KR20200121005A - grip measuring device for each finger - Google Patents

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KR20200121005A
KR20200121005A KR1020190043438A KR20190043438A KR20200121005A KR 20200121005 A KR20200121005 A KR 20200121005A KR 1020190043438 A KR1020190043438 A KR 1020190043438A KR 20190043438 A KR20190043438 A KR 20190043438A KR 20200121005 A KR20200121005 A KR 20200121005A
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김대민
공용구
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동서대학교 산학협력단
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0252Load cells

Abstract

The present invention relates to a grip measuring device measured for each finger, in which a plurality of measurement blocks (100) are connected and configured. The measurement block (100) comprises: a body (10) with a built-in load cell to measure pressure; and upper and lower gripping portions (20, 30) coupled to the surface of the body (10). The present invention is configured by connecting the plurality of measurement blocks (100) each with a built-in load cell, and freely adjusts the gripping width of each finger to measure the grip of each finger, thereby simply and accurately measuring the total grip and the grip of each finger. In addition, any change in the grip of each finger due to brain damage such as neurological disease is alerted, so that a user is informed of the occurrence or progression of a disease.

Description

손가락별로 측정되는 악력 측정장치 { grip measuring device for each finger }Grip measuring device for each finger {grip measuring device for each finger}

본발명은 손가락별로 측정되는 악력 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드셀이 내장되어 압력을 측정하는 다수개의 측정블록이 연결되어 구성되어, 각 손가락별로 악력을 측정하여 총 악력 및 각 손가락의 악력을 간단하고 정확하게 측정하며, 신경질환과 같은 뇌손상 등에 의해 각 손가락별 악력변화를 경고함으로써 병이 발생하거나 진행하는 것을 미연에 알게 하는 건강이상 판단을 위한 손가락별로 측정되는 악력 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a grip force measuring device that is measured for each finger, and more specifically, a load cell is built-in and a plurality of measurement blocks for measuring pressure are connected to each other, and the total grip strength and grip strength of each finger are measured by measuring the grip strength for each finger. A simple and accurate measurement of, and by warning of changes in grip strength for each finger due to brain damage such as neurological diseases, it relates to a grip strength measuring device measured for each finger for determining health abnormalities in advance to know in advance that a disease occurs or progresses.

현재까지 앉거나 선 자세 또는 팔의 위치 및 각도 그리고 인체측정치의 변화에 따른 악력에 대한 많은 연구가 있어 왔다. 이 연구들은 작업자의 자세나 신체치수 등의 요소들에 의해 영향 받는 악력을 분석함으로써 수공구를 사용하는 수작업에서 손의 부담을 줄여 근골격계질환을 예방하고자 하는 것이다. 하지만 기존의 많은 연구들은 수공구 손잡이의 최대성능과 손 (손가락 굽힘 건, 손허리 자쪽곁 인대, 손목손허리 인대, 수근관등)의 스트레스를 최소화하는데 중요한 요소인 파지 폭에 대한 연구가 미흡하다고 할 수 있다. 특히, Fransson and Winkel (1991), Oh and Radwin (1993), Blackwell et al. (1999)등과 같은 많은 연구가들이 최적의 파지 폭을 설계하기 위해서는 파지 폭과 사용자 손의 인체측정학적 관계를 고려해야 한다고 주장하여 왔으나, 각 손가락별 파지 폭을 조절하고, 그에 따른 각 손가락으로 부터의 힘을 측정할 수 있는 장비의 부재로 수공구 손잡이 디자인에 대한 구체적인 Guideline을 제시하지 못하고 있다.To date, there have been many studies on sitting or standing posture, arm position and angle, and grip strength according to changes in anthropometric values. These studies aim to prevent musculoskeletal diseases by reducing the burden on the hands in the manual work using hand tools by analyzing the grip strength affected by factors such as the worker's posture and body size. However, many existing studies have shown that there are insufficient studies on the maximum performance of the hand tool handle and the gripping width, which is an important factor in minimizing the stress of the hand (finger flexion tendon, ligament of the wrist, wrist ligament, carpal tunnel, etc.). have. In particular, Fransson and Winkel (1991), Oh and Radwin (1993), Blackwell et al. (1999) and others have argued that the anthropometric relationship between the gripping width and the user's hand should be considered in order to design the optimal gripping width, but the gripping width for each finger is adjusted and the force from each finger accordingly. There is no specific guideline for hand tool handle design due to the absence of equipment capable of measuring

종래특허기술로서는 공개실용신안공보 공개번호 실1998-027260호에는 탄력부가 형성되도록 절곡한 강한 탄성을 지닌 탄성체의 양 끝단을 합성수지재 또는 목재 손잡이로 피복하여 일측 손잡이의 하부에 노출된 탄성체의 끝단부 표면에 눈금을 표시하고 슬라이드 식으로 이동이 가능하게 측정자를 끼운 눈금자를 형성하고 타측 손잡이의 하부에 통과홈을 형성하여서 된 악력 측정기가 공개되어 있다.As a conventional patented technology, in Public Utility Model Publication No. 1998-027260, both ends of an elastic body with strong elasticity bent to form an elastic part are covered with a synthetic resin material or a wooden handle, and the ends of the elastic body exposed to the lower part of one handle. A grip force measuring device is disclosed by marking a scale on the surface and forming a ruler with a measuring ruler to be able to move in a slide manner and forming a through groove at the bottom of the other handle.

