KR20160025879A - 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법 - Google Patents

동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법 Download PDF

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Abstract

동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법이 개시된다. 위치 측정 방법은, 재활 치료 장치를 구성하는 제1 플레이트 상에 위치한 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제1 압력을 제1 플레이트에 결합된 제1 센서로부터 획득하는 단계, 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제2 압력을 제1 플레이트에 결합된 제2 센서로부터 획득하는 단계, 및 제1 압력과 제2 압력 간의 차이 및 제1 센서의 위치와 제2 센서의 위치 간의 차이를 기반으로 사용자의 위치를 측정하는 단계를 포함한다. 따라서, 플레이트 상에서 전정 기능 장애를 가진 환자의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법{METHOD FOR MEASURING LOCATION PERFORMED IN REHABILITATION THERAPY APPARATUS BASED ON DYNAMIC PLATE}
본 발명은 위치 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전정 기능 장애를 가진 환자의 재활 치료를 위해 사용되는 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법에 관한 것이다.
전정 기능은 균형을 유지하는 기능을 의미하며, 이러한 기능은 사람의 신체 내의 전정 기관(vestibule)이 담당한다. 최근 전정 기능 장애를 가진 환자들이 급격하게 증가되고 있으며, 이에 따라 전정 재활 치료를 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.
예를 들어, 전정 재활 치료는 전정 기능 장애를 가진 환자의 시선을 특정 방향을 향하도록 고정한 상태에서 머리를 상하 또는 좌우로 움직이는 방법 통해 수행될 수 있다. 또한, 전정 재활 치료는 플레이트(plate) 위에 위치한 전정 기능 장애를 가진 환자의 움직임을 측정하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
그러나 종래 전정 재활 치료 장치는 플레이트 위에 위치한 전정 기능 장애를 가진 환자의 위치를 정확하게 측정하지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 전정 기능 장애를 가진 환자의 위치를 정확하게 측정하기 위한 위치 측정 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법은, 상기 재활 치료 장치를 구성하는 제1 플레이트 상에 위치한 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제1 압력을 상기 제1 플레이트에 결합된 제1 센서로부터 획득하는 단계, 상기 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제2 압력을 상기 제1 플레이트에 결합된 제2 센서로부터 획득하는 단계, 및 상기 제1 압력과 상기 제2 압력 간의 차이 및 상기 제1 센서의 위치와 상기 제2 센서의 위치 간의 차이를 기반으로 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는, 상기 제1 압력에서 상기 제2 압력을 뺌으로써 압력 차이 값을 산출하는 단계, 상기 제1 센서의 위치와 상기 제2 센서의 위치 간의 거리를 산출하는 단계, 및 상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비를 기반으로 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는, 상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 음수인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제1 센서보다 상기 제2 센서에 근접하여 위치하는 것으로 측정될 수 있다.
여기서, 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는, 상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 0인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 중간에 위치하는 것으로 측정될 수 있다.
여기서, 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는, 상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 양수인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제2 센서보다 상기 제1 센서에 근접하여 위치하는 것으로 측정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 센서는, 상기 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 상기 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 센서일 수 있다.
여기서, 상기 제2 센서는, 상기 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 상기 제1 센서와 이웃한 적어도 하나의 센서 중에서 상기 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 센서일 수 있다.
본 발명에 의하면, 플레이트 상에서 전정 기능 장애를 가진 환자의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에 외력이 가해졌을 경우를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에 외력이 가해졌을 경우를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 위치 측정 방법에서 사용자의 위치를 측정하는 단계를 구체화한 흐름도이다.
도 10은 센서로부터 압력을 획득하는 단계를 설명하기 위해 도시된 재활 치료 장치의 상면도(top view)이다.
