KR100657917B1

KR100657917B1 - 자세 교정 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR100657917B1
Application number: KR1020040104621A
Authority: KR
Inventors: 김수관; 황진상; 김경호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-11
Filing date: 2004-12-11
Publication date: 2006-12-14
Also published as: KR20060065990A; US20060129059A1

Abstract

자세 교정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 자세 교정 장치는 피검자에게 부착되어 부착된 부위의 근전도 파형을 얻고, 근전도 파형으로부터 근육의 긴장도를 구하는 근전도 측정부; 피검자에게 부착되어 부착된 부위에서 피검자의 자세를 측정하는 자세 측정부; 및 근육의 긴장도 및 피검자의 자세가 소정 범위를 벗어나면 경보 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로한다.

Description

자세 교정 장치 및 그 방법{Appratus and method for attitude correction}

도 1은 본 발명에 따른 자세 교정 장치를 피검자에게 부착한 모습을 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 자세 교정 장치에 대한 상세 블록도를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 자세 교정 방법에 대한 흐름도이다.

본 발명은 자세 교정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 피검자의 근전도를 검사하고 3차원 위치 센서를 이용하여 피검자의 자세를 파악함으로써 피검자의 자세를 교정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

인체의 각 관절은 주변 근육의 작용에 의해 움직이고 또 안정된 상태를 유지한다. 그러나 장시간 한가지 자세를 취하고 있거나 잘못된 생활 습관 또는 작업환경 등으로 인해 근육의 기능이 감소하고 관절 주변의 연부 조직이 굳게 되면 관절의 균형 상태가 깨지고 자세 변화가 발생한다. 이러한 자세 변화는 생체 스트레스로 인한 근골격계 통증을 유발하게 된다.

또한 만성 통증을 겪고 있는 환자들은 비정상적인 자세변화를 보인다. 자세 변화는 환자의 유전적 경향, 심리-행동양식, 생활습관, 직업환경 등 다양한 요소를 원인으로하여 나타난다. 이러한 변화가 장기화되면 각 관절과 근육에 부과되는 힘이 불균형을 이루게 되고 각종 근골격계 통증의 원인이 될 수 있다. 만약 어떤 환자가 관절염에 의한 통증을 호소한다면 염증의 해결도 중요하지만 그와 함께 관절에 비정상적인 자극으로 작용하는 자세변화에 대해서도 관심을 가져야한다. 만약 자세의 균형을 유지해줄 수 있다면 관절의 염증과 통증의 빠른 제거와 함께 추후 재발까지 막을 수 있게 되기때문이다.

자세분석을 위해서는 환자의 근육과 자세에 대한 평가가 필요하다. 이러한 평가는 근육의 긴장도와 신체 정렬이 서로 어떤 영향을 끼치는지 알 수 있게 해주기 때문이다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 피검자의 근전도를 측정하고, 측정된 근전도를 바탕으로 피검자가 자세를 교정하게하는 자세 교정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 자세 교정 장치는 피검자에게 부착되어 부착된 부위의 근전도 파형을 얻고, 상기 근전도 파형으로부터 근육의 긴장도를 구하는 근전도 측정부; 피검자에게 부착되어 부착된 부위에서 피검자의 자세를 측정하는 자세 측정부; 및 상기 근육의 긴장도 및 피검자의 자세가 소정 범위를 벗어나면 경보 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로한다.

상기 기술적 과제를 이루기위한, 본 발명의 자세 교정 방법은 피검자의 소정 부위에 대한 근전도 파형을 얻고, 상기 근전도 파형으로부터 근육의 긴장도를 구하는 단계; 상기 근육 긴장도가 소정 값 이상이면, 소정 시간동안 피검자의 자세의 변화를 감지하고 상기 자세의 변화가 자세변화범위내에 있었는지를 판별하는 단계; 및 피검자의 자세 변화가 상기 자세변화범위내에 있다면 피검자에게 자세를 변화시키도록 경보하는 단계를 포함함을 특징으로한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 자세 교정 장치를 피검자에게 부착한 모습을 도시한 것이다. 참조번호 1은 피검자를 나타내고, 2는 자세 교정 장치 그리고 3은 휴대 단말기를 나타낸다. 자세 교정 장치(2)는 피검자의 어깨 부분 또는 허리에 부착되어 일정한 주기로 피검자의 근전도를 측정한다. 피검자(1)가 한가지 자세를 오랜 시간동안 취하고 있거나 바른 자세가 아닌 채로 있는 경우 자세 교정 장치(2)는 측정된 근육의 긴장도를 참조하여 피검자(1)에게 경보음 등을 통해 경보하거나 휴대 단말기(3)를 통해 자세를 변경하라는 경보 메시지를 출력하여 피검자(1)에게 바른 자세를 유도할 수도 있다.

휴대 단말기(3)는 디스플레이 또는 음성 출력이 가능한 별도의 휴대장치이거나 휴대폰, PDA 또는 노트북 컴퓨터일 수 있다. 휴대 단말기(3)는 피검자(1)가 휴대하면서 자세 교정 장치(2)로부터 전달되는 경보 신호를 수신 및 처리하여 피검자(1)에게 디스플레이하거나 음성을 통해 알릴 수 있는 수단인 것이 바람직하다.

