KR102116336B1 - 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄성운동을 이용한 헬스케어시스템에 관한 것으로 사용자의 움직임에 따라 특정 동작을 수행하는 헬스케어장치, 상기 헬스케어장치에 설치되며 상기 사용자의 움직임 또는 상기 헬스케어장치의 특정 동작을 감지하는 센서부, 상기 센서부에서 측정된 정보를 기반으로 상기 사용자의 신체에 대한 정보를 산출하는 제어부 및 상기 제어부에서 산출된 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 사용자의 움직임에 따른 신체부위별 근력을 산출하는 근력산출모듈, 상기 사용자의 신체 밸런스를 산출하는 밸런스산출모듈 및 상기 헬스케어장치의 동작에 따라 상기 사용자의 운동량을 산출하는 결과산출모듈을 포함하고, 상기 헬스케어장치는 바닥에 고정되는 고정프레임, 상기 고정프레임의 상부에 구비되며 일정 곡률을 갖는 슬라이딩레일, 상기 슬라이딩레일에 결합되어 상기 슬라이딩레일을 따라 이동 가능하며 사용자의 신체를 고정 가능한 하중지지대, 상기 하중지지대에 연결되며 상기 하중지지대의 이동에 탄성을 부여하는 탄성체 및 상기 고정프레임에 고정되며 상기 사용자가 파지 가능한 파지프레임을 포함한다.
상기 구성을 갖는 본 발명은 사용자의 신체 조건을 고려하여 운동 강도와 난이도를 조절할 수 있고, 사용자의 근력, 신체밸런스, 운동량 등의 운동능력을 산출하여 성취감을 고조시키고 점진적인 신체 능력의 향상을 확인하기 용이하다.

Description

탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템{HEALTHCARE SYSTEM USING ELASTIC FORCE}
본 발명은 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 헬스케어장치의 특정 동작에 따른 사용자의 신체 정보를 확인하면서 신체 능력을 향상시킬 수 있는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 탄성력을 이용한 운동기구 또는 재활치료 기구는 탄성력을 갖는 탄성밴드 등을 이용하는데, 상기 탄성밴드의 일측을 고정시키고 타측을 사용자가 파지하거나 다른 방식에 의해 움직이면서 탄성밴드의 탄성력 및 복원력을 이용하여 운동을 수행한다.
이러한 탄성력을 이용한 운동기구 중 대한민국 등록특허 제10-1317012호는 스키 시뮬레이터 장치 및 그 방법이 개시되어 있다. 상기 등록특허는 시뮬레이터 유니트(100), 제어부(300), 디스플레이부(600)를 포함하며, 상기 시뮬레이터 유니트는 바닥에 고정되는 고정레일(120)이 배치된 고정프레임(110), 고정레일(120)에 좌우로 이동 가능하게 안착되고 탄성부재(160)를 매개로 탄성 지지되어 복원력을 갖는 지면 플레이트(130), 지면 플레이트(130)의 일측에 회전 가능하게 연결되고 상하 경사각을 갖도록 승강 동작이 가능한 조작 플레이트(140), 조작 플레이트(140)에 구비된 발판(150)을 포함하며, 좌우 이동되는 지면 플레이트(130)와 상하 이동되는 조작 플레이트(140) 등의 동작 정보를 디스플레이부(600)의 지형 정보 데이터로 업데이트하여 스키어와 가장 정보가 실시간으로 상호 연동되는 구조를 갖는다.
그러나, 상기 등록특허는 단순히 설정된 탄성저항 조건 하에서 정해진 레일을 왕복운동하는 구조로, 사용자의 신체조건 또는 건강조건을 반영하지 못하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1302980호에서는 게임을 통한 하체 재활훈련 장치 및 그 방법이 개시되어 있는데, 상기 등록특허의 경우에도 단순히 정해진 동작을 측정하여 게임에 적용 및 변환시키는 구조로 사용자의 신체조건과 건강조건을 반영하고 있지 않다.
운동기구에 게임이나 각종 콘텐츠를 적용한다고 하더라도 사용자마다 신체조건과 건강조건이 각기 다르고, 근력이나 신체밸런스가 상이하므로 상기 등록특허를 사용하는 사용자계층은 극히 제한적인 문제가 있다.
사용자의 신체나 건강에 대한 정보를 기반으로 운동강도, 운동정도 및 운동난이도를 조절 가능한 헬스케어시스템의 도입이 요구된다.
(문헌 001) 대한민국등록특허 제10-1317012호(등록일:2013.10.02.) (문헌 002) 대한민국등록특허 제10-1129556호(등록일:2012.03.16.) (문헌 003) 대한민국등록특허 제10-1302980호(등록일:2013.08.28.)
