KR102421762B1

KR102421762B1 - 압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법

Info

Publication number: KR102421762B1
Application number: KR1020200134873A
Authority: KR
Inventors: 김영진; 김승표; 문동준; 정하철; 안진우
Original assignee: 재단법인 오송첨단의료산업진흥재단
Priority date: 2020-10-19
Filing date: 2020-10-19
Publication date: 2022-07-15
Also published as: KR20220051451A

Abstract

압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법에서, 상기 신체자세 측정시스템은 플레이트부, 제1 압력 측정부, 지지프레임, 제2 압력 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 제1 압력 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지프레임은 피검자가 잡고 지지한다. 상기 제2 압력 측정부는 상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 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

압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법{POSTURAL BALANCE MEASURING SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POSTURAL BALANCE USING THE SAME}

본 발명은 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어지럼증과 같은 피검자의 평형기능을 검사하기 위해, 피검자가 위치하는 압력발판의 압력과, 피검자가 쥐는 손잡이의 압력을 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 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 피검자가 위치하는 압력발판의 압력 외에, 피검자가 쥐는 손잡이의 압력을 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정함으로써, 보다 정확한 검사의 수행이 가능한 것은 물론, 피검자가 검사 과정에서 신체를 지지할 수 있는 손잡이를 통해 안정감을 가질 수 있는 신체 자세 측정시스템을 제공하는 것이다.

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

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신체자세 측정시스템은 플레이트부, 제1 압력 측정부, 지지프레임, 제2 압력 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 제1 압력 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지프레임은 피검자가 잡고 지지한다. 상기 제2 압력 측정부는 상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 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 지지프레임은, 피검자의 양측에 각각 위치하는 좌측 지지프레임 및 우측 지지프레임을 포함하고, 상기 제2 압력 측정부는, 상기 좌측 지지프레임 상에 구비되는 좌측 제2 압력 측정부, 및 상기 우측 지지프레임 상에 구비되는 우측 제2 압력 측정부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 피검자의 신체 정보를 입력받는 정보 입력부, 피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자세 조정부는, 상기 지지프레임의 높이를 가변시킬 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 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신체자세 측정방법에서, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부 상의 제1 압력 측정부에서 피검자의 족저압을 측정한다. 피검자가 잡고 지지하는 지지프레임 상의 제2 압력 측정부에서 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 단계는, 피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계, 및 상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계는, 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.

일 실시예에서, 상기 피검자의 족저압을 측정하기 전에, 피검자의 신체 정보를 입력받는 단계, 피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 단계, 및 피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 단순히 족저압만을 이용하여 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 신체를 지지하지 못하는 문제를 해결하여, 피검자의 족저압 외에, 피검자가 잡고 지지함에 따라 발생되는 로드도 동시에 이용하여 사용자의 검사시의 안전성을 향상시키는 것은 물론 검사 결과의 정확성을 향상시키고, 검사 시간을 감소시킬 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.

특히, 피검자가 불편한 상황에서 스스로 몸을 지지할 수 있도록 지지프레임이 구비되며, 지지프레임 상에 몸을 지지하면서 자연스럽게 인가되는 로드를 검사에 사용함으로써, 피검자에 대한 검사 결과의 정확성이 보다 향상된다.

이 경우, 상기 지지프레임은, 피검자가 잡은 위치 및 피검자가 기립한 위치를 바탕으로 높이가 가변되어, 검사에 보다 정확한 자세 및 위치로 피검자를 위치시킨 후에, 상기 족저압 및 로드를 측정하는 것으로, 이를 통해 다양한 피검자의 신체 조건에 부합하는 최적의 검사를 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신체 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 신체 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 신체 자세 측정시스템을 이용한 신체 자세 측정방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 검사 수행 단계의 세부 방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수 연산 단계를 도시한 흐름도이다.
도 6a는 도 1의 신체자세 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.

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 신체 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 신체 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 신체자세 측정시스템(10)은 플레이트부(11), 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30), 수직 프레임(40), 고정유닛(50), 정보 입력부(100), 위치 측정부(200), 자세 조정부(300), 연산부(400), 압력 측정부(500), 제어 판단부(600), 모니터링부(700) 및 데이터베이스(800)를 포함한다.

