KR100374780B1 - 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기에 관한 것으로, 파지력을 측정하기 위한 계측센서(70)와, 계측센서(70)로부터 계측된 전기적인 신호를 연결 및 입력시키는 컨넥터 및 케이블(60)과, 컨넥터로부터 입력된 전기적인 신호를 소정의 레벨로 증폭시키는 신호증폭기(44)와, 증폭된 신호중에서 소정레벨 이하의 저주파 신호부분만을 감쇄없이 통과시키는 저역통과필터(42)와, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 A/D변환기(40)와, 입력된 신호를 연산 및 제어하여 제어신호 및 연산된 데이터를 출력하는 제어부(20)와, 제어부(20)로부터 입력된 데이터와 키입력부로부터 설정된 모드를 조합하여 정의된 게인 데이터를 선정하여 출력하는 복수의 디코더(50, 52)와, 디코더(50)로부터 입력된 데이터의 필터치수를 선정하는 필터차수선정 어레이(46)와, 디코더(52)로부터 입력된 데이터의 앰프이득을 조정하는 앰프이득조정 어레이(48)와, 제어부(20)로부터 입력된 데이터를 가시적으로 표시하는 액정화면(15)과, 수치를 연산하는 기능을 선택하는 전자계산 모드부(11)와, 파지력에 대한 힘의 크기를 측정하는 기능을 선택하는 힘측정 모드부(14)와, 상기 전자계산 모드부(11) 및 힘측정 모드부(14)를 선택적으로 스위칭하는 모드선정 스위치(13)와, 소정크기의 전력을 공급하는 전원공급부(16)와, 전원공급부(16)로부터 인가된 전원을 온 또는 오프시키는 전원스위치(12)와, 기능을 선택하거나 수치의 입력을 위한 복수의 키가 배열된 키입력부(32와, 제어부(20)로부터 입력된 데이터를 저장하거나 출력하는 메모리부(30)가 포함되어 인체의 체질감별을 위하여 측정한 손가락의 힘을 전자화하여 측정데이터의 신뢰도를 높이고, 시간평균필터를 이용하여 측정데이터를 자동으로 기록하며, 측정기를 소형화한 것이다.

Description

휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기{Power Measurement for Portable Electronic Type Physical Constitutional Discrimination}

본 발명은 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 체질감별을 위하여 측정한 손가락의 힘(링테스트)을 전자화하여 측정데이터의 신뢰도를 높이고, 시간평균필터를 이용하여 측정데이터를 자동으로 기록하며, 측정기를 소형화하여 휴대하기에 간편한 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기에 관한 것이다.

종래에 사상의학(四象醫學)을 근거로 하여 사람의 체질을 분류하고 있고, 이러한 사상의학에 의한 체질감별법이 점차 실생활에 자리잡아 가고 있을 뿐만 아니라, 특히 한의학에서는 한약제조에 기준이 되어가고 있는 실정이다.

이러한 사상의학에 의한 체질감별을 위하여 가장 용이하게 이용하고 있는 것이 피검사자의 엄지 및 검지 손가락을 'O'자형으로 유지한 상태에서 다른 손에 음식물을 올려놓고 검사자가 피검사자의 엄지 및 검지손가락 사이에 외부의 힘을 가하여 파지력을 측정하는 방법이 있다.

또한, 최근에는 검사자가 가하는 외력을 기계적인 힘을 이용하고, 이때의 힘을 스트레인 게이지를 측정하여 인디케이터에 표시하는 측정장치가 선보이고 있다.

이와 같은 손가락을 이용한 파지력의 측정방법은 자신의 체질에 적합한 음식을 고른다거나 슈퍼마켓과 같은 상점 등을 통해 구입하는 과일이나 야채에 자신의 체질에 적합하지 않은 유해한 성분이 들어 있는가의 여부를 판단하는데 사용되고있다. 따라서, 자신의 체질에 적합하지 않은 음식물을 손에 쥐고 있는 상태에서는 손가락의 파지력이 평상시보다 약해지고, 자신의 체질에 적합한 음식물을 손에 쥐고 있을 경우에는 상대적으로 파지력이 증가하게 되는 것이다.

