KR101927113B1 - 웨어러블 iot를 이용한 척추 측만증 교정시스템 - Google Patents

웨어러블 iot를 이용한 척추 측만증 교정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신체에 탈부착 가능함과 동시에 부착 시 피측정자의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 접촉되는 센서부들을 포함하되, 피측정자의 척추상태의 판단에 활용되는 각 근육의 센싱값들을 검출할 수 있는 웨어러블 IOT를 포함함으로써 피측정자가 다른 사람의 도움 없이 혼자서 편리하게 자신의 척추상태를 측정할 수 있고, 웨어러블 IOT로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도에 따라 해당 근육에 진동(자극)이 필요한지의 여부를 판단하는 척추관리 어플리케이션을 포함하되, 웨어러블 IOT가 각 센서부에 진동소자가 설치되도록 구성되어 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보에 따라 해당 센서부의 진동소자를 진동시킴으로써 피측정자의 척추 정렬상태를 진단하는 기능뿐만 아니라 척추 측만의 치료법으로 널리 알려진 슈로스 원리(Schroth theory)를 이용하여 피측정자의 비활성화된 근육에 진동(자극)을 주어 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 함께 제공할 수 있으며, 피측정자의 자가 진단 및 치료가 가능하도록 구성됨으로써 별도의 전문기관을 방문하지 않아도 교정이 가능하여 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시키며, 사용의 편의성을 높일 수 있는 척추 측만증 교정시스템에 관한 것이다.

Description

웨어러블 IOT를 이용한 척추 측만증 교정시스템{Scoliosis correction system using wearable IOT device}
본 발명은 웨어러블 IOT를 이용한 척추 측만증 교정시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 신체의 등에 부착되는 웨어러블 IOT를 이용하여 피측정자의 척추정렬상태를 진단함과 동시에 피측정자의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세 정보를 제공받음으로써 전문기관을 방문하지 않고 척추측만증을 효율적으로 교정시킬 수 있는 웨어러블 IOT를 이용한 척추 측만증 교정시스템에 관한 것이다.
최근 들어 장시간의 컴퓨터 사용에 의하여 앉아서 생활하는 시간의 증가, 스마트폰의 사용 습관, 운동 부족 및 신체 불균형에 대한 인식 부족 등으로 인해 척추 측만증 환자가 급증하여 척추 측만증이 심각한 건강문제로 대두되고 있다.
척추 측만증(Scoliosis)이란, 척추가 ‘C’자, ‘S’자 등과 같이 휘어지거나 틀어짐으로써 몸이 좌우로 기울거나 돌아가 변형되는 증상으로서, 요통을 유발함과 동시에 만곡 각도가 70 ~ 80° 이상인 경우 폐 기능에 영향을 주며, 90 ~ 100°인 경우 호흡에 영향을 끼치게 되며, 120° 이상인 경우 폐활량 감소로 인한 폐성심의 원인이 되고, 원인에 따라 기능성 측만증(Functional scoliosis) 및 구조적 측만증(Structual scoliosis)으로 구분된다.
이에 따라 물리치료, 특수운동 요법, 보조기 착용 및 수술 등과 같이 척추 측만증을 방지 및 교정하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
도 1은 국내등록특허 제10-1124144호(발명의 명칭 : 척추변형 측정시스템)에 개시된 척추변형 측정시스템을 나타내는 구성도이다.
도 1의 척추변형 측정시스템(이하 제1 종래기술이라고 함)(100)은 대상자의 척추를 촬영하고 촬영된 결과를 엑스레이이미지로 생성하는 엑스레이 촬영부(110)와, 엑스레이 촬영부(1110)에서 생성된 엑스레이이미지를 입력받아 마킹용 화면에 출력하고 마킹용 화면에 기준수직선생성점(S1, S2; Sa, Sb)과 측정대상기준점(P1, P2; Pa, Pb)을 표시할 수 있는 마킹수단을 구비하는 마킹용 디스플레이부(120)와, 기준수직선생성점(S1, S2; Sa, Sb)을 기초로 기준수직선(V1, V2)을 생성하며 생성된 기준수직선(V1, V2)을 기준으로 측정대상기준점(P1, P2; Pa, Pb) 또는 측정대상기준점(P1, P2; Pa, Pb)으로부터 도출되는 측정대상점(P3, Pc)의 상대적 위치정보를 산출하는 연산부(130)와, 연산부(130)에서 산출된 상대적 위치정보를 전송받아 저장하는 저장부(140)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 제1 종래기술(100)은 마킹용 디스플레이부(120) 및 연산부(130)에 의하여 기준선, 기준수직선생성점, 측정대상기준점이 입력 및 생성됨으로써 척추의 변형정도에 대한 정확한 데이터를 획득할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 제1 종래기술(100)은 엑스레이이미지를 생성하기 위해서는 고가이면서 조작이 어려운 엑스레이 촬영부가 필수적으로 구비되어야하기 때문에 이러한 장비가 구비된 병원 등에서만 적용될 수 있는 구조적 한계를 갖는다.
또한 제1 종래기술(100)은 엑스레이 이미지가 생성된다고 하더라도, 엑스레이 이미지를 통해 척추 질환에 대한 정보를 획득할 수 있는 의료지식이 없는 일반인은 사용할 수 없는 단점을 갖는다.
또한 제1 종래기술(100)은 만약 의사가 저장부(140)에 저장된 데이터을 통해 피측정자의 척추 변형이 이루어졌다고 판단하더라도, 이를 어떻게 교정할 것인지에 대한 방법 및 기술이 전혀 기재되어 있지 않아 효율성 및 편의성이 떨어지는 구조적 한계를 갖는다.
즉 1)척추 변형을 측정하기 위한 장치가 저가이면서 사용이 간단하며, 2)측정된 데이터를 기반으로 자동으로 교정값을 산출하여 산출된 교정값에 따라 동작을 수행하도록 함으로써 의료지식이 없는 일반인이 편리하게 사용할 수 있는 척추 교정 시스템에 대한 연구가 시급한 실정이다.
도 2는 국내등록특허 제10-1043556호(발명의 명칭 : 척추 측만정도 측정시스템 및 방법)에 개시된 척추 측만정도 측정시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2의 척추 측만정도 측정시스템(이하 제2 종래기술이라고 함)(200)은 척추 측만정도 측정장치(210)와, 센서(220)로 이루어진다. 이때 척추 측만정도 측정장치(210) 및 센서(220)는 근거리 통신망을 통해 데이터를 송수신하도록 구성된다.
척추 측만정도 측정장치(210)는 센서(220)로부터 전달되는 피측정자의 척추 만곡상태 정보를 수집하는 센서값 수집부(211)와, 센서(220)와의 근거리 무선통신을 지원하는 근거리 통신모듈(212)과, 센서(220)로부터 입력된 척추 만곡상태 정보를 분석하여 피측정자의 최종 콥스각(Cobb’s Angle)을 산출하는 연산부(213)와, 연산부(213)에 의해 산출된 피측정자의 최종 콥스각을 초과하면 척추 측만정도가 비정상으로 판단하는 정상판단부(214)와, 정상여부가 출력되는 표시부(215)와, 데이터들이 저장되는 메모리(216)와, 정상판단부(214)에 의해 척추 측만정도가 비정상으로 판단될 때 구동되는 경고알람 생성부(217)로 이루어진다.
이와 같이 구성되는 제2 종래기술(200)은 피측정자의 신체에 센서(220)들을 부착할 수 있기 때문에 고가이면서 장비에 익숙하지 않은 일반인이 조작하기가 번거로운 전술하였던 도 1의 제1 종래기술(100)의 문제점을 해결할 수 있고, 이에 따라 피측정자가 간단하게 자신의 척추 측만정도를 정밀하게 측정할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 제2 종래기술(200)은 만약 피측정자의 척추 측만상태가 비정상인 경우, 정상판단부(214) 및 경고알람 생성부(217)를 통해 피측정자에게 척추 측만상태가 비정상이라는 정보를 제공 및 전달할 수는 있으나, 최종 콥스각에 따라 어떠한 방식으로 척추를 교정할 것인지에 대한 기능을 제공하지 못하기 때문에 피측정자는 자신의 척추 측만상태가 비정상임을 제공받는 경우 전문기관 또는 의료기관을 별도로 방문하여 척추 교정을 수행하여야하는 번거로움이 발생한다.
일반적으로 최종 콥스각은 1)측정하고자 하는 척추의 위치에 따라 각기 다른 크기를 갖게 되며, 2)센서를 통해 최종 콥스각이 산출되는 경우, 센서가 등 중심축에 대응되는 정확한 위치에 부착되지 않을 경우, 정확성 및 정밀도가 현저히 떨어지는 특성을 갖게 된다.
즉 제2 종래기술(200)은 피측정자가 혼자서 또는 의료지식이 없는 일반인과 함께 센서를 부착한다고 할 때, 단순히 등 중심축을 손이나 육안으로 확인하여 센서를 부착하여야하기 때문에 실제 연산부(213)에 의해 산출되는 최종 콥스각의 정확성이 떨어지는 단점을 갖게 된다.
