KR20230130787A - Exercise Level Assessment System and Method - Google Patents

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KR20230130787A
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박동준
김민규
신명준
안세진
이병주
이준우
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부산대학교 산학협력단
부산대학교병원
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Abstract

본 발명은 운동 수준 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호를 측정하는 IMU 센서와 표면근전도 신호를 측정하는 EMG 센서를 구비하고, 피검사자의 전경골근 일부에 착용되는 TUG 장치, 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 이용하여 TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할하고, 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하는 서버 및 상기 TUG 장치로부터 전송받은 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 상기 서버에 전송하고, 상기 TUG 장치의 구동을 원격으로 제어하고, 피검사자의 운동수준을 평가한 평가결과를 상기 서버로부터 전송받아 시각적으로 표시하는 제어 단말을 포함하는 운동 수준 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exercise level evaluation system and method. More specifically, the present invention relates to an exercise level evaluation system and method, and more specifically, includes an IMU sensor that measures an inertial signal from a test subject and an EMG sensor that measures a surface electromyography signal during TUG (Timed Up and GO) evaluation. A TUG device worn on a portion of the tibialis muscle, a server that divides the entire TUG evaluation time into a plurality of evaluation sections using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal, and evaluates the exercise level of the test subject for each evaluation section, and the TUG device A control that transmits at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal received from the server to the server, remotely controls the operation of the TUG device, and visually displays the evaluation result of the test subject's exercise level transmitted from the server. It relates to an exercise level evaluation system and method including a terminal.

Description

운동 수준 평가 시스템 및 방법 {Exercise Level Assessment System and Method}Exercise Level Assessment System and Method {Exercise Level Assessment System and Method}

본 발명은 운동 수준 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호를 측정하는 IMU 센서와 표면근전도 신호를 측정하는 EMG 센서를 포함하는 TUG 장치를 이용하여 피검사자의 운동수준을 평가하는 운동 수준 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exercise level evaluation system and method, and more specifically, when evaluating TUG (Timed Up and GO), a TUG device including an IMU sensor that measures inertial signals from the subject and an EMG sensor that measures surface electromyography signals is used. It relates to an exercise level evaluation system and method for evaluating the exercise level of a test subject.

최근 고령인구 증가에 따른 사회적 구조의 변화는 새로운 라이프 스타일과 함께 유비쿼터스 헬스케어에 대한 요구를 증가시키고 있다. 노인들의 건강문제에서 낙상은 매우 중요한 문제이며 신체기능의 저하로 인해 65세 이상의 고령자들에게 자주 발생하는 사고이다. 낙상이 노인에게 문제가 되는 이유는 고령자들이 신체적 손상 및 기능장애로부터 회복이 쉽지 않기 때문이다. 예컨대, 낙상의 발생으로 의식을 잃거나 몸을 움직일 수 없는 상태에서 빠른 응급조치가 이루어지지 않으면 사망에까지 이를 수 있다. 따라서 고령인구를 대상으로 낙상을 예방할 수 있는 운동 평가 기술이 필요한 실정이다.Recently, changes in social structure due to the increase in the elderly population are increasing the demand for ubiquitous healthcare along with new lifestyles. Falls are a very important health problem for the elderly and are an accident that frequently occurs in people over 65 years of age due to decline in physical function. The reason why falls are a problem for the elderly is because it is difficult for them to recover from physical damage and functional impairment. For example, if a fall occurs and a person loses consciousness or is unable to move their body and immediate emergency treatment is not provided, death may result. Therefore, there is a need for exercise evaluation technology that can prevent falls in the elderly population.

운동능력을 평가하는 방식 중 하나인 TUG(Timed Up and GO) 평가는 피시험자가 의자에서 앉은 상태에서 평가시작을 알리는 부저소리를 듣고 일어나서 반환점까지 갔다가 돌아서 다시 의자에 앉는 방식으로 진행된다. 다만, 종래에는 피시험자가 시작부터 의자에 다시 앉을 때까지의 전체시간만으로 피검사자의 운동능력을 평가함으로, 평가 중에 피검사자의 운동능력까지는 확인할 수 없는 기술적 한계가 존재한다.TUG (Timed Up and GO) evaluation, one of the ways to evaluate exercise ability, is conducted in such a way that the test subject sits on a chair, listens to the buzzer sound indicating the start of the evaluation, gets up, goes to the turning point, turns around and sits back on the chair. However, conventionally, the exercise ability of the test subject is evaluated only through the entire time from the start of the test until the test subject sits down on the chair again, so there is a technical limitation in that the test subject's exercise ability cannot be confirmed during the evaluation.

또한, 고령인구를 대상으로 낙상을 예방하기 위해서 관련문헌 1은 낙상 위험 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 평형유지 자세 및 반응 시간에 기초하여 피측정자의 감각 기능 및 신경 기능을 검사할 수 있고, 더불어 근력을 측정할 수 있다. 관련문헌 2는 낙상 방지용 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 낙상 위험 관리 시스템에 관한 것으로, 스스로 보행 자세를 교정하거나 보행을 중단하고 안정된 공간에서 휴식을 취할 수 있도록 하여 낙상의 위험으로부터 스스로를 보호할 수 있다.In addition, in order to prevent falls in the elderly population, Related Document 1 relates to a fall risk assessment system and method, which can test the sensory and neurological functions of the subject based on the posture and reaction time to maintain balance, Additionally, muscle strength can be measured. Related document 2 is about a wearable device for preventing falls and a fall risk management system using the same, which can protect oneself from the risk of falling by correcting one's walking posture or stopping walking and taking a rest in a stable space.

KR 10-1642180KR 10-1642180 KR 10-2018-0051280KR 10-2018-0051280

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자의 운동수준을 종래보다 세분화하여 정확하게 평가할 수 있도록 TUG 장치 내 IMU 센서 및 EMG 센서를 이용하여 관성신호 및 표면근전도 신호를 측정하고, TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할한 후 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하는 운동 수준 평가 시스템 및 방법을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems and uses inertial signals and surface electromyography using the IMU sensor and EMG sensor in the TUG device to accurately evaluate the exercise level of the examinee in more detail than before when evaluating TUG (Timed Up and GO). The purpose is to obtain an exercise level evaluation system and method that measures the signal, divides the entire TUG evaluation time into multiple evaluation sections, and then evaluates the exercise level of the test subject for each evaluation section.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 운동 수준 평가 시스템은 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호를 측정하는 IMU 센서와 표면근전도 신호를 측정하는 EMG 센서를 구비하고, 피검사자의 전경골근 일부에 착용되는 TUG 장치; 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 이용하여 TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할하고, 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하는 서버; 및 상기 TUG 장치로부터 전송받은 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 상기 서버에 전송하고, 상기 TUG 장치의 구동을 원격으로 제어하고, 피검사자의 운동수준을 평가한 평가결과를 상기 서버로부터 전송받아 시각적으로 표시하는 제어 단말;을 제공한다.In order to achieve the above object, the exercise level evaluation system of the present invention is equipped with an IMU sensor that measures inertial signals from the test subject during TUG (Timed Up and GO) evaluation and an EMG sensor that measures surface electromyography signals, and the tibialis anterior muscle of the test subject. TUG device worn on some; A server that divides the entire TUG evaluation time into a plurality of evaluation sections using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal and evaluates the exercise level of the examinee for each evaluation section; And transmitting at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal transmitted from the TUG device to the server, remotely controlling the operation of the TUG device, and receiving the evaluation result of evaluating the exercise level of the examinee from the server to visually A control terminal displayed as; is provided.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 운동 수준 평가 방법은 제어 단말에 의하여, 상기 TUG 장치가 원격으로 구동되는 구동단계; TUG 장치에 의하여, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호와 표면근전도 신호가 측정되는 측정단계; 서버에 의하여, 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나가 이용되어 TUG 전체평가시간이 다수 개의 평가구간으로 분할되는 분할단계; 상기 서버에 의하여, 상기 다수 개의 평가구간의 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준이 평가되는 평가단계; 및 상기 제어 단말에 의하여, 상기 평가단계로부터 피검사자의 운동수준이 평가된 평가결과가 시각적으로 표시되는 표시단계;를 제공한다.In order to achieve the above object, the exercise level evaluation method of the present invention includes a driving step in which the TUG device is remotely driven by a control terminal; A measurement step in which inertial signals and surface electromyography signals are measured from the test subject during TUG (Timed Up and GO) evaluation by a TUG device; A division step in which the entire TUG evaluation time is divided into a plurality of evaluation sections by using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal by the server; An evaluation step in which the exercise level of the test subject is evaluated for each evaluation section of the plurality of evaluation sections by the server; and a display step in which the evaluation result of the exercise level of the examinee from the evaluation step is visually displayed by the control terminal.

