KR20220121927A

KR20220121927A - 신체 밸런스와 운동 측정 시스템

Info

Publication number: KR20220121927A
Application number: KR1020210024684A
Authority: KR
Inventors: 김종호
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-09-02
Also published as: KR102485677B1

Abstract

본 발명은 신체의 밸런스와 운동 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정자세에 따른 총무게, 측정시간에 따른 무게 변화 , 무게 중심 위치 변화 등을 측정할 수 있으며 특정자세(스쿼트, 발끝 서기 자세)를 반복하는 운동시 신체의 밸런스와 운동을 측정할 수 있는 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 신체의 무게가 가해지는 지지부(100); 지지부(100)의 하부에 설치되는 복수개의 힘센서(120); 복수개의 힘센서(120)를 동작시키고, 힘센서(120)의 출력신호를 디지털화된 측정데이터로 변환하는 측정부(140): 측정데이터를 제어부(150)로 전송하는 송신부(130); 측정데이터에 기초하여 신체의 무게, 측정시간 동안 무게 변화 및 무게 중심 위치 변화를 산출하는 상기 제어부(150); 송신부(130)를 통해 상기 제어부(150)와 통신 가능하고, 사용자에 의한 설정 데이터의 입력이 가능한 입출력부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치가 제공된다.

Description

신체 밸런스와 운동 측정 시스템{Body Balance and body activity measurement System}

본 발명은 신체의 밸런스 평가 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정자세에 따른 총무게, 측정시간에 따른 무게 변화 , 무게 중심 위치 변화 등을 측정할 수 있으며 특정자세(스쿼트, 발끝 서기 자세)를 반복하는 운동시 신체의 밸런스와 운동을 측정할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

종래의 체중계는 단순히 체중을 하였으나, 최근에는 체지방까지 측정하는 제품이 상용화되어 있고, 스마트폰과 연계하여 통계 데이터를 표시해주는 서비스도 있다.

그러나, 이러한 종래의 체중계는 서 있는 동안 체중과 체지방만을 측정할 뿐 측정시간에 따른 무게변화, 무게 중심 위치 변화를 표시해주지 않는다. 특히 정적상태 즉 서 있는 상태만을 고려할 뿐 움직이는 상태 즉 보행상태를 고려하지 못하고 있다. 또한 반복적인 운동자세에 대하여 횟수에 대한 평가 즉 운동기능을 지원하지 못하고 있다.

또한, 이러한 종래의 체중계는 바닥이 불균형할 경우 오차가 발생하기 쉬운 단점이 있었다. 또한, 한 개의 힘센서만을 사용하는 경우가 많아서, 무게 중심과 일치하지 않는 경우 무게 측정이 정확하지 않았다.

한편, 병원에서는 족압분포, 체지방 분석 등을 위해 고가의 전문 의료장비를 사용하였다. 그러나, 이러한 전문 장비는 많은 입력 데이터와 측정 조건의 사전 설정을 필요로 했기 때문에 일반 사용자가 손쉽게 사용하기 어려웠다. 그리고, 측정 장비의 부피도 커서 가정용으로 사용하기는 불가능하였다.

1. 대한민국 특허공개번호 제 10-2009-003822 호(신체 중심유지 발달 운동구), 2. 대한민국 특허공개번호 제 10-2017-0125696 호(체중 밸런스 측정용 체중계), 3. 대한민국 특허공개번호 제 10-2019-0118526 호(발란스 보정장치, 신체중심 측정 장치, 발란스 보정 시스템, 및 발란스 보정 방법).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 자세에 따른 체중, 무게 변화, 무게 중심 위치 변화, 족압분포, 체지방, 심전도 등을 측정할 수 있으며 특정자세에 대한 횟수를 기록하는 운동기능을 갖춘 신체의 밸런스와 운동 측정 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 모서리 영역에 복수개의 힘센서를 설치하고, 시트 형태의 어레이형 다채널 압력센서를 구성함으로써 발바닥 전체면적에 대하여 정확하면서도 부피가 작은 신체의 밸런스와 운동 측정 시스템을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 신체의 무게가 가해지는 지지부(100); 지지부(100)의 하부에 설치되는 복수개의 힘센서(120); 복수개의 힘센서(120)를 동작시키고, 힘센서(120)의 출력신호를 디지털화된 측정데이터로 변환하는 측정부(140): 측정데이터를 제어부(150)로 전송하는 송신부(130); 측정데이터에 기초하여 신체의 무게 변화를 산출하는 제어부(150); 및 송신부(130)와 통신 가능하고, 사용자에 의한 설정 데이터의 입력이 가능한 입출력부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스와 운동 측정 장치가 제공된다.

