KR101018799B1 - 에어백타입 체압분포 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어떤 측정 대상의 그 압력분포를 측정하는 압력분포 측정기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사람의 압력분포를 측정하는데 이용될 수 있다. 본 발명은 체압측정 매트의 에어백에 복원성 물질의 내장재가 설치되어 보다 정확한 체압분포 측정이 가능하다. 이러한 본 발명에 의한 체압분포 측정기는 특정인의 압력분포를 측정하여 그 측정된 압력분포에 따라 그 특정인에 적합한 침대 매트리스를 선정하거나 맞춤 제작하는데 이용될 수 있다.

체압, 체압분포, 침대, 매트리스, 에어백, 복원성, 맞춤

Description

에어백타입 체압분포 측정기{An Air Bag Type Humoral Pressure Sensing Apparatus and a Mat for the Same}

본 발명은 어떤 측정 대상의 그 압력분포를 측정하는 압력분포 측정기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 사람의 압력분포를 측정하는데 이용될 수 있으며, 사람이 누운 상태에서 그 압력분포를 측정하는데 이용될 수 있다. 그래서, 특정인의 압력분포를 측정하여 그 측정된 압력분포에 따라 그 특정인에 적합한 침대 매트리스를 선정하거나 맞춤 제작하는데 이용될 수 있다.

사람은 그 형상이 복잡한 굴곡으로 이루어져 있고, 또 그 굴곡진 형상은 사람마다 제각기 서로 다르다. 그리고, 사람은 균일한 무게로 되어 있지 않고 부위마다 그 무게도 각기 다르다. 예컨대, 사람은 각각 신체 주요부위인 머리, 몸통, 엉덩이와 다리부위 등에 따라 그 무게가 다르며, 그 때문에 체압분포는 부위별로 뿐만 아니라 사람 별로도 다르다.

이와 같이 침대에 누우면 사람마다 침대에 가해지는 압력의 분포, 즉, 체압의 분포가 각기 다른데, 침대 매트리스는 그러한 인간의 각기 다른 체압분포와 무관하게 획일적으로 제작되고 있는 것이 일반적이다.

사용자의 체압분포에 맞지 않는 침대 매트리스를 사용하게 되면 숙면을 취하기 어렵다. 그리고, 그와 같이 자신의 체압분포에 맞지 않는 매트리스를 장기간 사용하게 되면 허리 디스크 등을 유발하기도 한다.

이러한 문제 때문에 최근에는 사용자의 체압분포에 맞는 매트리스를 선정하기 위해 그 체압분포를 측정하기도 한다. 즉, 체압분포 측정시스템을 이용하여 사용자의 체압을 측정하여 그 체압분포를 얻은 후, 그 측정된 체압분포에 적합한 매트리스를 선정한다.

측정된 체압분포에 따라 적합한 매트리스를 선정하는 것은 다양한 방법에 의해 이루어질 수 있다. 예컨대, 체압분포를 유형별로 정의하고 그 각 유형에 따라 적합한 매트리스를 결정한 후, 측정된 체압분포가 어느 유형에 속하는지 확인하여 그 유형에 적합한 매트리스를 선정하는 방법에 의할 수 있다.

그런데, 이때, 측정된 체압분포가 정확하지 않다면 그 정확하지 않은 체압분포에 따라 선정된 매트리스는 의미가 없을 수 있다. 즉, 체압분포에 따라 매트리스를 선정하는 것이 아무리 잘 구성되어 있다고 하더라도 체압분포의 측정이 부정확하면 그러한 체압분포에 따라 매트리스를 선정하는 것은 의미가 없을 수 있다. 따라서, 사용자에게 잘 맞는 매트리스를 선정하기 위해서는 체압분포를 정확하게 측정하는 것이 무엇보다도 중요하다 할 수 있다.