공개실용신안공보 공개번호 실1995-0029525호에는 스프링으로 탄설된 누름버턴을 케이스 본체상에 출몰자재토록 결합하고 누름버턴의 외주면에 돌설된 돌환의 정면부에 형성된 지시침은 투시창을 통해 볼 수 있도록 투시창의 내측부에 근접내장시키고 스프링으로 탄설된 기준 지시침은 래크기어가 내장된 수직관체에 꽂힌 상태에서 누름버턴상의 돌환 저면에 걸리도록 구성하였고 탄성편과 경사부를 상, 하부에 형성한 래크기어의 하단에 형성된 버턴은 케이스 본체의 저면으로 돌출되게 설치하여서 된 체질 식별용 손가락 악력 데스터기가 공개되어 있다.In the Public Utility Model Publication Publication No. 1995-0029525, a push button made of a spring is combined to appear on the case body, and an indicator needle formed on the front of the stone ring protruding on the outer circumferential surface of the push button can be seen through the viewing window. The reference indicator needle, which is installed close to the inner part of the viewing window and is inserted with a spring, is configured to be caught on the bottom of the protrusion on the push button while the rack is inserted into the built-in vertical tube, and the elastic piece and the inclined part are formed at the top and bottom. The button formed at the bottom of the case is installed so as to protrude from the bottom of the case body, and a finger grip strength tester for identifying constitution is disclosed.

그러나 상기 종래기술들은 파지 폭과 사용자 손의 인체측정학적 관계를 고려되지 않아 각 손가락별 파지 폭을 자유롭게 조절하여, 손가락별로 악력을 측정하여 총 악력 및 각 손가락의 악력을 간단하고 정확하게 측정하지 못하는 단점이 있었다.However, the conventional techniques do not take into account the anthropometric relationship between the gripping width and the user's hand, so the gripping width for each finger is freely adjusted, and the total grip strength and the grip strength of each finger cannot be measured simply and accurately. There was this.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 파지 폭과 각 손가락의 힘에 대한 기본적인 DB의 구축뿐만 아니라, 시스템 검증과 실험을 통하여 수공구 사용자의 근골격계질환 예방을 위한 디자인 guideline을 제시하고, 데이터와 결과들은 수공구 사용자와 인간공학자들 뿐 만 아니라, 수공구관련 제품 디자이너 및 평가자들에게도 좋은 정보가 되는 손가락별로 측정되는 악력 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and proposes a design guideline for preventing musculoskeletal disorders of hand tool users through system verification and experiment, as well as establishing a basic DB for gripping width and force of each finger. In addition, the data and results are intended to provide a finger-to-finger grip measurement device that is useful not only to hand tool users and ergonomics, but also to product designers and evaluators related to hand tools.

또한, 신경질환와 같은 뇌손상 등에 의해 각 손가락별 악력변화를 경고함으로써 병이 발생하거나 진행하는 것을 미연에 알게 하는 손가락별로 측정되는 악력 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.In addition, it is intended to provide a device for measuring grip strength measured for each finger, which alerts the change of grip strength for each finger due to brain damage such as neurological disease, so that the occurrence or progress of the disease is known in advance.

본발명은 손가락별로 측정되는 악력 측정장치에 관한 것으로, 다수개의 측정블록(100)이 연결되어 구성되되, 상기 측정블록(100)은 로드셀이 내장되어 압력을 측정하는 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 표면에 결합되는 상하부 파지부(20, 30)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a grip force measuring device that is measured for each finger, and a plurality of measuring blocks 100 are connected to each other, and the measuring block 100 includes a body 10 having a built-in load cell to measure pressure, and the body (10) It characterized in that it consists of the upper and lower gripping portions 20, 30 coupled to the surface.

따라서 본발명은 각각 로드셀이 내장된 다수개의 측정블록(100)이 연결되어 구성되고, 각 손가락별 파지 폭을 자유롭게 조절하여, 손가락별로 악력을 측정하여 총 악력 및 각 손가락의 악력을 간단하고 정확하게 측정하는 현저한 효과가 있다.Therefore, the present invention is configured by connecting a plurality of measurement blocks 100 each with a built-in load cell, and by freely adjusting the gripping width for each finger, the total grip strength and the grip strength of each finger are simply and accurately measured by measuring the grip strength for each finger. Has a remarkable effect.

또한, 신경질환과 같은 뇌손상 등에 의해 각 손가락별 악력변화를 경고함으로써 병이 발생하거나 진행하는 것을 미연에 알게 하는 현저한 효과가 있다.In addition, there is a remarkable effect of letting you know in advance that a disease occurs or progresses by warning of changes in grip strength for each finger due to brain damage such as neurological disease.

