KR20150063322A - 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치, 이를 이용한 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치 - Google Patents

Abstract

운동체에 착탈식으로 장착되어, 운동체의 기준면이 향하는 Z축, 상기 Z축을 포함하는 가상수직평면에서 상기 Z축에 대해 수직인 X축 및 상기 X축을 포함하는 가상수평평면에서 상기 X축에 대해 수직인 Y축의 3차원 공간에서 운동체의 자세 또는 운동을 추적하는 운동체 착탈형 운동 자세 및 운동 추적 장치를 개시한다. 상기 운동체 착탈형 자세 및 운동 추적 장치는 운동체를 추적 모니터링하는 회로부와 전원을 내장하는 몸체부와, 상기 몸체부에 내장된 회로부 및 전원부를 고정하기 위하여 상기 몸체부와 결합되는 내부 뚜껑과, 내부 회로부의 방수를 위하여 몸체부와 방수 결합되는 구조의 외부 뚜껑으로 일체화 된 몸체부와 일측면이 몸체부와 결합되고, 타측면이 칫솔등의 운동체가 삽입되어 압착 고정될 수 있는 홈을 가지는 탄력재질의 체결부재로 구성된 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치를 개시한다.

Description

운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치, 이를 이용한 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치 {REMOVAL APPARATUS OF CHASING POSTURE AND MOTION OF MOVING MATERIAL OBJECT, REMOVAL APPARATUS OF CHASING POSTURE AND MOTION OF TOOTHBRUSH USING THE SAME}

본 발명은 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 3축 가속도계 등 다양한 동작 센서를 구비하고, 운동체에 착탈식으로 결합하여 운동체의 자세 또는 동작을 추적하는 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치, 이를 이용한 칫솔 자세 및 운동 추적 장치에 관한 것이다.

운동체의 자세를 파악하기 위하여 가속도센서, 각속도센서, 지자기센서 등을 조합하여 운동체의 자세를 파악한다.

그러나 종래의 기술들은 목표하는 운동체 안에 상기 동작 센서 및 추적장치가 내장되어 있어, 운동체의 부피가 커져서 사용성에 불편을 초래함과 동시에, 사용자가 다양한 운동체의 운동체 자세 또는 운동 추적 기능을 적용하기 위해서는 해당되는 운동체를 모두 구매하거나, 별도로 제작해야 하는 불편함이 있었다.

최근에는 이러한 자세 추적기술을 응용한 여러 가지 제품들이 소개되고 있다. 특히 칫솔의 자세를 추적하여 잘못된 양치질을 교정하기 위한 교정용 칫솔에서 정확한 자세파악을 위하여 복잡하고 비싼 센서들을 조합하기 때문에 제조원가가 너무 비싸 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다.

또한 칫솔들은 소비자의 기호가 천차만별이고, 그 종류도 다양하여 다양한 기종의 교정용 칫솔을 만드는 데에 한계가 있다. 또한 초음파 음파 칫솔등의 고진동 전동칫솔의 경우에는 동작센서들이 고진동의 영향으로 자세 또는 운동을 추정하는 데에 어려움이 있다.

그러므로 양치 습관을 진단하는 시스템 및 양치 패턴을 분석하는 기술 등이 제안되고 있지만, 이에 선행되어야 할 사용자의 기호에 맞는 다양한 칫솔에 손쉽게 적용하여 칫솔질 동작 또는 위치를 추적할 수 있는 기술이 미흡한 실정이어서 이에 대한 기술이 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 가속도계, 각속도계 또는 지자계 센서등의 동작 센서를 구비하여 운동체의 자세 또는 동작을 추적하는 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 목적은 체결부재를 통하여 다양한 칫솔들에 범용적 또는 공통적으로 사용하기 위하여 칫솔과 분리 가능한 착탈형 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치는 운동체에 착탈식으로 장착되어, 운동체의 기준면이 향하는 Z축, 상기 Z축을 포함하는 가상수직평면에서 상기 Z축에 대해 수직인 X축 또는 상기 X축을 포함하는 가상수평평면에서 상기 X축에 대해 수직인 Y축의 3차원 공간에서 운동체의 자세 또는 동작을 추적하는 운동체 착탈형 자세 또는 운동 추적 장치를 개시한다. 이에 대한 자세한 설명은 본 발명인이 출원한 대한민국 특허 출원번호 제2007-0117688의 운동체 자세 추적장치, 운동체 자세 추적 방법, 이를 이용한 칫솔 자세 추적 장치 및 자세 추정방법에 그 일례가 개시되어 있어 상세 내용은 생략하기로 한다.

