WO2010064863A2

WO2010064863A2 - 자세 제어 장치 및 방법

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Publication number: WO2010064863A2
Application number: PCT/KR2009/007222
Authority: WO
Inventors: 정경렬; 김사엽; 최준호; 윤효정; 홍규석; 형준호; 박성빈; 안양수
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-06-10
Also published as: WO2010064863A3; KR100992102B1; KR20100064560A

Abstract

사용자 각각의 체형이나 척추 모양에 맞추어 등받이판의 형상을 조절할 수 있어, 앉은 상태의 사용자가 편안한 자세 또는 건강한 자세를 유지할 수 있도록 하는 자세 제어 장치 및 자세 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는, 사용자의 등이 접하는 부분에 배치되며, 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀과, 상기 다수의 에어 셀 각각에 공기를 주입하거나, 각 에어 셀에 주입된 공기를 빼내어, 각 에어 셀의 모양을 조절하는 다수의 공기량 조절부와, 상기 다수의 에어 셀의 모양을 측정하여, 사용자의 척추 모양을 측정하는 척추모양 측정부와, 기준 척추 모양의 정보를 설정하고, 상기 기준 척추 모양과 상기 척추모양 측정부에서 측정된 사용자의 척추 모양을 비교하여, 상기 기준 척추 모양과 일치하도록 상기 다수의 공기량 조절부를 제어하는 주제어부를 포함하여 이루어진다.

Description

자세 제어 장치 및 방법

본 발명은 사용자가 편안한 자세 또는 건강한 자세가 되도록 사용자 각각의 체형이나 척추 모양에 맞추어 등받이판의 형상을 조절하는 자세 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

사회적 구조나 여러 환경 요인으로 인하여 현대인에게 가해지는 스트레스가 증가하고, 이러한 스트레스에 의한 자살, 우울증 및 범죄가 사회적 문제로 대두되면서, 스트레스 해소 방법에 대한 관심이 높아지고 있다.

일반적인 스트레스 해소 방법은, 능동적인 방법과 수동적인 방법으로 나눌 수 있으며, 능동적인 방법은, 사용자가 의식적으로 근육이나 정신의 긴장을 풀어주는 방법으로, 운동, 독서, 명상, 목욕 등이 해당되며, 수동적인 방법은, 사용자의 적극적인 행위를 요구하지 않는 방법으로, 휴식이나 수면, 쾌적한 환경, 마음을 안정시킬 수 있는 음악 등이 해당된다.

상기 방법중에서 능동적인 스트레스 해소 방법은, 시간이나 공간적으로 제한을 받기 때문에, 사용자가 의식하지 않아도 되고 시간적 공간적 제약이 적은 수동적인 스트레스 해소 방법을 적용하는 것이 더 효과적이다.

특히, 현대인들이 하루중 많은 시간을 보내게 되는 의자에 이러한 기능을 제공한다면, 보다 효율적인 스트레스 해소가 가능할 것으로 보여진다.

한편, 서구의 영향으로 입식 생활이 일반화되면서, 공부, 업무 또는 휴식 등 다양한 목적으로 다양한 형태의 의자가 사용되고, 의자에 앉아 있는 시간이 점점 더 길어 지고 있다. 이와 같이 의자의 사용이 증가하면서, 다양한 기능성 의자들이 선보여지고 있다.

예를 들면, 일반적으로 의자는 대퇴부를 지지하는 착좌판과 상기 착좌판과 수직으로 연결되어 사용자의 척추를 지지하는 등받이판으로 형성되는데, 상기 착좌판이나 등받이판을 인체 공학적으로 설계하여, 사용자에게 편안함을 제공하면서 잘못된 자세를 교정하는 기능을 갖는 의자들이 제안되고 있다.

이러한 기존의 기능성 의자들은, 보통 사람의 옆에서 보면 "S"자 모양으로 굴곡을 이루고 있다는 점에 근거하여, 등받이판을 척추 형상과 유사한 "S"자 형상으로 형성하여, 의자에 앉아 있을 때의 피로감을 감소시키도록 하고 있다.

