KR102270146B1

KR102270146B1 - 족저압 및 와이어 로드를 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 자세 측정시스템 및 이를 이용한 자세 측정방법

Info

Publication number: KR102270146B1
Application number: KR1020200079367A
Authority: KR
Inventors: 김승표; 김영진; 문동준; 정하철; 안진우
Original assignee: 재단법인 오송첨단의료산업진흥재단
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-06-28

Abstract

족저압 및 와이어 로드를 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 자세 측정시스템 및 이를 이용한 자세 측정방법에서, 상기 자세 측정시스템은 플레이트부, 족저압 측정부, 지지부, 와이어부, 로드 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 족저압 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지부는 피검자의 몸체를 지지한다. 상기 와이어부는 일 끝단은 상기 지지부에 연결되고, 타 끝단은 프레임부에 연결된다. 상기 로드 측정부는 상기 피검자의 지지에 따라 상기 와이어부에 인가되는 로드(load)를 측정한다. 상기 연산부는 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 판단부는 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.

Description

족저압 및 와이어 로드를 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 자세 측정시스템 및 이를 이용한 자세 측정방법{POSTURAL BALANCE MEASURING SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POSTURAL BALANCE USING THE SAME}

본 발명은 피검자의 자세를 측정하는 자세 측정시스템 및 이를 이용한 자세 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어지럼증과 같은 피검자의 평형기능을 검사하기 위해, 피검자가 위치하는 발판의 족저압과, 피검자를 고정하는 와이어의 로드를 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 자세 측정시스템 및 이를 이용한 자세 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로 지각조절검사(Sensory Organization Test)는 발판의 압력 중심을 이용하여 시감각, 체성감각, 전성감각을 선택적으로 총 6가지의 조건으로 자극을 인가하여 각 조건에서의 평형점수를 바탕으로 결과를 판단하는 것을 의미한다.

이러한, 지각조절검사는 피검자의 어지럼증과 같은 평형기능을 검사하는 대표적인 검사 방법인데, 대한민국 등록특허 제10-0921513호에서와 같이, 이러한 평형기능의 검사에서는, 일반적으로 족저압 측정기를 이용하여 족저압만을 측정하여 검사를 수행하는 검사방법이 다수 적용되고 있다.

그러나, 피검자가 위치한 발판의 족저압만으로 이러한 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 노인이거나 어지럼증의 증상이 심하거나 심리적으로 불안한 증상이 있는 경우, 검사 과정에서 발판으로부터 이탈하거나, 검사 장치 주변에 위치하는 안전장치나 벽 등의 지지체에 신체를 의지할 수 있으며, 이러한 상황이 발생하는 경우, 측정되는 평형점수의 오차가 발생할 수 있으며, 검사 시간이 증가하는 문제가 야기될 수 있다.

이에 따라, 단순히 피검자가 발판에 위치한 상태에서 족저압만을 측정하는 것으로는 평형기능의 검사 결과가 정확하지 않은 문제가 있으며, 반복적인 측정이 필요하여 피검자는 물론 검사자 역시 불편함과 비효율성이 발생하게 된다.

대한민국 등록특허 제10-0921513호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 피검자의 족저압은 물론 피검자를 고정하는 와이어의 로드를 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정함으로써, 보다 정확한 검사의 수행이 가능한 것은 물론, 피검자가 검사 과정에서 신체를 지지할 수 있는 와이어를 통해 안정감을 가질 수 있는 자세 측정시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 자세 측정시스템을 이용한 자세 측정방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 자세 측정시스템은 플레이트부, 족저압 측정부, 지지부, 와이어부, 로드 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 족저압 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지부는 피검자의 몸체를 지지한다. 상기 와이어부는 일 끝단은 상기 지지부에 연결되고, 타 끝단은 프레임부에 연결된다. 상기 로드 측정부는 상기 피검자의 지지에 따라 상기 와이어부에 인가되는 로드(load)를 측정한다. 상기 연산부는 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 판단부는 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.

