KR20240024637A - 실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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KR20240024637A
KR20240024637A KR1020220102868A KR20220102868A KR20240024637A KR 20240024637 A KR20240024637 A KR 20240024637A KR 1020220102868 A KR1020220102868 A KR 1020220102868A KR 20220102868 A KR20220102868 A KR 20220102868A KR 20240024637 A KR20240024637 A KR 20240024637A
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(주)라온네스트
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Abstract

본 발명은 사용자의 허리 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 허리의 기울기를 측정하는 메인 측정기를 포함하고, 상기 메인 측정기는 상기 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 사용자 허리 기울기를 검출하는 제어부와, 상기 제어부의 검출 데이터에 따라 경고음을 발생하는 경고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 이를 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템을 제공한다.

Description

실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 이를 포함하는 시스템{REAL-TIME POSTURE MEASUREMENT AND CORRECTION DEVISE AND SYSTEM}
본 발명은 실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
최근에는 여러 가지 이유로 인해 청소년들은 물론 성인들에게서 각종 척추질환의 발병률이 높아지고 있다. 60세 이상의 노인 중 38%가 척추 측만증을 앓고 있다고 하는데, 전문가들은 척추건강을 지키기 위해서 제일 먼저 해야 할 일은 바로 ‘자세 바로 잡기’라고 한다.
현대인의 일상생활에서 자세에 대한 부분은 많은 관심을 가지고 있으나 이를 제대로 관리를 못하고 있는 것이 현실이다. 스포츠산업 어느 분야에서도 자세에 대한 부분은 매우 중요하다고 판단이 되고 있다. 이렇듯 자세에 대한 중요성을 느끼고 있지만 현실적으로 전문장치가 아니고는 측정 및 교정에 어려움이 있어 이를 쉽고 편리하게 해결할수 있는 제품이 요구되고 있다.
자세를 측정하기 위해서는 병원을 방문하여 측정을 해야하며 또한 측정하는데도 많은 시간이 소요된다. 바쁜 현대인들한테는 자기의 자세를 측정한다는 것은 상당히 힘든 부분이다.
척추 및 자세에 대한 관심이 많아지면서 이에 관련된 몇몇 휴대용 제품들이 출시되고 사용을 하고 있으나 정확하지 않고 사용자에게는 휴대가 불편한 부분이 많이 있어 외면당하고 있다.
예를 들어 현재 활용하고 있는 제품중 의자나 척추고정기등을 이용한 측정이 아닌 각종 고정기능 제품이 있으며 휴대용 측정제품으로는 고정위치에서 머리까지의 거리를 측정하는 방식, 귀에 걸어서 기울기를 측정하는 방식, 자나 각도기를 이용한 측정기등이 나와있고 병원에서 사용하는 규모가 크고 고가인 X-선 촬영 또는 CT나 MRI를 이용한 제품등이 있다.
바쁜 현대인들이 바르지 않은 자세로 인한 각종 질병 및 고질병을 해결하기 위해서는 휴대용이 편리하고 실시간으로 정확한 측정을 하는 제품개발이 시급하다.
일반인이 사용하는 척추관련제품은 대부분 착용하여 고정시키는 장치가 전부이다. 또한 측정하는 장치는 고가이고 조작이 불편하여 전문의료원에서만 사용가능한 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2018-0092456호 한국공개특허 제10-2016-0135583호 한국등록특허 제10-1479745호 한국공개특허 제10-2011-0072840호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 휴대 가능한 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 제공하여 일상생활 언제 어디에서든 측정이 가능하며 자세 불량 시 알람 서비스를 통해 곧바로 자세교정을 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,
사용자의 목의 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 목의 기울기를 측정하는 서브 측정기; 및
사용자의 허리 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 허리의 기울기를 측정하는 메인 측정기를 포함하고,
상기 메인 측정기는 상기 서브 측정기의 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 서브 측정기와 메인 측정기 위치의 x축, y축, z축 차이를 통해 거북목 유발 자세, 척추 후만 유발 자세, 척추 측만 유발 자세를 검출하는 제어부와, 상기 제어부의 검출 데이터에 따라 경고음을 발생하는 경고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 제공한다.