그런데 최적의 휴식 상태를 제공할 수 있는 편안한 자세는 개인의 근육발달과 관계가 있는 것으로서, 개개인의 신체적 특성에 따라서 편안한 자세가 달라진다.

그러나 종래의 기능성 의자들은 등받이판의 형상이 고정되어 있기 때문에, 개개인의 신체적 특성차를 모두 고려할 수 없다는 문제점이 있다.

일부, 맞춤 제작을 통해 개인의 체형에 맞춘 의자가 제작되기도 하지만, 맞춤 제작이기 때문에 비용이 많이 들고, 이 역시 한 사람의 신체적 특성에 맞춘 것이기 때문에, 다른 사람들에게는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 따라서, 개개인의 신체적 특성에 맞추어 편안한 자세를 유지할 수 있도록 등받이판의 형상을 조절할 수 있는 기능성 의자에 대한 요구가 높아지고 있다.

또한, 의자의 개발시 편안한 자세와 관련된 연구가 지속적으로 이루어지고는 있으나, 아직까지 정량화된 방법이 없으며, 주관적인 평가에 의지하고 있기 때문에, 보다 객관적인 자세 제어 방법이 요구된다.

이에 본 발명은, 사용자 각각의 신체적 특성에 맞추어 각 사용자가 가장 편안한 자세 또는 건강한 자세가 되도록 등받이판의 형상을 조절하여, 인체공학적으로 평안하고 건강한 자세 유지를 통해 사용자가 휴식을 취하거나, 장시간의 사용을 통해 건강 상태를 호전시킬 수 있는 자세 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 사용자의 등이 접하는 부분에 배치되며, 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀; 상기 다수의 에어 셀 각각에 공기를 주입하거나, 각 에어 셀에 주입된 공기를 빼내어, 각 에어 셀의 모양을 조절하는 다수의 공기량 조절부; 상기 다수의 에어 셀의 모양을 측정하여, 사용자의 척추 모양을 측정하는 척추모양 측정부; 및 기준 척추 모양의 정보를 설정하고, 상기 기준 척추 모양과 상기 척추모양 측정부에서 측정된 사용자의 척추 모양을 비교하여, 상기 기준 척추 모양과 일치하도록 상기 다수의 공기량 조절부를 제어하는 주제어부를 포함하는 자세 제어 장치를 제공한다.

상기 자세 제어 장치에 있어서, 상기 다수의 에어셀은, 인체 체형 특징에 근거하여, 목부분, 견갑골 상부, 견갑골 하부, 흉골, 요추, 골반, 상기 견갑골의 좌우측부, 상기 흉골 및 요추의 좌우 측부에 각각 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 척추모양 측정부는, 다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 설치되는 다수의 영구자석; 및 상기 영구 자석과 마주하도록 상기 다수 에어셀 각각의 타측면에 설치되어, 자속양을 측정하는 다수의 자계 센서를 포함하고, 상기 자계 센서에서 측정된 자속양을 거리로 환산하여 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 상기 척추모양 측정부는, 다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 상기 등 방향으로 적외선 또는 레이저를 방출하는 다수의 발광부; 및 다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 각 에어셀에 설치된 발광부에서 방출된 후 사용자의 등에서 반사된 적외선 또는 레이저를 검출하는 다수의 수광부를 포함하고, 상기 다수 수광부 각각에서 검출된 적외선 또는 레이저를 이용하여 거리를 산출함으로써 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 하며, 이때, 상기 다수의 에어셀은 적외선 및 레이저를 투과할 수 있는 투명 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 척추 모양 측정부는, 다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 용량성 전극; 및 상기 제1 용량성 전극과 마주하는 다수 에어셀 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 용량성 전극을 포함하여, 각 에어셀에 설치된 제1,2 용량성 전극에 의해 측정된 정전용량을 이용하여 거리를 산출함으로써 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 있어서, 상기 척추 모양 측정부는, 다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 코일; 및 상기 제1 코일과 마주하도록 다수 에어셀 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 코일을 포함하고, 상기 제1,2 코일에 의해 측정된 역기전력을 통해 거리를 추정하여 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 상기 다수의 공기량 조절부는, 각각, 제어 신호에 따라서 동작하여 에어셀에 공기를 주입하는 컴프레셔; 제어 신호에 따라서 개폐되어 에어셀에 주입된 공기를 배출하는 솔레노이드 밸브; 및 상기 주제어부의 제어에 따라서 에어셀에 연결된 컴프레셔 및 솔레이노이드 밸브를 구동시키는 다수의 부제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 상기 주제어부는, 표준 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 사용자의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 모양을 제어하거나, 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 상기 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 모양을 제어하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 상기 다수의 공기량 조절부는, 다수 에어셀 각각의 공기압을 측정하는 다수의 압력 센서를 더 포함하고, 상기 다수의 부제어부가 각 에어셀의 공기압을 조절할 수 있으며, 또한, 상기 주제어부는, 상기 다수의 에어셀 중에서, 사용자의 흉골, 요추 부위 및 견갑골 하부 중 어느 한 곳이상에 배치된 하나 이상의 에어셀에 연결된 압력 센서의 센싱 신호를 입력받아, 사용자의 호흡 및 심박수를 측정할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 의자의 등받이 부분에 배치되어 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀을 포함하는 자세 제어 장치의 자세 제어 방법에 있어서, 기준 척추 모양을 설정하는 단계; 사용자가 앉음에 의하여, 상기 다수의 에어셀 각각에 나타나는 변형을 측정하여, 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양을 모니터링하는 단계; 및 상기 모니터링 결과와 상기 기준 척추 모양을 비교하여, 사용자의 앉은 자세에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 공기량을 조절하는 단계를 포함하는 자세 제어 방법을 제공한다.

