KR20130034245A - 재활용 운동량 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 체감형 재활운동에 필요한 모션인식 기술로 안정되고 우수한 의학적 특징을 갖는 재활운동에 최적화 되도록 하고, 다양한 운동처방을 개발했을 때 최소한의 변경으로 손쉽게 적용가능한 확장성이 우수하며, 다양한 정보통신기기에 익숙치 않는 노인의 특성을 반영하여 TV처럼 쉽게 조작 가능하도록 한 것으로서, 신체 각각의 관절에 감지수단을 부착하여 관절의 각도 및 관절운동 범위를 정량적으로 측정하여 관절의 이상 유무를 판단할 수 있는 진단 기술과 최상의 치료효과를 기대할 수 있는 관절의 등속성 및 등척성 운동을 처방하고 운용 및 관리할 수 있는 재활용 운동량 측정 시스템에 관한 것이다.

Description

재활용 운동량 측정 시스템{Rehabilitation momentum measurement system}
본 발명은 재활용 운동량 측정 시스템으로써, 더욱 상세하게는 신체 각각의 관절에 감지수단을 부착하여 관절의 각도 및 관절운동 범위를 정량적으로 측정하여 관절의 이상 유무를 판단할 수 있는 진단 기술의 개발과 최상의 치료효과를 기대할 수 있는 관절의 등속성 및 등척성 운동을 처방하고 운용 및 관리할 수 있는 재활용 운동량 측정 시스템에 관한 것이다.
최근에 IT와 VR기술을 적용해 기존 스포츠 경기를 실내에서 즐기는 체감형 스포츠가 증가하고 있는데, 체감형 스포츠 기술은 공간적, 신체적 제약으로 스포츠나 체육활동에 직접 할 수 없는 사람에게 실제 경기와 같이 체감하며 스포츠를 즐길 수 있도록 가상의 스포츠 환경을 제공하는 기술이다. 전 세계적으로 스포츠에서의 재활의학 및 정형의학의 필요성은 강조되어 왔으나 의학적 신체측정(운동각도의 범위 및 속도)을 정량적 데이터로 구현하는 것에 대한 인체측정기기의 기술적 한계로 인하여 스포츠와 의학이 접목되는데에 어려움이 있었다.
특히 신체적 활동의 제약이 많은 노인세대의 통증관리 및 건강관리와 질 높은 삶을 위한 노인 및 장애인 전용의 다양한 운동처방 프로그램 개발이 절실히 요구되며, 이에 대응할 수 있는 근력 및 척추 등의 정확한 현재 상태 측정과 그에 맞는 실시간 운동을 측정 및 분석하는 기술 개발 필요성이 높아지고 있다.
일본 게임회사 Nintendo가 개발한 체감형 게임 플랫폼인 ‘Wii’는 노인 및 환자 재활운동에 활용되는데, 자신의 몸을 직접 움직이며 즐기는 닌텐도 체감형 게임기 ‘위(Wii)'는 물리치료에도 사용된다. 일예로‘Wii’의 야구 게임 치료는 팔의 균형감각과 근력을 끌어올리는데 도움을 준다.
더힘스는 1998년 설립되어 의료정보시스템 구축 SI 산업과 체형체력 측정장치개발제조 및 판매를 행하고 있다. 특히 건강/의료시스템과 정보시스템의 기술융합에 두드러진 활동을 보여 그동안 3차원 뇌정위방사선 수술 계획시스템, 의료용 영상 전장 및 전송 시스템, 디지털 뇌파계 등 첨단의료정보시스템들을 개발하여 다양한 기술융합에 성공했다는 평가를 받고 있다. 특히, 지속적인 모티베이션을 위하여 재미있게 자신의 건강을 관리하고 증진시킬 수있도록 정보통 신, 의공학, 스포츠, 엔터테인먼트 분야의 기술을 융합한 새로운 개념의 운동을 위한 제품 들을개발하고 있다.
