WO2023163256A1 - 압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법 - Google Patents

압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법 Download PDF

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WO2023163256A1
WO2023163256A1 PCT/KR2022/002876 KR2022002876W WO2023163256A1 WO 2023163256 A1 WO2023163256 A1 WO 2023163256A1 KR 2022002876 W KR2022002876 W KR 2022002876W WO 2023163256 A1 WO2023163256 A1 WO 2023163256A1
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subject
pressure
center
unit
posture
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김영진
김승표
문동준
정하철
안진우
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재단법인 오송첨단의료산업진흥재단
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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
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    • 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 a body posture measurement system and a body posture measurement method using the same, and more particularly, in order to test a subject's equilibrium function, such as dizziness, the pressure of a pressure stool positioned by a subject and the pressure of a handle gripped by the subject It relates to a body posture measurement system that measures the equilibrium function of a subject based on and a body posture measurement method using the same.
  • the Sensory Organization Test uses the center of pressure of the footrest to selectively apply stimuli under a total of 6 conditions for visual, somatic, and tactile sensations, and the results are calculated based on the equilibrium score in each condition. means to judge.
  • Such a perception control test is a representative test method for examining a subject's equilibrium function, such as dizziness.
  • a plantar pressure meter is generally used to test plantar pressure.
  • a number of inspection methods are applied to perform inspection by measuring only.
  • the equilibrium function is tested only with the plantar pressure of the footrest where the subject is located, when the subject is elderly, has severe symptoms of dizziness, or has psychologically disturbing symptoms, the subject is detached from the footrest during the test process, or placed near the test device.
  • the body may rely on a support such as a safety device or a wall, and when this situation occurs, an error in the measured equilibrium score may occur and a test time may increase.
  • the balance function test result is not accurate by simply measuring plantar pressure while the subject is positioned on the footrest, and repetitive measurement is required, causing inconvenience and inefficiency to both the subject and the examiner. do.
  • an object of the present invention is to measure the equilibrium function of the subject based on the pressure of the handle gripped by the subject in addition to the pressure of the pressure footrest where the subject is located, thereby providing a more accurate examination.
  • An object of the present invention is to provide a body posture measurement system that can be performed and allows an examinee to have a sense of stability through a handle capable of supporting the body during the examination process.
  • Another object of the present invention is to provide a body posture measurement method using the body posture measurement system.
  • a body posture measurement system includes a plate unit, a first pressure measurement unit, a support frame, a second pressure measurement unit, a calculation unit, and a determination unit.
  • the plate portion is positioned with the examinee standing upright on the upper portion.
  • the first pressure measurement unit is provided on the plate unit to measure plantar pressure of the examinee.
  • the support frame is held and supported by the subject.
  • the second pressure measuring unit is provided on the support frame to measure a load applied to the support frame by the examinee.
  • the calculation unit calculates a balance score in each posture of the subject based on the measured plantar pressure and load.
  • the judgment unit determines whether or not the subject has a disability based on the calculation result of the equilibrium score.
  • the support frame includes a left support frame and a right support frame respectively positioned on both sides of the subject, and the second pressure measurement unit includes a left second pressure measurement unit provided on the left support frame; And it may include a right second pressure measuring unit provided on the right support frame.
  • the position measuring unit for measuring the position at which the subject stands on the plate unit, and the position at which the subject stands and the position at which the subject holds the support frame A posture adjustment unit for adjusting the posture of the subject may be further included.
  • the posture adjustment unit may vary the height of the support frame.
  • the calculation unit calculates a center of pressure (COP AP position) by a plantar pressure based on the measured plantar pressure, and calculates a center of pressure (COP loadcell position) by a load based on the measured load. ) can be computed.
  • the calculation unit obtains information about the movement of the center of gravity of the subject's body based on the center of pressure by the plantar pressure and the center of pressure by the rod as the equilibrium score, and Information may be derived as a coordinate value on a plane.
  • the calculation unit derives an inclination angle of the subject's body based on the center of pressure by the plantar pressure, the center of pressure by the rod, and the center of the foot of the subject.
  • the equilibrium score can be calculated based on the maximum and minimum values of the tilt angle.
  • the tilt angle ( ) is defined by the following formula (2),
  • the equilibrium score (Score) is defined by the following equation (3),
  • H is the distance from the plantar part to the subject's center of gravity (COG) when the subject is standing normally, is the maximum value of the tilt angle, may be the minimum value of the tilt angle.
  • the plantar pressure of the subject is measured by the first pressure measuring unit on the plate part on which the subject stands upright.
  • a load applied from the second pressure measuring unit on the support frame held and supported by the subject is measured.
  • a balance score in each posture of the subject is calculated.
  • the calculating of the equilibrium score may include obtaining information on the movement of the center of gravity of the subject's body based on the center of pressure by the plantar pressure and the center of pressure by the rod, and Information can be derived as coordinate values on a plane.
  • calculating the balance score may include deriving a tilt angle of the test subject and calculating a balance score based on a maximum value and a minimum value of the tilt angle.
  • the step of deriving the tilt angle may include calculating a center of pressure by a plantar pressure based on the measured plantar pressure, and calculating a center of pressure by a rod based on the measured plantar pressure. and deriving an inclination angle of the subject's body based on the center of pressure by the plantar pressure, the center of pressure by the rod, and the center of the plantar of the subject.
  • the method may further include adjusting a posture of the subject based on a framed position.
  • the problem of the subject not being able to support the body is solved, in addition to the plantar pressure of the subject, and the load generated as the subject grasps and supports. Also, it is possible to improve the user's safety at the time of inspection, improve the accuracy of the inspection result, and reduce the inspection time by using both at the same time.
  • the tilt angle of the subject's body is derived to calculate the equilibrium score, thereby improving the accuracy of the equilibrium score calculation.
  • a support frame is provided so that the examinee can support himself in an uncomfortable situation, and the accuracy of the test result for the examinee is further improved by using a rod naturally applied while supporting the body on the support frame for the test.
  • the height of the support frame is variable based on the position held by the examinee and the position in which the examinee stands, so that the plantar pressure and rod are measured after placing the examinee in a more accurate posture and position in the test, Through this, it is possible to perform an optimal test that meets the physical conditions of various subjects.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a body posture measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example in which the body posture measuring system of FIG. 1 is implemented.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a body posture measurement method using the body posture measurement system of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a flow chart showing a detailed method of performing a test in FIG. 3
  • FIG. 5 is a flow chart showing a balance score calculation step in FIG. 4 .
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing a state in which the subject is standing upright in the body posture measuring system of FIG. 1
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing a state in which the subject is inclined.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of body posture measurement through the body posture measurement method of FIG. 3 .