상기 본 발명에 의한 자세 제어 방법에 있어서, 상기 기준 척추 모양은, 표준 인체 체형을 기준으로 설정된 표준 척추 모양으로 설정되거나, 상기 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 사용자의 등과 접하는 등받이판의 형상을, 다수의 에어셀의 공기량 제어를 통해, 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양 또는 표준 건강 척추 모양에 맞도록 조절함으로써, 사용자가 편안하게 느끼는 자세를 유지해주거나, 건강한 자세를 유지하도록 함으로써 사용자의 건강 상태를 호전시키거나 교정할 수 있는 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자세 제어 장치의 전체 구성을 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 에어셀들의 배치 예를 보이는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 척추 모양 측정부의 다양한 구현 예를 보인 도면이다.

도 4는 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 척추 모양 측정부를 통해 사용자의 척추 모양을 측정하는 방법을 예시한 모식도이다.

도 5는 본 발명에 의한 자세 제어 장치에 있어서, 공기량 조절부의 실시 예를 보인 블럭구성도이다.

도 6은 본 발명에 의한 자세 제어 장치를 이용한 호흡률 및 심박수 측정 실험 결과를 보인 도면이다.

도 7은 본 발명에 의한 자세 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 제어 장치의 개략적인 구성을 나타내 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자세 제어 장치는, 사용자의 등이 접하는 등받이판에 배치되며, 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀(11)과, 상기 다수의 에어 셀(11) 각각에 공기를 주입하거나, 각 에어 셀에 주입된 공기를 빼내어, 각 에어 셀의 모양을 조절하는 다수의 공기량 조절부(12)와, 상기 다수의 에어 셀의 모양을 측정하여, 사용자의 척추 모양을 측정하는 척추모양 측정부(13)와, 기준 척추 모양의 정보를 설정하고, 상기 기준 척추 모양과 상기 척추모양 측정부(13)에서 측정된 사용자의 척추 모양을 비교하여, 상기 기준 척추 모양과 일치하도록 상기 다수의 공기량 조절부(12)를 제어하는 주제어부(14)를 포함하여 이루어진다.

