KR101134433B1

KR101134433B1 - 보행 능력 진단 시스템

Info

Publication number: KR101134433B1
Application number: KR1020097017066A
Authority: KR
Inventors: 요이치 시노미야; 가즈히로 오치; 다카히사 오자와
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2012-04-09
Also published as: CN101594822A; JP4862895B2; EP2111791A4; KR20100004967A; US7972246B2; WO2008093406A1; EP2111791A1; JPWO2008093406A1; US20100035728A1

Abstract

사용자의 보행 동작을 검출하기 위해 건물 내에 설치되는 센서 유닛과, 통신 네트워크를 통하여 상기 센서 유닛에 접속되는 서버와 네트워크를 통하여 서버에 접속된 정보 통지 유닛 및 운동 기구를 포함한다. 서버는, 상기 센서 유닛으로부터의 보행 신호의 시계열 데이터를 분석하여 사용자의 보행 능력을 판정하여 보행 능력 데이터를 작성하는 진단부와 보행 능력 데이터를 정보 방치 장치나 운동 기구에 제공하는 정보 제공부를 구성한다. 정보 통지 유닛은 판정된 보행 능력을 사용자에 대해서 통지시키는 통지 수단을 포함하고, 운동 기구는 보행 능력에 따른 운동을 사용자에게 주도록 제어부를 포함한다.

Description

보행 능력 진단 시스템{WALKING ABILITY DIAGNOSIS SYSTEM}

본 발명은, 사용자의 일상 동작으로부터 보행 능력을 판정하기 위한 보행 능력 진단 시스템에 관한 것이다.

일본국 특허 공개 1997-168529호 공보에서는, 사용자의 보행 시의 보폭, 보행 속도, 체중 이동을 계측하는 장치를 개시하고 있다. 이 장치는, 보행의 형태를 분석하여 사용자의 보행 능력을 판정하도록 사용되는 것이 가능하다. 그러나 이 장치에서는 장치에 포함한 매트 상에서 사용자를 보행시키는 것이며, 일상의 동작을 충실히 재현하는 것이 어렵다. 그러므로 일상의 동작에 필요한 신체 능력을 일상 동작에 기초하여 측정할 수 없다고 하는 문제가 있다. 특히, 고령자에게 있어서는, 일상의 동작에 필요한 신체 능력을 조사하는 것이 중요하기 때문에, 이것을 실현하는 시스템이 요구된다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 건물이나 병원 등에 있어서, 일상 동작에 따른 사용자의 신체 능력을 판정하여, 이것을 사용자에게 알릴 수 있는 보행 능력 진단 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 관한 보행 능력 진단 시스템은, 사용자의 보행 동작을 검출하기 위해 건물 내에 설치되는 센서 유닛과, 건물 내에 설치된 통신 네트워크를 통하여 상기 센서 유닛에 접속되는 서버와, 상기 통신 네트워크를 통하여 상기 서버에 접속된 정보 통지 유닛을 포함한다. 상기 센서 유닛은 사용자의 보행 동작을 나타내는 보행 신호를 출력하도록 구성된다. 상기 서버는, 상기 센서 유닛으로부터 전송되는 보행 신호의 시계열 데이터를 축적하는 센서 정보 처리부와, 상기 시계열 데이터를 분석하여 사용자의 보행 능력을 판정하여, 보행 능력 데이터를 작성하는 진단부와, 작성된 보행 능력 데이터를 상기 네트워크에 송출하는 정보 제공부를 구성한다. 상기 정보 통지 유닛은, 상기 진단부에서 선택된 보행 능력 데이터를 사용자에 대해서 통지시키는 통지 수단을 포함한다. 이 구성에 의해, 건물 내에서 일상 동작을 행하고 있는 동안에 사용자의 보행 능력을 판정할 수 있다. 또한, 센서 유닛으로부터의 출력이 통신 네트워크를 통해 서버에 송신하므로, 센서 유닛과 서버를 떨어진 장소에 배치할 수 있고, 시행의 자유도가 높아 건물의 내부 구조에 따른 설치가 가능해진다. 특히, 센서 유닛을 건물 내에서 다양한 배치를 할 수 있기 때문에, 사용자의 일상 동작을 정확하게 검출할 수 있다.

상기 서버에는, 판정 데이터 테이블을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 진단부는, 미리 결정된 시간 범위 내의 상기 시계열 데이터에 기초하여, 사용자의 다리 강도를 분석하여 이것을 보행 능력 데이터로서 판정하고, 이 보행 데이터를 판정 시각과 관련시켜 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성된다. 이 경우, 상기 정보 통지 유닛은, 상기 판정 데이터 테이블로부터 최신의 보행 능력 데이터를 판독하고 이것을 통지하도록 형성된다. 이 구성에 의해, 사용자는 일상 동작에 있어서의 자신의 보행 능력 관련하여 최신의 데이터를 알 수 있다.

바람직하게는, 상기 진단부가, 미리 결정된 시간 범위 내의 상기 시계열 데이터에 기초하여 좌우의 다리 강도를 분석하고, 상기 좌우의 다리 강도의 대표치, 및 좌우의 다리 강도의 비인 다리 밸런스 비(leg balance ratio)를 판정하고, 다리 강도의 대표치와 다리 밸런스 비로 상기 보행 능력 데이터를 구성하고, 이 보행 데이터를 판정 시각과 관련시켜 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성된다. 이 구성에 의해, 사용자는 일상의 보행 동작에 있어서의 좌우의 다리 강도의 어긋남을, 다리 강도와 함께 알 수가 있다.

또한, 본 시스템에서는, 사용자의 신체 특징 데이터를 취득하는 인증 정보 취득 수단과, 복수의 사용자의 특징 데이터를 저장하는 사용자 테이블이 포함되는 것이 바람직하다. 상기 사용자 테이블은, 사용자 코드 및 각 사용자의 신체적 특징을 특정하는 신체 판정 데이터가 저장되도록 구성된다. 이에 대응하여, 상기 판정 데이터 테이블은 상기 사용자 코드를 저장하도록 구성된다. 상기 서버는 사용자 인식부를 가지고, 이 사용자 인식부는 상기 인증 취득 수단에 의해 얻어진 신체 특징 데이터에 기초하여 상기 사용자 테이블의 상기 신체 판정 데이터에 합치하는 상기 사용자 코드를 선택하여, 이 사용자 코드를 상기 진단부에게 준다. 상기 진단부는, 판정된 보행 능력 데이터를 상기 사용자 코드에 관련지어 상기 판정 데이터 테이블에 저장한다. 상기 정보 통지 유닛에는, 상기 사용자 테이블로부터 상기 사용자 코드를 특정하는 사용자 선택 수단이 포함되고, 선택된 사용자 코드에 대응하는 보행 능력 데이터를 상기 판정 데이터 테이블로부터 판독하여 이것을 표시하도록 구성된다. 이와 같은 인증 방식에 따라, 복수의 사용자가 시스템을 이용할 수 있어 각 개인이 자체의 보행 능력을 알 수가 있다.

상기 센서 유닛은, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서에 의해 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 진단부는, 상기 다리 강도를, 이하의 어느 하나로서 규정할 수 있다.

a) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥면에 착지하고나서 이격되기까지의 좌우의 바닥 접촉 시간(TR 및 TL) 중의 긴 쪽의 바닥 접촉 시간,

b) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥에 가해지는 좌우의 하중(FR 및 FL) 중, 큰 쪽의 하중,

c) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 행하는 좌우의 보폭 중 큰 쪽의 보폭, 및

d) 사용자의 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭 중, 어긋남 폭이 작은 쪽의 다리가 바닥에게 주는 하중.

또한, 상기 진단부는, 상기 다리 밸런스 비를 이하의 어느 하나로서 규정하는 것이 가능하다.

e) 좌우의 다리의 바닥 접촉 시간의 비,

f) 좌우의 다리의 바닥에의 하중의 비,

g) 좌우의 다리의 보폭의 비,

h) 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭의 비, 및

i) 좌우의 다리의 발끝 각도의 비.