상기 플레이트부(11)는 지면 상에 위치하고, 상기 플레이트부(11) 상에는 상기 압력 측정부(500) 중, 제1 압력 측정부(510)가 위치한다.

상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30) 및 상기 수직 프레임(40)은 피검자(1, 도 6a 참조)가 위치하는 공간을 형성하며, 상기 고정유닛(50) 등이 고정되는 구조체인 것으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 구성될 수 있다.

즉, 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)은 각각 상기 플레이트부(11)로부터 연장되어, 피검자의 좌측 및 우측에 각각 배치되며, 피검자가 잡고 지지할 수 있는 위치에 위치한다.

이 경우, 상기 좌측 지지프레임(20)은 상기 플레이트부(11)로부터 소정 간격 이격되며 상부 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22), 및 상기 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22)을 서로 연결하는 상부 프레임(23)을 포함하고, 상기 우측 지지프레임(30)도 상기 플레이트부(11)로부터 소정 간격 이격되며 상부 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면 프레임들(31, 32), 및 상기 한 쌍의 측면 프레임들(31, 32)을 서로 연결하는 상부 프레임(33)을 포함한다.

상기 좌측 지지프레임(20)의 측면 프레임들(21, 22) 상에는 후술되는 좌측 자세조정부(310)가 각각 구비되며, 상기 우측 지지프레임(30)의 측면 프레임들(31, 32) 상에는 우측 자세조정부(320)가 각각 구비된다.

또한, 상기 좌측 지지프레임(20)의 상부 프레임(23) 상에는 좌측 제2 압력측정부(521)가 구비되며, 상기 우측 지지프레임(30)의 상부 프레임(33) 상에는 우측 제2 압력측정부(522)가 구비된다.

한편, 상기 수직 프레임(40)은 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 전단에 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)보다 높은 높이로 연장되며 위치하며, 상기 수직 프레임(40) 상에 고정되는 상기 고정유닛(50)은 피검자를 향해 위치하여, 필요한 경우, 피검자의 몸체 등을 고정하기 위해 사용된다.

즉, 스스로 기립이 어려운 상태의 피검자는 상기 고정유닛(50)에 의해 고정된 상태에서 후술되는 검사가 수행될 수 있다.

이 경우, 상기 고정유닛(50)의 형상은 다양하게 형성될 수 있는 것은 자명하다.

이상과 같이, 도 2에 도시된 구조의 신체자세 측정시스템(10)을 이용하여, 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 위치하는 제1 압력측정부(510)에 두 발을 위치시키고, 상기 좌측 지지프레임(20)의 상부 프레임(23) 상에 위치하는 좌측 제2 압력측정부(521) 상에 좌측 손을 위치시키며 상기 상부 프레임(23)을 잡고, 상기 우측 지지프레임(30)의 상부 프레임(33) 상에 위치하는 우측 제2 압력측정부(522) 상에 우측 손을 위치시키며 상기 상부 프레임(33)을 잡은 상태에서, 후술되는 검사가 수행될 수 있다.

한편, 상기 정보 입력부(100)는 피검자의 신체 정보를 입력받는 것으로, 상기 데이터베이스(800)에 저장된 피검자의 신체 정보를 바탕으로 검사의 대상이 되는 피검자의 신체 정보를 입력받을 수 있으며, 이와 달리, 피검자 또는 보조인이 피검자의 신체 정보를 직접 입력하여 정보를 제공받을 수도 있다.

이 경우, 입력되는 신체 정보는 키, 몸무게, 나이 등으로, 후술되는 검사에 필요한 모든 정보일 수 있고 제한되지 않는다.

상기 위치 측정부(200)는 피검자가 상기 플레이트 부(11) 상에 기립한 위치를 측정한다. 이 경우, 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 위치하는 상기 제1 압력 측정부(510) 상에 기립한 상태이므로, 결국 상기 위치 측정부(200)는 상기 제1 압력 측정부(510) 상의 피검자의 위치를 측정하게 된다.

