KR20160011551A - Device for self stabilization training control using biofeed-back - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a control device for self-stabilization exercise using biofeedback. The control device for self-stabilization exercise using biofeedback comprises: an air pocket filled with air placed between a human body and a floor surface when performing self-stabilization exercise; a measurement unit; and a smartphone including an application which enables various games to be played by analyzing measured information. The measurement unit includes: an air pressure sensor for measuring a change in the internal pressure of the air pocket, which occurs during the execution of exercise; a conversion unit for removing noise of a signal transmitted from the sensor and converting the signal into a digital signal; and a Bluetooth module for transmitting the digital signal to the smartphone. Therefore, the control device induces a user to actively perform self-stabilization exercise through various games by transmittings information of a pressure change measured by the device to the smartphone connected via Bluetooth, and then analyzing the information received in the smartphone, thereby increasing the effects of exercise, and making the user easily recognize the self-stabilization exercise through the course and result of the game performed and arousing interest so as to allow the user to voluntarily perform the exercise.

Description

바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구{Device for self stabilization training control using biofeed-back}[0001] The present invention relates to a self-stabilization control method using biofeedback,

본 발명은 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동을 제어하는 기구로써, 보다 상세하게는 사용자가 운동을 실행하는 동안 상기 기구의 공기주머니를 압박하는 압력변화의 정보를 스마트폰으로 전송하고, 수신된 정보를 활용하여 여러 가지 게임을 실행하게 함으로써, 사용자가 압력의 변화를 인지하고 스스로 안정화 운동을 제어하게 하는 기구에 관한 것이다.
The present invention relates to a device for controlling a self-stabilizing motion using biofeedback, and more particularly, to a device for transmitting information of a pressure change that presses an air bag of the device to a smartphone while a user performs a motion, Thereby allowing the user to perceive the change in pressure and to control the stabilization motion by himself.

안정화(stabilization)란 사람이 의식적 또는 무의식적으로 관절에서 나타나는 크거나 미세한 움직임을 조절할 수 있는 능력이며, 안정화의 목적은 근육과 관절에 대한 움직임의 조절 능력을 회복시키는 것이며, 최근 치료 목적의 운동뿐만 아니라 예방 차원의 관리 측면에서도 주목을 받고 있다. (Magee D.j, Instability and stabilization. Theory and treatment, 1999)Stabilization is the ability of a person to control large or fine movements that occur consciously or unconsciously in the joints. The goal of stabilization is to restore the ability to control movements to muscles and joints, It is also attracting attention in terms of preventative management. (Magee D.J., Instability and stabilization. Theory and treatment, 1999)

심부 목 굽힘근(Deep neck flexor)인 긴목근(longus colli muscle)과 긴머리근(longus capitis muscle)은 목뼈의 자세유지와 전만지지 및 조절에 중요한 역할을 한다. (D. Falla, S. O'Leary, A. Fagan, and G. Jull, Recruitment of the deep cervical flexor muscles during a postural-correction exercise performed in sitting, 2007) 또한 뭇갈래근(multifidus muscle)은 목 뼈 분절의 움직임을 조절하고 목 통증과 손상의 원인이 된다. (M. Stokes, J. Hides, J. Elliott, K. Kiesel, and P. Hodges, Rehabilitative ultrasound imaging of the posterior paraspinal muscles, 2007)Deep neck flexor, longus colli muscle and longus capitis muscle, play an important role in postural maintenance and regulation of the neck bone. In addition, the multifidus muscles were found in the neck bone (Fig. 1), and the femur (Fig. It regulates movement of the segments and causes neck pain and damage. (M. Stokes, J. Hides, J. Elliott, K. Kiesel, and P. Hodges, Rehabilitative ultrasound imaging of the posterior paraspinal muscles, 2007)

요부 안정화에 관여하는 근육 중 뭇갈래근과 배가로근(transverse abdominis muscle)은 인체의 모든 움직임에 있어서 다른 근육보다 먼저 수축하여 몸의 균형을 유지하는 작용을 한다. (Hodges와 Gandevia, Activation of human diaphragm during a respective postural task, J Physiol, 2000)The transverse abdominis muscle, which is involved in lumbar stabilization, contracts before the other muscles in all movements of the body and maintains the balance of the body. (Hodges and Gandevia, Activation of human diaphragm during a postural task, J Physiol, 2000)

