KR101273725B1 - 자세균형 측정 및 상하 운동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자세균형 측정 및 상하 운동 장치에 관한 것으로서, 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과; 상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과; 상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와; 상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와; 상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판의 하단 중앙에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어지며; 상기 상하 높낮이 측정장치는, 상기 높낮이줄가가 감겨져 있는 태엽줄자와, 상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와, 상기 엔코더를 연결하는 고정 베어링과, 상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와, 상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 현재의 균형 능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하는 효과를 가지고 있다.

Description

자세균형 측정 및 상하 운동 장치{MEASURING DEVICE OF POSTURAL REFLEX AND UP-AND-DOWN MOTION}

본 발명은 자세균형 측정 및 상하 운동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 현재의 균형 능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하기 위한 자세균형 측정 및 운동 장치이다.

신체는 질량(mass) 높이 2/3 가량이 땅으로부터 밀집되어있기 때문에 균형감각 조절시스템이 작동이 될 때까지 본래부터 불안정한 구조이다. 신체는 외부로 부터의 갑작스러운 부하에 대한 근육의 반응에 있어서 근육은 자세안정과 균형 유지를 위해 빠른 속도로 몸을 안정시키기 위해 반응한다. 인체의 움직임에 있어서 관절을 유지하는 항상성에 있어서 감각(Sensory) 정보는 피부의 외부 수용기, 관절과 근육에서 감지된 동작과 위치를 중추 신경계(CNS)에 전달하고, 전정기관과 시각을 통해 중추신경계(CNS)에 영향을 준다치. 감각(Sensory) 정보는 피질하(subcortical) 중추에서 체제를 갖추고 재형성되며 실제로 움직임이 필요로 하는 말초에 영향을 주기 시작한다. 그러므로 감각 신경-운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)이란 기능적 관절의 안정성을 위해 감각 신경과 운동 근육(신경)을 포함하여 모든 구성요소들을 중추신경계에 통합하는 진행과정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자세균형 측정 및 상하 운동 장치로서 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 측정판에서 좌우 및 앞뒤의 움직임을 측정하는 기구물을 통해 인체의 균형능력 측정한 후 평형검사를 시행하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향에서의 기능적인 운동능력 향상을 위해 컴퓨터 시각반응 되먹임 프로그램으로 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군에 대하여 신경과 근육의 협응 능력을 개선하여 인체의 기능적인 활동시 발생할 수 있는 손상을 예방하고, 이미 손상된 기능을 개선하기 위한 자세균형 측정 및 운동 장치이다. 또한, 기존의 자세균형 측정장치는 4개의 로드셀을 통해 좌우 및 앞뒤의 움직임을 무게중심(COP; Center of gravity)로 측정하여 자세 위치를 측정하는 방식을 적용하고 있다. 본 발명은 로드셀을 통해 좌우 및 앞뒤의 움직임을 측정하는 동시에 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽혀 똑바로 앉을 수 있는 상하의 움직임의 관절 가동범위를 측정하고 컴퓨터를 통해 상하 타겟을 주어 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽히고 일어서는 방식의 운동을 시킬 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1 실시예에 의한 자세균형 측정 및 상하 운동 장치는, 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과; 상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과; 상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와; 상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와; 상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판의 하단 중앙에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 상하 높낮이 측정장치는, 상기 높낮이줄자가 감겨져 있는 태엽줄자와, 상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와, 상기 엔코더를 연결하는 고정 베어링과, 상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와, 상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자세균형 측정 및 상하 운동 장치에 의하면, 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 현재의 균형 능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하는 효과를 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 측정판의 상면과 하면을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 측정판과 로드셀이 부착된 하판의 사이에 설치된 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이며,
도 4는 본 발명의 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며,
도 5는 본 발명에 의한 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치에 의해 측정되는 환자의 상태를 표시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

[실시예]

도 1은 본 발명의 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 측정판의 상면과 하면을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 측정판과 로드셀이 부착된 하판의 사이에 설치된 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며, 도 5는 본 발명에 의한 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치에 의해 측정되는 환자의 상태를 표시하는 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자세균형 측정 및 상하 운동 장치는, 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과; 상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과; 상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와; 상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와; 상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판 위에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진다.

상기 상하 높낮이 측정장치는, 상기 높낮이줄가가 감겨져 있는 태엽줄자와, 상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와, 상기 엔코더와 맞물린 고정 베어링과, 상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와, 상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된다.

도 1에서와 같이 환자가 측정판위에 서서 4개의 로드셀을 통해 전후좌우의 움직임을 무게중심의 변화로 측정하는 방식과 허리에 벨크로를 착용하여 상하의 관절 가동 움직임을 측정하고 운동시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

측정판 위에서 자세균형을 측정하는 원리는 4개의 로드셀에서 평형을 이룰 때 로드셀 4개의 지점의 중앙에 무게중심(COP; Center of gravity)이 위치하게 되며 로드셀의 균형이 틀어질 때 무게중심이 무거운 방향으로 이동하게 된다.

또한, 상하의 움직임을 측정하기 위해 도 2의 높낮이 부착벨트와 허리의 벨크로에 부착벨트를 연결한 후 도 5에서와 같이 환자가 똑바로 서있는 상태를 설정하고 무릎을 굽혀 똑바로 앉을 수 있는 상태를 설정하며, 상하의 움직임의 관절 가동범위를 측정하게 된다. 컴퓨터를 통해 상하 타겟을 주어 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽히고 일어서는 방식의 운동을 시킬 수 있으며, 좌우의 움직임은 4개의 로드셀을 통해 입력된 무게중심 좌우의 움직임을 측정하여 환자의 타겟에 맞는 좌우 및 상하 움직임을 유도해 낼 수 있다.

도 3은 상하의 움직임을 측정하는 방식에 관한 구조물로서, 상하로 움직일 때 태엽줄자는 일정하게 당기는 힘을 이용하여 환자가 앉을 때 자동으로 태엽줄자가 감아주어 높낮이 움직임을 자연스럽게 유도해 낼 수 있으며, 또한 줄자로 표시되어 육안으로도 움직이는 가동범위를 수치적으로 표시할 수 있도록 유도하게 된다. 줄자의 높낮이 측정은 높낮이 줄자에 부착된 베어링과 엔코더를 통해 상하로 움직일 때마다 일정한 각도의 움직임을 측정한다. 줄자의 이동을 측정하기 위해 줄자고정 베어링과 엔코더 연결 고정베어링을 맞물려 높낮이줄자가 이동할 때 엔코더에 항상 연결될 수 있는 구조로 설계되어 있다.

도 4는 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며, 상하의 움직임은 엔코더에서 신호를 분석하여 정방향, 역방향의 움직임을 측정하기 위한 블록도이다. 이때 측정된 데이터는 PC의 RS-232C 통신방식을 적용하여 데이터를 전송하여 프로그램에서 무게중심과 각도정보를 이용하여 자세균형 측정 및 운동 프로그램을 통해 훈련할 수 있는 장치이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

Claims (3)

1. 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과;
   상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과;
   상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결된 높낮이 부착벨트와;
   상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와;
   상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 상하이동거리를 측정하도록 상기 측정판 위에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 자세균형 측정 및 상하 운동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상하 높낮이 측정장치는,
   상기 높낮이줄자가 감겨져 있는 태엽줄자와;
   상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와;
   상기 엔코더와 맞물린 고정 베어링과;
   상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와;
   상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 자세균형 측정 및 상하 운동 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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