KR102002069B1 - 힘토크 센서를 이용한 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

힘토크 센서를 이용한 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 등속성 운동 장비와 같은 재활 기기를 이용하는 환자의 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기의 의자에 착석한 환자로부터 복수의 위치에 가해지는 압력을 측정하는 센싱부와, 복수 위치의 압력에 기초하여 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 무게중심 계산부와, 환자의 재활이 이루어지는 동안 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 자세 판정부 및 판정 결과를 출력하는 피드백 제공부를 구비하므로, 재활 기기를 이용하여 재활 치료를 수행하는 환자의 자세를 실시간으로 확인하여 부적절한 자세를 교정하도록 피드백을 제공할 수 있다.

Description

힘토크 센서를 이용한 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법{Providing feedback system and method for posture correction using the force-torque sensor}
본 발명은 등속성 운동 장비와 같은 재활 기기를 이용하는 환자의 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 재활 치료는 장애를 가진 사람이 건강한 생활을 유지할 수 있도록 수행되는 모든 의학적 치료행위와, 장애가 없더라고 환자의 통증이나 일시적 질환, 외상 등을 회복시키기 위한 치료행위를 뜻한다.
이러한, 재활 치료에는 근육의 강도와 지구력을 회복시키기 위한 등속성 운동이 주요한 보조 수단으로 활용되고 있고, 아울러, 등속성 운동을 위한 등속성 운동 장비를 포함하는 다양한 재활 기기가 재활 치료에 사용되고 있다.
또한, 등속성 운동 장비를 포함하는 종래의 재활 기기는 무게추 및 모터 등을 이용하여 재활을 하고자 하는 목표 관절에 일정한 부하를 가할 수 있는 구조로 형성되어 있고, 환자를 재활 기기의 의자에 고정시켜 환자의 자세가 일정하게 유지될 수 있게 하는 스트랩이 구비되어 있다.
한편, 종래의 재활 기기는 환자의 자세를 일정하게 유지되도록 스트랩과 같은 수단을 이용하여 환자를 고정하고는 있으나, 스트랩에 의해 고정된 환자의 자세가 올바른지의 여부를 확인할 수 없고, 재활이 이루어지는 동안 환자가 올바른 자세를 유지하고 있는지 혹은 자세의 교정이 필요한지의 여부를 확인하거나 외부에 알려줄 수 없는 문제점이 있다.
즉, 종래의 재활 기기는 환자의 자세를 능동적으로 교정시킬 수 있는 방안을 제공할 수 없기 때문에, 부적절한 환자의 자세에 의해 등속성 운동과 같은 재활 치료의 효율이 낮아지는 문제점이 발생하게 된다.
아울러, 종래의 재활 기기에 마련된 스트랩은 환자가 혼자서 탈부착하기 어렵고 환자를 강제적으로 고정시키는 구조를 가지므로, 스트랩의 탈부착을 위한 외부의 도움이 필연적으로 요구되고 탈부착 시간도 오래 걸리며 스트랩에 고정된 환자에게 불편함이나 불쾌감을 유발하는 문제점도 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 등속성 운동 장비와 같은 재활 기기를 이용하는 환자의 자세를 실시간으로 모니터링하여, 자세 교정이 필요한지의 여부에 대한 피드백을 제공할 수 있는 힘토크 센서를 이용한 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템 및 그 제공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기에 설치되고, 그 재활 기기의 기구부에 착석한 환자로부터 가해지는 외력과 토크를 측정하는 센싱부; 상기 센싱부로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여, 해당 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 무게중심 계산부; 환자의 재활이 이루어지는 동안, 상기 무게중심 계산부로부터 계산되는 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 자세 판정부; 및 상기 자세 판정부의 판정 결과를 출력하는 피드백 제공부;를 포함하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 센싱부는, x축, y축 및 z축 방향의 외력과 x축, y축 및 z축 방향의 토크를 측정하는 힘토크 센서(force-torque sensor)로 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무게중심 계산부는, 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 각각 감산하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산하는 중력 보상을 수행하여, 재활 기기 자체의 기구부에 의한 영향을 제거한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무게중심 계산부는, 중력 보상을 수행한 후, 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 무게중심의 위치를 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 자세 판정부는, 상기 무게중심 계산부에서 초기 계산된 무게중심의 위치에 근거하여 소정의 허용 범위를 설정하고, 환자의 재활이 이루어지는 동안, 해당 환자의 무게중심의 위치가 상기 허용 범위를 벗어나면 자세 교정이 필요한 것으로 판정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 무게중심의 계산을 위한 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00001
여기서, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, m1은 기구부의 시트 무게이며, m2는 기구부의 등받이 무게이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, y1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이고, y2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, x1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이며, x2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이고, g는 중력 가속도(9.81㎨)를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00002
여기서, Fx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 외력이고, Fx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 외력이며, Fx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 외력이고, Fy,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 외력이며, Fy는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 외력이고, Fy,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 외력이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크이며, Mx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 토크이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이고, My는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 토크이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, Mz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 토크이며, Mz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 토크이고, Mz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 토크를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 무게중심의 위치를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00003