위와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 사용자의 신체조건을 반영하여 운동강도와 난이도가 조절되고, 사용자의 신체 능력에 대한 정보를 쉽게 확인할 수 있는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템은 사용자의 움직임에 따라 특정 동작을 수행하는 헬스케어장치, 헬스케어장치에 설치되며 사용자의 움직임 또는 헬스케어장치의 특정 동작을 감지하는 센서부, 센서부에서 측정된 정보를 기반으로 사용자의 신체에 대한 정보를 산출하는 제어부 및 제어부에서 산출된 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 표시부를 포함하고, 제어부는, 사용자의 움직임에 따른 신체부위별 근력을 산출하는 근력산출모듈, 사용자의 신체 밸런스를 산출하는 밸런스산출모듈 및 헬스케어장치의 동작에 따라 사용자의 운동량을 산출하는 결과산출모듈을 포함한다.
또한, 제어부는, 설정된 시간에 따라 근력산출모듈, 밸런스산출모듈 또는 결과산출모듈에서 산출된 정보를 각각 비교분석하여 사용자의 근력, 신체밸런스 또는 운동량의 향상정도를 도출하는 분석모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 헬스케어장치는, 바닥에 고정되는 고정프레임, 고정프레임의 상부에 구비되며 일정 곡률을 갖는 슬라이딩레일, 슬라이딩레일에 결합되어 슬라이딩레일을 따라 이동 가능하며 사용자의 신체를 고정 가능한 하중지지대, 하중지지대에 연결되며 하중지지대의 이동에 탄성을 부여하는 탄성체 및 고정프레임에 고정되며 사용자가 파지 가능한 파지프레임을 포함할 수 있다.
또한, 센서부는, 레이저를 이용하는 레이저센서 및 하중지지대에 연결되며 하중지지대의 상부에서 가해지는 하중을 측정하는 하중센서를 포함할 수 있다.
또한, 레이저센서는 레이저를 이용하여 하중지지대의 이동을 감지하고, 하중지지대의 하단에는 레이서센서에서 발광된 레이저를 반사시키는 반사판이 구비될 수 있다.
또한, 제어부는, 사용자로 하여금 특정 움직임을 유도하여 센서부에서 측정한 사용자의 체중 및 하중지지대의 이동범위를 기반으로 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 산출하는 도입모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 도입모듈은, 산출된 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 기반으로 설정된 기준에 따라 탄성체의 탄성력 증감을 유도시킬 수 있다.
또한, 제어부는, 센서부에서 측정된 정보를 기반으로 사용자의 움직임을 분석하고, 분석된 사용자의 움직임에 대응되도록 미리 설정된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 가상의 아바타의 동작에 대한 정보를 표시부로 송부하여 표시부에서 표시되는 아바타의 동작과 사용자의 움직임이 상호 연동되도록 구현시킬 수 있다.
또한, 하중지지대는, 사용자가 착석 가능한 시트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 사용자의 신체조건 및 신체능력에 맞추어 탄성체의 탄성력을 조절 가능하고, 제어부를 통하여 운동 난이도를 스스로 조절 및 선택 할 수 있다.
또한, 사용자의 신체능력에 대한 정보를 시각화시켜 향상 정도를 판단할 수 있어 운동에 따른 성취감을 고조시킬 수 있다.
또한, 근력 정도와 신체밸런스를 산출하여 사용자의 신체부위별로 자주 사용되는 근육과 그 정도를 쉽게 파악할 수 있어 지속적인 맞춤형 운동이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중지지대를 나타낸 상세도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중지지대의 시트를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입모듈을 나타낸 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결과산출모듈을 나타낸 이미지이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어시스템의 사용상태를 나타낸 상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어장치(100)를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템은 사용자의 움직임에 따라 특정 동작을 수행하는 헬스케어장치(100), 상기 헬스케어장치(100)에 설치되며 상기 사용자의 움직임 또는 상기 헬스케어장치(100)의 특정 동작을 감지하는 센서부(200), 상기 센서부(200)에서 측정된 정보를 기반으로 상기 사용자의 신체에 대한 정보를 산출하는 제어부(300) 및 상기 제어부(300)에서 산출된 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 표시부(400)를 포함한다.
본 발명의 헬스케어장치(100)는 사용자의 신체 일부와 접촉되며 상기 사용자의 하중을 지지하고, 상기 사용자의 움직임에 의해 특정 동작을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 헬스케어장치(100)는 바닥에 고정되는 고정프레임(110), 상기 고정프레임(110)의 상부에 구비되며 일정 곡률을 갖는 슬라이딩레일(120), 상기 슬라이딩레일(120)에 결합되어 상기 슬라이딩레일(120)을 따라 이동 가능하며 사용자의 신체를 고정 가능한 하중지지대(130), 상기 하중지지대(130)에 연결되며 상기 하중지지대(130)의 이동에 탄성을 부여하는 탄성체(140) 및 상기 고정프레임(110)에 고정되며 상기 사용자가 파지 가능한 파지프레임(150)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 고정프레임(110)은 평판 형상을 갖고 바닥에 고정되어 상기 헬스케어장치(100) 및 상기 헬스케어장치(100)를 사용하는 사용자의 하중을 지지한다.