본 발명은 사람의 체압분포를 측정하는 체압분포 측정기에 관한 것이다. 특히, 체압분포를 보다 정확하게 측정할 수 있는 체압분포 측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 체압분포 측정기의 일례는, 다수의 에어백들과, 상기 에어백 내에 각각 설치되는 복원성 물질로 이루어진 다수의 내장재들과, 상기 각 에어백의 에어홀과 연통되는 다수의 튜브들과, 상기 각 튜브 내의 유체 압력을 센싱하는 다수의 압력센서들을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 에어백 내에는 기체나 또는 액체 등과 같은 유체가 충진되어 있을 수 있다. 이하에서는 공기를 사용하는 경우를 예로하여 설명한다.

상기 에어백들은 각각 에어홀을 갖는다. 그리고, 상기 내장재들은 변형가능하며 상기 에어백의 외형을 유지하도록 복원성 물질로 이루어진다.

체압을 측정할 때 상기 에어백은 압력에 의해 눌림을 받아 외형이 변형된다. 상기와 같이 에어백이 압력을 받게 되면 그 내부의 공기 또한 압력을 받게 된다. 그리고, 상기 에어백 내의 압력은 상기 에어홀을 통해 상기 튜브로 전달되어 압력센서에 의해 측정된다. 즉, 체압분포는 에어백 내의 압력을 튜브 내 압력을 센싱하는 압력센서에 의해 측정함으로서 측정된다.

여기서, 상기 압력센서는 본 발명에 맞도록 상기 에어백의 압력을 측정하기 에 적합한 것이라만 어떠한 형태라도 무방할 것이다. 기체 압력을 측정할 수 있는 압력센서로서 종래에 잘 알려진 센서들이 이용될 수 있다. 다만, 체압분포를 측정할 때의 온도 범위 내지 측정 압력 범위 등 관련된 조건의 범위 내에서 오차가 적은 것으로 선정되는 것이 바람직하다. 측정 범위 내에서 선형적으로 신호를 출력하는 센서가 바람직하다.

상기 에어백들은 메트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이와 같은 메트릭스 형태로 배열된 에어백들은 사람의 체압분포를 측정하기에 충분한 정도의 크기를 갖도록 하나의 매트리스(이하 '체압측정 매트'라 함)를 형성할 수 있다.

상기 압력센서들은 A/D 컨버터를 통해 컴퓨터와 연결될 수 있다. 그래서, 상기 압력센서들에 의해 측정된 압력은 컴퓨터를 통해 읽혀져 모니터에 디스플레이 될 수 있다.

상기 컴퓨터에는 본 발명에 의한 체압분포 측정기에 적합하도록 고유의 프로그램이 입력되어 있을 수 있다. 측정자는 피측정자가 체압측정 매트에 누운 상태에서 상기 컴퓨터의 프로그램을 이용하여 상기 피측정자의 체압을 용이하게 측정할 수 있다.

상기 각 압력센서들은 그에 상응하는 각 에어백의 위치 정보에 의해 정의될 수 있다. 즉, 어떠한 압력센서에 의해 측정된 압력이 상기 체압측정 매트 중 어떤 에어백에 대응하는지 정의되어 있을 수 있다. 그래서, 상기 압력센서들에 의해 측정된 압력들은 그 각 대응하는 에어백의 위치정보와 함께 컴퓨터에 저장되고 디스플레이될 수 있다. 이 경우 측정 결과 데이터는 모니터 상에 디스플레이 될 때, 체 압측정 매트에 대한 x 및 y로 표시될 수 있는 2차원의 위치좌표에 대하여 z 좌표로서 압력 값으로 표시될 수 있다. 또는 측정된 압력 값은 체압측정 매트에 대한 x 및 y로 표시될 수 있는 2차원의 위치좌표에 대한 색에 의해 구분되는 등압선으로 표시될 수도 있다.

체압 측정 시 상기 에어백은 피측정자의 무게에 눌려 압축되어 변형될 수 있으며, 체압 측정 후에는 에어백 내의 내장재에 의해 본래의 형태로 복원된다.