도 11은 사용자의 위치가 제2 센서에 근접한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 사용자의 위치가 제1 센서와 제2 센서의 중간에 위치한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 사용자의 위치가 제1 센서에 근접한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 가진 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. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
일반적으로, 전정 재활 치료 장치는 사용자가 올라설 수 있는 고정된 발판과 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 센서를 구비하고 있다. 따라서, 전정 재활 치료 장치는 고정된 발판에 올라선 사용자의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임을 분석하는 방식으로 사용자의 전정 기능 상태를 검사한다. 또한, 전정 재활 치료 장치는 카메라를 통해 촬영함으로써, 사용자의 움직임을 감지하는 방식을 사용하기도 한다.
그러나, 이와 같은 전정 재활 치료 및 재활 훈련을 제공하는 장치는 고정된 발판 위에서 사용자가 직접 움직임을 제공해야 한다는 번거로움이 있다. 또한, 고정된 발판은 사용자에게 현실감을 제공할 수 없어 전정 기능의 재활 치료에 크게 도움을 주지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치는, 동적 플레이트를 이용하여 사용자에게 현실감 있는 재활 치료 환경을 제공할 수 있으며, 이를 통해 재활 치료의 효과를 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 분해 사시도고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치(이하, '재활 치료 장치'라 칭함)는 제1 플레이트(plate)(10), 복수의 센서(sensor)(20)들, 제2 플레이트(30) 및 적어도 하나의 볼 캐스터(ball caster)(40)를 포함할 수 있다.
제1 플레이트(10)는 재활 치료 장치의 가장 상단에 구성될 수 있으며, 일정한 높이와 면적을 가지는 판의 형태로 구성될 수 있다.
복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 또는 하부면(12)에 결합될 수 있다. 여기서, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 또는 하부면(12)에 서로 동일한 간격을 가지도록 결합될 수 있다.
또한, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)에 외력이 가해진 위치 및 외력으로 인한 제1 플레이트(10)의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 무게 중심 및 기울임 정도를 감지할 수 있는 CoG(center of gravity) 센서를 의미할 수 있다.
제2 플레이트(30)는 일정한 높이와 면적을 가지는 판의 형태로 구성될 수 있고, 제1 플레이트(10)의 하부면(12)에 대응되어 결합될 수 있다. 여기서, 제1 플레이트(10)와 제2 플레이트(30)가 결합되는 면적은 서로 동일할 수 있다. 즉, 제1 플레이트(10)의 하부면(12)과 제2 플레이트(30)의 상부면(31)의 크기는 서로 동일할 수 있다.
또한, 제2 플레이트(30)는 신축성을 가지는 재질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 스펀지(sponge)와 같은 재질로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제2 플레이트(30)는 제1 플레이트(10)에 가해지는 외력으로 인해 지면 방향인 상하 방향(z축을 의미할 수 있음)으로 변형될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(30)는 신축성 재질의 특성을 통해, 상하 방향 외에도 전후 방향(x축을 의미할 수 있음) 또는 좌우 방향(y축을 의미할 수 있음)으로 변형될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 제2 플레이트(30)는 제1 플레이트(10)에 가해지는 외력을 전달 받을 수 있고, 전달 받은 외력에 대응하도록 변형될 수 있다.
또한, 재활 치료 장치는 적어도 하나의 볼 캐스터(ball caster)(40)를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 볼 캐스터(40)는 제2 플레이트(30)의 하부면(32)에 결합될 수 있다. 여기서, 볼 캐스터(40)는 재활 치료 장치가 지면에서 기울어지지 않도록 균형을 잡을 수 있는 개수가 결합될 수 있다. 또한, 제2 플레이트(30)의 하면부(32)에 결합되는 볼 캐스터(40)가 하나인 경우, 제2 플레이트(30)는 볼 캐스터(40)에 포함된 볼을 통해서 회전할 수 있다.
또한, 제1 플레이트(10) 및 제2 플레이트(30)는 볼 캐스터(40)에 포함된 볼(ball)의 움직임을 통해 지면에서 x축, y축 및 z축 중 임의의 축으로 회전할 수 있다.
