KR100787040B1 - 사용자의 신체 조건에 따라서 진동 자극을 제공하는 장치및 방법 - Google Patents

사용자의 신체 조건에 따라서 진동 자극을 제공하는 장치및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자의 신체 조건에 따른 진동 자극을 제공할 수 있는 진동 자극 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 사용자의 체성분 값을 측정하고, 측정된 체성분 값에 대응하는 신체조건에 적합한 진동 자극을 사용자에게 제공하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진동 자극 장치는, 프레임과, 사용자가 양손으로 파지하도록 상기 프레임에 연결된 한 쌍의 핸들과, 상기 각각의 핸들에 한 쌍씩 이격되어 설치된 네 개의 도전성 전극과, 상기 프레임에 설치된 진동판과, 상기 진동판에 연결된 진동발생수단과, 상기 프레임에 설치된 데이타 입력수단과, 제어부를 포함한다. 제어부는 데이타 입력수단으로부터 사용자의 신체정보를 입력받고, 상기 핸들에 설치된 네 개의 도전성 전극에 걸리는 사용자의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값과 입력된 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어한다.
진동, 자극, 체성분, 체중, 체형, 자극자세

Description

사용자의 신체 조건에 따라서 진동 자극을 제공하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING VIBRATION STIMULATION ACCORDING TO THE BODY CONDITION OF A USER}
도 1은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 일실시예의 사시도
도 2는 도 1의 A-A 선에서 바라본 단면도
도 3은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 블록도
도 4은 본 발명에 따른 진동 자극을 위하여 생체 임피던스를 측정하는 원리에 대한 설명도
도 5은 본 발명에 따른 진동 자극 장치를 이용하여 진동 자극을 제공하는 방법을 설명하는 흐름도
도 6은 본 발명에 따른 진동 자극 장치를 이용하여 신체를 자극하기 위한 자세의 종류 예시 설명도
도 7은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 다른 실시예의 사시도
도 8은 도 7에 도시된 진동 자극 장치의 진동발생수단의 사시도
<도면 부호의 간단한 설명>
21 진동모타 23 진동판
25 스프링 26 중간판
30 프레임 33 핸들
35 로드셀 E1 - E8 도전성 전극
국제특허출원 공개번호 WO 2004/009173 A2 (공개일 2004년 1월 29일, 이하 인용특허 1)
미국특허 제5,720,296호 (공개일 1998년 2월 24일, 이하 인용특허 2)
본 발명은 사용자의 신체 조건에 따른 진동 자극을 제공할 수 있는 진동 자극 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 사용자의 체성분 값을 측정하고, 측정된 체성분 값에 대응하는 신체조건에 적합한 진동 자극을 사용자에게 제공하기 위한 장치에 관한 것이다.
신체의 근육은 기계적인 진동 자극이 주어지면 반사적으로 수축한다. 진동 자극 장치는 근육에 반사적인 수축을 발생시키기 위한 장치이다. 진동 자극 장치는 사용자의 체력 단련을 위하여 사용되거나, 환자의 회복이나 특히 골밀도 개선과 같은 치료의 목적으로도 사용된다.
상기 인용문헌 1에는 압력센서를 구비한 진동 자극 장치가 공개되어 있다. 인용문헌 1에서 제안된 진동자극장치는 사용자가 진동자극장치에 가하는 압력을 측정하여, 측정된 압력이 일정한 범위에 있는 경우 사용자에게 진동 자극을 가하도록 되어 있다. 특히 사용자가 진동자극장치의 핸들이나 진동판에 최초에 가한 힘을 측정하고, 사용자가 최초에 가한 힘에 대하여 일정한 범위의 힘을 진동측정장치에 가하고 있는 경우에만 사용자에게 진동 자극을 가하도록 된 장치를 제공한다. 상기 특허문헌 1에서 제안된 진동자극장치는 종래의 진동 자극 장치가 사용자의 육체적인 노력을 요구하지 않기 때문에 사용자에 대한 적합성이 떨어지는 문제점을 해결하였다고 한다.
그러나, 사용자에게 적합한 진동 자극 장치는 사용자의 신체적인 조건에 맞는 자극을 제공하여야 할 것이다. 사용자의 신체적인 조건은 사용자가 어떤 순간에 진동 자극 장치에 가하는 힘(압력)에 의하여 판단하기보다는, 사용자의 신장, 체중, 비만도, 및 수분이나 근육량 등을 파악하여 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 종래의 진동 자극 장치는 사용자가 사용을 할 때, 직접 자신의 신체 상태를 파악하여 미리 프로그램된 진동주파수, 진폭, 진동시간과 같은 체력 단련 조건을 선택하여 사용하도록 되어 있다. 따라서, 자신의 연령과 성별 및 자신의 체중, 신장, 체형과 같은 신체조건에 적합하지 않은 체력단련 조건을 선택하여 사용할 경우, 근육에 과도한 자극을 주게 되거나, 훈련이 되기에 부족한 자극을 줄 수 있게 된다.