에어백 내에는 공기가 일정량 주입되어 있는데, 공기는 온도에 따라 그 부피가 변하기 때문에 에어백의 형상이 일정하게 유지되기 곤란하다. 그리고, 이 경우 에어백 내의 공기압도 변하게 된다. 그래서, 에어백 내에 공기만 있는 경우에는 에어백의 형상이 유지되기 어렵고 그 공기압도 줄어들 수 있다. 체압분포를 보다 정확하게 측정하기 위해서는 각각의 에어백이 피측정자와 잘 접촉되어야 하고, 또, 피측정자의 무게를 지탱할 정도의 충분한 공기압이 있어야 한다. 그러나, 에어백 내에 공기만 주입된 경우에는 온도의 영향으로 그 공기의 부피 및 압력이 감소할 수 있기 때문에 그로 인해 피측정자와 잘 접촉되지 않거나 또는 공기압이 충분치 못하여 측정이 정확하게 이루어지지 않을 수 있다. 그리고, 이와 같이 측정이 부정확하게 될 수 있는 현상은 체압측정 매트를 표면이 굴곡져 있는 침대 매트리스 등 위에 올려놓고 체압을 측정하는 경우 더욱 심할 수 있다. 또한, 에어백에 공기만 주입되는 경우 각각의 에어백에 동일양의 공기량을 주입하는 것이 어려운 문제가 있기도 하다.

상기 에어백 내에 설치된 내장재는 에어백의 형상을 유지시켜 상술한 바와 같이 측정이 부정확해지는 문제를 감소시킨다.

내장재는 에어백의 형상을 유지하여 그 내부의 공기량이 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 또한, 각 에어백 간의 공기압 내지 공기량의 균일성을 확보할 수 있다. 그리고, 체압측정 매트가 설치되는 면이 굴곡져 있더라도 에어백은 적당히 팽팽한 상태로 유지되므로 그와 같은 굴곡을 보상할 수 있기 때문에 측정이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.

상기 내장재는 통기성 물질로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 내장재는 스폰지로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 스폰지는 오픈셀(open cell) 스폰지 또는 클로즈셀(close cell) 스폰지일 수 있다. 그리고, 상기 스폰지는 일반적으로 사용되는 스폰지도 가능하지만 폴리우레탄으로 만들어질 수도 있다.

또한, 상기 내장재는 상기 에어홀과 연통되는 에어챔버를 형성하도록 형상될 수 있다. 예컨대, 상기 내장재는 에어백의 모양과 동일하게 형상되되 중앙에는 원형의 에어챔버를 가지도록 형상될 수 있다. 즉, 사각형 중앙에 원형의 구멍이 뚫린 형상일 수 있으며, 그 중앙의 원형 구멍은 에어챔버를 형성하게 된다. 그리고, 상기 에어챔버는 그 에어홀과 연통된다. 여기서, 상기 에어챔버의 형태는 원형 이외에 사각형 등 다른 다양한 형태일 수도 있다.

상기 에어백들이 메트릭스 형태로 배열된 경우, 어느 한 열의 에어백들과 그 이웃한 열의 에어백들은 서로 에어홀들이 대향하도록 배열될 수 있다.

그리고, 상기 한 열의 에어백들에 연통된 튜브들과 상기 이웃한 열의 에어백 들에 연통된 튜브들은 상기 열들 사이로 배치될 수 있다.

또한, 상기 튜브들은 상기 에어백들의 두께보다 얇게 하는 것이 바람직하다. 튜브에 의해 에어백의 압력 측정이 방해되지 않도록 하기 위함이다. 또한, 튜브의 직경이 작을수록 에어백 내의 압력변화가 빠르게 전달될 수 있다.

본 발명에 의한 체압분포 측정기는, 그 에어백의 형상이 유지되어 내부의 공기량이 일정하게 유지될 수 있으며, 또한, 각 에어백 간의 공기압 내지 공기량의 균일성을 확보할 수 있다.

또한, 체압측정 매트가 설치되는 면이 굴곡져 있더라도 에어백은 적당히 팽팽한 상태로 유지되므로 그와 같은 굴곡을 보상할 수 있기 때문에 피측정자와의 접촉이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 체압분포 측정기는 에어백 내의 부피가 내장재에 의해적당히 유지되기 때문에 그 측정의 정확도는 온도변화에 강하다.