여기서, xcom은 x축 상의 무게중심 위치이고, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, ycom은 y축 상의 무게중심 위치이며, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 센싱부로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여, 환자의 체중을 계산하는 체중 계산부; 환자의 재활이 이루어지는 동안, 재활 기기에 탑재된 센서, 제어기 또는 환자의 신체에 부착된 센서로부터, 환자의 심박수, 평균 운동 속도, 평균 운동 부하 및 운동 시간 중 적어도 하나의 운동량 분석을 위한 정보를 수집하는 수집부; 및 상기 체중 계산부로부터 계산된 환자의 체중을 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 체중의 변화 추이를 분석하고, 상기 수집부로부터 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 운동량의 변화 추이를 분석하는 분석부;를 더 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 체중 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중을 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00004
여기서, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력으로 환자의 체중을 뜻하고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력을 뜻한다.
또한, 본 발명은 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템에서 수행되는 피드백 제공방법으로서, (1) 상기 피드백 제공시스템이, 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기의 기구부에 착석한 환자로부터 가해지는 외력과 토크를 측정하는 단계; (2) 상기 피드백 제공시스템이, 상기 측정된 외력과 토크에 기초하여 해당 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 단계; (3) 상기 피드백 제공시스템이, 환자의 재활이 이루어지는 동안 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 해당 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 단계; 및 (5) 상기 피드백 제공시스템이, 상기 판정된 판정 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 자세 교정을 위한 피드백 제공방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (1)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 힘토크 센서(force-torque sensor)를 이용하여 x축, y축 및 z축 방향의 외력과 x축, y축 및 z축 방향의 토크를 측정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 상기 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 각각 감산하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산하는 중력 보상을 수행하여, 재활 기기 자체의 기구부에 의한 영향을 제거한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 상기 중력 보상을 수행한 후, 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 무게중심의 위치를 계산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 초기 계산된 무게중심의 위치에 근거하여 소정의 허용 범위를 설정하고, 환자의 재활이 이루어지는 동안, 해당 환자의 무게중심의 위치가 상기 허용 범위를 벗어나면 자세 교정이 필요한 것으로 판정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 무게중심의 계산을 위한 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00005
여기서, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, m1은 기구부의 시트 무게이며, m2는 기구부의 등받이 무게이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, y1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이고, y2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, x1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이며, x2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이고, g는 중력 가속도(9.81㎨)를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00006
여기서, Fx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 외력이고, Fx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 외력이며, Fx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 외력이고, Fy,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 외력이며, Fy는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 외력이고, Fy,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 외력이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크이며, Mx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 토크이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이고, My는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 토크이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, Mz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 토크이며, Mz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 토크이고, Mz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 토크를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 무게중심의 위치를 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00007
여기서, xcom은 x축 상의 무게중심 위치이고, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, ycom은 y축 상의 무게중심 위치이며, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크를 뜻한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 상기 측정된 외력과 토크에 기초하여 환자의 체중을 더 계산하고, 상기 제 (3)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 환자의 재활이 이루어지는 동안, 재활 기기에 탑재된 센서, 제어기 또는 환자의 신체에 부착된 센서로부터 환자의 심박수, 평균 운동 속도, 평균 운동 부하 및 운동 시간 중 적어도 하나의 운동량 분석을 위한 정보를 수집한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계와 상기 제 (5)단계 사이에, (4) 상기 피드백 제공시스템이, 상기 계산되는 환자의 체중을 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 체중의 변화 추이를 분석하고, 상기 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 운동량의 변화 추이를 분석하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제 (5)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 상기 분석된 체중의 변화 추이 및 운동량의 변화 추이를 더 출력한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (2)단계에서 상기 피드백 제공시스템은, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중을 계산한다.