일 실시예에서, 상기 와이어부는, 상기 지지부의 중앙으로부터 연장되는 제1 와이어, 및 상기 지지부의 양 측으로부터 각각 연장되는 제2 및 제3 와이어들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로드 측정부는, 상기 제1 내지 제3 와이어들 각각에 구비되어, 상기 제1 내지 제3 와이어들 각각의 로드를 측정하는 로드셀들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로드셀들 각각은, 상기 제1 내지 제3 와이어들 각각의 상부 끝단에 고정부를 통해 고정되며, 중앙에 개구부가 형성되어 상기 개구부에는 상기 프레임부가 고정될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심(COP AP position)을 연산하고, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심(COP loadcell position)을 연산할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심(Center of foot)을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한 후, 상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기울임 각도(θ)는 하기 식 (2)로 정의되고,

식 (2)

상기 평형점수(Score)는 하기 식 (3)로 정의되며,

식 (3)

이 경우, P는 하기 식 (4)으로 정의되며,

식 (4)

H는 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 족저부에서 피검자의 무게중심(Center of gravity, COG)까지의 거리, θ_max는 기울임 각도의 최대값, θ_min은 기울임 각도의 최소값일 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 자세 측정방법에서, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부에서 피검자의 족저압을 측정한다. 피검자의 몸체를 지지하는 지지부에 연결되는 와이어부에 인가되는 로드를 측정한다. 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.

일 실시예에서, 상기 평형점수를 연산하는 단계에서, 피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계, 및 상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계에서, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심을 연산하는 단계, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심을 연산하는 단계, 및 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 단순히 족저압만을 이용하여 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 신체를 지지하지 못하는 문제를 해결하여, 피검자의 몸체를 지지하는 지지부 및 지지부에 연결되는 와이어부를 통해, 피검자의 신체를 지지하는 것은 물론, 이로부터 측정되는 로드(load)를 동시에 이용하여 평형기능을 검사함으로써, 사용자의 검사시의 안전성을 향상시키는 것은 물론 검사 결과의 정확성을 향상시키고, 검사 시간을 감소시킬 수 있다.

이 경우, 상기 와이어부는, 중앙 및 양 측에 각각 연장되는 3개의 와이어들을 포함하여, 각각의 와이어에서 로드를 측정하고, 이를 바탕으로 피검자의 로드에 의한 압력 중심을 보다 정확하게 연산할 수 있으므로, 상기 평형기능의 검사의 정확성을 향상시킬 수 있다.

즉, 족저압에 의한 압력 중심, 로드에 의한 압력 중심 및 피검자의 족저 중심에 대한 측정 결과를 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하여 평형점수를 연산하는 것으로, 평형점수 연산의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 와이어부 및 로드 측정부를 상세히 도시한 정면도이다.
도 4는 도 1의 자세 측정시스템을 이용한 자세 측정방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수를 연산하는 단계를 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 6a는 도 1의 자세 측정시스템에서, 피검자가 정자세로 기립한 상태를 도시한 모식도이며, 도 6b는 피검자가 기울어진 상태를 도시한 모식도이다.
도 7은 지각조절검사(Sensory Organization Test)에서 사용되는 6가지 조건의 예를 도시한 이미지이다.
도 8은 도 1의 자세 측정시스템을 이용하여, 도 7의 6가지 조건 각각에 대하여 평형점수를 연산한 결과를 도시한 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 와이어부 및 로드 측정부를 상세히 도시한 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 자세 측정시스템(10)은 프레임부(40), 지지부(60), 플레이트부(200), 족저압 측정부(250), 와이어부(100), 로드 측정부(150), 연산부(300), 판단부(400) 및 표시부(500)를 포함한다.

상기 프레임부(40)는 피검자(20)가 위치하는 공간을 형성하며, 상기 지지부(60) 및 상기 와이어부(100) 등이 고정되는 구조체인 것으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 하부 프레임(41), 측부 프레임(42) 및 상부 프레임(50)을 포함하도록 구성될 수 있다.