또한, 재활 치료 장치는 제1 플레이트(10) 및 제2 플레이트(30)를 둘러싸는 하우징(housing)(50)을 더 포함할 수 있다. 하우징(50)은 제1 플레이트(10)의 상부면(11)과 대응하는 영역이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 또한, 하우징(50)은 미리 설정된 높이로 구성될 수 있다. 여기서, 미리 설정된 높이는 예를 들어, 재활 치료 장치가 위치한 지면으로부터 제1 플레이트(10)까지의 높이를 의미할 수 있다. 따라서, 하우징(50)은 외력으로 인해 제1 플레이트(10) 및 제2 플레이트(30)가 동작하는 영역을 제한할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에 외력이 가해졌을 경우를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 외력이 가해질 수 있다. 여기서, 외력은 재활 치료 장치의 사용자가 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 올라가는 경우, 사용자의 체중으로 인해 가해지는 힘을 의미할 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 좌측에 가해지는 제1 외력(100)이 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 우측에 가해지는 제2 외력(200) 보다 큰 것으로 가정한다. 즉, 사용자의 무게 중심이 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 좌측에 위치하는 것을 의미할 수 있다.
이후, 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 가해진 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)은 제2 플레이트(30)로 전달될 수 있다. 이후, 제2 플레이트(30)는 신축성을 가지는 재질로 구성될 수 있으므로, 전달받은 외력에 대응하도록 변형될 수 있다. 즉, 제2 플레이트(20)는 외력에 대응하도록 형태가 변형될 수 있다.
구체적으로, 제1 외력(100)은 제2 외력(200) 보다 크므로, 제1 플레이트(10)의 제1 외력(100)이 가해진 지점은 제2 외력(200)이 가해진 지점보다 지면 방향으로 더 변형될 수 있다. 따라서, 제2 플레이트(30)는 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 외력이 가해진 지점에 따라 다른 형태로 변형될 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(10)에 결합된 복수의 센서(20)들은 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)에 대응하도록 동작하는 제1 플레이트(10)의 동작을 감지할 수 있다. 구체적으로, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)에 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)으로 인해 제1 플레이트(10)가 기울어진 정도 및 내려감 정도를 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 재활 치료 장치는 제1 플레이트(10), 복수의 센서(20)들, 복수의 스프링(60)들 및 제2 플레이트(30)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(10)는 재활 치료 장치의 가장 상단에 구성될 수 있으며, 일정한 높이와 면적을 가지는 판의 형태로 구성될 수 있다. 제1 플레이트(10)는 미끄럼을 방지할 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 또는, 제1 플레이트(10)는 상부면(11)에 적어도 하나의 미끄럼 방지 패드(13)가 결합될 수 있다. 미끄럼 방지 패드(13)는 재활 치료 장치의 사용자가 제1 플레이트(10)로 올라서는 경우, 미끄러지지 않도록 방지할 수 있다. 예를 들어, 미끄럼 방지 패드(13)는 고무 등과 같은 재질로 구성될 수 있다.
또한, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 또는 하부면(12)에 결합될 수 있다. 여기서, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 또는 하부면(12)에 서로 동일한 간격을 가지도록 결합될 수 있다.
또한, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)에 외력이 가해진 위치 및 외력으로 인한 제1 플레이트(10)의 동작을 감지할 수 있다. 예를 들어, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)의 무게 중심 및 기울임 정도를 감지할 수 있는 CoG 센서를 의미할 수 있다.
복수의 스프링(60)들 각각의 일단은 제1 플레이트(10)의 하부면(12)에 결합될 수 있고, 타단은 제2 플레이트(30)의 상부면(31)에 결합될 수 있다. 따라서, 복수의 스프링(60)들은 제1 플레이트(10)로 가해지는 외력에 대응하도록 변형될 수 있다. 즉, 복수의 스프링(60)들 각각은 제1 플레이트(10)에 가해지는 외력의 크기에 따라 서로 다른 높이로 변형될 수 있다.
