WO2019045526A1 - 신축성 저항 소자를 이용한 자세 모니터링 장치, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템 - Google Patents

신축성 저항 소자를 이용한 자세 모니터링 장치, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템 Download PDF

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WO2019045526A1
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elastic
skin
resistance element
posture
elastic resistance
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신주니어데이비드승준
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신주니어데이비드승준
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb

Definitions

  • the present invention relates to an attitude monitoring apparatus and a method and system for attitude monitoring using the attitude monitoring apparatus. More particularly, the present invention relates to an attitude monitoring apparatus that measures and corrects a user's attitude using a resistance element having elasticity and resistance change according to mechanical deformation, And a method and system for attitude monitoring using the same.
  • Pain in the lumbar spine and cervical vertebra is a representative disease related to the vertebrae that causes more than 80% of the population to experience various causes.
  • a camera for example, by attaching a camera to a display device such as a system for monitoring a sitting position in real time by sensing a pressure applied by a body to a chair by attaching a pressure sensor to a chair (refer to the prior patent reference 1) or a monitor,
  • a system for monitoring a posture based on a photographed image Prior Patent Document 2
  • a system for observing posture by analyzing signals sensed by various sensors by wearing clothes including an electromyogram measuring sensor and an inertial sensor
  • the prior patent document 3 and the like have been proposed.
  • Patent Document 1 Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0048617 (entitled “Real-time sitting posture monitoring system using pressure sensor)
  • Patent Document 2 Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0004320 (entitled " posture correction system through periodic monitoring "
  • Patent Document 3 Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0000353 (Title: Biometric Signal Measuring Apparatus for Posture Calibration)
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a posture monitoring apparatus, a method, and a system configured to check attitude information in real time and calibrate a posture by interlocking a monitoring device provided in a user's body with a terminal such as a smart phone .
  • Another object of the present invention is to provide an attitude monitoring apparatus, method, and system that can transmit a signal to correct a posture to a user by utilizing an alarm function when a user maintains an improper posture over a predetermined period of time .
  • an attitude monitoring apparatus for monitoring attitude by measuring a degree to which a first portion and a second portion of a portion divided by a vertebrae are stretched,
  • the device is arranged to be attached to the skin of the first part or inserted into the inside of the skin and arranged to measure the degree to which the skin of the first part is stretched and contracted along the longitudinal direction of the spine,
  • a first elastic resistance element formed and stretchable;
  • the second portion being configured to be attached to the skin of the second portion or to be insertable inside the skin and to measure the degree to which the skin of the second portion is stretched and contracted along the longitudinal direction of the spine,
  • a second elastic resistance element having a branch;
  • a power supply device for applying a current or a voltage to the first elastic member and the second elastic member through electrodes formed at both ends of the first elastic member and the second elastic member; And information on mechanical deformations occurring in the first elastic elastic element and the second elastic elastic element and information on curvature of the body in the first elastic part and the second elastic part,
  • a communication module for transmit
  • the output data may be data relating to at least one of resistance, current, and voltage of the first elastic elastic element and the second elastic elastic element.
  • the first elastic resistance element and the second elastic resistance element include conductive carbon particles, arranged in the form of a string along the longitudinal direction of the vertebra .
  • a plurality of the first elastic elastic elements and the second elastic elastic elements are provided, respectively, and the output data includes an average value of data output from the plurality of first elastic elastic elements And an average value of data output from the plurality of second elastic resistance elements.
  • a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a first stimulation element attached to the skin of the first portion or inserted to be located inside the skin to apply stimulation to the skin or muscle of the first portion; And a second stimulating element attached to the skin of the second portion or inserted to be located inside the skin to apply stimulation to the skin or muscle of the second portion; As shown in FIG.
  • a method of manufacturing a medical device comprising: a step of attaching on the skin or being insertable into the skin and separating the first part and the second part from each other along a direction perpendicular to the longitudinal direction of the vertebra;
  • a third elastic resistance element which is arranged to measure the extent to which the three portions of the skin are stretched and stretched, and is made of a conductive material and has elasticity; As shown in FIG.
  • a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a third stimulating element attached to the skin of the third portion or inserted to be located inside the skin to apply stimulation to the skin or muscle of the third portion; As shown in FIG.
  • a method of manufacturing a medical device which is configured to be adhered on the skin or inserted into the inside of the skin and which is distinguished from the first portion and the second portion along a direction parallel to the longitudinal direction of the vertebra,
  • a fourth elastic resistance element arranged to measure the extent to which the four portions of the skin are stretched and stretched and formed of a conductive material and having elasticity; As shown in FIG.
  • a magnetic resonance imaging apparatus comprising: a fourth stimulating element which is attached on the skin of the fourth portion or inserted to be located inside the skin, and configured to stimulate skin or muscles of the fourth portion; As shown in FIG.
  • an attitude monitoring method for monitoring an attitude by measuring a degree to which a first portion and a second portion of an abdomen divided by a vertebrae are stretched, The method of claim 1, further comprising the step of measuring the degree to which the skin of the first part is stretched or contracted along the longitudinal direction of the vertebrae, A first stretchable resistive element having a stretchable elasticity and a second stretchable resistive element which is attached on the skin of the second portion or inserted into the inside of the skin so as to measure the extent of stretching the skin of the second portion along the longitudinal direction of the vertebra A second elastic elastic element disposed in said first elastic elastic element and having elasticity and being formed of a conductive material; And a power supply device for applying a current or voltage to the first and second elastic members through electrodes formed at both ends of the elastic members, Receiving at least one of resistance, current, and voltage output from the second elastic resistance element; Calculating information on a mechanical strain occurring in the first elastic member and the second elastic member based on the data; And measuring
  • a method of determining a degree of curvature of a body in a first portion and a second portion . ≪ / RTI >
  • the posture monitoring device is configured to be attached to the skin of the first part or to be positioned inside the skin to stimulate the skin or muscle of the first part Further comprising a first stimulating element formed and a second stimulating element attached to the skin of the second portion or inserted to be located inside the skin and configured to stimulate skin or muscles of the second portion, wherein at least one of the first stimulating element and the second stimulating element is a skin or muscle of the skin and / or a muscle of the user, when the degree of curvature of the body in at least one of the first portion and the second portion is determined to be equal to or greater than a predetermined threshold, Transmitting a signal to stimulate the subject; As shown in FIG.