이와 같이 종래에 대상이 되는 음식물에 대한 체질감별을 위하여 손가락의 파지력을 측정함에 있어서, 검사자가 인위적으로 외력을 가하여 피검사자의 파지력을 측정하는 것은 정성적인 비교데이터를 얻을 수 있으나, 정량적인 데이터를 얻기가 어려울 뿐만 아니라, 보다 객관적인 데이터를 제시할 수 없었다. 또한, 피검사자는 검사자의 도움을 받아야만 검사를 수행할 수 있었다.

또한, 상기 기계적인 장치의 경우에는 스트레인 게이지를 이용하여 체질감별을 위한 손가락의 파지력을 측정하는 것은 객관적인 데이터를 제공할 수 있고, 피검사자의 도움이 없이 측정이 가능하다. 그러나, 기계적인 장치를 이용하여 파지력을 측정하고, 이를 인디케이터에 나타내는 방법은 표시기에 나타나는 값을 눈으로 파악하는 방법이므로, 정밀한 계측이 어려우며 휴대하기 불편한 단점이 노출된 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해소하기 위한 것으로, 손가락 파지력의 측정을 위하여 마이크로프로세서를 이용하여 자동으로 파지력을 측정하고, 이를 표시 및 기록할 수 있도록 자동화하며, 이득 조정 및 필터의 선정을 키보드의 입력과 이에 상응하는 전자회로 및 소프트웨어적으로 구현하여 측정기의 전체 크기를 휴대할 수 있도록 소형화한 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기를 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기의 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기의 구성도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 측정기 11: 전자계산 모드부

12: 전원스위치 13: 모드선정 스위치

14: 힘측정 모드부 15: 액정화면

16: 전원공급부 20: 제어부

21: 데이터버퍼 및 래치 22: 시간평균기

23: 지연기 24: 게이트버퍼

25: 비교기 30: 메모리부

32: 키입력부 40: A/D변환기

42: 저역통과필터 44: 신호증폭기

46: 필터차수선정 어레이 48: 앰프이득조정 어레이

50, 52: 디코더 60: 컨넥터 및 케이블

70: 파지력 계측센서(스트레인 게이지형 로드셀)

본 발명은 상기의 목적을 위하여, 파지력을 측정하기 위한 계측센서와, 계측센서로부터 계측된 전기적인 신호를 연결 및 입력시키는 컨넥터 및 케이블과, 컨넥터로부터 입력된 전기적인 신호를 소정의 레벨로 증폭시키는 신호증폭기와, 증폭된 신호중에서 소정레벨 이하의 신호만을 감쇄없이 통과시키는 저역통과필터와, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 A/D변환기와, 입력된 신호를 연산 및 제어하여 제어신호 및 연산된 데이터를 출력하는 제어부와, 제어부로부터 입력된 데이터와 키입력부로부터 설정된 모드를 조합하여 정의된 게인 데이터를 선정하여 출력하는 복수의 디코더와, 디코더로부터 입력된 데이터의 필터치수를 선정하는 필터치수선정 어레이와, 디코더로부터 입력된 데이터의 앰프이득을 조정하는 앰프이득조정 어레이와, 제어부로부터 입력된 데이터를 가시적으로 표시하는 액정화면과, 수치를 연산하는 기능을 선택하는 전자계산 모드부와, 파지력에 대한 힘의 크기를 측정하는 기능을 선택하는 힘측정 모드부와, 상기 전자계산 모드부 및 힘측정 모드부를 선택적으로 스위칭하는 모드선정 스위치와, 소정크기의 전력을 공급하는 전원공급부와, 전원공급부로부터 인가된 전원을 온 또는 오프시키는 전원스위치와, 기능을 선택하거나 수치의 입력을 위한 복수의 키가 배열된 키입력부와, 제어부로부터 입력된 데이터를 저장하거나 출력하는 메모리부가 포함되어 이루어진 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과같다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기의 개념도이고, 도 2는 구성도이다.