따라서, 본 발명에 의한 체압분포 측정기에 의하면 보다 정확한 체압분포의 측정이 가능하다.

도1은 본 발명에 의한 체압분포 측정기에 포함되는 체압측정 매트(100)를 나타낸다.

상기 체압측정 매트(100)는 중앙에 다수의 에어백(111)들이 위치한 에어백부(110)가 있으며, 일측 모서리에는 상기 에어백(111)들의 압력을 센싱하여 디지털 신호로 전환하기 위해 압력센서(122)들 및 A/D 컨버터(121)들이 위치한 데이터 변환부(120)가 있다.

상기 에어백부(110)에는 커버(130) 내에 다수의 에어백(111)들이 메트릭스로 배열되어 설치되어 있다.

그리고, 상기 각각의 에어백(111)들은 튜브(112)가 연결되어 있다. 상기 각각의 튜브(112)는 각 에어백(111)들과 연결되어 체압측정 매트(100)의 일측 모서리에 위치한 데이터 변환부(120)까지 연장되어 나오도록 설치된다.

상기 각각의 튜브(112)는 상기 A/D 컨버터(121)와 연결된다. 이때, 상기 각 튜브(112)는 각각의 압력센서(122)를 통해 A/D 컨버터(121)와 연결된다. 그래서, 각 에어백(111) 내의 압력은 그 상응하는 튜브(112)를 통해 압력센서(122)로 전달되어 그 압력이 측정될 수 있다.

상기 에어백(111)은 체압측정 매트(100)에 가로방향으로 16개, 세로방향으로 38개 설치된다.

그리고, A/D 컨버터(121)는 16개의 신호를 받을 수 있는 38개의 개별 A/D 컨버터(121)로 구성되고 있다. 가로 한 열의 에어백(111)들과 연결된 16개의 튜브(112)들은 16개의 신호를 받을 수 있는 하나의 A/D 컨버터(121)와 연결되어 있다.

16x38 메트릭스 배열의 에어백(111)들 내의 압력이 상기 38개의 A/D 컨버터(121)를 통해 일시에 측정되어 디지털 신호롤 변환될 수 있다.

도2는 상기 체압측정 매트(100) 내에 설치된 에어백(111)들의 배열에 대해 보다 자세히 나타내고 있다.

도2에 보이는 바와 같이, 커버(130) 내에 설치된 에어백(111)은 튜브(112)와 연결된다. 상기 튜브(112)는 한 열의 에어백(111)과 그 인접한 다른 열의 에어백(111) 사이의 공간으로 배치되어 체압측정 매트(100)의 모서리까지 연장되어 나온다.

도3은 도1의 'A' 부분에 대응하는 부분을 확대한 것이다. 도3에 보이는 바와 같이 각각의 튜브(112)들은 A/D 컨버터(121)와 연결되어 있다. 그리고, 각각의 A/D 컨버터(121)들은 병렬로 연결되어 데이터 처리장치와 연결된다. 상기 데이터 처리장치는 통상의 컴퓨터일 수 있다.

A/D 컨버터(121)를 통해 디지털 신호를 변환된 체압 분포 데이터는 상기 컴퓨터를 통해 저장될 수 있고, 또 디스플레이될 수 있다. 상기 컴퓨터에는 측정된 체압분포 데이터를 후처리할 수 있는 프로그램이 설치되어 있을 수 있다. 그래서, 상기 프로그램을 통해 측정된 체압분포를 다양한 형태로 모니터에 디스플레이하여 나타낼 수 있다.

또한, 상기 프로그램은 체압분포 유형별로 그에 적합한 침대 매트리스가 설정되어 있을 수 있다. 그래서, 측정된 체압분포가 어떠한 유형의 체압분포에 속하는지 판단한 후 그에 적합한 침대 매트리스를 선정하여 모니터에 디스플레이할 수 있도록 프로그램되어 있다.