도 2는 도 1의 자세 교정 장치에 대한 상세 블록도를 도시한 것이다. 도시된 자세 교정 장치는 적어도 두 측정단자(20-1, 20-2)를 구비하는 근전도 측정부(20), 자세 측정부(21), 제어부(22) 및 출력부(23)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 따른 자세 교정 방법에 대한 흐름도이다. 도시된 흐름도를 참조하여 도 1에 도시된 자세 교정 장치의 동작을 설명하기로 한다.

근전도 측정부(20)는 두 측정단자(20-1, 20-2)를 통해 주기적으로 근육의 긴장도를 측정한다(30단계). 근전도 검사(Electromyography, EMG)는 골격근의 수축에 따라 발생하는 활동전압을 측정하는 것을 말하는 것으로, 골격근의 활동전압 상태를 검사하여 근육의 이상을 알아보는 것이다. 근전도 검사 방법으로는 근육 내에 침을 찔러 넣어 안정시 또는 운동시의 근육활동전압을 직접 유도하고 기록하는 바늘 근전도(nEMG) 방법과 피부표면에 전극을 부착하는 무통증,비침습적인 표면 근전도(sEMG) 방법이 있다.

근전도는 근육의 구조적 특성이 아닌 기능적 이상여부를 진단할 수도 있다. 특히 반복된 근육사용에 의한 RSI(Repetitive Strain Injury), 과도한 업무가 원인이 되는 WRMD(Work Related Musculoskeletal Disorder), 트리거 포인트(Trigger point)라 불리는 특정근육부위에 통증을 느끼는 MPS(Myofascial Pain Syndrome), CFIDS(Chronic Fatigue & Immune Dysfunction Syndrome) 등의 진단에 표면 근전도의 임상가치가 높은 것으로 알려져 있다.

따라서 본 실시예에서는 표면 근전도 방법을 위주로 설명하지만, 이에 한정되지는 않는다.

두 측정단자(20-1, 20-2)는 어느 하나를 기준 단자로 하고, 다른 하나로부터 기준 단자에 대한 상대적인 전압 차에 따른 근운동단위의 활동전위(Motor Unit Action Potential Trains, MUAPT)의 파형을 출력한다. 근전도 측정부(20)는 MUAPT 파형으로부터 RMS(Root Mean Square, RMS), 평균 파워 주파수(Median Power Frequency), 평균 주파수(Mean Frequency), RMS 상관함수(cross-correlation) 등과 같은 분석 파라미터를 구하여 근육의 긴장도를 구한다.

여기서, RMS는 근육의 수축 또는 근육의 긴장 정도를 반영하며 평균 파워 주파수 또는 중간 주파수는 근육의 피로 정도를 반영한다. 또한 근육 부위간의 상호상관함수(Cross-Correlation)는 근수축 타이밍의 정보를 반영한다. 따라서 제어부(22)는 이러한 정량적 분석을 이용하여 근육의 긴장도를 구한다.

자세 측정부(21)는 피검자의 자세를 측정하는 것으로, 적어도 수평축 및 수직축의 2축에 대한 기울기를 측정하는 기울기 센서인 것이 바람직하다. 자세 측정부(21)는 수평축 및 수직축 각각으로부터 피검자의 기울어진 각도를 출력한다.

피검자의 바른 자세가 양어깨를 잇는 제1직선이 바닥면과 수평하고 머리와 척추를 잇는 제2직선이 바닥면과 수직인 자세라고 한다면, 자세 측정부(21)가 양어깨의 중앙 또는 허리 중앙에 부착된 경우 자세 측정부(21)에서 바른 자세로 설정되는 값은 자세 측정부(21)의 수평축과 수직축이 자세 측정부(21)가 부착된 부위의 제1 및 제2직선과 각각 나란한 자세를 말한다. 예를 들어, 자세 측정부(21)가 어깨의 중앙에 부착되었다면, 자세 측정부(21)의 수평축은 제1직선과 나란하도록 하고 수직축은 제2직선과 나란하도록 설정된다. 다른 예로서, 자세 측정부(21)가 한 쪽 어깨에 부착된 경우 자세 측정부(21)의 수평축은 피검자의 바른 자세에서 어깨가 기울어진 정도로 설정되고, 수직축은 평상시 피검자의 어깨가 기울어진 정도에 대해 수직으로 설정된다.

제어부(22)는 근전도 측정부(20)에서 출력되는 근육 긴장도가 소정 값 이상이고(31단계), 자세 측정부(21)에서 측정되는 기울기의 변화가 소정 시간동안, 예를 들어 30분 동안 자세변화범위 이내에 있을 때(32단계) 피검자에게 현재의 자세를 바꾸도록 경보를 알린다(34단계). 여기서, 자세변화범위는 피검자가 자세를 교정한 후 근육의 이완 효과를 볼 수 없는 정도의 기울기로서 실험적으로 구할 수 있다.