상기 자세 조정부(300)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 좌측 지지프레임(20)의 측면 프레임들(21, 22) 상에 한 쌍으로 구비되는 좌측 자세조정부(310), 및 상기 우측 지지프레임(30)의 측면 프레임(31, 32) 상에 한 쌍으로 구비되는 우측 자세조정부(320)를 포함한다.

이 경우, 상기 자세 조정부(300)는, 피검자가 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 상부 프레임들(23, 33)을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는데, 이 경우, 피검자가 기립한 위치를 측정하는 상기 위치 측정부(200)의 측정 결과도 동시에 고려할 수 있다.

일반적으로, 피검자는 좌측 및 우측의 팔 길이나 신체 골격이 서로 다를 수 있으므로, 후술되는 검사를 수행하기 위해, 양 측의 팔 길이나 신체 골격을 일정 범위 이내로 조정할 필요가 있다.

또한, 피검자가 기립한 자세의 경우도, 앞측으로 기울어지거나 뒤측으로 기울어질 수 있으며, 이러한 기울어진 정도도 일정 범위 이내로 조정할 필요가 있다.

이에, 상기 자세 조정부(300)를 통해, 피검자의 자세를 후술되는 검사를 수행할 수 있는 소정 범위 이내로 조정하는 것이 필요하다.

이 경우, 상기 자세 조정부(300)는 좌측 및 우측 자세 조정부들(310, 320)을 포함하므로, 좌측 및 우측의 자세를 서로 독립적으로 조정할 수 있으며, 상기 좌측 및 우측 자세 조정부들(310, 320) 각각은, 한 쌍으로 상기 전단 및 후단에 각각 위치하는 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22, 31, 32) 각각에 위치하므로, 전측 및 우측의 자세 역시 독립적으로 조정할 수 있다.

예를 들어, 상기 자세 조정부(300)는, 상기 측면 프레임들(21, 22, 31, 32) 각각의 높이를 가변시킴으로써, 피검자의 자세를 제어할 수 있다.

상기 압력 측정부(500)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 플레이트부(11) 상에 구비되는 제1 압력 측정부(510)는 피검자의 족저압을 측정하며, 상기 상부 프레임들(23, 33) 상에 구비되는 제2 압력 측정부(520)는 피검자가 잡고 지지함에 따라 상기 상부 프레임들(23, 33)로 인가되는 로드(load)를 측정한다.

즉, 상기 제1 압력 측정부(510)는 피검자의 족저압을 측정하며, 이 경우 측정되는 정보는, 피검자의 양 발의 전체적인 족저압의 분포, 족저압의 크기, 족저압의 평균 등일 수 있다.

상기 제1 압력 측정부(510)는, 예를 들어, 압력센서일 수 있으며, 족저압의 분포의 측정을 위해, 복수의 압력센서들이 상기 양 발이 위치하는 영역에 소정의 간격 및 배열로 분포될 수 있다.

상기 상부 프레임들(23, 33)은 좌측 상부 프레임(23) 및 우측 상부 프레임(33)을 포함하므로, 상기 제2 압력 측정부(520)의 좌측 제2 압력 측정부(521)는 상기 좌측 상부 프레임(23)으로 인가되는 로드를 측정하고, 우측 제2 압력 측정부(522)는 상기 우측 상부 프레임(33)으로 인가되는 로드를 측정한다.

이 경우, 상기 제2 압력 측정부(520)는 예를 들어, 로드셀(load cell)일 수 있다.

한편, 이상과 같이, 측정된 상기 족저압과 상기 로드에 관한 정보는 상기 연산부(400)로 제공된다.

한편, 상기 모니터링부(700)는, 상기 신체자세 측정시스템(10)을 통해 수행되는 신체자세 측정 상태가 모두 모니터링되며, 필요한 경우, 표시부를 통해 피검자 및 운영자 등에게 모니터링되는 정보를 표시할 수 있다.

