KR101547653B1 - 압력 분포도의 비교 분석을 통한 자세 교정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자의 신장 및 체중 정보를 입력받는 사용자 정보 입력부와, 의자 또는 방석에 설치되며 사용자의 착석 부위의 압력을 측정하는 복수의 압력 센서와, 상기 압력센서에서 측정된 결과를 근거로 착석 부위의 압력이 색상별로 표시되는 압력 분포도를 생성하는 압력 분포도 생성부와, 정상적인 착석 상태에서의 표준 압력 분포도가 사용자의 신장 및 체중별로 저장된 표준 압력 분포 데이터베이스와, 표준 압력 분포 데이터베이스로부터 로딩된 상기 사용자 정보 입력부에 입력된 사용자의 신장 및 체중 정보에 대응되는 표준 압력 분포도와 상기 압력 분포도 생성부에서 생성된 사용자 압력 분포도를 비교 분석하는 비교 분석부, 및 상기 비교 분석부의 비교 분석 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 자세 교정 시스템을 개시한다.

Description

압력 분포도의 비교 분석을 통한 자세 교정 시스템 {POSTURE CORRECTION SYSTEM USING COMPARISON ANALYSIS ABOUT PRESSURE DISTRIBUTION CHART}
본 발명은 사용자의 잘못된 자세를 화면에 표시하여 사용자의 자세 교정을 유도하는 자세 교정 시스템에 관한 것으로서, 압력 센서의 측정 결과를 이용하여 생성된 압력 분포도의 비교 분석 결과를 이용한 자세 교정 시스템에 관한 것이다.
각종 미디어, 컴퓨터 기기등이 발달함에 따라 의자에 앉아서 생활하는 기간이 늘어나고 있다. 이에 따라 의자 착석시 자세불량으로 인한 디스크, 오십견 등의 질병이 늘어나는 추세에 있으며, 최근에는 이들 질병을 일으키는 목, 척추, 팔, 골반 등의 건강에 대한 관심이 증대되는 추세에 있다.
이와 같이 오랜 시간을 착석상태로 지내는 현대인에게 잘못된 착석 자세로 인해 발생할 수 있는 질환을 방지하기 위해 올바른 자세 유지를 위한 자세 교정 시스템이 절실히 필요한 실정이며, 현재 이와 같은 자세 교정 시스템이 다양한 형태 및 기능으로 제안되고 있다.
이와 관련하여 등록실용신안공보 제0136872호는 압전센서를 이용한 운전자 자세불량 경고장치를 개시하고 있으며, 이에 따르면 운전자 자세불량 경고장치는 차량용 시트백 표면의 소정위치에 다수개의 압전센서를 분포 설치하고, 압전센서에 인체의 체압분포를 분석하는 분석장치를 연결하여, 분석장치에 부저와 연결된 제어부를 연결하여 운전도중 운전자세가 불량해지면 부저를 통해 운전자에게 알려주는 구조를 갖는다.
다만 이와 같은 구성에 따르면 자세의 불량 유무만을 파악할 수 있으며 자세가 어떻게 잘못된 것인지 그리고 어떻게 자세를 교정해야 하는지 등에 대한 정보는 알 수 없는 단점이 있다.
등록실용신안공보 제0136872호 (1999.04.01)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 올바른 자세의 압력 분포와 사용자의 압력 분포를 비교 분석하고, 비교 분석 결과를 시각적으로 표시함으로써 사용자로 하여금 착석 자세 교정의 필요성을 인지하고 교정이 필요한 신체 부위를 진단하여 자가 자세 교정이 가능케 하는 자세 교정 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 사용자의 신장 및 체중 정보를 입력받는 사용자 정보 입력부와, 의자 또는 방석에 설치되며 사용자의 착석 부위의 압력을 측정하는 복수의 압력 센서와, 상기 압력센서에서 측정된 결과를 근거로 착석 부위의 압력이 색상별로 표시되는 압력 분포도를 생성하는 압력 분포도 생성부와, 정상적인 착석 상태에서의 표준 압력 분포도가 사용자의 신장 및 체중별로 저장된 표준 압력 분포 데이터베이스와, 표준 압력 분포 데이터베이스로부터 로딩된 상기 사용자 정보 입력부에 입력된 사용자의 신장 및 체중 정보에 대응되는 표준 압력 분포도와 상기 압력 분포도 생성부에서 생성된 사용자 압력 분포도를 비교 분석하는 비교 분석부, 및 상기 비교 분석부의 비교 분석 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 자세 교정 시스템을 개시한다.
