KR101665072B1 - 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템 - Google Patents

관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템 Download PDF

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KR101665072B1
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정구인
김지선
이태희
최주현
이은숙
김아희
김준식
고봉준
오한별
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Abstract

본 발명은 광섬유를 이용하여 발광부로부터 수광부로 빛이 조사되도록 하고 수광부로 입사되는 빛의 각도를 측정하여 신체의 관절 각도를 측정할 수 있는 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛을 구비한 관절 각도 측정 시스템은, 전원이 인가되면 광을 조사(照射)하는 발광부(12)와, 상기 발광부(12)로부터 관절부위의 회전중심을 지나 이격된 위치에 설치되고, 복수의 광센서(13a)(13b)가 반구(半球)상으로 배열되는 수광부(13)을 포함하고, 상기 발광부(12)와 상기 수광부(13)가 착용수단으로 피측정자의 관절부위에 착용되는 측정 유닛(10)과, 상기 수광부(13)의 각 광센서(13a)(13b)로부터 각각 출력되는 출력값을 상기 수광부(13)로 입사되는 광의 각도에 따라 각 광센서(13a)(13b)별로 출력값이 미리 저장된 데이터 베이스에 값과 비교하여, 상기 관절의 각도를 결정하는 분석부(21)를 구비한 분석 유닛(20)과, 상기 측정 유닛(10)과 상기 분석 유닛(20)을 연결하여, 상기 수광부(13)에서 측정된 센서의 값을 상기 분석부(21)로 전송하는 통신 유닛(30)을 포함한다.

Description

관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템{MEASURING UNIT FOR ANGLE OF JOINT AND MEASURING SYSTEM APPARATUS FOR ANGLE OF JOINT HAVING THE SAME}
본 발명은 신체의 관절의 각도를 측정하는 관절 각도 측정 유닛 및 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광섬유를 이용하여 발광부로부터 수광부로 빛이 조사되도록 하고 수광부로 입사되는 빛의 각도에 따라 달라지는 광량을 측정함으로써 신체의 관절 각도를 측정할 수 있는 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템에 관한 것이다.
치료가 필요한 환자 또는 신체의 운동능력을 측정하기 위해 신체의 관절부위의 각도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 이에 따라, 의료분야 또는 스포츠분야에서 해당 시장의 규모는 날로 커지고 있다.
한편, 관절의 각도를 측정하기 위한 종래기술을 살펴보면, 그 일례로, 피측정자의 신체에 간격을 두고 마커를 부착한 후, 피측정자가 움짐임에 따라 변하는 마커들의 위치를 복수의 카메라로 촬영한 이미지를 분석하여 상기 피측정자의 움직임을 분석할 수 있다.
이러함 모션 캡쳐 방식을 통하여 관절의 각도를 측정하는 경우에는 복수의 카메라를 설치해야 하고, 일일이 피측정자의 신체에 마커를 접착시켜야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 마커가 주변 사물에 비하여 쉽게 인식이 되어야 하므로, 측정공간의 조도를 낮춤으로써, 피측정자가 평소와 같은 운동능력을 발휘하지 못하게 되어 정밀한 관절의 각도를 측정하지 못하는 문제점도 있다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '모션 캡춰 데이터 기반 3차원 애니메이션 구현 방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-0782974 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 피측정자가 용이하게 착용한 상태에서 발광부로부터 수광되는 빛의 입사각도에 따라 복수의 광센서로부터 서로 다르게 출력되는 신호로 미리 저장된 데이터와 비교하여 관절의 각도를 산출하는 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛은, 전원이 인가되면 광을 조사(照射)하는 발광부와, 상기 발광부로부터 관절부위의 회전중심을 지나 이격된 위치에 설치되고, 복수의 광센서가 반구(半球)상으로 