또한, 상기 센서 유닛을, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서와, 건물 내의 계단이나 복도의 난간에 그 길이 방향을 따라 배치된 복수의 난간 하중 센서로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 진단부는, 계단을 보행할 때 생기는 바닥 하중 센서로부터의 바닥 신호와, 난간 하중 센서로부터의 난간 신호에 기초하여, 왼쪽 다리와 오른쪽 다리에 대하여, 계단에 가해지는 다리 하중에 대해서 난간에 가해하는 손 하중과의 하중 비율을 구하고, 하중 비율의 작은 편을 상기 다리 강도의 대표치로서 선택하고, 좌우의 다리의 하중 비율의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성한다. 그러므로 계단 보행 시에 있어서 사용자의 보행 능력을 알 수가 있다.

또한, 상기 서버는, 판정된 보행 능력 데이터에 대응하는 운동을 계획하여, 운동 계획을 상기 판정 데이터 테이블에 저장하는 운동 계획부를 포함하고, 상기 시스템은 상기 운동 계획을 사용자에 실행시키는 운동 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이 운동 기구는 사용자의 신체에 외력을 가하는 가동부를 포함한다. 이 경우, 상기 정보 제공부는 상기 운동 계획을 상기 네트워크를 통하여 상기 운동 기구에 송신한다. 상기 운동 기구는, 상기 운동 계획에 기초하여, 상기 운동 계획에 따른 운동을 사용자에게 주도록, 상기 가동부를 제어하는 제어부를 포함한다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 사용자가 일상의 보행 동작을 행할 때 최적인 운동 계획을 실행시키는 것이 가능해진다.

이에 관련하여, 상기 운동 기구는, 상기 사용자 테이블로부터 사용자 코드를 선택하는 사용자 선택 수단을 포함하고, 선택된 사용자 코드에 관한 최신의 운동 계획을 상기 판정 데이터 테이블로부터 판독하여, 이 운동 계획을 상기 제어부에 주도록 구성된다. 그러므로 복수의 사용자가 있는 경우라도, 각 사용자에 대해서 자신의 보행 능력에 따른 최적인 운동 계획에 근거한 운동을 행하게 할 수 있다.

특히, 상기 운동 기구와 상기 정보 통지 유닛이 일체의 구조물로 내장되는 것이 바람직하고, 이로써, 사용자는 자체의 보행 능력을 인식하여 운동 기구를 사용할 수 있다.

또한, 상기 운동 기구는, 상기 운동 계획에 기초하여, 사용자에 대해서 타동적인 근육 수축을 생기게 하는 운동을 상기 가동부에서 작성하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이로써, 사용자에 대해서, 무의식 중에 적절한 운동을 행하게 할 수 있다.

상기 운동 기구의 일례로서, 가동부가 시트 자세의 사용자가 둔부를 탑재하는 시트부와 사용자가 다리를 탑재하는 발걸이부로 구성된 것이 사용할 수 있다. 상기 시트부는 상기 운동 계획에 기초하여 그 위치가 변화하도록 제어되고, 상기 발걸이부는 상기 시트부의 위치에 관계없이 사용자의 무릎 관절의 휨 각도를 일정하게 저장하도록 구성된다. 그러므로 무릎 관절에 큰 부담을 주는 일 없이 다리를 강화하는 운동을 부여할 수 있다.

또한, 이 운동 기구는, 베이스부와 상기 시트부를 베이스부의 위쪽에서 이동시키는 구동 기구를 포함하고, 상기 발걸이부는 베이스부의 가로 방향을 따라 떨어진 좌우 한 쌍의 다리 받침대로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 구동 기구는, 중립 위치의 시트부와 좌측의 다리 받침대를 포함하는 수직면 내에서 시트부를 중립 위치와 좌측의 다리 받침대에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시키는 왼쪽 다리 운동과, 중립 위치의 시트부와 우측의 다리 받침대를 포함하는 수직면 내에서 시트부를 중립 위치와 우측의 다리 받침대에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시키는 오른쪽 다리 운동을 교호적으로 행하도록 구성된다. 이 경우, 상기 제어부는, 왼쪽 다리 운동과 오른쪽 다리 운동에 있어서, 각각, 다리 받침대 측으로의 상기 시트부의 이동량을 변화시키도록 구성되며, 상기 제어부는, 상기 운동 계획으로 규정되는 상기 다리 강도와 상기 다리 밸런스 비에 따라 왼쪽 다리 운동과 오른쪽 다리 운동에 있어서의 시트부의 이동량을 개별적으로 결정하도록 구성된다. 이와 같은 구성의 운동 기구를 사용함으로써, 좌우의 다리 힘의 밸런스가 무너진 사용자에 대해서, 다리 밸런스의 교정을 행하면서 보행 능력을 향상시키기 위해 적합한 운동 부하를 부여할 수 있다.

또한, 상기 구동 기구는, 상기 시트부의 상기 베이스부로부터의 높이를 조정하는 높이 조정 수단과, 상기 좌우 다리 운동에 있어서의 각각의 이동량을 조정하는 이동량 조정 수단과, 상기 좌우 다리 운동에 있어서의 왕복 이동 주기를 변화시키는 주기 조정 수단과, 상기 시트부의 구동 시간을 조정하는 타이머를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 운동 계획에 포함되는 상기 다리 강도와 상기 다리 밸런스 비에 기초하여, 상기 높이 조정 수단, 이동량 조정 수단, 주기 조정 수단, 타이머 중의 적어도 1개를 제어함으로써, 사용자의 보행 능력에 최적의 운동 부하를 부여할 수 있다.

또한, 상기 사용자 테이블에는 사용자의 신장 데이터를 저장하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 진단부는, 해당하는 사용자 코드에 기초하여 상기 사용자 테이블로부터 신장 데이터를 판독하여, 상기 운동 계획에 신장 데이터를 부가한다. 상기 제어부는 이 신장 데이터에 기초하여, 상기 시트부의 높이를 변화시키도록 구성된다. 이로써, 사용자의 신장에 따른 적절한 무릎 각도를 지정할 수 있다.

본 시스템에서는, 상기 운동 기구에 있어서의 높이 조정 수단, 이동량 조정 수단, 주기 조정 수단, 타이머에 있어서 변화하는 각 파라미터를, 상기 운동 계획으로 규정되는 보행 능력 데이터에 대응시킨 운동 제어 정보를 저장하는 운동 제어 테이블을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 운동 기구의 제어부는, 판정 데이터 테이블로부터 취득한 보행 능력 데이터에 대응하는 운전 제어 정보에 기초하여, 상기 가동부를 제어함으로써, 사용자에 대해서 최적의 운동 부하를 부여할 수 있다.

이 운전 제어 테이블은 통신 네트워크를 통하여 상기 서버에 접속되는 데이터 서버에 형성되거나, 또는 상기 서버 내에 구축되는 것이 가능하다.

또한, 본 시스템에 의해 사용하는 센서 유닛은, 사용자의 보행 자세의 화상을 촬상하여 이것을 보행 신호로서 출력하는 카메라로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 진단부는, 상기 보행 자세의 화상으로부터 사용자의 보행 능력을 판정하여 보행 능력을 한다.

본 시스템에는, 또한 복수 종류의 운동 기구에 대하여 각각 운동 기구 코드와 각각의 운동 기구로 행해지는 운동 특성을 저장한 운동 기구 테이블를 포함하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 진단부는, 판정된 보행 능력 데이터에 최적의 운동 기구를 나타낸 운동 기구 코드를, 상기 운동 기구 테이블로부터 취득하여, 상기 정보 통지부에 송신하고, 상기 정보 통지부는, 송신된 운동 기구 코드에 대응하는 운동 기구 정보를 통지하도록 구성된다. 이 구성에 의해, 복수의 운동 기구 중에서 사용자의 보행 능력에 적절한 운동 기구를 선택할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 보행 능력 진단 시스템의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 상기 시스템의 사용예를 나타낸 개략도.

도 3은 상기 시스템에 사용하는 운동 기구의 사용 형태를 나타낸 개략도.

도 4는 상기 시스템에 사용하는 다른 운동 기구의 사용 형태를 나타낸 개략도.

도 5는 상기 시스템에 사용하는 센서 유닛의 시행 형태를 나타낸 개략도.

도 6은 상기 시스템에 있어서의 보행 능력을 판정하기 위한 제1의 방법을 나타낸 그래프도.

도 7은 상기 시스템에 있어서의 보행 능력을 판정하기 위한 제2의 방법을 나타낸 그래프도.

도 8은 상기 시스템에 사용되는 제1의 운동 기구의 일례를 나타낸 사시도이다.

도 9는 상기 제1의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 10은 상기 제1의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 11은 상기 제1의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 12는 상기 제1의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 13은 상기 제1의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 14는 상기 시스템에 사용되는 제2의 운동 기구의 일례를 나타낸 사시도.

