV-7〉 소프트웨어 주요 기능 78
〈표 IV-8〉 실험 전 실험군과 대조군의 동질성 검정 85
〈표 IV-9〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른 가로막 움직임 전·후 비교(n=26) 86
〈표 IV-10〉 두 그룹의 가로막 전·후 차이 값 비교(n=26) 87
〈표 IV-11〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른 폐기능 전·후 비교(n=26) 88
〈표 IV-12〉 두 그룹의 폐기능 전·후 차이값 비교(n=26) 91
〈그림 II-1〉 세계 호흡 재활 시장 현황 및 전망 23
〈그림 III-1〉 가로막 측정을 위한 초음파 이미지 33
〈그림 III-2〉 실험군 호흡 운동 36
〈그림 III-3〉 대조군의 호흡 운동 37
〈그림 IV-1〉 연구 및 개발 흐름도 42
〈그림 IV-2〉 호흡 훈련 시스템의 구성도 44
〈그림 IV-3〉 시스템 소프트웨어 흐름도 46
〈그림 IV-4〉 BLE 모드 변경 흐름도 47
〈그림 IV-5〉 터널링 모드를 통한 데이터 송수신 48
〈그림 IV-6〉 데이터 송수신 통신 규약 48
〈그림 IV-7〉 12C 통신을 이용한 압력센서 제어 49
〈그림 IV-8〉 12C 통신을 이용한 압력 값 계산 50
〈그림 IV-9〉 산소포화도 센서 시스템 구성도 51
〈그림 IV-10〉 산소포화도 데이터 계산 순서 52
〈그림 IV-11〉 Main MCU GPIO MOTOR 53
〈그림 IV-12〉 L293DD 드라이버 IC 53
〈그림 IV-13〉 2-2 Bi-polar stepping 모터 제어 방식 54
〈그림 IV-14〉 하드웨어 작동 시나리오 55
〈그림 IV-15〉 Power management 회로 57
〈그림 IV-16〉 PCB Main Control 회로도 59
〈그림 IV-17〉 PCB Sub board 회로도 60
〈그림 IV-18〉 PCB 테스트 최종 회로도 및 도면 61
〈그림 IV-19〉 PCB 테스트 샘플 61
〈그림 IV-20〉 충전과 UV 살균 기능 62
〈그림 IV-21〉 산소포화도 기능 테스트 62
〈그림 IV-22〉 15단계 자동 부하 기능 63
〈그림 IV-23〉 자동 부하장치 설치를 위한 내부 분석 1 64
〈그림 IV-24〉 자동 부하장치 설치를 위한 내부 분석 2 65
〈그림 IV-25〉 자동 부하장치 조리개 Mechanism 구현 65
〈그림 IV-26〉 자동 부하장치 부품 설계 66
〈그림 IV-27〉 자동 부하장치 최종 설계 66
〈그림 IV-28〉 자동 부하장치 최종 3D 설계 67
〈그림 IV-29〉 마우스 피스 디자인 분석 68
〈그림 IV-30〉 마우스 피스 설계 69
〈그림 IV-31〉 마우스 피스 최종 3D 설계 및 시제품 적용 69
〈그림 IV-32〉 부품 장착 등을 고려한 디자인 초안 72
〈그림 IV-33〉 기존제품의 그립감 분석 72
〈그림 IV-34〉 그립감을 고려한 디자인 초안 73
〈그림 IV-35〉 Prototype 비교 74
〈그림 IV-36〉 2D Design 74
〈그림 IV-37〉 측정과 훈련이 모두 가능한 Design Type 75
〈그림 IV-38〉 최종 디자인 75
〈그림 IV-39〉 최종 시제품 개발 76
〈그림 IV-40〉 플랫폼 기반의 호흡 훈련 소프트웨어 80
〈그림 IV-41〉 회원가입부터 훈련까지 소프트웨어 흐름도 81
〈그림 IV-42〉 근력과 혼합 훈련법을 게임에 적용 83
〈그림 IV-43〉 초기 사용자의 흡기 근력과 호기 지구력 혼합 훈련 84
〈그림 IV-44〉 10초 동안 들숨과 날숨을 반복한 지구력 84
〈그림 IV-45〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른 가로막... 86
〈그림 IV-46〉 두 그룹의 가로막 전·후 차이 값 비교 (n=26) 87
〈그림 IV-47〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른 노력성... 89
〈그림 IV-48〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른 1초간... 89
〈그림 IV-49〉 실험군과 대조군의 호흡 운동에 따른... 90
〈그림 IV-50〉 그룹 간 가로막 움직임과 폐기능 비교(A: 실험군, B: 대조군)... 91