KR20130050650A - Measuring device of postural reflex and up-and-down motion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자세균형 측정 및 상하 운동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 현재의 균형 능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하기 위한 자세균형 측정 및 운동 장치이다.The present invention relates to a posture balance measurement and up and down exercise device, and more specifically, to test the current balance ability (test) of the human body for sensory-motor training (Sensory-Motor Training) (test ), And also to improve functional exercise ability in the direction of lack of balance of the body according to the test results, muscle power, muscle endurance or flexibility ( Not to improve flexibility but to perform co-ordination or co-contraction of nerves and muscles with respect to the muscle groups involved in performing any functional movement. Improve posture balance and exercise devices to prevent injuries that may occur during functional activity of the human body and to improve already damaged functions. .
신체는 질량(mass) 높이 2/3 가량이 땅으로부터 밀집되어있기 때문에 균형감각 조절시스템이 작동이 될 때까지 본래부터 불안정한 구조이다. 신체는 외부로 부터의 갑작스러운 부하에 대한 근육의 반응에 있어서 근육은 자세안정과 균형 유지를 위해 빠른 속도로 몸을 안정시키기 위해 반응한다. 인체의 움직임에 있어서 관절을 유지하는 항상성에 있어서 감각(Sensory) 정보는 피부의 외부 수용기, 관절과 근육에서 감지된 동작과 위치를 중추 신경계(CNS)에 전달하고, 전정기관과 시각을 통해 중추신경계(CNS)에 영향을 준다치. 감각(Sensory) 정보는 피질하(subcortical) 중추에서 체제를 갖추고 재형성되며 실제로 움직임이 필요로 하는 말초에 영향을 주기 시작한다. 그러므로 감각 신경-운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)이란 기능적 관절의 안정성을 위해 감각 신경과 운동 근육(신경)을 포함하여 모든 구성요소들을 중추신경계에 통합하는 진행과정이다. The body is inherently unstable until the balance-sensing control system is activated because about two-thirds of its mass is concentrated from the ground. The body responds to the muscle's response to sudden loads from the outside and the muscle reacts to stabilize the body at high speed for postural stability and balance. In homeostasis, which maintains joints in the movement of the human body, sensory information transmits the movements and positions detected in the external receptors, joints and muscles of the skin to the central nervous system (CNS), and through the vestibular organ and vision to the central nervous system. Affects (CNS). Sensory information is structured and reformed in the subcortical center and begins to affect the periphery actually needed by movement. Therefore, Sensory-Motor Training is the process of integrating all components, including sensory and motor muscles, into the central nervous system for the stability of functional joints.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자세균형 측정 및 상하 운동 장치로서 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 측정판에서 좌우 및 앞뒤의 움직임을 측정하는 기구물을 통해 인체의 균형능력 측정한 후 평형검사를 시행하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향에서의 기능적인 운동능력 향상을 위해 컴퓨터 시각반응 되먹임 프로그램으로 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군에 대하여 신경과 근육의 협응 능력을 개선하여 인체의 기능적인 활동시 발생할 수 있는 손상을 예방하고, 이미 손상된 기능을 개선하기 위한 자세균형 측정 및 운동 장치이다. 또한, 기존의 자세균형 측정장치는 4개의 로드셀을 통해 좌우 및 앞뒤의 움직임을 무게중심(COP; Center of gravity)로 측정하여 자세 위치를 측정하는 방식을 적용하고 있다. 본 발명은 로드셀을 통해 좌우 및 앞뒤의 움직임을 측정하는 동시에 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽혀 똑바로 앉을 수 있는 상하의 움직임의 관절 가동범위를 측정하고 컴퓨터를 통해 상하 타겟을 주어 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽히고 일어서는 방식의 운동을 시킬 수 있는 장치를 제공하는 데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is a posture balance and vertical exercise device for sensory nerves and exercise muscle (nerve) training (Sensory-Motor Training) left and right on the measuring plate And equilibrium test after measuring the balance ability of the human body by measuring the movement of the front and back. Also, it is a computer visual feedback feedback program to improve the functional ability in the direction of lack of balance sense according to the test result. In performing any functional movement, it is possible to improve the coordination ability of nerves and muscles with respect to the muscle groups associated with the movement, to prevent damage that may occur during the functional activity of the human body, and to measure postural balance and to improve the already damaged function. It is an exercise device. In addition, the existing posture balance measuring device adopts a method of measuring posture position by measuring left and right and front and rear movements with a center of gravity (COP) through four load cells. The present invention measures the movement of the left and right and front and rear through the load cell at the same time to measure the joint movement range of the vertical movement of the upper and lower movements that can be bent in a straight position while standing upright and bent and standing up in the standing state by giving a vertical target through a computer The present invention provides a device capable of exercising the method.