유산소 운동기구 전문 기술기업인 태하메카트로닉스는 유로 스타일의 엘립티컬과 접이식 러닝머신을 공급하고 있다. 엘립티컬 ‘STEX8020EX’ 모델은 클럽용 모델로 유럽과 미주에서 러닝머신보다 더욱 인기를 누리는 제품이다. 이 제품은 앞뒤로 걷기, 달리기는 물론 상체 로윙(노젓기) 등이다. 다양한 운동을 재미있게 할 수 있어 운동효과가 높다는 장점이 있다. 특히 알터네이터 자가발전시스템이라 불리는 자가 전원 시스템이 장착돼 전원 공급 장치에 구애받지 않는 자유로운 배치가 가능한 경제적인 제품이라 할 수 있다. 또한 발전제동 방식을 적용해 일반 마그네틱 방식의 다른 제품에 비해 운동부하를 1~20단계로 세밀하게 조절할 수 있어 사용자의 운동 능력에 따라 다양한 강도로 운전할 수 있다.
본 발명은 종래의 재활장치들의 단점을 보완 개선한 것으로서, 본 발명의 목적은 체감형 재활운동에 필요한 모션인식 기술로 안정되고 우수한 의학적 특징을 갖는 재활운동에 최적화 되도록 하고, 다양한 운동처방을 개발했을 때 최소한의 변경으로 손쉽게 적용가능한 확장성이 우수하며, 다양한 정보통신기기에 익숙치 않는 노인의 특성을 반영하여 TV처럼 쉽게 조작 가능하도록 한 것으로서, 신체 각각의 관절에 감지수단을 부착하여 관절의 각도 및 관절운동 범위를 정량적으로 측정하여 관절의 이상 유무를 판단할 수 있는 진단 기술과 최상의 치료효과를 기대할 수 있는 관절의 등속성 및 등척성 운동을 처방하고 운용 및 관리할 수 있는 재활용 운동량 측정 시스템을 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 각도측정 및 운동속도 계측기술로써, 감지수단을 이용하여 X,Y,Z축의 3축 각도를 위치변량에 따라 측정하여 중력가속도의 변화량 측정으로 3축의 각도를 측정하고, 위치변량에 따른 중력가속도의 변화로 상기 각축의 변량에 의한 벡터값 계산으로 힘의 운동방향을 측정하며, 상기 운동방향 측정에 의한 위치변량과 시간변량의 값으로 운동속도를 산출하여 상기 각축의 위치 및 속도를 측정하여 재활의학에 활용하는 특징이 있다.
본 발명은 측정 및 분석된 데이터를 통한 최적화된 실시간의 운동 및 교정 시스템의 접목으로 등속성 운동의 실시간 측정 및 조정(운동의 각도범위, 속도, 및 횟수)과 이전 운동측정데이터와의 비교, 분석 및 평가와 처방이 가능하다. 또한 등척성 운동의 실시간 측정 및 조정(운동의 각도범위, 속도, 및 횟수)과 이전 운동측정 데이터와의 비교, 분석 및 평가와 처방이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 운동량 측정시스템의 개념도
본 발명은 디지털 동작분석 운동능력 측정 및 관절의 각도와 관절운동 범위를 정량적으로 측정하여 이상유무를 진단하고 최상의 치료효과를 기대할 수 있는 운동을 처방하며 운용 및 관리할 수 있는 기술로써, 관절의 디지털분석 및 운동능력 측정기기 및 프로그램이다. 신체 각 부위별 관절의 정적 각도와 동적 각도의 측정 및 분석으로 신체부위별 관계 분석, 신체유형별 특성비교, 신체의 위치, 압력, 형태와의 관계분석을 진행하고, 센서를 통한 아날로그값의 디지털수치화로 정량화, 과학화를 위한 항목개발 및 수치화를 이루며, 중요부위의 분포도를 수치화하여 적용되는 힘의 방향과 예후의 평가항목이 기록되며, 측정 및 분석된 데이터를 통한 최적화된 실시간의 운동 및 교정 시스템의 접목으로 등속성 운동의 실시간 측정 및 조정(운동의 각도범위, 속도, 및 횟수)과 이전 운동측정 데이터와의 비교, 분석 및 평가와 처방이 가능하며, 등척성 운동의 실시간 측정 및 조정(운동의 각도범위, 속도, 및 횟수)과 이전 운동측정데이터와의 비교, 분석 및 평가와 처방이 가능하다.