또한, 제어부(150)는 무선 또는 유선으로 송신부(130)와 데이터 전송이 가능하다.

또한, 입출력부(170)는 지지부(100)로부터 분리되도록 구성되고, 무선 또는 유선으로 송신부(130)와 데이터 통신이 가능하다.

또한, 입출력부(170)는, 동작음을 출력하는 스피커(188); 동작신호에 대응하여 진동하는 진동소자(189); 체지방 또는 심전도 측정용 전극(179); 중 적어도 하나를 더 포함한다.

또한, 지지부(100) 상부에 구비되고, 신체의 무게에 대해 변형되지 않는 강성을 갖는 평판부(200); 평판부(200)의 상부에 구비되고, 한쌍의 발바닥 전체면적을 분할하여 지지하도록 배열된 어레이 압력센서(210); 및 어레이 압력센서(210)의 상부를 보호하기 위한 상판부(220);를 더 포함한다.

또한, 평판부(200)는 유리, 플라스틱, 금속 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 상판부(220)는 실리콘, 폴리우레탄, 플라스틱, 금속시트 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 지지부(100)의 하부에 설치되는 내부하우징(121); 내부하우징(121) 내에 설치되는 힘센서(120); 내부하우징(121) 내에서 힘센서(120)와 접촉하는 수직연결부(124); 내부하우징(121)을 수용하는 외부하우징(122); 및 외부하우징(122)에 게재되어 상부가 수직연결부(124)와 접촉하고, 하부가 노출되는 접촉부(126)를 더 포함한다.

또한, 접촉하는 힘센서(120)와 수직연결부(124) 중 어느 일측에는 상부돌기(123)가 더 형성되고, 접촉하는 수직연결부(124)와 접촉부(126) 중 어느 일측에는 하부돌기(125)가 더 형성된다.

또한, 제어부(150)와 연결되는 데이터저장부(160)를 더 포함한다.

또한, 제어부(150)는 각 힘센서(120) 및 어레이 압력센서(210)의 측정데이터 및 힘센서(120)의 위치 데이터에 기초하여 신체의 총무게, 총무게의 무게중심, 측정시간 동안 무게중심의 변화량, 변화량의 평균 중 적어도 하나를 산출한다.

또한, 힘센서(120), 어레이 압력센서(210) 의 위치데이터, 무게중심, 변화량 및 변화량의 평균은 각각 X축과 Y축 데이터로 분리한다.