도 1은 센서 calibration 작동사진
도 2는 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 구성요소
도 3a은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 사시도
도 3b은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 모형도
도 4는 LabVIEW program - Grip strength 예시도
도 5는 전원공급의 요소인 Supply와 Amplifier(앞, 뒤면)사진
도 6은 Miniature loadcell 사진
도 7a은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 도면
도 7b는 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 완성품 사진
도 8은 삽입형태의 5∼25mm의 간격블조정블록 도면
도 9는 NI DAQmx-USB 6259 사진
1 is a photograph of sensor calibration operation
Figure 2 is a component of the hand grip measuring device measured for each finger of the present invention
3A is a perspective view of a grip force measuring device measured for each finger of the present invention
3B is a model diagram of a grip force measuring device measured for each finger of the present invention
Figure 4 is a LabVIEW program-an example of grip strength
5 is a photograph of Supply and Amplifier (front, rear), which are elements of power supply
Figure 6 is a photograph of a Miniature loadcell
7A is a diagram of a grip force measuring device measured for each finger of the present invention
7B is a photograph of a finished product of the grip force measuring device measured for each finger of the present invention
Fig. 8 is a diagram of a 5 to 25 mm spacing block adjustment block of an insertion type
Figure 9 is a photograph of the NI DAQmx-USB 6259.

본발명은 손가락별로 측정되는 악력 측정장치에 관한 것으로, 다수개의 측정블록(100)이 연결되어 구성되되, 상기 측정블록(100)은 로드셀이 내장되어 압력을 측정하는 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 표면에 결합되는 상하부 파지부(20, 30)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a grip force measuring device that is measured for each finger, and a plurality of measuring blocks 100 are connected to each other, and the measuring block 100 includes a body 10 having a built-in load cell to measure pressure, and the body (10) It characterized in that it consists of the upper and lower gripping portions 20, 30 coupled to the surface.

또한, 상기 측정블록(100) 사이에는 간격조정블록(110)이 삽입되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the interval adjustment block 110 is inserted between the measurement blocks 100.

또한, 상기 측정블록(100)의 높이는 손가락별로 다른 것을 특징으로 한다.In addition, the height of the measurement block 100 is characterized in that different for each finger.

또한, 상기 상부파지부(20)는 손가락이 용이하게 파지하도록 홈(21)이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the upper gripping portion 20 is characterized in that the groove 21 is formed so that the fingers easily grip.

그리고 상기 몸체에는 결합구멍이 형성되어 상기 결합구멍에 측정블록의 레일이 관통하여, 몸체가 측정블록에 슬라이딩방식으로 결합된다.In addition, a coupling hole is formed in the body, the rail of the measuring block passes through the coupling hole, and the body is coupled to the measuring block in a sliding manner.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 센서 calibration 작동사진, 도 2는 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 구성요소, 도 3a은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 사시도, 도 3b은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 모형도, 도 4는 LabVIEW program - Grip strength 예시도, 도 5는 전원공급의 요소인 Supply와 Amplifier(앞, 뒷면)사진, 도 6은 Miniature loadcell 사진, 도 7a은 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 도면, 도 7b는 본발명 손가락별로 측정되는 악력 측정장치의 완성품 사진, 도 8은 삽입형태의 5∼25mm의 간격블조정블록도면, 도 9는 NI DAQmx-USB 6259 사진이다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. 1 is a photograph of the sensor calibration operation, FIG. 2 is a component of a grip force measuring device measured for each finger of the present invention, FIG. 3A is a perspective view of a grip force measuring device measured for each finger of the present invention, and FIG. 3B is a grip force measurement measured for each finger of the present invention. A schematic diagram of the device, FIG. 4 is a LabVIEW program-an example of grip strength, FIG. 5 is a photograph of Supply and Amplifier (front, rear), which are elements of a power supply, FIG. 6 is a photograph of a miniature loadcell, and FIG. 7A is measured for each finger of the present invention. A drawing of the grip force measuring device, FIG. 7B is a picture of a finished product of the gripping force measuring device measured for each finger of the present invention, FIG. 8 is a block diagram of a 5-25mm spacing adjustment block in an inserted form, and FIG. 9 is a photograph of an NI DAQmx-USB 6259.

1. Multi-Finger Force Measurement (MFFM) 시스템1. Multi-Finger Force Measurement (MFFM) system

각 손가락별 파지 폭을 자유롭게 조절하고, 각 손가락별 악력을 측정할 수 있는 새로운 개념의 장비인 Multi-Finger Force Measurement (MFFM) 시스템을 개발하고자 한다.We intend to develop the Multi-Finger Force Measurement (MFFM) system, a new concept equipment that can freely adjust the gripping width of each finger and measure the grip strength of each finger.