상기 다수의 에어셀(11)은 일정 크기의 사각형상 또는 원형으로 이루어지며, 공기량의 주입에 따라서 그 두께가 가변된다. 상기 에어셀(11)은 필요에 따라서 적외선이나 레이저를 투과할 수 있는 투명 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 다수의 에어셀(11)은, 표준 인체 체형과 인체 공학적 척추 연구 사례에 근거하여, 등의 각 영역별로 구분되어 배치될 수 있는데, 이때, 상기 에어셀(11)의 크기가 작고, 그 수가 많을수록 보다 정밀한 자세 제어가 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어셀(11)의 설치 예를 보인 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 상기 다수의 에어셀(11)은, 의자의 등받이 프레임(21)의 앞면에 배치되고, 다수의 에어셀(11)은 쿠션(22)에 의해 커버링되어, 사용감을 증가시키면서, 다수 에어셀(11)을 보호할 수 있다.

또한, 상기 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 에어셀(11)은, 인체 체형 특징에 근거하여, 곡선을 이루는 척추모양을 형성할 수 있도록, 목부분(11a), 견갑골 상부(11b), 견갑골 하부(11c), 흉골(11d), 요추(11e), 골반(11f), 상기 견갑골(11b,c)의 좌우측부(11g,11i), 상기 흉골(11d) 및 요추(11e)의 좌우 측부(11h,11j)에 각각 하나 이상 배치된다. 그러나, 상기 다수 에어셀(11)은 배치 형태는 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 정밀 제어를 위하여 더 세부 영역으로 구분되어 배치될 수 도 있다.

상기와 같이 형성된 다수의 에어셀(11)은, 각각 인체의 특성에 맞추어 공기량이 조절됨으로써, 각 인체 부위를 지지할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 척추모양 측정부(13)는, 자세 제어를 위하여 사용자의 척추 모양을 모니터링하기 위한 수단으로서, 이때, 사용자의 척추 모양은 사용자가 앉는 것에 의하여, 변형된 각 에어셀(11)의 모양을 측정하여 조합함으로써 측정된다.

그리고 각 에어셀(11)은 모양은, 사용자의 무게 및 사용자의 척추 모양에 의하여 변형되어 나타나는 각 에어셀(11)의 두께로 측정된다.

이를 위하여, 상기 척추모양 측정부(13)은 다양한 센싱 방법을 이용하여 구현될 수 있는데, 도 3의 (a) 내지 (d)는 각 에어셀의 두께를 측정하기 위한 다양한 센싱 수단의 구현예를 나타낸다.

먼저, 도 3의 (a)를 참조하면, 상기 척추모양 측정부(13)는, 다수 에어셀(11) 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 설치되는 다수의 영구자석(31)과, 상기 영구 자석(31)과 마주하도록 상기 다수 에어셀(11) 각각의 타측면에 설치되어, 자속양을 측정하는 다수의 자계 센서(32)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 자계 센서(32)가 검출하는 자속양은 상기 영구자석(31)과의 거리에 따라 변화되므로, 상기 자계 센서(32)에서 검출된 자속양을 거리로 환산하여 척추 모양, 즉, 각 에어셀(11)의 두께를 측정한다.

다음으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 상기 척추모양 측정부(13)는, 다수 에어셀(11) 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 상기 등 방향으로 적외선 또는 레이저를 방출하는 다수의 발광부(33)와, 다수 에어셀(11) 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 각 에어셀(11)에 설치된 발광부(33)에서 방출된 후 사용자의 등에서 반사된 적외선 또는 레이저를 검출하는 다수의 수광부(34)를 포함하여 이루어진다. 이 경우, 상기 다수 수광부(34) 각각에서 검출된 적외선 또는 레이저 신호로부터 반사된 부분까지의 거리를 산출함으로써 척추 모양, 즉, 에어셀(11)의 두께를 측정한다. 이 경우, 상기 다수의 에어셀(11)은, 상기 레이저 신호나 적외선 신호가 투과할 수 있는 재질, 즉, 투명 재질로 이루어질 수 있다.

그리고, 도 3의 (c)를 참조하면, 상기 척추모양 측정부(13)는, 다수 에어셀(11) 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 용량성 전극(35)과, 상기 제1 용량성 전극(11)과 마주하는 다수 에어셀(11) 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 용량성 전극(36)을 포함하여 이루어진다. 이때, 각 에어셀(11)에 설치된 제1,2 용량성 전극(35,36)에 의해 측정된 정전용량은, 전극의 면적에 비례하고, 전극간의 거리에 반비례한다. 따라서, 상기 측정된 정전용량을 이용하여 각 에어셀(11)의 모양, 즉, 두께를 측정할 수 있다.

