KR101503153B1 - 턱관절장애 진단시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피검자의 하악에 모션감지센서와 청음센서를 부착한 후 측정된 정보와 기설정된 정보와 비교, 분석하여 피검자의 턱관절 운동을 시각화, 기록화, 피검자와 진료기간의 상호작용을 통한 턱관절의 올바른 측방운동과 활주운동을 유도하는 턱관절장애 진단시스템을 제공한다.

Description

턱관절장애 진단시스템{A temporomandibular disorder diagnostic system}
본 발명은 진단시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피검자의 하악에 모션감지센서와 청음센서를 부착한 후 측정된 정보와 기설정된 정보와 비교, 분석하여 피검자의 턱관절 운동을 시각화, 기록화, 피검자와 진료기간의 상호작용을 통한 턱관절의 올바른 측방운동과 활주운동을 유도하는 턱관절장애 진단시스템에 관한 것이다.
일반적으로 턱관절 질환은 주로 청진기를 이용해 사람이 직접 듣고 이것을 주관적으로 분석함으로써 진단된다.
그러나, 상기한 진단 방법은 질환에 대한 분석을 전적으로 의사의 경험에 의존해야 하므로 객관성이 떨어지고, 진료시 발생된 기록을 시각적으로 관찰하거나 저장 및 관리가 용이하지 않아 진료기간 동안 이를 분석하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 객관적인 신뢰도 역시 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 한국공개특허 10-2002-0035386호에는 모션 캡쳐에 관한 내용이 기술되어 있다.
일반적으로 모션캡쳐 장비는 인체의 움직임을 그대로 잡아내어 컴퓨터에서 사용할 수 있는 형태의 데이터로 만들어낸다. 이와 같이 만들어진 데이터는 컴퓨터로 옮겨져 해당 프로그램에 맞게 변형된 후, 사용 목적에 따라 이용하게 된다. 이는 인체의 움직임을 동일하게 표현해야 하는 의료 분야와 인체의 움직임을 필요로 하는 애니메이션에 적용되어 영화 및 TV, 게임, 엔터테인먼트 등의 여러 분야에 접목되어 사용된다.
이러한 분야에서 현재 접목되어 사용되고 있는 종래의 동작분석(모션캡쳐 : Mition capture) 방식으로는 대표적으로 광학식(Optical)방식과 마그네틱식(Magnetic)방식의 두 가지 기술을 들 수 있다.
광학식 방식은 가장 일반적으로 알려져 있는 형태인 카메라로 사람이나 사물에 부착된 광학센서(반사체)인 마커(Marker)를 인식하여 모션캡쳐를 하게 되는데, 이러한 광학식 방식은 설치가 복잡하고 초기 설치시 상당한 시간과 비용, 노력이 당연히 필요하게 되며, 더욱이 빛의 조명도에 민감하다는 단점이 있다.
또한, 광학식 방식의 동작분석장비는 모션캡쳐 장비 중에서 상당히 고가의 제품에 속하므로 상기의 광학식 방식의 모션캡쳐장비가 고가의 제품으로 취급되는 데에는 모션캡쳐를 위해 많은 카메라가 필요하고, 그에 따라 여러 카메라의 모션캡쳐를 컴퓨터로 처리하기 위해서는 부수적으로 기타 장비들이 더 필요한 문제점이 있다.
반면, 마그네틱식 방식은 자기장을 이용하는 만큼 외부의 영향에 가장 민감하게 반응한다. 따라서, 모션캡쳐장비의 주변에 형성되는 자기장에 변화를 줄 수 있는 금속이나 전기적인 자기장에 심한 제한 및 방해를 받는다. 이와 같은 이유로 인해 실내에서만 사용되며, 외부에서의 사용은 상당한 제약을 받을 수밖에 없다.