한편, 상기 특허문헌 2에는 생체 전기 임피던스법을 이용하여 신체의 부위별 근육량과 체지방량과 같은 체성분을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 기술이 공개되어 있다. 특히 상기 특허문헌 2에는 소위 8점 임피던스 법을 이용하여 보다 간편하고 정확한 체성분을 특정하는 방법 및 장치가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 진동 자극 장치의 문제점을 개선하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 사용자의 체성분과 같은 신체조건을 생체전기 임피던스법을 사용하여 측정하고, 측정된 신체조건에 맞는 진동자극을 사용자에게 줄 수 있는 진동 자극 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 진동 자극 장치는, 프레임과, 사용자가 양손으로 파지하도록 상기 프레임에 연결된 한 쌍의 핸들과, 상기 각각의 핸들에 한 쌍씩 이격되어 설치된 네 개의 도전성 전극과, 상기 프레임에 설치된 진동판과, 상기 진동판에 연결된 진동발생수단과, 상기 프레임에 설치된 데이타 입력수단과, 상기 데이타 입력수단으로부터 사용자의 신체정보를 입력받고, 상기 핸들에 설치된 네 개의 도전성 전극에 걸리는 사용자의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값과 입력된 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 진동 자극 장치는, 핸들에 설치된 전극을 이용하여 사용자의 체성분 값을 측정하고, 측정된 사용자의 체지방, 근육량 등과 같은 체성분 값에 따라서 미리 정해진 적합한 주파수의 진동 자극을 사용자에게 가할 수 있다. 따라서, 사용자의 신체 조건에 적합한 진동 자극을 제공할 수 있는 장점이 있다.
사용자는 진동자극장치에서 체성분을 측정하기 전에 연령, 성별, 체중, 신장 과 같은 정보를 진동자극장치의 데이타 입력수단에 입력한다. 사용자가 자신의 변화된 체중을 알지 못하는 경우를 위하여, 진동자극장치에 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서는 상기 진동판과 프레임 사이에 설치하여 진동판에 올라선 사용자의 체중을 측정한다. 진동자극장치의 제어부는 센서로부터 입력된 출력 값과 측정된 임피던스 값을 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어한다. 진동발생수단으로는 공지의 진동모타, 편심 캠 기구, 전자석, 초음파 발생장치 등을 이용할 수 있다.
보다 정확한 체성분 값을 측정하기 위하여는 사용자의 임피던스 측정을 위한 전극을 진동판에 추가로 설치하는 것이 바람직하다. 진동판에 추가로 설치되는 전극은 상기 진동판의 상부 사용자의 양발이 위치하는 자리에 네개의 도전성 전극이 각각 한 쌍씩 이격되어 설치된다. 제어부는 상기 핸들에 설치된 네 개의 도전성 전극과 상기 진동판에 설치된 네 개의 도전성 전극에 걸리는 사용자의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값과 입력된 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어한다.
또한 본 발명에 의한 진동자극장치는, 상기 프레임에 설치된 데이타 표시부와, 상기 입력수단으로부터 입력된 사용자 정보와 체성분 값에 대응하는, 체형정보와 체형정보에 대응하는 일련의 사용자 자세정보와 자세정보별 자극시간 및 진동주 파수 정보를 포함하는 진동자극정보를 저장하기 위한 메모리부를 더 포함하고, 상기 제어부는 사용자의 연산된 체성분 값에 대응하는 진동자극정보를 메모리부로부터 읽어내서 사용자 자세정보를 데이타 표시부에 순차로 표시하고, 동시에 표시되는 사용자 자세정보별로 정해진 시간 동안 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 사용자의 연령, 성별 및 신체조건에 적합한 일련의 자세정보를 순차로 표시부에 표시하여서 사용자가 취하여야 할 자세를 알려주고, 각각의 자세에 적합한 주파수의 진동을 사용자에게 가하여 사용자에게 최적의 진동자극을 가할 수 있게 된다. 따라서, 사용자가 자신에게 적합한 자세와 진동자극을 위한 조건을 선택하지 않아도 된다.