배열되는 수광부을 포함하고, 상기 발광부와 상기 수광부가 착용수단으로 착용자의 관절부위에 착용되며, 상기 수광부로 입사되는 광에 따라 상기 각 광센서의 출력값으로 상기 관절의 각도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 수광부는, 상기 발광부와 최단거리에 위치하는 중심센서와, 상기 중심센서의 둘레에 상기 중심센서와 복수로 경사지게 배치되는 주변센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주변센서는 서로 동일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 발광부는, 광원과, 상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 수광부를 향하도록 안내하도록 일단은 상기 광원에 인접하고 타단은 상기 수광부를 향하도록 설치되는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발광부에는 상기 광원과 상기 광섬유 사이에는 상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 광섬유로 입사되도록 제어하는 렌즈가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광섬유의 타단과 상기 수광부를 감싸도록 설치되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발광부와 상기 수광부를 착용자의 관절부위에 착용되게 하는 상기 착용수단은 토시 또는 벨크로인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛을 구비한 관절 각도 측정 시스템은, 전원이 인가되면 광을 조사(照射)하는 발광부와, 상기 발광부로부터 관절부위의 회전중심을 지나 이격된 위치에 설치되고, 복수의 광센서가 반구(半球)상으로 배열되는 수광부을 포함하고, 상기 발광부와 상기 수광부가 착용수단으로 피측정자의 관절부위에 착용되는 측정 유닛과, 상기 수광부의 각 광센서로부터 각각 출력되는 출력값을 상기 수광부로 입사되는 광의 각도에 따라 달라지는 각 광센서별로 출력값을 미리 저장된 데이터 베이스의 값과 비교하여, 상기 관절의 각도를 결정하는 분석부를 구비한 분석 유닛과, 상기 측정 유닛과 상기 분석 유닛을 연결하여, 상기 수광부에서 측정된 센서의 값을 상기 분석부로 전송하는 통신 유닛을 포함한다.
상기 분석 유닛은 상기 광센서로부터 출력되는 출력값을 상기 데이터 베이스의 값 중에서 일치하거나 가장 근사한 값에 해당하는 각도를 관절의 각도로 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 베이스는, 서로 수직하게 설치되는 제1로테이터와 제2로테이터를 설치하고, 상기 제1로테이터에 상기 발광부를 설치하고, 상기 제2로테이터에 수광부를 설치하여, 상기 발광부로부터 빛이 조사(照射)되는 상태에서 상기 제1로테이터와 상기 제2로테이터 중 어느 하나를 회전시키거나 모두 회전시켜가면서, 상기 제1로테이터 또는 상기 제2로테이터의 회전각도에 따라 상기 수광부의 각 광센서로부터 출력되는 출력값을 저장하여 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 수광부는, 상기 발광부와 최단거리에 위치하는 중심센서와, 상기 중심센서의 둘레에 상기 중심센서와 복수로 경사지게 배치되는 주변센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분석 유닛에는 상기 분석부로부터 산출된 상기 관절의 각도를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신 유닛은, 상기 측정 유닛에 설치되고, 상기 수광부와 연결되어, 상기 수광부의 각 광센서로부터 출력된 값을 발신하는 발신부와, 상기 분석 유닛에 설치되고, 상기 발신부로부터 수신된 각 광센서의 출력값을 상기 분석부로 전달하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발신부와 상기 수신부는 무선통신으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 발신부와 상기 수신부는 블루투스 또는 무선랜으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템에 따르면, 관절 각도 측정 유닛을 착용자의 관절부위에 착용한 상태에서, 관절의 움직임에 따라 수광부로 입사하는 빛의 각도에 따라 상기 수광부의 각 센서로부터 서로 다르게 출력되는 신호를 미리 저장된 데이터와 비교하여 관절의 각도를 이용하여 측정함으로써, 간단한 구성으로 정밀하게 관절의 각도를 측정할 수 있다.
