KR101540591B1 - 근력측정유닛, 측정방법 및 근력측정유닛을 포함하는 하체운동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근력을 측정하기 위한 측정유닛, 측정방법 및 근력측정유닛을 포함하는 하체운동장치에 관한 것이다. 더 상세하게는 사용자의 발을 올려놓는 슬라이드보드; 상기 슬라이드보드의 일단에 설치되고, 상기 발에 접하여 상기 발이 미는 힘을 측정하는 센서부; 및 상기 센서부에서 검출된 전기신호를 수신하고, 수신된 상기 전기신호와 시간을 토대로 생성한 운동정보를 저장 또는저장 또는는 저장출력부;를 포함하는 근력측정유닛과 방법, 이를 포함하는 하체운동장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 사용자의 하체 균형도를 정확하게 측정하고, 하체가 고르게 발달할 수 있도록 맞춤형 운동처방을 제공할 수 있으며, 본 발명에 의해 달성되는 하체 밸런스를 통해 선수들의 기록향상과 상해예방의 효과가 있다.

Description

근력측정유닛, 측정방법 및 근력측정유닛을 포함하는 하체운동장치{Muscular power measuring unit, Measurement method thereof and the Lower part of the body exercise apparatus using same}

본 발명은 근력을 측정하기 위한 측정유닛, 측정방법 및 근력측정유닛을 포함하는 하체운동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 횡방향의 운동에 있어서 하체 외측부의 힘을 측정하는 유닛, 근력측정유닛을 포함하는 횡방향 슬라이딩 연습을 위한 하체운동장치 및 위의 근력측정유닛 또는 하체운동장치를 이용한 하체 근력측정방법에 관한 것이다.

근육의 종류에는 신근과 굴근이 있다. 신근은 관절이 펴질 때 수축하는 근육이고, 굴근은 관절이 굽어질 때 수축하는 근육이다. 특히, 숏트랙, 피겨 등의 빙상 스포츠에서는 하체의 외측부로 미는 힘이 중요하다. 따라서 빙상 스포츠에서 집중하는 근력은 하체의 신근이며, 대표적으로 대퇴사두근이 이에 해당한다. 따라서 빙상 스포츠를 하기 위해서는 특히 강력한 대퇴사두근이 필요하며, 이 근육의 훈련을 위하여 종래 슬라이딩 장치 있었다. 미국 등록특허 4,779,862에서는 스케이터들을 위한 운동기구(Exercising Apparatus for Skaters)를 개시한바 있고, 도 1에서는 종래의 슬라이딩 하체운동장치를 사용하는 모습을 개략적으로 도시하고 있다.

그 이후에도, 수많은 개량기술 있었다. 도 2에서는 종래의 개량된 슬라이딩 하체운동장치를 사용하는 개략적인 모습을 도시하고 있다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 범퍼(3)의 체결방법이나, 범퍼(3)와 발(5)의 접촉면에 관한 개량기술이 대부분이었다. 또한 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 사용자(10)는 덧신을 신고 오일을 바른 후 훈련하는 것이 특징이었다.

하지만, 수많은 개량에도 불구하고, 하체의 미는 힘을 측정하는 장치는 종래에 존재하지 않았다. 여기서 종래기술의 문제점과 본 발명의 필요성이 대두된다. 종래의 문제점이란, 하체를 미는 운동을 양쪽 다리에 전부 실시하면서도, 양쪽 다리가 불균형하게 발달되는 상황이 비일비재하게 일어나게 되는 것이다.

신체의 좌/우 균형이란, 일상생활 모든 동작수행에 주요한 영향을 주며, 신체를 평형상태로 유지시키는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 균형은 감각 정보의 통합, 신경계 처리, 생체역학적 요인 등을 포함하는 복잡한 운동조절 작업을 나타낸다. 결국 좌/우 균형의 유지는 복합적인 감각, 중추신경계 및 운동기능이 관여하며, 흔들림(sway)을 최소화하고, 지지면 상에서 신체의 무게중심을 유지하려는 총체적인 협응 과정이다.

따라서 폭발적인 파워의 발현과 장시간의 운동시에는, 좌/우 힘의 밸런스가 맞지 않으면 심각한 상해를 초래할 수 있다. 그러므로 선수들의 지속적인 트레이닝의 방해요인으로 작용하며 이는 경기력과 직결된다. 또한 좌/우 힘의 밸런스는 운동능력과도 관련되므로, 좌/우 균형잡힌 힘의 발현은 기록향상에 도움이 된다. 따라서 좌/우 힘을 정확하게 측정하고 그에 따라 밸런스를 맞추는 운동을 하는 것은 선수들에게는 필수적인 트레이닝 요소이다.

따라서, 비단 쇼트트랙, 피겨 등의 빙상 스포츠뿐만 아니라, 복싱이나 유도와 같은 체급경기, 양궁과 사격같은 신체의 정밀한 발달이 필요한 운동 및 인라인 스케이팅과 같은 운동에서도 하체의 힘을 측정하는 장치는 필요성이 있다.