  • FIG. 8 is an image showing an example of six conditions used in a sensory organization test.
  • monitoring unit 800 database
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a body posture measurement system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating an example in which the body posture measuring system of FIG. 1 is implemented.
  • the body posture measurement system 10 includes a plate part 11, left and right support frames 20 and 30, a vertical frame 40, and a fixing unit 50.
  • information input unit 100, position measurement unit 200, attitude adjustment unit 300, calculation unit 400, pressure measurement unit 500, control determination unit 600, monitoring unit 700 and database 800 includes
  • the plate part 11 is located on the ground, and the first pressure measuring part 510 among the pressure measuring parts 500 is located on the plate part 11 .
  • the left and right support frames 20 and 30 and the vertical frame 40 form a space in which the subject (1, see FIG. 6A) is located, and is a structure in which the fixing unit 50 and the like are fixed, As illustrated in Figure 2, it can be configured.
  • the left and right support frames 20 and 30 extend from the plate part 11, are disposed on the left and right sides of the subject, and are located at positions where the subject can hold and support them.
  • the left support frame 20 includes a pair of side frames 21 and 22 spaced apart from the plate part 11 by a predetermined distance and extending upward, and the pair of side frames 21, 22) and a pair of side frames 31 and 32 extending upwardly and spaced apart from the plate part 11 by a predetermined distance and including an upper frame 23 connecting the right support frame 30 to each other. , and an upper frame 33 connecting the pair of side frames 31 and 32 to each other.
  • a left posture adjusting unit 310 to be described later is provided on the side frames 21 and 22 of the left support frame 20, and a right posture adjusting unit is provided on the side frames 31 and 32 of the right support frame 30. 320 are provided respectively.
  • the left second pressure measuring unit 521 is provided on the upper frame 23 of the left support frame 20, and the right second pressure measuring unit 521 is provided on the upper frame 33 of the right supporting frame 30 ( 522) is provided.
  • the vertical frame 40 extends to a height higher than the left and right support frames 20 and 30 at the front end of the left and right support frames 20 and 30 and is located, and the vertical frame 40 )
  • the fixing unit 50 fixed on the subject is positioned toward the subject and, if necessary, is used to fix the subject's body or the like.
  • an examinee who is unable to stand up by himself may perform an examination described below while being fixed by the fixing unit 50 .
  • the shape of the fixing unit 50 can be formed in various ways.
  • the upper part of the right support frame 30 In a state where the right hand is placed on the right second pressure measuring unit 522 located on the frame 33 and the upper frame 33 is held, the test described below can be performed.
  • the information input unit 100 receives the subject's body information, and can receive the subject's body information to be tested based on the subject's body information stored in the database 800. Unlike this, The examinee or an assistant may receive information by directly inputting the examinee's body information.
  • the input body information may be all information necessary for the test described below, such as height, weight, age, and the like, and is not limited thereto.
  • the position measuring unit 200 measures a position where the subject stands on the plate part 11 . In this case, since the examinee is in a standing state on the first pressure measuring unit 510 located on the plate part 11, the position measuring unit 200 eventually measures the pressure on the first pressure measuring unit 510. The position of the subject is measured.
  • the posture adjustment unit 300 includes the left posture adjustment unit 310 provided as a pair on the side frames 21 and 22 of the left support frame 20, and the right support frame 30 It includes a right posture adjusting unit 320 provided as a pair on the side frames 31 and 32 of the.
  • the posture adjusting unit 300 adjusts the posture of the subject based on the position where the subject holds the upper frames 23 and 33 of the left and right support frames 20 and 30.
  • a measurement result of the position measurement unit 200 measuring a position where the subject is standing may also be considered at the same time.
  • the posture adjusting unit 300 since the posture adjusting unit 300 includes left and right posture adjusting units 310 and 320, the left and right postures can be adjusted independently of each other, and the left and right posture adjusting units 310 and 320 Since each is located on each of the pair of side frames 21, 22, 31, 32 located at the front and rear ends as a pair, the front and right postures can also be adjusted independently.
  • the posture adjuster 300 may control the posture of the subject by varying the height of each of the side frames 21 , 22 , 31 , and 32 .
  • the pressure measuring unit 500 as described above, the first pressure measuring unit 510 provided on the plate part 11 measures the plantar pressure of the examinee, and the upper frames 23 and 33
  • the second pressure measuring unit 520 provided on the upper frame measures a load applied to the upper frames 23 and 33 as the subject holds and supports the upper frame.
  • the first pressure measuring unit 510 measures the plantar pressure of the examinee, and in this case, the measured information may be the overall plantar pressure distribution of both feet of the examinee, the size of the plantar pressure, and the average plantar pressure.
  • the first pressure measuring unit 510 may be, for example, a pressure sensor, and in order to measure the distribution of plantar pressure, a plurality of pressure sensors may be distributed in a predetermined interval and arrangement in the area where the both feet are located.
  • the left second pressure measuring unit 521 of the second pressure measuring unit 520 is the upper left side.
  • the load applied to the frame 23 is measured, and the right second pressure measuring unit 522 measures the load applied to the right upper frame 33 .
  • the second pressure measuring unit 520 may be, for example, a load cell.
  • the measured plantar pressure and information about the load are provided to the calculating unit 400 .
  • the monitoring unit 700 monitors all body posture measurement conditions performed through the body posture measurement system 10 and, if necessary, displays the monitored information to the subject and the operator through the display unit. .
  • the calculation unit 400 performs a predetermined calculation based on the plantar pressure measurement information provided from the first pressure measurement unit 510 and the load measurement information provided from the second pressure measurement unit 520. , calculates a balance score in each posture of the subject, and provides the calculated balance score to the control determination unit 600.
  • control determination unit 600 based on the calculated equilibrium score, whether or not the subject has a disability, the subject's current state, and furthermore, the subject's equilibrium function is determined, and the final judgment result and related information are stored in the monitoring unit. It can be displayed externally through 700.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a body posture measurement method using the body posture measurement system of FIG. 1 .
  • the subject's body information is input through the information input unit 100 (step S10).
  • the input body information is as described above, and the body information of the examinee may be directly input through a separate terminal or the body information may be input through identification of the examinee's ID.
  • the position measurement unit 200 measures the position where the examinee stands on the plate part 11 (step S20).
  • the subject while standing on the plate part 11, the subject holds the left and right support frames 20 and 30, and as described above, the subject grasps both sides according to the subject's body structure or posture. Locations can be different.
  • the posture adjusting unit 300 adjusts the posture of the examinee based on the standing position of the examinee and the position of the examinee holding the support frame (step S30).