따라서, 현재에는 음을 시각화함과 동시에 턱관절의 모션을 기록하면서도 저가의 비용으로도 하악의 움직임과 청음을 효과적으로 분석할 수 있는 장비의 개발이 시급한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 턱관절 부분에 청음센서를 부착하여 하악의 상하 운동시 발생하는 청음을 감지한 후 기설정된 정보와 비교함에 따라 올바른 하악 운동을 유도하는 턱관절장애 진단시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 하악의 상하 운동시 발생하는 청음을 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터를 구비함으로써 음을 시각화하고 진료결과를 객관적으로 확인할 수 있는 턱관절장애 진단시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 위턱과 아래턱 부분에 모션감지센서를 부착하여 하악의 상하 운동에 따른 궤적을 측정하여 기록한 후 기설정된 정보와 비교함에 따라 올바른 하악 운동을 유도하는 턱관절장애 진단시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 하악의 운동 궤적을 기록함으로써 치과 치료에 정확한 데이터를 제공하는 턱관절장애 진단시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 턱관절장애 진단시스템은 하악의 상하 움직임을 측정하는 모션감지센서와 그로 인해 생성된 청음을 측정하는 청음센서로 이루어진 하악관절측정기; 및 상기 하악관절측정기를 통하여 획득된 상기 하악의 움직임과 상기 청음을 분석 및 출력하는 하악관절분석기;를 포함하고, 상기 하악관절분석기는, 상기 모션감지센서와 상기 청음센서에서 측정된 신호가 저장되는 데이터 저장부; 상기 측정된 신호의 비교 기준이 되는 기설정된 정보가 저장되는 기준데이터 설정부; 상기 측정된 신호와 상기 기설정된 정보를 비교하는 신호분석부; 및 피검자의 하악 운동을 기설정된 상기 하악의 움직임에 따른 궤적을 유도하도록 상기 신호분석부에서 분석된 결과를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 진단시스템은, 피검자의 두개골 외피에 고정되는 안면 커버;를 더 포함하고, 상기 신호분석부는 상기 모션감지센서에서 감지된 상기 안면 커버 상의 상기 위턱 및 아래턱에 부착된 측정점의 위치와 상기 기설정된 위치를 비교하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 하악의 위턱뼈 부분 및 아래턱뼈 부분에 부착되어 상기 하악의 움직임을 측정하는 모션감지센서; 및 상기 하악의 턱관절 부분에 부착되어 상기 하악의 상하 움직임에 따라 생성되는 청음을 측정하는 청음센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 청음센서에서 측정된 상기 하악의 움직임에 따라 생성된 상기 청음에 관한 신호를 증폭 혹은 감쇄시키는 신호증폭감쇄기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 신호증폭감쇄기에서 증폭 혹은 감쇄된 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 모션감지센서에서 측정된 상기 하악의 움직임에 관한 신호를 저장하는 입력신호처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 AD컨버터 및 상기 입력신호처리부를 제어하는 제 1 메인컨트롤유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절측정기는, 상기 제 1 메인컨트롤유닛과 전기적으로 연결되고 상기 하악관절분석기와 양방향 통신하는 제 1 외부통신제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절분석기는, 상기 출력부, 상기 신호분석부, 상기 기준데이터 설정부, 및 상기 데이터 저장부를 제어하는 제 2 메인컨트롤유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 하악관절분석기는, 상기 제 2 메인컨트롤유닛과 연결되어 상기 제 1 외부통신제어부와 양방향 통신하는 제 2 외부통신제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명은 하악의 상하 운동시 발생하는 음과 하악의 운동궤적을 시각화함에 따라 진료의 객관성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피검자와 진단시스템 간의 상호 작용을 통한 턱관절의 올바른 측방운동과 활주운동을 유도하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턱관절장애 진단시스템이 피검자에게 적용된 정면도,
도 2는 모션센서, 모션전선, 청음센서, 및 청음전선을 나타낸 일 방향에서의 배면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악관절측정기를 나타낸 블럭도, 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 하악관절분석기를 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 턱관절장애 진단시스템을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용 가능하다.