또한 본 발명에 의한 진동자극장치에 있어서, 상기 진동발생수단은 상기 진동판의 하부에 고정 설치된 진동모타와, 일측이 상기 진동판의 하부에 연결된 복수의 탄성부재와, 상기 탄성부재의 타측에 고정된 중간판을 더 포함하고, 진동판에 올라선 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서는 상기 중간판과 프레임 사이에 설치하여 사용자의 체중을 측정하도록 할 수 있다. 진동모타를 사용하여 진동을 발생하도록 할 경우 진동판에 수직방향의 진동이 생성된다.
또한 본 발명에 의한 진동자극장치는 진동판이 시소운동을 하도록 하여 사용자에게 진동자극을 제공할 수도 있다. 시소운동을 이용하여 사용자에게 진동 자극을 제공하기 위한 진동발생수단은 상기 프레임에 설치된 모타와, 상기 모타에 연결되어 회전가능하게 설치된 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 구동풀리와, 상기 구동축에서 일정거리 평행하게 이격되어 회전가능하게 설치된 종동축과, 상기 종동축에 고정 설치된 종동풀리와, 상기 구동풀리와 종동풀리에 감긴 벨트와, 상기 종동축의 양단에서 편심되도록 연장된 한 쌍의 편심축과, 일단이 상기 한 쌍의 편심축 각각에 설치된 한 쌍의 링크를 더 포함하고, 상기 진동판의 일단부에 상기 한 쌍의 링크의 타단이 고정되도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 의한 진동자극방법은, 사용자의 신체정보를 입력받는 단계와, 사용자의 양손 또는 양발에 연결된 적어도 네 개의 전극을 이용하여 사용자의 임피던스를 측정하는 단계와, 상기 측정된 임피던스 값과 사용자의 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하는 단계와, 상기 연산된 체성분 값에 대응하는 체형정보와, 체형정보에 대응하는 일련의 사용자 자세정보와, 일련의 사용자 자세정보별 자극시간 및 진동 주파수 정보를 포함하는 진동자극정보를 선택하는 단계와, 상기 선택된 진동자극정보에 따라서 일련의 사용자 자세정보를 진동자극장치의 데이타 표시부에 순차로 표시하면서, 동시에 진동 자극 장치를 이용하여 표시되는 사용자 자세정보별로 정해진 시간 동안 정해진 주파수의 진동 자극을 사용자에게 가하는 단계를 포함한다. 또한 상기 사용자의 신체정보를 입력받는 단계는, 상기 진동자극장치에 설치된 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서의 출력을 입력받는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 방법에 의하면, 사용자의 연령, 성별, 신장, 체중, 및 체성분 값과 같은 신체조건에 접합한 주파수의 진동 자극을 가할 수 있게 된다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상 세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 일실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 선에서 바라본 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 진동자극장치(100)는 프레임(30)과 진동판(23)을 포함한다. 진동판(23)의 하부에는 진동발생수단으로 한 쌍의 진동모타(21)가 설치되어 있다. 프레임(30)은 베이스판(31)과, 베이스판(31)의 일측에서 연장된 포스트(32)를 포함한다. 포스트(32)에는 사용자가 양손으로 잡기 위한 한 쌍의 핸들(33)이 고정되어 있다. 도시되지는 않았으나, 포스트(32)의 내부에는 진동자극장치(100)를 제어하기 위한 제어부(C)가 설치되어 있다. 포스트(32)의 상부에는 제어부(C)로부터 진동자극장치(100)의 사용자에게 제공되는 메시지를 표시하기 위한 표시부(16)와, 연령, 성별, 신장, 체중과 같은 정보를 사용자로부터 입력받기 위한 데이타 입력수단(15)이 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서 데이타 입력수단(15)은 도시된 바와 같이 복수의 버튼으로 구성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 표시장치(16)에 터치 스크린과 같은 장치를 설치하여 대체할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 베이스판(31)의 하부에는 바닥으로의 진동 전달을 완화시키기 위한 바닥판(34)이 설치되어 있다. 바닥판(34)은 발포 우레탄이나 고무와 같이 탄성을 갖는 재질로 되어 있다. 베이스판(31)의 상부에는 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서로 로드셀(35)이 설치되어 있으며, 로드셀(35)의 상부에는 체중을 전달하기 위한 중간판(26)이 설치되어 있다. 도시하지는 않았으나, 로드셀(35)에 사용자의 체중이 정확히 전달되도록 하기 위하여, 중간판(36)이 상하방향으로만 이동되도록 하기 위한 별도의 안내수단을 베이스판(31)에 설치할 수도 있다. 진동(23)은 중간판(26)의 상부와 진동판(23)의 하부에 설치된 탄성부재, 즉 복수의 스프링(25)에 의하여 지지된다. 진동모타(21)의 출력축에는 출력축이 회전할 때 모타에 원심력에 의하여 가진을 할 수 있도록 디스크가 편심된 상태로 설치되어 있다. 한 쌍의 진동모타(21)가 반대방향으로 회전할 경우 수평 성분의 진동이 상쇄되도록 각각의 진동모타에 디스크가 대칭되도록 설치되어 있다. 따라서, 한 쌍의 진동모타(21)가 동시에 회전할 경우, 진동판(23)은 진동모타(21)의 회전 주파수와 동일한 주파수로 수직방향으로 진동한다.