다시 말하면, 제2 종래기술(200)은 센서가 신체에 탈부착 가능하도록 구성됨으로써 개인적으로 사용이 가능하나, 척추 측만상태가 콥스각을 기반으로 판단되기 때문에 정확한 판단을 위해서는 등 중심축에 대응되는 정확한 위치에 센서들이 부착되어야 함에 따라 의료지식이 없는 일반인이 사용하기가 실질적으로 불가능한 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 신체에 탈부착 가능함과 동시에 부착 시 피측정자의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 접촉되는 센서부들을 포함하되, 피측정자의 척추상태의 판단에 활용되는 각 근육의 센싱값들을 검출할 수 있는 웨어러블 IOT를 포함함으로써 피측정자가 다른 사람의 도움 없이 혼자서 편리하게 자신의 척추상태를 측정할 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 웨어러블 IOT로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도에 따라 해당 근육에 진동(자극)이 필요한지의 여부를 판단하는 척추관리 어플리케이션을 포함하되, 웨어러블 IOT가 각 센서부에 진동소자가 설치되도록 구성되어 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보에 따라 해당 센서부의 진동소자를 진동시킴으로써 피측정자의 척추 정렬상태를 진단하는 기능뿐만 아니라 척추 측만의 치료법으로 널리 알려진 슈로스 원리(Schroth theory)를 이용하여 피측정자의 비활성화된 근육에 진동(자극)을 주어 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 함께 제공할 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 피측정자의 자가 진단 및 치료가 가능하도록 구성됨으로써 별도의 전문기관을 방문하지 않아도 교정이 가능하여 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시키며, 사용의 편의성을 높일 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 웨어러블 IOT의 진동소자의 길이가 가변 가능하도록 구성됨과 동시에 척추관리 어플리케이션이 각 근육의 센싱값에 따라 진동소자의 진동세기 및 높이를 검출하도록 구성되고, 웨어러블 IOT가 진동운동 발생 시 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보의 진동세기 및 높이에 따라 진동이 이루어지도록 함으로써 각 근육의 활성도에 대응되는 적합한 진동(자극)을 주어 교정의 정확성 및 정밀도를 극대화시킬 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 관리서버가 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태를 검출한 후 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 검출하여 이를 척추관리 어플리케이션으로 전송하고, 척추관리 어플리케이션은 관리서버로부터 전송받은 최적의 (RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 휴대단말기의 모니터에 디스플레이 함으로써 피측정자는 별도의 치료기관, 의료기관을 방문하지 않고도 제공받은 회전호흡 및 트레이닝 자세를 통해 호흡패턴 및 척추정렬상태를 정상적으로 교정시킬 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 피측정자의 신체에 접촉되어 접촉된 근육의 움직임을 감지하기 위한 센서와 진동소자를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서부와, 상기 센서부를 피측정자의 신체에 탈부착시키기 위한 탈부착부와, 상기 센서부로부터 센서에 의해 측정된 센싱값을 입력받으면, 입력된 센싱값을 외부로 전송하는 제어기를 포함하는 웨어러블 IOT; 상기 피측정자가 소지한 디지털 단말기이며, 상기 웨어러블 IOT로부터 전송받은 센싱값을 분석하는 응용 프로그램인 척추관리 어플리케이션이 설치되는 휴대단말기를 포함하고, 상기 척추관리 어플리케이션은 상기 웨어러블 IOT로부터 센싱값을 전송받으면, 전송받은 센싱값을 분석하여 해당 근육에 진동이 필요한지의 여부를 판단한 후 만약 해당 근육에 진동이 필요하다고 판단되는 경우 상기 휴대단말기를 제어하여 상기 웨어러블 IOT로 진동정보가 전송되도록 하고, 상기 척추관리 어플리케이션은 입력된 센싱값을 입력값으로 하여 연산을 처리하여 해당 근육의 움직임벡터를 검출하기 위한 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 상기 휴대단말기로부터 입력된 센싱값을 분석하여 상기 센서부가 부착되는 위치에 대응되는 근육의 움직임벡터를 검출하는 데이터 분석부; 입력된 움직임벡터에 따라 해당 근육의 활성화정도인 활성도를 검출하기 위한 기 설정된 활성도 검출 알고리즘을 이용하여 상기 데이터 분석부에 의해 검출된 움직임벡터를 분석하여 해당 근육의 활성도를 검출한 후, 정상적인 호흡이 이루어지거나 또는 해당 근육이 활성화되었다고 판단할 수 있는 근육 활성도의 최소값으로 정의되는 기 설정된 설정값(TH:Threshold)과 검출된 활성도를 비교하여 검출된 활성도가 설정값(TH) 미만일 때 해당 근육에 진동이 필요하다고 판단하는 진동여부 판단부를 더 포함하고, 상기 척추관리 어플리케이션은 상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단되는 경우 상기 휴대단말기를 제어하여 상기 웨어러블 IOT로 진동정보를 전송하고, 상기 웨어러블 IOT는 상기 휴대단말기로부터 진동정보를 전송받으면 상기 센서부의 상기 진동소자를 구동시키고, 상기 센서부는 좌측 늑골에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제1 센서부; 우측 늑골에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제2 센서부; 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제3 센서부; 우측 요추 횡돌기에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제4 센서부를 더 포함하고, 상기 데이터 분석부는 상기 제1 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제1 데이터 검출모듈; 상기 제2 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제2 데이터 검출모듈; 상기 제3 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제3 데이터 검출모듈; 상기 제4 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제4 데이터 검출모듈을 더 포함하고, 상기 진동여부 판단부는 각 센서부의 진동여부를 판단하고, 상기 진동정보 검출부는 상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단된 센서부에 대한 진동정보를 검출하고, 상기 웨어러블 IOT는 진동정보를 전송받으면, 해당 센서부의 진동소자를 구동시키는 것이다.
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또한 본 발명에서 상기 센서부는 상기 진동소자의 길이를 가변시키기 위한 가변제어수단을 더 포함하고, 상기 척추관리 어플리케이션은 상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단될 때 구동되는 진동정보 검출부를 더 포함하고, 상기 진동정보 검출부는 해당 근육의 움직임벡터에 따라 진동소자의 진동세기 및 높이를 검출하기 위한 기 설정된 진동세기 및 높이 검출 알고리즘을 이용하여 상기 데이터 분석부에 의해 검출된 해당 근육의 움직임벡터를 분석하여 움직임벡터에 대응되는 진동소자의 최적의 진동세기 및 높이를 포함하는 진동정보를 생성하고, 상기 웨어러블 IOT는 상기 휴대단말기를 통해 상기 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보의 높이정보에 따라 상기 가변제어수단이 상기 진동소자의 길이를 조절한 후 전송받은 진동정보의 진동세기 정보에 따라 상기 진동소자를 진동시키는 것이 바람직하다.
삭제
또한 본 발명에서 상기 제1 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제1 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 좌측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제1 들숨 상세정보(D1)와, 날숨 시 좌측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제1 날숨 상세정보(D1’)와, 제1 들숨 상세정보(D1) 및 제1 날숨 상세정보(D1’)의 변위벡터를 나타내는 제1 변위정보(△D1)를 검출하고, 상기 제2 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제2 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 우측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제2 들숨 상세정보(D2)와, 날숨 시 우측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제2 날숨 상세정보(D2’)와, 제2 들숨 상세정보(D2) 및 제2 날숨 상세정보(D2’)의 변위벡터를 나타내는 제2 변위정보(△D2)를 검출하고, 상기 제3 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제3 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제3 들숨 상세정보(D3)와, 날숨 시 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제3 날숨 상세정보(D3’)와, 제3 들숨 상세정보(D3) 및 제3 날숨 상세정보(D3’)의 변위벡터를 나타내는 제3 변위정보(△D3)를 검출하고, 상기 제4 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제4 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제4 들숨 상세정보(D4)와, 날숨 시 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제4 날숨 상세정보(D4’)와, 제4 들숨 상세정보(D1) 및 제4 날숨 상세정보(D1’)의 변위벡터를 나타내는 제4 변위정보(△D4)를 검출하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 각 센서부는 X, Y, Z축의 각속도를 검출하는 자이로 센서; X, Y, Z축의 가속도를 검출하는 가속도 센서; 지자기 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 척추 측만증 교정시스템은 관리서버를 더 포함하고, 상기 관리서버는 상기 휴대단말기를 통해 상기 척추관리 어플리케이션으로부터 각 센서부의 움직임벡터 정보들을 전송받으면, 기 설정된 호흡패턴 및 척추정렬 상태 검출 알고리즘을 이용하여 전송받은 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태를 검출하며, 호흡패턴 및 척추정렬 상태 별로 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세가 매칭된 기준테이블을 탐색하여 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 검출하며, 검출된 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세 정보를 해당 척추관리 어플리케이션으로 전송하고, 상기 척추관리 어플리케이션은 상기 관리서버로부터 전송받은 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 상기 휴대단말기의 모니터에 디스플레이 하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 신체에 탈부착 가능함과 동시에 부착 시 피측정자의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 접촉되는 센서부들을 포함하되, 피측정자의 척추상태의 판단에 활용되는 각 근육의 센싱값들을 검출할 수 있는 웨어러블 IOT를 포함함으로써 피측정자가 다른 사람의 도움 없이 혼자서 편리하게 자신의 척추상태를 측정할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 웨어러블 IOT로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도에 따라 해당 근육에 진동(자극)이 필요한지의 여부를 판단하는 척추관리 어플리케이션을 포함하되, 웨어러블 IOT가 각 센서부에 진동소자가 설치되도록 구성되어 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보에 따라 해당 센서부의 진동소자를 진동시킴으로써 피측정자의 척추 정렬상태를 진단하는 기능뿐만 아니라 척추 측만의 치료법으로 널리 알려진 슈로스 원리(Schroth theory)를 이용하여 피측정자의 비활성화된 근육에 진동(자극)을 주어 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 함께 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 피측정자의 자가 진단 및 치료가 가능하도록 구성됨으로써 별도의 전문기관을 방문하지 않아도 교정이 가능하여 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시키며, 사용의 편의성을 높일 수 있는 척추 측만증 교정시스템을 제공 할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 웨어러블 IOT의 진동소자의 길이가 가변 가능하도록 구성됨과 동시에 척추관리 어플리케이션이 각 근육의 센싱값에 따라 진동소자의 진동세기 및 높이를 검출하도록 구성되고, 웨어러블 IOT가 진동운동 발생 시 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보의 진동세기 및 높이에 따라 진동이 이루어지도록 함으로써 각 근육의 활성도에 대응되는 적합한 진동(자극)을 주어 교정의 정확성 및 정밀도를 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 관리서버가 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태를 검출한 후 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 검출하여 이를 척추관리 어플리케이션으로 전송하고, 척추관리 어플리케이션은 관리서버로부터 전송받은 최적의 (RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 휴대단말기의 모니터에 디스플레이 함으로써 피측정자는 별도의 치료기관, 의료기관을 방문하지 않고도 제공받은 회전호흡 및 트레이닝 자세를 통해 호흡패턴 및 척추정렬상태를 정상적으로 교정시킬 수 있게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-1124144호(발명의 명칭 : 척추변형 측정시스템)에 개시된 척추변형 측정시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 국내등록특허 제10-1043556호(발명의 명칭 : 척추 측만정도 측정시스템 및 방법)에 개시된 척추 측만정도 측정시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 척추 측만증 교정시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 회전호흡(RAB)의 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 3의 웨어러블 IOT를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 웨어러블 IOT가 사용자의 등에 장착된 모습을 나타내는 예시도이다.