이상과 같이 본 발명에 의하면 TUG 장치 내 IMU 센서 및 EMG 센서를 이용하여 관성신호 및 표면근전도 신호를 측정하고, TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할한 후 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가함으로써, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자의 운동수준을 종래보다 각 구간별로 세분화하여 정확하게 평가할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, inertial signals and surface electromyography signals are measured using the IMU sensor and EMG sensor in the TUG device, the entire TUG evaluation time is divided into multiple evaluation sections, and the exercise level of the examinee is measured for each evaluation section. By evaluating, there is an effect of being able to accurately evaluate the exercise level of the test subject by segmenting each section more than before when evaluating TUG (Timed Up and GO).

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 상세한 설명 및 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the detailed description and claims.

도 1은 본 발명의 운동 수준 평가 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 TUG 장치를 표시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피검사자의 TUG(Timed Up and GO) 평가환경을 표시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 피검사자의 전경골근 일부에 착용된 TUG 장치와 관성신호의 X축, Y축, Z축을 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TUG 전체평가시간이 분할된 다수 개의 평가구간을 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 관성신호(a)와 표면근전도 신호(b)를 표시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 Z축 데이터로부터 보행 수가 도출되는 것을 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 X축, Y축 데이터로부터 회전보행이 도출되는 것을 표시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 Z축 데이터와 표면근전도 신호로부터 비보행구간이 분할된 것을 표시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 TUG 전체평가시간이 반응구간, 직립구간, 출발구간, 반환구간, 도착구간, 앉음구간으로 분할된 것을 표시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 운동 수준 평가 방법 흐름도이다.
1 is a block diagram of the exercise level evaluation system of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a TUG device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the TUG (Timed Up and GO) evaluation environment of a test subject according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the TUG device and the inertial signal worn on a portion of the tibialis anterior muscle of the subject according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a plurality of evaluation sections into which the entire TUG evaluation time is divided according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing an inertial signal (a) and a surface electromyography signal (b) measured according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram showing that the number of steps is derived from the Z-axis data of the inertial signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing that a turning walk is derived from the X-axis and Y-axis data of the inertial signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing the division of the non-walking section from the Z-axis data of the inertial signal and the surface electromyography signal according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram showing that the entire TUG evaluation time is divided into a reaction section, an upright section, a departure section, a return section, an arrival section, and a sitting section according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a flow chart of the exercise level evaluation method of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

운동 수준 평가 시스템exercise level evaluation system

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 운동 수준 평가 시스템 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 TUG 장치(100)를 표시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피검사자의 TUG(Timed Up and GO) 평가환경을 표시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 피검사자의 전경골근 일부에 착용된 TUG 장치(100)와 관성신호의 X축, Y축, Z축을 표시한 도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 TUG 전체평가시간이 분할된 다수 개의 평가구간을 표시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 관성신호(a)와 표면근전도 신호(b)를 표시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 Z축 데이터로부터 보행 수가 도출되는 것을 표시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 X축, Y축 데이터로부터 회전보행이 도출되는 것을 표시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 관성신호의 Z축 데이터와 표면근전도 신호로부터 비보행구간이 분할된 것을 표시한 도면이다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 TUG 전체평가시간이 반응구간, 직립구간, 출발구간, 반환구간, 도착구간, 앉음구간으로 분할된 것을 표시한 도면이다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a block diagram of the exercise level evaluation system of the present invention. Figure 2 is a diagram showing the TUG device 100 according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a diagram showing the TUG (Timed Up and GO) evaluation environment of a test subject according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a diagram showing the TUG device 100 worn on a portion of the tibialis anterior muscle of a test subject and the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the inertial signal according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a diagram showing a plurality of evaluation sections into which the entire TUG evaluation time is divided according to an embodiment of the present invention. Figure 6 is a diagram showing an inertial signal (a) and a surface electromyography signal (b) measured according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a diagram showing that the number of steps is derived from the Z-axis data of the inertial signal according to an embodiment of the present invention. Figure 8 is a diagram showing that a turning walk is derived from the X-axis and Y-axis data of the inertial signal according to an embodiment of the present invention. Figure 9 is a diagram showing the division of the non-walking section from the Z-axis data of the inertial signal and the surface electromyography signal according to an embodiment of the present invention. Figure 10 is a diagram showing that the entire TUG evaluation time is divided into a reaction section, an upright section, a departure section, a return section, an arrival section, and a sitting section according to an embodiment of the present invention.

우선 도 1을 보면, 본 발명의 운동 수준 평가 시스템은 TUG 장치(100), 서버(200) 및 제어 단말(300)을 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 TUG 장치(100)는 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호를 측정하는 IMU 센서(110)와 표면근전도 신호를 측정하는 EMG 센서(120)를 구비하고, 피검사자의 전경골근 일부에 착용될 수 있다. First, looking at Figure 1, the exercise level evaluation system of the present invention includes a TUG device 100, a server 200, and a control terminal 300. More specifically, the TUG device 100 is equipped with an IMU sensor 110 that measures an inertial signal from the examinee during TUG (Timed Up and GO) evaluation and an EMG sensor 120 that measures a surface electromyography signal, and an EMG sensor 120 that measures the surface electromyography signal of the examinee. It can be worn on part of the tibialis anterior muscle.

도 2를 보면, 상기 IMG 센서(110)와 EMG 센서(120)를 포함하는 제1 하우징(130) 일측면에 제2 하우징(140)의 일측면이 연결될 수 있고, 상기 제1 하우징(130)의 타측면은 피검사자의 전경골근 일부에 맞닿을 수 있다. 그리고 상기 TUG 장치(100)는 상기 제1 하우징(130) 및 제2 하우징(140)이 피검사자의 전경골근으로부터 이탈되지 않도록 밴드(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 밴드(150)는 상기 제2 하우징(140)의 양측 모서리로부터 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, one side of the second housing 140 may be connected to one side of the first housing 130 including the IMG sensor 110 and the EMG sensor 120, and the first housing 130 The other side of may be in contact with part of the tibialis anterior muscle of the test subject. In addition, the TUG device 100 may further include a band 150 to prevent the first housing 130 and the second housing 140 from being separated from the tibialis anterior muscle of the test subject. The band 150 may be formed from both edges of the second housing 140.