또한, 지지부(100) 상부에 구비되고, 신체의 무게에 대해 변형되지 않는 강성을 갖는 평판부(200); 평판부(200)의 상부에 구비되고, 한쌍의 발바닥 전체면적을 4분할하여 지지하도록 배열된 어레이 압력센서(210); 및 분할된 압력센서(210)의 상부마다 부착되는 전극패드(230)를 더 포함하여, 제어부(150)가 전극패드(230)의 신호에 기초하여 체지방을 측정할 수 있다. 분할된 압력센서(210)간의 간격은 8 mm 이내로 구성하여 발바닥 전체 족압분포가 측정될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로써, 전술한 밸런스 평가장치를 이용한 신체의 밸런스 평가방법에 있어서, 입출력부(170)를 통해 측정대상, 측정자세 및 측정시간을 설정하는 단계(S110); 송신부(130)가 입력된 설정데이터를 제어부(150)로 전송하는 단계(S120); 지지부(100)로 신체의 무게가 가해지면, 측정시간 동안 각각의 힘센서(120), 어레이 압력센서(210)가 하중을 측정하는 단계(S130); 측정부(140)가 측정신호를 측정데이터로 변환하고, 송신부(130)가 측정데이터를 제어부(150)로 전달하는 단계(S140); 제어부(150)가 설정데이터 및 측정데이터에 기초하여 신체의 총무게, 총무게의 무게중심, 측정시간 동안 무게중심의 변화량, 변화량의 평균 중 적어도 하나를 산출하는 단계(S150); 및 산출된 결과를 수신하여 휴대폰, PC 등에 표시하는 단계(S160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 평가방법에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 측정자세는 눈을 뜨고 두발로 서있는 자세, 눈을 감고 두발로 서있는 자세, 한 발로 서있는 자세, 한 발로 평가장치(10) 밟고 지나가는 자세, 두발로 앉았다 섰다를 하는 스쿼트 자세, 발끝 서기 자세 중 하나이다. 또한 하중을 측정하는 단계(S130)는 스쿼트 자세, 발끝 서기 자세에 대한 반복횟수를 측정하는 측정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 간단한 조작만으로도 자세에 따른 체중, 무게중심의 변화, 족압분포, 체지방 등을 측정할 수 있다. 따라서, 병원에 가지 않고 집에서도 간단하게 신체의 밸런스와 운동을 측정해 볼 수 있다.

또한, 밸런스 평가장치는 정지자세 뿐만 아니라 걷는 자세에 대한 신체의 밸런스를 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한 특정자세 즉 스쿼트 자세, 발끝 서기 자세 등에 대한 횟수를 기록할 수 있는 장점이 있다.

또한, 밸런스 평가장치가 고르지 않은 바닥에 놓이거나 경사진 바닥에 놓이더라도 정확하게 체중을 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 정확한 측정이 가능하면서도 장치의 부피가 작아서 가정, 학교, 헬스장, 체육시설, 병원, 의료기관, 공공기관 등에서 사용할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 구성도,
도 1b는 도 1a에 도시된 평가장치의 평면도 및 입출력부(170)의 확대도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 구성도,
도 3은 도 2에 도시된 입출력부(170)의 또 다른 구성도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 분해도,
도 5는 도 4에 도시된 평가장치의 평면도,
도 6은 본 발명에 적용되는 힘과 모멘트와의 상관관계를 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명의 힘센서에 관한 확대 단면도,
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 신체의 밸런스 평가방법의 나타내는 흐름도,
도 10a는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 발 끝 서기 자세를 나타내는 사용상태도,
도 10b는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 두발로 서있는 자세를 나타내는 사용상태도,
도 10c는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 한 발로 서있는 자세 또는 한 발로 밟고 지나가는 자세를 나타내는 사용상태도,
도 11은 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에서 스쿼트 자세를 하는 사용상태도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

제 1 실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 제 1 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 1a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 구성도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 평가장치의 평면도 및 입출력부(170)의 확대도이다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 밸런스 평가장치(10)는 사각형의 지지부(100)를 갖고, 지지부(100)의 하부면 각 모서리 영역마다 힘센서(120)가 구성된다.

지지부(100)는 사람이 올라가는 부재로써, 체중을 견디기 충분하도록 금속, 합성수지(예 : 플라스틱, 아크릴 등), 강화유리 등으로 제작된다.

힘센서(120)는 4개가 동일한 형태로 설치되며, 가해지는 하중에 비례하는 전기적인 신호를 출력한다. 힘센서(120)의 대표적인 예로는 로드 셀(Load Cell)이 될 수 있다. 도 7은 본 발명의 힘센서에 관한 확대 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 내부하우징(121)은 지지부(100)의 하면에 고정되고, 내부에 힘센서(120)가 수용된다. 힘센서(120)희 하면에는 반구 형상의 상부돌기(123)가 돌출되어 수직연결부(124)와의 점접촉이 이루어지도록 한다.

수직연결부(124)는 내부하우징(121) 내에 수용되며 가해지는 하중 중 수직력만을 힘센서(120)에 전달하는 역할을 한다. 수직연결부(124)는 금속으로 제작된다.