단계 1: 로드셀을 이용한 센서 Calibration 방법Step 1: Sensor calibration method using load cell

본 연구에서 개발하고자 하는 MFFM 시스템에서는 각 손가락의 악력을 측정하기 위해 4개의 miniature load cell 센서(Model 13, Honeywell)를 사용하게 된다. Miniature load cell 센서의 크기는 지름이 9.46mm, 두께가 2.75mm의(최대 20kg까지 측정) 소형 load cell 타입으로 손가락 별 최대 악력을 측정하는데 적합하도록 제작되었다. 이러한 miniature load cell 센서들은 출력의 형태가 mV이므로 시스템 개발에 앞서 각 센서들의 calibration이 필요하다. 이 센서들의 calibration을 위하여 또 다른 로드셀 HMNT 센서(한국계기, 지름 50.12mm, 두께는 24.31mm)가 사용될 것이며, 이 로드셀은 최대 50kg까지 측정 가능하다.In the MFFM system to be developed in this study, 4 miniature load cell sensors (Model 13, Honeywell) are used to measure the grip force of each finger. The size of the miniature load cell sensor is a small load cell type with a diameter of 9.46mm and a thickness of 2.75mm (measures up to 20kg), and is designed to be suitable for measuring the maximum grip force per finger. Since these miniature load cell sensors have an output type of mV, calibration of each sensor is required prior to system development. Another load cell HMNT sensor (Korean instrument, 50.12mm diameter, 24.31mm thickness) will be used for calibration of these sensors, and this load cell can measure up to 50kg.

기존의 전형적인 센서들의 calibration방법으로는 7가지 알려진 무게(분동)를 각 센서위에 차례차례 올려놓고 센서의 출력(mV)과 무게와의 상관관계를 이용하는 방법을 적용해 왔다(Laurie and Andres, 1992). 이 방법의 단점으로는 각 센서마다 7개의 분동을 올려놓아야 하므로 많은 시간이 소요됨과 아울러 7개점으로 센서의 출력과 무게와의 관계를 나타내기에 충분하지 못한 경우도 있다. 특히, 본 연구에서 사용되어질 miniature load cell(Model 13)의 소형의 크기로는, 기존의 방법과 같이 분동의 무게를 올려놓고 쌓는 방법을 적용할 수 없다. 이러한 단점을 보완하기 위해 다음의 새로운 방법을 시도하기로 한다. 우선, HMNT를 기존의 calibration 방법으로 7개의 분동을 이용하여 calibration한다. 다음으로 도 1과 같이 제작된 메탈 원판 안에 miniature loadcell 센서를 넣고 calibration이 완료된 HMNT위에 올려놓는다. 실험자는 엄지손가락으로 메탈 원판 위를 약 6초 동안 서서히 0부터 15kg까지(약3초간) 그리고 15kg에서 0kg까지(약3초간) 누른다. HMNT와 miniature 로드셀 센서의 sampling rate는 각각 100hz로, 총 600개의 데이터 정보를 출력한다. Miniature 로드셀의 출력과 HMNT의 출력을 저장 및 분석하기 위해 LabVIEW 프로그램을 사용하게 되는데, 이 프로그램에서는 첫 번째 HMNT의 calibration을 통해 얻어진 데이터를 근거로, miniature 로드 센서를 calibration한다. 나머지 3개의 miniature 센서들도 같은 방법을 따라 calibration을 실시한다. 이러한 방법을 통해 각각의 센서들의 calibration 시간을 단축하는 동시에 miniature load cell의 소형크기로 인한 한계를 극복할 수 있게 된다. 또한 보다 많은 데이터로(600개의 데이터) 정확한 센서의 calibration을 수행할 수 있게 된다.As a conventional calibration method for typical sensors, seven known weights (weights) are placed on each sensor in sequence and a method using the correlation between the sensor output (mV) and the weight has been applied (Laurie and Andres, 1992). . The disadvantage of this method is that it takes a lot of time because 7 weights have to be placed for each sensor, and there are cases where it is not enough to show the relationship between the output of the sensor and the weight with 7 points. In particular, with the small size of the miniature load cell (Model 13) to be used in this study, the method of placing and stacking weights like the existing method cannot be applied. To compensate for these shortcomings, we will try the following new methods. First, calibrate HMNT using 7 weights using the existing calibration method. Next, insert a miniature loadcell sensor into the metal disk manufactured as shown in Fig. 1 and place it on the HMNT that has been calibrated. The experimenter slowly presses the metal disk with his thumb for about 6 seconds from 0 to 15 kg (about 3 seconds) and from 15 kg to 0 kg (about 3 seconds). The sampling rate of HMNT and miniature load cell sensors is 100hz each, and a total of 600 pieces of data are output. LabVIEW program is used to store and analyze the output of the miniature load cell and the HMNT. In this program, the miniature load sensor is calibrated based on the data obtained through the first calibration of the HMNT. The remaining three miniature sensors are calibrated in the same way. Through this method, it is possible to shorten the calibration time of each sensor and overcome the limitation due to the small size of the miniature load cell. It is also possible to perform accurate sensor calibration with more data (600 data).

단계 2: Multi-Finger Force Measurement (MFFM) 시스템 및 분석모듈 Step 2: Multi-Finger Force Measurement (MFFM) system and analysis module

MFFM system은 크게 4가지로 구성되어 있다. 장비에 전력을 제공하는 전원공급 부분, 악력을 측정할 수 있는 센서가 들어있고 각 손가락의 파지 폭 변경이 가능한 본체 부분, 센서를 통해 나오는 데이터를 수집하는 데이터 수집 장비, 그리고 수집된 데이터를 받아들여 분석하고 보여줄 수 있는 데이터 분석 부분으로 구성되어 있다. 그림 2는 MFFM system의 4가지 구성요소와 각 구성요소를 이루고 있는 요소들을 잘 보여주고 있다.The MFFM system is largely composed of 4 types. The power supply part that provides power to the equipment, the body part that contains a sensor that can measure the grip force, and the grip width of each finger can be changed, a data collection device that collects data from the sensor, and receives the collected data. It consists of a data analysis section that can be analyzed and displayed. Figure 2 shows the four components of the MFFM system and the elements that make up each component.