[수학식]
Figure 112017064056452-pat00008
여기서, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력으로 환자의 체중을 뜻하고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력을 뜻한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기의 의자에 착석한 환자로부터 가해지는 외력과 토크를 측정하는 센싱부와, 그 외력과 토크에 기초하여 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 무게중심 계산부와, 환자의 재활이 이루어지는 동안 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 자세 판정부 및 판정 결과를 출력하는 피드백 제공부를 구비하므로, 재활 기기를 이용하여 재활 치료를 수행하는 환자의 자세를 실시간으로 확인하여 부적절한 자세를 교정하도록 피드백을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스트랩과 같은 고정 수단을 이용하지 않더라도 환자의 자세를 교정시킬 수 있는 방안을 제공함으로써, 스트랩 사용으로 인한 환자의 불편함과 탈부착 시간의 소모를 원천적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템의 센싱부 설치위치를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템의 피드백 제공을 위한 그래픽 인터페이스를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템의 센싱부 설치위치를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템의 피드백 제공을 위한 그래픽 인터페이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템은, 센싱부(110), 무게중심 계산부(120), 자세 판정부(130) 및 피드백 제공부(140), 체중 계산부(150), 수집부(160) 및 분석부(170)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템은, 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기에 설치되어, 그 재활 기기를 사용하는 환자의 자세를 확인하고 자세 교정이 필요한지의 여부를 가늠하는 용도로 활용될 수 있다. 전술한, 재활 기기는 시트(11)와 등받이(12)를 포함하는 기구부(10)가 마련되어 있을 수 있다.
상기 센싱부(110)는 환자의 자세에 의한 외력과 토크를 측정하기 위한 것으로, 재활 기기에 착석한 환자의 자세 또는 재활을 수행하는 환자의 자세 변화에 의해, 재활 기기의 어느 방향으로 외력과 힘이 가해지는지를 측정하도록 구비될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센싱부(110)는 시트(11)와 등받이(12)를 포함하는 기구부(10)의 하부에서 하중이 집중되는 위치, 예컨대, 지지축 상에 설치되어 외력과 토크를 측정하는 힘토크 센서(force-torque sensor)로 구비된다. 특히, 상기 힘토크 센서는 x축, y축 및 z축 방향의 외력과 x축, y축 및 z축 방향의 토크를 측정할 수 있는 6축 힘토크 센서로 구비될 수 있다.
아울러, 상기 센싱부(110)로부터 출력되는 신호의 잡음을 제거하기 위한 용도의 필터가 더 구비될 수도 있다.
상기 무게중심 계산부(120)는 무게중심을 계산하기 위한 것으로, 상기 센싱부(110)로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여 재활 기기에 착석한 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 기능을 수행한다.
다만, 상기 무게중심 계산부(120)는 상기 센싱부(110)로부터 측정되는 외력과 토크에 기초하여 모멘트합이 ‘0’인 점을 무게중심으로 계산하게 되는데, 상기 센싱부(110)에서 측정된 외력과 토크에는 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크가 포함되므로, 환자의 무게중심의 위치를 정확하게 계산하기 위해서는 재활 기기 자체의 기구부(10)에 의한 영향을 제거할 필요가 있다.
이를 위해, 상기 무게중심 계산부(120)는 상기 센싱부(110)의 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서, 재활 기기의 기구부(10)에 의한 외력과 토크를 각각 감산하여, 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산하는 중력 보상(Gravity compensation)을 먼저 수행하도록 구비된다. 한편, 전술한 중력 보상 과정은, 상기 무게중심 계산부(120)와 분리된 별도의 계산 수단을 통해 수행될 수도 있다.
아울러, 상기 무게중심 계산부(120)는, 상기 중력 보상을 수행한 후, 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 무게중심의 위치를 계산하게 된다.
