KR101907625B1 - 근골격계 생리지표 측정 디바이스 - Google Patents

근골격계 생리지표 측정 디바이스 Download PDF

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김제남
김재준
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이준호
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사단법인 캠틱종합기술원
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/45—For evaluating or diagnosing the musculoskeletal system or teeth
    • A61B5/4538—Evaluating a particular part of the muscoloskeletal system or a particular medical condition
    • A61B5/4585—Evaluating the knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements

Abstract

본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스는 제1 지지부 및 제2 지지부를 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스로, 제1 지지부 및 제2 지지부는, 사용자의 대퇴부 상에 위치하는 상단 프레임, 상기 사용자의 하퇴부 상에 위치하는 하단 프레임 및 상기 사용자의 무릎 상에 위치하고, 상기 상단 프레임의 일단 및 하단 프레임의 일단이 연결되어, 중심축을 중심으로 상기 상단 프레임 및 하단 프레임을 회전시키는 연결부를 포함하고, 제1 지지부의 연결부 및 제2 지지부의 연결부 중 적어도 하나는 상단 프레임 및 하단 프레임의 회전량을 센싱하는 스트레치 센서를 구비한다. 이에 의하면, 무릎 관절의 재활을 진행함에 있어 무릎 관절의 회전 각도를 정밀하게 센싱할 수 있게 된다. 아울러, 사용 대상(대인/소인)에 따라 길이 조절 및 크기 조절이 가능할 뿐만 아니라 스트레치 센서의 길이 조절을 가능케 함으로써 감도를 향상시킬 수 있게 된다.

Description

근골격계 생리지표 측정 디바이스{MUSCULOSKELETAL FUNCTIONAL ASSESSMENT INDEX MEASURING DEVICE}
본 발명은 근골격계 생리지표 측정 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스트레치 센서를 이용한 근골격계 생리지표 측정 디바이스에 관한 것이다.
무릎 관절은 4개의 뼈가 상호 작용하는 복합 관절로, 폄 운동과 굽힘 운동에 관여하며, 뼈의 구조상 불안정한 관절로 근육, 인대, 관절막 등 관절 외 조직이 무릎 관절의 안정도에 기여한다.
현대인의 운동 부족, 수명 연장에 따른 고령화, 과도한 운동 등의 이유로 무릎 관절 관련한 질병이나 사고의 발생 빈도가 증가하고 있다. 염좌, 활액낭염, 연골 손상, 인대 손상, 연골염, 퇴행성 관절염 등의 무릎 관절 질병과 전방십자인대 손상, 후방십자인대 손상, 반월상연골판 파열 등의 무릎 관절 손상이 그 예이다.
상술한 무릎 관절 질병이나 손상이 발생하면 수술적 혹은 비수술적 치료가 필요하고, 의학적 치료가 이루어진 후에는 효율적인 재활 프로그램이 시행되어야 한다. 재활 프로그램의 주된 목표는 환자의 무릎 관절을 질병이나 손상 전 상태로 되돌리는 것이다.
재활 프로그램은 출혈, 활액 생성, 염증성 부산물 축적, 부종 등에 기인하는 종창의 관리, 통증의 완화, 관절 가동범위의 회복, 근력 등의 회복 및 증대, 균형 감각의 회복 등을 위하여 이루어진다. 이때, 무릎 관절은 폄 운동과 굽힘 운동에 관여하므로 재활 과정에서도 무릎 관절의 굽힘 각도를 면밀히 관찰할 필요가 있다.
다만, 종래의 재활 장치에 구비된 관절 회전각 측정 모듈은 재활 장치에 충격이 가해지거나 기계적 마모가 발생하면 정밀한 각도 측정이 어렵다는 문제점이 있었다. 각도 측정의 오차가 커지면 재활이 더디게 진행되거나, 최악의 경우 무릎에 과도한 부담을 가해 상태를 악화시킬 우려가 있다.
특허문헌1: 일본 공개특허공보 특개2013-013579호 (2013.01.24.) 특허문헌2: 미국 특허출원공개공보 US2016/0270700호 (2016.09.22.)