  • the specific method of adjusting the posture of the posture adjusting unit 300 is as described above.
  • step S40 based on the pressure measurement through the pressure measuring unit 500, the test, that is, the subject's body posture is measured.
  • the measurement state of the subject's body posture or the measurement result of the body posture is monitored through the monitoring unit 700 and, if necessary, is displayed externally (step S50), and based on the measurement result, the control determination unit ( 600) determines whether the subject has an abnormality (step S60).
  • step S40 the measuring step (step S40) of the subject's body posture will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 .
  • FIG. 4 is a flow chart showing a detailed method of performing a test in FIG. 3
  • FIG. 5 is a flow chart showing a balance score calculation step in FIG. 4
  • FIG. 6A is a schematic diagram showing a state in which the subject is standing upright in the body posture measuring system of FIG. 1
  • FIG. 6B is a schematic diagram showing a state in which the subject is inclined.
  • step S41 in the measurement of the subject's body posture, first, the foot pressure of the subject is measured by the first pressure measuring unit 510 on the plate part 11 on which the subject is standing upright.
  • step S42 the load applied to the second pressure measuring unit 520 on the support frames 20 and 30 held and supported by the examinee is measured (step S42).
  • a balance score of the subject is calculated (step S43).
  • the calculation unit 400 calculates a balance score based on the plantar pressure information and the rod information.
  • a more specific calculation method of the balance score is as follows.
  • step S45 after deriving the subject's tilt angle (step S45), the maximum value ( ⁇ max ) and the minimum value of the derived tilt angle ( ⁇ ) Based on ( ⁇ min ), an equilibrium score (Score) is calculated (step S46).
  • 6A and 6B show only the upper frames 23 and 33 of the left and right support frames 20 and 30 for convenience of description, and the subject's arms holding the upper frames 22 and 23. is omitted.
  • the calculation unit 400 calculates a center of pressure (COP) by the plantar pressure based on the measured plantar pressure, and Based on the measured load, the center of pressure due to the load is calculated.
  • COP center of pressure
  • the calculation unit 400 derives an angle of inclination of the subject's body based on the center of pressure by the plantar pressure, the center of pressure by the rod, and the center of the plantar of the subject.
  • the center of pressure is defined as the point of application of the corresponding force when it is assumed that the pressure distributed over a predetermined area acts intensively on one point.
  • the center of pressure by the plantar pressure can be referred to as the point of application of the force when it is assumed that the distribution of the plantar pressure acts at one point, and the center of pressure by the rod is held and supported by the subject.
  • the distribution of two different loads of the left and right support frames acting on one point it can be referred to as the point of action of the load.
  • the center of foot means the center of foot support in a state in which the subject is supported by the feet and is normally standing, when considering the overall standing state without considering the pressure actually applied to the feet It can be said to mean the center of foot support.
  • the center of the foot of the subject's feet corresponds to the center of the entire standing state, and the subject 1 is standing upright in the upright position.
  • the center of pressure (COP) due to plantar pressure is located on the heel side as shown.
  • the center of foot in the case of the center of foot, it is generally located in front of the malleolus of the subject's foot, and is located on the anterior side, approximately 14% from the front of the entire length of the foot.
  • the center of gravity (COG) of the subject 1 is located at a height of 0.35 to 0.7 times the height of the subject 1 when the subject 1 is standing upright. For example, it may be located at a height of 0.55 times.
  • the height (H) to the center of gravity of the subject 1 may be defined by the following equation (1). in this case, denotes the subject's height.
  • the position of the center of gravity (COG) of the subject 1 is the center of pressure (COP) by the rod, that is, the point of action of the rod when it is assumed that the distribution of two different rods acts at one point. corresponds to the position of That is, when the center of pressure (COP) is derived based on the loads measured through the two different left and right second pressure measuring units (521, 522), the position of the center of gravity of the subject can be derived. .
  • the calculation unit 400 when the posture of the subject 1 is tilted and changed to a predetermined position for the test of balance function, the calculation unit 400 ultimately determines the tilt angle according to the posture change ( ) can be derived through the following equation (2).
  • the tilt angle in Equation (2) ( ) is defined to subtract 2.3 because the position of the center of gravity (COG) is generally tilted forward by about 2.3 degrees when the subject is normally standing, and this may be defined differently depending on the subject's tilted state.
  • the inclination angle ( ) Based on the calculation result, the final balance score (Score) can be calculated by the following equation (3).
  • Is the tilt angle ( ) means the maximum value of Is the tilt angle ( ) means the minimum value of
  • the center of foot corresponds to the center of the plantar, and is generally located at 14% of the front end of the total length of the foot, as described above.
  • the COP AP position is a position shown as COP′ in FIG. 6B.
  • the plantar pressure distribution changes as the subject tilts. , which means the center of pressure of the plantar pressure that has been changed accordingly.
  • the COP loadcell position is a position shown as COG′ in FIG. 6B, and when the subject is inclined in the shear direction indicated by the arrow as shown in FIG. The pressure distribution by the rods is changed, which means the center of pressure by the changed rods.
  • Equation (2) when P derived through Equation (4) is substituted into Equation (2), the tilt angle ⁇ is calculated, and the tilt angle is maximum under a predetermined equilibrium test condition according to the state of the subject. Values and minimum values can be derived.
  • Equation (3) it is possible to finally derive the balance score of the subject under the condition of the predetermined balance test.
  • the control determination unit 600 determines whether or not the subject has a disability, the subject's current state, and furthermore, the subject's equilibrium function ( Step S60).
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of body posture measurement through the body posture measurement method of FIG. 3 .
  • an example of body posture measurement measured through the body posture measurement method is as follows.
  • the measured result is the support load information according to the operation of the operation unit 400. is computed.
  • the calculation unit 400 may derive a balance score of the subject through the above-described calculation method, and the calculation result derived in this way is provided to the control determination unit 600 .
  • the determination result of the test subject's balance score in the control determination unit 600 may be provided to the user as various information through the monitoring unit 700 .
  • the derivation of the equilibrium score is the same as described above, a duplicate description will be omitted.
  • control determination unit 600 based on the information about the center of the plantar pressure rod and the center of the support rod to be held and supported by the calculation unit 400, it may be superimposed and provided to the control determination unit 600.
  • control determination unit 600 may acquire information about the movement of the center of gravity of the subject's body based on the overlapping information between the two centers, and display the information on the monitoring unit 700 .
  • the center of the plantar pressure rod, the center of the support rod, and overlapping information may be displayed as coordinate values on a two-dimensional plane.