허리 안정화 운동인 복부 드로잉-인(Abdominal Drawing-in) 방법은 복벽을 안쪽으로 당김으로써 배가로근과 배빗속근(internal oblique abdominis muscle)을 수축시켜 허리의 안정화에 도움을 주며 목의 안정화 운동인 턱 당기기(chin tuck) 방법은 심부에 위치한 긴목근과 긴머리근을 수축시켜 목의 안정화에 도움을 준다. 복부 드로잉-인 방법을 실행하는 동안에 허리의 전만이나 움직임에는 변화가 없어야 하며 턱 당기기 방법을 실행하는 동안에 경부의 전만이 약간 편평해짐이 나타나며 이러한 변화를 측정하기 위해 목, 허리에 공기를 채워 넣은 압력감지기를 이용한다.(Richardson CA, Jull GA, Hodges PW, et al, Therapeutic Excercise for spinal segmental stabilization in low back pain, 1999)The abdominal drawing-in method, which is a lumbar stabilization exercise, pulls the abdominal wall inward to shrink the internal oblique abdominis muscle to help stabilize the waist and stabilize the neck. The chin tuck method helps to stabilize the neck by contracting long and long hair roots located in the deep part. During execution of the abdominal drawing-in method, there should be no change in the gait or movement of the waist. During the procedure of pulling the chin, the neck of the neck is slightly flattened. To measure these changes, the pressure (Richardson CA, Jull GA, Hodges PW, et al., Therapeutic Excercise for spinal segmental stabilization in low back pain, 1999)

바이오피드백(Biofeedback)은 "생체되먹임 작용"이라고 할 수 있으며, 인체에서 일어나는 여러 가지 현상을 측정하고 이들을 시각, 청각으로 모니터링하면서 스스로 훈련을 통해 이런 현상을 조절할 수 있도록 도와주는 방법이다.Biofeedback is a method of "bioinfeedback", which is a method to measure various phenomena occurring in the human body, monitor them visually and audibly, and help them adjust themselves through training.

최근 기술의 발달로 인해 스마트폰에 연결할 수 있는 다양한 외부기기들이 널리 보급되고 있으며, 맥박, 혈압 측정기, 만보기 등 인체에서 일어나는 여러 가지 현상을 시각적으로 보여주는 외부기기들 또한 개발되고 있다.Due to recent advances in technology, a variety of external devices that can be connected to smartphones have become widespread, and external devices such as a pulse, blood pressure monitor, and pedometer that visualize various phenomena occurring in the human body are being developed.

이와 같이 목과 허리의 자가 안정화 운동을 통한 심부근육들의 강화는 목과 허리의 안정성에 큰 역할을 하지만 자가 안정화 운동이 작고 단조로운 움직임으로 이루어져 있어 사용자가 쉽게 지루함을 느끼게 되며, 또한 올바르게 실행하고 있는지를 알 수 없는 등의 문제점을 가지고 있으므로, 안정화 운동의 상태를 스마트폰으로 보면서 사용자가 스스로 운동을 제어 할 수 있고 게임을 통해 흥미를 증진시킬 수 있는 바이오피드백 시스템이 필요한 실정이다.
Thus, strengthening of deep muscles through self-stabilization of neck and waist plays a large role in stability of neck and waist, but self-stabilization movement is made small and monotonous movements, so that the user easily feels bored, Therefore, there is a need for a biofeedback system that enables users to control their own motions while watching the state of stabilization exercise on a smartphone, and to enhance interest through games.

본 발명의 목적은 자가 안정화 운동 동안 나타나는 인체의 움직임을 감지하고, 스마트폰을 통해 시각, 청각, 진동각 등으로 피드백을 제공하여, 자가 안정화 운동을 올바르게 실행하도록 유도하고, 게임 등을 통해 지속적인 흥미와 동기 유발을 제공함으로써, 사용자가 적극적인 자가 안정화 운동을 실행하도록 유도하는 것을 목적으로 한다.
It is an object of the present invention to detect movement of a human body during a self-stabilization exercise, and to provide feedback through visual, auditory, and vibration angles through a smart phone to induce self-stabilization exercise to be performed correctly, And to induce a user to perform an active self-stabilization exercise.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구는 공기가 들어 있는 공기주머니와 상기 공기주머니와 연결된 측정부, 측정된 정보를 분석하여 여러 가지 게임을 할 수 있게 만들어 주는 애플리케이션을 구비하는 스마트폰을 포함하여 구성된다.In order to accomplish the above object, the self-stabilizing motion control device using biofeedback according to the present invention is characterized in that an air bag containing air and a measuring part connected to the air bag are analyzed to measure a variety of games Quot; is configured to include a smart phone having an application.

상기 측정부는 공기주머니 내부 압력의 변화 정보를 측정하는 공기압력 센서부와 센서부로 전달된 신호의 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환시키는 변환부와 상기 스마트폰으로 정보를 전달해 주는 블루투스 모듈을 포함하여 구성된다.
The measuring unit includes an air pressure sensor unit for measuring information on the change in pressure inside the air bag, a conversion unit for removing noise of a signal transmitted to the sensor unit and converting the signal into a digital signal, and a Bluetooth module for transmitting information to the smartphone. do.