도 7은 도 5의 제1 센서부를 나타내는 분해사시도이다.
도 8은 도 7의 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 가압부를 설명하기 위한 일실시예이다.
도 10은 도 7의 제1 센서부가 하강상태에서 승강상태로 변환될 때를 나타내는 예시도이다.
도 11은 도 7의 웨어러블 IOT의 제어기를 나타내는 블록도이다.
도 12는 도 3의 휴대단말기를 나타내는 블록도이다.
도 13은 도 5의 척추관리 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
도 14는 도 13의 데이터 분석부를 나타내는 블록도이다.
도 15는 도 13의 진동여부 판단부를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 척추 측만증 교정시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 일실시예인 척추 측만증 교정시스템(30)은 사용자의 신체에 탈부착되는 웨어러블 IOT(1)를 이용하여 사용자의 호흡에 따른 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 근육들 각각의 센싱값들을 기반으로 1)비활성화된 근육에 진동(자극)이 이루어지도록 하여 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키기 위한 것과, 2)피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬 상태에 대응되는 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세에 대한 정보가 제공되도록 함으로써 전문기관을 방문하지 않고도 척추 측만증을 효율적으로 교정시키기 위한 것이다.
또한 척추 측만증 교정시스템(30)은 도 3에 도시된 바와 같이, 웨어러블 IOT(1)들과, 관리서버(33), 휴대단말기(31), 척추관리 어플리케이션(32), 전문가 단말기(35), 통신망(37), 근거리 통신망(39)으로 이루어진다.
통신망(37)은 휴대단말기(31), 관리서버(33) 및 전문가 단말기(35) 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN) 등의 유무선 네트워크(Network)망, 이동통신망, LTE 등으로 구성될 수 있다.
근거리 통신망(39)은 접속된 웨어러블 IOT(1) 및 휴대단말기(31)의 데이터통신을 지원하며, 상세하게로는 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zig-bee), 유선케이블 등으로 구성될 수 있다.
휴대단말기(31)는 척추교정 서비스를 제공받고자 하는 사용자(피측정자)가 소지하는 디지털 단말기이다.
또한 휴대단말기(31)는 통신망(37) 및 근거리 통신망(39)과의 접속을 지원하며, 상세하게로는 데스크탑 컴퓨터(Desktop PC), 노트북(Notebook), 스마트폰(Smart-phone) 등으로 구성될 수 있으며, 이들 중 스마트폰(Smart-phone)인 것이 바람직하다.
또한 휴대단말기(31)에는 척추관리 어플리케이션(32)이 저장된다.
또한 휴대단말기(31)는 근거리 통신망(39)을 통해 웨어러블 IOT(1)로부터 센싱값을 전송받으면, 전송받은 센싱값을 척추관리 어플리케이션(32)으로 입력한다. 이때 척추관리 어플리케이션(32)은 1)기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 입력된 센싱값들을 분석하여 피측정자의 각 근육(좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 근육)의 움직임벡터를 검출한 후 2)기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여 검출된 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도에 따라 각 근육의 진동여부를 판단하며, 3)진동이 필요하다고 판단되는 근육이 존재하는 경우, 해당 근육의 움직임벡터에 대응되는 진동정보(진동깊이 및 세기를 포함)를 검출한다.
또한 휴대단말기(31)는 척추관리 어플리케이션(32)의 제어에 따라 통신망(37)을 통해 관리서버(33)로 각 근육의 움직임벡터 정보를 전송한다. 이때 관리서버(33)는 기 설정된 호흡패턴 및 척추정렬 상태 검출 알고리즘을 이용하여 전송받은 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬 상태를 검출하며, 검출된 호흡패턴 및 척추정렬 상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 검출하여 이를 피측정자에게 제공한다.
또한 휴대단말기(31)는 척추관리 어플리케이션(32)의 제어에 따라 근거리 통신망(39)을 통해 웨어러블 IOT(1)로 검출된 진동정보를 전송한다. 이때 웨어러블 IOT(1)는 휴대단말기(31)로부터 수신 받은 진동정보에 따라 해당 근육의 센서부에 진동이 이루어지도록 구성됨으로써 진동에 의하여 비활성화된 근육을 자극시켜 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시킬 수 있게 된다.
또한 휴대단말기(31)는 관리서버(33)로부터 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보를 전송받으면, 전송받은 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보를 척추관리 어플리케이션(32)으로 입력한다. 이때 관리서버(33)는 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬 상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보가 검출되면, 검출된 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보가 전시되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphic User Interface)인 교정정보 인터페이스를 생성하여 이를 해당 휴대단말기(31)로 전송한다.
즉 피측정자는 웨어러블 IOT(1)에 의하여 자신의 비활성화된 근육의 정도에 따라 진동이 이루어져 비정상적으로 정렬된 척추를 자동으로 교정할 수 있을 뿐만 아니라 자신의 호흡패턴 및 척추 정렬상태에 대응되는 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보를 제공받아 꾸준한 회전호흡 및 트레이닝을 통해 립펜탈(Rippental), 립펜버그(Rippenberg), 렌덴탈(Lendental), 렌덴버그(Lendenberg) 등과 같은 척추 측만증의 증상들을 교정할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 회전호흡(RAB)의 원리를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4를 참조하여 회전호흡(RAB)을 살펴보면, 회전호흡(RAB)은 슈로스(Schroth)의 기본이 되는 개념으로 호흡을 하는 동안 체간의 좁아지면서 눌려진 등 뒤로 호흡을 내보내고, 돌출되어 있는 등을 수축시킴으로써 환자의 몸상태에 맞추어 수축된 곳은 확장될 수 있도록 하되, 이완되어 있는 곳은 확장되지 않도록 밸런스를 맞추어 호흡이 이루어지도록 하는 호흡패턴으로 정의된다.
이때 립펜탈(610)은 늑골이 오목한 부위이고, 립펜버그(620)는 늑골이 볼록한 부위이고, 렌덴탈(640)은 요추 횡돌기가 오목한 부위이고, 렌덴버그(630)는 요추 횡돌기가 볼록한 부위이다.
다시 도 3으로 돌아가서 웨어러블 IOT(1)를 살펴보면, 웨어러블 IOT(1)는 피측정자의 등에 탈부착이 가능하도록 구성된다.
또한 웨어러블 IOT(1)는 4개의 센서부를 포함한다. 이때 각 센서부는 자이로센서, 가속도센서 및 자이로센서를 포함하고, 부착 시 사용자의 등, 상세하게로는 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 근육들 각각에 접촉되도록 구성됨으로써 각 근육의 센싱값(가속도, 각속도 및 지자기)을 검출한다.
또한 웨어러블 IOT(1)는 센서부들에 의해 검출된 각 근육의 센싱값들을 근거리 통신망(39)을 통해 휴대단말기(31)로 전송하고, 휴대단말기(31)는 웨어러블 IOT(1)로부터 전송받은 센싱값들을 척추관리 어플리케이션(32)으로 입력한다.
또한 웨어러블 IOT(1)의 센서부들은 진동소자를 포함한다. 이때 진동소자는 돌출되는 길이 및 진동세기의 조절이 가능하도록 구성됨에 따라 웨어러블 IOT(1)는 척추관리 어플리케이션(32)의 제어에 따라 휴대단말기(31)를 통해 진동정보(진동깊이 및 세기)를 전송받으면, 해당 센서부의 진동소자를 전송받은 진동세기 및 깊이에 따라 조절한 후 진동시킴으로써 사용자의 비활성화 정도에 맞춰 적합한 자극을 주어 비활성화된 근육을 활성화시킬 수 있게 된다.