또한, 재활 치료 장치는 제1 플레이트(10)의 하부면(12)과 제2 플레이트(30)의 상부면(31) 사이에 위치하는 가이딩부(70)를 더 포함할 수 있다. 가이딩부(70)는 제1 플레이트(10)가 일정한 방향으로 동작하도록 유도할 수 있다.
가이딩부(70)는 막대 형상을 가질 수 있다. 가이딩부(70)의 상부면은 제1 플레이트(10)의 하부면(12)에 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 가이딩부(70)와 제1 플레이트(10)는 가이딩부(70)와 제1 플레이트(10)를 관통하는 고정축(80)에 의해 고정 결합될 수 있다. 또한, 가이딩부(70)의 하부면은 제2 플레이트(30)의 상부면(31)에 회전 가능하도록 위치할 수 있다. 예를 들어, 가이딩부(70)의 하부면은 제2 플레이트(30)의 상부면(31)과 힌지(hinge) 결합될 수 있다.
또는, 가이딩부(70)의 하부면은 원의 호와 같이 곡선 형태로 구성될 수 있고, 제2 플레이트(30)의 상부면(31)에는 곡선 형태로 구성된 가이딩부(70)의 하부면이 삽입되도록 홈이 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 통해, 가이딩부(70)의 하부면은 제2 플레이트(30)의 상부면(31)에 회전 가능하도록 위치할 수 있다.
또한, 제1 플레이트(10)와 제2 플레이트(30) 사이에 위치하는 복수의 스프링(60)들과 가이딩부(70)의 높이는 서로 동일할 수 있다. 여기서 복수의 스프링(60)들의 높이는 외력이 가해지지 않았을 경우의 높이를 의미할 수 있다.
따라서, 제1 플레이트(10)와 제2 플레이트(30) 사이에 위치한 복수의 스프링(60)들에 의해, 제1 플레이트(10) 중 외력이 가해진 부분은 지면 방향으로 이동할 수 있다. 또한, 제1 플레이트(10)와 제2 플레이트(30) 사이에 위치한 가이딩부(70)에 의해, 제1 플레이트(10)는 가이딩부(70)를 기준으로 동작할 수 있다.
또한, 재활 치료 장치는 제2 플레이트(30)의 하부면(32)에 결합되는 적어도 하나의 높이 조절기(90)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 높이 조절기(90)는 암나사 및 수나사로 구성되어 암나사와 수나사 간의 결합 상태에 따라 높이를 조절할 수 있다.
여기서, 높이 조절기(90)는 높이가 조절됨으로써, 제1 플레이트(10) 및 제2 플레이트(30)가 위치한 높이가 조절될 수 있다. 또한, 재활 치료 장치는 복수의 높이 조절기(90)를 포함할 경우, 각 높이 조절기의 높이가 다르게 조절됨으로써, 재활 치료 장치가 지면으로부터 평형을 이루도록 조절될 수 있다.
또한, 재활 치료 장치는 도 5에는 도시되지 않았으나, 제1 플레이트(10) 및 제2 플레이트(30)를 둘러싸는 하우징을 더 포함할 수 있다. 앞서 도 2 및 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 하우징은 제1 플레이트(10)의 상부면(11)과 대응하는 영역이 개방된 형태로 구성될 수 있다. 따라서, 하우징은 외력으로 인해 제1 플레이트(10)가 동작하는 영역을 제한할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에 외력이 가해졌을 경우를 나타내는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 외력이 가해질 수 있다. 여기서, 외력은 재활 치료 장치의 사용자가 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 올라가는 경우, 사용자의 체중으로 인해 가해지는 힘을 의미할 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 좌측에 가해지는 제1 외력(100)이 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 우측에 가해지는 제2 외력(200) 보다 큰 것으로 가정한다. 즉, 사용자의 무게 중심이 제1 플레이트(10)의 상부면(11) 좌측에 위치하는 것을 의미할 수 있다.
이후, 제1 플레이트(10)의 상부면(11)으로 가해진 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)은 복수의 스프링(60)들로 전달될 수 있다. 이후, 복수의 스프링(60)들 각각은 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)의 크기에 따라 서로 다른 높이로 변형될 수 있다.