본 발명에 의한 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구에 의하면, 자가 안정화 운동을 올바르게 실행 할 수 있도록 유도하고, 단조롭고 지루한 목과 허리의 자가 안정화 운동을 여러 가지 바이오피드백 게임을 통해 흥미와 동기 유발을 일으켜 적극적인 안정화 운동을 실행하게 하며, 지속적인 자가 안정화 운동을 통해 심부근육이 강화됨으로써 목과 허리의 안정성이 증가되고, 일상생활이나 스포츠 활동 동안에 발생할 수 있는 목과 허리의 손상을 예방할 수 있다.
According to the self-stabilization exercise control device using biofeedback according to the present invention, self-stabilization exercise is induced to be performed correctly, and self-stabilization exercises of a monotonous and boring neck and waist are generated through interest and motivation through various biofeedback games The active stabilization exercise is performed, and the deep muscles are strengthened by the continuous self-stabilization exercise, so that the stability of the neck and waist is increased and the neck and waist damage which may occur during daily life or sports activities can be prevented.

도 1a는 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구의 허리에 넣는 공기주머니에 대한 정면도,
도 1b는 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구의 목에 넣는 공기주머니에 대한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구의 블록도,
도 3a는 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구의 목에 적용한 예시도,
도 3b는 본 발명에 따른 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구의 허리에 적용한 예시도이다.FIG. 1A is a front view of an air bag inserted into a waist of a self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback according to the present invention. FIG.
FIG. 1B is a front view of an air bag inserted in the neck of a self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback according to the present invention; FIG.
FIG. 2 is a block diagram of a self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback according to the present invention;
FIG. 3A is an example applied to a neck of a self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback according to the present invention,
FIG. 3B is an example of application to a waist of a self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback according to the present invention.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면을 참고하여 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1내지 도 2에서 보는 바와 같이 바이오피드백을 이용한 자가 안정화 운동 제어기구는 공기주머니(10)와 공기 주머니(10)에 안정적으로 부착되며 손쉽게 분리되는 측정부(20), 그리고 측정된 정보를 분석하여 여러 가지 게임을 할 수 있게 만들어 주는 애플리케이션을 구비하는 스마트폰(30)으로 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the self-stabilizing motion control mechanism using biofeedback includes a measurement unit 20 stably attached to the air bag 10 and the air bag 10 and easily separated from the air bag 10, And a smart phone 30 having an application for making various games possible.

측정부(20)는 자가 안정화 운동을 실행하는 동안 발생하는 공기주머니(10) 내부 압력이 변화되는 정보를 측정하는 공기압력 센서(22)와 전달된 신호의 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환시키는 변환부(23), 그리고 스마트폰으로 정보를 전달해 주는 블루투스 모듈(24)로 구성된다.The measuring unit 20 includes an air pressure sensor 22 for measuring information on a change in the internal pressure of the air bag 10 generated during the execution of the self-stabilization movement, a conversion unit 22 for removing noise from the transmitted signal, (23), and a Bluetooth module (24) for transmitting information to the smartphone.

공기주머니(10)는 고무시트로 형성된 팽창식 주머니로 공기주입구(13)를 통해 공기를 주입 및 배출할 수 있으며 공기주입구(13)와 측정부(20)의 커넥터(21)를 통해 연결과 분리가 가능하고 목과 허리의 해부학적 구조에 따라 각각의 크기 및 형태를 가진다.The air bag 10 is an inflatable bag formed of a rubber sheet and can inject and discharge air through the air inlet 13 and can be connected and disconnected through the air inlet 13 and the connector 21 of the measuring unit 20. [ And has an individual size and shape according to the anatomical structure of the neck and waist.

본 발명에 따른 실시 예를 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 설명하면, 측정부(20)의 전원(25)을 켜고 측정된 정보를 분석하여 여러 가지 게임을 할 수 있게 만들어 주는 애플리케이션을 구비하는 스마트폰(30)과 측정부(20)를 블루투스로 연결한다.3A to 3B, a smart game device having an application for turning on the power source 25 of the measuring unit 20 and analyzing the measured information to make various games possible, And connects the phone 30 and the measurement unit 20 via Bluetooth.

허리에 사용하는 공기 주머니(11) 혹은 목에 사용하는 공기 주머니(12)의 공기주입구(13)를 통해 공기를 주입시킨 후 공기주입구(13)와 측정부(20)의 커넥터(21)를 연결한 허리에 사용하는 공기 주머니(11) 혹은 목에 사용하는 공기 주머니(12)를 사용자가 바로 누운 상태에서 바닥면과 사용자의 목 혹은 허리 사이에 위치한다. Air is injected through the air bag 11 used for the waist or the air inlet 13 of the air bag 12 used for the neck and then the air inlet 13 is connected to the connector 21 of the measuring unit 20 The air bag 11 used for a waist or the air bag 12 used for a neck is positioned between the floor surface and the user's neck or waist while the user is lying down.