척추관리 어플리케이션(32)은 휴대단말기(31)에 설치되는 응용 프로그램이다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 휴대단말기(31)를 통해 웨어러블 IOT(1)로부터 각 근육(좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 근육)의 센싱값들을 입력받으면, 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 입력된 센싱값들을 분석하여 각 근육의 움직임벡터를 검출하며, 기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여 검출된 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도를 활용하여 진동이 필요한 근육을 판별한다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 만약 진동이 필요한 근육이 존재한다고 판단되는 경우, 기 설정된 진동세기 및 높이 검출 알고리즘을 이용하여 해당 근육의 움직임벡터를 분석하여 진동소자의 최적의 진동세기 및 높이를 검출한다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 휴대단말기(31)를 제어하여 관리서버(33)로 각 근육의 움직임벡터 정보들을 전송한다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 휴대단말기(31)를 제어하여 근거리 통신망(39)을 통해 웨어러블 IOT(1)로 검출된 진동세기 및 높이 정보를 포함하는 제어데이터를 전송한다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 관리서버(33)로부터 회전호흡(RAB) 및 자세 트레이닝 정보가 전시되는 교정정보 인터페이스를 전송받으면, 전송받은 교정정보 인터페이스를 휴대단말기(31)의 모니터에 디스플레이 함으로써 피측정자는 자신의 척추 상태에 적합한 회전호흡 및 트레이닝 자세에 대한 정보를 제공받을 수 있게 된다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 관리서버(33)로부터 인접한 전문기관(의료기관, 치료기관 등) 및 전문가에 관련된 정보를 전송받으면, 이를 휴대단말기(31)의 모니터에 디스플레이 함으로써 사용자의 치료가 요망되는 경우, 사용자는 자신의 위치로부터 인접한 전문기관 및 전문가에 대한 정보를 간단하게 제공받을 수 있게 된다.
관리서버(33)는 척추관리 어플리케이션(32)을 관리 및 제어하는 서버이다.
또한 관리서버(33)는 척추관리 어플리케이션(32)으로부터 각 근육의 움직임벡터 정보를 전송받으면, 기 설정된 호흡패턴 및 척추정렬 상태 검출 알고리즘을 이용하여 전송받은 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬 상태를 검출한다.
이때 관리서버(33)는 검출된 호흡패턴 및 척추정렬 상태를 검출할 때, 해당 피측정자의 척추 상태가 립펜탈(Rippental), 립펜버그(Rippenberg), 렌덴탈(Lendental), 렌덴버그(Lendenberg) 등에 포함되는지를 판별한다.
또한 관리서버(33)는 각 호흡패턴 및 척추정렬 상태 별로 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세가 매칭된 기준테이블이 기 설정되어 저장되며, 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬 상태가 검출되면, 기준테이블을 탐색하여 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 검출한다.
또한 관리서버(33)는 피측정자의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세 정보가 검출되면, 검출된 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세에 대한 정보가 전시되는 교정정보 인터페이스를 생성한 후 이를 해당 척추관리 어플리케이션(32)으로 전송한다.
또한 관리서버(33)는 척추 측만증을 치료 및 교정시키기 위한 의료기관, 치료기관 등을 포함하는 전문기관들에 대한 정보(기관명, 홈페이지, 전화번호, 위치, 해당 전문기관의 전문가들 정보, 홈페이지 등을 포함)가 기 설정되어 저장되며, 만약 검출된 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태가 기 설정된 임계범위를 넘어서는 경우, 사용자의 위치에 인접한 전문기관 및 전문가 정보를 해당 척추관리 어플리케이션(32)으로 전송한다.
또한 관리서버(33)는 만약 휴대단말기(31)로부터 전송받은 호흡패턴 및 척추 정렬상태가 기 설정된 임계범위를 넘어서는 경우, 전송받은 정보를 기 설정된 전문가 단말기(35)로 전송하여 전문가로부터 상세한 진단 정보를 제공받아 이를 해당 척추관리 어플리케이션(32)으로 전송한다.
도 5는 도 3의 웨어러블 IOT를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 웨어러블 IOT가 사용자의 등에 장착된 모습을 나타내는 예시도이다.
본 발명의 웨어러블 IOT(1)는 1)측정대상인 사용자의 신체의 등, 상세하게로는 좌우 늑골(RIP) 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 위치에 접촉되는 센서부(5), (6), (7), (8)들을 통해 해당 위치의 센서값들을 측정하는 기능과, 2)척추관리 어플리케이션(32)으로부터 입력된 진동깊이 및 세기에 따라 진동소자를 구동시켜 비활성화된 근육에 자극을 주어 비정상적인 척추정렬 상태를 정상적으로 교정시키기 위한 기능을 갖는다.
즉 본 발명의 웨어러블 IOT(1)는 센서들을 이용하여 피측정자의 좌우늑골 및 좌우 요추 횡돌기의 센싱값을 통해 호흡패턴 및 척추 정렬상태를 진단하는 기능뿐만 아니라 척추 측만의 치료법으로 널리 알려진 슈로스 원리(Schroth theory)를 이용하여 피측정자의 비활성화된 근육에 자극을 줌으로써 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 함께 제공하기 위한 장치이다.
이러한 웨어러블 IOT(1)는 도 5와 6에 도시된 바와 같이, 피측정자(10)의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기의 변위값을 측정값을 측정하는 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들과, 센서부(5), (6), (7), (8)들을 관리 및 제어하는 제어기(3)와, 제어기(3) 및 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들과 결합되어 이들을 피측정자(10)의 신체에 탈부착시키는 탈부착부(9)로 이루어진다.
탈부착부(9)는 탄성력을 갖는 끈 형상으로 형성되며, 제어기(3) 및 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들과 결합되어 이들을 지지한다. 이때 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들은 서로 간격을 두고 이격되게 탈부착부(9)에 결합되며, 제어기(3)는 센서부(5), (6), (7), (8)들의 중앙에 배치됨으로써 탈부착부(9)가 피측정자(10)의 등에 부착될 때, 제1, 2 센서부(5), (6)들은 좌우 늑골에 대응되는 위치에 배치되며, 제3, 4 센서부(7), (8)들은 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 위치에 배치되며, 제어기(3)는 이들의 중앙에 배치되게 된다.
또한 탈부착부(9)는 끈 형상으로 형성되되 양 단부에 상호 탈부착되기 위한 벨크로(Velcro)(미도시)가 형성될 수 있다.
이때 도 3에서는 탈부착부(9)가 단순 끈 형상으로 형성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 탈부착부(9)는 브래지어, 탱크탑 등과 같이 공지된 다양한 형상 및 방식으로 구성될 수 있음은 당연하다.
제1, 2 센서부(5), (6)들은 탈부착부(7)와 결합되되, 좌우 대향되게 배치되어 피측정자(10)의 신체에 부착될 때 피측정자(10)의 좌우 늑골에 접촉됨으로써 피측정자의 호흡에 따른 좌우 늑골의 변위값들을 감지하게 된다.
제3, 4 센서부(7), (8)들은 탈부착부(7)와 결합되되, 좌우 대향되면서 제1, 2 센서부(5), (6)들 보다 하향되는 위치에 배치되어 피측정자(10)의 신체에 부착될 때 피측정자(10)의 좌우 요추 횡돌기에 접촉됨으로써 피측정자의 호흡에 따른 좌우 요추 횡돌기의 변위값들을 감지하게 된다.
또한 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들은 측정된 감지데이터들을 제어기(3)로 입력한다.
도 7은 도 5의 제1 센서부를 나타내는 분해사시도이고, 도 8은 도 7의 측단면도이다.
제1 센서부(5)는 도 7과 8에 도시된 바와 같이, 상부가 개구되어 내부에 공간(S)이 형성되는 하우징(51)과, 하우징(51)의 내부에 설치되는 PCB 기판(53)과, 하우징(51)과 결합되어 하우징(51)의 상부 개구부를 밀폐시키는 케이스(55)와, 하우징(51) 및 PCB 기판(53) 사이에 설치되는 가압부(57)로 이루어진다.
이때 제1 센서부(5)는 피측정자(10)의 신체의 등에 부착될 때 케이스(55)가 좌측 늑골에 접촉된다.
하우징(51)은 상부가 개구된 원판 형상으로 형성되며, 상세하게로는 원판 형상의 바닥판(511)과, 바닥판(511)의 외주연으로부터 내측으로 소정 이격된 위치로부터 수직 연결되는 측판(513)으로 이루어진다.
또한 측판(513)은 상단부로부터 하부로 하향 이격된 지점 사이의 외면에, 다단식으로 외경이 확장되는 돌출부(5131)가 형성되고, 돌출부(5131)는 측판(513)의 원호를 따라 연장된다.
PCB 기판(53)은 제1 센서부(5)의 특정 기능 및 연산을 수행하기 위한 전기회로 및 전기소자들과, 전기회로 및 전기소자들로 구동전력을 공급하기 위한 전원부와, 충전전력을 충방전하는 축전부가 설치된다.
또한 PCB 기판(53)은 가압부(57)와 볼트 체결되어 가압부(57)에 따라 하우징(51)의 내부에서 승하강 가능하도록 구성된다.