상기 운동체 착탈형 자세 및 운동 추적 장치는 운동체를 추적 모니터링하는 회로부(107)와 전원(108)을 내장하는 본체(106)와, 상기 본체(106)에 내장된 회로부(107) 및 전원부(108)를 고정하기 위하여 상기 본체와 결합되는 내부 뚜껑(104)과, 내부 회로부(107)의 방수를 위하여 몸체부(106)와 방수 결합되는 구조의 외부 뚜껑(103)으로 일체화 된 몸체부(100)와 일측면이 몸체부(100)와 결합되고, 타측면이 칫솔등의 운동체가 삽입되어 압착 고정될 수 있는 홈을 가지는 탄력재질의 체결부재(200)로 구성된 운동체 착탈형 자세 또는 운동 추적 장치를 개시한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예의 운동체 착탈형 칫솔자세 또는 운동 추적 장치는 칫솔모면이 향하는 방향, 상기 칫솔모면이 향하는 방향의 축을 포함하는 가상수직평면에서 상기 칫솔모면이 향하는 방향에 대해 수직인 칫솔대 길이방향, 상기 칫솔대 길이방향을 포함하는 가상수평평면에서 상기 칫솔대 길이방향에 대해 수직인 칫솔모 요동 방향의 3차원 구강 공간 내에서 칫솔 자세를 추적하기 위하여 3축 동작센서, 판단부를 포함한다. 3축 동작센서는 칫솔모면이 향하는 방향이 칫솔대 길이방향을 회전축으로 하여 구강 내 상하좌우의 어느 방향을 향하고 있는지를 실시간으로 검출할 수 있거나, 칫솔대 길이 방향이 구강 내에서 지구의 자북 방향에 대해 상대적으로 얼마나 편향되어 있는지를 실시간으로 검출할 수 있다. 판단부는 3축 가속도계 또는 지자계 센서의 검출신호에 응답하여 칫솔의 칫솔대가 자북방향에 대해 상대적으로 어느 정도 편향되어 칫솔모면이 상하좌우 중 어느 방향을 향하고 있는 자세를 취하는지를 판단하여 현재 칫솔모면이 어느 치아부분을 닦고 있는지를 판단한다. 또한 각속도센서는 초기의 위치대비 이동한 각을 측정하여 칫솔의 위치 또는 방향을 판단할 수도 있다.

판단부는 동작센서의 구성에 따라 가장 간단하게는 치아를 기준으로 좌측, 우측, 아래측 씹는면, 위측 씹는면을 측정할 수도 있고, 다양한 동작센서의 조합으로 더 복잡한 치아에 대한 칫솔의 상대적인 위치 또는 동작을 구분한다.