도 15는 상기 제2의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 16은 상기 제2의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 17은 상기 제2의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 18은 상기 제2의 운동 기구의 동작을 설명하는 개략도.

도 19는 상기 시스템에서 작성되는 측정 데이터를 나타낸 설명도.

도 20은 상기 시스템에서 작성되는 사용자 테이블을 나타내는 설명도.

도 21은 상기 시스템에서 작성되는 판정 데이터 테이블을 나타내는 설명도.

도 22는 상기 시스템에서 작성되는 사용자 판정 데이터 이력 뷰(history view)를 나타낸 설명도.

도 23은 상기 시스템에서 참조되는 다리 강도 환산표를 나타낸 설명도.

도 24는 상기 시스템에서 작성되는 운동 계획 제어 파라미터를 나타낸 설명도.

도 25는 상기 시스템에서 참조되는 운동 기구 테이블을 나타내는 설명도.

도 26은 상기 시스템에서 참조되는 운동 제어 테이블을 나타내는 설명도.

도 27은 상기 시스템에서의 보행 능력을 판정하기 위한 제3의 방법을 나타내는 설명도.

도 28은 상기 방법에 사용하는 측정 데이터를 나타낸 설명도.

도 29는 상기 시스템에서의 보행 능력을 판정하기 위한 제4의 방법을 나타내는 설명도.

도 30은 상기 방법에 사용하는 측정 데이터를 나타낸 설명도.

도 31은 상기 시스템에 있어서의 보행 능력을 판정하기 위한 제5의 방법을 나타내는 설명도.

도 32는 상기의 방법에 사용하는 측정 데이터를 나타낸 설명도.

도 33은 상기 시스템에 사용하는 센서 유닛을 계단에 시행한 예에 있어서의 사용자의 보행 자세를 나타낸 개략도.

도 34는 계단 보행 시의 보행 능력을 판정하는 방법에 사용하는 측정 데이터를 나타낸 설명도.

본 발명에 관한 보행 능력 진단 시스템의 일실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 시스템은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 주택이나 또는 진료 시설과 같은 건물 내에 설치되고, 건물 내에서 행해지는 일상의 보행 동작에 기초하여 사용자의 보행 능력을 진단하여 진단 결과를 사용자에 통지하고, 필요하면, 진단 결과에 따른 운동 계획을 제시하고, 이 운동 계획에 따른 운동을 사용자에 행하게 하도록 구성된다. 도 1은, 본 시스템의 기본 구성을 나타내고, 침실, 부엌, 복도 등의 적절 한 개소의 바닥에 설치되어 사용자가 보행할 때의 보행 상태를 검출하는 센서 유닛(10)과, 이 센서 유닛(10)으로부터의 출력을 건물 내에 구축된 네트워크(40)를 통하여 수신하는 서버(100)와, 서버(100) 내에 실현한 진단부에 의해 판정되는 보행 능력 데이터를 통지하는 정보 통지 유닛(50)과, 운동 기구(200 및 300)가 포함된다. 정보 통지 유닛(50) 및 운동 기구(200 및 300)는 각각 네트워크(40)를 통하여 상기 서버(100)에 접속된다. 운동 기구로서는, 도 3이나 도 4에 나타낸 바와 같은 상이한 종류의 운동 기구(200 및 300)가 사용되고, 건물 내의 적당한 장소, 예를 들면, 세면소에 설치된다. 또한, 본 시스템에는 사용자의 인식 정보를 취득하기 위한 인식 정보 취득 수단(20)이 포함된다. 이 인식 정보 취득 수단(20)은 사용자의 얼굴 화상을 촬상하는 카메라(22)와 통신 인터페이스(28)로 구성되며, 후술하는 바와 같이, 얼굴 화상을 분석하여 사용자를 특정함으로써, 복수의 사용자마다 보행 능력의 진단이 행해진다.

센서 유닛(10)은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 복수의 바닥 하중 센서(12)와 통신 인터페이스(18)로 구성되며, 바닥면에 매트릭스형으로 배치된 하중 센서(12)에서 사용자의 보행에 따라 생기는 바닥면에의 하중 데이터를 보행 신호로서 서버(100)에 통신 인터페이스(18)를 통하여 송신한다.

서버(100)는, CPU를 포함하는 마이크로 연산 수단, 하드 디스크, 메모리, 통신 인터페이스(108)로 구성되며, 도 1에 나타낸 바와 같이, 사용자 인식부(110), 센서 정보 처리부(120), 진단부(130), 운동 계획부(140), 정보 제공부(150), 사용자 테이블(104), 판정 데이터 테이블(106)을 구축한다.

정보 통지 유닛(5O)은, CPU를 포함하는 마이크로 연산 수단, 메모리, 입력 인터페이스, 통신 인터페이스(58), 디스플레이(56)로 구성되며, 사용자에 의해 조작되는 사용자 입력 수단 (52) 및 사용자 선택 수단(54)을 구축한다.

서버(100) 내에서 실현하는 사용자 테이블(104)은, 도 20에 나타낸 바와 같은 데이터 구조를 가지고, 사용자 인식부(110)가 카메라(22)로 촬상한 얼굴 화상을 분석하여 얻어지는 얼굴 판정 데이터를, 사용자 코드, 연령, 성별, 신장, 갱신일 과 함께 저장한다. 즉, 카메라(22)로 얻어진 얼굴 화상의 특징이, 사용자 테이블(104)에 보존되어 있는 얼굴 판정 데이터와 상이한 경우는, 사용자 인식부(110)가, 얼굴 화상의 특징을 나타내는 데이터를 얼굴 판정 데이터로서, 새로운 사용자 코드를 부여하여 새로운 레코드를 작성하고, 이 사용자 코드에 대응하는 사용자 정보(이름, 연령, 성별, 신장)의 입력을 촉구하는 입력 요구 신호를 정보 통지 유닛(50)의 사용자 입력 수단(52)에 송신한다. 사용자 입력 수단(52)은 이 입력 요구 신호를 받아, 필요한 사용자 정보의 입력을 사용자에 촉구하고, 입력된 사용자 정보는 사용자 인식부(110)에 송신되고, 사용자 인식부(110)에 의해 사용자 테이블(104)에서의 새로운 사용자 데이터를 완성시켜, 해당하는 사용자 코드를 진단부(130)에 보낸다. 그 후, 시스템은 사용자의 보행 동작을 진단부(130)에 의해 분석하는 분석 모드로 이행하고, 진단부(130)는 여기서 얻어지는 분석 결과를 이 사용자 코드에 대응시켜, 판정 데이터 테이블(106)에 저장한다. 한편, 카메라로 얻어진 얼굴 화상의 특징이, 사용자 테이블(104)에 보존되어 있는 얼굴 판정 데이터의 하나에 일치하는 것으로 판단하면, 사용자 인식부(110)는 해당하는 사용자 코드 를 판독하여 진단부(130)에 보내고, 진단부(130)는 분석 결과를 이 사용자 코드에 대응시켜 판정 데이터 테이블에 저장한다.

상기 분석 모드에서는, 하중 센서(12)로부터 전송되는 보행 신호의 시계열 데이터인 측정 데이터는, 센서 정보 처리부(120)에 데이터 취득 시각과 함께 축적되고, 진단부(130)는 이 시계열 데이터를 분석하여 사용자의 보행 능력을 수치화해서 판정 데이터 테이블(106)에 저장한다.

진단부(13O)는, 미리 결정된 시간 범위 내의 상기 시계열 데이터에 기초하여 좌우의 다리 강도를 분석하고, 상기 좌우의 다리 강도의 대표치, 및 좌우의 다리 강도의 비인 다리 밸런스 비를 판정하고, 다리 강도의 대표치와 다리 밸런스 비로 상기 보행 능력 데이터를 구성하고, 이 보행 데이터를 판정 시각과 관련시켜 상기 판정 데이터 테이블(106)에 저장한다. 다리 강도의 대표치로서는, 이하의 어느 하나로부터 선택된다.

b) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥에 가해지는 좌우의 하중(FR 및 FL) 중 큰 쪽의 하중,

d) 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭 중, 어긋남 폭이 작은 쪽의 다리가 바닥에게 주는 하중.