또한, 착용자는 발광부와 수광부가 설치된 관절 각도 측정 유닛을 착용한 상태에서 평소와 같이 움직이면 되므로, 실제 운동상황과 동일하게 관절의 각도를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 측정 유닛을 착용한 상태를 도시한 정면도.
도 3은 도 2의 A부분의 부분확대도.
도 4는 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 관절 각도를 측정하는 원리를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 센서의 배열을 도시한 측정 유닛의 수광부의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 센서의 배열의 다른 예를 도시한 측정 유닛의 수광부의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 수광부로 입사되는 광의 각도에 따른 수광부의 각 광센서로부터 출력값을 데이터 베이스로 생성하기 위한 장치를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛에서 발광부의 정면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛과 이를 구비한 관절 각도 측정 시스템에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 관절 각도 측정 시스템은 착용자가 착용하는 관절 각도 측정 유닛(10)과, 상기 측정 유닛(10)로부터 출력되는 신호로부터 상기 착용자의 관절의 회전각도와 굽힘각도를 산출하는 분석 유닛(20)과, 상기 측정 유닛(10)과 상기 분석 유닛(20)을 연결하여 데이터를 송수신하는 통신 유닛(30)을 포함한다.
먼저, 착용자가 착용하는 측정 유닛(10)에 대하여 살펴보기로 한다.
측정 유닛(10)은 광을 조사(照射)하는 발광부(12)와, 상기 발광부(12)와 이격되게 위치하고 복수의 광센서(13a)(13b)가 반구상으로 배열되는 수광부(13)를 포함한다.
발광부(12)는 광원(12a)과, 상기 광원(12a)으로부터 조사된 빛이 상기 수광부(13)를 향하도록 가이드하는 광섬유(12b)와, 상기 광원(12a)과 상기 광섬유(12b) 사이에 위치하여 상기 광원(12a)으로부터 조사된 빛을 상기 광섬유(12b)의 내부로 입사되도록 제어하는 렌즈(12c)를 포함한다.
광원(12a)은 전원이 인가되면, 발광하여 광이 조사(照射)되도록 한다. 상기 광원(12a)은 상기 수광부(13)로 광이 조사되도록, 전원이 인가되면 발광하는 소자로서, 바람직하게는 LED(light emitting diode)램프(12a)가 될 수 있다.
광섬유(12b)는 상기 광원(12a)으로부터 조사된 빛을 상기 수광부(13)에 인접한 위치로 안내한다. 상기 광섬유(12b)는 일단은 상기 광원(12a)과 인접하게 위치하고, 타단은 상기 수광부(13)를 향하도록 배치된다. 상기 광섬유(12b)는 상기 광섬유(12b)의 일단으로 입사된 빛이 상기 광섬유(12b)의 내부에서 전반사가 일어나면서, 상기 광섬유(12b)를 따라 빛이 진행할 수 있는 바, 상기 광원(12a)으로부터 조사된 광을 수광부(13)에 인접한 위치까지 안내한다. 상기 광섬유(12b)의 타단은 상기 수광부(13)를 향함으로써, 상기 광원(12a)으로부터 조사된 빛이 수광부(13)에서 수광되도록 한다.
렌즈(12c)는 상기 광원(12a)으로부터 발광된 광이 상기 광의 경로를 제어하는 상기 광섬유(12b)로 입사되도록 한다.
수광부(13)는 상기 발광부(12)로부터 관절의 회전부위를 지나 이격되게 배치된다. 상기 수광부(13)는 상기 발광부(12)로부터 수광되는 빛의 입사각도에 따라 복수의 광센서(13a)(13b)로부터 각각 서로 다른 출력값이 출력되도록 하여, 상기 관절의 각도가 측정되도록 한다. 이를 위해 상기 수광부(13)에는 복수의 광센서(13a)(13b)가 반구(半球)상으로 배치된다.