외부하우징(122)은 내부하우징(121)을 수용하면서 일정한 간격을 유지하도록 구성된다.

접촉부(126)는 외부하우징(122)에 게재되며, 상면에 반구 형상의 하부돌기(125)가 돌출되어 수직연결부(124)와의 점접촉을 이룬다. 접촉부(126)의 하부는 외부하우징(122)의 외부로 돌출되어 바닥과 접하게 된다.

이러한 내부하우징(121), 외부하우징(122)의 구성은 지지부(100)의 각 모서리 영역마다 구비된다.

측정부(140)는 각 힘센서(120)를 동작시키고, 각 힘센서(120)의 출력신호를 디지털화된 측정데이터로 변환한다. 즉, 측정부(140)는 출력신호를 필터에 의해 필터링하고, 증폭기에 의해 증폭하며, ADC(아날로그-디지털 변환기)에 의해 4채널의 디지털화된 측정데이터로 변환한다.

송신부(130)는 측정데이터를 제어부(150)로 전송한다. 송신부(130)는 제어부(150)와 유선 또는 근거리 무선 통신모듈에 의해 무선으로 연결될 수 있다. 이를 위해, ??신부(130)와 제어부(150)는 WiFi모듈, 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, 무선 LAN 모듈, 3G, 4G 통신모듈, 지그비 통신모듈, NFC모듈 등을 포함한다.

이러한 측정부(140)와 송신부(130)는 하나의 보드 상에 구비될 수 있다. 또한 보드에 관성센서가 구비되어 지지부의 가속도 변화를 모니터링 할 수 있다.

밸런스 평가장치(10)는 1차전지 또는 2차전지에 의한 배터리로 구동될 수 있고, 교류전원과 어댑터를 이용하는 외부전원으로 구동될 수도 있다.

제어부(150)는 송신부(130)와 양방향 데이터 통신이 가능하고, 측정데이터에 기초하여 무게 산출, 무게중심의 위치 산출, 위치의 변화량 산출 등을 수행한다. 이를 위해 제어부(150)에는 필요한 프로그램이 저장되고 실행된다. 제어부(150)는 CPU 또는 AP(Application Processor)가 될 수 있다. 제어부(150)는 휴대폰, PC 등이 될 수 있으며 계산된 결과를 표시할 수 있다.

데이터 저장부(160)는 제어부(150)와 연결되어 제어부(150)가 필요한 데이터를 제공하고, 제어부(150)의 연산 결과를 저장한다. 데이터 저장부(160)는 데이터 서버, 하드디스크, 광디스크, 플래쉬메모리, RAM, ROM, EPROM, Solid State Drive(SSD), CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital) 또는 Memory Stick 등이 될 수 있다.

입출력부(170)는 지지부(100)의 상면 일측에 구비되며, 측정부(140)와 송신부(130)와 하나의 보드 상에 구비될 수 있으며, 필요에 따라 착탈 가능하다. 입출력부(170)는 사용자의 입력을 받아 들이기 위하여 방향키(172)와 확인키(174)를 포함하며, 디스플레이(176)를 포함한다. 또한 발의 순간 움직임 상태를 체크할 수 있는 관성센서(187)를 포함한다.

디스플레이(176)는 LCD, OLED 등이 될 수 있고, 방향키(172)와 확인키(174)가 표시되는 터치스크린이 될 수 있다. 디스플레이(176)는 측정 대상, 자세, 측정 시간 등과 같이 입력 정보가 표시된다. 측정이 완료된 후에는 신체무게가 표시될 수 있다.

도 6은 본 발명에 적용되는 힘과 모멘트와의 상관관계를 나타내는 설명도이다. [수학식 1]과 같이, 총힘(Ft)(180)은 4개의 힘센서의 힘(Fi)(182)의 합이다.

그리고, 도 6에 도시된 원점(0)에서 총힘(Ft)(180)에 의한 총모멘트(Mo)는 [수학식 2]와 같다.

여기서, 총힘(Ft)(180)이 작용하는 지점(Rt)은 [수학식 3]과 같이 표현할 수 있다.