또한, 다리 밸런스 비로서는, 이하의 어느 하나가 선택된다.

e) 좌우의 다리의 바닥 접촉 시간의 비,

f) 좌우의 다리의 바닥에의 하중의 비,

g) 좌우의 다리의 보폭의 비,

i) 좌우의 다리의 발끝 각도의 비.

그러므로 상기 센서 정보 처리부(120)는, 위의 분석에 필요한 측정 파라미터를 축적한다.

다음에, 진단부(130)에서 행하는 분석 방법의 일례를 도 6에 기초하여 설명한다. 일반적으로, 사용자의 보행에 수반하는 바닥에의 하중 변화는 도 6에 나타낸 바와 같은 파형으로 표시되고, 강한 쪽의 다리는 약한 쪽의 다리에 비하여, 하중 및 바닥 접촉 시간이 커지는 것이 알려져 있다. 도 6의 파형은, 왼쪽 다리의 하중(FL)이 오른쪽 다리의 하중(FR)보다 크고, 왼쪽 다리의 바닥 접촉 시간(TL)이 오른쪽 다리의 바닥 접촉 시간(TR)보다 크고, 왼쪽 다리의 다리 강도에 비해 오른쪽 다리의 다리 강도가 약한 예를 나타내고 있다. 이와 같은 보행 능력을 판정하기 위한 하나의 분석 방법으로서 다리 강도를, 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥면에 착지하고나서 이격되기까지의 좌우의 바닥 접촉 시간(TR 및 TL) 중의 긴 쪽의 바닥 접촉 시간으로서 규정하고, 다리 밸런스 비를, 좌우의 다리의 바닥 접촉 시간의 비로서 규정한 예에 대하여 설명한다.

센서 정보 처리부(120)는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 왼쪽 다리바닥 접촉 시간(TL)과 오른쪽 다리바닥 접촉 시간(TR)을 축적하도록 구성되며, 진단부(130)는 소정 시간 내의 측정 데이터로부터, TL의 평균값과 TR의 평균값을 구하고, 긴 편(이 예에서는 왼쪽 다리)의 바닥 접촉 시간 TL의 평균값을 다리 강도로서 선택하고, 한쪽의 착지 시간에 대한 다른 쪽의 바닥 접촉 시간의 비를 다리 밸런스 비(TL/TR)로서 선택한다. 다리 강도(LS)는, 도 23에 나타낸 다리 강도 환산표에 기초하여 결정되는 레벨을 나타낸다. 다리 밸런스 비는 항상 1 이상으로 되도록, 낮은 쪽의 수치를 분모로 하는 비의 백분율로서 계산되어, 왼쪽 다리가 강한 경우는 (+), 오른쪽 다리가 강한 경우는 (-)의 부호가 첨부되어 도 21에 나타낸 바와 같은 데이터 구조의 판정 데이터 테이블(106)에, 다리 강도, 사용자 코드, 및 판정 시각과 함께 저장된다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 좌우의 다리의 바닥에의 하중에 기초하여 보행 능력을 진단하는 경우, 센서 정보 처리부(120)는, 왼쪽 다리 하중 및 오른쪽 다리 하중에 관한 시계열 데이터를 축적하도록 구성되며, 진단부(130)는, 다리 강도로서 하중의 평균값의 큰 편을 선택하고, 다리 밸런스 비로서 좌우의 다리의 하중비를 선택하고, 다리 강도의 레벨은, 도 23의 다리 강도 변환표에 기초하여 결정한다. 다리 강도 변환표는 진단부(130) 내에 저장되도록 구성되거나, 또는 별도의 데이터 서버(60)에 저장하도록 구성할 수 있다. 후자의 경우, 진단부(130)는 네트워크(40)를 통하여 다리 강도 변환표를 참조하도록 구성된다. 보행 능력의 분석 방법의 다른 예에 대하여는 후술한다.

서버(100)에 설치한 정보 제공부(150)는, 진단부(130)에 의해 판정된 보행 능력에 관한 데이터를, 정보 통지 유닛(50) 및 운동 기구(200)에 송신한다. 정보 통지 유닛(50)은 사용자 선택 수단(54)을 포함하고, 여기서 선택되는 사용자 코드가 정보 제공부(150)에 송신된다. 정보 제공부(150)는, 이 사용자 코드에 해당하는 최신의 데이터를 판정 데이터 테이블(106)로부터 판독하여, 이것을 정보 통지 유닛(50)의 디스플레이(56)에 표시하게 한다. 표시 내용은, 다리 강도, 다리 밸런스 비 외에, 사용자의 보행 능력을 향상시키기 위한 운동 계획을 포함한다. 이 운동 계획은, 서버(100) 내의 운동 계획부(140)에 의해 작성된 것이며, 추천하는 운동 기구의 종류와 운동 처방이 결정된다. 또한, 정보 통지 유닛(50)은, 지정하는 사용자에 관한 이력 데이터를, 판정 데이터 테이블(106)로부터 판독하여, 도 22에 나타낸 바와 같은 형식으로, 디스플레이(56)에 표시하도록 구성된다.

운동 계획부(140)는, 진단부(130)에 의해 결정된 다리 강도, 다리 밸런스 비에 기초하여, 이들로 규정되는 보행 능력을 향상시키기 위해, 사용자의 신체적 특징(신장, 연령, 성별)을 사용자 테이블로부터 판독하고, 이들의 요소를 포함한 운동 계획과 이 운동 계획을 완수하기 위한 유효한 운동 기구를 나타낸 데이터를 작성하고, 이것을 판정 데이터 테이블(106)에 저장한다.

본 시스템에 적용 가능한 운동 기구의 종류 및 그 특성을 나타내는 데이터는, 데이터 서버(60)에 설치된 운동 기구 테이블(64)에 저장되어 있고, 운동 계획부(140)는 네트워크(20)와 통신 인터페이스(68)를 통하여, 도 25에 나타낸 바와 같은 데이터 구조를 가지는 운동 기구 테이블(64)로부터 이들의 데이터를 읽어들여 운동 계획을 작성한다. 또한, 이 데이터 서버(60)에는, 도 26에 나타낸 바와 같은 데이터 구조를 가지는 운동 제어 테이블(66)이, 각 운동 기구(200)별로 저장되어 있고, 각 운동 기구(200)는, 운동 계획을 실행하기 위한 각종의 파라미터를 이 운동 제어 테이블(66)로부터 판독한다.

도 26에 나타낸 운동 제어 테이블(66)은, 도 8 ~ 13에 나타낸 제1의 운동 기구(200)를 제어하기 위해 준비되어 있고, 이하, 이 운동 기구(200)의 동작에 대하여 설명한다. 운동 기구(200)는, 통신 인터페이스(204)를 포함하고, 서버(100)로부터 네트워크(40)를 통하여 보내지는 운동 계획에 기초하여, 사용자에 대해서 타동적인 근육 수축을 생기게 하는 운동을 가져오기 위한 가동부(240)를 베이스부(202) 상에 포함하는 것이며, 가동부(240)는, 시트 자세의 사용자가 둔부를 탑재하는 시트부(242)와 사용자가 다리를 탑재하는 발걸이부(244)로 구성된다. 시트부(242)는 운동 계획에 기초하여 그 위치가 변화하도록 제어되고, 발걸이부(244)는 시트부(242)의 위치에 관계없이 사용자의 무릎 관절의 휨 각도를 일정하게 저장하도록 구성된다. 시트부(242)는, 구동 기구(230)를 통하여 베이스부(202)에 지지되고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 좌우의 다리의 대퇴부에 대해서 교호적으로 부하를 부여하도록 구동된다. 발걸이부(244)는 베이스부(202)의 가로 방향을 따라 떨어진 좌우 한 쌍의 다리 받침대(245)로 구성되며, 각 다리 받침대(245)는 스프링(246)에 의해 베이스부(202)에 부유하여(floatingly) 지지된다. 구동 기구(230)는, 중립 위치에 있는 시트부(242)와 좌측의 다리 받침대(245)를 포함하는 수직면 내에서 시트부를 중립 위치와 좌측의 다리 받침대(245)에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시 키는 왼쪽 다리 운동과, 중립 위치의 시트부와 우측의 다리 받침대를 포함하는 수직면 내에서 시트부를 중립 위치와 우측의 다리 받침대(245)에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시키는 오른쪽 다리 운동을 교호적으로 행하도록 구성된다. 즉, 시트부(242)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 중립 위치로부터 좌우의 다리 받침대(245)에 가까워지는 편에 소정의 운동 각도 범위(θR,θL)로 각각 교호적으로 왕복 운동을 행하고, 좌우의 양 다리의 근력을 향상시키는 운동을 사용자에게 준다. 좌우의 운동 각도 범위(θR,θL)는, 후술하는 바와 같이, 진단부(130)에서 판정된 다리 강도와 다리 밸런스 비에 의해 결정된다. 이와 같은 다리 운동에 따라 다리 전체가 변위하지만, 각 다리 받침대(245)는 스프링(246)의 작용에 의해 다리를 탑재한 상하로 이동함으로써, 무릎 관절의 각도가 소정 각도로 저장된다.