상기 슬라이딩레일(120)은 상기 고정프레임(110)의 상부에 결합되어 상기 사용자가 상기 슬라이딩레일(120)을 따라 움직이도록 이동 방향을 유도한다. 예를 들어, 상기 슬라이딩레일(120)은 상부로 볼록하도록 굴곡진 형상으로 좌우 대칭된 구조일 수 있다. 이 경우 상기 슬라이딩레일(120)의 중심부의 높이가 좌우측의 높이보다 높다.
다른 예로서, 상기 슬라이딩레일(120)은 하부로 볼록하도록 굴곡진 형상으로 좌우 대칭된 구조일 수 있고, 이 경우 상기 슬라이딩레일(120)의 중심부의 높이는 좌우측의 높이보다 낮다. 또한, 전방 또는 후방으로 굴곡진 형상으로 상기 슬라이딩레일(120)의 중심부와 좌우측의 높이는 같을 수 있다.
상기한 슬라이딩레일(120)의 형상은 사용자의 신체 능력 수준과 사용목적에 따라 달라질 수 있다.
상기 슬라이딩레일(120)은 마주보도록 배치된 한 쌍으로 구성될 수 있으며, 상기 한 쌍의 슬라이딩레일(120)은 서로 일정간격 이격되도록 배치된다. 상기 한 쌍의 슬라이딩레일(120)은 같은 곡률을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 슬라이딩레일(120)은 전후방향으로 서로 이격되어 배치된 한 쌍으로 구성되고 사용자는 상기 슬라이딩레일(120)의 좌우방향을 따라 움직일 수 있다.
상기 슬라이딩레일(120)의 상부에는 하중지지대(130)가 결합되는데, 상기 하중지지대(130)는 상기 슬라이딩레일(120)을 따라 이동 가능하도록 연결되고, 사용자는 상기 하중지지대(130)에 신체 일부를 고정시킨 후 상기 하중지지대(130)를 움직여 상기 슬라이딩레일(120)을 따라 방향성을 가지며 운동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 하중지지대(130)의 하부에는 상기 슬라이딩레일(120)의 상부에 접촉되는 다수의 바퀴(133)가 구비될 수 있으며, 상기 바퀴(133)는 상기 슬라이딩레일(120)의 형상에 따라 연결구조가 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 슬라이딩레일(120)이 좌우방향을 따라 연장 형성되고 상부 또는 하부로 굴곡진 형상을 갖는 경우 상기 바퀴(133)는 전후 방향으로 연장된 중심축을 기준으로 회전할 수 있다. 다른 예로서, 상기 슬라이딩레일(120)이 전후방향을 따라 굴곡진 형상을 갖는 경우 상기 바퀴(133)는 상기 바퀴(133)의 중심축이 회전가능하도록 연결되어 상기 슬라이딩레일(120)의 좌우측으로 상기 하중지지대(130)가 이동하는 경우 상기 슬라이딩레일(120) 접선방향으로 회전할 수 있다.
상기 바퀴(133)의 표면에는 상기 하중지지대(130)의 이동에 따른 충격을 완화하기 위하여 고무나 합성수지 소재의 완충부재가 부착되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하중지지대(130)를 나타낸 상세도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하중지지대(130)의 시트(132)를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 하중지지대(130)는 상기 사용자가 선 상태로 상기 하중지지대(130)의 위에 올라가 상기 하중지지대(130)를 이동시킬 수 있도록 2개의 지지발판(131)을 포함할 수 있다. 상기 지지발판(131)은 상기 하중지지대(130)의 이동에 따른 사용자의 발목 각도의 변형을 고려하여 중심을 기준으로 일정각도 회전되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 지지발판(131)의 하면에는 반구 형상의 구가 고정되고, 상기 지지발판(131)의 아래쪽에는 상기 구의 일부가 삽입되는 아랫방향으로 오목한 형상의 볼이 구비될 수 있다. 상기 구가 상기 볼의 내측으로 일부가 삽입된 상태에서 상기 지지발판(131)은 일정 범위 내에서 좌우 또는 전후로 회전할 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 지지발판(131)의 하부에는 다수의 스프링이 구비될 수 있으며, 상기 하중지지대(130)가 이동함에 따라 상기 지지발판(131)에 가해지는 편심하중으로 상기 다수의 스프링이 독립적으로 압축된다. 또한, 상기 지지발판(131)의 양 측은 상기 하중지지대와 핀으로 연결되며 상기 지지발판(131)은 상기 핀을 중심으로 일정각도 회전되는 구조일 수 있다. 상기 지지발판(131)은 복수일 수 있으며, 그 형상은 다양할 수 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 하중지지대(130)는 상기 사용자가 착석 가능한 시트(132)를 포함할 수 있다. 상기 시트(132)는 사용자가 고령인 경우 또는 장애를 갖는 경우 상기 시트(132)에 앉아 재활치료 또는 운동을 할 수 있도록 함으로써 사용자의 신체나 연령, 그 밖의 조건의 제한을 완화시킨다. 상기 시트(132)는 상기 하중지지대(130)의 이동에 따른 사용자의 신체 이탈을 방지하기 위하여 아랫방향으로 오목한 형상을 갖는 것이 바람직하며, 상기 시트(132)의 일측에는 상기 사용자의 신체와 상기 시트(132)를 고정시키는 끈이나 밴드가 결합되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 시트(132)의 하부에는 상술한 구와 볼이 구비되거나 다수의 스프링이 구비되거나 핀으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 시트(132)에는 사용자의 다리를 거치시키기 위한 다리받침대가 연결될 수 있으며, 상기 다리받침대는 좌우 방향으로 일정 부분 이동 가능하여 사용자의 왼쪽 또는 오른쪽 다리를 거치시키거나 사용자의 다리의 거치위치를 조절 가능한 것이 바람직하다.