구체적으로, 제1 외력(100)은 제2 외력(200) 보다 크므로, 제1 외력(100)이 가해진 지점에 존재하는 스프링의 높이는 제2 외력(200)이 가해진 지점에 존재하는 스프링의 높이 보다 작을 수 있다. 따라서, 제1 플레이트(10)는 가이딩부(70)를 중심축으로 제1 외력(100)이 가해진 방향으로 기울어질 수 있다. 상기와 같은 방법으로, 제1 플레이트(10)는 가해진 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)의 크기 및 상기 각 외력이 가해지는 지점에 따라 대응하도록 변형될 수 있다.
여기서, 제1 플레이트(10)에 결합된 복수의 센서(20)들은 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)에 대응하도록 동작하는 제1 플레이트(10)의 동작을 감지할 수 있다. 구체적으로, 복수의 센서(20)들은 제1 플레이트(10)에 제1 외력(100) 및 제2 외력(200)으로 인해 제1 플레이트(10)가 기울어진 정도 및 내려감 정도를 감지할 수 있다.
아래에서는, 앞서 설명한 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법이 상세하게 설명될 것이다. 위치 측정 방법의 실시예들은 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에 포함된 프로세서(processor)에 의해 수행될 수 있다. 프로세서는 범용의 프로세서(예를 들어, CPU(central processing unit) 및/또는 GPU(graphics processing unit) 등) 또는 위치 측정 방법의 수행을 위한 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 또한, 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치는 메모리(memory)를 더 포함할 수 있으며, 메모리에는 위치 측정 방법의 수행을 위한 프로그램 명령(program command)이 저장될 수 있다. 따라서, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램 명령을 독출할 수 있고, 독출된 프로그램 명령을 기반으로 위치 측정 방법의 각 단계를 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 플레이트 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법을 도시한 흐름도이고, 도 9는 위치 측정 방법에서 사용자의 위치를 측정하는 단계를 구체화한 흐름도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 재활 치료 장치를 구성하는 제1 플레이트 상에 위치한 사용자(즉, 사용자의 발)에 의해 외력이 발생한 경우 재활 치료 장치(즉, 재활 치료 장치에 포함된 프로세서)는 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제1 압력을 제1 플레이트에 결합된 제1 센서로부터 획득할 수 있다(S800). 제1 센서는 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 임의로 선택된 하나의 센서를 의미할 수 있고, 또는 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 하나의 센서를 의미할 수도 있다.
또한, 재활 치료 장치는 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제2 압력을 제1 플레이트에 결합된 제2 센서로부터 획득할 수 있다(S810). 제2 센서는 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 제1 센서와 이웃한 하나의 센서를 의미할 수 있고, 또는 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 제1 센서와 이웃한 적어도 하나의 센서 중에서 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 센서를 의미할 수도 있다.
여기서, 단계 S810은 단계 S800 이후에 수행되는 것으로 설명되었으나, 단계 S810이 수행되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단계 S810은 단계 S800과 동시에 수행될 수 있고, 또는 단계 S800 보다 먼저 수행될 수도 있다.
도 10은 센서로부터 압력을 획득하는 단계를 설명하기 위해 도시된 재활 치료 장치의 상면도(top view)이다.
도 10을 참조하면, 재활 치료 장치를 구성하는 제1 플레이트(10)의 상부면 또는 하부면에는 복수의 센서들(20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9)이 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(20-1), 제2 센서(20-2), 제3 센서(20-3), 제4 센서(20-4), 제5 센서(20-5), 제6 센서(20-6), 제7 센서(20-7), 제8 센서(20-8), 및 제9 센서(20-9)는 제1 플레이트(10)의 상부면에 결합될 수 있다.