본 발명에 따른 턱관절장애 진단시스템(300)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 턱관절장애 진단시스템(300)를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턱관절장애 진단시스템(300)은 하악의 상하 움직임을 측정하는 모션감지센서(110)와 그로 인해 생성된 청음을 측정하는 청음센서(130)로 이루어진 하악관절측정기(100) 및 하악관절측정기(100)를 통하여 획득된 하악의 움직임과 청음을 분석 및 출력하는 하악관절분석기(200)를 포함한다.
하악관절측정기(100)는 모션감지센서(110, 110', 110''), 입력신호처리부(120), 청음센서(130), 연결부(140), 신호증폭감쇄기(150), AD컨버터(160), 제 1 메인컨트롤유닛(170), 제 1 외부통신제어부(180) 및 전원제어부(190)를 포함한다.
모션감지센서(110, 110', 110'')는 하악의 위턱뼈 부분 및 아래턱뼈 부분에 부착되어 하악의 움직임을 감지하고 측정한다.
보다 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이 모션감지센서(110, 110', 110'')는 적어도 3개 이상으로 이루어지며, 아래턱뼈 부분에는 모션감지센서(110)가 위치하고, 위턱뼈의 양측 부분에는 모션감지센서(110', 110'')가 위치한다.
가령, 피검자가 하악을 상하로 움직일 경우 모션감지센서(110, 110', 110'')는 기설정된 하악의 위치로부터 하악이 움직인 만큼의 거리(x축, y축, z축)를 감지하여 해당 정보를 입력처리신호부(120)로 전송하게 된다.
다만, 본 발명에서 사용되는 모션감지센서(110)로는 자이로센서인 것이 바람직할 수 있다.
입력신호처리부(120)는 모션감지센서(110)에서 측정된 하악의 움직임에 관한 신호를 저장하는 역할을 한다.
청음센서(130)는 하악의 턱관절 부분에 부착되어 하악의 상하 움직임에 따라 생성되는 청음을 측정하는 역할을 한다. 보다 정확한 측정을 위해서는 상기한 턱관절 부분에 부착되는 것이 바람직하다.
연결부(140)는 모션전선(141) 및 청음전선(142)을 포함한다.
모션전선(141)은 적어도 3개 이상의 모션감지센서(110)와 전기적으로 연결되며, 모션감지센서(110)로부터 감지된 하악의 움직임에 관한 신호를 입력신호처리부(120)로 전송하는 역할을 한다.
청음전선(142)은 적어도 2개 이상의 청음센서(130)와 전기적으로 연결된다.
또한, 청음전선(142)은 신호증폭감쇄기(150)와 연결됨에 따라 하악의 상하 운동시 발생하는 청음을 신호증폭감쇄기(150)로 전송하는 역할을 한다.
신호증폭감쇄기(150)는 청음센서(130)에서 측정된 하악의 움직임에 따라 생성된 청음에 관한 신호를 증폭 혹은 감쇄시킨다.
AD컨버터(160)는 신호증폭감쇄기(150)에서 증폭 혹은 감쇄된 신호를 디지털 신호로 변환하며, 이러한 AD컨버터(160)는 출력부(210)에 전기적 신호를 전달하기 위해 존재한다.
제 1 메인컨트롤유닛(170)은 AD컨버터(160) 및 입력신호처리부(120)의 온/오프를 제어한다.
제 1 외부통신제어부(180)는 제 1 메인컨트롤유닛(170)과 전기적으로 연결되고 하악관절분석기(200)와 양방향 통신하게 된다.
보다 상세하게는, 제 1 외부통신제어부(180)는 후술되는 하악관절분석기(200)의 제 2 외부통신제어부(260)와 유무선으로 통신하게 되는데, 이때의 통신방법으로는 블루투스, RS232 등으로 양방향 통신할 수 있다.