  • control determination unit 600 may derive coordinate values on a simple two-dimensional plane as the equilibrium score, and through this, information on the movement of the center of gravity of the body of the subject may be obtained.
  • FIG. 8 is an image showing an example of six conditions used in a sensory organization test.
  • the body posture measurement system and the body posture measurement method using the same in this embodiment can be applied as it is to six conditions of the general balance function or perception control test presented in FIG. 8, and the subject's The state may be finally derived as a balance score through the above-described steps, and the state of the subject may be determined.
  • the problem of the subject not being able to support the body is solved, in addition to the plantar pressure of the subject, and the load generated as the subject grasps and supports. Also, it is possible to improve the user's safety at the time of inspection, improve the accuracy of the inspection result, and reduce the inspection time by using both at the same time.
  • the tilt angle of the subject's body is derived to calculate the equilibrium score, thereby improving the accuracy of the equilibrium score calculation.
  • a support frame is provided so that the examinee can support himself in an uncomfortable situation, and the accuracy of the test result for the examinee is further improved by using a rod naturally applied while supporting the body on the support frame for the test.
  • the height of the support frame is variable based on the position held by the examinee and the position in which the examinee stands, so that the plantar pressure and rod are measured after placing the examinee in a more accurate posture and position in the test, Through this, it is possible to perform an optimal test that meets the physical conditions of various subjects.

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Abstract

압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법에서, 상기 신체자세 측정시스템은 플레이트부, 제1 압력 측정부, 지지프레임, 제2 압력 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 제1 압력 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지프레임은 피검자가 잡고 지지한다. 상기 제2 압력 측정부는 상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 측정한다. 상기 연산부는 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 판단부는 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.

Description

압력발판 및 손잡이를 이용한 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법
본 발명은 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 어지럼증과 같은 피검자의 평형기능을 검사하기 위해, 피검자가 위치하는 압력발판의 압력과, 피검자가 쥐는 손잡이의 압력을 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정하는 신체 자세 측정시스템 및 이를 이용한 신체 자세 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 지각조절검사(Sensory Organization Test)는 발판의 압력 중심을 이용하여 시감각, 체성감각, 전성감각을 선택적으로 총 6가지의 조건으로 자극을 인가하여 각 조건에서의 평형점수를 바탕으로 결과를 판단하는 것을 의미한다.
이러한, 지각조절검사는 피검자의 어지럼증과 같은 평형기능을 검사하는 대표적인 검사 방법인데, 대한민국 등록특허 제10-0921513호에서와 같이, 이러한 평형기능의 검사에서는, 일반적으로 족저압 측정기를 이용하여 족저압만을 측정하여 검사를 수행하는 검사방법이 다수 적용되고 있다.
그러나, 피검자가 위치한 발판의 족저압만으로 이러한 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 노인이거나 어지럼증의 증상이 심하거나 심리적으로 불안한 증상이 있는 경우, 검사 과정에서 발판으로부터 이탈하거나, 검사 장치 주변에 위치하는 안전장치나 벽 등의 지지체에 신체를 의지할 수 있으며, 이러한 상황이 발생하는 경우, 측정되는 평형점수의 오차가 발생할 수 있으며, 검사 시간이 증가하는 문제가 야기될 수 있다.
이에 따라, 단순히 피검자가 발판에 위치한 상태에서 족저압만을 측정하는 것으로는 평형기능의 검사 결과가 정확하지 않은 문제가 있으며, 반복적인 측정이 필요하여 피검자는 물론 검사자 역시 불편함과 비효율성이 발생하게 된다.
관련 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0921513호가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 피검자가 위치하는 압력발판의 압력 외에, 피검자가 쥐는 손잡이의 압력을 바탕으로 피검자의 평형기능을 측정함으로써, 보다 정확한 검사의 수행이 가능한 것은 물론, 피검자가 검사 과정에서 신체를 지지할 수 있는 손잡이를 통해 안정감을 가질 수 있는 신체 자세 측정시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 신체 자세 측정시스템을 이용한 신체 자세 측정방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신체자세 측정시스템은 플레이트부, 제1 압력 측정부, 지지프레임, 제2 압력 측정부, 연산부 및 판단부를 포함한다. 상기 플레이트부는 피검자가 상부에 기립하여 위치한다. 상기 제1 압력 측정부는 상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정한다. 상기 지지프레임은 피검자가 잡고 지지한다. 상기 제2 압력 측정부는 상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 측정한다. 상기 연산부는 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 판단부는 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.
일 실시예에서, 상기 지지프레임은, 피검자의 양측에 각각 위치하는 좌측 지지프레임 및 우측 지지프레임을 포함하고, 상기 제2 압력 측정부는, 상기 좌측 지지프레임 상에 구비되는 좌측 제2 압력 측정부, 및 상기 우측 지지프레임 상에 구비되는 우측 제2 압력 측정부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 피검자의 신체 정보를 입력받는 정보 입력부, 피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자세 조정부는, 상기 지지프레임의 높이를 가변시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심(COP AP position)을 연산하고, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심(COP loadcell position)을 연산할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 평형점수로서, 상기 족저압에 의한 압력 중심과 상기 로드에 의한 압력 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 중심이동에 대한 정보를 획득하며, 상기 중심이동에 대한 정보는 평면상의 좌표값으로 도출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 연산부는, 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심(Center of foot)을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한 후, 상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000001
)는 하기 식 (2)로 정의되고,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000002
식 (2)
상기 평형점수(Score)는 하기 식 (3)으로 정의되며,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000003
식 (3)
이 경우, P는 하기 식 (4)로 정의되며,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000004
식 (4)
H는 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 족저부에서 피검자의 무게중심(Center of gravity, COG)까지의 거리,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000005
는 기울임 각도의 최대값,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000006
은 기울임 각도의 최소값일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신체자세 측정방법에서, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부 상의 제1 압력 측정부에서 피검자의 족저압을 측정한다. 피검자가 잡고 지지하는 지지프레임 상의 제2 압력 측정부에서 인가되는 로드를 측정한다. 상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산한다. 상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단한다.
일 실시예에서, 상기 평형 점수를 연산하는 단계는, 상기 족저압에 의한 압력 중심과 상기 로드에 의한 압력 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 중심이동에 대한 정보를 획득하며, 상기 중심이동에 대한 정보를 평면상의 좌표값으로 도출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 평형점수를 연산하는 단계는, 피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계, 및 상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계는, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심을 연산하는 단계, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심을 연산하는 단계, 및 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피검자의 족저압을 측정하기 전에, 피검자의 신체 정보를 입력받는 단계, 피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 단계, 및 피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 단순히 족저압만을 이용하여 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 신체를 지지하지 못하는 문제를 해결하여, 피검자의 족저압 외에, 피검자가 잡고 지지함에 따라 발생되는 로드도 동시에 이용하여 사용자의 검사시의 안전성을 향상시키는 것은 물론 검사 결과의 정확성을 향상시키고, 검사 시간을 감소시킬 수 있다.