상기 하부 프레임(41)은 지면에 위치하는 것으로, 전체적으로 상기 프레임부(40)를 고정 및 지지하는 프레임이며, 상기 측부 프레임(42)은 상기 하부 프레임(41)으로부터 상부 방향으로 연장되어, 상기 프레임부(40)의 측부를 형성하는 프레임이다.

상기 상부 프레임(50)은 상기 측부 프레임(42)의 상부에 연결되며, 상기 와이어부(100)가 직접 고정되는 프레임에 해당된다.

본 실시예의 경우, 상기 와이어부(100)는 후술되는 바와 같이, 서로 다른 3개의 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)을 포함하는 것으로, 상기 상부 프레임(50)은, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130) 각각이 고정되는 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)을 포함하도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)의 연결 위치의 특성을 고려하여, 상기 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)은 'ㄷ'자 형상으로 연장되어, 일 방향으로 연장되는 제1 상부 프레임(51) 상에 제1 와이어(110)가 연결되고, 상기 제1 상부 프레임(51)에 수직인 방향으로 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 제2 및 제3 상부 프레임들(52, 53) 상에 제2 및 제3 와이어들(120, 130)이 연결될 수 있다.

그러나, 이러한 상기 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)의 구조 및 와이어들의 연결관계는 예시인 것으로, 구조 및 연결 상태는 다양하게 가변될 수 있다.

나아가, 상기 프레임부(40) 역시, 상기 도 2에 도시된 구조 외에 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 그 구조가 제한되지는 않는다.

다만, 상기 상부 프레임(50) 상에는 서로 다른 위치에, 서로 다른 3개의 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)이 연결되어야 한다.

상기 지지부(60)는 상기 프레임부(40)가 형성하는 소정의 공간 상에 위치하는 것으로, 피검자의 몸체를 지지하는 구조체이다.

즉, 피검자의 몸체가 상기 지지부(60)에 의해 고정된 상태에서, 피검자의 평형검사가 진행되는 것으로, 이를 위해, 상기 지지부(60)는 피검자의 골반, 허리, 상부 몸체 등을 고정 및 지지할 수 있는 의자와 유사한 형태로 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 지지부(60)의 형상은 다양하게 형성될 수 있는 것은 자명하다.

상기 지지부(60)는, 피검자의 몸체가 위치하는 것으로, 이에 따라, 상기 지지부(60)의 하부에는 상기 플레이트부(200)가 위치하며, 상기 지지부(60) 상에 상기 와이어부(100)가 연결된다.

이 때, 도 2, 도 6a 및 도 6b를 동시에 참조하면, 상기 제1 와이어(110)는 상기 지지부(60)의 중앙에 연결되며, 상기 제2 및 제3 와이어들(120, 130)은 상기 지지부(60)의 상부 양 측에 각각 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1 와이어(110)는, 일 끝단은 상기 지지부(60)의 중앙에 연결되고, 타 끝단은 상기 제1 상부 프레임(51)에 연결된다.

마찬가지로, 상기 제2 와이어(120)는 일 끝단은 상기 지지부(60)의 일 측 상부에 연결되고 타 끝단은 상기 제2 상부 프레임(52)에 연결되고, 상기 제3 와이어(130)는 일 끝단은 상기 지지부(60)의 타 측 상부에 연결되고 타 끝단은 상기 제3 상부 프레임(53)에 연결된다.

그리하여, 상기 제1 내지 제3 와이어들(120, 130)은 각각 피검자의 몸체부 중앙, 및 상부 양측에 연결되어, 피검자에 대한 안정적인 위치 고정은 물론, 피검자의 기립이나 굽힘상태에 따른 위치 변형 상태에 따라 규칙적인 변형이 가능하게 된다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130) 각각은, 상기 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)과 연결되는 부분에는 로드 측정부(150)가 개재된다.