  • a posture monitoring system including a posture monitoring system configured to monitor a posture by measuring a degree to which a first portion and a second portion of a portion divided by a vertebrae are stretched,
  • the system according to any one of claims 1 to 3, wherein the first portion is configured to be attached to the skin of the first portion or to be insertable into the inside of the skin and to measure the degree of elongation and contraction of the skin of the first portion along the longitudinal direction of the vertebra,
  • a second stretchable resistive element arranged to measure and formed of a conductive material and having elasticity,
  • a power supply device for applying a current or voltage to the first elastic member and the second elastic member through electrodes formed at both ends of the second elastic member, Data outputted from the first elastic resistance element and the second elastic resistance element are calculated so as to calculate information on mechanical strain occurring in the elastic elastic element and information
  • the posture monitoring apparatus, method, and system of the present invention it is possible to effectively measure various postures of a user by using an elastic resistance element that is attached or inserted into a user's body and changed in resistance according to mechanical deformation, It is possible to provide an attitude monitoring apparatus, a method, and a system that are improved in ease of use compared to a conventional attitude monitoring apparatus requiring equipment.
  • the posture monitoring apparatus, method, and system of the present invention it is easy to carry and can be used in daily life without space limitation.
  • the posture monitoring apparatus, method, and system of the present invention when the shape is freely changed by an external force and the resistive element returns to its original state without damage after the external force is released, bending, twisting, It is possible to utilize measuring means which are suitable for measuring various postures of a user causing various other strains and which are not deformed even in repeated use.
  • a monitoring device provided in a user's body and a terminal such as a smart phone can be interlocked so that attitude information can be confirmed in real time.
  • a signal to calibrate the posture to the user is transmitted to the user, It can prevent disease such as spine posterior and lateral scarring.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing an attitude monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating an attitude monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an attitude monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an attitude monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an attitude monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams showing an attitude monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the posture monitoring apparatus 100 of the present invention includes a first elastic resistance element 110 and a second elastic resistance element 120 which are attached on the skin or insertable inside the skin, A power supply device 130 for applying a current or voltage to the first elastic member 110 and the second elastic member 120 and a second elastic member 120 for applying a current or voltage to the first elastic member 110 and the second elastic member 120, A resistance measuring device 140 for measuring a resistance and a communication module 150 for transmitting data output from the resistance measuring device 140 to an external device.
  • the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 are arranged in such a manner that the first portion 11 and the second portion 12 of the back divided by the vertebra of the human body are stretched . ≪ / RTI >
  • the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are formed of a conductive material and have elasticity and have a characteristic in which resistance is sensitively changed according to mechanical deformation according to a user's attitude.
  • the neck portion, the back portion, and the back portion of the back of the vertebra are referred to as the back portion.
  • the elastic resistance elements 110 and 120 are disposed in the back of the spine for convenience of explanation.
  • the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 are arranged in the form of a string along the longitudinal direction of the vertebra, as shown in Fig. 1, and the first elastic resistance element 110 and the electrodes 111, 121 at both ends of the second elastic resistance element 120 can be formed.
  • the shapes of the elastic resistive elements 110 and 120 illustrated in FIG. 1 are exemplary, and the resistive elements 110 and 120 may be variously modified, for example, in the form of a wide band. .
  • the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 are attached to the skin of the first portion 11 and the second portion 12, respectively, .
  • the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 may be resistive elements formed in various forms of film and three-dimensional through bonding of elastic elastic material and conductive nanoparticles.
  • the elastic material may be PDMS (polydimethylsiloxane), which is a type of silicone rubber having elasticity and flexibility
  • the conductive nanoparticles may be carbon particles.
  • conductive nanoparticles can be nanomaterials with high conductivity, such as carbon nanotubes, graphene, metal nanowires, and metal nanoparticles.
  • the material forming the first elastic element 110 and the second elastic element 120 be employed as a material having little change in specific resistance due to external influences (temperature, humidity, etc.).
  • the first and second elastic resistive elements 110 and 120 may include conductive nanoparticles and may be applied to the skin or may be inserted into the interior of the skin, (For example, tattoo).
  • Such electronic ink may employ the constitution of a skin-safe conductive ink disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2011-0133556.
  • the electronic ink When the electronic ink is applied to the skin or inserted into the inside of the skin to form the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120, the electronic ink can be bonded to the living tissue, And is preferably made of a material harmless to the human body.
  • the current flowing in the first and second elastic resistance elements 110 and 120 is directly applied to the tissue between the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 and between the skin or subcutaneous tissue It is preferable that an insulating layer is formed when the influence (for example, electric shock) can be caused.
  • the insulating layer may be formed to surround the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120, or may be formed in the form of a film in contact with the skin or subcutaneous tissues. In addition to the illustrated shapes, the insulating layer can of course be formed to protect the skin or subcutaneous tissue in various ways. At this time, it is preferable that the insulating layer is formed of a material whose expansion and contraction degree is equal to or close to the expansion and contraction of the stretchable resistive elements 110 and 120.
  • first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 may be applied in various forms (for example, a film shape or the like) in which resistance changes sensitively according to mechanical deformation, It is needless to say that a known technology can be applied to the present invention.
  • the power supply 130 applies a voltage or current to the first and second elastic resistive elements 110 and 120 through the electrodes 111 and 121.
  • the resistance measurement device 140 detects the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120, The resistances of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are calculated by measuring the current or voltage flowing through the elastic resistance element 120.
  • the calculated resistance of the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 or the displacement of the changed resistance is related to the mechanical strain generated in the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 Information and the information on the curvature of the body in the first part 11 and the second part 12. [ This will be described later with reference to Fig. 3 and Fig.
  • the communication module 150 transmits data relating to at least one of data outputted from the resistance measuring device 140, that is, resistance, current, and voltage, to an external device.
  • the communication module 150 is preferably a Bluetooth module.
  • the communication module 150 is not limited to this, and the communication module 150 may be a wireless communication device such as a radio frequency identification (RFID), an infrared data association (IrDA), a ZigBee, a Wi- (Near Field Communication) module, as well as any known communication network can be used.
  • RFID radio frequency identification
  • IrDA infrared data association
  • ZigBee ZigBee
  • Wi- (Near Field Communication) module as well as any known communication network can be used.
  • first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 may be provided. As shown in FIG. 1, a plurality of first elastic resistance elements 110 and second elastic resistance elements 120 may be arranged in parallel in the form of a string along the longitudinal direction of the vertebra.
  • the resistance measuring apparatus 140 may calculate an average value of data output from the first elastic member 110 and the second elastic member 120 and provide the average value to the communication module 150, The first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 may be provided to the communication module 150 without the need of the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120, respectively.
  • the posture monitoring apparatus 100 of the present invention may include a first stimulation element 160 attached to the skin of the first part 11 and the second part 12, Two-pole element 170 may be further included.
  • the first stimulating element 160 and the second stimulating element 170 are configured to stimulate skin or muscles of the first portion 11 and the second portion 12.
  • the first stimulation element 160 and the second stimulation element 170 may be configured to stimulate a user's skin or muscle in an electrical muscle stimulation or transcutaneous electrical nerve stimulation manner Device.
  • the magnetic poles applied by the first magnetic pole element 160 and the second magnetic pole element 170 may be electrical stimulation signals, or may be vibration stimulation signals.