예컨대, 상기 무게중심 계산부(120)는 아래의 수학식 1을 이용하여 재활 기기의 기구부 자체에 의한 외력과 토크를 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017064056452-pat00009
여기서, Fz,chair는 기구부(10)에 의한 z축 방향의 외력이고, m1은 기구부(10)의 시트(11) 무게이며, m2는 기구부(10)의 등받이(12) 무게이고, Mx,chair는 기구부(10)에 의한 x축 방향의 토크이며, y1은 기구부(10)의 시트(11) 무게중심의 y축 상의 위치이고, y2는 기구부(10)의 등받이(12) 무게중심의 y축 상의 위치이며, My,chair는 기구부(10)에 의한 y축 방향의 토크이고, x1은 기구부(10)의 시트(11) 무게중심의 y축 상의 위치이며, x2는 기구부(10)의 등받이(12) 무게중심의 y축 상의 위치이고, g는 중력 가속도(9.81㎨)를 뜻한다.
즉, 상기 무게중심 계산부(120)는 재활 기기의 기구부(10)에 대한 무게와 위치에 대한 정보를 이용하여 재활 기기의 기구부(10) 자체의 외력과 토크를 계산하며, 기구부(10)의 무게와 위치, 무게중심에 대한 정보는 사전에 저장된 CAD 정보와 재활 기기에 설치된 위치센서의 위치정보를 입력받아 이용할 수 있다.
또한, 상기 무게중심 계산부(120)는, 아래의 수학식 2를 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112017064056452-pat00010
여기서, Fx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 외력이고, Fx는 상기 센싱부(110)에서 측정된 x축 방향의 외력이며, Fx,chair는 기구부(10)에 의한 x축 방향의 외력이고, Fy,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 외력이며, Fy는 상기 센싱부(110)에서 측정된 y축 방향의 외력이고, Fy,chair는 기구부(10)에 의한 y축 방향의 외력이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, Fz는 상기 센싱부(110)에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부(10)에 의한 z축 방향의 외력이고, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크이며, Mx는 상기 센싱부(110)에서 측정된 x축 방향의 토크이고, Mx,chair는 기구부(10)에 의한 x축 방향의 토크이며, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이고, My는 상기 센싱부(110)에서 측정된 y축 방향의 토크이며, My,chair는 기구부(10)에 의한 y축 방향의 토크이고, Mz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 토크이며, Mz는 상기 센싱부(110)에서 측정된 z축 방향의 토크이고, Mz,chair는 기구부(10)에 의한 z축 방향의 토크를 뜻한다.
즉, 상기 무게중심 계산부(120)는 상기 센싱부(110)의 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기의 기구부(10)에 의한 외력과 토크를 각각의 축 방향별로 감산함으로써, 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 각각의 축 방향별로 계산할 수 있다.
그리고, 상기 무게중심 계산부(120)는, 아래의 수학식 3을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 무게중심의 위치를 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017064056452-pat00011
여기서, xcom은 x축 상의 무게중심 위치이고, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, ycom은 y축 상의 무게중심 위치이며, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크를 뜻한다.
즉, 상기 무게중심 계산부(120)는 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 모멘트합이 ‘0’이 되는 위치를 무게중심의 위치로 계산할 수 있다.
상기 자세 판정부(130)는 환자의 자세를 판정하기 위한 것으로, 상기 무게중심 계산부(120)로부터 계산되는 무게중심의 위치 변화에 기초하여 환자의 무게중심이 어느 한 방향으로 치우치거나 빈번하게 변화하는지의 여부를 모니터링하고, 그 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 기능을 수행한다.
여기서, 상기 자세 판정부(130)는, 환자의 재활이 이루어지는 동안에 환자의 무게중심의 위치가 기설정된 허용 범위 이내에 있으면 환자의 자세가 올바른 것으로 판정하고, 환자의 무게중심의 위치가 기설정된 허용 범위를 벗어나게 되면 자세 교정이 필요한 것으로 판정하게 된다.
또한, 상기 자세 판정부(130)는 환자의 무게중심이 허용 범위를 벗어날 경우, 해당 환자의 자세 교정이 필요한 것으로 판정하는 동시에, 허용 범위의 중심점을 기준으로 환자의 무게중심이 치우친 방향에 대한 정보를 판정 결과로 제공할 수도 있다.