즉, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)의 상부 끝단에는 고정부(140)를 통해 상기 로드 측정부(150)가 연결되며, 상기 로드 측정부(150)는 중앙에 개구부(151)가 형성되는 형태로, 상기 개구부(151)는 프레임 형상의 상기 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)이 삽입되어 위치하게 된다.

이에 따라, 상기 로드 측정부(150)는, 상기 제1 내지 제3 상부 프레임들(51, 52, 53)에 대하여, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)에 인가되는 로드(load)를 측정하게 된다.

이 경우, 상기 로드 측정부(150)는, 상기 제1 내지 제3 와이어들 각각에 인가되는 로드를 각각 측정하는 로드셀(load cell)일 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130)은 상기 지지부(60)에의 연결 위치가 서로 다르므로, 결국 피검자가 상기 지지부(60) 상에서 자세가 변경됨에 따라 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130) 각각에 인가되는 로드는 다르게 되며, 상기 로드 측정부(150)는 이러한 서로 다른 와이어들에 인가되는 로드의 변화를 측정하게 된다.

나아가, 이렇게 상기 제1 내지 제3 와이어들(110, 120, 130) 각각에 인가되는 로드들의 측정 정보는 상기 연산부(300)로 제공된다.

상기 플레이트부(200)는 상기 지지부(60)의 하부에 위치하며, 피검자(20)가 양 발을 상기 플레이트부(200) 상에 위치한 상태로 기립하여, 평형기능을 검사받게 된다.

이 경우, 상기 플레이트부(200)의 중앙에는, 피검자의 양 발이 위치하는 위치에 상기 족저압 측정부(250)가 구비될 수 있다.

상기 족저압 측정부(250)는 피검자의 족저압을 측정하며, 이 경우 측정되는 정보는, 피검자의 양 발의 전체적인 족저압의 분포, 족저압의 크기, 족저압의 평균 등일 수 있다.

상기 족저압 측정부(250)는, 예를 들어, 압력센서일 수 있으며, 족저압의 분포의 측정을 위해, 복수의 압력센서들이 상기 양 발이 위치하는 영역에 소정의 간격 및 배열로 분포될 수 있다.

또한, 이렇게 상기 족저압 측정부(250)를 통해 측정된 족저압에 대한 정보는 상기 연산부(300)로 제공된다.

상기 연산부(300)에서는, 상기 족저압 측정부(250)에서 제공되는 족저압 측정 정보, 및 상기 로드 측정부(150)에서 제공되는 로드 측정 정보를 바탕으로, 소정의 연산을 수행하여, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하며, 이렇게 연산된 평형점수를 상기 판단부(400)로 제공한다.

상기 판단부(400)에서는, 상기 연산된 평형점수를 바탕으로, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단하고, 최종적인 판단 결과 및 관련 정보는 상기 표시부(500)를 통해 외부로 표시된다.

한편, 상기 연산부(300)에서의 상기 평형점수의 연산과정에 대한 세부적인 내용은 이하의 자세 측정방법에 대한 설명에서 상술한다.

도 4는 도 1의 자세 측정시스템을 이용한 자세 측정방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수를 연산하는 단계를 구체적으로 도시한 흐름도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 자세 측정시스템(10)을 이용한 자세 측정방법에서는, 우선, 피검자(20)가 상부에 기립하여 위치하는 상기 플레이트부(200)의 상기 족저압 측정부(250)에서 피검자의 족저압을 측정한다(단계 S10).

본 실시예에서는, 피검자가 상기 플레이트부(200) 상에 기립한 상태로 위치하는 경우, 상기 지지부(60)에 피검자의 몸체가 지지된 상태이며, 상기 지지부(60)는 상기 와이어부(100)에 연결된 상태임은 앞서 설명한 바와 같다.