상기 압력 센서는 상기 사용자의 착석 부위에 격자 형태로 배열될 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도를 색차 비교 화면을 통해 표시하도록 구성 가능하다.
상기 비교 분석부는 상기 표준 압력 분포도 및 사용자 압력 분포도의 색상을 실선으로 보정한 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 생성하며, 상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 비교하여 표시할 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 겹쳐서 표시하는 것도 가능하다.
상기 비교 분석부는 상기 사용자 압력 분포도로부터 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 분석하며, 상기 디스플레이부는 상기 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 비교하여 표시할 수 있다.
상기 자세 교정 시스템은 잘못된 자세의 착석 상태에서의 교정 압력 분포도가 사용자의 신장, 체중, 및 잘못된 신체 부위별로 저장된 교정 압력 분포 데이터베이스를 더 포함할 수 있으며, 상기 비교 분석부는 상기 사용자 압력 분포도와 상기 교정 압력 분포 데이터베이스를 비교 분석하여 잘못된 자세의 신체 부위를 추정할 수 있다. 이러한 경우 상기 디스플레이부는 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 신체 부위별로 나누어 표시할 수 있다.
상기 압력 센서는, 사용자의 착석 부위를 가압하기 위한 돌기부가 형성된 베이스와, 상기 베이스의 돌기부 상면에 설치되며 사용자의 체압에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전소자, 및 상기 압전소자의 상측에 설치되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 통해 발열 동작하는 발열 전극을 포함하는 구성을 가질 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도를 비교 분석하고 분석 결과를 시각적으로 표시함으로써 사용자로 하여금 잘못된 착석 자세의 교정 필요성을 판단하고 올바른 자세로 교정하도록 할 수 있다.
또한 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도를 색차 비교 화면을 통해 표시함으로써 사용자가 잘못된 착석 자세에 대해 육안으로 쉽게 인식하도록 할 수 있으며, 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도와 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포곡선으로 보정하여 표시하여 사용자가 더욱 더 용이하게 비교 판단할 수 있도록 한 효과가 있다.
또한 사용자의 압력 분포로부터 잘못된 자세의 신체 부위를 분석하여 이를 디스플레이부에 표시함으로써 사용자가 교정해야 할 신체부위를 알기 쉽게 하였으며, 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 각각 표시하여 사용자가 자세에 대해 지속적으로 교정할 수 있게 한 효과가 있다.
또한 지압점 효과 및 온열 효과의 발생이 가능한 구성의 압전 센서를 통해 자세 교정뿐 아니라 사용자의 건강 강화 및 착석 자세 유지 시간을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 시스템의 블록 다이어그램.
도 2는 본 발명과 관련된 자세 교정 시스템에 적용되는 압력 센서의 배치를 나타내는 도면.
도 3은 압력 분포도 생성부를 통해 생성된 압력 분포도의 일 예를 나타내는 도면.
도 4는 디스플레이부를 통해 표시되는 비교 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 측단면도.
이하, 본 발명과 관련된 압력 분포도의 비교 분석을 통한 자세 교정 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 1을 참조하면 본 실시예에 따른 자세 교정 시스템은 사용자 정보 입력부(110), 압력 센서(120), 압력 분포도 생성부(130), 표준 압력 분포 데이터베이스(140), 비교 분석부(150), 및 디스플레이부(160)를 포함한다.
사용자 정보 입력부(110)는 사용자의 신장 및 체중 정보를 입력 받는 기능을 한다. 예를 들어 사용자가 의자에 착석하면 디스플레이부(160)에 사용자의 신장, 체중 등을 묻는 질문이 표시될 수 있으며, 사용자 정보 입력부(110)는 조작 버튼, 터치 패드, 터치 스크린 등 다양한 입력 형태 구현되어 해당 정보를 입력 받을 수 있다.
압전 센서(120)는 의자의 착석부(10) 또는 방석(10)에 복수로 설치되며, 사용자가 의자 또는 방석에 앉았을 때 착석 부위의 압력을 측정하는 기능을 한다.