전원공급 부분은 센서에 알맞은 전압으로 변경하여 제공하는 부분(Supply)과 각 센서의 채널에서 나오는 신호를 증폭하여 데이터 수집 장치인 DAQmx board로 전해주는 부분(Amplifier)으로 구성이 되어 있다. 이는 OrCAD를 사용하여 회로도를 그리고 고감도 포지티브 감광기판을 이용하여 pcb를 제작하였다. 본체는 각 손가락 별 악력을 측정하기 위해 4개의 소형 로드셀 (Miniature Load Cell, Honeywell Model 13)을 사용하였다. 각 로드셀의 크기는 지름이 9.5mm, 두께가 2.75mm의 소형 로드셀 타입으로 손가락 별 최대 악력을 측정하는데 적합하도록 제작되었다. 본체는 Solidworks를 이용하여 3D 도면(그림 3a.)을 그린 후, 데이터를 Rapid Prototype(RP) Machine(3D Printer-SST 1200es, Strarasys Inc.)에 전달하여 제작하였다. 여러 파지 폭에 대한 각 손가락의 힘을 측정하기 위하여, 센서가 있는 본체와 본체 사이에 삽입 형태의 블록(크기: 5~25mm)을 이용하여 각 손가락 별 파지 폭을 45mm 에서 65mm까지 5mm 간격으로 쉽게 조절 가능하도록 설계하였으며, 외부의 충격에 대한 저항력과 내구력을 위해 ABS 합성수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)의 재질로 제작하였다. 그림 3b는 완성된 본체의 실제 사진이다.The power supply part consists of a part (Supply) that changes the voltage appropriate for the sensor and provides it, and a part (Amplifier) that amplifies the signal from each sensor channel and delivers it to the DAQmx board, a data acquisition device. This is a circuit diagram using OrCAD and a pcb was fabricated using a high-sensitivity positive photosensitive substrate. The main body used 4 small load cells (Miniature Load Cell, Honeywell Model 13) to measure the grip force of each finger. The size of each load cell is a small load cell type with a diameter of 9.5 mm and a thickness of 2.75 mm, and was manufactured to be suitable for measuring the maximum grip force per finger. The body was produced by drawing a 3D drawing (Fig. 3a.) using Solidworks, and transferring the data to a Rapid Prototype (RP) Machine (3D Printer-SST 1200es, Strarasys Inc.). In order to measure the force of each finger for various gripping widths, the gripping width of each finger can be easily adjusted from 45mm to 65mm in 5mm intervals by using a block (size: 5~25mm) in the form of insertion between the body with the sensor and the body. It is designed to be adjustable, and is made of ABS synthetic resin (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) for resistance and durability against external impact. Figure 3b is an actual picture of the finished body.

각 센서들로부터 측정된 손가락들의 출력된 힘은 실시간으로 National Instrument사의 NI DAQmx-USB 6259 장비를 통해 입력되었다. DAQmx board는 총 32 channel까지 데이터를 수집 할 수 있으며, 수집된 데이터는 USB 연결을 통해 컴퓨터로 전달된다. 전달 된 데이터를 통해 손가락들의 발휘 힘과 기여도를 분석한다. 분석 모듈은 현재 컴퓨터 제어·계측 시스템에 많이 사용되고 있는 LabVIEW 8.5(National Instrument ltd.)를 사용하여 구현하였다. LabVIEW를 구현하기 위해 사용된 컴퓨터의 cpu는 Intel Core 2 duo 울프데일 E8400 이었으며 모니터는 LG전자의 FLATRON L1960TR을 사용하여, 데이터를 안정적으로 받아 실시간 화면을 통해 확인할 수 있다. LabVIEW는 그래픽으로 프로그램을 하는 프로그램 언어로서 실행화면을 보여주는 프런트 패널과 프로그램을 설계하기 위한 블록 다이어그램으로 구성되어 있으며 악력을 측정하고자 하는 목적에 맞춰 프로그래밍 하였다.The output force of the fingers measured from each sensor was input through the National Instrument's NI DAQmx-USB 6259 device in real time. The DAQmx board can collect data up to a total of 32 channels, and the collected data is transferred to a computer through a USB connection. Analyzes the force and contribution of fingers through the transmitted data. The analysis module was implemented using LabVIEW 8.5 (National Instrument ltd.), which is widely used in computer control and measurement systems. The computer CPU used to implement LabVIEW was an Intel Core 2 duo Wolfdale E8400, and the monitor uses LG Electronics' FLATRON L1960TR, which can receive data stably and check it through a real-time screen. LabVIEW is a graphical programming language, consisting of a front panel showing the execution screen and a block diagram for designing a program, and was programmed for the purpose of measuring grip.