또한 PCB 기판(53)은 조립 시 케이스(55)를 향하는 일면에 진동소자(Vibrator)(531)가 설치된다. 이때 진동소자(531)는 제어기(3)의 제어에 따라 진동운동을 발생시킴으로써 해당 위치(좌측 늑골에 대응되는 위치)의 비활성화된 근육에 자극을 주어 역학적으로 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 수행하게 되고, 이러한 제1 센서부(5)에 대한 상세한 설명은 후술되는 도 7 내지 10에서 상세하게 설명하기로 한다.
또한 진동소자(531)는 단부가 케이스(55)에 접촉되도록 설치됨으로써 진동소자(531)의 진동운동은 진동소자(531) -> 케이스(55) -> 케이스(55)에 접촉된 신체 -> 해당 근육(좌측 늑골에 대응되는 근육)으로 전달되고, 이에 따라 비활성화된 해당 근육이 진동운동에 의하여 활성화됨에 따라 비정상적으로 정렬된 척추의 교정이 가능하게 된다.
즉 진동소자(531)는 척추의 비정상적인 정렬 또는 피측정자(10)의 올바르지 않은 자세로 인해 좌측 늑골에 대응되는 근육이 비활성화된 상태로 호흡이 이루어져 팽창 및 수축이 원활하게 이루어지지 않을 때, 진동운동을 발생시킴으로써 1)진동운동을 통해 피측정자가 스스로 자신의 자세 및 호흡이 정상적이지 않다는 정보를 인지하도록 하는 기능과, 2)진동운동을 통해 비활성화된 좌측 늑골에 대응되는 근육을 자극시켜 해당 근육을 활성화시킴으로써 정상적인 호흡을 유도하여 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키기 위한 기능을 제공할 수 있게 된다.
또한 PCB 기판(53)은 도면에는 도시되지 않았지만, 일면에 자이로센서, 가속도센서 및 자이로센서가 설치된다.
가속도 센서는 3축 가속도 센서로서, 단위 시간 당 속도 변위벡터를 검출한다. 즉 가속도 센서는 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지한다.
또한 가속도 센서는 중력 가속도를 기준으로 X, Y, Z 축으로 발생되는, 즉 3축에 대한 가속도벡터를 검출한다.
따라서 본 발명의 가속도 센서는 X축의 가속도벡터, Y축의 가속도벡터 및 Z축의 가속도벡터을 검출하게 된다.
자이로 센서는 3축 자이로 센서로서, 각속도를 검출하여 회전 관성을 감지한다.
또한 자이로 센서는 X, Y, Z축의 각 방향으로 단위시간에 물체가 회전한 각속도 벡터값을 검출할 수 있다. 이때 X축에 대한 회전은 롤(Roll), Y축에 대한 회전은 피치(Pitch), Z축에 대한 회전은 요(Yaw)라고 한다.
따라서 본 발명의 자이로 센서는 X축의 각속도벡터, Y축의 각속도벡터 및 Z축의 각속도벡터를 검출하게 된다.
지자기 센서는 해당 근육의 지자기를 검출한다.
이러한 가속도 센서, 자이로 센서는 및 지자기 센서는 각종 감지장치에서 널리 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만 본 발명에서는 제1 센서부(5)가 좌측 늑골에 대응되는 근육에 접촉되어 호흡에 따른 피측정자의 좌측 늑골의 3축에 대한 움직임을 검출할 수 있게 된다.
다시 도 7과 8로 돌아가 케이스(55)를 살펴보면, 케이스(55)는 원판 형상의 원판부(551)와, 원판부(551)의 외주연으로부터 수직 연결되는 측부(553)로 이루어진다. 이때 측부(553)는 하우징(51)의 측판(513) 보다 큰 외경으로 형성됨으로써 조립 시 측부(553)의 내측으로 하우징(51)의 측판(513)이 삽입되게 된다.
또한 측부(553)는 하단부에 인접한 내주면에 내측으로 돌출되어 원호를 따라 연장되는 걸림부(5531)가 형성된다. 이때 걸림부(5531)는 하우징(51)의 측판(513)의 외경과 동일한 내경을갖도록 구성됨으로써 조립 시 걸림부(5531)의 내측단부는 하우징(51)의 측판(513)의 외주면에 대접되게 된다.
이와 같이 구성되는 케이스(55)는 조립 시 측부(553)의 내부로 하우징(51)의 측판(513)이 삽입된다. 이때 케이스(55)의 측부(553)의 걸림부(5531)는 하우징(51)의 측판(513)의 외경과 동일한 크기의 내경을 갖도록 형성됨에 따라 측부(553)의 걸림부(5531)는 하우징(51)의 돌출부(5131)에 의해 막히게 되나, 억지끼움 방식으로 조립 및 분해가 가능하도록 구성된다.
또한 하우징(51) 및 케이스(55)의 조립이 완료되면, 하우징(51)의 측판(513)의 외주면과, 케이스(55)의 측부(553)의 내주면은 소정 간격을 두고 설치됨으로써 케이스(55)는 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 하우징(51)에 결합할 수 있게 된다.
또한 케이스(55)는 피측정자(10)의 신체에 부착될 때 전면이 신체, 상세하게로는 피측정자의 좌측 늑골에 대응되는 등에 접촉된다.
가압부(57)는 하부가 하우징(51)의 바닥판(511)에 결합되며, 상부가 PCB 기판(53)에 결합된다.
또한 가압부(57)는 제어기(3)의 제어에 따라 PCB 기판(53)을 승강 또는 하강시키도록 구성된다.
즉 가압부(57)에 의해 PCB 기판(53)이 승강될 때, PCB 기판(53)에 설치된 진동소자(531)도 함께 승강하게 되고, 이에 따라 진동소자(531)로부터 상부 방향으로 압력을 받은 케이스(55) 또한 승강하여 피측정자는 케이스(55)가 승강하지 않은 경우와 비교하여 더 큰 세기의 진동운동을 전달받게 된다.
이때 가압부(57)는 특정 구성수단을 승강 또는 하강시킬 수 있는 공지된 다양한 기술 및 구성이 적용될 수 있고, 본 발명에서는 후술되는 도 9에서와 같이 예를 들어 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 가압부를 설명하기 위한 일실시예이다.
가압부(57)는 도 9에 도시된 바와 같이, 하우징(51)의 바닥판(511)에 설치되는 실린더(573)와, 판재 형상으로 형성되되 상면에 PCB 기판이 안착되며 하면에 실린더(573)의 로드(5731)가 결합되는 고정플레이트(571)로 이루어진다.
또한 실린더(573)는 공지된 바와 같이, 로드(5731)가 상하부 방향으로 직선왕복운동 가능하도록 구성된다. 이때 로드(5731)의 단부에는 고정플레이트(571)가 결합되며, 고정플레이트(571)의 상면에는 PCB 기판(53)이 설치됨으로써 로드(5731)의 승하강 운동은 고정플레이트 -> PCB 기판(53) -> 진동소자(531) -> 케이스(55)의 원판부(551)로 전달되어 로드(5731)의 움직임에 따라 케이스(55)가 승강 또는 하강하게 된다.
제2, 3, 4 센서부(6), (7), (8)들은 제1 센서부(5)와 동일한 구성으로 이루어지기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10은 도 7의 제1 센서부가 하강상태에서 승강상태로 변환될 때를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 제1 센서부(5)는 도 10에 도시된 바와 같이, 가압부(57)의 실린더(573)의 로드(5731)가 인입된 상태일 때 케이스(55)는 피측정자(10)의 신체로부터 대향되는 방향(-A)에 배치되게 된다.
이러한 상태에서 가압부(57)의 실린더(573)의 로드(5731)가 인출되면, 로드(5731)의 직선 운동에 따라 PCB 기판(53) 및 진동소자(531)도 함께 신체를 향하는 방향(A)으로 이동하게 되고, 케이스(55)는 원판부(551)에 대접되는 진동소자(531)에 의하여 신체를 향하는 방향(A)으로 힘을 받아 이동하게 된다.
이때 케이스(55)는 측부(553)의 내주면이 하우징(51)의 측판(513)과 소정 이격된 상태이기 때문에 신체를 향하는 방향(A)으로 이동하게 되고, 이러한 이동이 지속되면, 케이스(55)의 측부(553)의 걸림부(5531)가 하우징(51)의 측판(513)의 돌출부(5131)에 걸려 이동이 제한된다.
또한 제1 센서부(5)는 승강(신체를 향하는 방향(A)으로 이동한 상태에서 진동소자(531)의 진동이 이루어지게 되면, 피측정자(10)는 가압부(57)가 하강할 때와 비교하여 동일 진동세기 대비 큭 자극을 받게 된다.
또한 제1 센서부(5)는 도 10과는 반대로, 가압부(57)의 실린더(573)의 로드(5731)가 인출된 상태일 때 케이스(55)는 피측정자(10)의 신체를 향하는 방향(A)에 배치되게 된다.
이러한 상태에서 가압부(57)의 실린더(573)의 로드(5731)가 인입되면, 케이스(55)를 지지하는 힘이 상실되고, 이에 따라 전술하였던 탈부착부(7)의 탄성에 의하여 케이스(55)는 신체로부터 힘을 받게 된다.
이때 케이스(55)는 측부(553)의 내주면이 하우징(51)의 측판(513)과 소정 이격된 상태이기 때문에 신체에 의하여 가압되면 신체에 대향되는 방향(-A)으로 이동하게 된다.