따라서, 상기 족저압의 측정과 동시에, 피검자의 몸체를 지지하는 상기 지지부(60)에 연결되는 상기 와이어부(100)에 피검자의 자세 및 위치에 따라 로드가 인가되므로, 이렇게 인가되는 로드를 상기 로드 측정부(150)를 통해 측정한다(단계 S20).

이 후, 상기 연산부(300)에서는, 상기 측정된 족저압 정보, 및 상기 측정된 로드 정보를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다(단계 S30).

이 경우, 피검자의 평형점수의 연산을 위한 피검자의 각각의 자세에 대하여는 도 7을 통해 후술한다.

본 실시예의 경우, 상기 연산부(300)에서, 족저압 정보 및 로드 정보를 바탕으로 평형점수를 연산하는 것을 특징으로 하는데, 보다 구체적인 평형점수의 연산 방법은 하기와 같다.

우선, 도 5를 추가로 참조하면, 상기 연산부(300)에서는, 피검자의 기울임 각도를 도출한 후(단계 S31), 상기 도출된 기울임 각도(θ)의 최대값(θ_max)과 최소값(θ_min)을 바탕으로, 평형점수(Score)를 연산한다(단계 S32).

이 경우, 상기 연산부(300)에서는, 상기 기울임 각도(θ)를 도출하는 단계에서, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 상기 족저압에 의한 압력 중심(Center of pressure, COP)을 연산하고, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 상기 로드에 의한 압력 중심을 연산한다.

이 후, 상기 연상부(300)는, 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한다.

이 경우, 압력 중심(Center of pressure, COP)이란, 소정 면적에 분포하는 압력이 한 점에 집중적으로 작용한다고 가정할 때의 해당 힘의 작용점으로 정의된다.

따라서, 상기 족저압에 의한 압력 중심이란, 상기 족저압이 작용되는 분포를 하나의 점에 작용한다고 가정할 때의 해당 힘의 작용점이라 할 수 있으며, 상기 로드에 의한 압력 중심이란, 3개의 서로 다른 로드(load)의 분포를 하나의 점에 작용한다고 가정할 때의 해당 로드의 작용점이라고 할 수 있다.

한편, 족저 중심(Center of foot)이란, 피검자가 발에 의해 지지되며 정상적으로 기립한 상태에서의 발 지지의 중심을 의미하는 것으로, 실제로 발에 인가되는 압력을 고려하지 않고, 전체적인 기립 상태를 고려할 때 지지상태의 중심(center of foot support)을 의미한다고 할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6a는 도 1의 자세 측정시스템에서, 피검자가 정자세로 기립한 상태를 도시한 모식도이며, 도 6b는 피검자가 기울어진 상태를 도시한 모식도이다.

우선, 도 6a를 참조하면, 피검자(20)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자의 발의 족저 중심(Center of foot)은 전체적인 기립 상태의 중심에 해당되며, 피검자(20)가 정자세로 기립한 상태에서는 발의 후측에 압력이 집중되게 되므로 도시된 바와 같이 발뒤꿈치 측으로 족저압에 의한 압력 중심(Center of pressure, COP)이 위치하게 된다.

이 경우, 상기 족저 중심(Center of foot)의 경우, 일반적으로 피검자의 발 복사뼈 앞에 위치하는 것으로 대략 발 전체 길이에서 앞부분부터 14% 정도의 위치인 전단 측에 위치한다.

또한, 피검자(20)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자(20)의 무게중심(Center of gravity, COG)은 피검자(20)의 키의 0.35 내지 0.7배의 높이에 위치하는 것으로 알려져 있으며, 예를 들어, 0.55배의 높이에 위치할 수 있다.

이와 같이, 피검자의 무게중심이 피검자의 키의 0.55배의 높이에 위치한다면, 피검자(20)의 무게중심까지의 높이(H)는, 하기 식 (1)로 정의될 수 있다. 이 경우,

는 피검자의 키(height)를 의미한다.