이를 위하여 본 발명은 각도측정 및 운동속도 계측기술로써, 중력가속도 센서와 각속도센서를 이용하여 X,Y,Z축의 3축 각도를 위치변량에 따라 측정하여 중력가속도의 변화량 측정으로 3축의 각도측정이 가능하다.
운동방향은 위치변량에 따른 중력가속도의 변화로 각축의 변량에 의한 벡터 값 계산으로 힘의 운동방향 측정이 가능하고, 운동속도는 운동방향측정에 의한 위치변량과 시간변량의 수식으로 운동속도를 산출하여(운동속도=위치변량/시간변량) 각축의 위치 및 속도를 측정한다.
가속도센서는 PCB에 실장을 할 경우 Z축은 지구 중력의 영향을 받는다. 지구중력을 기본적으로 1G일때 센서의 정확도가 제일 높다. 이때 X축, Y축값 측정은 Z축의 값을 기준으로 얼마나 기울어졌는가를 측정한다. Z축의 경우 위 아래로 움직일때 변화하는 중력값을 측정하여 일정한 수식에 의하여 계산된다. SCA-3000 센서는 두가지 통신모드를 지원한다. 센서에서 측정된 데이터는 아날로그 값이다. 아날로그 값을 CPU에서 받아 AD컨버터를 이용하여 아날로드 to 디지털 값으로 변환해준다. 이 변환된 값을 센서 데이터시트에 나와있는 수식에 의하여 계산하여 디스플레이를 하게 된다. 디스플레이는 LCD 또는 세그먼트로 한다.
상기와 같이 측정된 데이터는 정확한 데이터 전송을 위한 무선 통신모듈을 통하여 진단프로그램으로 전송된 후 운동 및 처방에 활용된다. 정적 각도 및 동적 각도(운동각도 및 범위) 측정을 통한 분석 솔루션으로 운동속도와 최대 운동각도 측정을 통하여 운동능력 진단이 가능하고, 운동능력 진단 및 분석을 통한 운동처방이 가능하다. 운동처방을 통한 실시간 운동데이타 표출 및 피드백으로 재미있는 체감형 재활 게임소프트(스마트폰 어플리케이션 S/W)을 제공하고, 동작프로그램 분석으로 관절(척추, 상지, 하지, 족부 등)각도 및 운동범위를 측정하여 보행분석 측정이 가능하다. 또한 등속성운동 측정관리 및 체감형 운동게임(스마트폰 어플 등)으로 교정운동을 통한 운동처방 제시 및 피드백이 가능하다.
HIL의 PACS 솔루션은 2D로 구성되어 있지만 3D 엔진으로 의료영상을 3D로 볼 수 있는 3차원 의료영상 소프트웨어를 구현하여 선택한 의료영상을 JPEG, PDF, PowerPoint, Excel 등의 다양한 문서로 손쉽게 저장할 수 있으며, 또한 다양한 의료 DB I/F를 통하여 쿼리를 작성하고, 폼 기반으로 검색이 수행된다. 그리고 인터넷 PACS에 사용된 네트워크 기술은 대량의 영상 전송을 필요로 하는데 이러한 네트워크 영상 전송 기술을 이용하여 자체 메신저 프로그램을 통한 자료 회의가 가능하다.

Claims (2)

  1. 각도측정 및 운동속도 계측기술로써, 감지수단을 이용하여 X,Y,Z축의 3축 각도를 위치변량에 따라 측정하여 중력가속도의 변화량 측정으로 3축의 각도를 측정하고,
    위치변량에 따른 중력가속도의 변화로 상기 각축의 변량에 의한 벡터값 계산으로 힘의 운동방향을 측정하며, 상기 운동방향 측정에 의한 위치변량과 시간변량의 값으로 운동속도를 산출하여 상기 각축의 위치 및 속도를 측정하여 재활의학에 활용하는 것을 특징으로 하는 재활용 운동량 측정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지수단은 중력가속도 센서와 각속도센서임을 특징으로 하는 재활용 운동량 측정 시스템.
KR1020110098146A 2011-09-28 2011-09-28 재활용 운동량 측정 시스템 KR20130034245A (ko)

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