또한 제1 센서부(5)는 하강(신체에 대향되는 방향(-A)으로 이동)한 상태에서 진동소자(531)의 진동이 이루어지게 되면, 피측정자(10)는 가압부(57)가 승강할 때와 비교하여 동일 진동세기 대비 작은 자극을 받게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 웨어러블 IOT(1)는 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들이 피측정자(10)의 등의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대응되는 위치들 각각에 접촉되며, 각 센서부(5), (6), (7), (8)의 내부에 자이로 센서, 가속도 센서 및 지자기 센서가 설치됨으로써 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 대한 센싱값들을 검출할 수 있게 된다.
이때 제어기(3)는 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들로부터 입력된 감지데이터들을 근거리 통신망(39)을 통해 휴대단말기(31)로 전송하고, 휴대단말기(31)를 통해 척추관리 어플리케이션(32)으로부터 진동정보를 전송받으면, 전송받은 진동정보에 따라 각 센서부(5), (6), (7), (8)의 진동소자(531)를 구동시킴으로써 피측정자(10)가 자신의 근육 활성도에 적합한 진동(자극)을 받을 수 있게 된다.
도 11은 도 7의 웨어러블 IOT의 제어기를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 웨어러블 IOT(1)의 제어기(3)는 도 11에 도시된 바와 같이, 제어부(301)와, 메모리(302), 입출력부(303), 통신 인터페이스부(304), 제1 센서부 처리부(305), 제2 센서부 처리부(306), , 제3 센서부 처리부(307), 제4 센서부 처리부(308)로 이루어진다.
제어부(301)는 제어기(3)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(302), (303), (304), (305), (306), (307), (308)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(301)는 입출력부(303)를 통해 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들로부터 데이터를 입력받으면, 제1 센서부(5)로부터 입력된 데이터를 제1 센서부 처리부(305)로 입력하며, 제2 센서부(6)로부터 입력된 데이터를 제2 센서부 처리부(306)로 입력하며, 제3 센서부(7)로부터 입력된 데이터를 제3 센서부 처리부(307)로 입력하며, 제4 센서부(8)로부터 입력된 데이터를 제4 센서부 처리부(308)로 입력한다.
또한 제어부(301)는 제1, 2, 3, 4 센서부 처리부(305), (306), (307), (308)들에 의해 센싱값들이 검출되면, 통신 인터페이스부(304)를 제어하여 근거리 통신망(39)을 통해 검출된 센싱값들이 휴대단말기(31)로 전송되도록 한다. 이때 센싱값은 각 센서부의 가속도 값, 각속도 값 및 지자기 정보를 포함한다.
또한 제어부(301)는 통신 인터페이스부(304)를 통해 휴대단말기(31)로부터 진동정보를 전송받으면, 전송받은 진동정보의 식별정보를 참고하여 진동정보를 해당하는 센서부 처리부로 입력한다.
예를 들어 제어부(31)는 휴대단말기(31)로부터 제2 센서부의 진동깊이 및 세기를 포함하는 진동정보를 전송받는 경우, 제2 센서부 처리부(306)로 진동정보를 입력한다.
메모리(302)에는 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들 각각의 식별정보들이 저장된다.
또한 메모리(302)에는 제1, 2, 3, 4 센서부 처리부(305), (306), (307), (308)들에 의해 검출된 각 센서부의 센싱값(3축 가속도 값, 각속도 값 및 지자기 정보)들이 저장된다.
입출력부(303)는 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들과 데이터를 입출력한다.
통신 인터페이스부(304)는 근거리 통신망(39)과의 접속을 지원하여 휴대단말기(31)와 데이터 통신을 수행한다.
제1, 2, 3, 4 센서부 처리부(305), (306), (307), (308)들은 입출력부(303)를 통해 입력된 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들 각각의 감지데이터를 분석하여 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들 각각의 센싱값을 검출한다. 이때 센싱값은 자이로 센서에 의해 측정된 X, Y, Z 축의 각속도 값과, 가속도 센서에 의해 측정된 X, Y, Z 축의 가속도 값과, 지자기 센서에 의해 측정된 지자기 값을 포함한다.
또한 제1, 2, 3, 4 센서부 처리부(305), (306), (307), (308)들은 휴대단말기(31)로부터 전송받은 진동정보에 대응되는 제어신호를 생성하며, 생성된 제어신호를 입출력부(303)를 통해 해당 센서부로 출력한다. 이때 제어신호는 실린더(573)의 로드(5731)의 승강높이와, 진동소자(531)의 진동세기를 포함한다.
도 12는 도 3의 휴대단말기를 나타내는 블록도이다.
휴대단말기(31)는 도 12에 도시된 바와 같이, 통상의 스마트폰에 구비되어 콘텐츠가 전시되는 모니터(311)와, 통신망(37) 또는 근거리 통신망(39)에 접속하여 관리서버(33) 또는 웨어러블 IOT(1)와 데이터를 송수신하는 통신 인터페이스부(312)와, 사용자로부터 문자 및 기호를 입력받는 입력부(313)와, 휴대단말기(31)의 O.S를 담당하여 제어대상을 제어하는 제어부(314)와, GPS 위성으로부터 수신되는 신호에 의하여 위치를 산출하는 GPS부(315)와, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 척추관리 어플리케이션(32)의 설치 및 구동을 관리하는 어플리케이션 관리부(316)로 이루어진다.
도 13은 도 5의 척추관리 어플리케이션을 나타내는 블록도이다.
척추관리 어플리케이션(32)은 휴대단말기(31)에 설치되는 응용 프로그램이다.
또한 척추관리 어플리케이션(32)은 도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(321)와, 메모리(322), 입출력부(323), 인터페이스 관리부(324), 데이터 분석부(325), 진동여부 판단부(326), 진동정보 검출부(327), 중계부(328), 스케줄 관리부(329)로 이루어진다.
제어부(321)는 척추관리 어플리케이션(32)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(322), (323), (324), (325), (326), (327), (328), (329)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(321)는 입출력부(323)를 통해 휴대단말기(31)로부터 웨어러블 IOT(1)에서 송출된 감지데이터를 입력받으면, 입력된 감지데이터를 데이터 분석부(325) 및 진동여부 판단부(326)로 입력한다.
또한 제어부(321)는 데이터 분석부(325)에 의해 호흡패턴 및 척추정렬 상태가 검출되면, 휴대단말기(31)를 제어하여 검출된 호흡패턴 및 척추정렬 상태 데이터가 관리서버(33)로 전송되도록 한다.
또한 제어부(321)는 진동여부 판단부(326)에 의해 센서부(5), (6), (7), (8)들 중 적어도 하나 이상의 센서부에 진동소자(531)의 진동이 필요하다고 판단되는 경우, 진동정보 검출부(327)를 구동시킨다.
또한 제어부(321)는 진동정보 검출부(327)에 의해 진동정보가 검출되면, 휴대단말기(31)를 제어하여 근거리 통신망(39)을 통해 검출된 진동정보가 웨어러블 IOT(1)로 전송되도록 한다.
또한 제어부(321)는 관리서버(33)로부터 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세가 전시되는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)인 교정정보 인터페이스를 전송받으면, 전송받은 교정정보 인터페이스를 인터페이스 관리부(324)로 입력한다. 이때 인터페이스 관리부(324)는 입력된 교정정보 인터페이스를 휴대단말기(31)의 모니터에 디스플레이 한다.
또한 제어부(321)는 사용자(User)로부터 전문가 단말기(35)와의 영상통화를 요청받으면, 중계부(328)를 구동시킨다.
메모리(322)에는 웨어러블 IOT(1)로부터 전송받은 센싱값들이 저장된다.
또한 메모리(322)에는 웨어러블 IOT(1)로부터 전송받은 센싱값을 입력값으로 하여 연산을 처리하여 해당 근육(좌측 늑골, 우측 늑골, 좌측 횡돌기 또는 우측 횡돌기)의 움직임벡터를 검출하는 분석 알고리즘이 기 설정되어 저장된다. 이때 분석 알고리즘은 데이터 분석부(325)의 연산처리에 활용된다.
또한 메모리(322)에는 각 근육의 움직임벡터에 따라 해당 근육의 활성화정도인 활성도를 검출하기 위한 활성도 검출 알고리즘이 기 설정되어 저장된다. 이때 활성도 검출 알고리즘은 진동여부 판단부(326)의 연산처리에 활용된다.
또한 메모리(322)에는 데이터 분석부(325)에 의해 검출된 분석결과에 따라 가압부의 승강높이(H) 및 진동세기를 검출하기 위한 진동세기 및 높이 검출 알고리즘이 기 설정되어 저장된다. 이때 진동세기 및 높이 검출 알고리즘은 진동정보 검출부(327)의 연산처리에 활용된다.
인터페이스 관리부(324)는 기 제작된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphic User Interface)들을 관리한다. 이때 그래픽 사용자 인터페이스로는 공지된 다양한 방식이 적용될 수 있음은 당연하다.
또한 인터페이스 관리부(324)는 관리서버(33)로부터 전송받은 교정정보 인터페이스를 입력받으면, 입력된 교정정보 인터페이스를 휴대단말기(31)의 모니터에 디스플레이 한다.
데이터 분석부(325)는 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 입력된 센싱값을 분석하여 피측정자의 들숨 및 날숨 시 해당 근육의 움직임벡터를 검출한다.