따라서, [수학식 2]는 [수학식 4]와 같이 표현된다.

이러한 [수학식 4]를 통해 총힘이 작용하는 위치, 즉 무게중심(Rt)을 구할 수 있다.

또한, 정해진 측정시간(예 : 3 ~ 5초)동안 무게중심(Rt)을 x, y 좌표로 구분하고, 각 축의 평균에 대한 각각의 △Rt를 계산 후 평균값 및 총 길이에 대한 평균값을 연산한다.

그리고, △Rt의 변화에 대한 속도를 연산하여 평균값 및 총 길이에 대한 평균값을 연산한다.

제 2 실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 제 2 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 구성도이다. 제 2 실시예의 구성 중 미설명된 구성은 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 송신부(130)는 제어부(150)와 유선 또는 무선 통신이 가능하고, 입출력부(170)의 입출력통신부(178)와 무선 통신이 가능하다.

도 3은 도 2에 도시된 입출력부(170)의 또 다른 구성도로 지지부(100)와 분리될 수 있다. 입출력부(170)는 내부에 무선통신이 가능한 입출력통신부(178)를 포함하며, 동작음이나 안내멘트의 출력을 위한 스피커(188), 무음 모드에서 동작하는 진동소자(189)를 포함한다. 입출력부(170)는 또한 내부에 1차 전지 또는 2차 전지를 전원으로 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 무선으로 연결될 경우 체지방, 심전도 측정을 위한 4 개의 전극(179)이 외부로 노출된다. 심전도 측정을 위해서는 3개의 전극만이 사용되고 체지방 측정을 위해서는 4개 전극이 사용될 수 있다. 또한 손의 움직임 즉 동작의 상태를 체크할 수 있는 관성센서(187)를 포함한다.

제 3 실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 제 3 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 분해도이고, 도 5는 도 4에 도시된 평가장치의 평면도이다. 제 3 실시예의 구성 중 미설명된 구성은 전술한 제 1 실시예의 구성과 동일하다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 평판부(200)는 지지부(100) 상부에 구비되고, 신체의 무게에 대해 변형되지 않도록 하는 충분한 강성과 두께를 갖는다. 평판부(200)는 지지부(100) 보다 큰 면적을 갖는다. 이러한 평판부(200)는 유리, 플라스틱, 금속 등으로 제작된다.

어레이 압력센서(210)는 눌려지는 힘에 비례하여 저항이 변하고, 이에 따라 전압을 가변시킬 수 있다. 어레이 압력센서(210)는 복수의 센서모듈이 행렬 형태로 배열된 어레이형이다. 이러한 어레이 압력센서(210)는 평판부(200)의 상부에 구비되고, 한쌍의 발바닥 면적을 균등하게 4분할하여 지지하도록 배열된다. 4분할된 각각의 어레이 압력센서(210)는 힘의 세기와 분포를 측정할 수 있는 다채널형이다.

상판부(220)는 어레이 압력센서(210)의 상부를 보호하도록 구비된다. 이러한 상판부(220)는 두께 약 2mm 이하의 실리콘, 폴리우레탄, 플라스틱, 금속시트 등으로 제작된다.

제 4 실시예의 구성

이하, 첨부된 도면을 참조하여 제 4 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 신체의 밸런스 평가장치의 개략적인 평면도이다. 제 4 실시예의 구성 중 미설명된 구성은 전술한 제 3 실시예의 구성과 동일하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 밸런스 평가장치(10)의 상면에는 전원버튼(190)과 설정버튼(192)이 구비되고, 일측에는 디스플레이(176)와 방향키(172)가 구비된다.

설정버튼(192)으로 측정대상, 측정자세, 측정시간 등을 선택하고 방향키(172)로 종류나 증감을 정할 수 있다.

밸런스 평가장치(10)는 제 3 실시예에 같은 평판부(200), 어레이 압력센서(210)와 상판부(220)를 포함한다.