아울러, 상기 자세 판정부(130)는 환자의 무게중심이 반복적으로 허용 범위를 벗어나게 되면, 휴식을 유도하거나 운동량을 조절하게 하는 메시지를 판정 결과로 제공할 수도 있다.
한편, 전술한 허용 범위는 환자의 자세 교정 판정을 위한 것이며, 상기 무게중심 계산부(120)에서 초기 계산된 무게중심의 위치를 중심으로 하는 원, 사각형, 타원 등의 형태로 설정될 수 있다.
그리고, 허용 범위의 설정 시 환자를 재활 기기에 착석시켜 소정의 시간 동안 정자세를 유지하게 하는 것이 바람직하며, 그 시간 동안 상기 자세 판정부(130)가 상기 무게중심 계산부(120)로부터 계산되는 무게중심의 위치를 복수 회 누적하고 그 평균값을 중심으로 하여 허용 범위를 설정하게 함이 바람직하다.
상기 체중 계산부(150)는 환자의 체중을 계산하기 위한 것으로, 상기 센싱부(110)로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여 재활 기기에 착석한 환자의 체중을 계산하는 기능을 수행한다.
이때, 상기 체중 계산부(150)는 상기 센싱부(110)로부터 측정되는 z축 방향의 외력에 대한 측정값과, 사전에 설정된 수학식을 이용하여 환자의 체중을 계산할 수도 있다.
예컨대, 상기 체중 계산부(150)는 아래의 수학식 4를 이용하여 환자의 체중을 계산하게 된다.
[수학식 4]
Figure 112017064056452-pat00012
여기서, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력으로 환자의 체중을 뜻하고, Fz는 상기 센싱부(110)에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부(10)에 의한 z축 방향의 외력을 뜻한다. 즉, 상기 체중 계산부(150)는 상기 센싱부(110)에서 측정되는 z축 방향의 외력으로부터 환자의 체중을 계산하거나 추정할 수 있다.
그리고, 상기 체중 계산부(150)에서 환자의 체중을 계산하는 시점은 특별하게 제한될 필요없이 환자의 재활이 이루어지는 동안에 계산될 수도 있고 재활 기기에 환자가 착석할 때에 계산될 수도 있으나, 어느 시점이든지 정확한 체중 계산을 위해서는 환자의 체중을 복수 회 계산한 다음 그 평균값을 산출하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 체중 계산부(150)는 상기 자세 판정부(130)를 통해 환자의 자세가 올바른 것으로 판정된 경우에만 환자의 체중을 계산하도록 구비됨이 바람직하다.
상기 수집부(160)는 상기 센싱부(110) 이외의 센서와 제어기에 유선 또는 무선으로 연결되어 각종 정보를 수집하도록 구비된 것으로, 환자의 재활이 이루어지고 있는 동안에, 재활 기기에 탑재된 센서, 제어기 또는 환자의 신체에 부착된 센서로부터 환자의 심박수, 평균 운동 속도, 평균 운동 부하 및 운동 시간 중 적어도 하나의 운동량 분석을 위한 정보를 수집하는 기능을 수행한다.
예컨대, 상기 수집부(160)는 환자의 신체에 부착된 심박 센서로부터 환자의 심박수에 대한 정보를 수집하고, 재활 기기의 모터에 탑재된 위치 센서, 속도 센서 및 토크 센서로부터 환자의 평균 운동 속도 및 운동 시간에 대한 정보를 수집하며, 재활 기기 자체의 제어기로부터 환자의 평균 운동 부하에 대한 정보를 수집하도록 구비될 수 있다.
한편, 상기 수집부(160)로부터 수집된 환자의 운동량 분석을 위한 정보는 후술할 분석부(170)에 누적될 수 있다.
상기 분석부(170)는 상기 체중 계산부(150)로부터 계산되는 정보와 상기 수집부(160)로부터 수집되는 정보를 분석하기 위한 것으로, 상기 체중 계산부(150)에서 계산된 환자의 체중에 대한 정보를 이용하여 체중의 변화 추이를 분석하고, 상기 수집부(160)에서 수집된 정보를 이용하여 운동량의 변화 추이를 분석하는 기능을 수행한다.