즉 데이터 분석부(325)는 제1 센서부(5)를 통해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 및 날숨 시 좌측 늑골의 움직임벡터를 검출하며, 제2 센서부(6)를 통해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 및 날숨 시 우측 늑골의 움직임벡터를 검출하며, 제3 센서부(7)를 통해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 및 날숨 시 좌측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 검출하며, 제4 센서부(8)를 통해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 및 날숨 시 우측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 검출한다.
도 14는 도 13의 데이터 분석부를 나타내는 블록도이다.
데이터 분석부(325)는 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 데이터 검출모듈(3251)과, 제2 데이터 검출모듈(3252), 제3 데이터 검출모듈(3253), 제4 데이터 검출모듈(3254)로 이루어진다.
제1 데이터 검출모듈(3251)은 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 제1 센서부(5)에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 1)들숨 시 좌측 늑골의 움직임벡터를 나타내는 제1 들숨 상세정보(D1)와, 2)날숨 시 좌측 늑골의 움직임벡터를 나타내는 제1 날숨 상세정보(D1’)와, 3)제1 들숨 상세정보(D1) 및 제1 날숨 상세정보(D1’)의 변위벡터를 나타내는 제1 변위정보(△D1)를 검출한다.
제2 데이터 검출모듈(3252)은 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 제2 센서부(6)에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 1)들숨 시 우측 늑골의 움직임벡터를 나타내는 제2 들숨 상세정보(D2)와, 2)날숨 시 우측 늑골의 움직임벡터를 나타내는 제2 날숨 상세정보(D2’)와, 3)제2 들숨 상세정보(D2) 및 제2 날숨 상세정보(D2’)의 변위벡터를 나타내는 제2 변위정보(△D2)를 검출한다.
제3 데이터 검출모듈(3253)은 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 제3 센서부(7)에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 1)들숨 시 좌측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 나타내는 제3 들숨 상세정보(D3)와, 2)날숨 시 좌측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 나타내는 제3 날숨 상세정보(D3’)와, 3)제3 들숨 상세정보(D3) 및 제3 날숨 상세정보(D3’)의 변위벡터를 나타내는 제3 변위정보(△D3)를 검출한다.
제4 데이터 검출모듈(3254)은 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 제4 센서부(8)에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 1)들숨 시 우측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 나타내는 제4 들숨 상세정보(D4)와, 2)날숨 시 우측 요추 횡돌기의 움직임벡터를 나타내는 제4 날숨 상세정보(D4’)와, 3)제4 들숨 상세정보(D4) 및 제4 날숨 상세정보(D4’)의 변위벡터를 나타내는 제4 변위정보(△D4)를 검출한다.
이와 같이 구성되는 데이터 분석부(325)에 의해 검출된 각 영역의 들숨 상세정보, 날숨 상세정보 및 변위정보들은 제어부(321)의 제어에 따라 진동여부 판단부(326)로 입력된다.
도 15는 도 13의 진동여부 판단부를 나타내는 블록도이다.
진동여부 판단부(326)는 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 활성도 검출모듈(3261)과, 제2 활성도 검출모듈(3262), 제3 활성도 검출모듈(3263), 제4 활성도 검출모듈(3264), 판단모듈(3265)로 이루어진다.
제1 활성도 검출모듈(3261)은 기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여, 데이터 분석부(325)로부터 입력된 제1 들숨 상세정보(D1), 제1 날숨 상세정보(D1’) 및 제1 변위정보(△D1)를 분석하여 좌측 늑골에 대응되는 근육의 활성도인 제1 활성도(A1)를 측정한다.
제2 활성도 검출모듈(3262)은 기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여, 데이터 분석부(325)로부터 입력된 제2 들숨 상세정보(D2), 제2 날숨 상세정보(D2’) 및 제2 변위정보(△D2)를 분석하여 우측 늑골에 대응되는 근육의 활성도인 제2 활성도(A2)를 측정한다.
제3 활성도 검출모듈(3263)은 기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여, 데이터 분석부(325)로부터 입력된 제3 들숨 상세정보(D3), 제3 날숨 상세정보(D3’) 및 제3 변위정보(△D3)를 분석하여 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 활성도인 제3 활성도(A3)를 측정한다.
제4 활성도 검출모듈(3264)은 기 설정된 활성도 측정 알고리즘을 이용하여, 데이터 분석부(325)로부터 입력된 제4 들숨 상세정보(D4), 제4 날숨 상세정보(D4’) 및 제4 변위정보(△D4)를 분석하여 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 활성도인 제4 활성도(A4)를 측정한다.
판단모듈(3265)은 제1 활성도 검출모듈(3261)에 의해 검출된 제1 활성도(A1)를 기 설정된 설정값(TH:Threshold)에 비교하며, 만약 제1 활성도(A1)가 설정값(TH) 이상이면 좌측 늑골에 대응되는 근육에 진동(자극)이 필요하지 않다고 판단하며, 만약 제1 활성도(A1)가 설정값(TH) 미만이면 해당 근육에 진동(자극)이 필요하다고 판단한다.
이때 설정값(TH)은 정상적인 호흡이 이루어지거나 또는 해당 근육이 활성화되었다고 판단할 수 있는 근육 활성도의 최소값으로 정의된다.
또한 판단모듈(3265)은 제2 활성도 검출모듈(3262)에 의해 검출된 제2 활성도(A2)를 설정값(TH:Threshold)에 비교하며, 만약 제2 활성도(A2)가 설정값(TH) 이상이면 우측 늑골에 대응되는 근육에 진동(자극)이 필요하지 않다고 판단하며, 만약 제2 활성도(A2)가 설정값(TH) 미만이면 해당 근육에 진동(자극)이 필요하다고 판단한다.
또한 판단모듈(3265)은 제3 활성도 검출모듈(3263)에 의해 검출된 제3 활성도(A3)를 설정값(TH:Threshold)에 비교하며, 만약 제3 활성도(A3)가 설정값(TH) 이상이면 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육에 진동(자극)이 필요하지 않다고 판단하며, 만약 제3 활성도(A3)가 설정값(TH) 미만이면 해당 근육에 진동(자극)이 필요하다고 판단한다.
또한 판단모듈(3265)은 제4 활성도 검출모듈(3264)에 의해 검출된 제4 활성도(A4)를 설정값(TH:Threshold)에 비교하며, 만약 제4 활성도(A4)가 설정값(TH) 이상이면 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육에 진동(자극)이 필요하지 않다고 판단하며, 만약 제4 활성도(A4)가 설정값(TH) 미만이면 해당 근육에 진동(자극)이 필요하다고 판단한다.
진동정보 검출부(327)는 진동여부 판단부(326)에 의해 제1, 2, 3, 4 센서부(5), (6), (7), (8)들 중 적어도 하나 이상에 진동이 필요하다고 판단되는 경우 구동된다.
또한 진동정보 검출부(327)는 진동이 필요하다고 판단된 센서부의 들숨 상세정보, 날숨 상세정보 및 변위정보를 입력받는다.
또한 진동정보 검출부(327)는 기 설정된 진동세기 및 높이 검출 알고리즘을 이용하여 입력된 데이터들을 분석하여 진동소자의 진동세기 및 승강높이(H)를 검출한다.
또한 진동정보 검출부(327)에 의해 검출된 진동정보(진동세기 및 높이)는 제어부(321)의 제어에 따라 휴대단말기(31)를 통해 웨어러블 IOT(1)로 입력된다.
중계부(328)는 사용자(User)로부터 전문가 단말기(35)와의 영상통화를 요청받으면, 관리서버(33)로 중계를 요청하며, 관리서버(33)로부터 매칭된 전문가 단말기(35)와의 영상통화를 중계한다.
스케줄 관리부(329)는 전문기관의 진료 또는 트레이닝 일자 등과 같은 스케줄을 관리한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 척추 측만증 교정시스템(30)은 신체에 탈부착 가능함과 동시에 부착 시 피측정자의 좌우 늑골 및 좌우 요추 횡돌기에 접촉되는 센서부(5), (6), (7), (8)들을 포함하되, 피측정자의 척추상태의 판단에 활용되는 각 근육의 센싱값들을 검출할 수 있는 웨어러블 IOT(1)를 포함함으로써 피측정자가 다른 사람의 도움 없이 혼자서 편리하게 자신의 척추상태를 측정할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 척추 측만증 교정시스템(30)은 웨어러블 IOT(1)로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 각 근육의 활성도를 검출한 후 검출된 활성도에 따라 해당 근육에 진동(자극)이 필요한지의 여부를 판단하는 척추관리 어플리케이션(32)을 포함하되, 웨어러블 IOT(1)가 각 센서부에 진동소자(531)가 설치되도록 구성되어 척추관리 어플리케이션(32)으로부터 전송받은 진동정보에 따라 해당 센서부의 진동소자(531)를 진동시킴으로써 피측정자의 척추 정렬상태를 진단하는 기능뿐만 아니라 척추 측만의 치료법으로 널리 알려진 슈로스 원리(Schroth theory)를 이용하여 피측정자의 비활성화된 근육에 진동(자극)을 주어 비정상적으로 정렬된 척추를 교정시키는 기능을 함께 제공할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 척추 측만증 교정시스템(30)은 피측정자의 자가 진단 및 치료가 가능하도록 구성됨으로써 별도의 전문기관을 방문하지 않아도 교정이 가능하여 불필요한 시간 및 비용 소모를 절감시키며, 사용의 편의성을 높일 수 있다.