상기 지지발판(131)과 시트(132)는 사용자의 신체조건에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 상기 지지발판(131) 또는 상기 시트(132)는 상기 하중지지대(130)에서 착탈되어 교체 가능한 것이 바람직하다.
상기 탄성체(140)는 상기 하중지지대(130)에 연결되어 상기 하중지지대(130)의 이동에 탄성력을 부여한다. 상기 탄성체(140)로 연결된 하중지지대(130)가 슬라이딩레일(120)을 따라 이동하는데 저항력을 갖게 되고 상기 슬라이딩레일(120)의 좌측 또는 우측으로 이동된 상태에서 슬라이딩레일(120)의 중심 방향으로 복원력을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 탄성체(140)는 길이방향으로 연장된 끈 형상을 갖고 상기 하중지지대(130)의 하부에 연결될 수 있다. 상기 끈 형상의 탄성체(140)는 다수로, 일측이 상기 하중지지대(130)에 연결되고 타측이 상기 고정프레임(110)에 연결되어 상기 하중지지대(130)에 이동에 따라 탄성력을 부여한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 고정프레임(110)의 좌우측에는 상기 탄성체(140)가 감기는 권취롤(141) 및 상기 권취롤(141)의 상부에 연결되며 상기 권취롤(141)을 회전시키는 회전구(142)이 구비될 수 있다. 상기 회전구(142)은 상기 고정프레임(110)의 상부로 돌출되며 상기 회전구(142)을 회전시켜 상기 권취롤(141)에 탄성체(140)를 감거나 푸는 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 회전구(142)는 수직방향으로 연장 형성되고 하부에는 제1기어가 구비되며, 상기 권취롤(141)의 상부에는 상기 제1기어와 맞물리는 제2기어가 구비될 수 있다. 이 경우 상기 회전구(142)은 상기 제1기어와 제2기어가 맞물린 상태로 상기 권취롤(141)을 회전시켜 상기 권취롤(141)에 상기 탄성체(140)를 감거나 푸는 구조이다. 상기 회전구(142)의 상부는 상기 고정프레임(110)의 상부로 돌출되도록 배치될 수 있으며, 상기 회전구(142)에는 고정홈(143)이 구비되고 상기 고정프레임(110)의 상단에는 상기 고정홈(143)에 삽입되는 고정돌기(111)가 구비될 수 있다. 상기 고정홈(143)은 위쪽 방향으로 침강된 형상을 갖고 상기 고정돌기(111)는 위쪽방향으로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 회전구(142)의 내측에는 스프링이 구비되는데, 상기 스프링의 탄성에 의해 상기 회전구(142)가 상하 이동됨에 따라 상기 고정홈(143)과 고정돌기(111)가 착탈 결합되는 구조를 갖는다. 상기 고정홈(143)과 고정돌기(111)가 결합되는 경우 상기 회전구(142)의 회전은 방지되며, 상기 고정홈(143)에서 상기 고정돌기(111)가 이탈되는 경우 상기 회전구(142)는 회전에 대한 자유도를 갖는다.
상기 고정홈(143)과 고정돌기(111)의 결합은 다양하게 변형실시될 수 있다. 예를 들어 상기 회전구(142)와 상기 고정프레임(110) 사이에는 고정핀이 결합될 수 있고, 상기 고정핀은 상기 고정프레임(110)의 외측에서 상기 회전구(142)의 내측방향으로 삽입될 수 있으며, 이를 위하여 상기 고정프레임(110)과 상기 회전구(142)에는 관통홀이 구비될 수 있다.
상기 회전구(142) 및 권취롤(141)은 상기 탄성체(140)의 개수에 따라 달라질 수 있으며, 복수의 탄성체(140)를 하나의 권취롤(141)을 통해 감거나 푸는 구조이거나 상기 탄성체(140) 객체별로 하나의 권취롤(141)을 통해 감거나 푸는 구조일 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에서는 상기 탄성체(140)의 탄성 정도를 용이하게 조절 가능하고 상기 사용자의 신체 능력에 맞추어 탄성 정도를 변경할 수 있다.