  • the first and second magnetic pole elements 160 and 170 may be configured to operate upon receipt of a stimulus signal from the communication module 150, The operation will be described later with reference to Figs. 3 and 4. Fig.
  • the first stimulation element 160 and the second stimulation element 170 are arranged in the form of a string, such as the first and second elastic resistive elements 110 and 120, And can be arranged long along the longitudinal direction.
  • the first stimulating element 160 may be configured to share the electrode 111 with the first elastic resistance element 110 and the second magnetic stimulation element 170 may share the electrode 121 with the second elastic resistance element 120 May be arranged in a manner that they are connected in parallel with the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120.
  • first magnetic pole element 160 and the second magnetic pole element 170 are not limited to that shown in the drawing. If the magnetic poles can be applied to the first portion 11 and the second portion 12, It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific constructions.
  • the posture monitoring apparatus 100 'of the present embodiment includes a third elastic resistance element 180 in a third portion 13 which is distinguished from the first portion 11 and the second portion 12, As shown in FIG.
  • the third elastic resistance element 180 may be included in the posture monitoring apparatus of the present invention in addition to the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 and is arranged to monitor the posture of the user's shoulder portion .
  • the third elastic resistance element 180 is also configured to be adhered on the skin or inserted into the skin such as the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120, To measure the extent to which the skin of the user is stretched or contracted.
  • the third elastic resistance element 180 may be arranged to measure the elasticity of the skin along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the vertebra have.
  • the posture monitoring apparatus 100 'further includes the third elastic resistance element 180 in the third portion 13 so that the skin of the first portion 11, the second portion 12 and the third portion 13, So that it is possible to precisely monitor more various postures.
  • the posture monitoring device 100 '' of the present embodiment includes a fourth portion 14, which is distinct from the first portion 11 and the second portion 12, ').
  • the fourth elastic element 180 ' may be included in the posture monitoring device of the present invention in addition to the first elastic element 110 and the second elastic element 120 and may be arranged to monitor the attitude of the user's neck .
  • the fourth elastic member 180 ' is also configured to be attached to the skin or inserted into the skin such as the first elastic member 110 and the second elastic member 120, Can be arranged to measure the extent to which the skin of the user is stretched or contracted. However, unlike the third elastic resistance element 180, the fourth elastic elastic element 180 'may be arranged to measure the elasticity of the skin along the direction parallel to the longitudinal direction of the vertebra.
  • the posture monitoring device 100 '' further includes a fourth elastic element 180 'in the fourth portion 14 so that the first portion 11, the second portion 12 and the fourth portion 14, It is advantageous in that it is possible to precisely monitor a variety of postures.
  • the first portion 11, the second portion 12, the third portion 13 and the fourth portion 14 are shown as independent portions, but the third portion 13 And the fourth portion 14 may be partially overlapped with the first portion 11 and the second portion 12.
  • the driving principle of the third elastic element 180 and the fourth elastic element 180 ' is the same as that of the first elastic element 110 and the second elastic element 120, do.
  • the posture monitoring apparatus 100 ', 100' 'of the present invention may further include a third portion 13 or a fourth portion 14 distinguished from the first portion 11 and the second portion 12, The third magnetic pole element 190 or the fourth magnetic pole element 190 'configured to apply a magnetic field to the first magnetic pole element 190'.
  • the third stimulating element 190 and the fourth stimulating element 190 ' may be included in the attitude monitoring apparatus of the present invention in addition to the first stimulating element 160 and the second stimulating element 170, It is preferable to arrange to correct the posture of the part.
  • the driving principle of the third stimulating element 190 and the fourth stimulating element 190 ' is the same as that of the first stimulating element 160 and the second stimulating element 170, and thus a duplicated description will be omitted.
  • the third elastic resistance element 180 and the fourth elastic elastic element 180 may be implemented independently or in an overlapping manner. In the case of overlapping, it is also possible to control the posture of the shoulder and neck.
  • FIG. 3 a method and system for attitude monitoring of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 1
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating an attitude monitoring system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an attitude monitoring method according to an embodiment of the present invention.
  • the attitude monitoring system of the present invention includes an attitude monitoring apparatus 100, a controller 200, and a user terminal 300.
  • the posture monitoring apparatus 100 is as described above with reference to Figs. 1, 2A and 2B.
  • the controller 200 processes various data for performing the posture monitoring method of the present invention.
  • the controller 200 receives the data output from the first and second elastic resistive elements 110 and 120 of the posture monitoring apparatus 100, The degree to which the two portions 12 are stretched is judged, and the degree and posture of the body are determined based on the judgment.
  • the controller 200 may provide a stimulus signal to the first stimulus element 160 and the second stimulation element 170 to calibrate the user's posture when the determined degree of curvature of the body is equal to or greater than a predetermined threshold value.
  • the controller 200 may correspond to at least one processor or may include at least one processor.
  • controller 200 may be implemented and operated in a separate device as shown, or may be implemented in a form embedded in another hardware device (e.g., user terminal 300) such as a microprocessor or a general purpose computer system have.
  • controller 200 is implemented as a separate apparatus to perform the posture monitoring method of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
  • the user terminal 300 may be a communication terminal capable of using a web or mobile service in a wired / wireless communication environment.
  • the user terminal 300 may be a device or a terminal including a processor, a storage unit, a communication module, and may be a general purpose computer, a special purpose computer, a mobile terminal such as a smart phone, Or may be an accessory device for use in conjunction therewith.
  • the user terminal 300 may include a display unit for displaying a screen and an input device for receiving data from a user.
  • the user terminal 300 may communicate with the controller 200 and may share the measured attitude information of the user at the attitude monitoring apparatus 100 and may receive the signal input to the user terminal 300 through the controller 200 Or may be delivered to the device 100.
  • the user terminal 300 is a smartphone equipped with an application related to the attitude monitoring method of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Of course.
  • the controller 200 receives data output from the first elastic member 110 and the second elastic member 120 from the communication module 150 of the attitude monitoring device 100 (S10).
  • the data are data on the current, voltage, and resistance of the first and second elastic resistance elements 110 and 120.
  • the controller 200 calculates information on the mechanical deformation that has occurred in the first and second elastic members 120 and 120 based on the received data (S20), and calculates information about the calculated mechanical deformation And determines the posture of the user by measuring the degree of curvature of the body in the first part and the second part based on the first and second parts (S30).
  • the controller 200 controls the mechanical strain generated in the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120 through the data output from the first elastic resistance element 110 and the second elastic resistance element 120
  • the principle of determining the posture of the user by measuring the degree of the stretching of the first part 11 and the second part 12 of the distribution and the degree of curvature of the body is as follows.