프로그램은 악력을 측정하기 위해 사용되는 센서를 보정하기 위한 1. sensor calibration 파일과 센서의 resting 값을 얻기 위한 2. zero offset 파일, 그리고 악력 측정 시 사용하는 메인 파일인 3. Grip strength measurement 로 이루어져있다. 1번 파일을 통해 4개의 센서를 calibration한다. calibration에서 사용된 방법은 sampling rate 100Hz로 0kg에서 5kg 까지의 로드를 가할 때 발생하는 전압을 측정하고 각각에서 발생된 전압을 통해 각 센서의 회귀분석에서 접점과 회귀식을 얻어 악력 측정 시 발생되는 힘을 유추할 수 있다. 2번 파일을 통해서는 resting 상태의 센서 값을 측정한다. 그림 4는 3. Grip strength measurement를 보여주는데 이 프로그램을 통해 총 악력 및 각 손가락의 악력을 측정할 수 있고, 실시간으로 출력되는 값을 확인할 수 있다.The program consists of 1. a sensor calibration file for calibrating the sensor used to measure the grip strength, 2. a zero offset file for obtaining the resting value of the sensor, and 3. a grip strength measurement, which is the main file used for grip strength measurement. . Calibrate 4 sensors through file 1. The method used in calibration measures the voltage generated when a load of 0kg to 5kg is applied at a sampling rate of 100Hz, and the contact and regression equations from the regression analysis of each sensor are obtained through the voltage generated at each, and the force generated when measuring the grip force. Can be inferred. Through file 2, the sensor value in the resting state is measured. Figure 4 shows 3. Grip strength measurement. Through this program, the total grip strength and the grip strength of each finger can be measured, and the values output in real time can be checked.

A. 전원공급A. Power supply

장비에서 사용되는 센서의 전력을 공급하기 위해 존재하는 부분으로 전압을 변경해주는 부분(Supply)과 각 센서의 채널에 변경된 전압을 공급하고 센서를 통해 나오는 신호를 증폭하여 데이터 수집 장치인 DAQ-Board로 전해주는 부분(Amplifier)으로 나뉘어져 있다(그림 5). 두 부분 모두 OrCAD를 사용하여 회로도를 그리고 고감도 포지티브 감광기판을 이용하여 pcb를 제작하였다. Supply 부분에서는 센서에 제공하는 전압을 일정하게 유지시킬 수 있도록 제작 하였으며, Amplifier 부분에서는 AD704 amplifier를 사용하여 센서의 신호를 증폭시켰다.This part exists to supply the power of the sensor used in the equipment. The part that changes the voltage (Supply) and the changed voltage to each sensor channel and amplifies the signal from the sensor to the data acquisition device DAQ-Board. It is divided into an Amplifier (Figure 5). In both parts, a circuit diagram was drawn using OrCAD and a pcb was manufactured using a high-sensitivity positive photosensitive substrate. In the supply part, it was manufactured to keep the voltage provided to the sensor constant, and in the amplifier part, the signal of the sensor was amplified by using an AD704 amplifier.

B. 본체B. Main body

각 손가락 별 악력을 측정하기 위해 4개의 소형 로드셀 (Miniature Load Cell, Honeywell Model 13)을 사용하였다(그림 6). 각 로드셀의 크기는 지름이 9.5mm, 두께가 2.75mm의 소형 로드셀 타입으로 손가락 별 최대 악력을 측정하는데 적합하도록 제작되었다. 본체는 Solidworks를 이용하여 3D 도면을 그린 후, 데이터를 Rapid Prototype(RP) Machine(3D Printer-SST 1200es, Strarasys Inc.)에 전달하여 제작하였다(그림 7). 여러 파지 폭에 대한 각 손가락의 힘을 측정하기 위하여, 센서가 있는 본체와 본체 사이에 그림 12와 같은 삽입 형태의 블록(크기: 5~25mm)을 이용하여 각 손가락 별 파지 폭을 45mm 에서 65mm까지 5mm 간격으로 쉽게 조절 가능하도록 설계하였다. 외부의 충격에 대한 저항력과 내구력을 위해 ABS 합성수지(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)의 재질로 제작하였다.Four small load cells (Miniature Load Cell, Honeywell Model 13) were used to measure the grip force of each finger (Figure 6). The size of each load cell is a small load cell type with a diameter of 9.5 mm and a thickness of 2.75 mm, and was manufactured to be suitable for measuring the maximum grip force per finger. The body was produced by drawing 3D drawings using Solidworks, and then transferring the data to a Rapid Prototype (RP) Machine (3D Printer-SST 1200es, Strarasys Inc.) (Figure 7). In order to measure the force of each finger for various gripping widths, the gripping width for each finger is increased from 45mm to 65mm by using a block (size: 5~25mm) in the form of insertion as shown in Figure 12 between the body with the sensor and the body. It is designed to be easily adjustable in 5mm intervals. It is made of ABS synthetic resin (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) for resistance and durability against external impact.

C. 데이터 수집C. Data Collection

각 센서들로부터 측정된 손가락들의 출력된 힘은 National Instrument사의 NI DAQmx-USB 6259 장비를 통해 입력되고 분석되었다. DAQmx board는 총 32 channel까지 데이터를 수집 할 수 있으며, 수집된 데이터는 USB 연결을 통해 컴퓨터로 전달된다(그림 9).The output force of fingers measured from each sensor was input and analyzed through National Instrument's NI DAQmx-USB 6259 instrument. The DAQmx board can collect up to 32 channels of data, and the collected data is transferred to a computer through a USB connection (Figure 9).