도 3을 보면, TUG(Timed Up and GO) 평가는 출발점에 인접하게 의자를 위치시킬 수 있고, 출발점으로부터 직선으로 3m 정도 떨어진 지점에 반환점을 위치시킬 수 있다. 평가 시작 전에 피검사자는 의자에 앉음 상태로 준비할 수 있고, 부저 울림을 통해서 평가 시작을 피검사자에게 알릴 수 있다. 피검사자는 부저 울림을 들으면 의자에서 일어나 출발점에서 반환점으로 이동하고 반환점을 돌아 다시 출발점으로 되돌아 올 수 있고, 다시 의자에 앉음으로써 평가가 종료될 수 있다. Referring to Figure 3, TUG (Timed Up and GO) evaluation can place a chair adjacent to the starting point, and position the return point at a point about 3m away from the starting point in a straight line. Before the evaluation begins, the examinee can prepare by sitting on a chair, and the start of the evaluation can be notified to the examinee by sounding a buzzer. When the examinee hears the buzzer, he or she can get up from the chair, move from the starting point to the turning point, go around the turning point and return to the starting point, and the evaluation can be completed by sitting back on the chair.

도 4를 보면, 상기 TUG 장치(100)는 피검사자의 전경골근 일부에 착용될 수 있는데, 상기 관성신호의 X축 데이터는 피검사자의 다리가 옆으로 들어 올려지는 움직임을 확인할 수 있고, Y축 데이터는 피검사자가 몸을 회전하는 움직임을 확인할 수 있고, Z축 데이터는 피검사자가 보행하는 움직임을 확인할 수 있다. 상기 표면근전도 신호는 피검사자의 전경골근의 근수축 상태를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, the TUG device 100 can be worn on a part of the tibialis anterior muscle of the test subject. The X-axis data of the inertial signal can confirm the movement of the test subject's leg being lifted to the side, and the Y-axis data can be The movement of the examinee rotating the body can be confirmed, and the Z-axis data can confirm the movement of the examinee walking. The surface electromyography signal can confirm the muscle contraction state of the tibialis anterior muscle of the subject.

다음으로, 상기 서버(200)는 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 이용하여 TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할하고, 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가한다. 이때, 본 발명은 상기 TUG 장치(100)로부터 측정된 상기 관성신호와 표면근전도 신호는 상기 제어 단말(300)에 전송되고, 상기 제어 단말(300)에서 상기 서버(200)로 상기 관성신호와 표면근전도 신호를 전송할 수 있다.Next, the server 200 divides the entire TUG evaluation time into a plurality of evaluation sections using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal, and evaluates the exercise level of the test subject for each evaluation section. At this time, in the present invention, the inertial signal and surface electromyography signal measured from the TUG device 100 are transmitted to the control terminal 300, and the inertial signal and surface electromyography signal are transmitted from the control terminal 300 to the server 200. Electromyography signals can be transmitted.

종래에는 피검사자의 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 TUG 전체평가시간만을 고려하여 피검사자의 운동수준을 평가한다. TUG 전체평가시간이 기준시간 이하이면 운동수준이 양호하거나 좋은 것으로 평가할 수 있고, 기준시간을 상회하면 운동수준을 나쁨으로 평가할 수 있다. 이렇게 되면, 피검사자의 보행속도에만 초점이 맞춰져 평가하게 됨으로 한정적인 평가결과만을 도출하게 되고, 평가 도중에 피검사자의 움직임을 확인할 수 없다.Conventionally, when evaluating a test subject's TUG (Timed Up and GO), the test subject's exercise level is evaluated considering only the entire TUG evaluation time. If the TUG overall evaluation time is less than the standard time, the exercise level can be evaluated as good or good, and if it exceeds the standard time, the exercise level can be evaluated as bad. In this case, the evaluation focuses only on the walking speed of the test subject, resulting in only limited evaluation results, and the movement of the test subject cannot be confirmed during the evaluation.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상기 서버(200)를 통해서 TUG 전체평가시간을 분할하여 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하고자 한다. 상기 다수 개의 평가구간은, 피검사자가 보행하는 보행구간과 피검사자가 보행하지 않는 비보행구간을 포함할 수 있다. 도 5를 보면, 상기 비보행구간은 피검사자가 앉은 상태에서 부저소리를 듣고 반응한 반응구간(1), 피검사자가 출발점에서 일어나는 직립구간(2), 피검사자가 상기 출발점으로 돌아와 앉은 상태로 되는 앉음구간(6)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 보행구간은 피검사자가 상기 출발점에서 반환점까지 가는 출발구간(3), 피검사자가 상기 반환점에서 도는 반환구간(4), 피검사자가 상기 반환점에서 다시 상기 출발점으로 돌아오는 도착구간(5)을 포함할 수 있다.In order to solve this problem, the present invention seeks to divide the entire TUG evaluation time through the server 200 and evaluate the exercise level of the test subject for each evaluation section. The plurality of evaluation sections may include a walking section in which the test subject walks and a non-walking section in which the test subject does not walk. Referring to Figure 5, the non-walking section includes a reaction section (1) in which the test subject responds to the buzzer sound while sitting, an upright section (2) in which the test subject gets up from the starting point, and a sitting section in which the test subject returns to the starting point and sits down. (6) may be included. And the walking section may include a departure section (3) in which the test subject goes from the starting point to the turning point, a return section (4) in which the test subject goes around the turning point, and an arrival section (5) in which the test subject returns from the turning point to the starting point. You can.

상기 서버(200)는 상기 TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할하기 위해서 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 도 6의 (a)는 상기 TUG 전체평가시간동안 관성신호의 X축 데이터, Y축 데이터 및 Z축 데이터를 모두 표시한 도면이고, 도 6의 (b)는 상기 TUG 전체평가시간동안 표면근전도 신호를 표시한 도면이다. 즉, 상기 서버(200)는 이와 같이 시간에 따른 관성신호 및 표면근전도 신호를 상기 제어 단말(300)로부터 전송받을 수 있다. 상기 제어 단말(300)은 인터넷 네트워크상에서 연결 가능하거나 와이파이 또는 블루투스 등 무선통신 기술기반으로 상기 TUG 장치(100) 및 상기 서버(200)와 연결될 수 있고, 특정 연결방식에 한정되지 않는다.The server 200 may use at least one of an inertial signal and a surface electromyography signal to divide the entire TUG evaluation time into multiple evaluation sections. Figure 6(a) is a diagram showing all the This is a drawing showing . That is, the server 200 can receive time-dependent inertial signals and surface electromyography signals from the control terminal 300. The control terminal 300 can be connected to the TUG device 100 and the server 200 on an Internet network or based on wireless communication technology such as Wi-Fi or Bluetooth, and is not limited to a specific connection method.

그리고 상기 서버(200)는 상기 관성신호의 Z축 데이터가 기준수치 이상일 경우 보행으로 판단함에 따라 보행 수를 도출하고, 상기 TUG 전체평가시간에서 보행 수가 도출된 구간을 상기 보행구간으로 분할하고 보행 수가 도출되지 않는 구간을 상기 비보행구간으로 분할할 수 있다. 도 7을 보면, 시간에 대한 Z축 데이터에서 별(*) 표시된 부분이 기준수치 이상임에 따라 보행으로 판단된 구간이다. 즉, 상기 서버(200)는 상기 관성신호의 Z축 데이터를 이용하여 상기 비보행구간과 보행구간을 분할할 수 있지만, 상기 보행구간을 세부적으로 분할할 수 없다.In addition, the server 200 determines that the number of steps is walking when the Z-axis data of the inertial signal is greater than the standard value, derives the number of steps, divides the section for which the number of steps is derived from the TUG total evaluation time into the walking section, and calculates the number of steps. The section that is not derived can be divided into the non-walking section. Looking at Figure 7, the part marked with an asterisk (*) in the Z-axis data for time is a section judged to be walking because it is above the standard value. That is, the server 200 can divide the non-walking section and the walking section using the Z-axis data of the inertial signal, but cannot divide the walking section in detail.