상기 서브 측정기는 단거리 무선 통신 모듈을 장착하여 상기 메인 측정기와 통신하고, 상기 메인 측정기는 단거리 무선 통신 모듈과 유뮤선 인터넷 통신 모듈을 포함하여 설정 시간 간격으로 상기 메인 측정기의 제어부로부터 경추와 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 송출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 다르면,
사용자의 목의 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 목의 기울기를 측정하는 서브 측정기와, 사용자의 허리 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 허리의 기울기를 측정하고 상기 서브 측정기의 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 서브 측정기와 메인 측정기 위치의 x축, y축, z축 차이를 통해 거북목 유발 자세, 척추 후만 유발 자세, 척추 측만 유발 자세를 검출하는 메인 측정기를 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치;
상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치로부터 상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 장착한 사용자의 자세 데이터를 설정 시간 간격으로 수신하여 사용자 별로 데이터 베이스화하여 사용자 이력을 관리하며 사용자 신체 분석 자료를 구현하는 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버; 및
상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버로부터 가입 사용자의 자세 측정 데이터를 설정 시간 간격으로 수신하여 실시간 자세 모니터링 및 사용자 이력 관리 데이터를 제공하는 실시간 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 설치되는 사용자 단말을 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템을 제공한다.
상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 설정 시간 간격으로 경추와 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버로 송출하고, 상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버는 이를 데이터 베이스화하고, 설정된 사용자 단말에 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 휴대 가능하여 언제 어디에서든 실시간으로 자세측정 데이터를 관리할 수 있어 편리하고 정확한 자세데이터를 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 소형장치로서 Wearable Computing 제품을 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템은 실시간 데이터를 통해 모니터링 및 사용자 측정데이터의 통계자료 산출이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치 및 시스템은 사용자의 VDT증후군, 척추/목 디스크 등 자세불량으로 인한 질병을 감소시킬 수 있고, 요통 및 각종 디스크로 인한 많은 치료비용을 감소시킬 수 있고, 고통을 감소시키고 삶의 질 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 자세교정 및 허리질병으로 고생하는 스포츠인 및 일반인이 활용할 수 있고, 자세교정이 절실히 필요한 어린이 및 학생, 고령인, 장애인에게 활용할 수 있으며, 각종 디스크 환자의 치료목적으로 활용가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템은 사용자들의 측정데이터를 통합하여 척추질병 통계자료로 활용 가능하다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2 및 3 은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치의 작동 원리를 설명하는 도면이다.
도 4 및 5 는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 나타낸 사시도이다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치 중 메인 측정기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치 중 서브 측정기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템의 실시간 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 구현되는 사용자 단말의 화면을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템을 나타내는 개략도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템의 작동 원리를 설명하는 도면이고, 도 4 및 5는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치의 전면 및 배면을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치 중 메인 측정기의 구성을 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치 중 서브 측정기의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 다른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템은 사용자의 허리 후방 부위에 장착되는 메인 측정기(100)와 사용자의 목 후방 부위에 장착되는 서브측정기(200)로 구성된 실시간 자세 측정 및 교정 장치, 실시간 자세 측정 및 교정 장치로 부터 측정 데이터를 수신하여 이를 저장하고 자세를 모니터링 하고 각종 신체 분석을 위한 자세 측정 및 교정 관리 서버(300), 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 설치된 사용자 단말기(500)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이 메인측정기(100)는 등의 기울어짐 각도를 측정하고, 서브 측정기(200)는 목의 기울어짐 각도를 측정하고, 도 3은 메인 측정기(100)와 서브 측정기(200)의 x축 difference를 설명하기 위한 도면으로, 앉은 자세에서 왼쪽이나 오른쪽 벽에 어깨를 기댈 경우 메인 측정기(100)와 서브 측정기(200)는 x축 difference가 발생한다. 메인 측정기(100)와 서브측정기(200)에 x축 difference가 발생하는 자세는 척추 측만증을 유발하는 자세로, 사용자가 의식하지 못하는 상태에서 자세가 유발될 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 척추 측만증 유발 자세를 검출하여 이를 경고할 수 있게 된다. 즉, 메인 측정기(100)는 척추 후만 각도를 검출하고, 서브 측정기(200)는 경추 후만 각도를 검출하고, 메인 측정기(100)와 서브 측정기(200)의 x축 difference를 이용하여 척추 측만 각도를 검출한다.