그리고, 전극패드(230)는 4분할된 압력센서(210)의 상부마다 부착된다. 4 개의 전극패드(230)는 측정부(140) 신호에 기초하여 체지방을 측정할 수 있도록 한다. 또한 입출력부(170)가 분리될 경우 입출력부(170)부착된 4개의 전극과 유선으로 상호 연결되어 8점 방식의 체지방이 측정될 수 있다. 또한 입출력부(170)에 부착된 3개의 전극을 이용하여 심전도도 측정할 수 있다. 또한 입출력부(170) 부착된 관성센서(187)는 손으로 잡을 때 손의 동작 움직임을 체크할 수 있다.

실시예의 동작

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명에 따른 신체의 밸런스 평가방법의 나타내는 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이,

먼저, 전원버튼(190)을 눌러 전원을 ON한다(S100).

그 다음, 입출력부(170)의 방향키(172)와 설정버튼(192) 또는 확인키(174)를 눌러 측정대상, 측정자세 및 측정시간을 설정한다(S110). 측정대상은 사용자 번호가 될 수 있고, 측정자세는 눈을 뜨고 두발로 서있는 자세, 눈을 감고 두발로 서있는 자세, 한 발로 서있는 자세, 한 발로 밟고 지나가는 자세, 스쿼트 자세, 발 끝 서기 자세 중 하나를 선택한다. 도 10a는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 발 끝 서기 자세를 나타내는 사용상태도이고, 도 10b는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 두발로 서있는 자세를 나타내는 사용상태도이고, 도 10c는 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에 한 발로 서있는 자세 또는 한 발로 밟고 지나가는 자세를 나타내는 사용상태도이고, 도 11은 본 발명에 따른 밸런스 평가장치(10) 위에서 스쿼트 자세를 하는 사용상태도이다.

측정시간은 1초 ~ 3분 내에서 선택한다. 특히 운동자세의 경우 측정시간을 3분 이상으로 설정할 수 있다. 설정데이터 세팅하는 방법은 다음과 같다. 먼저 디스플레이(176) 상에서 커서가 측정대상에 있을 경우 방향키(172)를 눌러 정하고 설정버튼(192)을 누른다. 커서는 자세모드로 옮겨가고 측정자세를 방향키(172)를 눌러 정한다. 그리고 설정버튼(192)을 누르고 측정시간을 방향키(172)를 이용하여 세팅한다.

그 다음, 송신부(130)가 입력된 설정데이터를 제어부(150)로 전송한다(S120). 제어부(150)는 전송된 설정데이터를 데이터저장부(160)에 저장한다.

그 다음, 사용자가 밸런스 평가장치(10)위로 올라선다. 그러면, 지지부(100)로 신체의 무게가 가해지고, 측정시간 동안 4개의 힘센서(120)가 하중을 측정한다(S130). 측정시간의 개시와 종료는 스피커(188) 또는 디스플레이(176) 표시, 진동소자(189) 중 하나를 통해 확인할 수 있고, 디스플레이(176)에서 카운트 될 수 있다. 스쿼트 자세, 발 끝서기 자세인 운동자세의 경우 운동 반복횟수를 기록한다. 구체적인 산출 방식은 전술한 [수학식 1] 내지 [수학식 6] 또는 입출력부(170)에 부착된 관성센서의 변화를 사용한다.

그 다음, 측정부(140)가 측정신호를 디지털화된 측정데이터로 변환하고, 송신부(130)가 측정데이터를 제어부(150)로 전달한다(S140).

그러면, 제어부(150)가 설정데이터 및 힘센서(120) 및 어레이 압력센서(210) 측정데이터에 기초하여 신체의 총무게, 총무게의 무게중심, 측정시간 동안 무게중심의 변화량, 변화량의 평균, 주파수 해석결과, 운동 반복횟수 등을 산출 및 기록한다(S150). 구체적인 산출 방식은 전술한 [수학식 1] 내지 [수학식 6]을 사용한다.

데이터 저장부(160)는 제어부(150)와 연결되어 제어부(150)가 필요한 데이터를 제공하고, 제어부(150)의 연산 결과를 저장하고 휴대폰, PC 등에 데이터를 디스플레이한다(S160).