도 1을 참조하면, 한 쌍의 핸들(33)에는 각각 손으로 파지하기 적당한 위치에 도전성 손전극(E5 - E8)이 설치되어 있으며, 진동판(23)의 상부에는 양 발이 위치하는 위치에 각각 도전성 발전극(E1 - E4)이 설치되어 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(C)는 연산을 수행하고 주변기기를 제어하기 위한 마이크로프로세서(14)와, 임피던스 측정값과 사용자의 체중 측정값을 디지탈 데이타로 변환하여 마이크로프로세서(14)에 제공하기 위한 A/D 컨버터(13)와, 각각의 전극(E1-E8)으로부터 임피던스를 측정하여 A/D 컨버터(13)에 제공하기 위한 임피던스 측정기(11)를 포함한다. 각각의 전극(E1-E8)은 전자스위치(10)의 단자에 연결되어 있고, 전자스위치(10)는 마이크로프로세서(14)의 제어에 의하여 각각의 전극(E1~E8)과 임피던스측정기(11)의 전기적 연결을 선택하도록 되어 있다. 미설명 부호 12 및 19는 로드셀(35)과 임피던스측정기를 A/D 컨버터에 인터페이스 시키기 위한 앰프이고, 미설명 부호 20은, 진동모타(21)를 구동하기 위한 구동회로이다.
또한, 메모리(18)에는 아래의 테이블과 같이 체형별 자극 주파수와, 신체의 자극 부위(자세)별 자극 및 휴식 시간 데이타가 저장되어 있다.
자극 부위 자세 자극시간(sec) 자극세기(주파수,Hz)
비만 보통 근육형 비만 보통 근육형
동작 휴식 동작 휴식 동작 휴식
P1 30 45 40 45 45 30 30 30 40
A1 30 60 30 45 45 45 30 40 45
A2 30 60 40 45 60 30 30 30 35
A3 30 60 40 45 45 45 30 40 45
CD1 30 60 40 45 45 30 30 40 50
CD2 30 45 30 45 45 30 30 30 40
몸통 P1 30 45 40 45 45 30 30 30 40
T1 30 60 30 45 45 45 30 40 45
T2 30 60 40 45 60 30 30 30 35
T3 30 60 40 45 45 45 30 40 45
CD1 30 60 40 45 45 30 30 40 50
CD2 30 45 30 45 45 30 30 30 40
다리 P1 30 45 40 45 45 30 30 30 40
L1 30 60 30 45 45 45 30 40 45
L2 30 60 40 45 60 30 30 30 35
L3 30 60 40 45 45 45 30 40 45
CD1 30 60 40 45 45 30 30 40 50
CD2 30 45 30 45 45 30 30 30 40
[표 1]의 데이타는 체형에 따라서 자극부위별로 사용자가 취해야하는 일련의 자세와 자극시간 및 자극 주파수(세기)에 관한 정보이다. 즉 체형을 비만, 보통, 근육형으로 나누고 신체의 균형과 관련하여 팔의 근육을 자극하여 강화하는 경우, 몸통의 근육을 자극하여 강화하는 경우 및 다리의 근육을 자극하여 강화하는 경우로 나누고, 진동자극을 수행하는 시간 및 주파수를 자세별로 정하여 분류한 것이다.