메인 측정기(100)는 제1측정부(110), 제1경고부(120), 제1통신부(130), 설정부(140), 및 제어부(150)를 포함하여, 허리에 메인 측정기(100)를 착용한 사용자 등의 기울기를 검출하고, 목에 장착한 서브 측정기(200)에서 인가된 목의 기울기를 인가 받아 몸의 자세 불량 정도를 판단하여 이를 경고하고, 측정 결과를 후술할 자세 측정 및 교정 관리 서버(300)로 전달한다.
제1측정부(110)는 기울기 센서와 자이로센서를 포함하여 메인측정기(100)의 기울기를 측정한다. 가속도계는 비력(specific force)을 측정하는 센서이다. 우리 몸은 지상에서 항상 아래방향으로 중력가속도만큼 힘을 받고 있다. 그러니 가속도계 z축이 지면과 수직상태에서 -g 값을 출력하는 것입니다(z축의 +방향이 지구 중심방향이라면). 우리 몸이 기울면, 중력은 z축 가속도계 뿐만 아니라 x, y축 가속도계에도 영향을 미치게 된다. 각 가속도계에 나타난 중력값을 이용하여 우리 몸의 기울기를 알 수 있다. 이것은 중력만 작용하고 있을 때 가능한 것이고. 우리 몸이 전진방향으로 가속하고 있다거나, 뛰어 오른다는가 하는 행동을 하여 중력 외의 가속이 측정되는 경우 가속도계 만으로는 정확한 우리 몸의 기울기를 알 수 없다. 그래서, 회전각을 측정하는 센서인 자이로 센서를 이용하여 보상하여 정확한 착용자 몸의 기울기를 산출할 수 있다. 기울기 센서와 자이로 센서의 출력 데이터 노이즈 제거를 위해 칼만 필터 알고리즘을 적용한다.
제1경고부(120)는 스피커 또는 부저 등을 포함하여 자세 불량 시 실시간 경보음을 발생한다.
제1통신부(130)는 서브 측정기(200)와 통신을 위한 RF 모듈과 운영 서버와 통신을 위한 WI-FI 또는 LTE 모듈을 포함한다.
설정부(140)는 자세 등급을 설정하기 위한 선택 스위치를 포함하고, 사용자의 설정에 따른 자세 등급 선택을 제어부(150)로 전달한다.
제어부(150)는 제1측정부(110), 제1경고부(120), 및 설정부(140)와 연결되어 동작을 제어하고 제1측정부(110)와 제2측정부(210)의 신호에 따라 자세 불량 정도를 산출한다. 제어부(150)는 제1측정부(110)의 측정값을 통해 사용자의 등의 기울기를 산출하고, 제2측정부(210)의 측정값을 통해 사용자의 목의 기울기를 산출하고, 제1측정부(110)와 제2 측정부(210)의 z 축 difference와 y축 difference를 조합하여 등의 휨 정도를 산출하고, 제1측정부(110)와 제2 측정부(210)의 x 축 difference를 통해 척추의 측면 휨 정도를 산출하여 자세 불량을 검출한다.
서브측정기(200)는 제2측정부(210), 제2경고부(220), 제2통신부(230)를 포함하여 목의 후두부 하측에 서브측정기(200)를 측정한 사용자의 몸의 기울기를 측정하여 메인 측정부(100)로 전달하고, 측정한 목의 기울기에 따라 자세 불량에 해당하는 기울기일 경우 실시간 경보음을 발생한다.
제2측정부(210)는 제1측정부(110)와 같이 기울기 센서와 자이로 센서를 포함하여 서브측정기(200)가 착용된 목의 기울기를 측정한다.
제2경고부(220)는 제2측정부(210)에서 측정된 목의 기울기에 따라 경고음을 발생한다.
제2통신부(230)는 메인 측정기(100)와 통신을 위한 RF 모듈을 포함하여 제2측정부(210)의 측정 데이터를 메인 측정기(100)로 전달한다.