바람직하게, 상기 분석부(170)는 상기 체중 계산부(150)로부터 계산된 환자의 체중을 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 체중의 변화 추이를 분석하는 동시에, 상기 수집부(160)로부터 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 운동량의 변화 추이를 분석하게 된다.
한편, 하나의 재활 기기를 복수의 환자들이 공통으로 이용할 수도 있으므로, 상기 분석부(170)에는 환자 개개인을 구분하는 동시에, 상기 체중 계산부(150)에서 계산되는 환자의 체중과 상기 수집부(160)로부터 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 구분하여 저장하기 위한 용도로, 환자별로 ID를 설정하여 저장하고, 재활 기기를 동작시킬 때 기설정된 ID를 입력할 수 있는 저장 수단과 입력 수단이 더 구비될 수도 있다.
상기 피드백 제공부(140)는 상기 자세 판정부(130)의 판정 결과와 상기 분석부(170)의 분석 결과를 출력하기 위한 것으로, 전술한 판정 결과와 분석 결과를 소정의 화면에 표시하거나 음향 또는 소리로 출력하도록 구비될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피드백 제공부(140)는 재활 기기에 가해진 외력과 토크에 따른 환자의 무게중심의 위치(com1)와, 환자의 자세 교정 판정을 위한 허용 범위(r1)가 표시되는 그래픽 인터페이스를 통해 환자의 자세에 대한 피드백을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 피드백 제공부(140)에는 상기 분석부(170)로부터 분석된 체중의 변화 추이와 운동량의 변화 추이가 그래프, 숫자 또는 문자로 표시되는 그래픽 인터페이스를 통해 환자의 체중과 운동량에 대한 피드백을 제공할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템은, 재활 기기를 이용하여 재활 치료를 수행하는 환자의 자세를 실시간으로 확인할 수 있고 부적절한 자세를 교정하도록 적절한 피드백을 제공할 수 있으므로, 환자의 자세를 올바르게 유도하여 재활 치료의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템에서 수행되는 자세 교정을 위한 피드백 제공방법을 설명한다.
다만, 도 5에 도시된 자세 교정을 위한 피드백 제공방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공방법에서 수행되고, 도 5를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 센싱부가, 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기의 기구부에 착석한 환자로부터 가해지는 외력과 토크를 측정한다(S110).
이때, 상기 센싱부는 x축, y축 및 z축 방향의 외력과 x축, y축 및 z축 방향의 토크를 측정하는 힘토크 센서(force-torque sensor)로 구비되어, 재활 기기의 기구부 하부에서 하중이 집중되는 지지축 상에 설치될 수 있다.
그리고, 상기 센싱부는 재활 기기에 착석한 환자의 자세 또는 재활을 수행하는 환자의 자세 변화에 의해 재활 기기의 어느 방향으로 외력과 힘이 가해지는지를 측정하게 된다.
다음, 무게중심 계산부와 체중 계산부가, 상기 측정된 외력과 토크에 기초하여 환자의 무게중심의 위치와 체중을 계산한다(S120).
이때, 상기 무게중심 계산부는 재활 기기 자체의 기구부에 의한 영향을 제거하는 중력 보상을 수행한 후(S121), 이를 통해 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크가 계산되면 그 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 무게중심의 위치를 계산하며(S122), 상기 체중 계산부는 상기 센싱부에서 측정되는 z축 방향의 외력으로부터 환자의 체중을 계산하거나 추정하게 된다(S123).
아울러, 상기 무게중심 계산부는 상기 센싱부의 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기의 기구부 자체의 외력과 토크를 각각 감산하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 수학적으로 계산하는 방식으로 중력 보상을 수행할 수 있다.
예컨대, 상기 무게중심 계산부는 아래의 수학식 5를 이용하여 환자의 무게중심의 계산을 위한 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 계산하게 된다.
[수학식 5]
Figure 112017064056452-pat00013
여기서, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, m1은 기구부의 시트 무게이며, m2는 기구부의 등받이 무게이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, y1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이고, y2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, x1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이며, x2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이고, g는 중력 가속도(9.81㎨)를 뜻한다.
또한, 상기 무게중심 계산부는 아래의 수학식 6을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112017064056452-pat00014
여기서, Fx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 외력이고, Fx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 외력이며, Fx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 외력이고, Fy,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 외력이며, Fy는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 외력이고, Fy,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 외력이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크이며, Mx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 토크이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이고, My는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 토크이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, Mz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 토크이며, Mz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 토크이고, Mz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 토크를 뜻한다.