상기 파지프레임(150)은 상기 고정프레임(110)에 고정되며 상기 사용자가 파지 가능한 구조를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 파지프레임(150)은 상기 고정프레임(110)의 양 측면에 고정되며 상부에서 연결된 파이프 형상일 수 있다. 상기 고정프레임(110)은 다양한 형상일 수 있으며, 상기 사용자가 상기 하중지지대(130)의 상부에 올라간 상태에서 사용자의 중심을 잡을 수 있는 기능을 수행한다면 어느 형상이나 구조이어도 무방하다.
본 발명의 센서부(200)는 상기 헬스케어장치(100)에 설치되며 상기 사용자의 움직임 또는 상기 헬스케어장치(100)의 특정 동작을 감지한다. 상기 센서부(200)에서 측정된 사용자의 움직임 또는 헬스케어장치(100)의 특정 동작은 본 발명의 제어부(300)로 송신될 수 있다.
상기 센서부(200)는 레이저를 이용하는 레이저센서(210) 및 상기 하중지지대(130)에 연결되며 상기 하중지지대(130)의 상부에서 가해지는 하중을 측정하는 하중센서를 포함할 수 있다. 상기 레이저센서(210)는 발광부와 수광부를 포함하며, 상기 발광부를 통해 레이저를 조사하고 상기 하중지지대(130)를 통해 반사된 레이저를 상기 수광부에서 받아들여 상기 레이저센서(210)에서 상기 하중지지대(130)까지의 거리를 측정할 수 있다. 이를 위하여 상기 하중지지대(130)의 측면 또는 하면에는 상기 레이저센서에(210)에서 조사된 레이저를 반사시키는 반사판(134)이 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 레이저센서(210)는 상기 고정프레임(110)의 양 측에 각각 설치되고, 상기 반사판(134)은 상기 하중지지대(130)의 측면 또는 하면에 설치되며 평평하거나 오목한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 레이저센서(210)는 상기 고정프레임(110)의 좌측 또는 우측에 설치되고 상기 반사판(134)은 평평하거나 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 레이저센서(210)가 한 쌍으로 구성되는 경우 상기 고정프레임(110)의 좌측에 설치된 레이저센서(210)에서 조사된 레이저는 상기 반사판(134)에 의해 반사되어 상기 고정프레임(110)의 우측에 설치된 레이저센서(210)로 유입되고 우측에 설치된 레이저센서(210)에서 조사된 레이저는 좌측에 설치된 레이저센서(210)로 유입될 수 있다.
상기 반사판(134)이 상기 하중지지대(130)의 측면에 설치되는 경우 상기 반사판(134)은 상기 레이저센서(210)의 수에 따라 상기 하중지지대(130)의 일측 또는 양 측에 각각 설치될 수 있으며, 상기 레이저센서(210)에서 조사된 레이저는 상기 반사판(134)에 의해 반사되어 상기 조사된 레이저센서(210)로 재차 유입된다.
본 발명에서는 상기 레이저센서(210)를 이용하여 사용자의 움직임 또는 하중지지대(130)의 이동을 측정하므로 관성센서, 압력센서, 가속도센서 등에 따른 누적오차를 방지하고 사용자 또는 하중지지대(130)의 이동범위에 대한 정밀한 측정이 가능하다. 또한, 사용자의 신체에 부착되는 다른 구성을 요하지 않으므로 활동성이 개선되는 효과가 있다.
상기 하중측정센서(220)는 스트레인게이지 또는 로드셀일 수 있으며, 상기 하중지지대(130)의 내부에 구비되거나 상기 지지발판(131) 또는 시트(132)에 결합될 수 있다. 상기 하중측정센서(220)에서 측정된 하중에 대한 정보는 상기 제어부(300)로 송신된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)를 나타낸 블록도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 도입모듈(310)을 나타낸 이미지이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 결과산출모듈(340)을 나타낸 이미지이다.
도 5 내지 도 7을 참고하면, 본 발명의 제어부(300)는 상기 사용자의 움직임에 따른 신체부위별 근력을 산출하는 근력산출모듈(320), 상기 사용자의 신체 밸런스를 산출하는 밸런스산출모듈(330) 및 상기 헬스케어장치(100)의 동작에 따라 상기 사용자의 운동량을 산출하는 결과산출모듈(340)을 포함한다. 또한, 상기 제어부(300)는, 설정된 시간에 따라 상기 근력산출모듈(320), 밸런스산출모듈(330) 또는 결과산출모듈(340)에서 산출된 정보를 각각 비교분석하여 사용자의 근력, 신체밸런스 또는 운동량의 향상정도를 도출하는 분석모듈(350)을 더 포함할 수 있다.
상기 근력산출모듈(320)은 상기 하중지지대(130)의 이동거리, 이동속도 및/또는 사용자의 하중을 통해 사용자의 근력, 신체부위별 가동범위 또는 신체부위별 운동량 등을 산출한다. 상기 하중지지대(130)는 상기 슬라이딩레일(120)의 중심을 기준으로 좌우측 방향으로 이동될수록 상기 탄성체(140)의 탄성력에 의해 이동 시 저항이 커지게 된다. 상기 제어부(300)는 상기 레이저센서(210)에서 측정된 상기 하중지지대(130)의 이동거리와 이동속도, 상기 하중측정센서(220)에서 측정된 사용자의 무게, 상기 탄성체(140)의 탄성계수 등에 대한 정보를 기반으로 설정된 계산식에 의해 상기 사용자의 근력 등을 산출한다.