본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 무릎 관절의 재활을 진행함에 있어 무릎 관절의 회전 각도를 정밀하게 센싱할 수 있는 스트레치 센서를 이용한 근골격계 생리지표 측정 디바이스를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스는 제1 지지부 및 제2 지지부를 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스로, 상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부는, 사용자의 대퇴부 상에 위치하는 상단 프레임; 상기 사용자의 하퇴부 상에 위치하는 하단 프레임; 및 상기 사용자의 무릎 상에 위치하고, 상기 상단 프레임의 일단 및 하단 프레임의 일단이 연결되어, 중심축을 중심으로 상기 상단 프레임 및 하단 프레임을 회전시키는 연결부;를 포함하고, 상기 제1 지지부의 연결부 및 상기 제2 지지부의 연결부 중 적어도 하나는 상기 상단 프레임 및 하단 프레임의 회전량을 센싱하는 스트레치 센서(stretch sensor);를 구비한다.
그리고, 상기 연결부의 기계적 회전량을 센싱하는 포텐셔미터(potentiometer);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스트레치 센서의 센싱값 및 상기 포텐셔미터의 센싱값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자의 무릎 관절의 회전 각도를 산출하는 연산부;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 연결부는, 원통 형상의 서로 다른 지름을 가지며, 서로 다른 길이의 스트레치 센서가 배치되는 복수의 안착부; 및 상기 스트레치 센서의 일단에 연결되어 상기 스트레치 센서의 길이를 조절하는 길이 조절부; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스에 따르면, 무릎 관절의 재활을 진행함에 있어 무릎 관절의 회전 각도를 정밀하게 센싱할 수 있게 된다. 아울러, 사용 대상(대인/소인)에 따라 길이 조절 및 크기 조절이 가능할 뿐만 아니라 스트레치 센서의 길이 조절을 가능케 함으로써 감도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 제1 지지부의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 제2 지지부의 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 연결부의 측면 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 연결부의 저면 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 연결부에 스트레치 센서가 배치된 모습을 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 연결부에 스트레치 센서가 배치된 모습을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 구현례를 도시한다.
도 12는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 연결부의 또 다른 실시예를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 반송 로봇에 대해 상세히 설명한다. 아래에서 설명하는 실시예는 본 발명을 이해하기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 구조, 사용, 응용 방식을 한정하려는 의도를 갖지 않는다. 본 발명의 실시예에 대한 설명은 첨부된 도면과 연관되어 이해할 수 있고, 첨부된 도면은 본 발명에 대한 설명의 일부로 간주될 수 있다.
이하의 설명에 있어서 방향이나 지향성에 대한 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다. 위, 아래, 수평, 수직, 평행, 상측, 하측, 상부, 하부, 상방, 하방 등의 용어는 첨부된 도면에 보이는 방향을 참조하여 이해할 수 있을 것이다. 특히, 상기 용어들은 구체적인 지시가 없는 한 본 발명이 특정 방향으로 구성되거나 동작해야 함을 의미하지 않는다.
또한, 부착, 연결, 이음, 고정, 체결 등의 용어는, 별도의 언급이 없는 한 직접적으로 서로 연결된 상태를 의미하거나, 별개의 매개체를 통해 직간접적으로 상호 부착, 고정 또는 연결된 상태를 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 구성을 나타내는 블록도, 도 2는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 정면도, 도 4는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 제1 지지부(100)의 정면도, 도 5는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 제2 지지부(200)의 정면도, 도 6은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 분해 사시도이다. 그리고, 도 11은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 구현례를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)는 제1 지지부(100), 제2 지지부(200), 연산부(300), 통신부(400) 및 표시부(500)를 포함한다. 다만, 일 실시예에서는 연산부(300), 통신부(400) 및 표시부(500)의 구성 중 일부가 생략되어도 무방하다. 예를 들어, 연산부(300) 및 표시부(500)의 구성이 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)가 아닌 스마트 디바이스(2000)에 구비되어, 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 통신부(400)를 통해 전달된 센싱 정보에 기초하여, 스마트 디바이스(2000) 내에서 무릎 관절의 회전각을 산출하거나 표시할 수 있을 것이다. 다만, 이하의 설명에서는 이해의 편의를 위하여 연산부(300), 통신부(400) 및 표시부(500)가 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000) 내에 구비된 것으로 상정하여 설명하기로 한다.