또한, 상기 척추 모양 측정부(13)는, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, 다수 에어셀(11) 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 코일(37)과, 상기 제1 코일(37)과 마주하도록 다수 에어셀(11) 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 코일(38)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이 경우에는 패러데이의 법칙을 이용하여, 제1 코일(37)과 제2 코일(38) 간에 발생하는 역기전력은 거리에 따라 변하므로, 이에 따라서 에어셀(11)의 모양, 즉, 두께를 검출한다.

도 4는 상기 척추모양 측정부(13)에 의한 척추 모양 측정 방법을 나타낸 모식도로서, 의자의 등받이 프레임(21)에 지지되는 다수의 에어셀(11)의 각 두께를 측정하고, 이를 조합하여 사용자의 등 모양, 즉, 곡선 형태의 척추 모양을 검출할 수 있다.

다음으로, 상기 다수의 공기량 조절부(12)는, 주제어부(14)의 제어에 따라서 각 에어셀(11)의 공기량을 조절하여, 에어셀(11)의 모양, 즉, 에어셀(11)의 두께를 가변한다.

도 5는 상기 공기량 조절부(12)의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 공기량 조절부(12)는, 제어 신호에 따라서 동작하여 해당 에어셀(11)에 공기를 주입하는 컴프레셔(121)와, 제어 신호에 따라서 개폐되어 해당 에어셀(11)에 주입된 공기를 배출하는 솔레노이드 밸브(122)와, 상기 주제어부(14)의 제어에 따라서 해당 에어셀(11)에 연결된 컴프레셔(121) 및 솔레이노이드 밸브(122)를 구동시키는 부제어부(120)를 포함하여 이루어진다.

상기 컴프레셔(121)와 솔레노이드 밸브(122)와 부제어부(120)는 다수의 에어셀(11) 별로 각각 설치되어, 다수의 에어셀(11)의 공기량을 독립적으로 제어한다.

더하여, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 공기량 조절부(120)는, 해당 에어셀(11)의 공기압을 측정하는 압력 센서(123)를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 부제어부(120)는, 각 에어셀(11)의 공기압이 기준치가 되도록 공기압 제어를 수행할 수 있다.

마지막으로, 상기 주제어부(14)는, 표준 건강 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 사용자의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀(11) 각각의 모양을 제어한다. 이 경우, 사용자가 건강한 자세를 유지하도록 도와줌으로써, 장시간 사용을 통해 자세 교정을 도모하거나 건강 상태의 호전을 도모할 수 있다.

또한, 상기 주제어부(14)는, 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 상기 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 모양을 제어한다. 실험에 따르면, 사람이 서있을 때 나타나는 척추 모양이 그 사람에게 있어서 가장 편안한 자세가 된다고 알려져 있다. 따라서, 상기와 같이 사용자가 서있을 때의 척추 모양이 되도록 다수 에어셀(11)의 모양을 제어함으로써, 사용자가 편안한 자세를 유지하도록 유도할 수 있으며, 이를 통하여, 사용자가 가장 효과적으로 휴식을 취할 수 있도록 해줄 수 있다.

더하여, 상기 주제어부(14)는, 상기 다수의 에어셀(11) 중에서, 사용자의 흉골, 요추 부위 및 견갑골 하부 중 어느 한 곳 이상에 배치된 하나 이상의 에어셀(11)에 연결된 압력 센서(123)의 센싱 신호를 입력받아, 사용자의 호흡 및 심박수를 측정할 수 있다. 사용자가 의자에 기대어 쉬는 경우, 사용자의 호흡이나 심박수에 의하여, 사용자의 등을 통해 상기 흉골, 요추 부위 및 견갑골 하부 중 어느 한 곳이상에 배치된 하나 이상의 에어셀(11)에 압력이 가해지며, 이는 상기 압력 센서(123)의 압력 변화로 나타난다. 따라서, 상기 에어셀(11)의 미세 압력 변화를 압력 센서(123)를 통해 검출함으로써, 사용자의 호흡률과 심박수를 측정할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 자세 제어 장치를 통하여, 호흡과 심박수의 측정 실험을 수행한 결과를 보인 그래프이다.