상기 하중지지대(130)의 이동 거리와 이동 속도는 사용자의 신체 또는 건강 상태에 따라 좌측과 우측이 다를 수 있는데, 상기 근력산출모듈(320)은 상기 슬라이딩레일(120)의 중심을 기준으로 상기 하중지지대(130)가 좌측으로 이동한 거리와 속도 및 우측으로 이동한 거리와 속도를 각각 계산하여 상기 사용자의 좌측 및 우측 근력 등을 각각 도출하는 것이 바람직하다.
상기 밸런스산출모듈(330)은 상기 사용자의 신체밸런스를 산출한다. 상기 레이저센서(210)에서 측정된 하중지지대(130)의 이동거리 및 이동속도와, 상기 근력산출모듈(320)에서 산출된 사용자의 근력 정보를 기반으로 설정된 계산식에 의해 사용자의 좌우측 밸런스 또는 밸런스 비율을 산출한다.
상기 결과산출모듈(340)은 상기 레이저센서(210)에서 측정된 하중지지대(130)의 이동거리와 이동속도, 상기 하중측정센서(220)에서 측정된 사용자의 하중, 상기 탄성체(140)의 탄성에 대한 정보와 상기 하중지지대(130)의 이동한 횟수에 대한 정보로부터 상기 사용자의 운동량을 산출한다. 상기 결과산출모듈(340)에서 산출된 사용자의 운동량은 좌측과 우측이 서로 다를 수 있다. 상기 운동량은 소모된 칼로리, 소모 예상 칼로리, 이동거리 또는 사용자의 특정 근육의 사용횟수를 포함할 수 있다.
상기 분석모듈(350)은 상기 사용자의 근력, 신체밸런스 또는 운동량의 향상정도를 산출하는데, 시간 또는 본 발명인 헬스케어시스템을 이용한 횟수에 따라 점진적으로 증가되는 신체능력의 향상정도를 도출하여 사용자의 성취감을 고조시키기 위함이다. 예를 들어, 상기 분석모듈(350)은 주 또는 월 단위로 사용자의 근력, 신체 밸런스 등 운동능력을 점수화하여 비교하거나 10회 또는 100회 등의 횟수에 따라 사용자의 운동능력을 비교할 수 있다.
상기 근력산출모듈(320), 밸런스산출모듈(330), 결과산출모듈(340) 및 분석모듈(350)에서 산출된 정보는 본 발명의 표시부(400)로 송신되어 사용자가 시각적으로 인식 가능하도록 표시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(300)는, 상기 사용자로 하여금 특정 움직임을 유도하여 상기 센서부(200)에서 측정한 상기 사용자의 체중 및 상기 하중지지대(130)의 이동범위를 기반으로 상기 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 산출하는 도입모듈(310)을 더 포함할 수 있다.
상기 도입모듈(310)은 사용자의 신체 능력 또는 운동 능력에 대한 정보를 산출하여 운동 강도나 운동 난이도 등을 조절하기 위함이다. 상기 도입모듈(310)은 미리 설정된 프로그램을 통하여 사용자로 하여금 특정 동작을 수행하도록 유도한다. 예를 들어, 상기 사용자는 신체 조건에 따라 각각의 근력이나 좌우밸런스가 다를 수 있는데, 상기 도입모듈(310)은 사용자가 상기 하중지지대(130)의 상부에 올라간 상태로 상기 하중지지대(130)를 좌측 또는 우측으로 이동시키도록 유도하고, 상기 하중지지대(130)를 이동시킨 상태로 설정된 시간동안 유지시키는 등의 동작을 유도하여 사용자의 체중, 하중지지대(130)의 이동거리, 이동속도, 반응속도 등에 대한 정보로부터 사용자 객체별로 운동능력을 산출한다.
상기 도입모듈(310)에서 사용자 객체별로 운동능력을 산출한 후 상기 제어부(300)는 상기 운동능력에 대한 정보를 기반으로 사용자의 운동 취약부분, 운동 시 집중적으로 운동해야 할 부분, 운동 동작, 운동 프로그램 또는 운동 난이도를 결정하고, 이를 상기 표시부(400)에 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 도입모듈(310)을 통해 사용자의 좌측 다리가 취약한 것으로 운동능력이 산출되는 경우 상기 제어부(300)는 사용자의 좌측 다리를 집중적으로 운동 또는 가동되도록 유도하는 기 설정된 동작이나 프로그램, 난이도 등을 결정하여 상기 표시부(400)에 표시할 수 있다. 다른 예로서, 상기 도입모듈(310)을 통해 사용자의 좌측과 우측의 밸런스 비율이 한 쪽으로 치우친 것으로 운동능력이 산출되는 경우 상기 제어부(300)는 상기 사용자의 좌우 밸런스 비율을 바로잡도록 유도하는 기 설정된 동작, 프로그램, 난이도 등을 결정하여 상기 표시부(400)에 표시할 수 있다.