계측센서(70)는 손의 파지력을 감지 및 측정하는 것으로, 스트레인 게이지(Strain Gage) 타입의 압축형 로드셀(Load Cell)을 이용하여 엄지 및 검지손가락의 파지력을 측정하는 것이다. 계측센서(70)는 손의 파지력에 대한 힘의 왜곡을 전기적인 신호로 직접 또는 증폭하여 출력한다.

컨넥터 및 케이블(60)은 상기 계측센서(70)으로부터 계측된 전기적인 신호를 연결 및 입력시키는 것으로, 힘 측정기(10)의 일측에 구성된 홀더에 계측센서(70)로부터 연결되는 것이다. 케이블은 소정의 길이로 구성된다.

신호증폭기(44)는 상기 컨넥터 및 케이블(60)로부터 입력된 전기적인 신호를 소정의 레벨로 증폭시키는 것으로, 측정된 신호가 미소한 경우에 소정의 크기로 증폭시키고, 신호증폭기(44)에는 키입력부(32)의 영점조정용 키의 입력에 의하여 계측된 신호의 드리프트에 의한 측정오차를 방지하기 위하여 증폭기를 리세팅하는 기능이 포함되어 있다.

저역통과필터(42)는 증폭된 신호중에서 소정레벨 이하의 저주파 신호부분만을 감쇄없이 통과시키는 것이고, A/D변환기(40)는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 것이다.

제어부(20)는 입력된 신호를 연산 및 제어하여 제어신호 및 연산된 데이터를 출력하는 것으로, 제어부(20)는 마이크로프로세서가 적용되고, 원칩이나 별도의 회로가 구성될 수 있다.

제어부(20)에는 상기 A/D변환기(40)로부터 디지털신호로 입력된 데이터를 소정의 시간동안 지연시켜 출력시키는 지연기(23)와, 데이터를 소정의 시간동안 저장한 후에 출력하는 게이트버퍼(24)와, 입력된 시간에 대한 데이터를 평균화시켜 출력시키는 시간평균기(22)와, 시간평균기(22)로부터 입력된 데이터를 저장 및 래치시키는 데이터버퍼 및 래치(21)와, 시간평균기(22) 및 게이터버퍼(24)로부터 입력된 데이터를 비교 및 연산한 후에 연산된 결과값을 출력하는 비교기(25)가 포함되어 있다.

디코더(50, 52)는 제어부(20)로부터 입력된 데이터와 키입력부(32)로부터 설정된 모드를 조합하여 정의된 게인 데이터를 선정하여 출력하는 것으로, 디코더(50, 52)는 복수로 구성된다. 디코더는 필터차수를 선정하는 모드의 입력과 제어부(20)의 데이터를 미리 정의된 게인 데이터로 출력하는 제 1디코더(50)와, 측정범위를 선택하는 모드의 입력과 제어부(20)의 데이터를 미리 정의된 게인 데이터로 출력하는 제 2디코더(52)로 이루어진다.

필터치수선정 어레이(46)는 제 1디코더(50)로부터 입력된 데이터의 필터치수를 선정하여 출력하는 것으로, 복수의 저항이 어레이로 연결되고, 어레이를 통해서 저역통과필터(42)에 대응하는 것만 활성화시켜 원하는 게인을 선택하는 것이다.

앰프이득조정 어레이(48)는 제 2디코더(52)로부터 입력된 데이터의 앰프이득을 조정하여 출력하는 것으로, 복수의 저장이 어레이로 연결되고, 어레이를 통해서 신호증폭기(44)에 대응하는 것만 활성화시켜 원하는 게인을 선택하는 것이다.