상기 시트부(242)는 구동 기구(230)에 의해, 베이스부로부터의 높이가 조정되도록 구성되며, 사용자의 신장을 고려하여, 무릎 관절의 휨 각도를 소정 각도로 위치하도록 높이가 결정된다. 구동 기구(300)에는, 시트부의 높이, 좌우의 운동 각도 범위, 즉 이동량, 이동의 주기, 운동 시간을 조정하는 높이 조정 수단(232), 이동량 조정 수단(234), 주기 조정 수단(236), 타이머(238)가 포함되고, 제어부(220)에 의해 이들의 수단이 조정되어 운동 계획에 따른 적절한 운동을 사용자에게 준다. 운동 기구(200)에는, 또한 사용자 선택 수단(210)이 설치되고, 선택된 사용자에 해당하는 운동 계획을 서버(100)로부터 판독하여, 이것을 실행시킨다. 사용자 선택 수단(210)에서의 입력은, 운동 기구(200)에 설치한 핸들(250)의 중앙의 패널(252)에 형성하는 터치 패널(도시하지 않음), 또는 동등한 입력 수단에 의 해 행해지고, 선택된 운동 계획은 이 패널(252) 상에 표시된다.

다음에, 전술한 운동 기구(200)의 제어에 대하여 설명한다. 판정 데이터 테이블(106)로부터 송신되는 운동 계획에는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 다리 강도, 기준의 다리를 나타낸 기준다리(L/R), 다리 밸런스 비, 신장, BMI, 성별의 제어 파라미터가 포함된다. BMI(body mass index)는, 사용자 테이블로부터 판독한 사용자의 신장과 하중 센서로부터 요구되는 하중으로부터 추정하는 사용자의 체중으로부터 산출된다. 제어부(210)는, 이와 같은 운동 계획을 판독하면, 전술한 운동 제어 테이블(66)을 참조하여, 운동 계획에 포함되는 다리 강도에 대응하는 무릎 각도(˚), 운동 각도 범위(θ), 이동 주기(초), 운동 시간(초)의 각 파라미터를 취득한다. 이때, 운동 계획에 포함되는 다리 밸런스 비에 기초하여, 좌우의 운동 각도 범위의 한 편, 즉 다리 힘이 약한 것으로 판단된 측의 다리의 운동 범위를 크게 하도록 보정하고, 예를 들면, 운동 제어 테이블(66)로부터 취득한 운동 각도 범위에, 다리 밸런스 비를 적산한 값을, 약한 쪽의 다리로 설정한다. 이 대신에 또는 더하여, 약한 쪽의 다리의 운동의 이동 주기를 다리 밸런스 비에 따라 크게 하도록 보정하는 것도 가능하다. 또한, 운동 계획에 포함되는 성별 정보나 신장 정보, BMI에 기초하여, 무릎 각도, 운동 각도 범위, 이동 주기를 보정하는 것도 가능하다. 이상의 같은 제어에 의해, 운동 기구(200)는 사용자에 적절한 운동 계획을 실행시켜, 보행 능력의 개선을 촉진시키는 것이 가능하다.

도 14 ~ 도 18은, 본 시스템에 적용되는 제2의 운동 기구(300)를 나타낸다. 이 운동 기구(300)는 서 있는 자세에서의 운동을 사용자에게 주는 것으로, 베이스 부(302)에, 가동부로서 좌우 한 쌍의 가동식의 다리 받침대(345)를 배치하고 있다. 각 다리 받침대(345)는, 도 14에 나타내는 x, y, z 축에 관하여, 도 15에 나타낸 바와 같은 x-y 좌표 내에서의 이동, 도 16에 나타낸 x축 회전의 회전, 도 17에 나타낸 y축 회전의 회전, 도 18에 나타낸 z축 회전의 회전이, 각각 개별 또는 임의의 조합으로 행해지도록, 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 구동된다. 이 운동 기구(300)도, 상기 제1의 운동 기구(200)와 마찬가지로, 통신 인터페이스, 제어부, 사용자 선택 수단이 포함되고, 서버(100)로부터 송신되는 운동 계획에 기초하여, 좌우의 다리 받침대를 소정 범위, 소정의 주기로 왕복 이동시킴으로써, 보행 능력을 개선하기 위한 적절한 운동을 사용자에게 줄 수가 있다. 사용자 선택 수단은, 베이스부(302)의 위쪽으로 배치한 패널(352)에 형성되고, 이 패널에는 운동 계획을 표시하는 디스플레이(354)가 설치된다.

본 실시예에서는, 2종의 운동 기구를 예시했지만, 본 발명의 시스템에는, 이들 이외의 각종의 운동 기구가 적용할 수 있다.

다음에, 진단부(130)에 있어서의 보행 능력의 분석을 행하는 다른 방법에 대하여 설명한다. 도 27에서 나타내는 방법은, 좌우의 다리에 대한 각각의 보폭 SL, SR로부터 다리 강도 및 다리 밸런스 비를 구한다. 그러므로 센서 유닛(10)으로서는, 사용자의 다리가 바닥면에게 주는 압력 분포를 측정하는 복수의 압력 센서를 포함한 것이 사용되고, 각 압력 센서로부터는 좌우의 각각의 다리 형태를 나타낸 보행 신호가 서버(100)에 송신된다. 센서 정보 처리부(120)는, 도 28에 나타낸 바와 같이, 이 보행 신호로부터 얻어지는 좌우의 각각의 보폭 SL, SR의 시계열 데이 터를 모은다. 진단부(130)는 이 시계열 데이터에 기초하여 좌우의 각 보폭 SL, SR의 평균값을 구하고, 큰 쪽의 보폭의 평균값을 다리 강도의 대표치로서 선택하고, 좌우의 보폭의 평균값의 비를 다리 밸런스 비로서 선택한다. 다음에, 진단부(130)는 다리 강도 환산표를 참조하여, 다리 강도로서 선택된 좌우 어느 한쪽의 보폭에 대응하는 다리 강도의 레벨을 판독하고, 이것을 다리 강도로서 다리 밸런스 비 및 그 외의 데이터와 함께 판정 데이터 테이블(106)에 저장한다. 다리의 장해에 의해 좌우의 다리에 다리 힘의 차이가 있는 경우, 약한 쪽의 다리의 보폭이 강한 쪽의 다리보다 보폭이 작아지므로, 본 시스템은, 강한 쪽의 다리(도시한 예에서는 왼쪽 다리)의 보폭 SL를 사용자의 통상의 다리 강도를 나타낸 것이라고 판단하여, 이 다리 강도를 기준으로 하여, 약한 쪽의 다리의 근력을 개선시키는 정보나 운동 계획을 사용자에게 준다.

도 29 및 도 30은, 보행 능력의 분석에 대한 또 다른 방법을 나타낸다. 이 방법은, 센서 유닛(10)으로서 전술한 복수의 압력 센서를 포함한 것을 사용하고, 다리 강도에 대해서는, 압력 센서에 의해 계측되는 압력값을 기준으로 하여 구하고, 다리 밸런스 비에 대해서는, 좌우의 각 각에 대한 발끝 각도(θL,θR)의 비로서 구한다. 도 29에 나타낸 바와 같이, 좌우의 다리 힘의 밸런스가 무너지면, 약한쪽의 다리(도시한 예에서는 오른쪽 다리)의 발끝 각도 θR이 다른 다리의 발끝 각도 θL보다 작아진다. 그러므로 좌우의 발끝 각도를 비교함으로써, 다리 밸런스 비를 구하는 동시에, 강한 쪽의 다리를 판정하고, 강한 쪽의 다리가 바닥면에게 주는 압력을 다리 강도의 대표치로서 선택한다. 센서 정보 처리부(120)는, 압력 센 서로부터의 신호로부터, 도 20에 나타낸 바와 같은, 좌우의 각각의 발끝 각도 및 압력값의 시계열 데이터를 모은다. 진단부(130)는 이 시계열 데이터를 분석하여, 좌우의 발끝 각도의 평균값의 비를, 다리 밸런스 비로서 선택한다. 다리 강도는, 발끝 각도의 큰 쪽의 다리에 대하여 측정된 압력값의 평균값으로부터 요구된다. 발끝 각도는, 도 29에 나타낸 바와 같이, 좌우 각 각에 대한 기준선(L, R)에 대한, 경사 선(KL, KR)의 각도로서 요구된다. 기준선(L, R)은, 각 다리에 대하여 압력 분포로부터 구한 중심을 연결하는 선으로서 구하고, 경사선으로서는, 발뒤꿈치의 착지점(touching point)과 발끝 측의 차내는 점(kicking point)을 연결하는 선으로서 요구된다. 또한, 다리 강도를 규정하는 압력값은 다리 뒤 전체에 관한 압력의 총계로서 구해지고, 실질적으로는 각 다리가 바닥면에 가하는 하중과 동등이다.