또한 본 발명의 척추 측만증 교정시스템(30)은 웨어러블 IOT(1)의 진동소자(531)의 길이가 가변 가능하도록 구성됨과 동시에 척추관리 어플리케이션(32)이 각 근육의 센싱값에 따라 진동소자(531)의 진동세기 및 높이를 검출하도록 구성되고, 웨어러블 IOT(1)가 진동운동 발생 시 척추관리 어플리케이션(32)으로부터 전송받은 진동정보의 진동세기 및 높이에 따라 진동이 이루어지도록 함으로써 각 근육의 활성도에 대응되는 적합한 진동(자극)을 주어 교정의 정확성 및 정밀도를 극대화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 척추 측만증 교정시스템(30)은 관리서버(33)가 척추관리 어플리케이션(32)으로부터 전송받은 센싱값들을 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태를 검출한 후 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 검출하여 이를 척추관리 어플리케이션으로 전송하고, 척추관리 어플리케이션은 관리서버로부터 전송받은 최적의 (RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세를 휴대단말기의 모니터에 디스플레이 함으로써 피측정자는 별도의 치료기관, 의료기관을 방문하지 않고도 제공받은 회전호흡 및 트레이닝 자세를 통해 호흡패턴 및 척추정렬상태를 정상적으로 교정시킬 수 있게 된다.
1:웨어러블 IOT 3:제어기 5:제1 센서부
6:제2 센서부 7:제3 센서부 8:제4 센서부
9:탈부착부 30:척추 측만증 교정시스템
31:휴대단말기 32:척추관리 어플리케이션
33:관리서버 35:전문가 단말기 37:통신망
39:근거리 통신망 51:하우징 53:PCB 기판
55:케이스 57:가압부 571:고정플레이트
573:실린더 5731:로드 301:제어부
302:메모리 303:입출력부 304:통신 인터페이스부
305:제1 센서부 처리부 306:제2 센서부 처리부
307:제3 센서부 처리부 308:제4 센서부 처리부
321:제어부 322:메모리 323:입출력부
324:인터페이스 관리부 325:데이터 분석부 326:진동여부 판단부
327:진동정보 검출부 328:중계부 329:스케줄 관리부

Claims (7)

  1. 피측정자의 신체에 접촉되어 접촉된 근육의 움직임을 감지하기 위한 센서와 진동소자를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서부와, 상기 센서부를 피측정자의 신체에 탈부착시키기 위한 탈부착부와, 상기 센서부로부터 센서에 의해 측정된 센싱값을 입력받으면, 입력된 센싱값을 외부로 전송하는 제어기를 포함하는 웨어러블 IOT;
    상기 피측정자가 소지한 디지털 단말기이며, 상기 웨어러블 IOT로부터 전송받은 센싱값을 분석하는 응용 프로그램인 척추관리 어플리케이션이 설치되는 휴대단말기를 포함하고,
    상기 척추관리 어플리케이션은
    상기 웨어러블 IOT로부터 센싱값을 전송받으면, 전송받은 센싱값을 분석하여 해당 근육에 진동이 필요한지의 여부를 판단한 후 만약 해당 근육에 진동이 필요하다고 판단되는 경우 상기 휴대단말기를 제어하여 상기 웨어러블 IOT로 진동정보가 전송되도록 하고,
    상기 척추관리 어플리케이션은
    입력된 센싱값을 입력값으로 하여 연산을 처리하여 해당 근육의 움직임벡터를 검출하기 위한 기 설정된 분석 알고리즘을 이용하여 상기 휴대단말기로부터 입력된 센싱값을 분석하여 상기 센서부가 부착되는 위치에 대응되는 근육의 움직임벡터를 검출하는 데이터 분석부;
    입력된 움직임벡터에 따라 해당 근육의 활성화정도인 활성도를 검출하기 위한 기 설정된 활성도 검출 알고리즘을 이용하여 상기 데이터 분석부에 의해 검출된 움직임벡터를 분석하여 해당 근육의 활성도를 검출한 후, 정상적인 호흡이 이루어지거나 또는 해당 근육이 활성화되었다고 판단할 수 있는 근육 활성도의 최소값으로 정의되는 기 설정된 설정값(TH:Threshold)과 검출된 활성도를 비교하여 검출된 활성도가 설정값(TH) 미만일 때 해당 근육에 진동이 필요하다고 판단하는 진동여부 판단부를 더 포함하고,
    상기 척추관리 어플리케이션은 상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단되는 경우 상기 휴대단말기를 제어하여 상기 웨어러블 IOT로 진동정보를 전송하고, 상기 웨어러블 IOT는 상기 휴대단말기로부터 진동정보를 전송받으면 상기 센서부의 상기 진동소자를 구동시키고,
    상기 센서부는
    좌측 늑골에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제1 센서부;
    우측 늑골에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제2 센서부;
    좌측 요추 횡돌기에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제3 센서부;
    우측 요추 횡돌기에 대응되는 피측정자의 등에 접촉되는 제4 센서부를 더 포함하고,
    상기 데이터 분석부는
    상기 제1 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제1 데이터 검출모듈;
    상기 제2 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제2 데이터 검출모듈;
    상기 제3 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제3 데이터 검출모듈;
    상기 제4 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하는 제4 데이터 검출모듈을 더 포함하고,
    상기 진동여부 판단부는 각 센서부의 진동여부를 판단하고, 진동정보 검출부는 상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단된 센서부에 대한 진동정보를 검출하고,
    상기 웨어러블 IOT는 진동정보를 전송받으면, 해당 센서부의 진동소자를 구동시키는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 교정시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 센서부는 상기 진동소자의 길이를 가변시키기 위한 가변제어수단을 더 포함하고,
    상기 척추관리 어플리케이션은
    상기 진동여부 판단부에 의해 진동이 필요하다고 판단될 때 구동되는 진동정보 검출부를 더 포함하고,
    상기 진동정보 검출부는
    해당 근육의 움직임벡터에 따라 진동소자의 진동세기 및 높이를 검출하기 위한 기 설정된 진동세기 및 높이 검출 알고리즘을 이용하여 상기 데이터 분석부에 의해 검출된 해당 근육의 움직임벡터를 분석하여 움직임벡터에 대응되는 진동소자의 최적의 진동세기 및 높이를 포함하는 진동정보를 생성하고,
    상기 웨어러블 IOT는 상기 휴대단말기를 통해 상기 척추관리 어플리케이션으로부터 전송받은 진동정보의 높이정보에 따라 상기 가변제어수단이 상기 진동소자의 길이를 조절한 후 전송받은 진동정보의 진동세기 정보에 따라 상기 진동소자를 진동시키는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 교정시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 제3항에 있어서, 상기 제1 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제1 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 좌측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제1 들숨 상세정보(D1)와, 날숨 시 좌측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제1 날숨 상세정보(D1’)와, 제1 들숨 상세정보(D1) 및 제1 날숨 상세정보(D1’)의 변위벡터를 나타내는 제1 변위정보(△D1)를 검출하고,
    상기 제2 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제2 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 우측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제2 들숨 상세정보(D2)와, 날숨 시 우측 늑골에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제2 날숨 상세정보(D2’)와, 제2 들숨 상세정보(D2) 및 제2 날숨 상세정보(D2’)의 변위벡터를 나타내는 제2 변위정보(△D2)를 검출하고,
    상기 제3 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제3 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제3 들숨 상세정보(D3)와, 날숨 시 좌측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제3 날숨 상세정보(D3’)와, 제3 들숨 상세정보(D3) 및 제3 날숨 상세정보(D3’)의 변위벡터를 나타내는 제3 변위정보(△D3)를 검출하고,
    상기 제4 데이터 검출모듈은 상기 분석 알고리즘을 이용하여 상기 제4 센서부에 의해 측정된 센싱값을 분석하여 들숨 시 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제4 들숨 상세정보(D4)와, 날숨 시 우측 요추 횡돌기에 대응되는 근육의 움직임벡터를 나타내는 제4 날숨 상세정보(D4’)와, 제4 들숨 상세정보(D1) 및 제4 날숨 상세정보(D1’)의 변위벡터를 나타내는 제4 변위정보(△D4)를 검출하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 교정시스템.
  6. 청구항 제5항에 있어서, 각 센서부는
    X, Y, Z축의 각속도를 검출하는 자이로 센서;
    X, Y, Z축의 가속도를 검출하는 가속도 센서;
    지자기 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 교정시스템.
  7. 청구항 제5항에 있어서, 상기 척추 측만증 교정시스템은 관리서버를 더 포함하고,
    상기 관리서버는
    상기 휴대단말기를 통해 상기 척추관리 어플리케이션으로부터 각 센서부의 움직임벡터 정보들을 전송받으면, 기 설정된 호흡패턴 및 척추정렬 상태 검출 알고리즘을 이용하여 전송받은 각 근육의 움직임벡터를 분석하여 피측정자의 호흡패턴 및 척추정렬상태를 검출하며, 호흡패턴 및 척추정렬 상태 별로 회전호흡(RAB, Rotational Angular Breathing) 및 트레이닝 자세가 매칭된 기준테이블을 탐색하여 검출된 호흡패턴 및 척추정렬상태에 대응되는 최적의 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 검출하며, 검출된 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세 정보를 해당 척추관리 어플리케이션으로 전송하고,
    상기 척추관리 어플리케이션은 상기 관리서버로부터 전송받은 회전호흡(RAB) 및 트레이닝 자세를 상기 휴대단말기의 모니터에 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 척추 측만증 교정시스템.
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