도 4는 메인 측정기(100)와 서브 측정기(200)의 전면을 나타내고, 도 5 는 메인 측정기(100)와 서브 측정기(200)의 배면을 나타낸 도면으로, 메인 측정기(100)는 라운드진 직육면체 형상의 케이스를 가지고, 전원 온/오프 스위치, 부저 온오프 스위치, 모드·충전상태를 나타내는 LED를 포함하고, 케이스 내측에 부저, 자이로 센서, 가속도 센서, MCU, LET 모듈, RF 또는 블루투스 모듈이 장착된다. 케이스 배면에는 허리 벨트 등에 장착을 위한 클립(190)이 배치된다. 서브 측정기(200)는 메인 측정기(100)의 케이스에 상응하는 라운드진 직육면체 형상의 케이스를 가지고, 블루투스 또는 RF 통신모듈, 모드 선택 스위치, 표지 LED가 장착된다. 케이스 배면에는 목둘레를 감싸는 밴드에 장착을 위한 클립(290)이 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 자세 측정 및 교정 시스템 , 자세 측정 및 교정 관리 서버(300), 자세 측정 및 교정 관제센터(400), 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 설치된 사용자 단말기(500)를 추가로 포함하는 한다. 자세 측정 및 교정 관리 서버(300)와 자세 측정 및 교정 관제센터(400)는 클라우드에서 구현될 수 있다. 자세 측정 및 교정 관리 서버(300)는 개인별 자세 측정 및 교정 장치로부터 자세 데이터를 수집하여 사용자 별 데이터를 분석하고, 사용자 이력을 관리하며, DB에 사용자별 데이터를 저장하여 신체 분석 자료를 구현할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 자세 측정 및 교정 시스템의 실시간 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 구현되는 사용자 단말(500)의 화면을 나타낸 도면이다. 사용자 단말(500)은 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 설치되고 자세 측정 및 교정 관리 서버(300)로부터 사용자의 측정 데이터를 수신하여 시간별 자세 측정 그래프, 일별 측정 그래프, 월별 측정 그래프, 측정 데이터 로그 표 등을 제공하여, 실시간 자세 모니터링 및 사용자 이력 관리 데이터를 제공한다.

Claims (5)

  1. 사용자의 허리 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 허리의 기울기를 측정하는 메인 측정기를 포함하고,
    상기 메인 측정기는 상기 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 사용자 허리 기울기를 검출하는 제어부와, 상기 제어부의 검출 데이터에 따라 경고음을 발생하는 경고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    사용자의 목의 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 목의 기울기를 측정하는 서브 측정기를 추가로 포함하고,
    상기 메인 측정기는 상기 서브 측정기의 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 상기 서브 측정기와 메인 측정기 위치의 x축, y축, z축 차이를 통해 경추 후만 각도, 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서브 측정기는 단거리 무선 통신 모듈을 장착하여 상기 메인 측정기와 통신하고, 상기 메인 측정기는 단거리 무선 통신 모듈과 유뮤선 인터넷 통신 모듈을 포함하여 설정 시간 간격으로 상기 경추 후만 각도, 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 송출하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치.
  4. 사용자의 목의 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 목의 기울기를 측정하는 서브 측정기와, 사용자의 허리 후방 부위에 장착되고, 자이로 센서와 가속도 센서를 포함하여 허리의 기울기를 측정하고 상기 서브 측정기의 자이로 센서와 가속도 센서 데이터를 수신하여 경추 후만 각도, 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 검출하는 메인 측정기를 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 장치;
    상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치로부터 상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치를 장착한 사용자의 자세 데이터를 설정 시간 간격으로 수신하여 사용자 별로 데이터 베이스화하여 사용자 이력을 관리하며 사용자 신체 분석 자료를 구현하는 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버; 및
    상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버로부터 가입 사용자의 자세 측정 데이터를 설정 시간 간격으로 수신하여 실시간 자세 모니터링 및 사용자 이력 관리 데이터를 제공하는 실시간 자세 측정 및 교정 어플리케이션이 설치되는 사용자 단말을 포함하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실시간 자세 측정 및 교정 장치는 설정 시간 간격으로 경추와 척추 후만 각도 또는 척추 측만 각도 값을 상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버로 송출하고, 상기 실시간 자세 측정 및 교정 관리 서버는 이를 데이터 베이스화하고, 설정된 사용자 단말에 제공하는 것을 특징으로 하는 실시간 자세 측정 및 교정 시스템.
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KR20180092456A (ko) 2017-02-09 2018-08-20 한국기술교육대학교 산학협력단 압력센서를 이용한 자세측정정보기반 바른 자세 유도 시스템

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