식 (1)

이 경우, 피검자(20)의 무게중심(COG)의 위치는, 결국 상기 로드에 의한 압력 중심(COP), 즉 서로 다른 3개의 로드의 분포를 하나의 점에서 작용한다고 가정할 때 해당 로드의 작용점의 위치에 해당되게 된다. 즉, 상기 서로 다른 3개의 와이어들(110, 120, 130)을 통해 측정되는 로드들을 바탕으로 압력 중심(COP)을 도출하게 되면, 피검자의 무게중심의 위치를 도출할 수 있게 된다.

한편, 도 6b를 참조하면, 피검자(20)가 평형기능의 검사를 위해 소정의 위치로 자세가 기울어져 변경되는 경우, 상기 연산부(300)에서는 궁극적으로 이러한 자세 변경에 따른 기울임 각도(θ)를 하기 식 (2)를 통해 도출할 수 있다.

식 (2)

이 경우, 상기 식 (2)에서 기울임 각도(θ)가 2.3을 빼도록 정의되는 것은, 일반적으로 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 무게중심(COG)의 위치가 대략 앞으로 2.3도 기울어져 있기 때문이며, 이는 피검자의 기울어진 상태에 따라 다르게 정의될 수 있다.

나아가, 상기 연산부(300)에서는, 상기 기울임 각도(θ)의 연산 결과를 바탕으로, 최종적으로 평형점수(Score)를 하기 식 (3)으로 연산할 수 있다.

식 (3)

이 경우, θ_max는 상기 기울임 각도(θ)의 최대값을 의미하며, θ_min는 상기 기울임 각도(θ)의 최소값을 의미한다.

한편, 상기 식 (2)에서, P는 하기 식 (4)로 정의된다.

식 (4)

상기 식 (4)에서, Center of foot은 앞서 설명한 바와 같이, 족저 중심의 위치에 해당되는 것으로, 일반적으로 발 전체 길이의 전단의 14%에 위치함은 설명한 바와 같다.

또한, COP AP position이란, 도 6b에는 COP′으로 도시된 위치인 것으로, 도 6b에서와 같이 피검자가 화살표로 도시한 전단 방향으로 기울어지는 경우, 피검자가 기울어짐에 따라 족저 압력의 분포가 변화하게 되며, 이에 따른 변화된 족저압의 압력 중심(Center of pressure)을 의미한다.

나아가, COP loadcell position이란, 도 6b에는 COG′으로 도시된 위치인 것으로, 도 6b에서와 같이 피검자가 화살표로 도시한 전단 방향으로 기울어지는 경우, 피검자가 기울어짐에 따라 각각의 와이어들에 인가되는 로드들에 의한 압력 분포가 변화하게 되며, 이에 따른 변화된 로드에 의한 압력 중심(Center of pressure)을 의미한다.

이상과 같이, 상기 식 (4)를 통해 도출되는 P를 상기 식 (2)에 대입하면, 상기 기울임 각도(θ)가 연산되며, 피검자의 상태에 따라 소정의 평형검사 조건에서 상기 기울임 각도는 최대값과 최소값이 도출될 수 있다.

그리하여, 상기 식 (3)을 통해, 최종적으로 소정 평형검사의 조건에서의 피검자의 평형점수(Score)를 도출할 수 있게 된다.

이상과 같이, 상기 연산부(300)에서의 평형점수의 연산결과를 바탕으로, 상기 판단부(400)에서는, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단한다(단계 S40).

도 7은 지각조절검사(Sensory Organization Test)에서 사용되는 6가지 조건의 예를 도시한 이미지이다. 도 8은 도 1의 자세 측정시스템을 이용하여, 도 7의 6가지 조건 각각에 대하여 평형점수를 연산한 결과를 도시한 그래프이다.

본 실시예에서의 상기 자세 측정 시스템 및 이를 이용한 자세측정 방법은, 도 7에 제시되고 있는 일반적인 평형기능 또는 지각조절검사의 6가지 조건에 그대로 적용할 수 있으며, 각각의 조건에서의 피검자의 상태를 상기 설명한 단계를 통해 최종적으로 평형점수(Score)로 도출하여, 피검자의 상태에 대한 판단을 수행할 수 있다.