도4는 에어백(111)이 A/D 컨버터(121)에 연결되는 모습을 도시하고 있다. 튜브(112)의 일단은 에어백(111)과 연결되고, 타단은 A/D 컨버터(121)와 연결된다. 이때, 튜브(112)와 A/D 컨버터(121) 사이에는 압력센서(122)가 구비된다.

그래서, 에어백(111) 내의 공기압은 튜브(112)를 통해 압력센서(122)로 전달되어 측정되고, 그 측정된 압력은 A/D 컨버터(121)에 의해 디지털 신호로 변환되는 것이다.

또한, 도5는 에어백(111)의 구조를 보다 자세히 나타낸다. 도5에 보이는 바와 같이, 에어백(111)은 일측에 에어홀(116)을 갖는다. 그리고, 그 내부에는 폴리우레탄 소재의 스폰지가 내장재(114)로 설치되어 있다. 여기서, 상기 내장재(114)는 상기 에어백(111) 외피 내면에 접착되어 설치된다. 그리고, 상기 에어백의 외피는 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)으로 만들어질 수 있다.

상기 내장재(114)는 에어챔버(115)로서 중앙에 원형의 홀을 가지며, 상기 에어챔버(115)는 상기 에어홀(116)과 연통된다.

그리고, 튜브(112)가 상기 에어홀(116)과 연통되도록 연결된다.

상기 에어백(111) 내에 함유된 공기량은 상기 내장재(114) 내부에 함유된 공기량과 상기 에어챔버(115)에 있는 공기량을 합한 정도와 같다.

여기서, 상기 에어백(111) 내에는 공기 이외에 다른 기체나 다른 유체가 주입될 수도 있다. 즉, 본 발명에 의한 체압분포 측정기는 에어백(111)에 공기만을 주입하여 사용하는 것으로 한정되는 것이 아니다. 다만, 공기가 비용면에서 바람직할 것이다.

상기 에어백(111)이 눌려짐에 따라 에어백(111) 내의 공기압이 변동되며 그 압력은 튜브(112)를 통해 압력센서(122)로 전달되어 측정되게 된다.

이때, 상기 튜브(112)의 직경은 충분히 작게 만들어져 에어백(111)과 에어백(111) 사이로 배치되었을 때 체압 측정을 방해하지 않는다. 즉, 피측정자가 체압측정 매트(100)위에 누워 에어백(111)의 압축되더라도 상기 튜브(112)는 피측정자에 의해 눌리지 않을 만큼 작게 만들어질 수 있다.

도6은 본 발명에 의한 체압분포 측정기의 일실시예를 가지고 체압분포를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 체압측정 매트(100)를 침대 매트리스 위에 펼쳐 놓고, 컴퓨터(99)와 연결한다.

다음으로, 체압측정 매트(100)에 아무런 압력이 가해지지 않은 상태에서 영점을 맞춘다. 즉, 피측정자의 체압을 측정하기 전에 에어백(111)의 압력을 영점으로 맞춘다.

그리고 나서, 피측정자로 하여금 체압측정 매트(100) 위로 눕도록 한 후, 컴퓨터(99) 내의 프로그램을 실행하여 체압분포를 측정한다.

이와 같이 측정된 체압분포를 가지고 그 피측정자에 적합한 침대 매트리스를 선정하여 제안할 수 있다.

측정이 끝나고 피측정자가 체압측정 매트(100)에서 일어나 나오면 에어백(111)들은 그 내부의 내장재(114)들에 의해 본래의 형상으로 복원된다. 이와 같이 에어백(111)의 형상이 바로 복원될 수 있기 때문에 다음 측정이 정확하게 이루어질 수 있으며, 또 바로 이루어질 수 있다.

또한, 침대 매트리스의 표면은 매끄럽지 않고 굴곡이 많이 형성되어 있는 것 이 일반적인데, 상기 체압측정 매트(100)는 내장재(114)들로 인해 에어백(111)들이 적당히 팽팽한 상태로 유지되어 있기 때문에 그와 같은 굴곡에도 불구하고 보다 정확한 측정이 가능하다.