  • the lengths of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are increased and the length of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are increased. 2 elastic resistance element 120 is thinned. At this time, the resistances of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 increase. Conversely, when the first part 11 and the second part 12 of the distribution part are contracted, the lengths of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are reduced, And the thickness of the second elastic resistance element 120 become thick. At this time, the resistances of the first and second elastic resistive elements 110 and 120 are reduced.
  • the controller 200 calculates the change in resistance of the first elastic member 110 and the second elastic member 120 so that the first elastic member 110 and the second elastic member 120 The degree to which the first portion 11 and the second portion 12 of the deployed portion are stretched can be measured.
  • the controller 200 increases the resistance of the first elastic resistance element 110 and increases the resistance of the second elastic resistance element 120, the first portion 11 and the second portion 12 of the distribution, It is judged that the posture of the user is bent back or back or the head is in a bowed position.
  • the controller 200 determines that the first portion 11 and the second portion 12 of the distribution, It is judged that the posture of the user becomes the posture of the back or the waist or the posture of the head.
  • the resistance of the first elastic resistance element 110 decreases, the resistance of the second elastic resistance element 120 increases, or the resistance of the first elastic resistance element 110 increases, If the resistance of the two elastic resistance element 120 is reduced, the first portion 11 and the second portion 12 of the distribution are stretched on one side and contract on the other, so that the posture of the user is inclined leftward or rightward It is judged that the body has been rotated.
  • the controller 200 determines whether the degree of curvature of the body in the first portion 11 and the second portion 12 is equal to or greater than a preset threshold value (S40).
  • the degree of curvature of the body is equal to or greater than a predetermined threshold value, it means that the user is not wearing the inappropriate position at the time of measurement.
  • the predetermined threshold value may be set in advance in the controller 200 so as to be suitably set for the user using the posture monitoring apparatus 100 of the present invention.
  • a predetermined degree of deviation from a reference state can be determined as a predetermined threshold value between the reference state of the user and the state of deforming the body at the maximum value.
  • the controller 200 may record a time or the like in which the degree of curvature of the body lasts longer than a preset threshold value, and may form a database for providing feedback to the user, and may be transmitted to the user terminal 300, You may want to check the monitoring content of your posture.
  • the controller 200 determines whether at least one of the first stimulating element 160 and the second stimulating element 170 stimulates the skin or muscles when the degree of curvature of the user's body is equal to or greater than a predetermined threshold value (S50).
  • the controller 200 may be configured such that the resistance of the first elastic resistive element 110 decreases and the resistance of the second elastic resistance element 120 increases so that the second portion 12 of the distribution increases beyond a predetermined threshold
  • the controller 200 can transmit a signal to the second stimulating element 170 so as to apply a stimulus.
  • the muscles of the side to which stimulation has been applied are allowed to contract, and at the same time, the user can correct the posture by sensing the stimulation.
  • the controller 200 may transmit a notification signal to the user terminal 300.
  • the alarm signal is transmitted to the user terminal 300 as sound, vibration, or time information, the user can also correct the posture by sensing the stimulus.
  • the apparatus, method, and system for monitoring posture of the present invention when a user maintains an inappropriate posture for a predetermined period of time or longer, a signal to calibrate the posture is given to the user, And side lobes and the like can be prevented.
  • patients with spinal lesions who need to maintain their posture for more than a certain period of time under surgery may be able to prevent postoperative complications by inducing them to maintain proper posture.

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Abstract

본 발명은 신축성이 있고 기계적 변형에 따라 저항이 바뀌는 저항 소자를 활용하여 사용자의 자세를 측정하고 교정하는 자세 모니터링 장치와, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 장치는 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성되고, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자 및 제2 신축성 저항 소자와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출하도록, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터를 컨트롤러로 송출하는 통신 모듈을 포함한다.

Description

신축성 저항 소자를 이용한 자세 모니터링 장치, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템
본 발명은 자세 모니터링 장치, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 신축성이 있고 기계적 변형에 따라 저항이 바뀌는 저항 소자를 활용하여 사용자의 자세를 측정하고 교정하는 자세 모니터링 장치와, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.
컴퓨터 과학의 발달과 경제의 발전으로 작업 및 학업의 환경이 변화되면서 동적인 신체 활동보다는 앉아서 생활하는 시간이 급격히 증가하게 되었다. 이러한 환경에서 올바르지 않은 자세로 오랜 시간 유지하게 되면 쉽게 피로를 느끼게 되며, 특히 요통 및 경추통증이 발생하기 쉽다.
요추부 및 경추부의 통증은 전체 인구의 80% 이상이 여러 가지의 원인으로 경험하게 되는 척추에 관련된 대표적인 질병으로서 척추 손상으로 인한 원인 뿐 아니라 잘못된 자세를 통해서도 발생한다.
척추의 만곡이 심각히 악화되기 전까지는 직접적인 치료를 통한 회복보다는 자세를 교정하고 올바른 습관을 들이는 치료만으로도 충분히 완화되고 호전될 수 있다. 최근에 자세를 측정하고 교정할 수 있는 자세 모니터링 시스템의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
예컨대, 의자에 압력 센서를 부착하여 신체가 의자에 가하는 압력을 센싱함으로써 실시간으로 앉은 자세를 모니터링하는 시스템 (선행 특허문헌 제1 참조), 모니터 등의 디스플레이 장치에 카메라를 부착하여 사용자의 자세를 촬영하고 촬영된 이미지를 기초로 자세를 모니터링하는 시스템 (선행 특허문헌 2), 근전도 측정 센서, 관성 센서 등을 구비한 의복을 착용하도록 하고, 각종 센서로부터 감지된 신호를 분석하여 자세를 모니터링하는 시스템 (선행 특허문헌 3) 등이 제안되는 실정이다.
하지만, 이러한 종래의 시스템은 사용자의 자세를 판단하기 위하여 센서가 부착된 의자, 카메라 등의 촬영 장치, 센서가 구비된 의복과 같은 별도의 센싱 수단이 필요하다. 선행 특허문헌 제1 및 2의 경우, 사용자가 특정 위치에서 앉은 자세를 취하는 경우에만 자세를 모니터링 할 수 있다는 측면에서 상당히 제한된 조건에서만 사용할 수 밖에 없다는 한계점을 가지고, 선행 특허문헌 3의 경우, 각종 센서를 신체에 부착해야 한다는 측면에서 사용자의 활동에 불편함을 줄 뿐만 아니라, 계측 정보의 획득이나 처리 알고리즘이 복잡하고 실시간으로 정확하게 사용자의 자세를 판단하는데 어려움이 있다.