신체 자극 자세 P1, A1, A2, A3 등은 도 6에 도시된 것과 같다. 도 6을 참조하면, 팔 부분의 근육을 자극하기 위한 자세로는 A1,A2, A3 등이 있고, 몸통과 관련된 근육을 자극하기 위한 자세로는 T1, T2, T3 등이 있으며, 다리 근육을 자극하기 위한 자세로는 L1, L2, L3 등이 제시되어 있다. 사용자의 체형은 측정된 체성분 값을 이용하고 적정한 기준을 정하여 당업자가 용이하게 분류할 수 있다. 예를 들면, 각 부위별 발달 정도는 임상적 실험을 통하여 근육량이 많은 사람은 임피던스 값이 작게 나오고, 지방이 많은 사람은 임피던스 값이 크게 나오는 특성이 있으므로, 성별, 나이, 체중, 신장 등에 따른 전체적인 신체 발달 정도에 관한 임상적인 실험을 통한 분포도 정보를 가지고 사용자의 신체 발달 정도에 따라서 체형을 정할 수 있다. 또한, 사용자의 신체의 좌우균형에 대한 정도는 좌우 팔과 다리의 임피던스 값을 비교하여 신체의 균형 정도를 정할 수 있다. 일례로 [표 1]에 분류한 것처럼, 근육의 양에 따라서 체형을 근육이 부족한 비만형, 표준형, 근육형으로 분류할 수 있다. 또한, 임피던스 값의 좌우 및 상하 비율을 비교하여 신체 균형의 정도를 약간 불균형인지, 심한 불균형인지 또는 균형 잡힌 신체인지를 판단할 수도 있다.
예를 들어 체성분 분석의 결과 전체적으로 근육량이 부족하고 과체중이며, 비슷한 체중에 대해 상체와 하체의 비율에 대해 평균보다 하체가 부실한 사용자의 경우, [표 1]에서 자극부위로 다리가 선택되고, 체형은 비만이 선택된다. 이 경우 일련의 진동자극은 다음과 같다. 초기 도 6의 P1 자세는 준비단계로서 P1의 자세를 취한 상태에서 30초간 30Hz의 주파수로 진동 자극을 한 후 45초간 쉰다. 다음으로 L1의 자세를 취한 상태에서 30Hz의 주파수로 30초 동안 진동자극을 한 후 60 초간 휴식한다. 다음으로 순차로 L2, L3의 자세를 취한 상태에서 30초 동안 진동자극을 한 후 60 초간 휴식한다. 나머지 자세를 취하고 정해진 시간동안 정해진 주파수의 진동자극을 수행한다. 여기서 CD1과 CD2는 마무리 진동 자극 자세이다.
본 실시예에 있어서, 메모리에 저장된 [표 1]과 같은 데이타와, 도 6에 도시된 자세에 대한 정보는 하나의 예시에 불과하다. 다양한 형태의 체형 및 자극자세 별로 다양한 값을 갖는 자극시간 및 자극세기(주파수)를 사용자의 성별, 나이, 체중, 신장, 인종별로 실험에 의하여 정할 수 있다. 또한, 사용자별로 계속적으로 진동 자극을 수행하여 변화된 신체에 관한 이력 정보가 기록되도록 하고, 이를 반영한 진동자극장치를 제어하기 위한 정보가 메모리에 저장되도록 할 수도 있다. 또한, 사용자의 신체의 좌우 균형상태나 골밀도를 고려한 자극 정보를 추가로 메모리에 저장할 수도 있다.
도 4는 본 실시예의 도 3에 도시된 진동자극장치를 이용하여 인체의 양손과 양발에 각각의 도전성 전극(E1 - E8)을 접속시킨 상태에서 인체의 각 부위의 임피던스를 측정할 수 있음을 설명하기 위한 것이다. 각각의 도전성 전극(E1 - E8)은 도 1 및 도4를 참조하면, 우측 손으로 감싸서 엄지를 제외한 손가락과 손바닥을 접촉시킬 수 있는 우측손바닥 전극(E8)과, 우측 엄지손가락만을 접촉시키기 위한 우측 엄지전극(E7)과, 좌측 손으로 감싸서 엄지를 제외한 손가락과 손바닥을 접촉시킬 수 있는 좌측 손바닥 전극(E6)과, 좌측 엄지손가락만을 접촉시키기 위한 좌측 엄지 전극(E5)과, 우측 앞발바닥을 접촉하기 위한 우측 앞발바닥 전극(E4)과, 우측 뒤발바닥 전극(E3)과, 좌측 앞발바닥을 접촉하기 위한 좌측 앞발바닥 전극(E2) 및 좌측 뒤 발바닥을 접촉하기 위한 좌측 뒤발바닥 전극(E1)으로 구성된다. 또한, 각각의 전극을 신체 부위별 임피던스를 측정하기 위하여 인체의 우측팔의 손목으로부터 우측어깨 조인트까지의 저항을 RRA, 좌측팔의 손목으로부터 좌측어깨 조인트까지의 저항을 RLA, 우측다리의 발목에서부터 우측힙조인트까지의 저항을 RRL, 좌측다리의 발목에서부터 좌측힙 조인트까지의 저항을 RLL, 몸통의 저항을 RT, 손바닥에서부터 손목까지의 저항을 Ra, 엄지손가락에서부터 손목까지의 저항을 Rb, 앞발바닥에서부터 발목까지의 저항을 Rc, 그리고 뒤발바닥에서부터 발목까지의 저항을 Rd로 가정한다. 상기 인용특허 2에는 상기와 같이 가정된 인체의 각부분의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값으로부터 인체의 체액의 양(TBW), 지방이외의 성분(FFM), 체지방율(%BF), 세포내외의 체액의 분포비율(ECW/ICW)등 필요한 인체 성분을 분석하는 방법이 개시되어 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 대한 설명에서는 임피던스를 구하고, 체성분을 분석하는 방법에 대한 설명을 생략한다.