제1 지지부(100)는 연결부(110), 상단 프레임(121) 및 하단 프레임(122)을 포함한다.
연결부(110)는 사용자의 무릎 상에 위치한다. 연결부(110)는 상단 프레임(121)의 일단과 하단 프레임(122)의 일단이 연결된다. 연결부(110)는 사용자의 무릎 관절이 굽혀지는 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 예를 들어, 연결부(110)는 중심축(Ax)에 동축으로 연결된 고정부재와 회전부재로 구성되고, 회전부재가 고정부재에 대하여 중심축(Ax)을 중심으로 회전 가능하게 연결된다(도 4 및 5 참조).
상단 프레임(121)의 일단은 연결부(110)에 연결되고, 하단 프레임(122)의 일단도 연결부(110)에 연결된다. 따라서, 연결부(110)의 중심축(Ax)을 기준으로 상단 프레임(121)과 하단 프레임(122)이 회전 가능하게 연결된다. 이때, 연결부(110)가 위에서 언급한 바와 같이 고정부재와 회전부재로 이루어졌다면 고정부재에는 상단 프레임(121)의 일단이 연결되고 회전부재에는 하단 프레임(122)의 일단이 연결될 수 있을 것이다. 이 경우 무릎 관절이 굽혀지면 상단 프레임(121)은 제 위치를 유지하고 하단 프레임(122)은 중심축(Ax)을 중심으로 회전하게 되며, 하단 프레임(122)이 회전한 각도에 기초하여 무릎 관절의 회전각을 결정할 수 있게 된다.
상단 프레임(121)은 사용자의 다리를 따르는 길이 방향의 부재로 대퇴부 상에 위치하게 된다. 하단 프레임(121)은 사용자의 다리를 따르는 길이 방향의 부재로 하퇴부 상에 위치하게 된다.
상단 프레임(121)은 연결부(110)를 기준으로 길이 방향(도 3의 Z-Z')으로 연장되거나 축소될 수 있다. 다시 말해, 상단 프레임(121)의 일단이 연결부(110) 내로 진입하거나, 연결부(110)의 내부로부터 빠져나올 수 있다.
하단 프레임(122)은 연결부(110)를 기준으로 길이 방향(도 3의 Z-Z')으로 연장되거나 축소될 수 있다. 다시 말해, 하단 프레임(122)의 일단이 연결부(110) 내로 진입하거나, 연결부(110)의 내부로부터 빠져나올 수 있다.
상단 프레임(121) 및 하단 프레임(122)의 수축 및 연장에 의하여 환자의 체형에 맞게 사이즈를 조절할 수 있게 된다.
제2 지지부(200)는 연결부(210), 상단 프레임(221) 및 하단 프레임(222)을 포함한다.
연결부(210)는 사용자의 무릎 상에 위치한다. 연결부(210)는 상단 프레임(221)의 일단과 하단 프레임(222)의 일단이 연결된다. 연결부(210)는 사용자의 무릎 관절이 굽혀지는 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 예를 들어, 연결부(210)는 중심축(Ax)에 동축으로 연결된 고정부재와 회전부재로 구성되고, 회전부재가 고정부재에 대하여 중심축(Ax)을 중심으로 회전 가능하게 연결된다(도 4 및 5 참조).
상단 프레임(221)의 일단은 연결부(210)에 연결되고, 하단 프레임(222)의 일단도 연결부(210)에 연결된다. 따라서, 연결부(210)의 중심축(Ax)을 기준으로 상단 프레임(221)과 하단 프레임(222)이 회전 가능하게 연결된다. 이때, 연결부(210)가 위에서 언급한 바와 같이 고정부재와 회전부재로 이루어졌다면 고정부재에는 상단 프레임(221)의 일단이 연결되고 회전부재에는 하단 프레임(222)의 일단이 연결될 수 있을 것이다. 이 경우 무릎 관절이 굽혀지면 상단 프레임(221)은 제 위치를 유지하고 하단 프레임(222)은 중심축(Ax)을 중심으로 회전하게 되며, 하단 프레임(222)이 회전한 각도에 기초하여 무릎 관절의 회전각을 결정할 수 있게 된다.