상기 연산부(400)에서는, 상기 제1 압력 측정부(510)에서 제공되는 족저압 측정 정보, 및 상기 제2 압력 측정부(520)에서 제공되는 로드 측정 정보를 바탕으로, 소정의 연산을 수행하여, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하며, 이렇게 연산된 평형점수를 상기 제어 판단부(600)로 제공한다.

상기 제어 판단부(600)에서는, 상기 연산된 평형점수를 바탕으로, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단하고, 최종적인 판단 결과 및 관련 정보는 상기 모니터링 부(700)를 통해 외부로 표시될 수 있다.

한편, 상기 연산부(400)에서의 상기 평형점수의 연산과정에 대한 세부적인 내용은 이하의 자세 측정방법에 대한 설명에서 상술한다.

도 3은 도 1의 신체 자세 측정시스템을 이용한 신체 자세 측정방법을 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 상기 신체자세 측정방법(10)을 이용한 신체자세 측정방법에서는, 우선, 피검자의 신체 정보가 상기 정보 입력부(100)를 통해 입력된다(단계 S10).

이 경우, 상기 입력되는 신체 정보에 대하여는 앞서 설명한 바와 같으며, 별도의 단말기를 통해 피검자의 신체 정보가 직접 입력되거나, 피검자의 아이디 확인 등을 통해 신체 정보가 입력될 수 있다.

이 후, 상기 피검자가 상기 플레이트부(11) 상에 기립하면, 상기 위치 측정부(200)에서는, 상기 피검자가 상기 플레이트부(11) 상에 기립한 위치를 측정한다(단계 S20).

한편, 상기 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 기립하면서, 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)을 잡게 되며, 앞서 설명한 바와 같이, 피검자의 신체 구조나 자세 등에 따라 피검자가 양 측으로 잡는 위치는 서로 다를 수 있다.

이에, 상기 자세 조정부(300)는, 상기 피검자의 기립한 위치 및 피검자의 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로, 상기 피검자의 자세를 조정한다(단계 S30).

이 경우, 상기 자세 조정부(300)의 자세 조정의 구체적인 방법에 대하여는 앞서 설명한 바와 같다.

이 후, 상기 압력 측정부(500)를 통한 압력 측정을 바탕으로 검사, 즉 피검자의 신체자세를 측정한다(단계 S40).

한편, 상기 피검자의 신체자세의 측정 상태 또는 신체자세의 측정 결과에 대하여 상기 모니터링 부(700)를 통해 모니터링하며 필요한 경우 외부로 표시하며(단계 S50), 상기 측정 결과를 바탕으로 상기 제어 판단부(600)는 상기 피검자의 이상 유무를 판단한다(단계 S60).

이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 피검자의 신체자세의 측정단계(단계 S40)를 상술한다.

도 4는 도 3의 검사 수행 단계의 세부 방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수 연산 단계를 도시한 흐름도이다. 도 6a는 도 1의 신체자세 측정시스템에서, 피검자가 정자세로 기립한 상태를 도시한 모식도이며, 도 6b는 피검자가 기울어진 상태를 도시한 모식도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 피검자의 신체자세 측정에서는, 우선, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 상기 플레이트부(11) 상의 제1 압력측정부(510)에서 상기 피검자의 족저압을 측정한다(단계 S41).

또한, 상기 피검자가 잡고 지지하는 상기 지지프레임(20, 30) 상의 제2 압력측정부(520)에 인가되는 로드를 측정한다(단계 S42).

이 후, 상기 제1 압력측정부(510)에서 측정된 상기 족저압과 상기 제2 압력측정부(520)에서 측정된 상기 로드를 바탕으로, 상기 피검자의 평형점수를 연산한다(단계 S43).

이 경우, 상기 피검자의 평형점수를 연산하기 위해서는, 피검자가 제안되는 6가지 자세로 위치한 상태에서 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하여야 하는데, 상기 피검자의 평형점수의 연산을 위한 피검자의 각각의 자세에 대하여는 도 7을 통해 후술한다.

본 실시예의 경우, 상기 연산부(400)에서, 상기 족저압 정보 및 상기 로드 정보를 바탕으로 평형점수를 연산하는 것을 특징으로 하는데, 보다 구체적인 평형점수의 연산 방법은 하기와 같다.