또한, 상기 무게중심 계산부는 아래의 수학식 7을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 무게중심의 위치를 계산할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112017064056452-pat00015
여기서, xcom은 x축 상의 무게중심 위치이고, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, ycom은 y축 상의 무게중심 위치이며, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크를 뜻한다.
즉, 상기 무게중심 계산부는 재활 기기 기구부 자체의 무게와 위치에 대한 정보를 이용하여 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 계산하고, 상기 센싱부의 힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기의 기구부에 의한 외력과 토크를 감산하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산한 다음, 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 모멘트합이 ‘0’이 되는 위치를 무게중심의 위치로 계산할 수 있다.
또한, 상기 체중 계산부는 아래의 수학식 8을 이용하여 환자의 체중을 계산하게 된다.
[수학식 8]
Figure 112017064056452-pat00016
여기서, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력으로 환자의 체중을 뜻하고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력을 뜻한다.
그 다음, 자세 판정부가, 환자의 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 해당 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정한다(S130).
이때, 상기 자세 판정부는 환자의 자세 교정 판정을 위한 허용 범위가 존재하는지의 여부를 판별하고(S131), 전술한 허용 범위가 설정되어 있지 않다면 초기 계산된 무게중심의 위치에 근거하여 소정의 허용 범위를 설정하며(S132), 전술한 허용 범위가 설정되어 있다면, 환자의 무게중심의 위치가 그 허용 범위를 벗어나는지를 모니터링하여 환자의 무게중심의 위치가 허용 범위를 벗어날 경우 자세 교정이 필요한 것으로 판정하게 된다(S133).
한편, 상기 자세 판정부에 의해 환자의 자세가 판정하는 동안, 수집부가 환자의 신체에 부착된 심박 센서로부터 환자의 심박수에 대한 정보를 수집하고, 재활 기기의 모터에 탑재된 위치 센서, 속도 센서 및 토크 센서로부터 환자의 평균 운동 속도 및 운동 시간에 대한 정보를 수집하며, 재활 기기 자체의 제어기로부터 환자의 평균 운동 부하에 대한 정보를 수집하는 과정이 더 수행될 수 있다(S134).
그 다음에는, 분석부가 상기 체중 계산부에서 계산된 환자의 체중에 대한 정보를 이용하여 체중의 변화 추이를 분석하고 상기 수집부에서 수집된 정보를 이용하여 운동량의 변화 추이를 분석한다(S140).
이때, 상기 분석부는, 상기 체중 계산부로부터 계산된 환자의 체중을 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 체중의 변화 추이를 분석하는 동시에, 상기 수집부로부터 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 운동량의 변화 추이를 분석하게 된다.
그 다음에는, 피드백 제공부가, 상기 자세 판정부의 판정 결과와 상기 분석부의 분석 결과를 소정의 화면에 표시하거나 음향 또는 소리로 출력함으로써, 환자의 자세에 대한 피드백과 환자의 체중 및 운동량에 대한 피드백을 제공한다(S150).
이때, 상기 피드백 제공부에는 상기 자세 판정부의 판정 결과를 표시하기 위한 그래픽 인터페이스와, 상기 분석부의 분석 결과를 표시하기 위한 그래픽 인터페이스가 사전에 설정될 수도 있다.