예컨대, 상기 광센서(13a)(13b)는 중심센서(13a)와, 상기 중심센서(13a)의 측면에 상기 중심센서(13a)로부터 하향경사지게 배치되는 주변센서(13b)로 배열될 수 있다. 상기 수광부(13)가 중심센서(13a)와 상기 중심센서(13a)의 주변에 상기 중심센서(13a)와 하향경사지게 배치되는 주변센서(13b)를 포함하는 바, 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)는 반구(半球)상으로 배치된다. 즉, 상기 중심센서(13a)를 중심으로 그 둘레에 상기 중심센서(13a)로부터 하향 경사지게 배치되는 복수의 주변센서(13b)가 배치됨으로써, 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)는 반구상으로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 주변센서(13b)들은 서로 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 상기 주변센서(13b)들은 서로 다른 방향으로 배치되는데, 상기 주변센서(13b)는 상기 중심센서(13a)의 중심을 향하는 반대방향을 향하도록 배치된다. 상기 광센서(13a)(13b)가 반구상으로 중심센서(13a)와 주변센서(13b)로 배치되기 때문에, 상기 중심센서(13a)와 각 주변센서(13b)는 입사광의 각도에 따라 광량이 달라져 서로 다른 출력값을 갖는다. 즉, 입사광에 정면으로 바라볼수록 광량이 많아 높을 출력값이 출력되고, 그렇지 않을수록 출력값이 낮아진다. 따라서, 입사광의 각도에 따라 상기 중심센서(13a)와 각 주변센서(13b)가 모두 서로 다른 출력값이 출력되는 것을 이용하여 관절의 각도를 측정한다.
한편, 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)의 배열의 일례로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 중심센서(13a)와, 4개의 주변센서(13b)가 배열되도록 하고, 상기 주변센서(13b)를 서로 다른 방향, 즉 90도 간격으로 배치되도록 할 수 있다.
아울러, 그 배치에 있어서도, 도 5에 도시된 바와 같은 형태, 즉 열심자[十]와 같이 배치할 수 도 있고, 이를 일정각도 회전시켜 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 도 5의 상태로부터 정해진 각도만큼 회전하여 엑스자[X]와 같은 형태로 배열할 수도 있다.
여기서, 상기 수광부(13)는 상기 수광부(13)로 입력되는 빛의 각도에 따라 중심센서(13a) 또는 각 주변센서(13b)로부터 서로 다른 값이 출력된다.
즉, 도 4에 일례가 도시된 바와 같이, 상기 수광부(13)에 대하여, 발광부(12)로부터 입사되는 광의 방향에 따라 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)는 각각 수광되는 광량이 모두 다르므로, 상기 중심센서(13a)와 각 주변센서(13b)는 서로 다른 출력값이 출력된다. 이러한 원리에 의해서, 상기 수광부(13)로 입사되는 광의 방향에 따른 각 중심센서(13a)와 주변센서(13b)의 출력값을 미리 시뮬레이션하여 테이블과 같은 형태의 데이터 베이스로 구축하고, 실제 관절의 각도측정시 각 중심센서(13a)와 주변센서(13b)로부터 출력되는 값은 미리 저장된 데이터 베이스와 비교하여 관절의 각도를 측정하게 된다.
이때, 상기 데이터 베이스에는 3차원공간에서 상기 수광부(13)로 입사되는 빛의 각도에 따라서, 상기 중심센서(13a)와 각 주변센서(13b)의 출력값이 저장되기 때문에, 관절의 각도는 관절의 회전각도와 굽힘각도를 모두 측정할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(12)가 상기 수광부(13)가 설치된 면을 중심으로 회전하는 것은 관절의 회전각을 모사(模寫)하고, 상기 수광부(13)가 설치된 면으로부터 가상의 반구(半球)의 천정쪽으로 회전하는 것을 관절의 굽힘각을 모사한다.