전원제어부(190)는 제 1 메인컨트롤유닛(170)에 공급되는 전원을 제어하는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명은 피검자의 두개골 외피에 고정되는 안면 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이때의 모션감지센서(110, 110', 110'')는 전술한 바와 같이 피검자의 피부에 직접 접하는 것이 아닌 안면 커버 상의 위턱 및 아래턱 부분에 배치된다.
즉, 피검자의 입이 닫힌 상태에서 모션감지센서(110, 110', 110'')가 위치한 측정점을 기설정된 위치로 정하면, 피검자가 상하로 하악을 움직일 경우 기설정된 위치에서 변화하는 측정점의 위치를 상대적으로 측정하여 후술되는 신호분석부(220)로 전송하게 된다.
하악관절분석기(200)는 출력부(210), 신호분석부(220), 데이터 저장부(230), 기준데이터 설정부(240), 제 2 메인컨트롤유닛(250) 및 제 2 외부통신제어부(260)를 포함한다.
출력부(210)는 피검자의 하악 운동을 기설정된 하악의 움직임에 따른 궤적을 유도하도록 신호분석부(220)에서 분석된 결과를 출력한다. 이때의 출력수단으로는 컴퓨터의 모니터, 핸드폰, 스피커 등이 있다.
즉, 출력부(210)에는 스피커가 장착되어 있어 환자가 올바른 운동 궤적을 벗어난 운동을 하게 될 경우 시각화뿐만 아니라 청각적으로도 이를 인지할 수 있도록 한다.
스피커를 일례로 들면, 정상적인 움직임일 경우에는 '삐..삐..삐..'와 같은 규칙적인 부저음을 울린다.
반면, 정상적이지 못한 움직임일 경우에는 '삐~~~삐~~~삐~~~'와 같은 경각심을 주는 부저음을 울리게 된다.
신호분석부(220)는 측정된 신호와 기설정된 정보를 비교하여 분석한다.
예를 들어, 청음의 경우 정상적인 하악운동시 발생하는 청음이 10dB이라고 한다면, 여기서의 10dB은 기설정된 정보가 되는 것이다.
즉, 신호분석부(220)에서는 하악이 상하운동을 할 때 턱관절 부분에 부착된 청음센서(130)를 통하여 발생하는 청음을 측정하여 기설정된 정보(10dB)과 비교하여 분석함에 따라 검사자는 피검자의 정상 유무를 판단할 수 있게 된다.
또한, 모션의 경우 정상적인 하악의 움직임의 궤적을 '기준궤적'이라고 한다면, 여기에서의 기준궤적은 기설정된 정보가 되는 것이다.
즉, 신호분석부(220)에서는 하악이 상하운동을 할 때 아래턱과 위턱 부분에 부착된 모션감지센서(110)를 통하여 하악의 궤적을 측정하여 기설정된 정보(기준궤적)과 비교하여 분석함에 따라 검사자는 피검자의 정상 유무를 판단할 수 있게 된다.
데이터 저장부(230)는 모션감지센서(110)와 청음센서(130)에서 측정된 신호가 저장되는 곳으로, 신호분석부(220)에서 사용되는 기설정된 정보가 저장되는 곳이다.
기준데이터 설정부(240)는 측정된 신호의 비교 기준이 되는 기설정된 정보가 저장되는 곳이다.
제 2 메인컨트롤유닛(250)은 출력부(210), 신호분석부(220), 기준데이터 설정부(240), 및 데이터 저장부(230)의 온/오프를 제어한다.
제 2 외부통신제어부(260)는 제 2 메인컨트롤유닛(250)과 연결되어 제 1 외부통신제어부(180)와 양방향 통신하게 되며, 이러한 제 2 외부통신제어부(260)의 기능은 전술한 제 1 외부통신제어부(180)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기한 바에 따른 본 발명은 모션감지센서(110, 110', 110'')를 이용해 측정된 관절의 움직임과 발생음을 정보기기의 모니터, 스피커 등의 출력부(210)를 이용해 시각화 또는 청각화하고 치료를 위해 올바른 운동 궤적을 동시에 표시하여 사용자의 인식을 높이고 올바른 관절운동을 유도한다.