그러므로, 사용자의 하체 좌/우측의 미는 근력을 각각 정밀하게 검출함으로써 사용자에게 최적인 운동을 수행할 수 있도록 하기 위한, 또한 운동효과를 극대화하기 위한 기술이 절실히 요구된다.

미국 등록특허 4,779,862 미국 등록특허 5,114,387 국내 등록특허 10-0883194

따라서 본 발명은 위와 같은 종래 문제점을 해소하고자 창안된 것으로서 본 발명의 목적은, 사용자가 하체의 외측부면으로 미는 근력을 측정하는 유닛을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 위의 근력측정유닛을 스케이터들을 위한 슬라이딩 연습 및 하체운동기구에 설치한 형태의 하체운동기구를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 위의 근력측정유닛과 하체운동기구를 이용하여 한쪽 다리의 근력 측정 혹은 양쪽 다리의 근력을 동시에 측정하여 밸런스를 확인하는 근력측정방법을 제공하는 데에 있다.

이하, 본 발명에 대해 설명한다.

본 발명의 제 1 목적은, 사용자의 발을 올려놓는 슬라이드보드;와, 이 발에 접하여 발이 미는 힘을 측정하며, 위의 발로부터 직접 힘이 가해지는 감지부와 센서본체로 구성되는 센서부; 및 위 센서부에서 검출된 전기신호를 수신하고, 수신된 전기신호와 시간을 토대로 생성한 운동정보를 저장 또는 출력하는 저장출력부;를 포함하는 근력측정유닛을 제공하여 달성될 수 있다.

이때, 슬라이드보드는 아이스링크 바닥과 같은 미끄럼 효과를 충족하기 위해 외력에 의해 변형이 가능하고, 표면이 미끄러운 수지재질로 할 수 있다.

또한, 슬라이드보드 저면에 설치되고, 슬라이드보드의 저면을 포괄하는 형태로 설치되는 기저판을 더 포함할 수 있다. 이때, 슬라이드보드와 접착연결이 되거나 체결기구로 결합될 수 있고, 두 가지를 동시에 이용할 수도 있다. 또한, 기저판은 단단한 재질로 할 수 있으며, 특히 코팅된 나무가 바람직하다.

또한, 기저판과 설치면 사이의 마찰력을 증대시키는 제 1 마찰부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 센서부의 하중감지방향을 법선으로 하고, 감지부에 설치되는 센서패드를 더 포함할 수 있다.

또한, 센서패드와 사용자의 발 사이에 설치되고, 탄성이 있어서 푹신푹신한 수지재질로 이루어진 제 1 쿠션을 더 포함할 수 있다.

또한, 센서패드는 사용자의 발 방향으로 하는 경사면을 더 포함할 수 있다.

또한, 위의 경사면에 제 2 마찰부재를 더 포함하여, 발과 센서패드의 경사면 사이의 마찰력을 증대시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 센서부의 하중감지방향이 슬라이드보드의 길이방향에 대해 5~15도를 형성하도록 센서부가 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 슬라이드보드 일단에 고정되는 적어도 하나의 범퍼를 포함할 수 있다.

이때, 범퍼는 사용자 쪽으로 제 2 쿠션을 구비하여 대퇴사두근에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.

또한, 범퍼의 중심단부에 소정의 공간이 제공되고, 공간에 센서부가 배치되도록 할 수 있다.

또한, 센서부는 범퍼와 일체로 결합되며, 범퍼의 중심단부에 배치되는데, 이대, 결합은 접착결합 또는 체결기구를 이용한 결합이 될 수 있다. 또한 두가지 결합을 동시에 이용할 수도 있다.

또한, 센서부는 센서부의 하중감지방향이 슬라이드보드의 길이방향에 대해 5~15도를 형성하도록 배치되고, 범퍼는 센서부와 동일한 각도로 배치될 수 있다.

또한, 슬라이드보드 저면에 제 3 마찰부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 센서본체는 쉬어 빔 타입의 로드셀로 할 수 있다.

이때, 로드셀은 센서하중용량이 500~5000 N으로 할 수 있다.

또한, 전기신호를 근력정보로 변환하고, 근력의 최대점, 최소점, 근력이 증가하는 상승시간, 근력이 감소하는 하강시간 중 어느 하나를 이용하여, 발이 미는 최대 근력, 충격량, 순발력 및 지구력 중 어느 하나 이상을 상기 운동정보로서 생성할 수 있다.

본 발명의 제 2 목적은, 사용자가 올라서서 슬리이딩 연습을 할 수 있도록 슬라이드보드를 가지는 하체운동장치에 있어서, 위의 근력측정유닛을 적어도 하나 포함하는 하체운동장치를 제공하여 달성할 수 있다.

이때, 사용자의 양발에 대해 생성되는 운동정보를 동시에 저장 또는 출력할 수 있다. 또는 저장과 출력을 동시에 할 수도 있다.