D. 데이터 분석D. Data Analysis

악력 측정 실험 시, 손가락들의 발휘 힘과 기여도를 분석 하기 위한 분석 모듈로 현재 컴퓨터 제어·계측 시스템에 많이 사용되고 있는 LabVIEW 8.5(National Instrument 사)를 사용하여 구현하였다. LabVIEW를 구현하기 위해 사용된 컴퓨터의 cpu는 Intel Core 2 duo 울프데일 E8400 이었으며 모니터는 LG전자의 FLATRON L1960TR을 사용하여, 데이터를 안정적으로 받아 실시간 화면을 통해 확인할 수 있다. LabVIEW는 그래픽으로 프로그램을 하는 프로그램 언어로서 실행화면을 보여주는 프런트 패널과 프로그램을 설계하기 위한 블록 다이어그램으로 구성되어 있다. 악력을 측정하고자 하는 목적에 맞춰 프로그래밍 하였다.It is an analysis module to analyze the force and contribution of fingers during the grip force measurement experiment. It was implemented using LabVIEW 8.5 (National Instrument), which is currently widely used in computer control and measurement systems. The computer CPU used to implement LabVIEW was an Intel Core 2 duo Wolfdale E8400, and the monitor uses LG Electronics' FLATRON L1960TR, which can receive data stably and check it through a real-time screen. LabVIEW is a graphical programming language that consists of a front panel showing an execution screen and a block diagram for designing a program. It was programmed for the purpose of measuring the grip strength.

프로그램은 악력을 측정하기 위해 사용되는 센서를 보정하기 위한 1. sensor calibration 파일과 센서의 resting 값을 얻기 위한 2. zero offset 파일, 그리고 악력 측정 시 사용하는 메인 파일인 3. Grip strength measurement 로 이루어져있다. 1번 파일을 통해 4개의 센서를 calibration한다. calibration에서 사용된 방법은 sampling rate 100Hz로 0kg에서 5kg 까지의 로드를 가할 때 발생하는 전압을 측정하고 각각에서 발생된 전압을 통해 각 센서의 회귀분석에서 접점과 회귀식을 얻어 악력 측정 시 발생되는 힘을 유추할 수 있다. 2번 파일을 통해서는 resting 상태의 센서 값을 측정한다. 그림 14는 3. Grip strength measurement를 보여주는데 이 프로그램을 통해 총 악력 및 각 손가락의 악력을 측정할 수 있고, 실시간으로 출력되는 값을 확인할 수 있다.The program consists of 1. a sensor calibration file for calibrating the sensor used to measure the grip strength, 2. a zero offset file for obtaining the resting value of the sensor, and 3. a grip strength measurement, which is the main file used for grip strength measurement. . Calibrate 4 sensors through file 1. The method used in calibration measures the voltage generated when a load of 0kg to 5kg is applied at a sampling rate of 100Hz, and the contact and regression equations from the regression analysis of each sensor are obtained through the voltage generated at each, and the force generated when measuring the grip force. Can be inferred. Through file 2, the sensor value in the resting state is measured. Fig. 14 shows 3. Grip strength measurement. Through this program, the total grip strength and the grip strength of each finger can be measured, and the values displayed in real time can be checked.

본발명의 각 손가락별로 측정되는 악력 측정장치는 손 힘 및 손가락 힘 측정을 통해 뇌졸중 등의 신경질병을 예측하고 평가할 수 있는 스마트 헬스케어 수단이다.The grip strength measuring device measured for each finger of the present invention is a smart healthcare tool capable of predicting and evaluating neurological diseases such as stroke by measuring hand force and finger force.

그러므로 측정 도구를 통해, 측정된 데이터의 빅데이터를 구현하여 신경질병의 패턴이 분석가능하다.Therefore, it is possible to analyze patterns of neurological diseases by implementing big data of measured data through measurement tools.

손 힘 및 손가락 힘 측정 데이터의 패턴 심층 분석을 통해, 다양한 신경질병을 예측하고, 적절한 운동처방을 실시하여 질병을 예방하고 완화 시킨다.Through in-depth analysis of the patterns of hand force and finger force measurement data, various neurological diseases are predicted and appropriate exercise prescriptions are performed to prevent and alleviate diseases.

그러므로 간단한 악력 측정만으로 질병의 유무와 질병의 중증 정도를 파악하게 된다면, 적절한 치료 형태를 제공 가능하다.Therefore, if the presence or absence of the disease and the severity of the disease can be determined by simply measuring the grip strength, an appropriate treatment form can be provided.

본발명은 각 손가락마다 발생하는 힘을 개별적으로 측정가능하다.In the present invention, the force generated by each finger can be measured individually.

각 손가락부분의 파지 폭을 개별적으로 조절할 수 있다.The gripping width of each finger part can be individually adjusted.