상기 발광부(12)와 상기 수광부(13)는 착용자의 관절부위에 착용된다. 이를 위해서, 상기 발광부(12)와 상기 수광부(13)를 착용자가 착용하기 용이하도록 도 2에 도시된 바와 같이, 토시(14)와 같은 착용수단에 상기 발광부(12)와 상기 수광부(13)를 장착하여 측정 유닛(10)을 구성할 수 있다. 상기 발광부(12)와 상기 수광부(13)는 상기 착용수단의 다른 예인 벨크로를 이용하여 착용되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 발광부(12)에서 상기 광섬유(12b)의 단부와 상기 수광부(13)를 감싸도록 커버(15)가 구비될 수 있다. 상기 커버(15)는 합성수지 등으로 이루어져 관절의 움직임에 대응할 수 있도록 한다.
아울러, 상기 측정 유닛(10)에는 상기 발광부(12)에 전원을 인가하기 위한 전원부(11)가 탑재되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 관절 각도 측정 유닛를 구비한 관절 각도 측정 시스템은 앞서 설명한 측정 유닛(10)을 비롯하여, 분석 유닛(20)과 통신 유닛(30)을 포함한다.
측정 유닛(10)에 대한 설명은 앞서 상세하 설명하였으므로, 생략하기로 한다.
분석 유닛(20)은 상기 측정 유닛(10)으로부터 출력되는 신호를 이용하여 관절의 회전각도와 굽힘각도를 산출한다.
상기 분석 유닛(20)은 상기 측정 유닛(10)과 분리된 상태로 구비되는데, 상기 분석 유닛(20)이 착용작자의 관절부위에 착용되어야 하는 바, 상기 측정 유닛(10)의 부피를 줄일 수 있고, 상기 착용자가 관절관 움직일 때 이질감이 없도록, 상기 분석 유닛(20)은 상기 측정 유닛(10)과 별도로 설치되도록 한다.
상기 분석 유닛(20)은 상기 수광부(13)로부터 입력된 신호를 분석하는 분석부(21)를 포함한다. 상기 분석부(21)에는 상기 수광부(13)로 입사되는 광의 입사각에 따라 각 광센서, 즉 상기 중심센서(13a)와 주변센서(13b)들로부터 출력되는 값을 미리 저장된 데이터 베이스와 비교하여 관절의 각도를 측정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 3차원공간에서, 상기 수광부(13)로 입사되는 광의 입사각에 따라 각 광센서들은 서로 다른 출력값으로 출력되고, 이러한 데이터가 미리 시뮬레이션되어 데이터 베이스로 저장되어 있다. 따라서, 상기 분석부(21)는 상기 수광부(13)로부터 입력되는 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)의 각각의 출력값을 미리 저장된 데이터 베이스와 비교하여 관절의 각도를 찾을 수 있다.
도 7에는 상기 수광부(13)로 입사되는 광의 각도를 관절의 회전각과 굽힘각으로 변환하기 위한 데이터 베이스를 생성하기 위한 장치가 도시되어 있다. 이를 보면, 고정된 프레임(미도시)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 제1로테이터(41)와, 고정된 프레임(미도시)에 대하여 회전 가능하게 설치되되 상기 제1로테이터(41)의 회전축과 수직한 회전축을 갖고 상기 제1로테이터(41)와 수직하게 설치되는 제2로테이터(42)를 구비하고, 상기 제1로테이터(41)에는 상기 발광부(12)를 설치하고, 상기 제2로테이터(42)에 상기 수광부(13)와 동일한 형태로 중심센서(13a)와 주변센서(13b)를 배치한다. 이후, 상기 발광부(12)를 통하여 빛을 조사(照射)하면서, 상기 제1로테이터(41)와 상기 제2로테이터(42) 중 어느 하나를 회전시키거나, 상기 제1로테이터(41)와 상기 제2로테이터(42)를 모두 회전시키면서, 상기 중심센서(13a)와 상기 주변센서(13b)로부터 출력되는 값을 측정한다. 상기 제1로테이터(41)와 상기 제2로테이터(42)의 회전에 따라 상기 중심센서(13a)와 상기 각 주변센서(13b)로부터 출력되는 값을 저장함으로써, 데이터 베이스를 생성할 수 있다.