본 발명의 제 3 목적은, 위의 근력측정유닛에 전원을 인가하는 단계; 슬라이드보드의 폭방향으로 사용자의 발끝이 향하도록 하여 사용자가 슬라이드보드에 올라서는 단계; 한쪽 발의 외측부면을 근력측정유닛의 일구성인 센서부에 접하도록 배치하고, 센서부의 하중감지방향과 같은 방향으로 한쪽 발에 힘을 가하는 단계; 발로부터 발생된 힘에 의해 센서부에서 전기신호가 발생되는 단계; 및 전기신호를 수신하는 저장출력부에서, 전기신호와 시간정보를 토대로 운동정보를 생성하고, 생성한 운동정보를 저장 또는 출력하는 단계;를 제공하여 달성할 수 있다.

이때, 사용자의 양발에 대해 모두 위의 단계를 거치고, 하체 양측의 운동정보를 생성하여, 생성한 운동정보를 저장 또는 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 근력측정유닛을 제공하여 사용자의 하체 균형도를 정확하게 측정할 수 있고, 그에 따라서 하체가 고르게 발달할 수 있도록 맞춤형 운동처방을 제공할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 의해 달성되는 하체 밸런스를 통해 선수들의 기록향상과 상해예방의 효과가 있다.

셋째, 하체 밸런스가 무너져서 발생하는 상해에 의한 훈련의 부재로 발생하는 소극적 손실 및 상해의 치료에 의한 적극적 손실을 모두 방지할 수 있는 효과가 있다.

넷째, PC와 연동하여 양쪽 하체 근력 데이터의 저장과 분석을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 슬라이딩을 통한 하체운동과 하체근력측정을 동시에 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 슬라이딩 하체운동장치를 사용하는 모습을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 종래의 개량된 슬라이딩 하체운동장치를 사용하는 모습을 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 정면사진,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 평면확대도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 측면확대도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 로드셀 평면확대도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치의 평면 및 정면도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치의 시스템 구성도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치의 실시사진,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 하체 근력의 분석결과,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정방법의 순서도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 가해지는 힘과 시간의 그래프,
도 13에서는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛으로 측정한 운동정보의 이용방법의 순서도,
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 운동정보 출력 프로그램의 실시사진,
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 지시계의 평면사진,
도 16은 본 발명의 변형예에 따른 근력측정유닛의 평면확대도,
도 17은 본 발명의 변형예에 따른 근력측정유닛의 측면확대도,
도 18은 본 발명의 변형예에 따른 하체운동장치의 평면 및 정면도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<근력측정유닛 구성 및 연결 관계>

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 정면사진, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 평면확대도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛의 측면확대도이다.

도 3, 4, 5에 도시된 바와 같이, 근력측정유닛은 힘을 감지하는 센서부(32), 센서부(32)의 저면에 설치되고 사용자의 발을 받쳐주는 슬라이드보드(2), 센서부(32)에서 수신된 전기신호를 저장 또는 출력하는 저장출력부(8)를 기본 구성으로 한다.

이때, 위의 센서부(32)는 더욱 상세하게는 센서본체(320), 센서지지부(322) 및 감지부(324)로 구성된다.

또한, 상기 구성에서, 슬라이드보드(2)의 저면에 기저판(9), 슬라이드보드(2)의 일단에 범퍼(3), 범퍼(3)의 안쪽 면에 제 2 쿠션(4), 감지부(324)의 전면에 센서패드(340), 센서패드(340)의 전면에 제 1 쿠션(360), 위의 센서부(32)와 범퍼(3), 슬라이드보드(2)를 모두 결합, 고정하는 지지대(300)를 더 구비할 수 있다. 이하 각각의 구성과 연결 관계에 대하여 기술한다.

센서부(32)는 상기한 바와 같이, 센서본체(320), 센서지지부(322) 및 감지부(324)로 구성된다. 이때, 본 발명의 일실시예로 쓰인 센서의 종류는 도 6에 도시된 바와 같이, 쉬어 빔 타입의 로드셀이다. 위 로드셀의 하중용량은 150kgf가 적당하고, 50kgf~500kgf의 하중용량으로 실시할 수 있다. 하중용량이 너무 크거나 작을 경우엔 하체근력측정에 오차가 많을 수 있다. 보통 측정되는 범위는 200 N에서 500 N 사이 정도이기 때문이다. 또한, 실제 스케이팅 자세와 근접하게 하체근력측정을 할 수 있도록, 위 센서부(32)의 하중감지방향(L)이 슬라이드보드(2)의 길이방향에 대해 바람직하게는 5~15도의 각도를 갖도록 센서부(32)를 설치할 수 있으며, 10도 정도가 가장 바람직하다. 결국, 사용자(10)의 운동은 10도 정도 하체를 뒤로 미는 자세가 될 것이다. 사용자(10)의 대퇴사두근에서 발생하는 충격을 완화시켜주는 효과가 있다.