제1 플레이트(10) 상에 사용자가 위치하는 경우, 사용자에 의해 발생하는 외력은 9개의 센서들(20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9)에 가해지게 된다. 이 경우, 재활 치료 장치는 9개의 센서들(20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 임의의 센서로 제1 센서(20-1)를 선택할 수 있고, 제1 센서(20-1)로부터 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제1 압력을 획득할 수 있다.
제1 센서(20-1)로부터 제1 압력을 획득한 후, 재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)와 이웃한 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 임의의 센서로 제2 센서(20-2)를 선택할 수 있고, 제2 센서(20-2)로부터 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제2 압력을 획득할 수 있다. 또는, 재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)와 이웃한 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 가장 큰 외력이 가해진 센서를 선택할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 가장 큰 외력이 가해진 센서가 제2 센서(20-2)인 경우, 재활 치료 장치는 제2 센서(20-2)로부터 제2 압력을 획득할 수 있다.
다른 예로, 재활 치료 장치는 9개의 센서들(20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 각각으로부터 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 압력을 획득할 수 있고, 획득한 압력들 중에서 가장 큰 압력이 발생한 센서를 선택할 수 있다. 예를 들어, 획득한 압력들 중에서 가장 큰 압력이 발생한 센서가 제1 센서(20-1)인 경우, 재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)로부터 획득한 압력을 제1 압력으로 결정할 수 있다.
그 후에, 재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)와 이웃한 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 가장 큰 압력이 발생한 센서를 선택할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 가장 큰 압력이 발생한 센서가 제2 센서(20-2)인 경우, 재활 치료 장치는 제2 센서(20-2)로부터 획득한 압력을 제2 압력으로 결정할 수 있다. 또는, 재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)와 이웃한 적어도 하나의 센서(20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9) 중에서 임의의 센서로 제2 센서(20-2)를 선택할 수 있고, 제2 센서(20-2)로부터 획득한 압력을 제2 압력으로 결정할 수 있다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 재활 치료 장치는 제1 압력과 제2 압력 간의 압력 차이 값을 산출할 수 있다(S820). 예를 들어, 재활 치료 장치는 아래 수학식 1을 기반으로 압력 차이 값을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, P1-2는 압력 차이 값을 의미할 수 있고, P1은 제1 센서(20-1)로부터 획득된 제1 압력을 의미할 수 있고, P2는 제2 센서(20-2)로부터 획득된 제2 압력을 의미할 수 있다.
재활 치료 장치는 제1 센서(20-1)의 위치와 제2 센서(20-2)의 위치 간의 거리를 산출할 수 있다(S830). 예를 들어, 재활 치료 장치는 아래 수학식 2를 기반으로 제1 센서(20-1)의 위치와 제2 센서(20-2)의 위치 간의 거리를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, D1-2는 제1 센서(20-1)의 위치와 제2 센서(20-2)의 위치 간의 거리를 의미할 수 있고, D1은 제1 센서(20-1)의 위치를 의미할 수 있고, D2는 제2 센서(20-2)의 위치를 의미할 수 있다.
여기서, 단계 S830은 단계 S820 이후에 수행되는 것으로 설명되었으나, 단계 S830이 수행되는 순서는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 단계 S830은 단계 S820과 동시에 수행될 수 있고, 또는 단계 S820 보다 먼저 수행될 수도 있다.
재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비를 기반으로 사용자의 위치를 측정할 수 있다(S840). 재활 치료 장치는 아래 수학식 3을 기반으로 압력 차이 값과 거리의 비(즉, 기울기)를 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, P1-2는 압력 차이 값을 의미할 수 있고, D1-2는 거리를 의미할 수 있다.
재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 음수인지 판단할 수 있다(S841). 만일 압력 차이 값과 거리의 비가 음수인 경우, 재활 치료 장치는 사용자의 위치를 제2 센서(20-2)에 근접하는 것으로 결정할 수 있다(S842).