상기 보행구간을 세부적으로 분할하기 위해서 상기 서버(200)는, 상기 관성신호의 X축 데이터가 기준수치 미만임과 동시에 Y축 데이터가 기준수치 이상일 경우 회전보행으로 판단하고, 상기 회전보행이 판단된 구간을 상기 보행구간 중에서 상기 반환구간으로 분할할 수 있다. 도 8을 보면, 피검사자의 다리가 옆으로 들어 올려지는 움직임을 확인할 수 있는 X축 데이터와 몸을 회전하는 움직임을 확인할 수 있는 Y축 데이터를 동시에 확인함으로써, 회전보행을 판단할 수 있다. 이때, 상기 X축 데이터는 음수일 수 있고, 상기 Y축 데이터는 양수일 수 있다. 즉, 상기 서버(200)는 상기 관성신호의 X축 데이터가 음수인 기준수치 미만임과 동시에 Y축 데이터가 양수인 기준수치 이상일 경우 회전보행으로 판단할 수 있다.In order to divide the walking section in detail, the server 200 determines turning walking when the The section may be divided into the return section among the walking sections. Referring to FIG. 8, rotational gait can be determined by simultaneously checking At this time, the X-axis data may be a negative number, and the Y-axis data may be a positive number. In other words, the server 200 can determine turning walking when the X-axis data of the inertial signal is less than the negative reference value and at the same time the Y-axis data is more than the positive reference value.

이때, 상기 회전보행으로 판단될 수 있는 부분이 2군데일 수 있는데, 상기 관성신호에서 우선 판단되는 회전보행이 상기 반환구간이고 그 다음에 판단되는 회전보행이 피검사자가 상기 도착구간과 앉음구간 사이에 의자에 앉기 위해 회전하는 부분일 수 있다. 따라서 가장 바람직하게, 상기 서버(200)는 회전보행으로 판단될 수 있는 부분 중에서 가장 우선하는 것을 상기 반환구간으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 상기 서버(200)는 상기 보행구간에서 출발구간 및 도착구간과 반환구간을 분명히 구분할 수 있음으로, 상기 반환구간 이전에 기록된 보행구간은 상기 출발구간으로 분할하고 상기 반환구간 이후에 기록된 보행구간은 도착구간으로 분할할 수 있다.At this time, there may be two parts that can be judged as turning walking. The turning walking determined first from the inertial signal is the return section, and the turning walking determined next is when the test subject is between the arrival section and the sitting section. This may be the part that rotates for sitting on the chair. Therefore, most preferably, the server 200 can determine that the return section has the highest priority among the parts that can be determined as turning walking. Accordingly, the server 200 can clearly distinguish the departure section, arrival section, and return section in the walking section, so the walking section recorded before the return section is divided into the departure section and recorded after the return section. The walking section can be divided into arrival sections.

한편, 상기 서버(200)는 상기 관성신호의 Z축 데이터와 표면근전도 신호를 이용하여 상기 비보행구간을 분할할 수 있다. 도 9를 보면, 상기 서버(200)는 상기 관성신호의 Z축 데이터가 기준수치 미만으로 보행으로 판단할 수 없으나 상기 표면근전도 신호가 기준수치 이상으로 유의미한 값을 보인 경우 전경골근의 수축이 있는 것으로 판단하고, 해당 구간을 피검사자가 출발점 즉, 의자에서 일어나는 직립구간으로 분할할 수 있다. 그리고 상기 서버(200)는 상기 비보행구간 중에서 직립구간 이전의 구간을 반응구간으로, 상기 보행구간 이후의 비보행구간을 앉음구간으로 분할할 수 있다.Meanwhile, the server 200 may divide the non-walking section using the Z-axis data of the inertial signal and the surface electromyography signal. Referring to FIG. 9, the server 200 cannot determine walking because the Z-axis data of the inertial signal is below the standard value, but if the surface electromyography signal shows a significant value above the standard value, it is determined that there is contraction of the tibialis anterior muscle. After making the decision, the section can be divided into the starting point, that is, the upright section where the test subject stands up from the chair. Additionally, the server 200 may divide the non-walking section before the upright section into a reaction section and the non-walking section after the walking section into a sitting section.

최종적으로, 상기 서버(200)는 도 10과 같이 상기 TUG 전체평가시간을 상기 반응구간(1), 직립구간(2), 출발구간(3), 반환구간(4), 도착구간(5) 및 앉음구간(6)을 포함하는 다수 개의 평가구간으로 분할함으로써 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가할 수 있는 현저한 효과가 있다.Finally, as shown in Figure 10, the server 200 divides the entire TUG evaluation time into the reaction section (1), upright section (2), departure section (3), return section (4), arrival section (5), and By dividing the test into multiple evaluation sections including the sitting section (6), there is a significant effect of being able to evaluate the exercise level of the test subject for each evaluation section.

다음으로, 상기 서버(200)는 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가할 수 있다. 상기 서버(200)는 피검사자의 운동수준을 평가하기 위해서 반응시간, 근력, 직진보행, 균형 및 운동 능력을 평가할 수 있다.Next, the server 200 can evaluate the exercise level of the test subject for each evaluation section. The server 200 can evaluate reaction time, muscle strength, straight walking, balance, and exercise ability to evaluate the test subject's exercise level.

구간section 기준시간(s)Standard time (s) 기준보행수(보)Standard number of steps (steps) 평가종류Evaluation type 반응구간(1)Response section (1) < 0.9< 0.9 -- 반응시간 평가Reaction time evaluation 직립구간(2)+앉음구간(6)Upright section (2) + sitting section (6) < 4.5< 4.5 -- 근력 평가Muscle strength assessment 출발구간(3)+도착구간(5)Departure section (3) + Arrival section (5) < 5.8< 5.8 -- 직진보행 평가Straight walking evaluation 반환구간(4)Return section (4) < 2< 2 < 3< 3 균형 평가balance assessment TUG 전체평가TUG overall evaluation < 13.5< 13.5 -- 운동 능력 평가motor skills assessment

상기 [표 1]을 보면, 예컨대 상기 서버(200)는 상기 반응구간(1)에서 부저 울림에 따른 반응시간이 0.9초 이상이면 피검사자의 반응이 느린 것으로 판단할 수 있고, 0.9초 미만이면 피검사자의 반응이 정상인 것으로 판단할 수 있다. 상기 서버(200)는 상기 직립구간(2) 및 앉음구간(6)에 대한 시간 합이 4.5초 이상이면 근력이 떨어지는 것으로 판단할 수 있고, 4.5초 미만이면 피검사자의 근력이 정상범위에 있는 것으로 판단할 수 있다. Looking at [Table 1], for example, the server 200 may determine that the test subject's reaction is slow if the reaction time according to the buzzer sound in the reaction section (1) is 0.9 seconds or more, and if it is less than 0.9 seconds, the test subject's reaction is slow. The reaction can be judged to be normal. The server 200 may determine that the muscle strength of the test subject is reduced if the sum of the times for the upright section (2) and the sitting section (6) is more than 4.5 seconds, and if it is less than 4.5 seconds, the test subject's muscle strength may be determined to be in the normal range. can do.

그리고 상기 서버(200)는 출발구간(3)과 도착구간(5)에 대한 시간 합이 5.8초 이상일 경우 직진보행 능력이 떨어지는 것으로 판단할 수 있고, 5.8초 미만이면 피검사자의 직진보행 능력이 정상범위에 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 서버(200)는 상기 반환구간(4)에서 피검사자의 회전보행의 보행수가 3보 이상이거나 상기 반환구간(4)의 시간이 2초 이상일 경우 균형 능력이 떨어지는 것으로 판단할 수 있고, 2초 미만이면 피검사자의 균형능력이 정상범위에 있는 것으로 판단할 수 있다. In addition, the server 200 may determine that the straight walking ability of the test subject is poor if the sum of the times for the departure section (3) and the arrival section (5) is 5.8 seconds or more, and if it is less than 5.8 seconds, the test subject's straight walking ability is within the normal range. It can be judged that it is in . The server 200 may determine that the balance ability is poor when the number of steps of the test subject's turning gait in the return section 4 is 3 or more or the time of the return section 4 is more than 2 seconds, and less than 2 seconds. If so, it can be judged that the test subject's balance ability is within the normal range.