센서패드(340)에 대해 기술하면, 위의 감지부(324)에는 발(5)의 힘을 감지부(324)에 집중할 수 있게 해주는 센서패드(340)가 부착된다. 부착방향은 센서부(32)의 하중감지방향(L)을 법선으로 하여서 부착할 수 있다. 이는 발(5)의 힘을 감지부(324)에 집중시키기 위함이다. 센서패드(340)의 크기는 발(5)의 힘을 충분히 수용하기 위하여 120 mm*60 mm가 적당하며, 상기 센서패드(340)의 전면에는 발(5)의 보호를 위한 제 1 쿠션(360)이 부착된다. 위 제 1 쿠션(360)은 탄성 수지재질로 할 수 있고, 매트, 발포제, 우레탄, 스폰지, PE, 고무판, 실리콘 등의 합성수지로 구성할 수 있으며, 특히 하드스폰지로 구성함이 바람직하다. 또한, 위의 센서부(32)가 범퍼(3)와 일체로 구성되는 경우, 하체 힘의 집중을 위하여 범퍼(3)보다 5~20 mm 정도 돌출될 수 있고, 13 mm정도 돌출됨이 바람직하다.

위 센서패드(340)에는 경사면(7)을 더 포함할 수 있다. 이때 경사면은 사용자(10)를 향하는 방향으로 설치되게 된다. 이는 실제 스케이팅 시와 유사한 자세로 하체근력의 측정이 가능하게 만들어주고, 발목에 가해지는 부하를 감소시킨다. 또한, 위 경사면(7)의 표면에는 PE재질, 고무판, 우레탄, 실리콘 등의 합성수지로 되어있는 제 2 마찰부재를 설치하여 발(5)의 힘이 모두 감지부(324)에 집중되도록 할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 PE재질로 구성하였다.

슬라이드보드(2)에 대해 기술하면, 위의 센서부(32)는 슬라이드보드(2)와 결합된다. 이때, 센서부(32)는 하체근력측정 시 지속적으로 하중이 가해지므로, 접착결합 보다는 볼트와 너트 또는 리벳 등의 체결기구를 이용한 결합이 바람직하다. 슬라이드보드(2)는 표면이 아이스링크와 같이 미끄러워야 하며, 이를 만족하기 위해 모양의 변형이 가능하고, 미끄러운 수지재질로 5 mm 정도의 두께로 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 슬라이드보드(2)의 저면에는 PE재질, 고무판, 우레탄, 실리콘 등의 합성수지로 되어있는 제 3 마찰부재를 직접 부착하거나, 기저판(9)을 설치하고, 기저판(9)의 저면에 PE재질, 고무판, 우레탄, 실리콘 등의 합성수지로 되어있는 제 1 마찰부재를 부착할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 PE재질로 구성하였다. 이때, 기저판(9)은 변형이 작고, 단단해야하므로 두께 35 mm 정도의 코팅된 나무나 단단한 수지재질 및 금속으로 만들어질 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 코팅된 나무로 구성하였다. 슬라이드보드(2)와 기저판(9)은 본드나 실리콘 등의 재질로 접착결합함이 바람직하나, 체결기구를 이용한 결합도 가능하고, 두 가지를 동시에 이용할 수도 있다.

범퍼(3)에 대해 기술하면, 위의 슬라이드보드(2)의 일단에 범퍼(3)가 배치된다. 이때, 범퍼(3)는 슬라이드보드(2) 위에서 하체운동시, 사용자(10)의 궤도 이탈을 방지하기 위함이다. 따라서 하체의 충격을 방지하기 위하여 탄성 수지재질로 이루어진 제 2 쿠션(4)이 범퍼(3) 안쪽에 위치되며, 슬라이드보드(2) 위에 고정된다. 이때, 하체운동시에 범퍼에 가해지는 지속적인 부하 때문에, 고정방법은 체결기구를 이용한 결합이 접착결합보다 더 적절하다. 범퍼(3) 또한 변형이 작고 단단해야하므로, 나무로 만들어지는 것이 바람직하다. 범퍼의 폭은 50 ~ 60mm정도가 적당하며, 너무 얇으면 하체의 힘을 견딜 수 없고, 너무 두꺼우면 비효율적이다. 위 범퍼(3)의 중심단부에 공간을 제공하여 센서부(32)를 삽입하도록 제작할 수 있으며, 범퍼(3)와 센서부(32)가 일체로 결합되도록 제작하는 것도 가능하다. 이때, 위 범퍼(3)와 센서부(32)는 센서부(32)의 하중감지방향(L)이 슬라이드보드(2)의 길이방향에 대해 바람직하게는 5~15도의 각도를 갖도록 설치할 수 있으며, 10도 정도가 가장 바람직하다. 결국, 사용자(10)의 운동은 10도 정도 하체를 뒤로 미는 자세가 될 것이다. 사용자(10)의 대퇴사두근에서 발생하는 충격을 완화시켜주는 효과가 있다.