도 31 및 도 32는, 보행 능력의 분석에 대한 또 다른 방법을 나타낸다. 이 방법도, 센서 유닛(10)으로서 전술한 복수의 압력 센서를 포함한 것을 사용하고, 다리 강도에 대해서는, 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭(DL 및 DR) 중, 어긋남 폭이 작은 쪽의 다리가 바닥에게 주는 압력(하중)으로서 규정하고, 다리 밸런스 비로서는, 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭의 비(DL/DR, DR/DL)로서 규정한다. 도 31에 나타낸 바와 같이, 좌우의 다리 힘의 밸런스가 무너지면, 체중 진심으로 가로 방향으로의 어긋남 폭이 약한 쪽의 다리(도시한 예에서는 오른쪽 다리)로 작아진다. 그러므로 좌우의 각 각에 대하여 몸 중심을 연결하는 기준선 M으로부터의 좌우에의 어긋남 폭(DL 및 DR)을 분석함으로써, 다리 강도와 다리 밸런스 비가 요구되는 동시에, 강한 쪽의 다리를 판정하고, 강한 쪽의 다리가 바닥면에게 주는 압력을 다리 강도의 대표치로서 선택한다. 센서 정보 처리부(120)는, 압력 센서로부터의 신호로부터, 도 32에 나타낸 바와 같은, 좌우의 각각의 어긋남 폭DL, DR 및 압력값의 시계열 데이터를 모은다. 진단부(130)는 이 시계열 데이터를 분석하여, 좌우의 다리의 어긋남 폭의 평균값의 비를, 다리 밸런스 비로서 선택한다. 다리 강도는, 어긋남 폭이 작은 쪽의 다리에 대하여 측정된 압력값의 평균값으로부터 요구된다. 기준선 M은, 좌우의 발뒤꿈치의 착지점을 연결하는 선 H의 중심점을 통과하는 선으로서 규정되고, 좌우의 어긋남 폭(DL 및 DR)은 이 기준선 M으로부터 각각의 다리 뒤의 중심을 연결하는 거리로서 규정된다. 이 경우도, 다리 강도를 규정하는 압력값은 다리 뒤 전체에 관한 압력의 총계로서 구해지고, 실질적으로는 각 각이 바닥면에 가하는 하중과 동등이다. 도 33 및 도 34는, 난간을 포함한 계단을 보행할 때의 보행 능력을 분석하는 방법을 나타낸다. 이 방법에서는, 센서 유닛(10)으로서 계단의 각 단계에 설치한 복수의 하중 센서(12)와 난간에 설치한 하중 센서(13)를 포함하는 것을 사용한다. 또한, 난간에는 그 길이 방향을 따라 복수의 압력 센서가 늘어놓을 수 있어 난간을 가지는 사용자의 위치의 변화를 검출하여, 계단의 상승 또는 하강을 결정하는 출력을 부여한다. 또한, 계단에 설치되는 하중 센서는 각 단계의 좌우방향으로도 복수 배열되어 있고, 계단의 상승 또는 하강에 따라 오른쪽 다리와 왼쪽 다리 중 어느 쪽이 계단에 하중을 더하고 있는지를 검출할 수 있다. 계단을 오르내릴 때, 다리 힘이 약해지면 난간에 가하는 하중이 많게 되어, 계단에 가해지는 하중과 난간에 가해지는 하중의 비율은, 좌우 의 다리 강도의 상위에 의해서도 변화한다. 이 예에서는, 이 현상을 이용하여, 다리 강도와 다리 밸런스 비를 구하는 것이며, 다리 강도의 대표치로서는, 좌우의 각 각에 대하여 난간 하중/바닥 하중의 비(H/F)가 작은 것으로 규정하고, 다리 밸런스 비는, 이 비의 비율로서 규정한다. 이 경우, 센서 정보 처리부(120)는, 도 34에 나타낸 바와 같이, 계단에 가해지는 바닥 하중과 난간에 가해지는 난간 하중의 시계열 데이터를 모으고, 진단부(130)는 이 시계열 데이터를 분석하여, 좌우의 각각의 계단에의 하중 시에 있어서의 난간 하중/바닥 하중의 비의 평균값을 구하고, 작은 쪽의 난간 하중/바닥 하중의 비를 나타낸 측을 다리 강도의 대표치로서 선택하고, 좌우의 각각의 난간 하중/ 바닥 하중의 비의 비율을 다리 밸런스 비로서 선택한다. 이같이 하여 얻어진 다리 강도의 대표치로부터, 전술한 다리 강도 환산표와 마찬가지로 소정의 분류에 따라 랭크된, 다리 강도를 선택한다.

이상에서 개시한 다리 강도와 다리 밸런스 비를 구하는 방법은, 적당히 조합시킬 수 있어 하나의 방법으로 구한 다리 강도와 다른 방법으로 구한 다리 밸런스 비를 조합시키는 것이 가능하다.

그리고 상기 실시예에서는, 좌우의 다리 강도의 다리 밸런스 비를 구하여, 좌우의 다리에 상이한 운동 부하를 부여하는 운동 계획을 부여하는 것을 개시하고 있지만, 본 발명은 반드시 이것에만 한정되지 않고, 판정된 다리 강도의 보고를 통지하거나, 좌우의 구별이 없는 운동 계획을 작성하거나 할 수도 있다. 또한, 상기 실시예에서는, 바닥면에 설치되는 하중 센서나 압력 센서를 사용하여 사용자의 보행 능력을 분석하는 방법을 나타냈으나, 본 발명은 반드시 이것에만 한정되지 않 고, 사용자의 보행 자세를 촬영하는 카메라를 센서로서 사용하여, 보행 자세의 화상으로부터 사용자의 보행 능력 또는 운동 능력을 추정하여, 운동 능력의 통지나 운동 능력을 개선하기 위한 운동 계획을 작성할 수 있다. 이 경우, 센서 유닛은 카메라로 촬상한 화상을 서버에 송신하기 위한 통신 인터페이스를 포함하고, 화상의 시계열 데이터를 서버에 송신한다. 서버에는 이 시계열 데이터를 일시적으로 저장하는 센서 출력 처리부가 포함되고, 서버에 설치한 진단부는, 이 시계열 데이터에 대하여 화상 처리에 따른 분석을 행하여 사용자의 보행 능력을 판정한다. 예를 들면, 화상 처리에 의해 보행 중의 발목 관절이나 무릎 관절의 각도 변화를 추출하고, 이들 중 적어도 한쪽의 각도 변화를 나타낸 지표에 의해, 보행 능력을 판정할 수 있다. 이 지표란, 예를 들면, 발목 각도의 최소값이나, 발목 각도가 최소로 되는 시점(다리의 차내는 시점)으로부터의 발목 각도의 증가율 등이다. 또한, 화상 처리에 의해 다리의 형상이 내반슬(knock-knee leg)인지 외반슬(bow leg)인지를 판정하여, 정상적인 다리 형상으로 되도록 한 운동 계획을 부여하도록 구성하는 것도 가능하다.