마지막으로, 상기 서버(200)는 상기 TUG 전체평가시간이 13.5초 이상이면 피검사자의 운동 능력이 떨어지는 것으로 판단할 수 있고, 13.5초 미만이면 피검사자의 운동 능력이 정상범위에 있는 것으로 판단할 수 있다.Lastly, the server 200 may determine that the test subject's exercise ability is poor if the TUG total evaluation time is 13.5 seconds or more, and if it is less than 13.5 seconds, the server 200 may determine that the test subject's exercise ability is in the normal range.

다음으로, 상기 제어 단말(300)은 상기 TUG 장치(100)로부터 전송받은 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 상기 서버(200)에 전송하고, 상기 TUG 장치(100)의 구동을 원격으로 제어하고, 피검사자의 운동수준을 평가한 평가결과를 상기 서버(200)로부터 전송받아 시각적으로 표시한다. Next, the control terminal 300 transmits at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal received from the TUG device 100 to the server 200 and remotely controls the operation of the TUG device 100. And, the evaluation results of the test subject's exercise level are transmitted from the server 200 and visually displayed.

상기 제어 단말(300)은 상기 TUG 장치(100)와 블루투스, 와이파이 등 무선통신방식으로 연결 가능하도록 구비되어 상기 TUG 장치(100)를 원격으로 제어할 수 있다. 그리고 제어신호를 생성하기 위해서 사용자의 입력을 받을 수 있도록 별도의 입력부 또는 터치스크린을 구비할 수 있다. 그리고 시각적으로 표시하기 위해서 디스플레이를 구비할 수 있다. 상기 제어 단말(300)은 예컨대 스마트폰, 태블릿 PC 등일 수 있고, 피검사자를 평가하는 평가자 또는 의료진, 만약 자가 평가를 진행한다면 피검사자 자신이 상기 제어 단말(300)을 가질 수 있다.The control terminal 300 is equipped to be connected to the TUG device 100 through a wireless communication method such as Bluetooth or Wi-Fi, and can remotely control the TUG device 100. Additionally, a separate input unit or touch screen may be provided to receive user input to generate a control signal. Additionally, a display may be provided for visual display. The control terminal 300 may be, for example, a smartphone, a tablet PC, etc., and the evaluator or medical staff evaluating the examinee, or if performing a self-evaluation, the examinee himself, may have the control terminal 300.

한편, 상기 제어 단말(300)은 TUG(Timed Up and GO) 평가 시작을 알리는 부저신호를 생성할 수 있다. 상기 제어 단말(300) 내 스피커가 구비된다면 상기 부저신호를 생성한 후 스피커로 부저소리를 출력할 수 있고, 별도의 스피커가 구비된다면 상기 부저신호를 전송받은 스피커가 부저소리를 출력할 수 있다.Meanwhile, the control terminal 300 may generate a buzzer signal notifying the start of TUG (Timed Up and GO) evaluation. If a speaker is provided in the control terminal 300, the buzzer sound can be output through the speaker after generating the buzzer signal, and if a separate speaker is provided, the speaker receiving the buzzer signal can output the buzzer sound.

이상과 같이 본 발명에 의하면 TUG 장치 내 IMU 센서 및 EMG 센서를 이용하여 관성신호 및 표면근전도 신호를 측정하고, TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할한 후 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가함으로써, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자의 운동수준을 종래보다 각 구간별로 세분화하여 정확하게 평가할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, inertial signals and surface electromyography signals are measured using the IMU sensor and EMG sensor in the TUG device, the entire TUG evaluation time is divided into multiple evaluation sections, and the exercise level of the examinee is measured for each evaluation section. By evaluating, there is an effect of being able to accurately evaluate the exercise level of the test subject by segmenting each section more than before when evaluating TUG (Timed Up and GO).

운동 수준 평가 방법How to assess your exercise level

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 운동 수준 평가 방법 흐름도이다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 11 is a flow chart of the exercise level evaluation method of the present invention.

도 11을 보면, 본 발명의 운동 수준 평가 방법은 구동단계(S100), 측정단계(S200), 분할단계(S300), 평가단계(S400) 및 표시단계(S500)를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 구동단계(S100)는 제어 단말(300)에 의하여, 상기 TUG 장치가 원격으로 구동된다. 즉, 상기 구동단계(S100)는 상기 제어 단말(300)과 무선통신 가능하도록 연결된 상기 TUG 장치(100)에 제어 신호를 전송함으로써 대기상태모드에서 상기 TUG 장치(100) 내 IMU 센서(110) 및 EMG 센서(120)가 관성신호와 표면근전도 신호를 측정할 수 있는 측정모드로 전환될 수 있다. Referring to Figure 11, the exercise level evaluation method of the present invention includes a driving step (S100), a measuring step (S200), a dividing step (S300), an evaluation step (S400), and a display step (S500). More specifically, in the driving step (S100), the TUG device is remotely driven by the control terminal 300. That is, the driving step (S100) transmits a control signal to the TUG device 100 connected to enable wireless communication with the control terminal 300, so that the IMU sensor 110 and the The EMG sensor 120 can be switched to a measurement mode that can measure inertial signals and surface electromyography signals.

다음으로, 상기 측정단계(S200)는 TUG 장치(100)에 의하여, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호와 표면근전도 신호가 측정된다. TUG(Timed Up and GO) 평가는 상기 제어 단말(300)로부터 생성된 부저신호에 의해서 부저 소리가 출력될 수 있고, 부저 소리와 함께 피검사자는 TUG(Timed Up and GO) 평가를 수행할 수 있다. Next, in the measurement step (S200), inertial signals and surface electromyography signals are measured from the test subject during TUG (Timed Up and GO) evaluation by the TUG device 100. In the TUG (Timed Up and GO) evaluation, a buzzer sound can be output by a buzzer signal generated from the control terminal 300, and the examinee can perform the TUG (Timed Up and GO) evaluation along with the buzzer sound.

도 3을 보면, 구체적으로 TUG(Timed Up and GO) 평가는 출발점에 인접하게 의자를 위치시킬 수 있고, 출발점으로부터 직선으로 3m 정도 떨어진 지점에 반환점을 위치시킬 수 있다. 평가 시작 전에 피검사자는 의자에 앉음 상태로 준비할 수 있고, 부저 울림을 통해서 평가 시작을 피검사자에게 알릴 수 있다. 피검사자는 부저 울림을 들으면 의자에서 일어나 출발점에서 반환점으로 이동하고 반환점을 돌아 다시 출발점으로 되돌아 올 수 있고, 다시 의자에 앉음으로써 평가가 종료될 수 있다. 즉, 상기 측정단계(S200)는 상기와 같은 TUG(Timed Up and GO) 평가 동안에 피검사자의 움직임이 모두 기록될 수 있다. Looking at Figure 3, specifically, TUG (Timed Up and GO) evaluation can place a chair adjacent to the starting point, and position the return point at a point about 3m away from the starting point in a straight line. Before the evaluation begins, the examinee can prepare by sitting on a chair, and the start of the evaluation can be notified to the examinee by sounding a buzzer. When the examinee hears the buzzer, he or she can get up from the chair, move from the starting point to the turning point, go around the turning point and return to the starting point, and the evaluation can be completed by sitting back on the chair. That is, in the measurement step (S200), all movements of the examinee can be recorded during the TUG (Timed Up and GO) evaluation described above.