본 발명의 제1 실시예에 의한 자세균형 측정 및 상하 운동 장치는, 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과; 상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과; 상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와; 상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와; 상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판의 하단 중앙에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진 것을 특징으로 한다. A posture balance measurement and vertical exercise device according to a first embodiment of the present invention, the measurement plate to allow the patient to rise; Four load cells installed at a lower corner of a square corner of the measurement plate and measured by a change in the center of gravity of the patient on the measurement plate; A height-attaching belt connected to the velcro wound around the waist of the patient to measure the movement of the patient on the measuring plate; A height tape connected to the height attachment belt; The height tape is wound, characterized in that consisting of the vertical height measuring device which is installed in the center of the lower end of the measuring plate to measure the height of the height tape.
상기 상하 높낮이 측정장치는, 상기 높낮이줄자가 감겨져 있는 태엽줄자와, 상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와, 상기 엔코더를 연결하는 고정 베어링과, 상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와, 상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된 것을 특징으로 한다. The up and down height measuring device includes an encoder measuring the length of the winding tape and the tape measure drawn out from the winding tape, a fixed bearing connecting the encoder, and an outer peripheral surface of the fixed bearing. Tape measure fixed bearing guide for guiding the height tape measure, and a tape measure fixed holder for holding the height tape guided by the tape measure fixed bearing guide to be guided to the measuring plate.
본 발명의 자세균형 측정 및 상하 운동 장치에 의하면, 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 현재의 균형 능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육 군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하는 효과를 가지고 있다. According to the posture balance measurement and vertical motion device of the present invention, a test of the current balance ability of the human body is necessary for sensory nerve and motor-motor training. In addition, in order to improve the functional exercise ability in the direction of lack of balance of the body according to the test results, to improve muscle power, muscle endurance or flexibility of the muscle alone. Rather, in performing any functional movement, the co-ordination or co-contraction of the nerves and muscles with respect to the muscle groups associated with the movement is improved. It has the effect of preventing injury that may occur during functional activity and improving already damaged functions.
도 1은 본 발명의 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 측정판의 상면과 하면을 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명의 측정판과 로드셀이 부착된 하판의 사이에 설치된 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이며,
도 4는 본 발명의 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며,
도 5는 본 발명에 의한 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치에 의해 측정되는 환자의 상태를 표시하는 도면이다. 1 is a perspective view showing a posture balance measurement and vertical movement measuring apparatus of the present invention,
2 is a view showing the upper and lower surfaces of the measuring plate of the present invention,
Figure 3 is a perspective view showing a vertical motion measuring device installed between the measuring plate of the present invention and the lower plate with a load cell,
FIG. 4 is a measurement block diagram of four load cell signals converted from analog values to digital values through an A / D converter in the microcontroller of the present invention.
5 is a view showing the state of the patient measured by the posture balance measurement and vertical motion measurement apparatus according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
[실시예][Example]
도 1은 본 발명의 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 측정판의 상면과 하면을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 측정판과 로드셀이 부착된 하판의 사이에 설치된 상하 운동 측정 장치를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며, 도 5는 본 발명에 의한 자세 균형 측정 및 상하 운동 측정 장치에 의해 측정되는 환자의 상태를 표시하는 도면이다.1 is a perspective view showing a posture balance measurement and vertical motion measuring apparatus of the present invention, Figure 2 is a view showing the upper and lower surfaces of the measuring plate of the present invention, Figure 3 is a measurement plate and a load cell of the present invention is attached 4 is a perspective view illustrating a vertical motion measuring device installed between the lower plates, and FIG. 4 is a measurement block diagram of converting analog values into digital values through four load cell signals through an A / D converter in the microcontroller of the present invention. 5 is a diagram showing the state of the patient measured by the posture balance measurement and the vertical motion measuring apparatus according to the present invention.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자세균형 측정 및 상하 운동 장치는, 환자가 올라설 수 있도록 된 측정판과; 상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과; 상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와; 상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와; 상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판의 하단 중앙에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진다. As shown in Figures 1 to 5, the posture balance measurement and vertical movement apparatus according to the present invention, the measurement plate to allow the patient to rise; Four load cells installed at a lower corner of a square corner of the measurement plate and measured by a change in the center of gravity of the patient on the measurement plate; A height-attaching belt connected to the velcro wound around the waist of the patient to measure the movement of the patient on the measuring plate; A height tape connected to the height attachment belt; The height tape is wound, and consists of a vertical height measuring device which is installed in the center of the lower end of the measuring plate to measure the height of the height tape.