제 2 쿠션(4)에 대해 기술하면, 범퍼(3)의 사용자(10) 방향 전면에 있어서, 센서부(32)에 발(5)이 닿는 위치, 즉 센서패드(340)가 위치해야할 범위를 제외한 나머지 부분에 제 2 쿠션(4)이 설치된다. 이때, 제 2 쿠션(4)은 매트, 발포재, 우레탄, 스폰지, PE, 고무판, 실리콘 등의 합성수지로 구성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 하드스폰지로 구성하였다. 이는 하체근력 측정 시 발(5)의 상해를 방지하기 위함이다.

지지대(300)에 대해 기술하면, 지지대(300)는 위의 슬라이드보드(2), 범퍼(3) 및 센서부(32)를 고정시키는 역할을 한다. L자 혹은 S자 브라켓으로 구성함이 바람직하다. 슬라이딩 하체운동이나, 하체근력 측정 시에 발(5)이 센서부(32)에 힘을 가하면서 발생되는 연직상방의 부하 또는 범퍼(3)의 뒤축을 중심으로 발생하는 토크를 제어하기 위하여 범퍼(3)의 상단까지 브라켓으로 구성하고, 체결기구로 고정할 수 있다.

저장출력부(8)에 대해 기술하면, 지시계와 PC로 이루어질 수 있다. 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 지시계의 평면사진을 나타내고 있다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 지시계는 디스플레이가 포함된 형태로 구성될 수 있다. 결국 위 지시계는 센서부(32)와 연결되며, 센서부(32)에서 도출된 전기신호를 힘으로 변환하여 출력할 수 있다. PC에서는 센서부(32)에서 도출된 전기신호를 토대로 각종 운동정보를 생성하고, 저장 또는 출력하여 분석할 수 있다. 또는 저장과 출력을 동시에 실시할 수도 있다.

운동정보에 관해서는 하체근력의 최대점, 최소점, 근력이 증가하는 상승시간 및 근력이 낮아지는 하강시간 중 적어도 어느 하나를 이용할 수 있다. 이에 발생되는 운동정보는 사용자(10)의 발(5)이 미는 최대 근력, 충격량, 순발력 및 지구력이 해당된다. 이와 관련하여서는 이하 도면을 통하여 더 검토한다.

<근력측정유닛 작동 관계>

사용자(10)가 슬라이드보드(2) 위에 한쪽 발(5)을 올려놓고, 그 발(5)의 외측부면으로 하중감지방향(L)을 향해 센서패드(340)에 힘을 가하면, 감지부(324)에서 힘을 감지하고 센서본체(320)에서 전기신호로 변환하게 된다. 이렇게 변환된 전기신호는 저장출력부(8)에 수신되고, 저장출력부(8)의 일구성인 PC에서는 센서부(32)에서 도출된 전기신호를 저장 또는 출력하게 된다. 또는 저장과 출력을 동시에 실시할 수 있다.

이때, 발(5)의 외측부면에서 발생하는 하중은 300 N 근처에 도달하기 때문에, 센서부(32)의 지지와 발(5)의 보호가 과제 해결의 중요한 요소가 된다. 센서부(32)의 지지를 위해 지지대(300) 및 센서지지부(322)가 구성된다. 발(5)의 보호를 위해서는 제 1 쿠션(360) 및 제 2 쿠션(4)이 구성된다.

사용자(10)가 근력측정을 위한 발(5)의 반대쪽 발을 어디에 올려놓는지도 중요한 요소이다. 만일, 벽이나 특정한 지지판과 같이 반작용을 그대로 견딜 수 있는 곳에 반대쪽 발이 위치한다면 근력측정유닛에 걸리는 부하는 하체 양쪽의 근력이 된다. 따라서, 각 하체의 대퇴사두근의 근력을 정확히 측정하기 위해서는 반대쪽 발이 슬라이드보드(2) 위에 같이 올라와 있는 것이 바람직하다.

<하체운동장치>

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치의 평면 및 정면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치는 슬라이드보드(2), 위 슬라이드보드(2)의 양단에 각각 설치되는 위의 근력측정유닛으로 구성된다.

위 슬라이드보드(2)위에 사용자(10)가 올라서서 하체운동이나, 하체근력측정을 하기에 불편함이 없기 위해서 슬라이드보드(2)는 2600 mm*900 mm 정도의 폭보다 길이가 더 긴 형태의 직사각형으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 같은 하중용량의 로드셀이 각각 설치되며, 측정포인트 간의 이격거리는 2200 mm 정도가 바람직하다. 또한 지시계와 PC는 양쪽의 힘 값을 동시에 저장 또는 출력이 가능함이 바람직하다. 또는 저장과 출력을 동시에 할 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 하체운동장치의 시스템 구성도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이드보드(2)의 왼쪽 단부와 오른쪽 단부에 각각 설치된 로드셀에 발(5)의 힘이 가해지면, 위 로드셀에서 전기신호가 발생된다. 발생된 전기신호는 로드셀 앰프에 각각 도달하여 필터링이 되며, 노이즈가 제거된다. 노이즈가 제거된 전기신호는 저장출력부(8)에서 수신하여 PC에서 운동정보로 변환하게 된다.