전술한 본 발명은 일반적인 종래기술에서 신체에 관절 중 턱관절이라는 특수관절에 적용하기 어렵고, 활주운동과 회전운동을 효과적으로 측정하지 못하는 한계를 극복함에 따라 TMJ(턱관절 장애 증후군) 하악골절제술 환자를 진단하고 무의식적으로 한쪽으로 어금니만 사용하여 음식물을 섭취하는 환자에게 올바른 턱관절 운동(음식섭취)을 하도록 인지시키는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 하악관절측정기
110 : 모션감지센서
120 : 입력신호처리부
130 : 청음센서
140 : 연결부
141 : 모션전선
142 : 청음전선
150 : 신호증폭감쇄기
160 : AD컨버터
170 : 제 1 메인컨트롤유닛
180 : 제 1 외부통신제어부
190 : 전원제어부
200 : 하악관절분석기
210 : 출력부
220 : 신호분석부
230 : 데이터 저장부
240 : 기준데이터 설정부
250 : 제 2 메인컨트롤유닛
260 : 제 2 외부통신제어부
300 : 턱관절장애 진단시스템

Claims (10)

  1. 하악의 상하 움직임을 측정하는 모션감지센서와 그로 인해 생성된 청음을 측정하는 청음센서로 이루어진 하악관절측정기; 및
    상기 하악관절측정기를 통하여 획득된 상기 하악의 움직임과 상기 청음을 분석 및 출력하는 하악관절분석기;를 포함하고,
    상기 하악관절분석기는,
    상기 모션감지센서와 상기 청음센서에서 측정된 신호가 저장되는 데이터 저장부;
    상기 측정된 신호의 비교 기준이 되는 기설정된 정보가 저장되는 기준데이터 설정부;
    상기 측정된 신호와 상기 기설정된 정보를 비교하는 신호분석부; 및
    피검자의 하악 운동을 기설정된 상기 하악의 움직임에 따른 궤적을 유도하도록 상기 신호분석부에서 분석된 결과를 출력하는 출력부;를 포함하고,
    상기 하악관절측정기는, 상기 청음센서에서 측정된 상기 하악의 움직임에 따라 생성된 상기 청음에 관한 신호를 증폭 혹은 감쇄시키는 신호증폭감쇄기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단시스템은, 피검자의 두개골 외피에 고정되는 안면 커버;를 더 포함하고,
    상기 신호분석부는 상기 모션감지센서에서 감지된 상기 안면 커버 상의 위턱 및 아래턱에 부착된 측정점의 위치와 상기 기설정된 위치를 비교하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하악관절측정기는,
    상기 하악의 위턱뼈 부분 및 아래턱뼈 부분에 부착되어 상기 하악의 움직임을 측정하는 모션감지센서; 및
    상기 하악의 턱관절 부분에 부착되어 상기 하악의 상하 움직임에 따라 생성되는 청음을 측정하는 청음센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하악관절측정기는, 상기 신호증폭감쇄기에서 증폭 혹은 감쇄된 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하악관절측정기는, 상기 모션감지센서에서 측정된 상기 하악의 움직임에 관한 신호를 저장하는 입력신호처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하악관절측정기는, 상기 AD컨버터 및 상기 입력신호처리부를 제어하는 제 1 메인컨트롤유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하악관절측정기는, 상기 제 1 메인컨트롤유닛과 전기적으로 연결되고 상기 하악관절분석기와 양방향 통신하는 제 1 외부통신제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하악관절분석기는, 상기 출력부, 상기 신호분석부, 상기 기준데이터 설정부, 및 상기 데이터 저장부를 제어하는 제 2 메인컨트롤유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하악관절분석기는, 상기 제 2 메인컨트롤유닛과 연결되어 상기 제 1 외부통신제어부와 양방향 통신하는 제 2 외부통신제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    턱관절장애 진단시스템.
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