그리고, 재활 기기에 착석한 환자나 그 환자의 재활 치료를 수행하는 의사는, 상기 피드백 제공부로부터 제공되는 환자의 자세에 대한 피드백을 통해 환자가 올바른 자세를 유지하고 있는지의 여부, 자세 교정이 필요한지의 여부를 확인할 수 있으며, 이에 기초하여, 환자의 자세를 교정시키거나 운동량을 조절하거나 휴식을 취할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
110 : 센싱부
120 : 무게중심 계산부
130 : 자세 판정부
140 : 피드백 제공부
150 : 체중 계산부
160 : 수집부
170 : 분석부

Claims (21)

  1. 등속성 운동 장비를 포함하는 재활 기기에 설치되고, 그 재활 기기의 기구부에 착석한 환자로부터 가해지는 외력과 토크를 측정하는 센싱부;
    상기 센싱부로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여, 해당 환자의 무게중심의 위치를 계산하는 무게중심 계산부;
    환자의 재활이 이루어지는 동안, 상기 무게중심 계산부로부터 계산되는 무게중심의 위치 변화를 모니터링하여 환자의 자세가 올바른지 혹은 자세 교정이 필요한지의 여부를 판정하는 자세 판정부; 및
    상기 자세 판정부의 판정 결과를 출력하는 피드백 제공부;를 포함하고,
    상기 센싱부는,
    상기 기구부의 지지축 상에 설치되어 x축, y축 및 z축 방향의 외력과 x축, y축 및 z축 방향의 토크를 측정하는 힘토크 센서(force-torque sensor)로 구비되며,
    상기 무게중심 계산부는,
    힘토크 센서에서 측정된 외력과 토크에서 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 각각 감산하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산하는 중력 보상을 수행하여 재활 기기 자체의 기구부에 의한 영향을 제거하고, 상기 중력 보상을 수행한 이후에 환자의 체중 및 자세에 의한 토크를 외력으로 나누어 무게중심의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.
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  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자세 판정부는,
    상기 무게중심 계산부에서 초기 계산된 무게중심의 위치에 근거하여 소정의 허용 범위를 설정하고, 환자의 재활이 이루어지는 동안, 해당 환자의 무게중심의 위치가 상기 허용 범위를 벗어나면 자세 교정이 필요한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 무게중심의 계산을 위한 재활 기기 자체의 기구부 외력과 기구부 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.

    [수학식]
    Figure 112017064056452-pat00017


    여기서, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, m1은 기구부의 시트 무게이며, m2는 기구부의 등받이 무게이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, y1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이고, y2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, x1은 기구부의 시트 무게중심의 y축 상의 위치이며, x2는 기구부의 등받이 무게중심의 y축 상의 위치이고, g는 중력 가속도(9.81㎨)를 뜻한다.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 외력과 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.

    [수학식]
    Figure 112017064056452-pat00018


    여기서, Fx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 외력이고, Fx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 외력이며, Fx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 외력이고, Fy,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 외력이며, Fy는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 외력이고, Fy,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 외력이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력이고, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크이며, Mx는 상기 센싱부에서 측정된 x축 방향의 토크이고, Mx,chair는 기구부에 의한 x축 방향의 토크이며, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이고, My는 상기 센싱부에서 측정된 y축 방향의 토크이며, My,chair는 기구부에 의한 y축 방향의 토크이고, Mz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 토크이며, Mz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 토크이고, Mz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 토크를 뜻한다.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 무게중심 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중 및 자세에 의한 무게중심의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.

    [수학식]
    Figure 112017064056452-pat00019


    여기서, xcom은 x축 상의 무게중심 위치이고, My,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 y축 방향의 토크이며, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력이고, ycom은 y축 상의 무게중심 위치이며, Mx,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 x축 방향의 토크를 뜻한다.
  9. 제 1항, 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센싱부로부터 측정된 외력과 토크에 기초하여, 환자의 체중을 계산하는 체중 계산부;
    환자의 재활이 이루어지는 동안, 재활 기기에 탑재된 센서, 제어기 또는 환자의 신체에 부착된 센서로부터, 환자의 심박수, 평균 운동 속도, 평균 운동 부하 및 운동 시간 중 적어도 하나의 운동량 분석을 위한 정보를 수집하는 수집부; 및
    상기 체중 계산부로부터 계산된 환자의 체중을 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 체중의 변화 추이를 분석하고, 상기 수집부로부터 수집되는 운동량 분석을 위한 정보를 소정의 일자별로 누적하거나 환자 개인별로 누적하여 운동량의 변화 추이를 분석하는 분석부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 체중 계산부는, 아래의 수학식을 이용하여 환자의 체중을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정을 위한 피드백 제공시스템.

    [수학식]
    Figure 112017064056452-pat00020


    여기서, Fz,user는 환자의 체중 및 자세에 의한 z축 방향의 외력으로 환자의 체중을 뜻하고, Fz는 상기 센싱부에서 측정된 z축 방향의 외력이며, Fz,chair는 기구부에 의한 z축 방향의 외력을 뜻한다.
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