<근력측정방법>

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 하체운동장치의 실시사진을 나타낸 것이다. 도 9에 나타난 바와 같이, 사용자(10)는 하체운동 혹은 근력측정 시에는 슬라이드보드(2) 위에 왁스 등을 바르고, 사용자(10)의 발(5)에는 덧신을 신고 사용하게 된다. 그 후, 스케이팅을 하는 자세로 왼쪽, 오른쪽의 센서에 반복적으로 힘을 가하게 된다. 또는, 정지상태에서 근력을 측정할 수도 있다. 이때 측정되는 근력은 대표적으로 대퇴사두근의 근력이 된다.

이때, 반대쪽 발은 슬라이드보드(2)에 마찬가지로 올라와 있을 수도 있으며, 지면에 디디고 있을 수도 있다. 하지만, 지면이나 벽과 같은 특정 지지대에 반대쪽 발을 지지하고 있으면, 반작용으로 반대쪽 하체의 근력도 같이 측정되기 때문에 정확한 값을 얻기 어렵다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 하체근력의 분석결과이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 양쪽 하체근력을 10회 내외로 측정하여 각각 평균값과 최대값을 도출할 수 있다. 또한, 위의 평균값과 최대값을 그래프로 출력할 수도 있다. 이때, 나오는 데이터 값은 힘을 가한 시간 동안에 측정된 힘의 평균값으로 계산할 수도 있다. 저장출력부(8)에서는 힘과 함께 시간도 같이 수집되기 때문이다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 운동정보 출력 프로그램의 실시사진이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 근력의 출력 정보를 실시간으로 그래프로 확인할 수 있으며, 측정데이타는 시간정보와 함께 동시에 저장될 수 있다.

다음은 위의 하체운동장치를 이용한 근력측정방법의 여러 실시예이다.

도 11에서는 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정방법의 순서도를 도시하고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 근력측정방법은 근력측정유닛에 전원을 인가하는 단계(S10), 사용자가 슬라이드보드에 올라서는 단계(S20), 사용자의 발을 센서부에 위치시키고 힘을 가하는 단계(S30), 센서부에서 전기신호가 발생되는 단계(S40) 및 저장출력부에서 위의 전기신호를 수신하고, 이를 토대로 운동정보를 생성하여 저장 또는 출력하는 단계(S50)로 이루어진다.

먼저 근력을 측정하기 위해서는 근력측정유닛에 전원을 인가하여 근력측정유닛을 작동시켜야 한다. 즉, 센서부(32)와 저장출력부(8)에 전원을 연결하여 센서부(32)에서 측정된 힘의 크기가 전기신호로 전환되어 저장출력부(8)로 송신될 수 있도록 한다.(S10)

사용자(10)가 슬라이드보드(2)에 올라설 때는, 발끝이 슬라이드보드(2)의 폭방향을 향하도록 올라서서, 발(5)의 외측부면이 센서패드(340)에 평행하도록 위치하면 된다.(S20)

한쪽 발(5)에 힘을 가하여 센서패드(340)에 힘을 가하면, 감지부(324)에서 힘을 감지하고, 센서본체(320)에서 힘을 전기신호로 변환하여 저장출력부(8)로 송신되게 된다.(S30, S40, S50)

양쪽 하체 힘을 10회 정도씩 근력을 측정하여 좌/우 최고 근력수치와 시간으로 평균 근력수치를 실시간으로 측정해 정확한 힘의 값을 계산하게 된다.(S50)

이하는 제 2 실시예에 따른 근력측정방법이다. 더욱 상세하게는 입력된 전기신호를 여러 운동정보로 생산하는 방법이다. 도 12에서는 가해지는 힘과 시간의 그래프를 도시하고 있다. 센서부(32)에서 보내지는 정보로 알 수 있는 운동정보는 근력의 최고점, 근력의 최저점, 상승시간, 하강시간이다. 이때, 측정된 상기 정보를 이용하여 충격량, 근지구력, 순발력을 판단할 수 있다.

충격량은 단위시간 내의 운동량 변화를 의미한다. 즉, 강한 힘이 오랫동안 지속이 되었다면 충격량이 큰 것이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 센서부(32)에서 저장출력부(8)로 보내진 정보는 Y축을 힘(F)로 하고 X축을 시간(t)로 하여 그래프를 도시할 수 있다. 이때, 충격량은 아래의 수식관계를 갖게 된다.

따라서 F-t 그래프의 면적을 구하여 충격량 정보를 생성할 수 있다. 단위는 [NS]가 된다.