각 신호에 따라 피검사자의 움직임을 확인함에 있어서, 도 4를 보면 상기 관성신호의 X축 데이터는 피검사자의 다리가 옆으로 들어 올려지는 움직임을 확인할 수 있고, Y축 데이터는 피검사자가 몸을 회전하는 움직임을 확인할 수 있고, Z축 데이터는 피검사자가 보행하는 움직임을 확인할 수 있다. 상기 표면근전도 신호는 피검사자의 전경골근의 근수축 상태를 확인할 수 있다. 그러면 도 6의 (a)와 같이 상기 X축, Y축 및 Z축 데이터를 포함하는 관성신호를 측정할 수 있고, 도 6의 (b)와 같이 상기 표면근전도 신호를 측정할 수 있다. In confirming the movement of the examinee according to each signal, looking at FIG. 4, the can be confirmed, and the Z-axis data can confirm the walking movement of the examinee. The surface electromyography signal can confirm the muscle contraction state of the tibialis anterior muscle of the subject. Then, the inertial signal including the X-axis, Y-axis, and Z-axis data can be measured as shown in (a) of FIG. 6, and the surface electromyography signal can be measured as shown in (b) of FIG. 6.

다음으로, 상기 분할단계(S300)는 서버(200)에 의하여, 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나가 이용되어 TUG 전체평가시간이 다수 개의 평가구간으로 분할된다. Next, in the division step (S300), the entire TUG evaluation time is divided into a plurality of evaluation sections by the server 200 using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal.

종래에는 피검사자의 TUG(Timed Up and GO) 평가 시 TUG 전체평가시간만이 고려되어 피검사자의 운동수준이 평가된다. TUG 전체평가시간이 기준시간 이하이면 운동수준이 양호하거나 좋은 것으로 평가될 수 있고, 기준시간을 상회하면 운동수준이 나쁨으로 평가될 수 있다. 이렇게 되면, 피검사자의 보행속도에만 초점이 맞춰져 평가하게 됨으로 한정적인 평가결과만이 도출되고, 평가 도중에 피검사자의 움직임이 확인될 수 없다.Conventionally, when evaluating a test subject's TUG (Timed Up and GO), only the entire TUG evaluation time is considered to evaluate the test subject's exercise level. If the TUG overall evaluation time is less than the standard time, the exercise level can be evaluated as good or good, and if it exceeds the standard time, the exercise level can be evaluated as poor. In this case, the evaluation focuses only on the walking speed of the test subject, so only limited evaluation results are derived, and the movement of the test subject cannot be confirmed during the evaluation.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 분할단계(S300)는 TUG 전체평가시간을 분할하여 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하고자 한다. 상기 TUG 전체평가시간이 분할된 상기 다수 개의 평가구간은, 피검사자가 보행하는 보행구간과 피검사자가 보행하지 않는 비보행구간을 포함할 수 있다. 도 5를 보면, 상기 비보행구간은 피검사자가 앉은 상태에서 부저소리를 듣고 반응한 반응구간(1), 피검사자가 출발점에서 일어나는 직립구간(2), 피검사자가 상기 출발점으로 돌아와 앉은 상태로 되는 앉음구간(6)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 보행구간은 피검사자가 상기 출발점에서 반환점까지 가는 출발구간(3), 피검사자가 상기 반환점에서 도는 반환구간(4), 피검사자가 상기 반환점에서 다시 상기 출발점으로 돌아오는 도착구간(5)을 포함할 수 있다.In order to solve this problem, the division step (S300) of the present invention seeks to divide the entire TUG evaluation time and evaluate the exercise level of the test subject for each evaluation section. The plurality of evaluation sections into which the TUG overall evaluation time is divided may include a walking section in which the test subject walks and a non-walking section in which the test subject does not walk. Referring to Figure 5, the non-walking section includes a reaction section (1) in which the test subject responds to the buzzer sound while sitting, an upright section (2) in which the test subject gets up from the starting point, and a sitting section in which the test subject returns to the starting point and sits down. (6) may be included. And the walking section may include a departure section (3) in which the test subject goes from the starting point to the turning point, a return section (4) in which the test subject goes around the turning point, and an arrival section (5) in which the test subject returns from the turning point to the starting point. You can.

상기 TUG 전체평가시간이 다수 개의 평가구간으로 분할됨에 있어서, 우선 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 Z축 데이터가 기준수치 이상일 경우 보행으로 판단됨에 따라 보행 수가 도출되고, 상기 TUG 전체평가시간에서 보행 수가 도출된 구간이 상기 보행구간으로 분할되고 보행 수가 도출되지 않는 구간이 상기 비보행구간으로 분할될 수 있다. 도 7을 보면, 시간에 대한 Z축 데이터에서 별(*) 표시된 부분이 기준수치 이상임에 따라 보행으로 판단된 구간이다. 다만, 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 Z축 데이터가 이용되어 상기 비보행구간과 보행구간이 분할될 수 있지만, 상기 보행구간이 세부적으로 분할될 수 없다. In dividing the TUG overall evaluation time into a plurality of evaluation sections, first, in the division step (S300), when the Z-axis data of the inertial signal is greater than the standard value, the number of steps is derived as it is judged as walking, and the TUG overall evaluation time The section from which the number of steps is derived may be divided into the walking section, and the section from which the number of steps is not derived may be divided into the non-walking section. Looking at Figure 7, the part marked with an asterisk (*) in the Z-axis data for time is a section judged to be walking because it is above the standard value. However, in the dividing step (S300), the non-walking section and the walking section can be divided by using the Z-axis data of the inertial signal, but the walking section cannot be divided in detail.

이에, 상기 보행구간이 세부적으로 분할될 수 있도록 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 X축 데이터가 기준수치 미만임과 동시에 Y축 데이터가 기준수치 이상일 경우 회전보행으로 판단되고, 상기 회전보행이 판단된 구간이 상기 보행구간 중에서 상기 반환구간으로 분할될 수 있다. 도 8을 보면, 피검사자의 다리가 옆으로 들어 올려지는 움직임을 확인할 수 있는 X축 데이터와 몸을 회전하는 움직임을 확인할 수 있는 Y축 데이터가 동시에 확인됨으로써, 회전보행이 판단될 수 있다. 이때, 상기 X축 데이터는 음수일 수 있고, 상기 Y축 데이터는 양수일 수 있다. 즉, 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 X축 데이터가 음수인 기준수치 미만임과 동시에 Y축 데이터가 양수인 기준수치 이상일 경우 회전보행으로 판단될 수 있다.Accordingly, so that the walking section can be divided in detail, the dividing step (S300) is determined as turning walking when the This determined section may be divided into the return section among the walking sections. Referring to FIG. 8, rotational gait can be determined by simultaneously confirming X-axis data that confirms the movement of the examinee's leg being lifted to the side and Y-axis data that confirms the movement of the body rotating. At this time, the X-axis data may be a negative number, and the Y-axis data may be a positive number. That is, the dividing step (S300) can be determined as a turning walk when the X-axis data of the inertial signal is less than a negative reference value and at the same time the Y-axis data is more than a positive reference value.