액정화면(15)은 제어부(20)로부터 입력된 데이터를 가시적으로 표시하는 것으로, 측정상태를 시계열 그래픽(Time Series Graphic)으로 나타내고, 계측된 파지력은 수치로 표시된다. 액정화면(15)으로는 LCD가 적용되는 것이 바람직하다.

전자계산 모드부(11)는 수치를 연산하는 전자계산기 기능을 갖는 것으로, 전자계산 모드부(11)의 선택은 힘 측정기(10)와 복합적인 기능을 위한 것이고, 전자계산기와 같이 컴팩트한 소형화를 실현한 것이다. 또한, 전자계산 모드부(11)의 선택시에 전자수첩의 기능이 포함되어 각종의 전화번호나 주소 등을 저장하거나 사전기능이 추가될 수 있다.

힘측정 모드부(14)는 손의 파지력에 대한 힘의 크기를 측정하는 기능을 선택하는 것으로, 본 발명의 주요한 기능을 선택하는 것이다.

모드선정 스위치(13)는 상기 전자계산 모드부(11) 및 힘측정 모드부(14)를 선택적으로 스위칭하는 것으로, 키입력부(32)의 일측에 구비되어 있거나 별도의 스위치가 힘 측정기(10)에 장착되어 있다.

전원공급부(16)는 소정크기의 전력을 공급하는 것으로, 힘 측정기(10)의 구동에 필요한 전원을 공급하는 부분으로 직류전원을 공급한다. 전원공급부(16)는 충전지나 소형의 건전지로 구성된다.

전원스위치(12)는 상기 전원공급부(16)의 전원을 온 또는 오프시키는 것으로, 힘 측정기(10)의 구동을 위하여 조작하는 것이다.

키입력부(32)는 손의 파지력을 측정하거나 부가된 각종의 기능을 선택하거나 또는 수치의 입력을 위한 복수의 키가 배열된 것이다. 키입력부(32)에는 영점조정을 위한 리셋키와, 필터차수 선정모드키와, 측정범위 선택모드키 등이 포함되어 있다.

메모리부(30)는 상기 제어부(20)로부터 입력된 데이터를 저장하거나 출력하는 것으로, 제어부(20)로 저장된 데이터를 출력하거나 제어부(20)를 통해 입력된 데이터를 저장하기 위한 것이다. 메모리부(30)는 데이터의 저장을 위하여 롬(ROM, EPROM, EEPROM) 또는 램(RAM) 등이 적용되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 파지력 측정방법은 손가락의 압축력에 의한 센서의 변형을 측정하는 스트레인 게이지 타입의 압축형 로드셀인 파지력 계측센서(70)를 이용하여 파지력을 측정한다. 계측의 편의를 위하여 계측센서(70)가 탈착이 가능한 컨넥터 및 케이블(60)로 본체와 결선되며, 계측된 파지력을 신호증폭기(44)를 통하여 신호를 증폭한 후에 저역통과필터(42)와 A/D변환기(40)를 통하여 디지털값으로 변환하여 입력하면 제어부(20)에서 신호를 처리하게 된다.

손의 파지력의 측정은 측정을 시작한 후에 발생된 외란이나 손떨림 등에 의한 변동되는 힘의 계측을 방지하고, 피검사자가 측정이 시작된 후의 소정의 시간동안에 측정센서(70)에 소정의 파지력을 가하는 경우에도 측정이 가능해야 한다. 또한, 피검사자가 순간적인 충격하중을 가하여 파지력에 변화를 주는 것에 대해서는 민감할 필요가 없을 것이다.