도 11은 사용자의 위치가 제2 센서에 근접한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11을 참조하면, 사용자가 제1 센서(20-1) 보다 제2 센서(20-2)에 근접하여 위치하는 경우 제2 센서(20-2)로부터 획득된 제2 압력(P2)은 제1 센서(20-1)로부터 획득된 제1 압력(P1) 보다 크다. 이 경우, 앞서 설명된 수학식 3에 의하면 압력 차이 값과 거리의 비는 음수가 된다. 따라서, 재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 음수인 경우 사용자의 위치를 제2 센서(20-2)에 근접하는 것으로 결정할 수 있다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 음수가 아닌 경우 압력 차이 값과 거리 비가 0인지 판단할 수 있다(S843). 만일 압력 차이 값과 거리의 비가 0인 경우, 재활 치료 장치는 사용자의 위치를 제1 센서(20-1)와 제2 센서(20-2)의 중간에 위치하는 것으로 결정할 수 있다(S844).
도 12는 사용자의 위치가 제1 센서와 제2 센서의 중간에 위치한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12를 참조하면, 사용자가 제1 센서(20-1)와 제2 센서(20-2)의 중간에 위치하는 경우 제1 센서(20-1)로부터 획득된 제1 압력(P1)은 제2 센서(20-2)로부터 획득된 제2 압력(P2)과 동일하다. 이 경우, 앞서 설명된 수학식 3에 의하면 압력 차이 값과 거리의 비는 0이 된다. 따라서, 재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 0인 경우 사용자의 위치를 제1 센서(20-1)와 제2 센서(20-2)의 중간에 위치하는 것으로 결정할 수 있다.
다시 도 8 및 도 9를 참조하면, 재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 음수 및 0이 아닌 경우(즉, 압력 차이 값과 거리의 비가 양수인 경우) 사용자의 위치를 제1 센서(20-1)에 근접하는 것으로 결정할 수 있다(S845).
도 13은 사용자의 위치가 제1 센서에 근접한 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13을 참조하면, 사용자가 제2 센서(20-2) 보다 제1 센서(20-1)에 근접하여 위치하는 경우 제1 센서(20-1)로부터 획득된 제1 압력(P1)은 제2 센서(20-2)로부터 획득된 제2 압력(P2) 보다 크다. 이 경우, 앞서 설명된 수학식 3에 의하면 압력 차이 값과 거리의 비는 양수가 된다. 따라서, 재활 치료 장치는 압력 차이 값과 거리의 비가 양수인 경우 사용자의 위치를 제1 센서(20-1)에 근접하는 것으로 결정할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 동적 플레이트(plate) 기반의 재활 치료 장치에서 수행되는 위치 측정 방법으로서,
    상기 재활 치료 장치를 구성하는 제1 플레이트 상에 위치한 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제1 압력을 상기 제1 플레이트에 결합된 제1 센서(sensor)로부터 획득하는 단계;
    상기 사용자에 의해 발생하는 외력에 기초한 제2 압력을 상기 제1 플레이트에 결합된 제2 센서로부터 획득하는 단계; 및
    상기 제1 압력과 상기 제2 압력 간의 차이 및 상기 제1 센서의 위치와 상기 제2 센서의 위치 간의 차이를 기반으로 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 위치 측정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 제1 압력에서 상기 제2 압력을 뺌으로써 압력 차이 값을 산출하는 단계;
    상기 제1 센서의 위치와 상기 제2 센서의 위치 간의 거리를 산출하는 단계; 및
    상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비를 기반으로 상기 사용자의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 음수인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제1 센서보다 상기 제2 센서에 근접하여 위치하는 것으로 측정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 0인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 중간에 위치하는 것으로 측정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 사용자의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 압력 차이 값과 상기 거리의 비가 양수인 경우, 상기 사용자의 위치는 상기 제2 센서보다 상기 제1 센서에 근접하여 위치하는 것으로 측정되는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 센서는,
    상기 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 상기 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 센서인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 센서는,
    상기 제1 플레이트에 결합된 복수의 센서들 중에서 상기 제1 센서와 이웃한 적어도 하나의 센서 중에서 상기 사용자에 의해 가장 큰 외력이 가해진 센서인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
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