이하에서는 도 1 및 도 5를 참조하여, 본 실시예의 진동자극장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 사용자는 맨발이나 가벼운 스타킹을 신고 진동판(23)의 전극을 밟고서 올라서고 데이타 입력수단(15)을 이용하여 성별, 나이, 신장과 같은 사용자 정보를 입력한다. 이 때, 프레임에 설치된 로드셀(35)로부터 사용자의 체중 데이타가 제어부(C)로 입력된다(S1). 다음으로, 사용자의 양손이 핸들(33)의 전극(E5-E8)을 파지하고, 양발이 진동판(23)의 전극(E1-E4)의 올바른 위치에 위치된 상태에서, 제어부(C)는 정해진 순서로 각각의 전극에 전류를 흘려서 신체의 부위별 임피던스를 측정한다(S2). 임피던스 측정을 위한 신호를 제어부(C)로 입력하기 위한 장치는 데이타입력수단(15)에 별도의 버튼을 마련하거나, 핸들의 정당한 위치에 설치할 수 있다. 다음으로, 마이크로프로세서(14)에서 측정된 신체부위별 임피던스와 입력된 사용자 정보를 이용하여 사용자의 체성분을 연산한다(S3). 임피던스 측정, 체성분 연산 등을 위한 구체적인 기술내용은 상기 인용문헌 2에 상세히 개시되어 있으므로 설명을 생략한다.
다음으로, 사용자의 나이, 성별, 신장, 체중 및 측정된 체성분 값을 이용하여 사용자의 체형을 판단하고, 사용자의 나이, 성별, 신장, 체중 및 체형 등 신체조건을 고려하여 메모리에 저장된 신체자극을 위한 일련의 신체자극정보를 선택한다(S4). 본 실시예에서는 메모리에 저장된 신체자극정보를 선택하도록 되어 있으나, 미리 정해진 프로그램에 의해서 일련의 신체자극정보를 생성하도록 할 수도 있다. 메모리에 저장되거나 프로그램에 의하여 생성되는 신체자극정보는 사용자 체형 및 신체 균형 정도에 따른 일련의 자극 자세별 진동 자극시간 및 진동 주파수 정보이다. 상기 자극자세에 관한 정보는 LCD와 같은 데이타 표시부에 표시될 수 있는 이미지 정보를 포함한다. 다음으로, 제어부로 사용자가 자동선택(생성)된 신체자극정보를 수행하기를 원하는 신호가 제어부(C)로 입력되면(S5), 선택(생성)된 일련의 사용자 자세정보를 데이타표시부(16)에 순차로 표시하면서, 동시에 표시되는 사용자 자세정보별로 정해진 시간 동안 정해진 주파수의 진동 자극을 사용자에게 가하도록 진동발생수단(21)을 제어한다(S6). 예를 들어 체성분 분석의 결과 전체적으로 근육량이 부족하고 과체중이며, 비슷한 체중에 대해 상체와 하체의 비율에 대해 평균보다 하체가 부실한 사용자의 경우, [표 1]에서 자극부위로 다리가 선택되고, 체형은 비만이 선택된다. 이 경우 일련의 진동자극은 다음과 같다. 제어부(C)는 도 6의 P1 자세를 표시부에 표시하고 30초간 30Hz의 주파수로 진동판이 진동하도록 제어하고 45 초간 진동을 멈춘다. 다음으로 L1의 자세를 표시부에 표시하고 30Hz의 주파수로 30초 동안 진동판이 진동하도록 제어하고 60 초간 진동을 멈춘다. 다음으로 순차로 L2, L3의 자세를 표시하고 30초 동안 진동판이 진동하도록 제어한 후 각각 60 초간 진동을 멈춘다. 나머지 자세도 순차로 정해진 시간 동안 표시부에 표시하고 정해진 주파수로 진동판이 진동하도록 제어한다.