본 발명의 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치는 다양한 운동체의 사이즈에 착탈이 가능하게 운동체의 자세 및 동작을 측정할 수 있게 해주어, 운동체의 크기를 원 상태로 유지하게 해주어 사용자의 사용성을 저하시키지 않고 본 기능을 제공할 수 있으며, 운동체가 전동칫솔과 같은 고진동의 진동체라 하더라도 운동체와 결합되는 체결부재가 탄성을 가지고 있어 운동체의 진동을 일정부분 흡수를 해주어 운동체의 진동을 상쇄하여주어 운동체의 자세 또는 운동을 추적할 수 있게 해 줄 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동칫솔과 착탈식으로 결합된 운동체 착탈형 운동체 자세 및 운동 추적 장치의 외관도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동칫솔과 착탈식으로 결합된 운동체 착탈형 운동체 자세 및 운동 추적 장치의 단면도이다.
도3은 운동체 착탈형 운동체 자세 및 운동 추적 장치를 적용한 칫솔의 자세 및 운동 추적 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.

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 "가지다" 등의 용어는 설시된 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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동칫솔과 착탈식으로 결합된 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치의 외관도이다.

도1을 참조하면, 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치는 수동 칫솔 전동칫솔(300)등과 같은 운동체와 착탈식으로 결합되는 체결부재(200)와, 상기 체결부재와 나사등의 결합체로 결합되고 운동 자세 또는 운동 추적 회로부 및 전원을 포함하는 본체(106) 및 상기 본체와 결합되는 외부 뚜껑(103)과 상기 본체(106)와 상기 외부 뚜껑이 결합될 경우에 방수를 위한 실리콘과 같은 탄성재질의 고무 링(105)으로 구성되어져 있다. 여기서 상기 외부 뚜껑은 실리콘재질의 외부 스위치부(101)와 인서트 사출 또는 이중 사출로 방수 결합되어져 있다. 또한 운동체 착탈식 운동체 자세 또는 운동 추적장치에 내장된 동작센서는 운동체와 일정한 방향을 유지해야 한다. 도 2에서와 같이 칫솔의 경우에는 칫솔모의 길이방향(Z축)과 칫솔대의 방향(X축)(운동체 길이 방향), 그리고 칫솔모의 길이방향 및 운동체의 길이방향에 직교하는 방향으로 센서가 배치되어져야 한다. 여기서 X,Y,Z축은 바뀌어도 무방하다. 이렇게 측정되는 센서가 항상 일정하게 지정된 방향으로 착탈이 되기 위하여는 몸체부(100) 또는 체결부재(200)에 안내부(111)가 형성되어져야 한다. 또한 이러한 별도의 안내부(111)는 제품의 로고가 될 수도 있고 몸체부(100) 또는 체결부재(200)의 형상이 될 수도 있다. 또한 상기 외부뚜껑부(103)에 방수결합된 외부 스위치부(101)는 실리콘 재질로 형성하여 사용자가 누루면 내부의 스위치를 누르게 하여 전원을 제어할 수 있게 구성되어져 있다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동칫솔과 착탈식으로 결합된 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치의 단면도이다.

도2는 도1의 안내부(111)를 기준으로 양측으로 90도 되는 부위를 자른 단면도이다. 즉 동작센서, 제어부 및 통신부등이 하나의 인쇄회로기판에 탑재될 경우에는 안내부의 직각 또는 수평이 되게 위치되는 것이 운동체의 자세 또는 운동 추적하는 개발을 손쉽게 할 수 있고 추적 정확도를 높일 수 있다. 몸체부(100)는 내부에 전원(108)과 동작센서 및 제어부등이 탑재된 회로부, 인쇄회로기판(107)을 담지하고, 상기 인쇄회로기판(107) 및 전원(108)을 고정함과 동시에 몸체부에 억지끼워맞춤되는 내부 뚜껑(104)과 결합되어 진다. 상기 내부 뚜껑은 전원을 충전할 수 있는 전원 충전단자 구멍(미도시), 스위치 구멍(미도시)이 형성될 수 있으며, 또한 메모리 카드를 삽입 및 제거할 수 있는 구멍(미도시)이 형성될 수 있다.