도 6의 (a) 내지 (c)의 그래프에 도시된 바와 같이, 사용자의 견갑골 하부(11c)에 접하는 에어셀(11)의 미세 압력 변화를 측정한 결과, 상기 사용자의 심박수를 계측할 수 있었고, 흉골(11d) 부위에 위치한 에어셀(11)의 미세 압력 변화에서 사용자의 호흡률 및 심박수가 함께 계측되었으며, 요추(11e) 부위에 위치한 에어셀(11)의 미세 압력 변화로부터, 사용자의 호흡률을 측정할 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의한 자세 제어 장치는, 사용자가 의식하지 못하는 상태에서, 사용자의 호흡률과 심박수를 측정할 수 있다.

다음으로, 도 7은 상술한 자세 제어 장치를 통해 이루어지는 본 발명에 의한 자세 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 자세 제어 방법은, 먼저 단계(S71)에서 기준 척추 모양을 설정한다. 여기서, 기준 척추 모양은, 표준 인체 체형을 기준으로 설정된 표준 척추 모양이 될 수 도 있고, 상기 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양이 될 수 있다. 전자의 경우, 건강한 자세 유지를 위해 이용될 수 있으며, 후자의 경우는 편안한 자세 유지를 위하여 이용될 수 있다. 상기 설정된 기준 척추 모양은, 주제어부(14)에 저장된다.

그리고 나서, 단계S72에서, 사용자가 상기 자세 제어 장치가 설치된 의자에 앉으면, 단계S73에서, 사용자의 등에 의해 가해지는 압력에 의해 상기 다수의 에어셀(11) 각각에 나타나는 변형을 측정하여, 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양을 모니터링한다. 상기 척추 모양의 모니터링은, 도 3에서 예시한 여러 방법으로 구현된 척추 모양 측정부(13)를 통해 이루어진다.

그리고, 단계 S74에서, 상기 모니터링 결과와 상기 설정한 기준 척추 모양을 비교하여, 사용자의 앉은 자세에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀(11) 각각의 공기량을 조절한다.

상기에서 기준 척추 모양이 표준 척추 모양으로 설정된 경우, 사용자의 척추 모양이 표준 척추 모양으로 유지되어 사용자의 자세 교정이 이루어질 수 있으며, 기준 척추 모양이 서있는 상태의 척추 모양으로 설정된 경우, 사용자에게 가장 편안한 자세를 유도함으로써, 사용자에게 편안한 휴식 상태를 제공할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은, 의자와 같이 사용자가 앉아서 쉬는데 이용되는 제품에 적용되어, 사용자의 등과 접하는 등받이판을 형상을, 다수의 에어셀의 공기량 제어를 통해 사용자가 서있는 상태의 척추 모양이 되도록 조절하거나, 표준 건강 척추 모양이 되도록 조절함으로써, 사용자가 가장 편안하게 느끼는 자세를 유지할 수 있도록 하여 최상의 휴식을 제공하거나, 건강한 자세 유지를 통해 교정 또는 건강 상태 호전을 도모할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims

사용자의 등이 접하는 등받이판에 배치되며, 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀;

상기 다수의 에어 셀 각각에 공기를 주입하거나, 각 에어 셀에 주입된 공기를 빼내어, 각 에어 셀의 모양을 조절하는 다수의 공기량 조절부;

상기 다수의 에어 셀의 모양을 측정하여, 사용자의 척추 모양을 측정하는 척추모양 측정부; 및

기준 척추 모양의 정보를 설정하고, 상기 기준 척추 모양과 상기 척추모양 측정부에서 측정된 사용자의 척추 모양을 비교하여, 상기 기준 척추 모양과 일치하도록 상기 다수의 공기량 조절부를 제어하는 주제어부를 포함하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 에어셀은