내장재(114)가 없는 경우에는 에어백(111)들이 팽팽한 상태로 있지 않고 바람 빠진 공처럼 느슨한 상태로 있을 수 있는데, 그럴 경우 굴곡진 침대 매트리스의 함몰부에 위치한 에어백(111)은 피측정자와 접촉이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우 그 접촉이 제대로 이루어지지 않은 부분의 체압은 정확하게 측정될 수 없을 뿐만 아니라, 다른 부분의 에어백(111)들은 피측정자의 무게를 더 가중하여 지탱하여야 하므로 역시 정확한 체압의 측정을 얻을 수 없게 된다.

상기의 실시예는 본 발명에 대한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명의 청구의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명은 상기의 실시예 이외로 변형되어 실시될 수 있으며, 그러한 다양한 실시 또한 본 발명의 범주에 속하는 것이다. 예컨대, 본 발명은 맞춤형 침대를 선정하는데 사용되는 것으로 한정되는 것이 아니며, 또한, 측정되는 체압은 피측정자 신체 전체에 대한 것은 물론 부분에 대한 것도 포함한다.

그리고, 체압측정 매트(100)는 용도에 따라서는 상기 실시예 보다 더 크거나 또는 작게 만들 수도 있다. 16x38의 매트릭스 배열은 하나의 실시예일뿐 사용 용도나 정밀도 등을 고려하여 증감될 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 체압측정 매트의 일실시예를 나타낸다.

도2는 상기 체압측정 매트 내에 설치된 에어백들의 배열을 나타낸다.

도3은 도1의 'A' 부분에 대응하는 부분을 확대한 것이다.

도4는 에어백이 A/D 컨버터에 연결되는 모습을 도시하고 있다.

도5는 에어백의 구조를 보다 자세히 나타낸다.

도6은 본 발명에 의한 체압분포 측정기의 일실시예를 가지고 체압분포를 측정하는 예를 나타낸다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명*

100 : 체압측정 매트 111 : 에어백

112 : 튜브 113 : 외피

114 : 내장재 115 : 에어챔버

116 : 에어홀 121 : A/D 컨버터

122 : 압력센서

Claims (6)

1. 에어홀을 각각 가지는 다수의 에어백들;

   변형가능하며 상기 에어백의 외형을 유지하도록 복원성 물질로 이루어지고, 상기 에어홀과 연통되는 에어챔버를 형성하도록 형상되되, 상기 각각의 에어백 내에 각각 설치되는 다수의 내장재들;

   상기 각 에어백의 에어홀과 각각 연통되는 다수의 튜브들; 그리고

   상기 각 튜브 내의 유체 압력을 각각 센싱하는 다수의 압력센서들;

   을 포함하여 구성되는 체압분포 측정기.
2. 제1항에 있어서, 상기 내장재는 통기성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 체압분포 측정기.
3. 제2항에 있어서, 상기 내장재는 스폰지인 것을 특징으로 하는 체압분포 측정기.
4. 제3항에 있어서, 상기 스폰지는 오픈셀(open cell) 스폰지 또는 클로즈셀(close cell) 스폰지인 것을 특징으로 하는 체압분포 측정기.
5. 삭제
6. 커버;

   에어홀을 각각 가지고, 상기 커버 내에 메트릭스 배열로 배치된 다수의 에어백들;

   변형가능하며 상기 에어백의 외형을 유지하도록 복원성 물질로 이루어지고, 상기 에어홀과 연통되는 에어챔버를 형성하도록 형상되되, 상기 각각의 에어백 내에 각각 설치되는 다수의 내장재들;

   상기 커버 내에서 각 에어백의 에어홀과 각각 연결되어 상기 커버의 일측 모서리까지 연장되어 나오는 다수의 튜브들;

   상기 각 튜브 내의 유체 압력을 각각 센싱하는 다수의 압력센서들; 그리고

   상기 커버의 일측 모서리에 설치되어 상기 압력센서의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 에이디(A/D) 컨버터를 포함하여 구성되는 체압측정 매트.

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