이와 같은 기능은 시간지연기(23)에 의하여 미소한 시간지연이 주어진 디지털신호에 대하여 소정의 시간(예로, 3∼5초) 동안의 평균값을 시간평균기(22)를 이용하여 연산하고, 시간평균치(B)를 현재의 측정신호값(A)과 비교하여 (B)값이 (A)값을 초과하면 비교기(15)에서 양의 신호 '1'을 발생하여 데이터버퍼 및 래치(21)를 활성화시키며, 이때의 값을 측정된 파지력으로 정의한다. 이러한 방법은 피검사자가 계측센서(70)에 파지력을 가하는 초기의 순간부터 파지력이 점차 증대하여 일정한 값에 도달해서 소정의 T시간동안 파지력의 감소가 없이 일정하게 힘이 가해진다면 (B)값과 (A)값이 동일해지므로, 이때의 값이 측정값이 된다. 만약, 피검사자의 힘이 약해져 (A)값이 (B)값보다 작아지면 힘이 일정하게 유지되지 못하더라도 이전의 T시간동안의 평균값이 측정값이 된다.

또한, 임계치를 초과할 경우에만 (A)값이 신호로 정의되도록 게이트가 장착된 게이터버퍼(24)를 설치하여 측정이 시작된 후에 초기의 무부하상태에서 노이즈에 의한 오동작을 방지하도록 설계된 것이다. 이러한 시간평균로직을 소프트웨어로 처리함으로써 측정기(10)의 유연성을 높이도록 설계된 것이다. 상기 시간평균기(22)의 논리연산을 이용함으로써 측정을 시작한 직후의 임의의 순간에 대해서도 파지력의 측정을 자동으로 수행할 수 있으며, 측정시에 외란이나 변동하는 파지력을 계측하는 오류를 피하는 기능을 가지고 있다.

본 발명의 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기는 측정범위와 계측신호의 필터링 또는 측정시간의 간격 T를 피검사자의 파지력 능력범위에 적합하도록 적절하게 조절할 수 있는 기능을 키입력부(32) 및 복수의 디코더(50, 52)와 복수의 저항으로 이루어진 어레이(46, 48)를 이용하여 조정할 수 있도록 되어 있다. 키입력부(32)의 키를 이용하여 조정하고자 하는 모드로 세팅하고, 미리 정의된게인(Gain; 이득) 데이터를 지정하여 입력하면 디코더(50, 52)를 이용하여 특정 게인을 선정할 수 있고, 신호증폭기(44)와 필터(42)에 연결된 어레이(46, 48) 중에서 이에 상응하는 것만이 활성화되어 원하는 게인이 선택되어 진다. 또한, 키입력부(32)의 영점조정용 키를 입력하여 계측신호의 드리프트(Drift)에 의한 측정오차를 방지하도록 신호증폭기(44)를 리세팅하는 기능을 보유한다.

측정시작 이후의 시간경과에 따른 파지력신호(C)를 액정화면(15)에 시계열 그래픽(Time Series Graphic)으로 나타내어 측정상태를 그림으로 표시한다. 계측된 파지력은 액정화면(15)에 수치로 표시됨과 동시에 메모리부(30)에 저장되어 데이터베이스로 활용할 수 있도록 설계된 것이다. 이 메모리부(30)에는 피검사자가 선택한 계측조건과 계측대상물에 대한 정보를 기록할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기는 마이크로프로세서를 포함하는 제어부(20)를 이용하여 계측을 수행 및 연산하므로, 이 제어부(20) 및 액정화면(15)과 키입력부(32)를 공유하여 사용할 수 있는 포켓형태의 전자계산기와 전자수첩이 일체로 이루어진 복합적인 기능을 갖는다. 모드선정 스위치(13)를 이용하여 힘측정 모드부(14)를 선택할 수 있으며, 힘측정 모드부(14) 이외의 기능을 선택하였을 경우에는 힘 측정기(10)에서 소모하는 전원을 감소시킬 수 있도록 힘 측정기(10)의 아날로그 회로부분의 전원을 차단하는 기능이 포함되어 있다.