근지구력은 근력을 얼마나 유지할 수 있느냐의 문제이다. 즉, 근력의 최고점에서 최저점까지 떨어지는 시간인 하강시간이 길수록 근지구력이 높은 것이다. 그러므로 하강시간으로 근지구력을 정성적으로 판단할 수 있다.

순발력은 근력을 얼마나 빠른 시간 내에 최고점으로 상승시킬 수 있느냐의 문제이다. 즉 근력의 최고점까지 올라가는 시간인 상승시간이 짧을수록 순발력이 높은 것이다. 그러므로, 상승시간으로 순발력을 정성적으로 판단할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 근력측정유닛으로 측정한 운동정보의 이용방법의 순서도를 도시하고 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 근력측정방법은 훈련 전 양쪽 하체근력의 편차 측정 단계(S100), 밸런스 트레이닝 단계(S200), 훈련 후 양쪽 하체근력의 편차 측정 단계(S300), 트레이닝 효과 등을 평가 및 판단하여 트레이닝 스케줄을 계획하는 단계(S400)를 포함하는 근력측정방법을 실시할 수 있다. 이를 통하여 사용자의 하체 불균형을 잡아낼 수 없었던 종래기술의 문제점을 극복하고, 하체의 균형 있는 발달을 위한 차후의 트레이닝 스케줄을 계획할 수 있게 되는 이점이 있다.

이하는 지지대(300)에 대한 변형예를 기술한다.

<제 1 변형예>

지지대(300)는 슬라이드보드(2), 센서부(32) 및 범퍼(3)를 동시에 고정해주는 역할을 하는 구성으로서, 브라켓으로 하는 것이 바람직하다는 것은 이미 언급한 바이다.

도 16은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 근력측정유닛의 평면확대도, 도 17은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 근력측정유닛의 측면확대도를 도시하고 있다. 도 16, 17에 도시된 바와 같이, 위에서 언급하였던 연직상방의 부하를 제어하기 위해 설치하였던 S자형 브라켓 대신에 L자형 브라켓(301)을 설치할 수 있다. 즉, 범퍼(3) 상단에 존재하던 체결부 대신에, 슬라이드보드(2)에 결합되는 단부를 길게 하여서 범퍼의 연직상단으로 작용하는 부하를 최대한 제어하도록 설계할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 하체운동장치의 평면 및 정면도이다. 상기에서 설명한 L자형 브라켓(301)을 양쪽 지지대(300)로 설치할 수 있다.

<제 2 변형예>

지지대(300)의 제 2 변형예로는 브라켓 아닌 볼트와 나사 또는 리벳 등의 체결기구로 슬라이드보드(2)와 범퍼(3), 센서부(32)를 각각 체결 고정하는 것을 예로 들 수 있다. 또한, 본드나 실리콘 등을 이용한 접착결합도 지지대(300)의 변형예로서 가능하다. 이러한 경우에는 지지대(300)는 본 발명의 구성요소가 아닐 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 하체운동장치
2: 슬라이드보드
3: 범퍼
4: 제 2 쿠션
5: 발
7: 경사면
8: 저장출력부
9: 기저판
10: 사용자
32: 센서부
300: 지지대
301: L자형 브라켓
320: 센서본체
322: 센서지지부
324: 감지부
340: 센서패드
360: 제 1 쿠션
L: 하중감지방향

Claims (24)

1. 사용자의 발을 올려놓는 슬라이드보드;
   상기 슬라이드보드의 일단에 설치되고, 상기 발에 접하여 상기 발에 의해 인가되는 힘을 측정하며, 측정된 상기 힘을 전기신호로 변환하는 센서부; 및
   상기 센서부에서 검출된 전기신호를 수신하고, 수신된 상기 전기신호 또는 수신된 상기 전기신호와 시간을 토대로 생성한 운동정보를 저장 또는 출력하는 저장출력부;
   를 포함하고,
   상기 센서부는 하중감지방향이 상기 슬라이드보드의 길이방향에 대해 5~15도를 형성하도록 구성되고,
   상기 센서부는 상기 사용자가 상기 센서부를 미는 힘을 측정하는 것을 특징으로 하는 근력측정유닛.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 발에 의해 인가되는 상기 힘을 감지하는 감지부;
   상기 힘을 전기신호로 변환하는 센서본체; 및
   상기 센서본체를 고정하는 센서지지부;
   를 포함하는 근력측정유닛.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 슬라이드보드는 외력에 의해 변형이 가능하고, 표면이 미끄러운 수지재질인 근력측정유닛.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 슬라이드보드 저면에 설치되고, 상기 슬라이드보드와 접착결합 또는 체결기구로 결합되는 기저판을 더 포함하는 근력측정유닛.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 기저판의 저면에 설치되고, 상기 기저판과 지면 사이의 마찰력을 증대시키는 제 1 마찰부재를 더 포함하는 근력측정유닛.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부의 하중감지방향을 법선으로 하고, 상기 센서부에 구비되는 센서패드를 더 포함하는 근력측정유닛.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 센서패드와 상기 발 사이에 구비되고, 탄성이 있는 수지재질인 제 1 쿠션을 더 포함하는 근력측정유닛.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 센서패드는 전방에 경사면을 갖는 근력측정유닛.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 경사면에 설치되고, 상기 발과 상기 경사면 사이의 마찰력을 증대시키는 제 2 마찰부재를 더 포함하는 근력측정유닛.
   