상단 프레임(221)은 사용자의 다리를 따르는 길이 방향의 부재로 대퇴부 상에 위치하게 된다. 하단 프레임(221)은 사용자의 다리를 따르는 길이 방향의 부재로 하퇴부 상에 위치하게 된다.
상단 프레임(221)은 연결부(210)를 기준으로 길이 방향(도 3의 Z-Z')으로 연장되거나 축소될 수 있다. 다시 말해, 상단 프레임(221)의 일단이 연결부(210) 내로 진입하거나, 연결부(210)의 내부로부터 빠져나올 수 있다.
하단 프레임(222)은 연결부(210)를 기준으로 길이 방향(도 3의 Z-Z')으로 연장되거나 축소될 수 있다. 다시 말해, 하단 프레임(222)의 일단이 연결부(210) 내로 진입하거나, 연결부(210)의 내부로부터 빠져나올 수 있다.
상단 프레임(221) 및 하단 프레임(222)의 수축 및 연장에 의하여 환자의 체형에 맞게 사이즈를 조절할 수 있게 된다.
한편, 제1 지지부(100) 및 제2 지지부(200) 사이에 연결되어 사용자의 대퇴부 및 하퇴부를 둘러싸는 적어도 하나의 스트랩(도 11의 152)을 포함할 수 있다. 스트랩(도 11의 152)은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)를 사용자의 다리부에 견고하게 고정시키는 기능을 갖는다.
이를 위하여, 제1 지지부(100) 및 제2 지지부(200)의 상단 프레임(121,221) 및 하단 프레임(122,222)에는 적어도 하나의 체결부가 구비된다. 도 2 내지 6을 참조하면, 제1 지지부(100)의 상단 프레임(121)에 2개의 체결부(131,132)가 구비되고, 제1 지지부(100)의 하단 프레임(122)에 2개의 체결부(133,134)가 구비되어 있다. 또한, 제2 지지부(200)의 상단 프레임(221)에 2개의 체결부(231,232)가 구비되고, 제2 지지부(200)의 하단 프레임(222)에 2개의 체결부(233,234)가 구비되어 있다.
각 체결부(131,132,133,134 ; 231,232,233,234)는 스트랩(도 11의 152)이 체결된다. 본 실시예에서는 4개의 스트랩이 구비되며, 제1 스트랩은 제1 지지부(100)의 제1 체결부(131)과 제2 지지부(200)의 제1 체결부(231) 사이에 연결되고, 제2 스트랩은 제1 지지부(100)의 제2 체결부(132)과 제2 지지부(200)의 제2 체결부(232) 사이에 연결되고, 제3 스트랩은 제1 지지부(100)의 제3 체결부(133)과 제2 지지부(200)의 제3 체결부(233) 사이에 연결되고, 제4 스트랩은 제1 지지부(100)의 제4 체결부(134)과 제2 지지부(200)의 제4 체결부(234) 사이에 연결되어 사용자의 다리부에 고정된다.
제1 지지부(100)의 연결부(110) 및 제2 지지부(200)의 연결부(210) 중 적어도 하나는 회전량을 센싱하는 스트레치 센서(stretch sensor)(250)를 구비한다. 도 2 내지 6에는 스트레치 센서(250)를 구비하는 연결부가 제2 지지부(200)의 연결부(210)인 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 제1 지지부(100)의 연결부(110)에 구비될 수도 있고, 양쪽 모두에 구비될 수도 있다.