즉, 족저압에 의한 압력 중심, 로드에 의한 압력 중심 및 피검자의 족저 중심에 대한 측정 결과를 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하여 평형점수를 연산하는 것으로, 평형점수 연산의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.
특히, 피검자가 불편한 상황에서 스스로 몸을 지지할 수 있도록 지지프레임이 구비되며, 지지프레임 상에 몸을 지지하면서 자연스럽게 인가되는 로드를 검사에 사용함으로써, 피검자에 대한 검사 결과의 정확성이 보다 향상된다.
이 경우, 상기 지지프레임은, 피검자가 잡은 위치 및 피검자가 기립한 위치를 바탕으로 높이가 가변되어, 검사에 보다 정확한 자세 및 위치로 피검자를 위치시킨 후에, 상기 족저압 및 로드를 측정하는 것으로, 이를 통해 다양한 피검자의 신체 조건에 부합하는 최적의 검사를 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신체 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 신체 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1의 신체 자세 측정시스템을 이용한 신체 자세 측정방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 검사 수행 단계의 세부 방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수 연산 단계를 도시한 흐름도이다.
도 6a는 도 1의 신체자세 측정시스템에서, 피검자가 정자세로 기립한 상태를 도시한 모식도이며, 도 6b는 피검자가 기울어진 상태를 도시한 모식도이다.
도 7은 도 3의 신체 자세 측정방법을 통한 신체 자세 측정의 예를 도시한 모식도이다.
도 8은 지각조절검사(Sensory Organization Test)에서 사용되는 6가지 조건의 예를 도시한 이미지이다.
<부호의 설명>
10 : 신체자세 측정시스템 11 : 플레이트 부
20 : 좌측 지지프레임 30 : 우측 지지프레임
40 : 수직 프레임 50 : 고정유닛
100 : 정보 입력부 200 : 위치 측정부
300 : 자세 조정부 400 : 연산부
500 : 압력 측정부 600 : 제어 판단부
700 : 모니터링부 800 : 데이터 베이스
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신체 자세 측정시스템을 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 신체 자세 측정시스템이 구현된 예를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 신체자세 측정시스템(10)은 플레이트부(11), 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30), 수직 프레임(40), 고정유닛(50), 정보 입력부(100), 위치 측정부(200), 자세 조정부(300), 연산부(400), 압력 측정부(500), 제어 판단부(600), 모니터링부(700) 및 데이터베이스(800)를 포함한다.
상기 플레이트부(11)는 지면 상에 위치하고, 상기 플레이트부(11) 상에는 상기 압력 측정부(500) 중, 제1 압력 측정부(510)가 위치한다.
상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30) 및 상기 수직 프레임(40)은 피검자(1, 도 6a 참조)가 위치하는 공간을 형성하며, 상기 고정유닛(50) 등이 고정되는 구조체인 것으로, 도 2에 예시된 바와 같이, 구성될 수 있다.
즉, 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)은 각각 상기 플레이트부(11)로부터 연장되어, 피검자의 좌측 및 우측에 각각 배치되며, 피검자가 잡고 지지할 수 있는 위치에 위치한다.
이 경우, 상기 좌측 지지프레임(20)은 상기 플레이트부(11)로부터 소정 간격 이격되며 상부 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22), 및 상기 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22)을 서로 연결하는 상부 프레임(23)을 포함하고, 상기 우측 지지프레임(30)도 상기 플레이트부(11)로부터 소정 간격 이격되며 상부 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면 프레임들(31, 32), 및 상기 한 쌍의 측면 프레임들(31, 32)을 서로 연결하는 상부 프레임(33)을 포함한다.
상기 좌측 지지프레임(20)의 측면 프레임들(21, 22) 상에는 후술되는 좌측 자세조정부(310)가 각각 구비되며, 상기 우측 지지프레임(30)의 측면 프레임들(31, 32) 상에는 우측 자세조정부(320)가 각각 구비된다.
또한, 상기 좌측 지지프레임(20)의 상부 프레임(23) 상에는 좌측 제2 압력측정부(521)가 구비되며, 상기 우측 지지프레임(30)의 상부 프레임(33) 상에는 우측 제2 압력측정부(522)가 구비된다.
한편, 상기 수직 프레임(40)은 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 전단에 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)보다 높은 높이로 연장되며 위치하며, 상기 수직 프레임(40) 상에 고정되는 상기 고정유닛(50)은 피검자를 향해 위치하여, 필요한 경우, 피검자의 몸체 등을 고정하기 위해 사용된다.
즉, 스스로 기립이 어려운 상태의 피검자는 상기 고정유닛(50)에 의해 고정된 상태에서 후술되는 검사가 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 고정유닛(50)의 형상은 다양하게 형성될 수 있는 것은 자명하다.
이상과 같이, 도 2에 도시된 구조의 신체자세 측정시스템(10)을 이용하여, 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 위치하는 제1 압력측정부(510)에 두 발을 위치시키고, 상기 좌측 지지프레임(20)의 상부 프레임(23) 상에 위치하는 좌측 제2 압력측정부(521) 상에 좌측 손을 위치시키며 상기 상부 프레임(23)을 잡고, 상기 우측 지지프레임(30)의 상부 프레임(33) 상에 위치하는 우측 제2 압력측정부(522) 상에 우측 손을 위치시키며 상기 상부 프레임(33)을 잡은 상태에서, 후술되는 검사가 수행될 수 있다.
한편, 상기 정보 입력부(100)는 피검자의 신체 정보를 입력받는 것으로, 상기 데이터베이스(800)에 저장된 피검자의 신체 정보를 바탕으로 검사의 대상이 되는 피검자의 신체 정보를 입력받을 수 있으며, 이와 달리, 피검자 또는 보조인이 피검자의 신체 정보를 직접 입력하여 정보를 제공받을 수도 있다.
이 경우, 입력되는 신체 정보는 키, 몸무게, 나이 등으로, 후술되는 검사에 필요한 모든 정보일 수 있고 제한되지 않는다.
상기 위치 측정부(200)는 피검자가 상기 플레이트 부(11) 상에 기립한 위치를 측정한다. 이 경우, 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 위치하는 상기 제1 압력 측정부(510) 상에 기립한 상태이므로, 결국 상기 위치 측정부(200)는 상기 제1 압력 측정부(510) 상의 피검자의 위치를 측정하게 된다.