또한 상기의 회로부(107) 및 전원(108)을 방수하기 위해서는 별도의 외부 방수장치가 필요한 데, 이는 탄성재질의 외부 스위치부(101)와 방수 결합된 외부 뚜껑(103)이 본체(106)와 압착 또는 회전 결합되고 상기 외부 뚜껑과 본체부(106)가 밀착되는 부분에 방수링(105)을 위치시켜 내부 회로부(107) 또는 전원부(108)를 방수할 수 있다. 여기서 상기 외부 스위치부(101)를 사용자가 누르게 되면 회로부에 전기적으로 연결된 스위치에 동작시켜 추적장치를 제어할 수 있게 된다.

또한 체결부재(200)는 운동체가 삽입되는 종류의 사이즈에 따라서 운동체가 삽입되는 홈의 직경을 작게 하여 만들어 교체할 수 있다. 교체 방법은 나사와 같은 결합구(110)로 손쉽게 결합할 수 있다. 이때에 결합구(110)로 결합시에 체결부재(200)이 회전을 방지하기 위하여 몸체부의 상단에는 적어도 하나 이상의 돌출구(109)를 형성시켜서 체결부재(200)에 형성된 돌출구 삽입 홈에 삽입되게 한다. 여기서 상기 체결부재(200)는 운동체를 고정하여주는 운동체 고정부(220)와 진동 감쇄부(210)으로 구성되어져 있다. 운동체 고정부(220)는 탄성이 있는 재질로 구성되어져 있어 다양한 사이즈의 운동체를 고정할 수 있고, 진동 감쇄부는 탄성체의 재질로 운동체에서 발생되는 진동이 추적 장치에 전달되는 것을 일정부분 감쇄시키는 역할을 해주어 운동체의 자세 및 동작을 보다 정확하게 추정할 수 있는 데 도움을 줄 수 있다.

도1 및 도2에 도시된 운동체 착탈형 자세 및 운동 추적 장치는 수동 전동 칫솔질에 따른 칫솔의 자세 및 운동 추적 장치, 숟가락 또는 젓가락에 부착하여 음식물 먹는 속도 및 시간 추적 장치등에 적용할 수 있다. 또한 체결부재에 형성된 진동완충부(112)는 운동체가 초음파 전동칫솔과 같은 고 진동체(300)일 경우 추정장치의 진동을 추가로 완화해 주기 위하여 진동 완충부(112)가 형성되어 있다. 다양한 사이즈의 운동체를 잡아줌과 동시에 운동체의 진동을 감쇄하기 위해 탄성이 있는 실리톤 재질의 체결부재에, 체결부재의 운동체 고정부(220)와 진동 초음파 칫솔과 같은 고진동의 운동체에는 체결부재의 다른 부위의 두께보다 얇게 형성된 진동 완충부를 형성시켜 운동체의 진동이 추적장치에 전달되는 것을 감쇄해 준다. 즉, 운동체를 잡아주는 체결부재(200)의 운동체 고정부와 몸체부(100)사이의 완충 역할을 할 수 있어, 진동 운동체의 경우 운동체에서 발생하는 진동을 완화시켜주는 역활을 한다.

도3은 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치를 적용한 칫솔의 자세 및 운동 추적 장치의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.

도3을 참조하면, 착탈식 칫솔의 자세 또는 운동 추적 장치는 동작센서부(120), 제어부(121), 피드백부(122) 및 통신부(123)을 포함한다. 또한 필요에 따라서 SD카드등 의 메모리 카드 슬롯을 포함할 수 있다.

동작 센서부(120)는 필요에 따라서 가속도계, 각속도계 및 지자계 센서등 다양한 조합으로 이루어 질 수 있다. 또한 제어부는 동작센서부의 데이터를 별도의 가공없이 전송할 수도 있으며 또한 상황에 따라 운동체의 자세 또는 동작의 데이터를 가공하여 통신부(123)을 통하여 전송할 수 있고, 또한 피드백부(122)를 동하여 사용자에게 시각 청각등의 피드백을 제공하여 줄 수도 있다.