힘 측정 시, 발휘하는 힘의 변화를 모두 측정하고 분석 가능하다.When measuring force, it is possible to measure and analyze all changes in force exerted.

빅데이터를 통해, 적합한 진단 및 처방이 가능하다.Through big data, suitable diagnosis and prescription are possible.

본발명은 특히 악력은 일정시간, 주로 5초동안 최대힘을 발휘할 때 처음과 끝의 1초를 제외한 나머지 시간, 곧 3초동안의 평균값을 악력값으로 사용한다. 이때 신경질환 등 신경질환을 앓고 있는 사람들은 일반사람보다 반응이 느려져서 3초중 처음 1초동안 급격히 증가하는게 아니고 처음 2초동안 완만하게 악력이 증가하게 된다. 센서에서 감지하여 전송한 증가속도가 일정수치 이하이면 제어부는 얼람등의 경보수단을 통해 경보를 발한다. 그리고 3초동안의 평균값도 일반인에 비해 현저히 낮게 측정된다. 각손가락별로는 검지와 중지의 힘이 일반인에 비해 낮게 측정되는 현상이 뚜렷하다. 그러므로 센서에서 감지하여 전송한 힘, 곧 압력이 일정수치 이하이면 제어부는 얼람등의 경보수단을 통해 경보를 발한다.In the present invention, in particular, the grip strength is used as the average value for 3 seconds, excluding 1 second at the beginning and the end when the maximum force is exerted for a certain period of time, mainly 5 seconds. At this time, people suffering from neurological diseases such as neurological diseases have a slower response than normal people, so they do not increase rapidly during the first 1 second out of 3 seconds, but gradually increase their grip strength during the first 2 seconds. When the rate of increase detected by the sensor and transmitted is less than a certain value, the control unit generates an alarm through an alarm means. And the average value for 3 seconds is also measured significantly lower than that of the general public. For each finger, it is evident that the strength of the index and middle fingers is measured lower than that of ordinary people. Therefore, when the force sensed and transmitted by the sensor, that is, the pressure is less than a certain value, the control unit generates an alarm through an alarm or other alarm.

100 : 측정블록 110 : 간격조정블록 120 : 레일
10 : 몸체 11 : 결합구멍
20, 30 : 상하부파지부 21 : 홈
100: measuring block 110: gap adjustment block 120: rail
10: body 11: coupling hole
20, 30: upper and lower gripping part 21: groove

Claims (3)

다수개의 측정블록(100)이 연결되어 구성되되, 상기 측정블록(100)은 로드셀이 내장되어 압력을 측정하는 몸체(10)와, 상기 몸체(10) 표면에 결합되는 상하부 파지부(20, 30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 각 손가락별로 측정되는 악력 측정장치A plurality of measurement blocks 100 are connected to each other, and the measurement block 100 includes a body 10 having a built-in load cell to measure pressure, and upper and lower gripping portions 20 and 30 coupled to the surface of the body 10. ), characterized in that the grip force measuring device measured for each finger 제1항에 있어서, 상기 측정블록(100) 사이에는 간격조정블록(110)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 각 손가락별로 측정되는 악력 측정장치The device of claim 1, wherein a space adjustment block (110) is inserted between the measurement blocks (100). 제2항에 있어서, 상기 측정블록(100)의 높이는 손가락별로 다른 것을 특징으로 하는 각 손가락별로 측정하는 악력 측정기The grip force measuring device of claim 2, wherein the height of the measuring block 100 is different for each finger.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022114975A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Marek Bronowski A probe for the spatial testing of pressure forces, a method of producing the probe, a diagnostic kit for the spatial testing of pressure forces and a method of calibrating the probe

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230046023A (en) 2021-09-29 2023-04-05 영남대학교 산학협력단 Method and device of measuring hand grip strength using image-based finger angle estimation, recording medium for performing the method
KR20230077440A (en) 2021-11-25 2023-06-01 주식회사 건호엔지니어링 grip strength measurement system for rehabilitation exercise
KR20230099097A (en) 2021-12-27 2023-07-04 인제대학교 산학협력단 Finger power measuring device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060069673A (en) * 2004-12-17 2006-06-22 (주)아이블포토닉스 Kinesiology power measuring system using sensor with piezoelectric materials
WO2009150417A2 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Imperial Innovations Limited Motor skills measuring systems
WO2016184935A2 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Universite Paris Descartes Method for evaluating manual dexterity
KR20180089176A (en) * 2017-01-31 2018-08-08 호서대학교 산학협력단 Grasping power measuring apparatus capable of feedback training

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060069673A (en) * 2004-12-17 2006-06-22 (주)아이블포토닉스 Kinesiology power measuring system using sensor with piezoelectric materials
WO2009150417A2 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Imperial Innovations Limited Motor skills measuring systems
WO2016184935A2 (en) * 2015-05-19 2016-11-24 Universite Paris Descartes Method for evaluating manual dexterity
KR20180089176A (en) * 2017-01-31 2018-08-08 호서대학교 산학협력단 Grasping power measuring apparatus capable of feedback training

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022114975A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Marek Bronowski A probe for the spatial testing of pressure forces, a method of producing the probe, a diagnostic kit for the spatial testing of pressure forces and a method of calibrating the probe

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