이와 같이 본 발명의 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기는 피검사자가 휴대하고 다니면서 음식물을 섭취하거나 섭취하기 위하여 선택할 때에 해당하는 음식물을 손에 파지한 상태에서 다른 손으로 계측센서(70)를 소정의 힘으로 파지함으로써 피검사자의 체질에 적합한 것인지를 연산 및 판단할 수 있도록 한 것으로, 상술한 실시예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기를 계측센서를 통해 손의 파지력을 측정하고, 측정된 파지력에 관한 데이터는 제어부의 연산 및 데이터처리와 액정화면을 통해 가시적인 결과치의 출력 및 데이터의 저장 등이 가능한 자동화된 전자식으로, 수동조작 또는 기계식 조작장치가 갖는 단점을 보완하여 측정과 판독이 용이하고, 검사 대상물체가 피검사자의 체질에 적합한 지의 여부를 직접 판단할 수 있으며, 소형으로 휴대가 간편하여 슈퍼마켓과 같은 공공의 상점에서 용이하게 사용할 수 있어 인체의 체질감별을 대중화시킬 수 있으며, 피검사자의 체질에 적합하지 않은 음식물을 피할 수 있어 건강유지에 이바지할 수 있고, 전자계산기 또는 전자수첩 등의 기능을 복합시켜 다목적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 소정크기의 전력을 공급하는 전원공급부와, 전원공급부로부터 인가된 전원을 온 또는 오프시키는 전원스위치와, 기능을 선택하거나 수치의 입력을 위한 복수의 키가 배열된 키입력부와, 파지력을 측정하기 위한 계측센서와, 계측센서로부터 계측된 전기적인 신호를 연결 및 입력시키는 컨넥터 및 케이블과, 컨넥터로부터 입력된 전기적인 신호를 소정의 레벨로 증폭시키는 신호증폭기와, 신호증폭기에서 증폭된 신호중에서 소정레벨 이하의 저주파 신호부분만을 감쇄없이 통과시키는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터를 통과한 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 A/D변환기와, 입출력되는 데이터를 가시적으로 표시하는 액정화면이 구성된 전자식 체질감별용 힘 측정기에 있어서,

   입력된 신호를 연산 및 제어하여 제어신호 및 연산된 데이터를 출력하는 제어부와,

   상기 제어부로부터 입력된 데이터와 키입력부로부터 설정된 모드를 조합하여 정의된 게인 데이터를 선정하여 출력하는 복수의 디코더와,

   상기 디코더로부터 입력된 데이터의 필터치수를 선정하는 필터치수선정 어레이와,

   상기 디코더로부터 입력된 데이터의 앰프이득을 조정하는 앰프이득조정 어레이와,

   상기 수치를 연산하는 기능을 선택하는 전자계산 모드부와,

   상기 계측센서로부터 파지력에 대한 힘의 크기를 측정하는 기능을 선택하는 힘측정 모드부와,

   상기 전자계산 모드부 및 힘측정 모드부를 선택적으로 스위칭하는 모드선정 스위치와,

   상기 제어부로부터 입력된 데이터를 저장하거나 출력하는 메모리부가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는

   A/D변환기로부터 디지털신호로 입력된 데이터를 지연시키는 지연기와,

   데이터를 소정의 시간동안 저장하는 게이터버퍼와,

   입력된 시간에 대한 데이터를 평균화시키는 시간평균기와,

   시간평균기로부터 입력된 데이터를 저장 및 래치시키는 데이터버퍼 및 래치와,

   시간평균기 및 데이터버퍼로부터 입력된 데이터를 비교연산한 후에 연산된 결과값을 출력하는 비교기가 포함된 것을 특징으로 하는 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 키입력부에 영점조정을 위한 리셋키와, 필터차수 선정모드키와, 측정범위 선택모드키가 포함된 것을 특징으로 하는 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 계측센서는 스트레인 게이지형 압축형 로드셀(Load Cell)이고, 메모리부는 데이터를 저장할 수 있는 롬(ROM) 또는 램(RAM)인 것을 특징으로 하는 휴대형 전자식 체질감별용 힘 측정기.