상기 자세 조정부(300)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 좌측 지지프레임(20)의 측면 프레임들(21, 22) 상에 한 쌍으로 구비되는 좌측 자세조정부(310), 및 상기 우측 지지프레임(30)의 측면 프레임(31, 32) 상에 한 쌍으로 구비되는 우측 자세조정부(320)를 포함한다.
이 경우, 상기 자세 조정부(300)는, 피검자가 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 상부 프레임들(23, 33)을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는데, 이 경우, 피검자가 기립한 위치를 측정하는 상기 위치 측정부(200)의 측정 결과도 동시에 고려할 수 있다.
일반적으로, 피검자는 좌측 및 우측의 팔 길이나 신체 골격이 서로 다를 수 있으므로, 후술되는 검사를 수행하기 위해, 양 측의 팔 길이나 신체 골격을 일정 범위 이내로 조정할 필요가 있다.
또한, 피검자가 기립한 자세의 경우도, 앞측으로 기울어지거나 뒤측으로 기울어질 수 있으며, 이러한 기울어진 정도도 일정 범위 이내로 조정할 필요가 있다.
이에, 상기 자세 조정부(300)를 통해, 피검자의 자세를 후술되는 검사를 수행할 수 있는 소정 범위 이내로 조정하는 것이 필요하다.
이 경우, 상기 자세 조정부(300)는 좌측 및 우측 자세 조정부들(310, 320)을 포함하므로, 좌측 및 우측의 자세를 서로 독립적으로 조정할 수 있으며, 상기 좌측 및 우측 자세 조정부들(310, 320) 각각은, 한 쌍으로 상기 전단 및 후단에 각각 위치하는 한 쌍의 측면 프레임들(21, 22, 31, 32) 각각에 위치하므로, 전측 및 우측의 자세 역시 독립적으로 조정할 수 있다.
예를 들어, 상기 자세 조정부(300)는, 상기 측면 프레임들(21, 22, 31, 32) 각각의 높이를 가변시킴으로써, 피검자의 자세를 제어할 수 있다.
상기 압력 측정부(500)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 플레이트부(11) 상에 구비되는 제1 압력 측정부(510)는 피검자의 족저압을 측정하며, 상기 상부 프레임들(23, 33) 상에 구비되는 제2 압력 측정부(520)는 피검자가 잡고 지지함에 따라 상기 상부 프레임들(23, 33)로 인가되는 로드(load)를 측정한다.
즉, 상기 제1 압력 측정부(510)는 피검자의 족저압을 측정하며, 이 경우 측정되는 정보는, 피검자의 양 발의 전체적인 족저압의 분포, 족저압의 크기, 족저압의 평균 등일 수 있다.
상기 제1 압력 측정부(510)는, 예를 들어, 압력센서일 수 있으며, 족저압의 분포의 측정을 위해, 복수의 압력센서들이 상기 양 발이 위치하는 영역에 소정의 간격 및 배열로 분포될 수 있다.
상기 상부 프레임들(23, 33)은 좌측 상부 프레임(23) 및 우측 상부 프레임(33)을 포함하므로, 상기 제2 압력 측정부(520)의 좌측 제2 압력 측정부(521)는 상기 좌측 상부 프레임(23)으로 인가되는 로드를 측정하고, 우측 제2 압력 측정부(522)는 상기 우측 상부 프레임(33)으로 인가되는 로드를 측정한다.
이 경우, 상기 제2 압력 측정부(520)는 예를 들어, 로드셀(load cell)일 수 있다.
한편, 이상과 같이, 측정된 상기 족저압과 상기 로드에 관한 정보는 상기 연산부(400)로 제공된다.
한편, 상기 모니터링부(700)는, 상기 신체자세 측정시스템(10)을 통해 수행되는 신체자세 측정 상태가 모두 모니터링되며, 필요한 경우, 표시부를 통해 피검자 및 운영자 등에게 모니터링되는 정보를 표시할 수 있다.
상기 연산부(400)에서는, 상기 제1 압력 측정부(510)에서 제공되는 족저압 측정 정보, 및 상기 제2 압력 측정부(520)에서 제공되는 로드 측정 정보를 바탕으로, 소정의 연산을 수행하여, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하며, 이렇게 연산된 평형점수를 상기 제어 판단부(600)로 제공한다.
상기 제어 판단부(600)에서는, 상기 연산된 평형점수를 바탕으로, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단하고, 최종적인 판단 결과 및 관련 정보는 상기 모니터링 부(700)를 통해 외부로 표시될 수 있다.
한편, 상기 연산부(400)에서의 상기 평형점수의 연산과정에 대한 세부적인 내용은 이하의 자세 측정방법에 대한 설명에서 상술한다.
도 3은 도 1의 신체 자세 측정시스템을 이용한 신체 자세 측정방법을 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 상기 신체자세 측정방법(10)을 이용한 신체자세 측정방법에서는, 우선, 피검자의 신체 정보가 상기 정보 입력부(100)를 통해 입력된다(단계 S10).
이 경우, 상기 입력되는 신체 정보에 대하여는 앞서 설명한 바와 같으며, 별도의 단말기를 통해 피검자의 신체 정보가 직접 입력되거나, 피검자의 아이디 확인 등을 통해 신체 정보가 입력될 수 있다.
이 후, 상기 피검자가 상기 플레이트부(11) 상에 기립하면, 상기 위치 측정부(200)에서는, 상기 피검자가 상기 플레이트부(11) 상에 기립한 위치를 측정한다(단계 S20).
한편, 상기 피검자는 상기 플레이트부(11) 상에 기립하면서, 상기 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)을 잡게 되며, 앞서 설명한 바와 같이, 피검자의 신체 구조나 자세 등에 따라 피검자가 양 측으로 잡는 위치는 서로 다를 수 있다.
이에, 상기 자세 조정부(300)는, 상기 피검자의 기립한 위치 및 피검자의 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로, 상기 피검자의 자세를 조정한다(단계 S30).
이 경우, 상기 자세 조정부(300)의 자세 조정의 구체적인 방법에 대하여는 앞서 설명한 바와 같다.
이 후, 상기 압력 측정부(500)를 통한 압력 측정을 바탕으로 검사, 즉 피검자의 신체자세를 측정한다(단계 S40).
한편, 상기 피검자의 신체자세의 측정 상태 또는 신체자세의 측정 결과에 대하여 상기 모니터링 부(700)를 통해 모니터링하며 필요한 경우 외부로 표시하며(단계 S50), 상기 측정 결과를 바탕으로 상기 제어 판단부(600)는 상기 피검자의 이상 유무를 판단한다(단계 S60).