Claims

사용자의 보행 동작을 검출하기 위해 건물 내에 설치되는 센서 유닛, 상기 건물 내에 설치된 통신 네트워크를 통하여 상기 센서 유닛에 접속되는 서버, 및 상기 통신 네트워크를 통하여 상기 서버에 접속된 정보 통지 유닛을 포함하는 보행 능력 진단 시스템으로서,

상기 센서 유닛은 사용자의 보행 동작을 나타내는 보행 신호를 제공하도록 구성되고,

상기 정보 통지 유닛은, 상기 서버에서 판정된 상기 보행 능력 데이터를 상기 사용자에게 제공하기 위한 통지 수단을 포함하며,

상기 서버는,

상기 센서 유닛으로부터 전송되는 상기 보행 신호의 시계열 데이터(time series data)를 축적하도록 구성된 센서 정보 처리부;

상기 시계열 데이터를 분석하여 보행 능력을 판정하고, 상기 보행 능력을 나타내는 보행 능력 데이터를 작성하도록 구성된 진단부; 및

상기 판정된 보행 능력 데이터를 상기 네트워크에 송출하는 정보 제공부

를 포함하며,

상기 서버는 판정 데이터 테이블을 가지고 있으며, 상기 진단부는, 미리 결정된 시간 범위 내의 상기 시계열 데이터에 기초하여 사용자의 다리 강도(leg strength)를 분석하고, 분석한 것을 보행 능력 데이터로서 판정하고, 상기 보행 데이터를 판정 시각과 관련시켜 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성되며,

상기 정보 통지 유닛은, 상기 판정 데이터 테이블로부터 최신의 보행 능력 데이터를 판독하여 판독된 데이터를 통지하도록 구성된

상기 서버는, 상기 판정된 보행 능력 데이터에 대응하는 운동 계획을 작성하도록 구성된 운동 계획부를 더 포함하고, 상기 운동 계획부에서 작성된 운동 계획을 상기 판정 데이터 테이블에 기입하며,

상기 보행 능력 진단 시스템은 상기 운동 계획을 사용자에 실행시키는 운동 기구를 더 포함하고, 상기 운동 기구는 사용자의 신체에 외력을 가하는 가동부(movable member)를 포함하고,

상기 정보 제공부는 상기 운동 계획을 상기 네트워크를 통하여 상기 운동 기구에 송신하고,

상기 운동 기구는, 상기 운동 계획에 따른 운동을 사용자에게 주도록, 상기 가동부를 제어하는 제어부를 포함하는,

보행 능력 진단 시스템.
사용자의 보행 동작을 검출하기 위해 건물 내에 설치되는 센서 유닛, 상기 건물 내에 설치된 통신 네트워크를 통하여 상기 센서 유닛에 접속되는 서버, 및 상기 통신 네트워크를 통하여 상기 서버에 접속된 정보 통지 유닛을 포함하는 보행 능력 진단 시스템으로서,

상기 센서 유닛은 사용자의 보행 동작을 나타내는 보행 신호를 제공하도록 구성되고,

상기 정보 통지 유닛은, 상기 서버에서 판정된 상기 보행 능력 데이터를 상기 사용자에게 제공하기 위한 통지 수단을 포함하며,

상기 서버는,

상기 센서 유닛으로부터 전송되는 상기 보행 신호의 시계열 데이터(time series data)를 축적하도록 구성된 센서 정보 처리부;

상기 시계열 데이터를 분석하여 보행 능력을 판정하고, 상기 보행 능력을 나타내는 보행 능력 데이터를 작성하도록 구성된 진단부; 및

상기 판정된 보행 능력 데이터를 상기 네트워크에 송출하는 정보 제공부

를 포함하며,

상기 서버는 판정 데이터 테이블을 가지고 있고, 상기 진단부는, 미리 결정된 시간 범위 내의 상기 시계열 데이터에 기초하여 좌우의 사용자의 각각의 다리 강도를 분석하고, 상기 좌우의 사용자의 다리 강도의 대표치, 및 좌우의 다리 강도 간의 다리 밸런스 비(leg balance ratio)를 판정하여, 상기 다리 강도의 대표치와 상기 다리 밸런스 비의 조합으로서 상기 보행 능력을 구성하고, 상기 보행 능력을 판정 시각과 관련시켜 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성되며,

상기 정보 통지 유닛은, 상기 판정 데이터 테이블로부터 최신의 보행 능력 데이터를 판독하여 판독된 데이터를 통지하도록 구성되고,

상기 서버는, 상기 판정된 보행 능력 데이터에 대응하는 운동 계획을 작성하도록 구성된 운동 계획부를 더 포함하고, 상기 운동 계획부에서 작성된 운동 계획을 상기 판정 데이터 테이블에 기입하며,

상기 보행 능력 진단 시스템은 상기 운동 계획을 사용자에 실행시키는 운동 기구를 더 포함하고, 상기 운동 기구는 사용자의 신체에 외력을 가하는 가동부(movable member)를 포함하고,

상기 정보 제공부는 상기 운동 계획을 상기 네트워크를 통하여 상기 운동 기구에 송신하고,

상기 운동 기구는, 상기 운동 계획에 따른 운동을 사용자에게 주도록, 상기 가동부를 제어하는 제어부를 포함하는,

보행 능력 진단 시스템.
제1항에 있어서,

사용자의 신체 특징 데이터를 취득하도록 구성된 인증 정보 취득 수단(verified information capturing means)과, 복수의 사용자의 특징 데이터를 저장하도록 구성된 사용자 테이블을 더 포함하고,

상기 사용자 테이블은 사용자 코드 및 사용자의 신체 특징을 특정하는 신체 판정 데이터가 저장되도록 구성되며,

상기 판정 데이터 테이블은 상기 사용자 코드를 저장하도록 구성되며,

상기 서버는 사용자 인식부를 가지고, 상기 사용자 인식부는 상기 정보 인증 취득 수단에 의해 얻어진 신체 특징 데이터에 기초하여 상기 신체 판정 데이터에 합치하는 상기 사용자 코드를 선택하여, 상기 사용자 코드를 상기 진단부에게 제공하며,

상기 진단부는, 보행 능력 데이터를 상기 사용자 코드에 관련지어 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성되고,

상기 정보 통지 유닛은, 상기 사용자 테이블로부터 상기 사용자 코드를 선택하는 사용자 선택 수단을 포함하고, 상기 선택된 사용자 코드에 합치하는 보행 능력 데이터를 상기 판정 데이터 테이블로부터 판독하여 상기 판독된 데이터를 표시하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 센서 유닛은 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서(floor-mounted load sensors)를 포함하며,

상기 진단부는, 상기 바닥 하중 센서로부터의 보행 신호를 분석하여, 사용자의 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 대하여 각각 바닥면에 착지하고나서 이격되기까지의 바닥 접촉 시간(TR 및 TL)를 구하고, 바닥 접촉 시간의 긴 편을, 상기 다리 강도로서 결정하고, 좌우의 다리의 바닥 접촉 시간의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 센서 유닛은, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서를 포함하며,

상기 진단부는, 상기 바닥 하중 센서로부터의 보행 신호를 분석하여, 오른쪽 다리 및 좌측 다리에 대하여 각각 바닥에 가해지는 하중(FR 및 FL)을 구하고, 하중의 큰 편을 상기 다리 강도로서 선택하고, 좌우의 다리의 하중의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 센서 유닛은, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서를 포함하며,

상기 진단부는, 상기 바닥 하중 센서로부터의 보행 신호를 분석하여, 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리에 대하여 각각 보폭(foot step)을 구하고, 보폭의 큰 편을 상기 다리 강도로서 선택하고, 좌우의 다리의 보폭의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 센서 유닛은, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서와, 건물 내의 계단이나 복도의 난간에 그 길이 방향을 따라 배치된 복수의 난간 하중 센서(handrail-mounted load sensors)를 포함하며,

상기 진단부는, 사용자가 계단이나 바닥을 보행할 때 생기는 바닥 하중 센서로부터의 바닥 신호와, 난간 하중 센서로부터의 난간 신호에 기초하여, 왼쪽 다리와 오른쪽 다리에 대하여, 계단에 가해지는 다리 하중 및 난간에 가해지는 손 하중을 측정하여, 상기 계단에 가해지는 다리 하중에 대해서 상기 난간에 가해하는 손 하중과의 하중 비율을 구하며,

상기 진단부는 하중 비율의 작은 편을 상기 다리 강도의 대표치로서 선택하고, 좌우의 다리의 하중 비율의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