사용자가 수동으로 진동자극장치를 제어하기 위한 신호를 입력하면(S8), 사용자가 데이타 입력수단을 통하여 입력(선택)한 신체자극정보에 따라서 진동발생수단을 제어한다(S9). 선택된 진동자극을 모두 수행하고 나면(S7, S10), 제어부(C)는 진동자극을 정지한다(S11). 앞에서 설명된 것과 같이 본 실시예의 진동자극장치는 사용자의 체성분을 측정하여, 사용자의 신체조건에 적합한 진동자극을 제공할 수 있게 된다. 본 실시예의 진동자극장치는 8개의 전극을 사용하여 체성분을 측정하도록 되어 있으나, 간편하게 한 쌍의 핸들에 각각 2개씩 4개의 전극만을 설치하여 체성분을 측정하도록 할 수도 있음은 당업자에게 있어서 자명한 기술적 변형이다.
도 7은 본 발명에 따른 진동 자극 장치의 다른 실시예의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 진동 자극 장치의 진동발생수단의 사시도이다.
본 실시예의 진동자극장치(200)는 프레임(30)과 진동판(23)을 포함한다. 프레임(30)은 베이스판(31)과, 베이스판(31)의 일측에서 연장된 포스트(32)를 포함한다. 포스트(32)에는 사용자가 양손으로 잡기 위한 한 쌍의 핸들(33)이 고정되어 있다. 도시되지는 않았으나, 포스트(32)의 내부에는 진동자극장치(200)를 제어하기 위한 제어부(C)가 설치되어 있다. 포스트(32)의 상부에는 제어부(C)로부터 진동자극장치(200)의 사용자에게 제공되는 메시지를 표시하기 위한 표시부(16)와, 연령, 성별, 신장, 체중과 같은 정보를 사용자로부터 입력받기 위한 데이타 입력수단(15)이 설치되어 있다. 본 실시예에 있어서 데이타 입력수단(15)은 도시된 바와 같이 복수의 버튼으로 구성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 표시장치(16)에 터치 스크린과 같은 장치를 설치하여 대체할 수도 있다.
도 7에 도시된 실시예가 도1에 도시된 실시예와 다른 점은, 진동판이 상하로 수직운동하는 것이 아니라, 시소운동을 하도록 되어 있는 점이다. 도 8을 참조하면, 베이스판(31)에는 한 쌍의 브라켓(40)이 설치되어 있으며, 브라켓(40)에는 회전가능하게 지지축(41)이 설치되어 있다. 진동판(23)의 중앙부는 지지축(41)에 고정된 한 쌍의 고정블록(62)에 고정되어 지지축(41)을 중심으로 양단이 시소운동을 하도록 설치되어 있다. 또한 진동판(23)의 일단에는 진동판이 회동운동을 하도록 동력을 전달하기 위한 한 쌍의 링크(48)의 일단이 고정블록(61)을 매개로 각각 고정되어 있다.
진동판(23)이 시소운동을 하도록 하기 위한 진동발생수단은 베이스판(31)에 설치된 모타(50)와, 모타(50)의 회전축에 연결된 구동축(51)과 구동축(51)과 일정거리 이격되어 평행하게 설치된 종동축(44)을 포함한다. 구동축(51)에는 구동풀리(52)가 고정 설치되어 있고, 종동축(44)에는 종동풀리(54)가 고정 설치되어 있다. 또한, 구동풀리(52)와 종동풀리(52)에는 벨트(56)가 감겨져서 구동축(51)의 회전력을 종동축(44)에 전달하도록 되어 있다. 종동축(44)의 양단에는 종동축(44)의 회전 중심선과 일정거리 편심된 회전중심선을 갖는 편심축(46)이 연장 형성되어 있다. 각각의 편심축(56)에는 링크(48)의 일단이 회동가능하게 설치되어 있다. 또한, 각각의 링크(48)의 타단에는 고정블록(61)이 회동가능하게 설치되어 있고 각각의 고정블록(61)은 진동판(23)의 일측 단부 하부면에 고정된다. 따라서, 모타(50)가 회전하면 모타의 회전력은 구동축(51), 구동풀리(52), 벨트(56), 종동풀리(54), 종동축(44), 편심축(56) 순서로 전달되고, 편심축(56)에 고정된 링크(48)에 의하여 진동판(23)의 양단이 상하로 회동운동한다. 도 1에 도시된 진동자극장치는 진동의 진폭과 주파수를 조절하여 진동 자극의 세기를 조절할 수 있는 반면에, 본 실시예의 진동 자극 장치는 진폭이 고정되어 있으므로 주파수의 변화만을 가지고 진동 자극의 세기를 조절할 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 실시예보다 제어가 간편하다는 장점이 있다.