측정이 완료되면 디스플레이(176)에 몸무게를 표시한다. 만약에 측정도중 평가장치(10)에서 내려오거나 전원버튼(190) 누르면 측정 멈춘다. 그리고 일정시간 버튼 동작 하지 않거나 무게가 감지되지 않으면 전원 자동으로 OFF 한다.

그 다음, 다른 측정자세를 선택할 경우(S170), 전술한 설정단계(S110) 부터 다시 실행될 수 있다.

또한, 도 8과 같이 전극패드(230)가 구비된 실시예인 경우, 입력된 나이, 키 및 측정된 체중, 4개의 전극패드(230)를 통해 측정된 결과를 이용하여 4점 방식 체지방을 측정할 수도 있다. 또한 입출력부(170)가 지지부(100)로부터 분리되어 유선으로 연결될 경우 부착된 4개의 전극을 이용하여 8점 방식 체지방을 측정할 수도 있다. 만약에 무선으로 연결될 경우 지지부에 있는 4개의 전극패드, 입출력부(170)에 부착된 4개의 전극을 이용하여 각각 체지방을 측정할 수 있다.

이를 통해, 사용자는 자신의 신체에 관한 체중, 밸런스 정도(무게중심의 이동량, 이동속도 등), 운동횟수를 쉽게 파악할 수 있다. 특히, 눈을 감고 서있는 자세 또는 한발로 서있는 자세의 경우 무게중심의 이동량과 이동속도가 빠르므로 신체의 밸런스(균형 감각)를 더 잘 측정할 수 있다. 또한 스쿼트 자세, 발 끝 서기 자세 등을 통해 하체근력을 단련시킬 수 있는 운동기능을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 밸런스와 운동 측정 장치,
100 : 지지부,
120 : 힘센서,
121 : 내부하우징,
122 : 외부하우징,
123 : 상부돌기,
124 : 수직연결부,
125 : 하부돌기,
126 : 접촉부,
130 : 송신부,
140 : 측정부,
150 : 제어부,
160 : 데이터저장부,
170 : 입출력부,
172 : 방향키,
174 : 확인키,
176 : 디스플레이,
178 : 입출력통신부,
179 : 전극,
180 : 총힘,
182 : 힘센서의 힘,
187 : 관성센서,
188 : 스피커,
189 : 진동소자,
190 : 전원버튼,
192 : 설정버튼,
200 : 평판부,
210 : 어레이 압력센서,
220 : 상판부,
230 : 전극패드.