사용자의 신체 특징 데이터를 취득하는 인증 정보 취득 수단과, 복수의 사용자의 특징 데이터를 저장하는 사용자 테이블을 더 포함하고,

상기 사용자 테이블은 사용자 코드 및 각 사용자의 신체적 특징을 특정하는 신체 판정 데이터를 저장하도록 구성되고,

상기 판정 데이터 테이블은 상기 사용자 코드를 저장하도록 구성되며,

상기 서버는 사용자 인식부를 가지고, 상기 사용자 인식부는 상기 인증 취득 수단에 의해 얻어진 신체 특징 데이터에 기초하여 상기 사용자 테이블의 상기 신체 판정 데이터에 합치하는 상기 사용자 코드를 선택하여, 상기 사용자 코드를 상기 진단부에게 제공하도록 구성되며,

상기 진단부는, 상기 판정된 보행 능력 데이터를 상기 사용자 코드에 관련지어 상기 판정 데이터 테이블에 저장하도록 구성되고,

상기 운동 기구는, 상기 사용자 테이블로부터 사용자 코드를 선택하는 사용자 선택 수단을 포함하고, 상기 선택된 사용자 코드에 관한 최신의 운동 계획을 상기 판정 데이터 테이블로부터 판독하여, 상기 운동 계획을 상기 제어부에 제공하는, 보행 능력 진단 시스템.
제8항에 있어서,

상기 운동 기구와 상기 정보 통지 유닛이 일체의 구조물에 내장된, 보행 능력 진단 시스템.
제8항에 있어서,

상기 운동 기구는, 상기 운동 계획에 기초하여, 사용자에 대해서 타동적인 근육 수축을 생기게 하는 운동을 상기 가동부에서 일으키도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제10항에 있어서,

상기 가동부는, 사용자의 둔부를 탑재하는 시트부와 사용자가 다리를 탑재하는 발걸이부로 구성되며,

상기 시트부는 상기 운동 계획에 기초하여 그 위치가 변화하도록 제어되고,

상기 발걸이부는 상기 시트부의 위치에 관계없이 사용자의 무릎 관절의 휨 각도를 일정하게 저장하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제11항에 있어서,

상기 운동 기구는 베이스부와, 상기 시트부를 상기 베이스부의 위쪽에서 이동시키는 구동 기구를 포함하고,

상기 발걸이부는 상기 베이스부의 가로 방향을 따라 떨어진 좌우 한 쌍의 다리 받침대(foot plate)로 구성되며,

상기 구동 기구는, 중립 위치의 시트부와 좌측의 다리 받침대를 포함하는 수직면 내에서 상기 시트부를 중립 위치와 좌측의 다리 받침대에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시키는 왼쪽 다리 운동과, 중립 위치의 시트부와 우측의 다리 받침대를 포함하는 수직면 내에서 상기 시트부를 중립 위치와 우측의 다리 받침대에 가까운 위치 사이에서 왕복 이동시키는 오른쪽 다리 운동을 교호적으로 행하도록 구성되며,

상기 제어부는, 왼쪽 다리 운동과 오른쪽 다리 운동에 있어서, 각각 다리 받침대 측으로의 상기 시트부의 이동량을 변화시키도록 구성되며,

상기 제어부는, 상기 운동 계획으로 규정되는 상기 다리 강도와 상기 다리 밸런스 비에 따라, 왼쪽 다리 운동과 오른쪽 다리 운동에 있어서의 상기 시트부의 이동량을 개별적으로 결정하는, 보행 능력 진단 시스템.
제12항에 있어서,

상기 진단부는 상기 다리 강도를,

a) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥면에 착지하고나서 이격되기까지의 좌우의 바닥 접촉 시간(TR 및 TL) 중의 긴 쪽의 바닥 접촉 시간;

b) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 바닥에 가해지는 좌우의 하중(FR 및 FL)중 큰 쪽의 하중;

c) 오른쪽 다리 및 왼쪽 다리가 각각 행하는 좌우의 보폭 중 큰 쪽의 보폭; 및

d) 사용자의 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭 중, 어긋남 폭이 작은 쪽의 다리가 바닥에게 주는 하중

중 어느 하나로서 규정하고,

상기 진단부는 상기 다리 밸런스 비를,

e) 좌우의 다리의 바닥 접촉 시간의 비;

f) 좌우의 다리의 바닥에의 하중의 비;

g) 좌우의 다리의 보폭의 비;

h) 몸 중심의 이동 궤적으로부터 좌우에 떨어진 좌우의 각각의 착상 위치까지의 어긋남 폭의 비; 및

i) 좌우의 다리의 발끝 각도의 비

중 어느 하나로서 규정하고,

상기 진단부는, 상기 규정된 다리 강도와 다리 밸런스 비를 상기 판정 데이터 테이블에 저장하는, 보행 능력 진단 시스템.
제12항에 있어서,

상기 센서 유닛은, 건물 내의 바닥에 설치된 복수의 바닥 하중 센서와, 건물 내의 계단이나 복도의 난간에 그 길이 방향을 따라 배치된 복수의 난간 하중 센서를 포함하며,

상기 진단부는, 계단을 보행할 때 생기는 바닥 하중 센서로부터의 바닥 신호와, 난간 하중 센서로부터의 난간 신호에 기초하여, 왼쪽 다리와 오른쪽 다리에 대하여, 상기 계단에 가해지는 다리 하중에 대해서 상기 난간에 가해하는 손 하중과의 하중 비율을 구하고,

상기 진단부는 상기 하중 비율의 작은 편을 상기 다리 강도의 대표치로서 결정하고, 좌우의 다리의 하중 비율의 비를 상기 다리 밸런스 비로서 결정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제12항에 있어서,

상기 구동 기구는,

상기 시트부의 상기 베이스부로부터의 높이를 조정하는 높이 조정 수단;

상기 좌우 다리 운동에 있어서의 각각의 이동량을 조정하는 이동량 조정 수단;

상기 좌우 다리 운동에 있어서의 왕복 이동 주기를 변화시키는 주기 조정 수단;

상기 시트부의 구동 시간을 조정하는 타이머

를 포함하고,

상기 제어부는, 상기 운동 계획에 포함되는 상기 다리 강도와 상기 다리 밸런스 비에 따라, 상기 높이 조정 수단, 상기 이동량 조정 수단, 상기 주기 조정 수단, 상기 타이머 중의 적어도 1개를 제어하는, 보행 능력 진단 시스템.
제12항에 있어서,

상기 구동 기구는 상기 시트부의 상기 베이스부로부터의 높이를 조정할 수 있도록 구성되며,

상기 사용자 테이블에는 사용자의 신장 데이터를 저장하도록 구성되며,

상기 진단부는, 상기 사용자 코드에 기초하여 상기 사용자 테이블로부터 신장 데이터를 판독하여, 상기 운동 계획에 신장 데이터를 부가하고,

상기 제어부는 상기 신장 데이터에 기초하여, 상기 시트부의 높이를 변화시키도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제15항에 있어서,

상기 운동 기구의 상기 높이 조정 수단, 상기 이동량 조정 수단, 상기 주기 조정 수단, 상기 타이머에서 사용되는 파라미터를, 상기 운동 계획으로 규정되는 보행 능력 데이터에 관련시켜 포함하는 운동 제어 정보를 저장하는 운동 제어 테이블을 더 포함하고,

상기 운동 기구의 상기 제어부는, 상기 판정 데이터 테이블로부터 취득한 보행 능력 데이터에 대응하는 운전 제어 정보에 따라, 상기 가동부를 제어하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제17항에 있어서,

상기 운동 제어 테이블은 통신 네트워크를 통하여 상기 서버에 접속되는 데이터 서버에 형성된, 보행 능력 진단 시스템.
제17항에 있어서,

상기 운동 제어 테이블은 상기 서버 내에 구축된, 보행 능력 진단 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 센서 유닛은 사용자의 보행 자세의 화상을 촬상하는 카메라를 포함하며,

상기 진단부는, 상기 사용자의 보행 자세의 화상에 기초하여 사용자의 보행 능력을 판정하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

복수 종류의 운동 기구 및 상기 운동 기구들로 행해지는 운동 특성을 저장한 운동 기구 테이블을 더 포함하고,

상기 진단부는, 상기 판정된 보행 능력 데이터에 최적인 운동 기구 코드를, 상기 운동 기구 테이블로부터 취득하여 상기 정보 통지부에 송신하고,

상기 정보 통지부는, 상기 송신된 운동 기구 코드에 대응하는 운동 기구에 관한 정보를 통지하도록 구성된, 보행 능력 진단 시스템.
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