스트레치 센서(250)는 길이 변형에 따라 자체 저항값이 변화하는 플렉서블 센서로서, 스트레치 센서(250)의 일측 및 타측이 연결부(110)의 각기 다른 위치에 고정됨으로써, 연결부(110)의 회전에 따라 스트레치 센서(250)가 늘어남으로써 길이가 변화하고, 이에 따라 저항값이 달라진다. 한편, 스트레치 센서(250)의 변화된 저항값을 추출하기 위한 회로 기판을 더 포함할 수 있고, 이는 공지된 다양한 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
도 7 및 8은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 연결부(210)의 측면 사시도 및 저면 사시도이다. 위에서 설명한 바와 같이, 제1 지지부(100)의 연결부(110) 및 제2 지지부(200)의 연결부(210) 중 적어도 하나는, 스트레치 센서(250)가 배치되도록 도 7 및 8과 같은 구조를 갖는다.
도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 스트레치 센서(250)가 배치되는 연결부는 결합 본체(211) 및 안착부(213)를 포함한다. 만약, 스트레치 센서(250)가 배치되지 않는 연결부라면 결합 본체로만 이루어질 수 있을 것이다.
결합 본체(211)는 상단 프레임(221) 및 하단 프레임(222)이 결합되는 구성이다. 결합 본체(211)는 위에서 설명한 바와 같이 고정부재와 회전부재로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 중심축(Ax)을 중심으로 상단 프레임(221)과 하단 프레임(222)이 회전 가능하게 구성되는 구조라면 어떠한 구조로 구현되어도 무방하다.
안착부(213)는 결합 본체(211)로부터 외측을 향해 돌출된 부분으로, 소정 지름을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 한편, 안착부(213)에는 스트레치 센서(250)가 감기게 된다.
도 9 및 10은 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)의 연결부(210)에 스트레치 센서(250)가 배치된 모습을 도시한다.
스트레치 센서(250)는 연결부(210)의 폭을 이루는 외주면에 해당하는 안착부(213)와 동일하거나 작은 폭을 갖는 것이 바람직하다.
도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 스트레치 센서(250)는 원통 형상의 외주면을 따라 연장된다. 그리고, 연결부(210)에 연결된 상단 프레임(221)과 하단 프레임(222)의 회전에 의하여, 스트레치 센서(250)가 늘어나게 된다.
스트레치 센서(250)의 길이가 길어지면 저항값이 변화하게 되며, 저항값의 변화에 기초하여 상단 프레임(221)과 하단 프레임(222)의 회전량을 검출할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서는 스트레치 센서(250) 외에, 연결부(210)의 기계적 회전량을 센싱하는 포텐셔미터(potentiometer)(미도시)를 더 포함할 수 있다. 포텐셔미터는 기계적인 위치 변화를 전기적인 신호로 출력하는 소자로서, 포텐셔미터에서 검출된 값에 기초하여 상단 프레임(221)과 하단 프레임(222)의 회전량을 검출할 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 연산불(300)는 스트레치 센서(250)의 센싱값에 기초하여 사용자의 무릎 관절의 회전 각도를 산출한다. 스트레치 센서(250)의 센싱값에 의하여 스트레치 센서(250)의 길이 변화량을 판단할 수 있고, 연결부(210)의 반지름과 길이 변화에 기초하여 무릎 관절의 회전 각도를 산출할 수 있다. 또한, 연산부(300)는 포텐셔미터의 센싱값에 기초하여 기계적 회전량을 검출할 수 있고, 이에 기초하여 무릎 관절의 회전 각도를 산출할 수 있다.
연산부(300)는 스트레치 센서(250)의 센싱값 및 포텐셔미터의 센싱값을 모두 이용하여 더욱 정밀하게 무릎 관절의 회전 각도를 산출할 수 있다. 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)는 스트레치 센서(250) 및 포텐셔미터를 동시에 이용함으로써 사용에 따른 기계적 마모가 생기는 경우에도 측정 오차를 줄이고, 정밀한 측정이 가능하다.
통신부(400)는 스트레치 센서(250)의 센싱값, 포텐셔미터의 센싱값을 그대로 외부 스마트 디바이스(2000)로 전송하거나, 연산부(300)에서 산출된 무릎 관절의 회전각을 외부 스마트 디바이스(2000)로 전송한다.