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 피검자의 신체자세의 측정단계(단계 S40)를 상술한다.
도 4는 도 3의 검사 수행 단계의 세부 방법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 도 4의 평형점수 연산 단계를 도시한 흐름도이다. 도 6a는 도 1의 신체자세 측정시스템에서, 피검자가 정자세로 기립한 상태를 도시한 모식도이며, 도 6b는 피검자가 기울어진 상태를 도시한 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 피검자의 신체자세 측정에서는, 우선, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 상기 플레이트부(11) 상의 제1 압력측정부(510)에서 상기 피검자의 족저압을 측정한다(단계 S41).
또한, 상기 피검자가 잡고 지지하는 상기 지지프레임(20, 30) 상의 제2 압력측정부(520)에 인가되는 로드를 측정한다(단계 S42).
이 후, 상기 제1 압력측정부(510)에서 측정된 상기 족저압과 상기 제2 압력측정부(520)에서 측정된 상기 로드를 바탕으로, 상기 피검자의 평형점수를 연산한다(단계 S43).
이 경우, 상기 피검자의 평형점수를 연산하기 위해서는, 피검자가 제안되는 6가지 자세로 위치한 상태에서 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하여야 하는데, 상기 피검자의 평형점수의 연산을 위한 피검자의 각각의 자세에 대하여는 도 8을 통해 후술한다.
본 실시예의 경우, 상기 연산부(400)에서, 상기 족저압 정보 및 상기 로드 정보를 바탕으로 평형점수를 연산하는 것을 특징으로 하는데, 보다 구체적인 평형점수의 연산 방법은 하기와 같다.
이에, 도 6a 및 도 6b를 추가로 참조하면, 상기 연산부(400)에서는, 피검자의 기울임 각도를 도출한 후(단계 S45), 상기 도출된 기울임 각도(θ)의 최대값(θmax)과 최소값(θmin)을 바탕으로, 평형점수(Score)를 연산한다(단계 S46).
상기 도 6a 및 도 6b에서는 설명의 편의를 위해 좌측 및 우측 지지프레임들(20, 30)의 상부 프레임들(23, 33)만 도시하였으며, 상기 상부 프레임들(22, 23)을 쥐는 피검자의 팔은 생략하였다.
이 경우, 상기 연산부(400)에서는, 상기 기울임 각도(θ)를 도출하는 단계에서, 상기 측정된 족저압을 바탕으로, 상기 족저압에 의한 압력 중심(Center of pressure, COP)을 연산하고, 상기 측정된 로드를 바탕으로, 상기 로드에 의한 압력 중심을 연산한다.
이 후, 상기 연산부(400)는, 상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한다.
이 경우, 압력 중심(Center of pressure, COP)이란, 소정 면적에 분포하는 압력이 한 점에 집중적으로 작용한다고 가정할 때의 해당 힘의 작용점으로 정의된다.
따라서, 상기 족저압에 의한 압력 중심이란, 상기 족저압이 작용되는 분포를 하나의 점에 작용한다고 가정할 때의 해당 힘의 작용점이라 할 수 있으며, 상기 로드에 의한 압력 중심이란, 피검자가 잡고 지지하는 좌측 및 우측 지지프레임들의 2개의 서로 다른 로드(load)의 분포를 하나의 점에 작용한다고 가정할 때의 해당 로드의 작용점이라고 할 수 있다.
한편, 족저 중심(Center of foot)이란, 피검자가 발에 의해 지지되며 정상적으로 기립한 상태에서의 발 지지의 중심을 의미하는 것으로, 실제로 발에 인가되는 압력을 고려하지 않고, 전체적인 기립 상태를 고려할 때 지지상태의 중심(center of foot support)을 의미한다고 할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 6a를 참조하면, 피검자(1)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자의 발의 족저 중심(Center of foot)은 전체적인 기립 상태의 중심에 해당되며, 피검자(1)가 정자세로 기립한 상태에서는 발의 후측에 압력이 집중되게 되므로 도시된 바와 같이 발뒤꿈치 측으로 족저압에 의한 압력 중심(Center of pressure, COP)이 위치하게 된다.
이 경우, 상기 족저 중심(Center of foot)의 경우, 일반적으로 피검자의 발 복사뼈 앞에 위치하는 것으로 대략 발 전체 길이에서 앞부분부터 14% 정도의 위치인 전단 측에 위치한다.
또한, 피검자(1)가 정자세로 기립한 상태에서, 피검자(1)의 무게중심(Center of gravity, COG)은 피검자(1)의 키의 0.35 내지 0.7배의 높이에 위치하는 것으로 알려져 있으며, 예를 들어, 0.55배의 높이에 위치할 수 있다.
이와 같이, 피검자의 무게중심이 피검자의 키의 0.55배의 높이에 위치한다고 가정하면, 피검자(1)의 무게중심까지의 높이(H)는, 하기 식 (1)로 정의될 수 있다. 이 경우,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000007
는 피검자의 키(height)를 의미한다.
Figure PCTKR2022002876-appb-I000008
식 (1)
이 경우, 피검자(1)의 무게중심(COG)의 위치는, 결국 상기 로드에 의한 압력 중심(COP), 즉 서로 다른 2개의 로드의 분포를 하나의 점에서 작용한다고 가정할 때 해당 로드의 작용점의 위치에 해당되게 된다. 즉, 상기 서로 다른 2개의 좌측 및 우측 제2 압력 측정부들(521, 522)을 통해 측정되는 로드들을 바탕으로 압력 중심(COP)을 도출하게 되면, 피검자의 무게중심의 위치를 도출할 수 있게 된다.
한편, 도 6b를 참조하면, 피검자(1)가 평형기능의 검사를 위해 소정의 위치로 자세가 기울어져 변경되는 경우, 상기 연산부(400)에서는 궁극적으로 이러한 자세 변경에 따른 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000009
)를 하기 식 (2)를 통해 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2022002876-appb-I000010
식 (2)
이 경우, 상기 식 (2)에서 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000011
)가 2.3을 빼도록 정의되는 것은, 일반적으로 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 무게중심(COG)의 위치가 대략 앞으로 2.3도 기울어져 있기 때문이며, 이는 피검자의 기울어진 상태에 따라 다르게 정의될 수 있다.
나아가, 상기 연산부(400)에서는, 상기 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000012
)의 연산 결과를 바탕으로, 최종적으로 평형점수(Score)를 하기 식 (3)으로 연산할 수 있다.
Figure PCTKR2022002876-appb-I000013
식 (3)
이 경우,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000014
는 상기 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000015
)의 최대값을 의미하며,
Figure PCTKR2022002876-appb-I000016
는 상기 기울임 각도(
Figure PCTKR2022002876-appb-I000017
)의 최소값을 의미한다.