상기 도입모듈(310)은 상기 산출된 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 기반으로 설정된 기준에 따라 상기 탄성체(140)의 탄성력 증감을 유도시킬 수 있다.
상기 산출된 운동능력을 기반으로 좌측 근력이 우측보다 강한 경우 상기 고정프레임(110)의 좌측에 연결된 탄성체(140)를 상기 권취롤(141)에 감아 탄성력을 증가시키고 우측에 연결된 탄성체(140)를 상기 권취롤(141)로부터 풀어 탄성력을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부(300)의 각 모듈은 상기 사용자와 상기 하중지지대(130)가 좌우측 방향으로 이동되는 경우를 가정하고 설명하였으나, 상술한 슬라이딩레일(120)의 형상에 따라 좌우측 방향뿐만 아니라 다양한 방향의 이동에 따른 신체부위별 근력이나 가동범위, 반응속도, 신체밸런스, 운동량 등의 신체능력 또는 운동능력을 산출할 수 있다.
상기 표시부(400)는 디스플레이패널을 포함하며, 상기 제어부(300)의 각 모듈로부터 산출된 정보를 수신하여 시각적으로 표시한다. 상기 표시부(400)와 상기 제어부(300)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 지그비(Zig bee), NFC(Near Field Communication) 등 근거리무선통신으로 통신될 수 있다.
상기 표시부(400)에는 스피커가 구비되어 설정된 소리가 출력될 수 있으며 본 발명의 목적범위 내에서 다양한 장치가 추가로 결합될 수 있다. 또한, 상기 표시부(400)는 상기 헬스케어장치(100)에 고정될 수 있으며, 사용자의 핸드폰으로 대체되어도 무방하다.
본 발명의 사용 상태를 설명하면, 상기 제어부(300)는, 상기 센서부(200)에서 측정된 정보를 기반으로 상기 사용자의 움직임을 분석하고, 상기 분석된 사용자의 움직임에 대응되도록 미리 설정된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 가상의 아바타의 동작에 대한 정보를 상기 표시부(400)로 송부하여 상기 표시부(400)에서 표시되는 상기 아바타의 동작과 상기 사용자의 움직임이 상호 연동되도록 구현시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(300)는 상기 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 상기 아바타의 동작과 상기 사용자의 움직임이 상호 연동되도록 구현하고, 상기 아바타의 이미지와 미리 설정된 영상을 합성하여 상기 표시부(400)로 제공하고, 상기 표시부(400)는 상기 설정된 영상과 상기 아바타의 움직임을 사용자에서 표시할 수 있다. 상기 미리 설정된 영상이란 가상의 배경 영상일 수 있다.
본 발명의 헬스케어시스템의 사용은 먼저 상기 제어부(300)의 도입모듈(310)이 수행되는데, 상기 표시부(400)에서 설정된 영상이 표시되어 사용자의 특정 움직임을 유도하고, 상기 사용자의 특정 움직임을 상기 레이저센서(210)를 통해 측정한다. 상기 레이저센서(210)에서 측정된 정보와 상기 하중측정센서(220)에서 측정된 정보는 상기 제어부(300)로 전달되며, 상기 도입모듈(310)은 상기 사용자의 운동능력을 산출한다. 상기 도입모듈(310)은 상기 산출된 운동 능력을 기반으로 상기 탄성체(140)의 탄성력 조절을 유도할 수 있으며, 상기 사용자의 운동 능력이 설정된 범위를 초과하는 경우 상기 권취롤(141)에 상기 탄성체(140)를 감아 탄성력을 증가시키도록 유도하고 설정된 범위에 미달되는 경우 상기 권취롤(141)로부터 상기 탄성체(140)를 풀어 탄성력을 감소시키도록 유도한다.
이후, 상기 제어부(300)는 미리 설정된 영상과 아바타 이미지를 합성하여 상기 표시부(400)를 통해 설정된 영상을 표시할 수 있다. 이 경우 상기 아바타는 상기 사용자의 움직임에 연동되면서 동작하도록 구현된다. 예를 들어, 상기 영상은 사용자의 이동을 유도하는 게임이미지로, 가상의 장애물 회피상황을 재현한 것일 수 있다. 이 경우 상기 제어부(300)는 상기 도입모듈(310)에서 산출된 사용자의 운동 능력에 따라 상기 표시부(400)에서 표시되는 영상이 변경될 수 있다. 상기 사용자의 운동 능력이 기준치를 초과하는 경우 상기 게임이미지의 영상은 장애물의 속도나 회피 시 요구되는 이동거리가 증가되는 등 특정 동작을 요구하는 난이도가 증가되어 표시할 수 있으며, 상기 사용자의 운동 능력이 설정된 범위에 미달되는 경우 상기 게임이미지의 영상은 특정 동작을 요구하는 난이도가 감소되어 표시될 수 있다. 상기 특정 동작을 요구하는 영상에 맞추어 사용자가 의도된 동작을 수행하는 경우 이를 수치화하여 상기 표시부(400)에서 표시할 수 있다.