이에, 도 6a 및 도 6b를 추가로 참조하면, 상기 연산부(400)에서는, 피검자의 기울임 각도를 도출한 후(단계 S45), 상기 도출된 기울임 각도(θ)의 최대값(θ_max)과 최소값(θ_min)을 바탕으로, 평형점수(Score)를 연산한다(단계 S46).

상기 도 6a 및 도 6b에서는 설명의 편의를 위해 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 상부 프레임들(23, 33)만 도시하였으며, 상기 상부 프레임들(22, 23)을 쥐는 피검자의 팔은 생략하였다.

이 경우, 상기 연산부(400)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 연산부(400)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, 피검자가 잡고 지지하는 좌측 및 우측 지지프레임들의 2개의 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 6a를 참조하면, 피검자(1)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자의 발의 족저 중심(Center of foot)은 전체적인 기립 상태의 중심에 해당되며, 피검자(1)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(1)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자(1)의 무게중심(Center of gravity, COG)은 피검자(1)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 위치한다고 가정하면, 피검자(1)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(1)의 무게중심(COG)의 위치는, 결국 상기 로드에 의한 압력 중심(COP), 즉 서로 다른 2개의 로드의 분포를 하나의 점에서 작용한다고 가정할 때 해당 로드의 작용점의 위치에 해당되게 된다. 즉, 상기 서로 다른 2개의 좌측 및 우측 제2 압력 측정부들(521, 522)을 통해 측정되는 로드들을 바탕으로 압력 중심(COP)을 도출하게 되면, 피검자의 무게중심의 위치를 도출할 수 있게 된다.

한편, 도 6b를 참조하면, 피검자(1)가 평형기능의 검사를 위해 소정의 위치로 자세가 기울어져 변경되는 경우, 상기 연산부(400)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(400)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(400)에서의 평형점수의 연산결과를 바탕으로, 상기 제어 판단부(600)에서는, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단한다(단계 S60).

도 7은 지각조절검사(Sensory Organization Test)에서 사용되는 6가지 조건의 예를 도시한 이미지이다.

본 실시예에서의 상기 신체자세 측정 시스템 및 이를 이용한 신체자세측정 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.

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 : 신체자세 측정시스템 11 : 플레이트 부
20 : 좌측 지지프레임 30 : 우측 지지프레임
40 : 수직 프레임 50 : 고정유닛
100 : 정보 입력부 200 : 위치 측정부
300 : 자세 조정부 400 : 연산부
500 : 압력 측정부 600 : 제어 판단부
700 : 모니터링부 800 : 데이터 베이스

Claims

피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부;
상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정하는 제1 압력 측정부;
피검자가 잡고 지지하는 지지프레임;
상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 측정하는 제2 압력 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 신체자세 측정시스템.
제1항에 있어서,
상기 지지프레임은, 피검자의 양측에 각각 위치하는 좌측 지지프레임 및 우측 지지프레임을 포함하고,
상기 제2 압력 측정부는, 상기 좌측 지지프레임 상에 구비되는 좌측 제2 압력 측정부, 및 상기 우측 지지프레임 상에 구비되는 우측 제2 압력 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
제1항에 있어서,
피검자의 신체 정보를 입력받는 정보 입력부;
피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함하는 신체자세 측정시스템.
제3항에 있어서, 상기 자세 조정부는,
상기 지지프레임의 높이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 신체자세 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 신체자세 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 신체자세 측정시스템.
삭제
피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부 상의 제1 압력 측정부에서 피검자의 족저압을 측정하는 단계;
피검자가 잡고 지지하는 지지프레임 상의 제2 압력 측정부에서 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 신체자세 측정방법.
제8항에 있어서, 상기 평형점수를 연산하는 단계는,
피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계; 및
상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정방법.
제9항에 있어서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계는,
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 신체자세 측정방법.
제8항에 있어서, 상기 피검자의 족저압을 측정하기 전에,
피검자의 신체 정보를 입력받는 단계;
피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 단계; 및
피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 단계를 더 포함하는 신체자세 측정방법.