자세 및 동작관련 구현은 본 발명자가 출원한 대한민국 특허 출원번호 제2007-0117688의 운동체 자세 추적장치, 운동체 자세 추적 방법, 이를 이용한 칫솔 자세 추적 장치 및 자세 추정방법 및 대한민국 특허 출원번호 제 2007-7007094 양치 패턴 분석 교정장치, 인터렉티브 양치습관 교정 방법및 시스템에 그 일례가 개시되어 있어 상세 내용은 생략하기로 한다.

본원 발명의 이해를 돕기 위하여 상기에서는 운동체 자세 추적 장치를 사용자의 칫솔질에 따른 칫솔 자세 및 운동 추적 장치에 적용하는 것에 대해 기술하였다. 그러나 이는 예시적인 것에 불과하며 운동체 자세 및 운동 추적 장치는 칫솔뿐만 아니라 식습관 조절을 위한 식사 습관 측정등의 장치에도 적용할 수 있고, 물체 및 사람 신체 중 일부의 자세 또는 동작을 추적하는 여러 분야에 적용할 수 있다.

본 발명의 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치는 칫솔 자세 추적 장치 및 칫솔 자세 또는 운동 추적 방법에 적용하여 사용자의 칫솔질에 따른 칫솔의 자세를 검출하여 사용자의 양치질 동작을 추적할 수 있다. 이에 따라 추적된 사용자의 양치질 동작을 양치 동작 분석 장치에 적용하여 사용자의 양치질 동작을 분석하는데 이용될 수 있다. 또한 운동체 착탈형 운동체 자세 또는 운동 추적 장치는 포크, 나이프 및 숟가락등에도 적용하여 사람들의 식습관을 모니터링하고 교정하는 장치에 활용이 가능하고, 물체 및 사람 신체 중 일부의 자세를 추적하는 여러 분야에 적용할 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.

100 몸체부 200 체결부재
220 운동체 고정부 210 운동체 진동 감쇄부
123 통신부 121 제어부

Claims (5)

1. 칫솔의 손잡이 끝단에 결합되어 상기 칫솔의 자세 또는 운동을 추적하는 장치에 있어서,
   선단에 체결부재와 결합하기 위한 결합부가 형성되고 후단에 개구를 가진 중공 원통형 본체와, 상기 본체 후단의 개구를 덮어 수납공간을 형성하고, 구멍이 형성된 내부 뚜껑으로 이루어진 몸체부;
   상기 몸체부의 수납공간에 설치되어 체결되는 칫솔의 자세 또는 운동을 센싱하는 센서;
   상기 몸체부의 수납공간에 설치되어, 상기 센서를 통하여 검출된 센싱 신호를 처리하는 회로부;
   상기 몸체부에 결합되고, 상기 몸체부의 길이 방향으로 상기 칫솔이 분리 가능하게 결합될 수 있도록 하는 삽입홈을 갖고, 한 개 이상의 칫솔 손잡이 사이즈의 칫솔들과 분리 가능하게 체결되도록 신축성 재질로 구성되는 체결부재를 포함하는 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 회로부는
   칫솔 결합 방향과 수평 방향으로 상기 몸체부의 수납공간에 위치되는 회로부를 구비한 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 몸체부는
   상기 내부 뚜껑에 형성된 구멍을 통해 후방으로 돌출된 전원 스위치 노브; 및
   상기 몸체부 후단을 덮고, 내부의 상기 전원 스위치 노브를 외부에서 조작 가능하도록 플렉시블 재질로 된 외부 뚜껑을 구비한 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치는,
   상기 체결부재에 칫솔을 체결할 때 체결방향을 안내하기 위한 안내부를 포함한 것을 특징으로 하는 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 안내부는
   상기 몸체부 외주면에 인쇄된 기호, 문자, 라벨 또는 도형의 표식으로 구성한 착탈식 칫솔 자세 또는 운동 추적 장치.
   

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