(특허문헌 1) 1. 한국 특허공개 제 10-2016-0048617 호 (발명의 명칭 : 압력센서를 이용한 실시간 앉은 자세 모니터링 시스템)
(특허문헌 2) 2. 한국 특허공개 제 10-2014-0004320 호 (발명의 명칭 : 주기적 모니터링을 통한 자세교정 시스템)
(특허문헌 3) 3. 한국 특허공개 제 10-2017-0000353 호 (발명의 명칭 : 자세교정을 위한 생체신호 측정장치)
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 사용자의 신체에 부착 또는 삽입되어 사용자의 자세에 따른 기계적 변형에 따라 저항이 민감하게 바뀌는 신축성 저항 소자를 구비하는 자세 측정 및 교정 장치와, 이를 활용하는 모니터링 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 사용자가 본 발명의 자세 모니터링 장치를 사용함에 있어 종래의 자세 모니터링 장치에 비해 휴대가 용이하고 일상 생활에서 공간적 제약 없이 사용할 수 있도록 구성된 자세 모니터링 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 사용자의 신체에 구비된 모니터링 장치와 스마트폰 등의 단말이 연동되도록 함으로써 실시간으로 자세 정보를 확인하고 자세를 교정할 수 있도록 구성된 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 사용자가 기설정된 시간 이상 부적절한 자세를 유지하는 경우 알람 기능을 활용하여 사용자에게 자세를 교정하라는 신호를 전달할 수 있는 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 장치는, 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 장치에 있어서, 상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자; 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자; 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치; 및 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출하도록, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터를 컨트롤러로 송출하는 통신 모듈; 을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 출력되는 데이터는 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나에 관한 데이터일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자는, 도전성 카본 (carbon) 입자를 함유하고, 척추의 길이 방향에 따라 끈 (string) 의 형태로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자는 각각 복수 개 구비되고, 상기 출력되는 데이터는 상기 복수 개의 제1 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터의 평균값 및 상기 복수 개의 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터의 평균값일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제1 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제1 자극 소자; 및 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제2 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제2 자극 소자; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 수직한 방향에 따라 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 구별되는 제3 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제3 신축성 저항 소자; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제3 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제3 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제3 자극 소자; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 평행한 방향에 따라 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 구별되는 제4 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제4 신축성 저항 소자; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제4 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제4 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제4 자극 소자; 를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 방법은, 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 방법에 있어서, 상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자와, 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치를 포함하는 자세 모니터링 장치로부터, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나의 데이터를 수신하는 단계; 상기 데이터에 기초하여, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하는 단계; 및 상기 기계적 변형에 관한 정보에 기초하여 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도를 측정하는 단계; 를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상인지 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 자세 모니터링 장치는, 상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제1 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제1 자극 소자 및 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제2 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제2 자극 소자를 더 포함하고, 상기 판단하는 단계에서, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상으로 판단되는 경우, 제1 자극 소자 및 제2 자극 소자 중 적어도 하나가 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 신호를 송신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 판단하는 단계에서, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상으로 판단되는 경우, 외부 단말로 알림 신호를 송신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 시스템은, 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 시스템에 있어서, 상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자와, 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출하도록, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터를 송출하는 통신 모듈을 포함하는 자세 모니터링 장치; 및 자세 모니터링 장치로부터, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나의 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 기초하여 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하고, 상기 기계적 변형에 관한 정보에 기초하여 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도를 측정하는 컨트롤러; 를 포함한다.
본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 사용자의 신체에 부착 또는 삽입되어 기계적 변형에 따라 저항이 민감하게 바뀌는 신축성 저항 소자를 활용함으로써, 사용자의 다양한 자세를 효과적으로 측정할 수 있으면서도 각종 센서 또는 장비가 필요한 종래의 자세 모니터링 장치에 비해 사용의 편의성이 효과적으로 개선된 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 휴대가 용이하여 일상 생활에서 공간적 제약 없이 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 외력에 의해 형상이 자유롭게 변화되었다가 외력이 해제되면 원래 상태로 손상 없이 복귀하는 저항 소자를 활용함으로써, 굽힘 (bending) 이나 비틀림 (twisting), 그 밖의 다양한 변형 (strain) 을 유발하는 사용자의 다양한 자세를 측정하기에 적합하고, 반복 사용에도 변형되지 않는 측정 수단을 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 사용자의 신체에 구비된 모니터링 장치와 스마트폰 등의 단말이 연동되도록 하여 실시간으로 자세 정보를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 사용자가 기설정된 시간 이상 부적절한 자세를 유지하는 경우 사용자에게 자세를 교정하라는 신호를 전달함으로써 부적절한 자세로 인한 척추의 추간판 질환 (디스크 질환) 또는 척추 후만 및 측만 등과 같은 질병을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 척추 병변으로 인해 수술을 받아 특정 기간 이상 바른 자세를 유지해야 하는 환자를 대상으로 바른 자세를 유지 할 수 있도록 유도함으로써 수술 후 합병증을 예방할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 자세 모니터링 장치, 이를 이용한 자세 모니터링 방법 및 시스템에 대하여 자세히 설명한다.
먼저, 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 자세 모니터링 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 자세 모니터링 장치 (100) 는 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성된 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치 (130) 와, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 가변되는 저항을 측정하는 저항 측정 장치 (140) 와, 저항 측정 장치 (140) 로부터 출력되는 데이터를 외부의 장치로 송출하는 통신 모듈 (150) 을 포함한다.
제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 인체의 척추에 의해 분할되는 배부 (背部) 의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정하도록 구성된 소자이다. 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 것으로서, 사용자의 자세에 따른 기계적 변형에 따라 저항이 민감하게 바뀌는 특성을 가진다.
여기서, 배부란 척추 뒤쪽의 목, 등, 허리 부분을 의미하며, 본 실시예에서는 설명의 편의 상 등 부분에 신축성 저항 소자들 (110, 120) 이 배치된 것을 예시하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
이때, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 도 1에 도시된 바와 같이, 척추의 길이 방향에 따라 끈 (string) 의 형태로 배치되고, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 양단의 전극 (111, 121) 이 형성될 수 있다. 다만, 도 1에서 예시한 신축성 저항 소자들 (110, 120) 의 형태는 예시적인 것이며, 예를 들어 이러한 저항 소자들 (110, 120) 은 폭이 넓은 띠의 형태 등으로 다양하게 변형될 수 있음에 유의해야 한다.
이때, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 의 각각의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성될 수 있다.
예컨대, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 신축성을 지닌 탄성 물질과 도전성 나노 입자의 결합을 통해 필름 형태 및 3차원의 다양한 구조로 제작된 저항 소자일 수 있다. 탄성 물질은 탄성과 유연성을 지닌 실리콘고무의 일종인 PDMS (polydimethylsiloxane) 일 수 있고, 도전성 나노 입자는 카본 (carbon) 입자일 수 있다. 그 밖에도 도전성 나노 입자는 탄소나노튜브, 그래핀, 금속 나노와이어, 금속 나노파티클와 같은 높은 전도도를 지니고 있는 나노 소재일 수 있다. 이때, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 를 형성하는 소재는 외부 영향 (온도, 습도 등) 에 따른 비저항의 변화가 적은 소재로 채택되는 것이 바람직하다.