한편, 상기 제1로테이터(41)의 회전은 관절의 굽힘각을 모사(模寫)하고, 상기 제2로테이터(42)의 회전은 관절의 회전각을 모사한다.
이때, 상기 수광부(13)가 고정된 제2로테이터(42)를 특정 회전각으로 고정시킨 후 상기 발광부(12)가 고정된 제1로테이터(41)를 0도부터 180도까지 회전시켜 데이터를 수집하고, 회전각을 달리 하기 위해 상기 제2로테이터(42)를 회전시켜 고정한 후 다시 상기 제1로테이터(41)를 회전시켜 다른 회전각에 대한 굽힘각 데이터를 수집하는 것이 바람직하다.
이렇게 생성된 데이터 베이스는 착용자가 상기 측정 유닛(10)을 착용한 후 상기 분석부(21)가 상기 수광부(13)로부터 입력되는 각 센서의 값을 상기 데이터 베이스와 비교하여, 각 센서의 값과 일치하거나 가장 근사한 값에 해당하는 관절의 회전각과 굽힘각으로 결정할 수 있다. 즉, 착용자가 관절을 운동시켜, 관절을 굽히거나, 회전시키면, 상기 수광부(13)의 각 광센서(13a)(13b)들은 서로 다른 출력값을 출력하고, 상기 분석부(21)가 이를 데이터 베이스에서 일치하거나, 가장 근사한 값을 갖는 값을 찾아 그때의 각도를 찾는다. 이러한 방법으로 찾은 각도가 상기 관절의 굽힘각 또는 회전각이 된다.
한편, 상기 분석 유닛(20)은 상기 분석부(21)에서 분석된 관절의 각도를 디스플레이하는 표시부(22)를 더 포함할 수 있다. 상기 표시부(22)를 통하여, 착용자의 관절의 움직임, 즉 관절의 회전각과 굽힘각을 디스플레이할 수 있다.
통신 유닛(30)은 서로 분리된 상기 측정 유닛(10)과 상기 분석 유닛(20)을 연결하여, 상기 측정 유닛(10)의 수광부(13)에서 측정한 각 중심센서(13a)와 주변센서(13b)의 출력값은 상기 분석부(21)로 송신한다.
이를 위해서, 상기 통신 유닛(30)은 발신부(31)와 수신부(32)를 포함하고, 상기 발신부(31)는 상기 측정 유닛(10)에 설치되고, 상기 수신부(32)는 상기 분석 유닛(20)에 설치된다.
상기 발신부(31)는 상기 수광부(13)와 연결되어, 상기 수광부(13)의 각 센서들로부터 출력된 값을 상기 수신부(32)로 발신하는 역할을 한다.
상기 수신부(32)는 상기 발신부(31)로부터 신호를 수신하고, 이를 상기 분석부(21)로 전달한다.
한편, 상기 발신부(31)와 수신부(32) 사이에서 사용하는 무선통신의 프로토콜로는 블루투스(bluetooth), 무선랜(Wireless Lan), 적외선통신 등이 적용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 발신부(31)와 상기 수신부(32)를 용이하게 연결할 수 있는 블루투스가 적용되는 것이 바람직하다.