Claims

신체의 무게가 가해지는 지지부(100);
상기 지지부(100)의 하부에 설치되는 복수개의 힘센서(120);
상기 복수개의 힘센서(120)를 동작시키고, 상기 힘센서(120)의 출력신호를 디지털화된 측정데이터로 변환하는 측정부(140):
상기 측정데이터를 제어부(150)로 전송하는 송신부(130);
상기 측정데이터에 기초하여 상기 신체의 무게, 측정시간 동안 무게 변화 및 무게 중심 위치 변화를 산출하는 상기 제어부(150);
상기 송신부(130)를 통해 상기 제어부(150)와 통신 가능하고, 사용자에 의한 설정 데이터의 입력이 가능한 입출력부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입출력부(170)의 설정 데이터 종류는 측정대상, 측정자세 및 측정시간인 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 입출력부(170)는 상기 지지부(100)로부터 분리되도록 구성되고,
유선 또는 무선 중 하나로 상기 송신부(130)와 데이터 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 입출력부(170)는,
동작음을 출력하는 스피커(188);
동작신호에 대응하여 진동하는 진동소자(189);
동작상태를 체크할 수 있는 관성센서(187);
체지방 또는 심전도 중 하나를 측정하는 전극(179); 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부(100) 상부에 구비되고, 상기 신체의 무게에 대해 변형되지 않는 강성을 갖는 평판부(200);
상기 평판부(200)의 상부에 구비되고, 한쌍의 발바닥 면적을 분할하여 지지하도록 배열된 어레이 압력센서(210); 및
상기 어레이 압력센서(210)의 상부를 보호하기 위한 상판부(220);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 평판부(200)는 유리, 플라스틱, 금속 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 평가장치.
제 5 항에 있어서,
상기 상판부(220)는 실리콘, 폴리우레탄, 플라스틱, 금속시트 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부(100)의 하부에 설치되는 내부하우징(121);
상기 내부하우징(121) 내에 설치되는 상기 힘센서(120);
상기 내부하우징(121) 내에서 상기 힘센서(120)와 접촉하는 수직연결부(124);
상기 내부하우징(121)을 수용하는 외부하우징(122); 및
상기 외부하우징(122)에 게재되어 상부가 상기 수직연결부(124)와 접촉하고, 하부가 노출되는 접촉부(126);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 8 항에 있어서,
접촉하는 상기 힘센서(120)와 상기 수직연결부(124) 중 어느 일측에는 상부돌기(123)가 더 형성되고,
접촉하는 상기 수직연결부(124)와 상기 접촉부(126) 중 어느 일측에는 하부돌기(125)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(150)와 연결되는 데이터저장부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부(150)는 각 힘센서(120)의 측정 데이터 및 위치 데이터, 상기 어레이 압력센서(210) 측정 데이터 및 위치 데이터에 기초하여 상기 신체의 총무게, 상기 총무게의 무게중심, 측정시간 동안 상기 무게중심의 변화량, 상기 변화량의 평균 중 적어도 하나를 산출하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 힘센서(120)의 위치데이터, 상기 무게중심, 상기 변화량 및 상기 변화량의 평균은 각각 X축 데이터와 Y축 데이터로 구분하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 평가장치.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부(100) 상부에 구비되고, 상기 신체의 무게에 대해 변형되지 않는 강성을 갖는 평판부(200);
상기 평판부(200)의 상부에 구비되고, 한쌍의 발바닥 전체 면적을 4분할하여 지지하도록 배열된 어레이 압력센서(210); 및
분할된 상기 압력센서(210)의 상부마다 부착되는 전극패드(230)를 더 포함하여,
상기 제어부(150)가 상기 전극패드(230)의 신호에 기초하여 체지방을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 측정 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 밸런스 평가장치를 이용한 신체의 밸런스 평가방법에 있어서,
입출력부(170)를 통해 측정대상, 측정자세 및 측정시간을 설정하는 단계(S110);
송신부(130)가 입력된 설정데이터를 제어부(150)로 전송하는 단계(S120);
지지부(100)로 상기 신체의 무게가 가해지면, 상기 측정시간 동안 각각의 힘센서(120), 어레이 압력센서(210)가 하중을 측정하는 단계(S130);
측정부(140)가 측정신호를 측정데이터로 변환하고, 상기 송신부(130)가 상기 측정데이터를 상기 제어부(150)로 전달하는 단계(S140);
상기 제어부(150)가 상기 설정데이터 및 상기 측정데이터에 기초하여 상기 신체의 총무게, 상기 총무게의 무게중심, 측정시간 동안 상기 무게중심의 변화량, 상기 변화량의 평균 중 적어도 하나를 산출하는 단계(S150); 및
상기 데이터 저장부(160)는 상기 제어부(150)와 연결되어 상기 제어부(150)가 필요한 데이터를 제공하고, 상기 제어부(150)의 연산 결과를 저장하고 휴대폰 또는 PC에 디스플레이하는 단계(S160);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 평가방법.
제 14 항에 있어서,
상기 측정자세는 평가장치 위에 눈을 뜨고 두발로 서있는 자세, 눈을 감고 두발로 서있는 자세, 한 발로 서있는 자세, 한 발로 평가장치를 밟고 지나가는 자세, 스쿼트 자세, 발 끝 서기 자세 중 하나인 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 평가방법.
제 15 항에 있어서,
상기 스쿼트 자세, 상기 발 끝 서기 자세는 측정시간 동안 무게의 변화, 무게중심의 위치 변화를 기초하여 운동 반복횟수를 상기 측정부(140)에 기록하는 것을 특징으로 하는 신체의 밸런스 및 운동 평가방법.