스마트 디바이스(2000)는 모바일 단말(mobile terminal), 스마트폰(smart phone), 스마트워치(smart watch) 등의 웨어러블 디바이스(wearable device), 데스크탑(desktop), 태블릿 PC(tablet PC), 노트북(laptop), PDA(personal digital assistants)를 비롯하여 통신 기능을 갖춘 카메라, 캠코더, 전자사전, 스마트TV 등으로 구현될 수 있으며, 어느 특정 형태나 방식의 디바이스에 한정되지 않는다.
통신부(400)를 통한 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)와 스마트 디바이스(2000) 사이의 데이터 송수신은 와이파이(Wi-fi), 블루투스(Bluetooth) 등 공지된 다양한 통신 방식에 의하여 이루어질 수 있다.
표시부(500)는 연산부(300)에서 산출된 사용자 무릎 관절의 회전각을 표시한다. 사용자는 표시부(500)에 표시된 정보를 통하여 사용자 무릎 관절의 회전각을 즉각적으로 확인할 수 있다.
한편, 스마트 디바이스(2000)는 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)로부터 수신한 스트레치 센서(250)의 센싱값 및 포텐셔미터의 센싱값 중 적어도 하나에 기초하여 무릎 관절의 회전각을 산출하는 구성과 산출된 회전각을 표시하는 디스플레이를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스에 따르면, 무릎 관절의 재활을 진행함에 있어 무릎 관절의 회전 각도를 정밀하게 센싱할 수 있게 된다.
도 12는 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스의 또 다른 실시예를 도시한다.
연결부(210)는 복수의 안착부(213a,213b,214c)를 구비할 수 있다. 더욱 구쳅적으로, 연결부(210)는 원통 형상의 서로 다른 지름을 갖는 복수의 안착부(213a,213b,213c)를 구비하며, 각각의 안착부(213a,213b,213c)에는 서로 다른 길이의 스트레치 센서가 감긴다. 도 12에서는 2개의 안착부(213a,213b,214c)를 가진 것으로 도시되었으나, 다른 실시예에서는 이보다 적거나 많은 수의 안착부를 구비할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 안착부(213a,213b,213c)는 각각 단계적으로 작아지는(혹은 커지는) 지름을 가지는 원통을 취할 수 있다. 가장 큰 지름의 제1 안착부(213a)를 둘러싸는 스트레치 센서의 길이가 가장 길고, 가장 작은 지름의 제3 안착부(213c)를 둘러싸는 스트레치 센서의 길이가 가장 짧을 것이다.
즉, 3개의 스트레치 센서가 각 안착부(213a,213b,214c) 상에 배치된다. 또, 각각의 스트레치 센서가 서로 다른 지름을 갖는 안착부(213a,213b,214c) 상에 배치되기 때문에 상이한 길이를 갖게 된다. 각 스트레치 센서의 구성이나 재질은 동일할 수 있지만, 상이해도 무방하다.
연산부(300)는 3개의 스트레치 센서의 센싱값에 기초하여 사용자의 무릎 관절의 회전각을 산출할 수 있다. 이때, 연산부(300)는 3개의 스트레치 센서 중 특정 스트레치 센서의 센싱값에만 기초하여 무릎 관절의 회전 각도를 산출할 수도 있지만, 3개의 스트레치 센서의 센싱값을 조합하여 무릎 관절의 회전 각도를 산출할 수도 있다.
스트레치 센서의 길이는 감도에 주요한 영향을 미치는 요소이다. 또한, 스트레치 센서의 길이는 사용 대상이나 목적에 따라 달라지기도 한다. 본 실시예와 같이, 서로 다른 지름을 갖는 안착부(213a,213b,214c)와 이에 배치되는 상이한 길이의 스트레치 센서에 의하여 사용 대상에 무관하게 신뢰성 있는 무릎 관절 회전각 측정이 가능해진다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)는 안착부(213;213a,213b,213c)를 둘러싸는 스트레치 센서(250)의 길이를 조절하는 길이 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
길이 조절부(미도시)는 공지된 다양한 기계적 구조를 이용하여, 스트레치 센서(250)의 길이를 축소하거나 확장할 수 있을 것이다. 예를 들어, 길이 조절부(미도시)가 롤러(roller)로 구현되는 경우, 안착부(213;213a,213b,213c)에서 스트레치 센서(250)의 끝단이 롤러에 연결되고, 수동 혹은 자동적인 롤러의 회전에 의하여 스트레치 센서(250)의 끝단이 롤러에 감기며, 이와 함께 롤러의 위치가 이동하는 방식으로 스트레치 센서(250)의 길이가 조절될 수 있다.