다른 한편으로, 제어부(22)는 근육 긴장도가 소정 값 이상이고 소정 시간동안에 자세 변화가 있었지만, 현재 피검자의 자세가 허용범위를 벗어났다면(33단계) 피검자에게 경보를 알릴 수 있다. 여기서 허용범위는 근육의 긴장을 유발하는 정도의 기울기로서 실험적으로 구할 수 있다. 만일 근육 긴장도가 소정 값 이상이고 소정 시간동안에 자세 변화가 있었지만 현재 피검자의 자세가 허용범위내에 있다면, 피검자가 현재의 바른 자세로 변경한 후 경과시간이 짧다는 것을 의미하므로 다시 30단계의 주기적인 근전도 측정 단계부터 시작한다.

출력부(23)를 통해 피검자에게 경보를 알린다. 이 때, 제어부(22)는 출력부(23)를 통해 단순한 경보음 등을 통해 경보하거나, 선택적으로 휴대 단말기(3)로 자세의 보정 위치를 통보할 수도 있다(35단계). 자세의 보정 위치는, 예를 들어, 현재 틀어진 자세를 올바로 하기위해서는 수평축 또는 수직축에 대해 어느 정도 움직여야하는가에 대한 정보일 수도 있다.

출력부(3)는 휴대 단말기(3)와 통신할 수 있도록, 예를 들어 블루투스(bluetooth)와 같은 근거리 통신 방식을 지원할 수 있다. 휴대 단말기(3)는 제어부(22)로부터 출력되는 경보 또는 자세 보정위치를 디스플레이하거나, 음성신호로 출력할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명에 따르면, 피검자의 자세를 교정함으로써 관절에 가해지는 근력의 균형을 유도하여 바르지 않은 자세로 인한 통증을 완화시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

피검자에게 부착되어 부착된 부위의 근전도 파형을 얻고, 상기 근전도 파형으로부터 근육의 긴장도를 구하는 근전도 측정부;

피검자에게 부착되어 부착된 부위에서 피검자의 자세를 측정하는 자세 측정부; 및

상기 근육의 긴장도가 임계치 이상이고 피검자의 자세가 허용 범위를 벗어나면 경보 신호를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로하는 자세 교정 장치.
제1항에 있어서, 상기 자세 측정부는

상기 부착된 부위에서 초기 설정된 수평축 및 수직축에 대한 기울어진 각도를 출력하는 복수의 기울기 센서임을 특징으로하는 자세 교정 장치.
제2항에 있어서, 상기 수평축 및 수직축은

피검자의 양 어깨를 잇는 제1직선이 바닥면에 수평하고 피검자의 머리와 척추를 잇는 제2직선이 상기 제1직선과 수직한 것을 바른 자세라고 하면, 피검자가 상기 바른 자세에 있을 때 상기 자세 측정부의 부착부위의 기울기를 반영하여 초기 설정되는 것을 특징으로하는 자세 교정 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제어부는

상기 근육의 긴장도가 상기 임계치 이상이고 상기 자세 측정부에서 출력되는 기울기의 변화가 미리 설정된 시간동안 자세변화범위 이내에 있다면, 피검자에게 경보를 알리는 것을 특징으로하는 자세 교정 장치.
제4항에 있어서, 상기 제어부는

상기 설정된 시간동안 상기 기울기의 변화가 상기 자세변화범위를 벗어났으나, 상기 근육의 긴장도가 상기 임계치 이상이고 피검자의 자세가 상기 허용범위를 벗어났다면 피검자에게 경보를 알리는 것을 특징으로하는 자세 교정 장치.
제1항에 있어서,

상기 경보 신호를 수신하여 피검자에게 경보하거나 자세 보정에 대한 정보를 디스플레이하는 휴대용 단말기를 더 포함함을 특징으로하는 자세 교정 장치.
피검자에게 부착된 근전도 측정부로부터 근전도 파형을 얻고, 상기 근전도 파형으로부터 근육의 긴장도를 구하는 단계;

상기 근육 긴장도가 임계치 이상이면, 미리 설정된 시간동안 피검자의 자세의 변화를 감지하고 상기 자세의 변화가 자세변화범위내에 있었는지를 판별하는 단계; 및

피검자의 자세 변화가 상기 자세변화범위내에 있다면 피검자에게 자세를 변화시키도록 경보하는 단계를 포함함을 특징으로하는 자세 교정 방법.
제7항에 있어서, 상기 판별하는 단계는

상기 근육 긴장도가 상기 임계치 이상이고 상기 설정된 시간동안 피검자의 자세 변화가 상기 자세변화범위를 벗어났다면, 피검자의 자세가 허용범위에 있는지를 판단하는 단계; 및

피검자의 자세가 상기 허용범위를 벗어났다면 피검자에게 자세를 다시 변화시키도록 경보하는 단계를 포함함을 특징으로하는 자세 교정 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 경보는

피검자가 휴대하는 휴대 단말기를 이용하여 이루어짐을 특징으로하는 자세 교정 방법.
제9항에 있어서,

상기 휴대 단말기는 상기 경보 후, 자세의 교정에 대한 정보를 피검자에게 제공하는 것을 특징으로하는 자세 교정 방법.