본 발명에 의하면, 사용자의 체성분을 측정하여 신체 조건에 적합한 진동 자극을 자동으로 줄 수 있는 장치 및 방법이 제공된다. 따라서, 자신의 연령과 성 별 및 자신의 체중, 신장, 체형과 같은 신체조건에 적합한 진동 자극을 사용자가 선택하지 않아도 되므로 사용이 편리하고, 근육에 과도한 자극을 주게 되거나, 훈련이 되기에 부족한 자극을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 진동자극장치는 사용자의 신체조건에 적합한 일련의 진동 자극을 받기 위한 자세가 표시장치로 표시되면서, 동시에 자세별로 정해진 시간 동안 정해진 주파수의 진동자극을 주도록 되어 있다. 따라서, 사용자는 표시장치로 표시되는 자세를 보면서 진동자극을 위한 자세를 취하여 용이하게 일련의 진동 자극을 받을 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (8)

  1. 프레임과, 사용자가 양손으로 파지하도록 상기 프레임에 연결된 한 쌍의 핸들과, 상기 각각의 핸들에 한 쌍씩 이격되어 설치된 네 개의 도전성 전극과, 상기 프레임에 설치된 진동판과, 상기 진동판에 연결된 진동발생수단과, 상기 프레임에 설치된 데이타 입력수단과,
    상기 데이타 입력수단으로 부터 사용자의 신체정보를 입력받고, 상기 핸들에 설치된 네 개의 도전성 전극에 걸리는 사용자의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값과 입력된 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동자극장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동판과 프레임 사이에 설치되어 진동판에 올라선 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 센서로부터 입력된 출력 값과 측정된 임피던스 값을 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동자극장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진동판의 상부 사용자의 양발이 위치하는 자리에 각각 한 쌍씩 이격되어 설치된 네 개의 도전선 전극을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 핸들에 설치된 네 개의 도전성 전극과 상기 진동판에 설치된 네 개의 도전성 전극에 걸리는 사용자의 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스 값과 입력된 신체정보를 이용하여 사용자의 체성분 값을 연산하고, 연산된 사용자의 체성분 값에 따라서 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동자극장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임에 설치된 데이타 표시부와,
    상기 입력수단으로부터 입력된 사용자 정보와 체성분 값에 대응하는, 체형정보와 체형정보에 대응하는 일련의 사용자 자세정보와 자세정보별 자극시간 및 진동주파수 정보를 포함하는 진동자극정보를 저장하기 위한 메모리부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 사용자의 연산된 체성분 값에 대응하는 진동자극정보를 메모리부로부터 읽어내서 사용자 자세정보를 데이타 표시부에 순차로 표시하고, 동시에 표시되는 사용자 자세정보별로 정해진 시간 동안 정해진 주파수의 진동을 발생하도록 상기 진동발생수단을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 진동 자극 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동발생수단은 상기 진동판의 하부에 고정 설치된 진동모타와, 일측이 상기 진동판의 하부에 연결된 복수의 탄성부재와, 상기 탄성부재의 타측에 고정된 중간판을 더 포함하고,
    진동판에 올라선 사용자의 체중을 측정하기 위한 센서는 상기 중간판과 프레임 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 진동 자극 장치.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동판은 상기 프레임의 상부면 중심에 양단이 회동가능하도록 설치되어 있고,
    상기 진동발생수단은, 상기 프레임에 설치된 모타와, 상기 모타에 연결되어 회전가능하게 설치된 구동축과, 상기 구동축에 고정 설치된 구동풀리와, 상기 구동축에서 일정거리 평행하게 이격되어 회전가능하게 설치된 종동축과, 상기 종동축에 고정 설치된 종동풀리와, 상기 구동풀리와 종동풀리에 감긴 벨트와, 상기 종동축의 양단에서 편심되도록 연장된 한 쌍의 편심축과, 일단이 상기 한 쌍의 편심축 각각에 설치된 한 쌍의 링크를 더 포함하고, 상기 진동판의 일단부에 상기 한 쌍의 링크의 타단이 고정된 것을 특징으로 하는 진동자극 장치.
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