사용자가 움직이지 않은 상태에서 바닥면과 사용자의 사이에 위치한 허리에 사용하는 공기 주머니(11) 혹은 목에 사용하는 공기 주머니(12) 내부의 압력을 측정부(20)의 공기압력센서(22)가 측정하고 변환부(23)로 보내어 전달된 신호의 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환시키고 블루투스모듈(24)을 통해 애플리케이션을 구비하는 사용자의 스마트폰(30)으로 전송한다.The pressure in the air bag 11 used in the waist or the air bag 12 used in the neck located between the floor surface and the user in the state where the user is not moving is detected by the air pressure sensor 22 of the measuring unit 20, Converts the signal into a digital signal, and transmits the digital signal to the smartphone 30 of the user having the application through the Bluetooth module 24. [

사용자가 움직이지 않은 상태에서 최초 수신된 압력을 기준으로 허리 안정화 운동인 복부드로잉-인이나 목의 안정화 운동인 턱 당기기 등의 자가 안정화 운동을 하는 동안 변화되는 압력이 전송된다.During the self-stabilization movement, such as the abdominal drawing-in or neck stabilization movement, the waist stabilization movement, the pressure being changed is transmitted on the basis of the initial received pressure when the user is not moving.

여기서 스마트폰(30)에 구비된 애플리케이션에는 운동을 가르쳐 주는 여러 가지 운동 프로그램과 자가 안정화운동에 적합하도록 게임이 프로그래밍 되어있으며 게임의 종류와 규칙, 방식을 다양하게 하고 수행한 게임의 종목, 운동시간, 정확도 등을 저장함으로써 사용자의 지속적인 흥미와 적극적인 동기를 유발하게 된다.
Here, the applications provided in the smartphone 30 are various programs for teaching exercise and programs for self-stabilization, and various types of games, rules, , Accuracy, and so on, thereby causing the user to have constant interest and active motivation.

10 : 공기 주머니
11 : 허리에 사용하는 공기 주머니
12 : 목에 사용하는 공기 주머니
13 : 공기 주입구
20 : 측정부
21 : 커넥터
22 : 공기 압력센서
23 : 변환부
24 : 블루투수 모듈
25 : 전원
30 : 스마트폰10: air bag
11: Air bag used for waist
12: Neck air bag
13: air inlet
20:
21: Connector
22: Air pressure sensor
23:
24: Blue Pitcher Module
25: Power supply
30: Smartphone

Claims (3)

자가 안정화 운동 중 발생하는 압력의 변화정보를 스마트폰으로 보여 주는 기구;
사용자의 인체와 바닥면 사이에 위치한 공기주머니와 측정부를 포함하며,
상기 측정부에는 상기 공기주머니 내부의 압력을 측정하는 센서부와,
상기 센서부로부터 전달된 신호의 잡음을 제거하고 디지털 신호로 변환시키는 변환부와,
상기 변환부에서 변환시킨 디지털신호를 사용자의 스마트폰으로 전달해주는 블루투스 모듈과,
수신된 신호를 사용하여 여러 가지 게임 등을 할 수 있게 만들어주는 애플리케이션이 구비된 사용자의 스마트폰을 포함하며,
사용자가 안정화 운동을 실행하는 동안 압력의 변화를 인지하고, 상기 공기 주머니를 압박하는 압력의 양을 스스로 조절하게 만드는 것을 특징으로 하는 기구.A mechanism for displaying the change in pressure occurring during the self-stabilization motion on a smartphone;
And an air bag and a measurement unit positioned between the user's body and the bottom surface,
Wherein the measuring unit includes a sensor unit for measuring a pressure inside the air bag,
A conversion unit for removing noise of the signal transmitted from the sensor unit and converting the noise into a digital signal;
A Bluetooth module for transmitting the digital signal converted by the conversion unit to a user's smartphone,
And a smartphone of a user equipped with an application that makes it possible to play various games using the received signal,
The user is aware of the change in pressure during the execution of the stabilizing motion and makes the amount of pressure for pressing the air bag self adjustable. 제 1항에 있어서 공기주머니는 공기 주입 및 측정부와 결합을 위해 돌출된 공기 주입구를 갖는 것을 특징으로 하는 자가 안정화 운동 제어기구.The self-stabilizing motion control device according to claim 1, wherein the air bag has an air inlet protruded for engagement with the air injection and measurement unit. 제 1항에 있어서 측정부는 공기주머니와 결합을 위해 돌출된 커넥터를 갖으며, 공기주머니 내부로 삽입되는 관을 갖는 것을 특징으로 하는 자가 안정화 운동 제어기구The self-stabilizing motion control device according to claim 1, characterized in that the measuring unit has a connector protruded for engagement with the air bag, and has a pipe inserted into the air bag
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