이때, 상기 회전보행으로 판단될 수 있는 부분이 2군데일 수 있는데, 상기 관성신호에서 우선 판단되는 회전보행이 상기 반환구간이고 그 다음에 판단되는 회전보행이 피검사자가 상기 도착구간과 앉음구간 사이에 의자에 앉기 위해 회전하는 부분일 수 있다. 따라서 가장 바람직하게, 상기 분할단계(S300)는 회전보행으로 판단될 수 있는 부분 중에서 가장 우선하는 것을 상기 반환구간으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 상기 분할단계(S300)는 상기 보행구간에서 출발구간 및 도착구간과 반환구간이 분명히 구분될 수 있음으로, 상기 반환구간 이전에 기록된 보행구간은 상기 출발구간으로 분할되고 상기 반환구간 이후에 기록된 보행구간은 도착구간으로 분할될 수 있다.At this time, there may be two parts that can be judged as turning walking. The turning walking determined first from the inertial signal is the return section, and the turning walking determined next is when the test subject is between the arrival section and the sitting section. This may be the part that rotates for sitting on the chair. Therefore, most preferably, the division step (S300) can determine the return section as the highest priority among the parts that can be determined as turning walking. Accordingly, in the division step (S300), the departure section, arrival section, and return section can be clearly distinguished in the walking section, so that the walking section recorded before the return section is divided into the departure section and after the return section. The walking section recorded in can be divided into an arrival section.

또한, 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 Z축 데이터와 표면근전도 신호가 이용되어 상기 비보행구간이 분할될 수 있다. 도 9를 보면, 상기 분할단계(S300)는 상기 관성신호의 Z축 데이터가 기준수치 미만으로 보행으로 판단될 수 없으나 상기 표면근전도 신호가 기준수치 이상으로 유의미한 값인 경우 피검사자의 전경골근의 수축이 있는 것으로 판단되고, 해당 구간이 피검사자가 출발점 즉, 의자에서 일어나는 직립구간으로 분할될 수 있다. 그리고 상기 분할단계(S300)는 상기 비보행구간 중에서 직립구간 이전의 구간이 반응구간으로, 상기 보행구간 이후의 비보행구간이 앉음구간으로 분할될 수 있다.Additionally, in the dividing step (S300), the non-walking section can be divided by using the Z-axis data of the inertial signal and the surface electromyography signal. Referring to Figure 9, in the division step (S300), if the Z-axis data of the inertial signal is less than the reference value and cannot be judged as walking, but the surface electromyography signal is a significant value above the reference value, there is a contraction of the tibialis anterior muscle of the test subject. It is determined that this section can be divided into an upright section where the test subject stands up from the starting point, that is, a chair. And in the division step (S300), the section before the upright section among the non-walking sections may be divided into a reaction section, and the non-walking section after the walking section may be divided into a sitting section.

최종적으로 상기 분할단계(S300)는 도 10과 같이 상기 TUG 전체평가시간이 상기 반응구간(1), 직립구간(2), 출발구간(3), 반환구간(4), 도착구간(5) 및 앉음구간(6)을 포함하는 다수 개의 평가구간으로 분할됨으로써 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준이 평가될 수 있는 현저한 효과가 있다.Finally, in the division step (S300), as shown in Figure 10, the TUG overall evaluation time is divided into the reaction section (1), the upright section (2), the departure section (3), the return section (4), the arrival section (5), and By being divided into a plurality of evaluation sections including the sitting section (6), there is a notable effect in that the exercise level of the test subject can be evaluated for each evaluation section.

다음으로, 상기 평가단계(S400)는 상기 서버(200)에 의하여, 상기 다수 개의 평가구간의 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준이 평가된다. 상기 평가단계(S400)는 피검사자의 운동수준을 평가하기 위해서 반응시간, 근력, 직진보행, 균형 및 운동 능력이 평가될 수 있다.Next, in the evaluation step (S400), the server 200 evaluates the exercise level of the test subject for each evaluation section of the plurality of evaluation sections. In the evaluation step (S400), reaction time, muscle strength, straight walking, balance, and exercise ability can be evaluated to evaluate the test subject's exercise level.

상기 [표 1]을 보면, 예컨대 상기 평가단계(S400)는 상기 반응구간(1)에서 부저 울림에 따른 반응시간이 0.9초 이상이면 피검사자의 반응이 느린 것으로 판단될 수 있고, 0.9초 미만이면 피검사자의 반응이 정상인 것으로 판단될 수 있다. 상기 평가단계(S400)는 상기 직립구간(2) 및 앉음구간(6)에 대한 시간 합이 4.5초 이상이면 근력이 떨어지는 것으로 판단될 수 있고, 4.5초 미만이면 피검사자의 근력이 정상범위에 있는 것으로 판단될 수 있다. Looking at [Table 1], for example, in the evaluation step (S400), if the reaction time according to the buzzer sound in the reaction section (1) is more than 0.9 seconds, the test subject's reaction can be judged to be slow, and if it is less than 0.9 seconds, the test subject's reaction may be judged to be slow. The reaction can be judged to be normal. In the evaluation step (S400), if the sum of the times for the upright section (2) and the sitting section (6) is more than 4.5 seconds, the muscle strength can be judged to be low, and if it is less than 4.5 seconds, the test subject's muscle strength is considered to be in the normal range. can be judged.

그리고 상기 평가단계(S400)는 출발구간(3)과 도착구간(5)에 대한 시간 합이 5.8초 이상일 경우 직진보행 능력이 떨어지는 것으로 판단될 수 있고, 5.8초 미만이면 피검사자의 직진보행 능력이 정상범위에 있는 것으로 판단될 수 있다. 상기 평가단계(S400)는 상기 반환구간(4)에서 피검사자의 회전보행의 보행수가 3보 이상이거나 상기 반환구간(4)의 시간이 2초 이상일 경우 균형 능력이 떨어지는 것으로 판단될 수 있고, 2초 미만이면 피검사자의 균형능력이 정상범위에 있는 것으로 판단될 수 있다. In addition, in the above evaluation step (S400), if the sum of the times for the departure section (3) and the arrival section (5) is more than 5.8 seconds, the ability to walk straight can be judged to be poor, and if it is less than 5.8 seconds, the test subject's ability to walk straight can be judged to be normal. It can be judged to be within the range. In the evaluation step (S400), if the number of steps of the test subject's turning gait in the return section (4) is more than 3 steps or the time of the return section (4) is more than 2 seconds, it may be determined that the balance ability is poor, and 2 seconds If it is less than that, the test subject's balance ability can be judged to be within the normal range.

마지막으로, 상기 평가단계(S400)는 상기 TUG 전체평가시간이 13.5초 이상이면 피검사자의 운동 능력이 떨어지는 것으로 판단될 수 있고, 13.5초 미만이면 피검사자의 운동 능력이 정상범위에 있는 것으로 판단될 수 있다.Lastly, in the evaluation step (S400), if the TUG total evaluation time is more than 13.5 seconds, the test subject's exercise ability may be judged to be poor, and if it is less than 13.5 seconds, the test subject's exercise ability may be judged to be in the normal range. .

다음으로, 상기 표시단계(S500)는 상기 제어 단말(500)에 의하여, 상기 평가단계(S400)로부터 피검사자의 운동수준이 평가된 평가결과가 시각적으로 표시된다. 즉, 상기 표시단계(S500)는 상기 서버(200)로부터 전송받은 평가결과가 상기 제어 단말(300)의 디스플레이상에 표시됨으로써, 평가자 및 피검사자가 평가결과를 시각적으로 확인할 수 있고, 피검사자의 운동수준에 따른 적절한 운동법 및 낙상예방법 등을 평가자가 제공할 수 있다.Next, in the display step (S500), the control terminal 500 visually displays the evaluation results of the exercise level of the test subject from the evaluation step (S400). That is, in the display step (S500), the evaluation results received from the server 200 are displayed on the display of the control terminal 300, so that the evaluator and the test subject can visually check the evaluation results and the exercise level of the test subject. The evaluator can provide appropriate exercise methods and fall prevention methods.