상기 상하 높낮이 측정장치는, 상기 높낮이줄가가 감겨져 있는 태엽줄자와, 상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와, 상기 엔코더를 연결하는 고정 베어링과, 상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와, 상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된다. The upper and lower height measuring apparatus includes an encoder for measuring the length of the winding tape, in which the height tape is wound, an encoder measuring the length of the height tape drawn from the winding tape, a fixed bearing connecting the encoder, and an outer peripheral surface of the fixed bearing. Tape measure fixed bearing guide for guiding the height tape measure and a tape measure fixed holder for holding the height tape guided by the tape fixed bearing guide to be guided to the measuring plate.
도 1에서와 같이 환자가 측정판위에 서서 4개의 로드셀을 통해 전후좌우의 움직임을 무게중심의 변화로 측정하는 방식과 허리에 벨크로를 착용하여 상하의 관절 가동 움직임을 측정하고 운동시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.As shown in FIG. 1, a patient stands on a measurement plate and measures movement of front, rear, left and right through a change of center of gravity through four load cells, and a device capable of measuring and exercising upper and lower joint movement by wearing a velcro at the waist. will be.
측정판 위에서 자세균형을 측정하는 원리는 4개의 로드셀에서 평형을 이룰 때 로드셀 4개의 지점의 중앙에 무게중심(COP; Center of gravity)이 위치하게 되며 로드셀의 균형이 틀어질 때 무게중심이 무거운 방향으로 이동하게 된다. The principle of measuring posture balance on the measuring plate is that the center of gravity (COP) is located at the center of 4 load cell points when the load cell is balanced, and the center of gravity is heavy when the load cell is balanced. Will be moved to.
또한, 상하의 움직임을 측정하기 위해 도 2의 높낮이 부착벨트와 허리의 벨크로에 부착벨트를 연결한 후 도 5에서와 같이 환자가 똑바로 서있는 상태를 설정하고 무릎을 굽혀 똑바로 앉을 수 있는 상태를 설정하며, 상하의 움직임의 관절 가동범위를 측정하게 된다. 컴퓨터를 통해 상하 타겟을 주어 똑바로 서있는 상태에서 무릎을 굽히고 일어서는 방식의 운동을 시킬 수 있으며, 좌우의 움직임은 4개의 로드셀을 통해 입력된 무게중심 좌우의 움직임을 측정하여 환자의 타겟에 맞는 좌우 및 상하 움직임을 유도해 낼 수 있다.In addition, after connecting the attaching belt to the height-elevating belt and the waist velcro of Figure 2 to measure the movement of the upper and lower, and set the patient standing upright as shown in Figure 5 and bend the knees to sit up straight, The joint movement range of the up and down movement is measured. The upper and lower targets can be given through the computer to bend up and stand up while standing upright.The left and right movements measure the left and right movements of the center of gravity inputted through the four load cells. Can induce up and down movement.
도 3은 상하의 움직임을 측정하는 방식에 관한 구조물로서, 상하로 움직일 때 태엽줄자는 일정하게 당기는 힘을 이용하여 환자가 앉을 때 자동으로 태엽줄자가 감아주어 높낮이 움직임을 자연스럽게 유도해 낼 수 있으며, 또한 줄자로 표시되어 육안으로도 움직이는 가동범위를 수치적으로 표시할 수 있도록 유도하게 된다. 줄자의 높낮이 측정은 높낮이 줄자에 부착된 베어링과 엔코더를 통해 상하로 움직일 때마다 일정한 각도의 움직임을 측정한다. 줄자의 이동을 측정하기 위해 줄자고정 베어링과 엔코더 연결 고정베어링을 맞물려 높낮이줄자가 이동할 때 엔코더에 항상 연결될 수 있는 구조로 설계되어 있다.3 is a structure relating to a method for measuring the movement of the vertical movement, the spring tape when the movement up and down by using a constant pulling force can be automatically wound on the spring tape when the patient sits, it can induce high and low movement naturally It is indicated by a tape measure to guide the numerical display of the moving range with the naked eye. The height measurement of the tape measure measures the movement of a certain angle every time it moves up and down through the bearing and encoder attached to the tape measure. In order to measure the movement of the tape measure, it is designed to be connected to the encoder at all times when the tape measure moves as it engages the fixed tape bearing and the fixed bearing of encoder connection.