인체 체형 특징에 근거하여, 목부분, 견갑골 상부, 견갑골 하부, 흉골, 요추, 골반, 상기 견갑골의 좌우측부, 상기 흉골 및 요추의 좌우 측부에 각각 하나 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 척추모양 측정부는

다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 설치되는 다수의 영구자석; 및

상기 영구 자석과 마주하도록 상기 다수 에어셀 각각의 타측면에 설치되어, 자속양을 측정하는 다수의 자계 센서를 포함하고,

상기 자계 센서에서 측정된 자속양을 거리로 환산하여 척추 모양을 측정하는것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 척추모양 측정부는

다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 상기 등 방향으로 적외선 또는 레이저를 방출하는 다수의 발광부; 및

다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 면의 반대면에 설치되어, 각 에어셀에 설치된 발광부에서 방출된 후 사용자의 등에서 반사된 적외선 또는 레이저를 검출하는 다수의 수광부를 포함하고,

상기 다수 수광부 각각에서 검출된 적외선 또는 레이저를 이용하여 거리를 산출함으로써 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 척추모양 측정부는

다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 용량성 전극; 및

상기 제1 용량성 전극과 마주하는 다수 에어셀 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 용량성 전극을 포함하여,

각 에어셀에 설치된 제1,2 용량성 전극에 의해 측정된 정전용량을 이용하여 거리를 산출함으로써 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 척추 모양 측정부는

다수 에어셀 각각의 사용자 등이 접하는 일측면에 형성되는 다수의 제1 코일; 및

상기 제1 코일과 마주하도록 다수 에어셀 각각의 타측면에 형성되는 다수의 제2 코일을 포함하고,

상기 제1,2 코일에 의해 측정된 역기전력을 통해 거리를 추정하여 척추 모양을 측정하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 다수의 공기량 조절부는,

제어 신호에 따라서 동작하여 에어셀에 공기를 주입하는 컴프레셔;

제어 신호에 따라서 개폐되어 에어셀에 주입된 공기를 배출하는 솔레노이드 밸브; 및

상기 주제어부의 제어에 따라서 상기 컴프레셔 및 솔레이노이드 밸브를 구동시키는 부제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 주제어부는

표준 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 사용자의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 모양을 제어하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 주제어부는

사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양을 상기 기준 척추 모양으로 설정하고, 상기 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 모양을 제어하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 다수의 에어셀은

적외선 또는 레이저가 투과할 수 있는 투명재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 다수의 공기량 조절부는

다수 에어셀 각각의 공기압을 측정하는 다수의 압력 센서를 더 포함하고,

상기 다수의 부제어부가 각 에어셀의 공기압을 조절하도록 하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
제11항에 있어서, 상기 주제어부는

상기 다수의 에어셀 중에서, 사용자의 흉골, 요추 부위 및 견갑골 하부 중 어느 한 곳이상에 배치된 하나 이상의 에어셀에 연결된 압력 센서의 센싱 신호를 입력받아, 사용자의 호흡 및 심박수를 측정하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
의자의 등받이판에 배치되어 상호 독립적으로 공기량이 조절되는 다수의 에어 셀을 포함하는 자세 제어 장치의 자세 제어 방법에 있어서,

기준 척추 모양을 설정하는 단계;

사용자가 앉음에 의하여, 상기 다수의 에어셀 각각에 나타나는 변형을 측정하여, 사용자가 앉은 상태에서의 척추 모양을 모니터링하는 단계; 및

상기 모니터링 결과와 상기 기준 척추 모양을 비교하여, 사용자의 앉은 자세에서의 척추 모양이 상기 기준 척추 모양이 되도록 다수의 에어셀 각각의 공기량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 방법.
제13항에 있어서, 상기 기준 척추 모양은

표준 인체 체형을 기준으로 설정된 표준 척추 모양으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자세 제어 방법.
제13항에 있어서, 상기 기준 척추 모양은

상기 사용자가 서있는 상태에서의 척추 모양으로 설정되는 것을 특징으로 하는 자세 제어 방법.