10 : 측정 유닛 11 : 전원부
12 : 발광부 12a : LED
12b : 광섬유 12c : 렌즈
13 : 수광부 13a : 중심센서
13b : 주변센서 14 : 토시
15 : 커버 20 : 분석 유닛
21 : 분석부 22 : 표시부
30 : 통신 유닛 31 : 발신부
32 : 수신부 41 : 제1로테이터
42 : 제2로테이터

Claims (15)

  1. 전원이 인가되면 광을 조사(照射)하는 발광부와,
    상기 발광부로부터 관절부위의 회전중심을 지나 이격된 위치에 설치되고, 복수의 광센서가 반구(半球)상으로 배열되는 수광부을 포함하고,
    상기 발광부와 상기 수광부가 착용수단으로 착용자의 관절부위에 착용되며,
    상기 수광부로 입사되는 광에 따라 상기 각 광센서의 출력값으로 상기 관절의 각도를 측정하고,
    상기 수광부는, 상기 발광부와 최단거리에 위치하는 중심센서와, 상기 중심센서의 둘레에 서로 동일한 간격으로 배치되고 상기 중심센서의 반대방향을 향하는 방향으로 설치되며 경사지게 설치되는 복수의 주변센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광부는,
    광원과,
    상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 수광부를 향하도록 안내하도록 일단은 상기 광원에 인접하고 타단은 상기 수광부를 향하도록 설치되는 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광부에는 상기 광원과 상기 광섬유 사이에는 상기 광원으로부터 조사된 빛을 상기 광섬유로 입사되도록 제어하는 렌즈가 설치되는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 광섬유의 타단과 상기 수광부를 감싸도록 설치되는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광부와 상기 수광부를 착용자의 관절부위에 착용되게 하는 상기 착용수단은 토시 또는 벨크로인 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 유닛.
  8. 전원이 인가되면 광을 조사(照射)하는 발광부와, 상기 발광부로부터 관절부위의 회전중심을 지나 이격된 위치에 설치되고, 복수의 광센서가 반구(半球)상으로 배열되는 수광부을 포함하고, 상기 발광부와 상기 수광부가 착용수단으로 피측정자의 관절부위에 착용되는 측정 유닛과,
    상기 수광부의 각 광센서로부터 각각 출력되는 출력값을 상기 수광부로 입사되는 광의 각도에 따라 달라지는 각 광센서별로 출력값을 미리 저장된 데이터 베이스의 값과 비교하여, 상기 관절의 각도를 결정하는 분석부를 구비한 분석 유닛과,
    상기 측정 유닛과 상기 분석 유닛을 연결하여, 상기 수광부에서 측정된 센서의 값을 상기 분석부로 전송하는 통신 유닛을 포함하고,
    상기 데이터 베이스는,
    서로 수직하게 제1로테이터와 제2로테이터를 설치하고,
    상기 제1로테이터에 상기 발광부를 설치하고, 상기 제2로테이터에 수광부를 설치하여,
    상기 발광부로부터 빛이 조사(照射)되는 상태에서 상기 제1로테이터와 상기 제2로테이터 중 어느 하나를 회전시키거나 모두 회전시켜가면서, 상기 제1로테이터 또는 상기 제2로테이터의 회전각도에 따라 상기 수광부의 각 광센서로부터 출력되는 출력값을 저장하여 생성하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분석 유닛은 상기 광센서로부터 출력되는 출력값을 상기 데이터 베이스의 값 중에서 일치하거나 가장 근사한 값에 해당하는 각도를 관절의 각도로 결정하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 수광부는,
    상기 발광부와 최단거리에 위치하는 중심센서와,
    상기 중심센서의 둘레에 상기 중심센서와 복수로 경사지게 배치되는 주변센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 분석 유닛에는 상기 분석부로부터 산출된 상기 관절의 각도를 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 통신 유닛은,
    상기 측정 유닛에 설치되고, 상기 수광부와 연결되어, 상기 수광부의 각 광센서로부터 출력된 값을 발신하는 발신부와,
    상기 분석 유닛에 설치되고, 상기 발신부로부터 수신된 각 광센서의 출력값을 상기 분석부로 전달하는 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발신부와 상기 수신부는 무선통신으로 연결되는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발신부와 상기 수신부는 블루투스 또는 무선랜으로 연결되는 것을 특징으로 하는 관절 각도 측정 시스템.
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