또한, 환자의 상하 움직임을 측정하는 방식으로서, 환자의 정면부에 상부마킹과, 상부마킹으로 수직하부로 설정된 거리만큼 이격되어 있는 하부마킹을 부착하고, 이 환자의 상하 운동시 상부마킹과 하부마킹의 사이의 이동 거리를 측정하는 카메라가 측정기기에 설치되어 있다. In addition, as a method of measuring the vertical movement of the patient, the upper marking and the lower marking is attached to the front of the patient, and the upper marking and the lower marking spaced apart by the vertically set distance, and the upper and lower marking during the vertical movement of the patient A camera for measuring the moving distance between is installed in the measuring device.
도 4는 마이크로컨트롤러에서 4개의 로드셀 신호를 A/D 변환기를 통해 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 측정 블록도이며, 상하의 움직임은 엔코더에서 A상, B상, Z상의 신호를 분석하여 정방향, 역방향의 움직임을 측정하기 위한 블록도이다. 이때 측정된 데이터는 PC의 RS-232C 통신방식을 적용하여 데이터를 전송하여 프로그램에서 무게중심과 각도정보를 이용하여 자세균형 측정 및 운동 프로그램을 통해 훈련할 수 있는 장치이다. 4 is a measurement block diagram of four load cell signals converted from an analog value to a digital value through an A / D converter in a microcontroller. Up and down movements are performed by analyzing signals of A, B, and Z phases in an encoder. This is a block diagram for measuring the movement of the. The measured data is a device that can be trained through the posture balance measurement and exercise program using the center of gravity and angle information in the program by transmitting the data by applying the RS-232C communication method of the PC.
이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. And will be included in the described technical idea.
Claims (3)
상기 측정판의 사각 모서리 하단에 설치되어 측정판 위의 환자의 전후좌우 무게 중심의 변화로 측정하는 4개의 로드셀과;
상기 측정판 위의 환자의 상하의 움직임을 측정하기 위해 환자의 허리에 감긴 벨크로와 연결되어 연결된 높낮이 부착벨트와;
상기 높낮이 부착벨트에 연결된 높낮이줄자와;
상기 높낮이줄자가 감겨져 있고, 상기 높낮이줄자의 높낮이를 측정하도록 상기 측정판의 하단 중앙에 설치되어 있는 상하 높낮이 측정장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 자세균형 측정 및 상하 운동 장치.A measuring plate on which the patient can stand up;
Four load cells installed at a lower corner of a square corner of the measurement plate and measured by a change in the center of gravity of the patient on the measurement plate;
A height-attaching belt connected to the velcro wound around the waist of the patient to measure the movement of the patient on the measuring plate;
A height tape connected to the height attachment belt;
Posture balance measurement and vertical movement device, characterized in that consisting of the vertical height measuring device is installed in the lower center of the measuring plate to the height tape is wound, the height of the height tape measure.
상기 상하 높낮이 측정장치는,
상기 높낮이줄가가 감겨져 있는 태엽줄자와;
상기 태엽줄자로부터 인출되는 높낮이줄자의 길이를 측정하는 엔코더와;
상기 엔코더를 연결하는 고정 베어링과;
상기 고정 베어링의 외주면을 통과한 높낮이줄자를 가이드하는 줄자 고정 베어링 가이드와;
상기 줄자 고정 베어링 가이드에 가이드되어 인출되는 높낮이줄자를 상기 측정판 위로 안내되도록 홀딩하는 줄자고정홀더로 구성된 것을 특징으로 하는 자세균형 측정 및 상하 운동 장치. The method of claim 1,
The vertical height measuring device,
A winding tape wound around the height of the rope;
An encoder for measuring a length of the height tape drawn out from the spring tape;
A fixed bearing connecting the encoder;
A tape measure fixed bearing guide for guiding a tape measure passing through the outer circumferential surface of the fixed bearing;
Posture balance measurement and vertical movement device, characterized in that consisting of a tape measure holder for holding the guide to the tape measure fixed bearing guide to guide the height of the tape drawn out above the measuring plate.
상기 상하 높낮이 측정장치는, 환자의 상하 움직임을 측정하는 방식으로서, 환자의 정면부에 상부마킹과;
상기 상부마킹으로 수직하부로 설정된 거리만큼 이격되어 부착된 하부마킹과;
환자의 상하 운동시 상기 상부마킹과 하부마킹의 사이의 이동 거리를 측정하도록 설치된 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자세균형 측정 및 상하 운동 장치.
The method of claim 1,
The vertical height measuring device is a method for measuring the vertical movement of the patient, the upper marking on the front of the patient;
A lower marking attached to the upper marking at a distance set vertically downward;
Posture balance measurement and vertical movement device further comprises a camera installed to measure the moving distance between the upper marking and the lower marking during the vertical movement of the patient.
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