상기 설정된 영상이 종료된 후 상기 제어부(300)는 상기 근력산출모듈(320), 밸런스산출모듈(330), 결과산출모듈(340) 또는 분석모듈(350)을 수행할 수 있으며, 상기 각 모듈에서 산출된 정보는 상기 표시부(400)에서 시각적으로 표시될 수 있다.
상기와 같이 각 모듈이 수행되는 본 발명에서는 사용자의 신체 조건에 맞추어 단계적으로 운동 강도와 난이도를 조절할 수 있고, 사용자의 신체 능력 또는 운동 능력을 시각화하여 표시함으로써 사용자의 성취감을 고조시키며 운동 정도를 쉽게 파악할 수 있다. 또한, 신체밸런스를 고려한 운동 강도의 조절이 용이하고 사용자의 신체부위별 사용정도를 쉽게 파악할 수 있어 체계적인 운동이 가능한 장점이 있다.
100 : 헬스케어장치
110 : 고정프레임 111 : 고정돌기
120 : 슬라이딩레일
130 : 하중지지대 131 : 지지발판
132 : 시트 133 : 바퀴
134 : 반사판
140 : 탄성체 141 : 권취롤
142 : 회전구 143 : 고정홈
150 : 파지프레임
200 : 센서부
210 : 레이저센서 220 : 하중측정센서
300 : 제어부
310 : 도입모듈 320 : 근력산출모듈
330 : 밸런스산출모듈 340 : 결과산출모듈
350 : 분석모듈
400 : 표시부

Claims (9)

  1. 사용자의 움직임에 따라 특정 동작을 수행하는 헬스케어장치;
    상기 헬스케어장치에 설치되며 상기 사용자의 움직임 또는 상기 헬스케어장치의 특정 동작을 감지하는 센서부;
    상기 센서부에서 측정된 정보를 기반으로 상기 사용자의 신체에 대한 정보를 산출하는 제어부; 및
    상기 제어부에서 산출된 정보를 수신하여 시각적으로 표시하는 표시부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 사용자의 움직임에 따른 신체부위별 근력을 산출하는 근력산출모듈;
    상기 사용자의 신체 밸런스를 산출하는 밸런스산출모듈; 및
    상기 헬스케어장치의 동작에 따라 상기 사용자의 운동량을 산출하는 결과산출모듈;을 포함하며,
    상기 제어부는,
    설정된 시간에 따라 상기 근력산출모듈, 밸런스산출모듈 또는 결과산출모듈에서 산출된 정보를 각각 비교분석하여 사용자의 근력, 신체밸런스 또는 운동량의 향상정도를 산출하는 분석모듈을 더 포함하고,
    상기 헬스케어장치는,
    바닥에 고정되는 고정프레임;
    상기 고정프레임의 상부에 구비되며 일정 곡률을 갖는 슬라이딩레일;
    상기 슬라이딩레일에 결합되어 상기 슬라이딩레일을 따라 이동 가능하며 사용자의 신체를 고정 가능한 하중지지대;
    상기 하중지지대에 연결되며 상기 하중지지대의 이동에 탄성을 부여하는 탄성체; 및
    상기 고정프레임에 고정되며 상기 사용자가 파지 가능한 파지프레임;을 포함하며,
    상기 센서부는,
    레이저를 이용하는 레이저센서; 및
    상기 하중지지대에 연결되며 상기 하중지지대의 상부에서 가해지는 하중을 측정하는 하중센서;를 포함하고,
    상기 레이저센서는 레이저를 이용하여 상기 하중지지대의 이동을 감지하고,
    상기 하중지지대의 하단에는 상기 레이저센서에서 발광된 레이저를 반사시키는 반사판이 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자로 하여금 특정 움직임을 유도하여 상기 센서부에서 측정한 상기 사용자의 체중 및 상기 하중지지대의 이동범위를 기반으로 상기 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 산출하는 도입모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도입모듈은,
    상기 산출된 사용자의 운동 능력에 대한 정보를 기반으로 설정된 기준에 따라 상기 탄성체의 탄성력 증감을 유도시키는 것을 특징으로 하는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센서부에서 측정된 정보를 기반으로 상기 사용자의 움직임을 분석하고, 상기 분석된 사용자의 움직임에 대응되도록 미리 설정된 이미지 프로세싱 프로그램을 통해 가상의 아바타의 동작에 대한 정보를 상기 표시부로 송부하여 상기 표시부에서 표시되는 상기 아바타의 동작과 상기 사용자의 움직임이 상호 연동되도록 구현시키는 것을 특징으로 하는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 하중지지대는,
    상기 사용자가 착석 가능한 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성운동을 이용한 스마트 헬스케어시스템.
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