도 2는 본 발명과 관련된 자세 교정 시스템에 적용되는 압력 센서의 배치를 나타내는 도면이다. 도 2는 의자의 착석부(10) 또는 방석(10)에 압력 센서(120)가 복수로 설치된 것을 예시하고 있으며, 이에 따르면 압전 센서(120)는 사용자의 착석 부위에 격자(매트릭스) 형태로 배열된 구성을 가질 수 있다.
압력 분포도 생성부(130)는 압력 센서(120)에 연결되며, 압력 센서(120)의 측정 결과를 근거로 압력 분포도를 생성한다. 여기서 압력 분포도란 사용자의 착석 부위의 압력이 색상별로 표시된 등고선 형태의 그래프를 말한다. 사용자 착석 부위 중 각 영역마다 다른 압력이 가해질 것이며, 그 압력차를 압력이 다른 영역마다 다른 색상으로 표시한 것이 압력 분포도이다. 압력 분포도 생성부(130)는 각 압전 센서(120)의 위치 정보와 각 압전 센서(120)에서 측정된 압력 데이터 값을 종합하여 압력 분포도를 생성한다. 도 3은 압력 분포도 생성부(130)를 통해 생성된 압력 분포도의 일 예를 나타내고 있다.
표준 압력 분포 데이터베이스(140)는 사용자의 정상적인 착석 상태에서 생성된 표준 압력 분포도가 사용자의 신장 및 체중별로 저장된 데이터베이스를 말한다. 표준 압력 분포 데이터베이스(140)는 압력 분포도 생성부(130)에 연결될 수 있다.
압력 센서(120) 및 압력 분포도 생성부(130)를 이용하여 다양한 사용자들을 대상으로 반복 시행함으로써 압력 분포도를 데이터베이스화할 수 있으며, 올바른 착석 자세를 가진 사용자들을 여러 단계의 신장과 체중별로 분류하여 각 압력 분포도를 데이터베이스화함으로써 표준 압력 분포 데이터베이스(140)를 얻을 수 있다. 분류 항목으로서 신장, 체중뿐 아니라 체격, 체형 등의 항목을 추가하여 데이터베이스화하는 것도 가능하다 할 것이다.
비교 분석부(150)는 표준 압력 분포 데이터베이스(140)로부터 로딩된 표준 압력 분포도와 압력 분포도 생성부(130)에서 생성된 사용자 압력 분포도를 비교 분석하는 기능을 한다. 비교 분석부(150)는 사용자 입력부(110), 압력 분포도 생성부(130), 및 표준 압력 분포 데이터베이스(140)에 각각 연결되어 있다.
사용자 정보 입력부(110)에 사용자의 신장 및 체중 정보가 입력되면, 비교 분석부(150)는 사용자의 신장 및 체중 정보에 대응되는 표준 압력 분포도를 표준 압력 분포 데이터베이스(140)로부터 로딩하고, 이를 압력 분포도 생성부(130)에서 생성된 사용자 압력 분포도를 비교 분석한다.
디스플레이부(160)는 비교 분석부(150)에 연결되며, 비교 분석부(150)의 비교 분석 결과를 시각적으로 표시하는 기능을 한다. 디스플레이부(160)는 사용자의 신장 및 체중에 대응되는 표준 압력 분포도와 압력 센서(120)를 통해 실시간으로 측정되어 생성된 사용자 압력 분포도를 색차 비교 화면을 통해 표시하도록 구성될 수 있다.
도 4는 디스플레이부를 통해 표시되는 비교 분석 결과의 일 예를 나타내는 도면이다.
디스플레이부(160)는 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도를 색차 비교 화면으로 표시하는 것도 가능하지만, 도 4의 'A 섹션' 및 'B 섹션'과 같이 표준 압력 분포 곡선(181) 및 사용자 압력 분포 곡선(182)을 비교하여 표시하는 것도 가능하다.
이를 위하여 비교 분석부(150)는 표준 압력 분포도의 색상을 실선으로 보정(캘리브레이션)하여 표준 압력 분포 곡선(181)을 생성하며, 사용자 압력 분포도의 색상을 실선으로 보정하여 사용자 압력 분포 곡선(182)을 생성한다.