10. 삭제
11. 제 1항에 있어서,
    상기 슬라이드보드 일단에 고정되는 적어도 하나의 범퍼를 포함하는 근력측정유닛.
    
12. 제 11항에 있어서,
    상기 센서부와 상기 발이 접하는 공간을 제외하고, 상기 범퍼의 나머지 일면에 설치되는 제 2 쿠션을 더 포함하는 근력측정유닛.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 범퍼의 중심단부에 소정의 공간이 제공되고, 상기 공간에 상기 센서부가 배치되는 근력측정유닛.
    
14. 제 11항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 범퍼와 접착제 또는 체결기구로 일체결합되고, 상기 범퍼의 중심단부에 배치되는 근력측정유닛.
    
15. 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 범퍼는 상기 슬라이드보드의 폭방향에 대해 5~15도 형성하도록 배치되는 근력측정유닛.
    
16. 제 11항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부의 하중감지방향을 법선으로 하고, 상기 센서부에 구비되는 센서패드를 더 포함하며,
    상기 센서패드는 상기 범퍼에 대해 하중감지방향의 반대방향으로 소정길이 돌출되어 배치되는 근력측정유닛.
    
17. 제 1항에 있어서,
    상기 슬라이드보드의 저면에 설치되고, 지면과 상기 슬라이드보드 사이의 마찰력을 증대시키는 제 3 마찰부재를 더 포함하는 근력측정유닛.
    
18. 제 2항에 있어서,
    상기 센서본체는 쉬어 빔 타입 로드셀인 근력측정유닛.
    
19. 제 18항에 있어서,
    상기 로드셀의 센서하중용량이 500~5000 N인 근력측정유닛.
    
20. 제 1항에 있어서,
    상기 저장출력부는, 상기 전기신호를 근력 정보로 변환하고, 상기 근력의 최대점, 최소점, 상기 근력이 증가하는 상승시간 및 상기 근력이 감소하는 하강시간 중 적어도 하나를 이용하여,
    상기 발이 미는 최대 근력, 충격량, 순발력 및 지구력 중 적어도 하나를 상기 운동정보로서 생성하는 근력측정유닛.
    
21. 사용자가 올라서서 슬라이딩 연습을 할 수 있도록 슬라이드보드를 가지는 하체운동장치에 있어서,
    제 1항에 따른 근력측정유닛을 적어도 하나 포함하는 하체운동장치.
    
22. 제 21항에 있어서,
    상기 사용자의 양발에 대해 생성되는 운동정보를 동시에 저장 또는 출력하는 하체운동장치.
    
23. 제 1항에 따른 근력측정유닛에 전원을 인가하는 단계;
    상기 근력측정유닛의 일구성인 슬라이드보드의 폭방향으로 사용자의 발끝이 향하도록, 상기 사용자가 상기 슬라이드보드에 올라서는 단계;
    상기 사용자의 발의 외측부면을 상기 근력측정유닛의 일구성인 센서부에 접하도록 배치하고, 상기 센서부의 하중감지방향과 같은 방향으로 상기 발에 힘을 가하는 단계;
    상기 발로부터 발생된 힘에 의해 상기 센서부에서 전기신호가 발생되는 단계; 및
    상기 전기신호를 수신하는 저장출력부에서, 상기 전기신호와 시간정보를 토대로 운동정보를 생성하고, 생성한 상기 운동정보를 저장 또는 출력하는 단계;
    를 포함하는 근력측정방법.
    
24. 제 21항에 따른 하체운동장치에 포함된 근력측정유닛에 전원을 인가하는 단계;
    상기 하체운동장치의 일구성인 슬라이드보드의 폭방향으로 사용자의 발끝이 향하도록, 상기 사용자가 상기 슬라이드보드에 올라서는 단계;
    상기 사용자의 일측 발의 외측부면을 상기 근력측정유닛의 일구성인 센서부에 접하도록 배치하고, 상기 센서부의 하중측정방향과 같은 방향으로 상기 발에 힘을 가하는 단계;
    상기 발로부터 발생된 힘에 의해 상기 센서부에서 전기신호가 발생되는 단계;
    상기 사용자의 타측 발에 대해서 상기 단계를 실시하는 단계; 및
    상기 전기신호를 수신하는 저장출력부에서, 상기 전기신호와 시간정보를 토대로 하체 양측의 운동정보를 생성하고, 생성한 상기 운동정보를 저장 또는 출력하는 단계;
    를 포함하는 근력측정방법.
    

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