연결부(110,210)는 무릎 관절의 회전각을 측정하기 위한 구성으로써, 연결부(110,210)의 크기(지름)가 너무 크면 무릎의 크기가 작은 소아의 무릎 관절각 측정이 어려울 수 있고, 반대로 연결부(110,210)의 크기(지름)가 너무 작으면 무릎의 크기가 큰 대인의 무릎 관절각 측정이 어려울 수 있다.
본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)는 안착부(213;213a,213b,213c)에서 스트레치 센서(250)의 끝단이 위치하는 영역에 길이 조절부(미도시)를 구비하기 때문에 연결부(110,210)의 크기(지름)에 무관하게 스트레치 센서(250)의 길이를 미세하게 조절하여 관절 회전각 측정의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
다시 정리하면, 본 발명에 따른 근골격계 생리지표 측정 디바이스(1000)는 사용 대상(대인 혹은 소인)에 따라 길이 방향의 크기 조절뿐만 아니라, 연결부(110,210)의 크기(지름)에 따라 스트레치 센서(250)의 길이까지 자유로이 조절할 수 있게 되어 사용의 범용성과 편의성, 관절 회전각 측정의 신뢰성을 도모한다.
상술한 설명과 첨부된 도면은 본 발명의 가능한 실시예를 보여주고 있지만, 본 발명의 권리범위는 오로지 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 즉, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위나 사상으로부터 벗어나지 않는 한 다양한 부가, 변형 및 대체가 이루어질 수 있고, 다른 특정 형태, 구조, 배치, 성분, 크기로 구현되거나, 기타 요소, 물질, 부품과 함께 구현될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 기본적인 원리를 벗어나지 않으면서 특정 환경이나 동작 조건에 적응될 수 있을 것이며, 이는 당업자에 자명할 것이다.
100‥‥‥‥‥‥‥‥‥제1 지지부
200‥‥‥‥‥‥‥‥‥제2 지지부
250‥‥‥‥‥‥‥‥‥스트레치 센서
300‥‥‥‥‥‥‥‥‥연산부
400‥‥‥‥‥‥‥‥‥통신부
500‥‥‥‥‥‥‥‥‥표시부
1000‥‥‥‥‥‥‥‥‥근골격계 생리지표 측정 디바이스
2000‥‥‥‥‥‥‥‥‥스마트 디바이스

Claims (4)

  1. 제1 지지부 및 제2 지지부를 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스로,
    상기 제1 지지부 및 상기 제2 지지부는,
    사용자의 대퇴부 상에 위치하는 상단 프레임;
    상기 사용자의 하퇴부 상에 위치하는 하단 프레임; 및
    상기 사용자의 무릎 상에 위치하고, 상기 상단 프레임의 일단 및 하단 프레임의 일단이 연결되어, 중심축을 중심으로 상기 상단 프레임 및 하단 프레임을 회전시키는 연결부;를 포함하고,
    상기 제1 지지부의 연결부 및 상기 제2 지지부의 연결부 중 적어도 하나는 상기 상단 프레임 및 하단 프레임의 회전량을 센싱하는 스트레치 센서(stretch sensor);를 구비하며,
    상기 연결부는,
    원통 형상의 서로 다른 지름을 가지며, 서로 다른 길이의 스트레치 센서가 배치되는 복수의 안착부; 및
    상기 스트레치 센서의 일단에 연결되어 상기 스트레치 센서의 길이를 조절하는 길이 조절부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부의 기계적 회전량을 센싱하는 포텐셔미터(potentiometer);를 더 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스트레치 센서의 센싱값 및 상기 포텐셔미터의 센싱값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자의 무릎 관절의 회전 각도를 산출하는 연산부;를 포함하는 근골격계 생리지표 측정 디바이스.
  4. 삭제
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