도 4는 디스플레이부(160)에 표준 압력 분포 곡선(181)과 사용자 압력 분포 곡선(182)가 나란히 비교하여 표시된 것을 예시하고 있으나, 표준 압력 분포 곡선 (181)및 사용자 압력 분포 곡선(182)을 겹쳐서 표시하는 것도 가능하다 할 것이다.
이와 같이 표준 압력 분포 곡선 (181)및 사용자 압력 분포 곡선(182)을 겹쳐서 표시하면 각 곡선의 어긋남, 색도차 등이 육안으로 쉽게 확인될 수 있으므로 사용자가 교정의 필요 여부 등을 쉽게 확인할 수 있다 할 것이다.
아울러 사용자가 의자 또는 방석에 착석해 있는 동안 이러한 표준 압력 분포 곡선(181)및 사용자 압력 분포 곡선(182)이 주기적으로 업데이트되어 표시되도록 함으로써 사용자가 지속적으로 착석 자세를 교정하도록 할 수 있다.
한편 비교 분석부(150)는 일정 시간(예를 들어 1일 근무 시간인 8시간)동안 얻은 사용자 압력 분포도로부터 사용자가 올바른 자세를 유지하는 시간과 교정이 필요한 자세를 유지하는 시간의 통계를 내어 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 비교 분석하도록 구성 가능하다. 디스플레이부(160)는 이러한 분석 결과를 시각적으로 표시하도록 구성될 수 있으며, 도 4의 D 섹션과 같이 올바른 자세 유지 시간(183)과 교정이 필요한 자세 유지 시간(184, 잘못된 자세 유지 시간)을 비교하여 표시할 수 있다. 올바른 자세 유지 시간(183)과 교정이 필요한 자세 유지 시간(184)은 실제 시간으로 표시되거나 양 시간 사이의 비율로 표시될 수 있으며, 이를 통해 사용자는 올바른 자세를 유지하는데 도움을 줄 수 있다.
한편, 본 발명의 자세 교정 시스템은 교정 압력 분포 데이터베이스(170)를 더 포함하는 구성을 갖는 것도 가능하다. 교정 압력 분포 데이터베이스(170)는 잘못된 자세의 착석 상태에서의 교정 압력 분포도가 사용자의 신장, 체중, 및 잘못된 신체 부위별로 저장된 데이터베이스이다.
사용자 정보 입력부(110)에 입력된 사용자의 신장 및 체중 정보, 압력 분포도 생성부(130)를 통해 실시간으로 생성된 사용자 압력 분포도의 정보, 교정 압력 분포 데이터베이스(170)에 저장된 잘못된 자세의 압력 분포도 정보를 이용하면, 현재 사용자의 어떠한 신체 부위의 자세가 잘못된 것인지 알 수 있게 된다.
이와 같이 비교 분석부(150)는 사용자 압력 분포도와 교정 압력 분포 데이터베이스(170)를 비교 분석하여 잘못된 자세의 신체 부위를 추정할 수 있으며, 디스플레이부(140)는 도 4의 'C 섹션'과 같이 신체 부위 중 잘못된 신체 부위를 도식적으로 표시할 수 있다.
또한 도 4의 'D 섹션'과 같이 디스플레이부(140)는 올바른 자세 유지 시간(183)과 교정이 필요한 자세 유지 시간(184)을 신체 부위별로 나누어 표시하는 것도 가능하며, 예시된 바와 같이 테이블의 형태로서 표시할 수 있다.
이상에서 설명한 구성 중 압력 분포도 생성부(130), 비교 분석부(150), 표준 압력 분포 데이터베이스(140), 교정 압력 분포 데이터베이스(170)의 구성은 프로그램의 형태로서 컴퓨터 및 기타 기기에서 판독 가능한 기록 매체의 형태를 갖는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서의 측단면도이다.
본 발명의 압력 센서로서 일반적인 형태의 압전 센서가 적용되는 것도 가능하나, 본 실시예는 지압점 효과 및 발열 효과를 발생시킬 수 있는 형태의 압력 센서를 개시한다.
본 실시예에 따른 압력 센서는 베이스(121), 압전소자(122), 및 발열 전극(123)을 포함하는 구성을 갖는다.