한편, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 도전성 나노 입자를 포함하여 피부에 적용되도록 제조된 전자 잉크 (E-ink) 가 피부에 도포되거나 또는 피부의 내측에 삽입 (예컨대, 문신) 되는 형태로 형성될 수도 있다. 이러한 전자 잉크는 한국 특허공개 제 10-2011-0133556 호에 개시된 피부에 안전한 전도성 잉크의 구성이 채용될 수 있다.
전자 잉크가 피부에 도포되거나 또는 피부의 내측에 삽입되어 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 를 형성하는 경우, 전자 잉크는 생체 조직과 결합이 가능하고, 부드럽고 탄력적인 재질이며, 인체에 무해한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 피부 혹은 피하 조직 사이에는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 흐르는 전류가 조직에 직접적인 영향 (예컨대, 감전) 을 유발할 수 있을 정도인 경우에는 절연층이 형성되는 것이 바람직하다.
절연층은 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 를 감싸도록 형성된 것일 수도 있고, 피부 혹은 피하 조직에 접한 필름 형태로 형성된 것일 수도 있다. 예시된 형상 이외에도 절연층은 다양한 방식으로 피부 혹은 피하 조직을 보호할 수 있도록 형성될 수 있음은 물론이다. 이때, 절연층은 그 신축도가 신축성 저항소자 (110, 120) 의 신축도와 동일하거나 근사한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
그 밖에도 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 기계적 변형에 따라서 저항이 민감하게 바뀌는 다양한 형태 (예를 들어, 필름 형태 등) 가 적용될 수 있으며, 압력 및 스트레인 (strain) 과 같은 신체의 변화를 감지할 수 있는 플렉서블 촉각 소재라면 알려진 기술이 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.
전원 장치 (130) 는 전극 (111, 121) 을 통해 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 전압 또는 전류를 인가한다.
전원 장치 (130) 를 통해 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 전압 또는 전류가 인가되면, 저항 측정 장치 (140) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 흐르는 전류 또는 전압을 측정함으로써 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항을 산출한다.
산출된 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항 또는 변화된 저항의 변위는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출함에 사용된다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
통신 모듈 (150) 은 저항 측정 장치 (140) 로부터 출력되는 데이터 즉, 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나에 관한 데이터를 외부의 장치로 송출한다.
통신 모듈 (150) 은 블루투스 (bluetooth) 모듈인 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 통신 모듈 (150) 은 RFID (radio frequency identification), 적외선 통신 (infrared data association ; IrDA), 지그비 (ZigBee), Wi-Fi 다이렉트 (Wi-Fi Direct) 와 같은 근거리장 통신 (Near Field communication) 모듈일 수 있음은 물론이고, 공지된 임의의 통신망이 사용될 수 있다.
한편, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 는 각각 복수 개 구비될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 척추의 길이 방향에 따라 끈 (string) 의 형태로 구성된 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 가 복수 개 병렬 연결되어 배치될 수 있다.
이때, 저항 측정 장치 (140) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 로부터 출력되는 데이터의 평균 값을 산출하여 통신 모듈 (150) 로 제공할 수도 있고, 별도의 연산 없이 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 로부터 출력되는 각각의 데이터를 통신 모듈 (150) 로 제공할 수도 있다.
나아가, 본 발명의 자세 모니터링 장치 (100) 는 상기 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입된 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 를 더 포함할 수 있다.
제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된다. 예컨대, 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 는 전기근육자극 (Electrical Muscle Stimulation) 혹은 경피전기신경자극 (transcutaneous electrical nerve stimulation) 방식으로 사용자의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 소자일 수 있다. 이때, 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 가 가하는 자극은 전기적인 자극 신호일 수도 있고, 그 이외에 진동 자극 신호일 수도 있다.
제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 는 통신 모듈 (150) 로부터 자극 신호를 제공받으면 동작하도록 구성될 수 있으며, 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 의 동작에 관해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 제1 자극 소자 (160) 와 제2 자극 소자 (170) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 같이 끈의 형태로 배치되어 척추의 길이 방향에 따라 길게 배치될 수 있다. 또한 제1 자극 소자 (160) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 와 전극 (111) 을 공유하도록, 제2 자극 소자 (170) 는 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 전극 (121) 을 공유하도록 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 함께 병렬 연결되는 방식으로 배치될 수 있다.
다만, 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 의 배치 방식은 도시된 바에 한정되지 않고, 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 에 자극을 가할 수 있다면 설계 방식에 따라 다양한 구조로 배치될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 2a를 참조하면, 본 실시예의 자세 모니터링 장치 (100') 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 과 구별되는 제3 부분 (13) 에 제3 신축성 저항 소자 (180) 를 더 포함할 수 있다. 제3 신축성 저항 소자 (180) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 더하여 본 발명의 자세 모니터링 장치에 포함될 수 있으며, 사용자의 어깨 부분의 자세를 모니터링 하도록 배치되는 것이 바람직하다.
제3 신축성 저항 소자 (180) 역시 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 같이 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 제3 부분 (13) 의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치될 수 있다. 다만, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 달리 제3 신축성 저항 소자 (180) 는 척추의 길이 방향에 수직한 방향에 따른 피부의 신축 정도를 측정하도록 배치될 수 있다.
자세 모니터링 장치 (100') 는 제3 부분 (13) 에 제3 신축성 저항 소자 (180) 를 더 포함함으로써, 제1 부분 (11), 제2 부분 (12) 및 제3 부분 (13) 의 피부의 신축을 측정하여 보다 다양한 자세를 정교하게 모니터링 할 수 있다는 이점을 가진다.
또한, 도 2b를 참조하면, 본 실시예의 자세 모니터링 장치 (100'') 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 과 구별되는 제4 부분 (14) 에 제4 신축성 저항 소자 (180') 를 더 포함할 수 있다. 제4 신축성 저항 소자 (180') 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 더하여 본 발명의 자세 모니터링 장치에 포함될 수 있으며, 사용자의 목 부분의 자세를 모니터링 하도록 배치되는 것이 바람직하다.
제4 신축성 저항 소자 (180') 역시 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 와 같이 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 제4 부분 (14) 의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치될 수 있다. 다만, 제3 신축성 저항 소자 (180) 와 달리 제4 신축성 저항 소자 (180') 는 척추의 길이 방향에 평행한 방향에 따른 피부의 신축 정도를 측정하도록 배치될 수 있다.
자세 모니터링 장치 (100'') 는 제4 부분 (14) 에 제4 신축성 저항 소자 (180') 를 더 포함함으로써, 제1 부분 (11), 제2 부분 (12) 및 제4 부분 (14) 의 피부의 신축을 측정하여 보다 다양한 자세를 정교하게 모니터링 할 수 있다는 이점을 가진다.