이상과 같이 본 발명에 의하면 TUG 장치 내 IMU 센서 및 EMG 센서를 이용하여 관성신호 및 표면근전도 신호가 측정되고, TUG 전체평가시간이 다수 개의 평가구간으로 분할된 후 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준이 평가됨으로써, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자의 운동수준이 종래보다 각 구간별로 세분화되어 정확하게 평가될 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, inertial signals and surface electromyography signals are measured using the IMU sensor and EMG sensor in the TUG device, and the entire TUG evaluation time is divided into multiple evaluation sections, and then the exercise level of the examinee is measured for each evaluation section. By being evaluated, the exercise level of the examinee during TUG (Timed Up and GO) evaluation has the effect of being segmented into each section more accurately than before.

실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드로 구현되는 경우, 필요한 작업을 수행하는 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되고 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다.Embodiments may be implemented by hardware, software, firmware, middleware, microcode, hardware description language, or any combination thereof. When implemented as software, firmware, middleware, or microcode, program code or code segments that perform necessary tasks may be stored in a computer-readable storage medium and executed by one or more processors.

그리고 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈 또는 컴포넌트와 같은 컴퓨터 실행 가능 명령어들의 일반적인 맥락에서 설명될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈 또는 컴포넌트들은 특정 작업을 수행하거나 특정 데이터 형식을 구현하는 루틴, 프로그램, 객체, 데이터 구조를 포함한다. 본 명세서에 설명된 주제의 양태들은 통신 네트워크를 통해 링크되는 원격 처리 디바이스들에 의해 작업들이 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실시될 수도 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 프로그램 모듈들은 메모리 저장 디바이스들을 포함하는 로컬 및 원격 컴퓨터 저장 매체에 둘 다에 위치할 수 있다.And aspects of the subject matter described herein may be described in the general context of computer-executable instructions, such as program modules or components that are executed by a computer. Typically, program modules or components include routines, programs, objects, and data structures that perform specific tasks or implement specific data types. Aspects of the subject matter described herein may be practiced in distributed computing environments where tasks are performed by remote processing devices that are linked through a communications network. In a distributed computing environment, program modules may be located in both local and remote computer storage media, including memory storage devices.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 으로 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or in a different configuration. Appropriate results may be achieved through substitution or substitution by elements or equivalents.

그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims also fall within the scope of the claims described below.

100.. TUG 장치
110.. IMU 센서
120.. EMG 센서
130.. 제1 하우징
140.. 제2 하우징
150.. 밴드
200.. 서버
300.. 제어 단말
100..TUG device
110.. IMU sensor
120.. EMG sensor
130.. 1st housing
140.. Second housing
150.. Band
200.. Server
300.. Control terminal

Claims (5)

TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호를 측정하는 IMU 센서와 표면근전도 신호를 측정하는 EMG 센서를 구비하고, 피검사자의 전경골근 일부에 착용되는 TUG 장치;
상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 이용하여 TUG 전체평가시간을 다수 개의 평가구간으로 분할하고, 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준을 평가하는 서버; 및
상기 TUG 장치로부터 전송받은 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나를 상기 서버에 전송하고, 상기 TUG 장치의 구동을 원격으로 제어하고, 피검사자의 운동수준을 평가한 평가결과를 상기 서버로부터 전송받아 시각적으로 표시하는 제어 단말;을 포함하는 운동 수준 평가 시스템.
When evaluating TUG (Timed Up and GO), a TUG device equipped with an IMU sensor that measures inertial signals from the test subject and an EMG sensor that measures surface electromyography signals, and worn on a part of the tibialis anterior muscle of the test subject;
A server that divides the entire TUG evaluation time into a plurality of evaluation sections using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal and evaluates the exercise level of the examinee for each evaluation section; and
At least one of the inertial signal and the surface electromyography signal transmitted from the TUG device is transmitted to the server, the operation of the TUG device is remotely controlled, and the evaluation result of the test subject's exercise level is transmitted from the server and visually displayed. Exercise level evaluation system including a control terminal that displays;
제 1항에 있어서,
상기 다수 개의 평가구간은,
피검사자가 보행하는 보행구간과 피검사자가 보행하지 않는 비보행구간을 포함할 수 있고,
상기 비보행구간은,
피검사자가 앉은 상태에서 부저소리를 듣고 반응한 반응구간, 피검사자가 출발점에서 일어나는 직립구간, 피검사자가 상기 출발점으로 돌아와 앉은 상태로 되는 앉음구간을 포함하고,
상기 보행구간은,
피검사자가 상기 출발점에서 반환점까지 가는 출발구간, 피검사자가 상기 반환점에서 도는 반환구간, 피검사자가 상기 반환점에서 다시 상기 출발점으로 돌아오는 도착구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 수준 평가 시스템.
According to clause 1,
The multiple evaluation intervals are,
It may include a walking section where the test subject walks and a non-walking section where the test subject does not walk,
The non-pedestrian section is,
It includes a reaction section in which the test subject listens to the buzzer while sitting and reacts, an upright section in which the test subject stands up from the starting point, and a sitting section in which the test subject returns to the starting point and sits down,
The walking section is,
An exercise level evaluation system comprising a departure section in which the test subject goes from the starting point to the turning point, a return section in which the test subject goes around the turning point, and an arrival section in which the test subject returns from the turning point back to the starting point.
제 2항에 있어서,
상기 서버는,
상기 관성신호의 Z축 데이터가 기준수치 이상일 경우 보행으로 판단함에 따라 보행 수를 도출하고, 상기 TUG 전체평가시간에서 보행 수가 도출된 구간을 상기 보행구간으로 분할하고 보행 수가 도출되지 않는 구간을 상기 비보행구간으로 분할하는 것을 특징으로 하는 운동 수준 평가 시스템.
According to clause 2,
The server is,
If the Z-axis data of the inertial signal is greater than the standard value, the number of steps is derived according to the judgment as walking, the section for which the number of steps is derived from the TUG total evaluation time is divided into the walking sections, and the section in which the number of steps is not derived is divided into the above ratio. An exercise level evaluation system characterized by division into walking sections.
제 2항에 있어서,
상기 서버는,
상기 관성신호의 X축 데이터가 기준수치 미만임과 동시에 Y축 데이터가 기준수치 이상일 경우 회전보행으로 판단하고, 상기 회전보행이 판단된 구간을 상기 보행구간 중에서 상기 반환구간으로 분할하는 것을 특징으로 하는 운동 수준 평가 시스템.
According to clause 2,
The server is,
When the Exercise level assessment system.
제어 단말에 의하여, 상기 TUG 장치가 원격으로 구동되는 구동단계;
TUG 장치에 의하여, TUG(Timed Up and GO) 평가 시 피검사자로부터 관성신호와 표면근전도 신호가 측정되는 측정단계;
서버에 의하여, 상기 관성신호와 표면근전도 신호 중 적어도 하나가 이용되어 TUG 전체평가시간이 다수 개의 평가구간으로 분할되는 분할단계;
상기 서버에 의하여, 상기 다수 개의 평가구간의 각 평가구간별로 피검사자의 운동수준이 평가되는 평가단계; 및
상기 제어 단말에 의하여, 상기 평가단계로부터 피검사자의 운동수준이 평가된 평가결과가 시각적으로 표시되는 표시단계;를 포함하는 운동 수준 평가 방법.
A driving step in which the TUG device is remotely driven by a control terminal;
A measurement step in which inertial signals and surface electromyography signals are measured from the test subject during TUG (Timed Up and GO) evaluation by a TUG device;
A division step in which the entire TUG evaluation time is divided into a plurality of evaluation sections by using at least one of the inertial signal and the surface electromyography signal by the server;
An evaluation step in which the exercise level of the test subject is evaluated for each evaluation section of the plurality of evaluation sections by the server; and
A display step of visually displaying, by the control terminal, an evaluation result of the exercise level of the examinee from the evaluation step.
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KR20180051280A (en) 2016-11-08 2018-05-16 을지대학교 산학협력단 Wearable device for preventing falls and fall risk management system using same

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