베이스(121)는 사용자의 착석 부위를 가압하기 위한 돌기부(121a)를 구비한다. 베이스(121)는 절연성 재질로서 실리콘, 우레탄 재질과 같이 탄성 변형 가능한 재질로 형성 가능하다.
압전소자(122)는 돌기부(121a)의 상면에 설치되며, 사용자의 체압에 의해 전기 에너지를 발생시킨다. 압전소자(122)는 물리적 변형에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전 소재로 형성되며, 이러한 압전소재로서 PZT, PMN-PT, PVDF 등 다양한 소재가 사용될 수 있다.
발열 전극(123)는 압전소자(122)의 상측에 설치되며, 압전소자(122)에서 생성된 전기 에너지를 통해 발열 동작한다. 발열 전극(123)과 압전소자(122)의 사이에는 절연 레이어(124)가 배치될 수 있으며, 발열 전극(123)에는 압전소자(122)가 전선 등을 통해 연결되어 전기 에너지가 공급될 수 있도록 한다. 발열 전극(123)의 상면에는 절연성 재질의 표면 레이어(125)가 추가로 배치되어 발열 전극(123)이 사용자에게 직접적으로 접촉되지 않도록 한다.
이와 같은 압력 센서(120)의 구성을 통해 돌기부(121a)를 통한 지압 효과 및 발열 전극(123)을 통한 온열 효과 및 혈자리 자극 효과를 발생시킬 수 있다.
이상에서 설명한 압력 분포도의 비교 분석을 통한 자세 교정 시스템은 위에서 설명된 실시예의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
110: 사용자 정보 입력부 120: 압력 센서
130: 압력 분포도 생성부 140: 표준 압력 분포 데이터베이스
150: 비교 분석부 160: 디스플레이부
170: 교정 압력 분포 데이터베이스 181: 표준 압력 분포 곡선
182: 사용자 압력 분포 곡선

Claims (9)

  1. 사용자의 신장 및 체중 정보를 입력받는 사용자 정보 입력부;
    의자 또는 방석에 설치되며, 사용자의 착석 부위의 압력을 측정하는 복수의 압력 센서;
    상기 압력센서에서 측정된 결과를 근거로 착석 부위의 압력이 색상별로 표시되는 압력 분포도를 생성하는 압력 분포도 생성부;
    정상적인 착석 상태에서의 표준 압력 분포도가 사용자의 신장 및 체중별로 저장된 표준 압력 분포 데이터베이스;
    표준 압력 분포 데이터베이스로부터 로딩된 상기 사용자 정보 입력부에 입력된 사용자의 신장 및 체중 정보에 대응되는 표준 압력 분포도와 상기 압력 분포도 생성부에서 생성된 사용자 압력 분포도를 비교 분석하는 비교 분석부; 및
    상기 비교 분석부의 비교 분석 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 포함하고,
    상기 비교 분석부는 상기 표준 압력 분포도 및 사용자 압력 분포도의 색상을 실선으로 보정한 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 생성하며,
    상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 비교하여 표시하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는 상기 사용자의 착석 부위에 격자 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포도와 사용자 압력 분포도를 색차 비교 화면을 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 표준 압력 분포 곡선 및 사용자 압력 분포 곡선을 겹쳐서 표시하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비교 분석부는 상기 사용자 압력 분포도로부터 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 분석하며,
    상기 디스플레이부는 상기 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 비교하여 표시하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    잘못된 자세의 착석 상태에서의 교정 압력 분포도가 사용자의 신장, 체중, 및 잘못된 신체 부위별로 저장된 교정 압력 분포 데이터베이스를 더 포함하고,
    상기 비교 분석부는 상기 사용자 압력 분포도와 상기 교정 압력 분포 데이터베이스를 비교 분석하여 잘못된 자세의 신체 부위를 추정하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 올바른 자세 유지 시간과 교정이 필요한 자세 유지 시간을 신체 부위별로 나누어 표시하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 압력 센서는,
    사용자의 착석 부위를 가압하기 위한 돌기부가 형성된 베이스;
    상기 베이스의 돌기부 상면에 설치되며, 사용자의 체압에 의해 전기 에너지를 발생시키는 압전소자;
    상기 압전소자의 상측에 설치되며, 상기 압전소자에서 생성된 전기 에너지를 통해 발열 동작하는 발열 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 시스템.

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