도 8의 그래프는, 도 7의 6개의 제안되고 있는 검사조건 각각에 대하여 3회의 평형점수 도출의 결과를 도시한 것으로, 종래 단순히 족저압력만을 이용하여 측정한 결과(platform)와, 본 실시예에서와 같이 와이어부를 이용한 로드를 추가로 이용하여 측정한 결과(platform+safety device)를 동시에 도시한 결과이다.

즉, 종래의 족저 압력만을 이용하여 평형점수를 도출한 경우(platform), 상대적으로 평형점수의 결과가 낮게 도출되는 문제가 있으며, 이에 따라 피검자의 현재의 상태보다 더 좋지 않거나 정확하지 않은 검사 결과가 발생하는 것이 일반적이었다.

반면, 본 실시예에서와 같이, 와이어부를 이용한 로드를 추가로 이용하여 측정하게 되면, 상기 족저 압력만으로 측정한 결과(platform)에 로드를 이용하여 측정한 결과(safety device)가 추가되므로, 결과적으로 피검자의 현재의 상태를 보다 정확하게 모니터링할 수 있으며, 검사 결과의 정확성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 자세 측정시스템 40 : 프레임부
50 : 상부 프레임 60 : 지지부
100 : 와이어부 140 : 고정부
150 : 로드 측정부 200 : 플레이트 부
250 : 족저압 측정부 300 : 연산부
400 : 판단부 500 : 표시부

Claims

피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부;
상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정하는 족저압 측정부;
피검자의 몸체를 지지하는 지지부;
일 끝단은 상기 지지부에 연결되고, 타 끝단은 프레임부에 연결되는 와이어부;
상기 피검자의 지지에 따라 상기 와이어부에 인가되는 로드(load)를 측정하는 로드 측정부;
상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하는 연산부; 및
상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 자세 측정시스템.
제1항에 있어서, 상기 와이어부는,
상기 지지부의 중앙으로부터 연장되는 제1 와이어; 및
상기 지지부의 양 측으로부터 각각 연장되는 제2 및 제3 와이어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
제2항에 있어서, 상기 로드 측정부는,
상기 제1 내지 제3 와이어들 각각에 구비되어, 상기 제1 내지 제3 와이어들 각각의 로드를 측정하는 로드셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
제3항에 있어서, 상기 로드셀들 각각은,
상기 제1 내지 제3 와이어들 각각의 상부 끝단에 고정부를 통해 고정되며, 중앙에 개구부가 형성되어 상기 개구부에는 상기 프레임부가 고정되는 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
제1항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심(COP AP position)을 연산하고,
상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심(COP loadcell position)을 연산하는 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
제5항에 있어서, 상기 연산부는,
상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심(Center of foot)을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한 후,
상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
제6항에 있어서,
상기 기울임 각도(θ)는 하기 식 (2)로 정의되고,

식 (2)

상기 평형점수(Score)는 하기 식 (3)로 정의되며,

식 (3)

이 경우, P는 하기 식 (4)으로 정의되며,

식 (4)

H는 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 족저부에서 피검자의 무게중심(Center of gravity, COG)까지의 거리, θ_max는 기울임 각도의 최대값, θ_min은 기울임 각도의 최소값인 것을 특징으로 하는 자세 측정시스템.
피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부에서 피검자의 족저압을 측정하는 단계;
피검자의 몸체를 지지하는 지지부에 연결되는 와이어부에 인가되는 로드를 측정하는 단계;
상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하는 단계; 및
상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단하는 단계를 포함하는 자세 측정방법.
제8항에 있어서, 상기 평형점수를 연산하는 단계에서,
피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계; 및
상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 측정방법.
제9항에 있어서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계에서,
상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심을 연산하는 단계;
상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심을 연산하는 단계; 및
상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 측정방법.