한편, 도 2a 및 도 2b에서는 제1 부분 (11), 제2 부분 (12), 제3 부분 (13) 및 제4 부분 (14) 이 서로 독립적인 부분인 것으로 도시하였지만, 제3 부분 (13) 및 제4 부분 (14) 은 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 과 일부 중첩되어도 무방하다.
제3 신축성 저항 소자 (180) 및 제4 신축성 저항 소자 (180') 의 구동 원리는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 를 설명한 것과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 자세 모니터링 장치 (100', 100'') 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 과 구별되는 제3 부분 (13) 또는 제4 부분 (14) 에 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제3 자극 소자 (190) 또는 제4 자극 소자 (190') 를 더 포함할 수 있다. 제3 자극 소자 (190) 및 제4 자극 소자 (190') 는 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 에 더하여 본 발명의 자세 모니터링 장치에 포함될 수 있으며, 사용자의 어깨 또는 목 부분의 자세를 교정 하도록 배치되는 것이 바람직하다.
제3 자극 소자 (190) 및 제4 자극 소자 (190') 의 구동 원리는 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 를 설명한 것과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.
한편, 제3 신축성 저항 소자 (180) 및 제4 신축성 저항 소자 (180) 는 도 2a 및 도 2b에서 예시한 바와 같이, 독립적으로 실시될 수도 있고, 중첩되어 실시될 수도 있다. 중첩되어 실시되는 경우, 어깨 및 목 부분의 자세 제어도 가능하다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 자세 모니터링 방법 및 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 자세 모니터링 시스템은 자세 모니터링 장치 (100), 컨트롤러 (200) 및 사용자 단말 (300) 을 포함한다. 자세 모니터링 장치 (100) 는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상술한 바와 같다.
컨트롤러 (200) 는 본 발명의 자세 모니터링 방법을 수행하기 위한 다양한 데이터를 처리한다.
구체적으로, 컨트롤러 (200) 는 자세 모니터링 장치 (100) 의 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 로부터 출력된 데이터를 수신하여, 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 신축 (stretch) 되는 정도를 판단하고, 이를 기초로 신체의 만곡 정도 및 자세를 판단한다. 또한, 컨트롤러 (200) 는 판단된 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치 이상인 경우 사용자의 자세를 교정하도록 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 로 자극 신호를 제공할 수 도 있다.
이러한 컨트롤러 (200) 는 적어도 하나 이상의 프로세서 (processor) 에 해당하거나, 적어도 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 컨트롤러 (200) 는 도시된 바와 같이 별도의 장치로 구현되어 구동될 수도 있고, 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치 (예컨대, 사용자 단말 (300)) 에 포함된 형태로 구동될 수도 있다. 이하에서는 컨트롤러 (200) 가 별도의 장치로 구현되어 본 발명의 자세 모니터링 방법을 수행하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
사용자 단말 (300) 은 유무선 통신 환경에서 웹 또는 모바일 서비스를 이용할 수 있는 통신 단말일 수 있다. 구체적으로, 사용자 단말 (300) 은 프로세서, 저장부, 통신 모듈을 포함하는 디바이스 또는 단말기일 수 있고, 범용 (general purpose) 컴퓨터, 특수 목적용 컴퓨터, 스마트 폰과 같은 모바일 단말, 데스크탑 또는 노트북 컴퓨터 등이거나 이들과 결합하여 사용하는 부속 장치일 수 있다. 사용자 단말 (300) 은 화면을 표시하는 표시부 및 사용자로부터 데이터를 입력받는 입력 장치를 구비할 수 있다.
사용자 단말 (300) 은 컨트롤러 (200) 와 통신하며 자세 모니터링 장치 (100) 에서 측정된 사용자의 자세 정보를 공유할 수 있고, 사용자 단말 (300) 로 입력된 신호를 컨트롤러 (200) 를 통해 자세 모니터링 장치 (100) 로 전달할 수 도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 사용자 단말 (300) 을 본 발명의 자세 모니터링 방법과 관련된 어플리케이션이 탑재된 스마트 폰인 것으로 상정하고 설명하나, 이에 제한되지 않고 사용자 단말 (300) 은 위의 열거한 단말기 중 하나일 수 있음은 물론이다.
이하, 도 4를 참조하여, 컨트롤러 (200) 가 본 발명의 자세 모니터링 방법을 수행하는 방식에 대하여 설명한다. 발명의 이해를 위하여 도 1 내지 도 3에 도시된 도면을 함께 참조할 수 있다.
컨트롤러 (200) 는 자세 모니터링 장치 (100) 의 통신 모듈 (150) 로부터, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 로부터 출력된 데이터를 수신한다 (S10).
여기서, 데이터는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 전류, 전압, 저항에 관한 데이터이다.
컨트롤러 (200) 는 수신한 데이터에 기초하여, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하고 (S20), 산출된 기계적 변형에 관한 정보에 기초하여 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도를 측정함으로써 사용자의 자세를 판단한다 (S30).
컨트롤러 (200) 가 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 로부터 출력된 데이터를 통해 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하고, 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 신축 (stretch) 되는 정도 및 신체의 만곡 정도를 측정함으로써 사용자의 자세를 판단하는 원리는 다음과 같다.
배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 늘어나게 되면 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 길이가 늘어나되 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 두께가 얇아지게 된다. 이때, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항은 증가하게 된다. 반대로 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 수축하게 되면 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 길이가 줄어들되 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 두께가 두꺼워지게 된다. 이때, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항은 감소하게 된다.
이러한 원리로 컨트롤러 (200) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항 변화를 산출함으로써, 제1 신축성 저항 소자 (110) 및 제2 신축성 저항 소자 (120) 가 배치된 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정할 수 있다.
예컨대, 컨트롤러 (200) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 의 저항이 증가하고, 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항이 증가한다면, 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 모두 늘어나게 되는 것이므로, 사용자의 자세는 등 혹은 허리를 구부리거나 또는 고개를 숙인 자세가 된 것으로 판단한다.
반대로, 컨트롤러 (200) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 의 저항이 감소하고, 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항이 감소한다면, 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 모두 수축하게 되는 것이므로, 사용자의 자세는 등 혹은 허리를 젖히거나 또는 고개를 든 자세가 된 것으로 판단한다.
한편, 컨트롤러 (200) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 의 저항이 감소하고, 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항이 증가하거나 또는 제1 신축성 저항 소자 (110) 의 저항이 증가하고, 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항이 감소한다면, 배부의 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 이 한쪽은 늘어나고 다른 한쪽은 수축하게 되는 것이므로, 사용자의 자세는 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어지거나 몸통이 회전한 상태가 된 것으로 판단한다.
다음으로, 컨트롤러 (200) 는 제1 부분 (11) 및 제2 부분 (12) 에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상인지 판단한다 (S40).
신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치 이상인 경우 사용자가 측정 시점에 바르지 않은 즉, 부적절한 자세를 취하고 있다는 의미가 된다.
여기서 기설정된 임계치는 본 발명의 자세 모니터링 장치 (100) 를 사용하는 사용자에게 적합하게 설정되어 컨트롤러 (200) 에 미리 설정된 것일 수 있다.
예컨대, 사용자가 자연스럽게 앉거나 선 기준 상태 (standing position) 에서 기준점 (setting point) 를 설정하고, 의도적으로 신체의 각 부분을 굴곡 (flexion), 신전 (extension), 측방회전 (lateral rotation), 측굴 (lateral bending) 하게 하여 신체의 만곡 정도를 측정한다. 이때, 방사선 영상 촬영 등의 기법을 활용할 수 있다. 사용자의 기준 상태와 최대치로 신체를 변형한 상태의 사이에서, 기준 상태로부터 일정 비율 벗어난 정도를 기설정된 임계치로 결정할 수 있다.
이때, 컨트롤러 (200) 는 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상으로 지속되는 시간 등을 기록하여, 사용자에게 피드백을 주기 위한 데이터베이스화 할 수 있고, 사용자 단말 (300) 로 송신하여 사용자가 자신의 자세에 대한 모니터링 내용을 확인하도록 할 수 있다.
다음으로, 컨트롤러 (200) 는 사용자의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상인지 판단하는 경우, 제1 자극 소자 (160) 및 제2 자극 소자 (170) 중 적어도 하나가 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 신호를 송신한다 (S50).
예컨대, 한편, 컨트롤러 (200) 는 제1 신축성 저항 소자 (110) 의 저항이 감소하고, 제2 신축성 저항 소자 (120) 의 저항이 증가하여 배부의 제2 부분 (12) 이 기설정된 임계치 이상 늘어난 것으로 판단하는 경우, 컨트롤러 (200) 는 제2 자극 소자 (170) 에 자극을 가하도록 신호를 송신할 수 있다.
이러한 피드백 과정을 통해 자극이 가해진 쪽의 근육이 수축하도록 함과 동시에, 사용자가 자극을 감지함으로써 자세를 바로 잡을 수 있도록 할 수 있다.
한편, 컨트롤러 (200) 가 사용자의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상인지 판단하는 경우, 컨트롤러 (200) 는 사용자 단말 (300) 로 알림 신호를 송신할 수도 있다. 사용자 단말 (300) 로 소리, 진동 또는 시각 정보로 알람 신호가 전달되면, 역시 사용자가 자극을 감지함으로써 자세를 바로 잡을 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 자세 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 따르면, 사용자가 기설정된 시간 이상 부적절한 자세를 유지하는 경우 사용자에게 자세를 교정하라는 신호를 전달함으로써 부적절한 자세로 인한 척추의 추간판 질환 (디스크 질환) 또는 척추 후만 및 측만 등과 같은 질병을 예방할 수 있다. 나아가 척추 병변으로 인해 수술을 받아 특정 기간 이상 바른 자세를 유지 해야 하는 환자를 대상으로, 바른 자세를 유지 할 수 있도록 유도함으로써 수술 후 합병증을 예방할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 척추에 의해 분할되는 배부 (背部) 의 제1 부분 및 제2 부분이 신축되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 장치에 있어서,
    상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자;
    상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자;
    상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치; 및
    상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출하도록, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터를 컨트롤러로 송출하는 통신 모듈; 을 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 출력되는 데이터는 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나에 관한 데이터인, 자세 모니터링 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자는,
    도전성 카본 (carbon) 입자를 함유하고, 척추의 길이 방향에 따라 끈 (string) 의 형태로 배치되는, 자세 모니터링 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자는 각각 복수 개 구비되고,
    상기 출력되는 데이터는 상기 복수 개의 제1 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터의 평균값 및 상기 복수 개의 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터의 평균값인, 자세 모니터링 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제1 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제1 자극 소자; 및
    상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제2 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제2 자극 소자; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 수직한 방향에 따라 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 구별되는 제3 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제3 신축성 저항 소자; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제3 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제3 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제3 자극 소자; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 평행한 방향에 따라 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분과 구별되는 제4 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제4 신축성 저항 소자; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제4 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제4 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제4 자극 소자; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 장치.
  10. 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 방법에 있어서,
    상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자와, 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치를 포함하는 자세 모니터링 장치로부터, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나의 데이터를 수신하는 단계;
    상기 데이터에 기초하여, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하는 단계; 및
    상기 기계적 변형에 관한 정보에 기초하여 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도를 측정하는 단계; 를 포함하는, 자세 모니터링 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상인지 판단하는 단계; 를 포함하는, 자세 모니터링 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 자세 모니터링 장치는,
    상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제1 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제1 자극 소자 및 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 위치하도록 삽입되어, 상기 제2 부분의 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 구성된 제2 자극 소자를 더 포함하고,
    상기 판단하는 단계에서, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상으로 판단되고 상기 신체의 만곡 정도가 기설정된 시간 이상으로 유지되는 경우, 제1 자극 소자 및 제2 자극 소자 중 적어도 하나가 피부 또는 근육에 자극을 가하도록 신호를 송신하는 단계; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 중 적어도 하나에서의 신체의 만곡 정도가 기설정된 임계치의 이상으로 판단되고 상기 신체의 만곡 정도가 기설정된 시간 이상으로 유지되는 경우, 외부 단말로 알림 신호를 송신하는 단계; 를 더 포함하는, 자세 모니터링 방법.
  14. 척추에 의해 분할되는 배부의 제1 부분 및 제2 부분이 신축 (stretch) 되는 정도를 측정함으로써 자세를 모니터링 하도록 구성된 자세 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 제1 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제1 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제1 신축성 저항 소자와, 상기 제2 부분의 피부 상에 부착되거나 또는 피부의 내측에 삽입 가능하게 구성되고, 척추의 길이 방향에 따라 상기 제2 부분의 피부가 신축되는 정도를 측정하도록 배치되고, 도전성 소재로 형성되되 신축성을 가지는 제2 신축성 저항 소자와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자의 각각의 양 단에 형성된 전극을 통해 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 전류 또는 전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보 및 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡에 관한 정보를 산출하도록, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 데이터를 송출하는 통신 모듈을 포함하는 자세 모니터링 장치; 및
    자세 모니터링 장치로부터, 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자로부터 출력되는 저항, 전류, 전압 중 적어도 하나의 데이터를 수신하고, 상기 데이터에 기초하여 상기 제1 신축성 저항 소자 및 상기 제2 신축성 저항 소자에 발생한 기계적 변형에 관한 정보를 산출하고, 상기 기계적 변형에 관한 정보에 기초하여 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분에서의 신체의 만곡 정도를 측정하는 컨트롤러; 를 포함하는, 자세 모니터링 시스템.
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