한편, 상기 식 (2)에서, P는 하기 식 (4)로 정의된다.
Figure PCTKR2022002876-appb-I000018
식 (4)
상기 식 (4)에서, Center of foot은 앞서 설명한 바와 같이, 족저 중심의 위치에 해당되는 것으로, 일반적으로 발 전체 길이의 전단의 14%에 위치함은 설명한 바와 같다.
또한, COP AP position이란, 도 6b에는 COP′으로 도시된 위치인 것으로, 도 6b에서와 같이 피검자가 화살표로 도시한 전단 방향으로 기울어지는 경우, 피검자가 기울어짐에 따라 족저 압력의 분포가 변화하게 되며, 이에 따른 변화된 족저압의 압력 중심(Center of pressure)을 의미한다.
나아가, COP loadcell position이란, 도 6b에는 COG′으로 도시된 위치인 것으로, 도 6b에서와 같이 피검자가 화살표로 도시한 전단 방향으로 기울어지는 경우, 피검자가 기울어짐에 따라 각각의 와이어들에 인가되는 로드들에 의한 압력 분포가 변화하게 되며, 이에 따른 변화된 로드에 의한 압력 중심(Center of pressure)을 의미한다.
이상과 같이, 상기 식 (4)를 통해 도출되는 P를 상기 식 (2)에 대입하면, 상기 기울임 각도(θ)가 연산되며, 피검자의 상태에 따라 소정의 평형검사 조건에서 상기 기울임 각도는 최대값과 최소값이 도출될 수 있다.
그리하여, 상기 식 (3)을 통해, 최종적으로 소정 평형검사의 조건에서의 피검자의 평형점수(Score)를 도출할 수 있게 된다.
이상과 같이, 상기 연산부(400)에서의 평형점수의 연산결과를 바탕으로, 상기 제어 판단부(600)에서는, 피검자의 장애의 여부, 피검자의 현재 상태, 나아가 피검자의 평형기능에 대하여 판단한다(단계 S60).
도 7은 도 3의 신체 자세 측정방법을 통한 신체 자세 측정의 예를 도시한 모식도이다.
도 7을 참조하여, 상기 신체 자세 측정방법을 통해 측정되는 신체 자세 측정의 예를 설명하면 하기와 같다.
즉, 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 상기 플레이트부(11) 상의 제1 압력측정부(510)에서 상기 피검자의 족저압을 측정하면, 이렇게 측정된 결과는 상기 연산부(400)의 연산에 따라 상기 족저압 로드의 중심이 연산된다.
마찬가지로, 피검자가 잡고 지지하는 상기 지지프레임(20, 30) 상의 제2 압력측정부(520)에 인가되는 로드를 측정하면, 이렇게 측정된 결과는 상기 연산부(400)의 연산에 따라 상기 지지 로드 정보가 연산된다.
그리하여, 상기 연산부(400)에서는 상기 설명한 연산방법을 통해, 피검자의 평형점수(Score)를 도출할 수 있으며, 이렇게 도출된 연산결과는 상기 제어 판단부(600)로 제공된다.
이에 따라, 상기 제어 판단부(600)에서 피검자의 평형점수에 대한 판단 결과가 상기 모니터링부(700)를 통해 다양한 정보로 사용자에게 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 평형점수의 도출에 대하여는 앞서 설명한 바와 같으므로 중복되는 설명은 생략한다.
이와 달리, 상기 연산부(400)에서 단순히 족저압 로드의 중심, 잡고 지지하는 지지로드의 중심에 대한 정보를 바탕으로, 이를 중첩하여 상기 제어 판단부(600)로 제공할 수도 있다.
이에, 상기 제어 판단부(600)는, 상기 두 중심의 중첩 정보를 바탕으로, 피검자 신체의 무게중심의 이동에 대한 정보를 획득하여, 상기 모니터링부(700)로 표시할 수도 있다.
이 경우, 상기 족저압 로드의 중심, 지지로드의 중심 및 중첩 정보는 2차원 평면상의 좌표값으로 표시될 수도 있다.
즉, 상기 제어 판단부(600)에서는 상기 평형 점수로서 단순한 2차원 평면상의 좌표값을 도출할 수 있으며, 이를 통해 피검자의 신체의 중심이동에 대한 정보를 획득할 수도 있다.
도 8은 지각조절검사(Sensory Organization Test)에서 사용되는 6가지 조건의 예를 도시한 이미지이다.
본 실시예에서의 상기 신체자세 측정 시스템 및 이를 이용한 신체자세측정 방법은, 도 8에 제시되고 있는 일반적인 평형기능 또는 지각조절검사의 6가지 조건에 그대로 적용할 수 있으며, 각각의 조건에서의 피검자의 상태를 상기 설명한 단계를 통해 최종적으로 평형점수(Score)로 도출하여, 피검자의 상태에 대한 판단을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 단순히 족저압만을 이용하여 평형기능을 검사하는 경우, 피검자가 신체를 지지하지 못하는 문제를 해결하여, 피검자의 족저압 외에, 피검자가 잡고 지지함에 따라 발생되는 로드도 동시에 이용하여 사용자의 검사시의 안전성을 향상시키는 것은 물론 검사 결과의 정확성을 향상시키고, 검사 시간을 감소시킬 수 있다.
즉, 족저압에 의한 압력 중심, 로드에 의한 압력 중심 및 피검자의 족저 중심에 대한 측정 결과를 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하여 평형점수를 연산하는 것으로, 평형점수 연산의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.
특히, 피검자가 불편한 상황에서 스스로 몸을 지지할 수 있도록 지지프레임이 구비되며, 지지프레임 상에 몸을 지지하면서 자연스럽게 인가되는 로드를 검사에 사용함으로써, 피검자에 대한 검사 결과의 정확성이 보다 향상된다.
이 경우, 상기 지지프레임은, 피검자가 잡은 위치 및 피검자가 기립한 위치를 바탕으로 높이가 가변되어, 검사에 보다 정확한 자세 및 위치로 피검자를 위치시킨 후에, 상기 족저압 및 로드를 측정하는 것으로, 이를 통해 다양한 피검자의 신체 조건에 부합하는 최적의 검사를 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부;
    상기 플레이트부상에 구비되어, 피검자의 족저압을 측정하는 제1 압력 측정부;
    피검자가 잡고 지지하는 지지프레임;
    상기 지지프레임 상에 구비되어, 피검자가 상기 지지프레임으로 인가하는 로드를 측정하는 제2 압력 측정부;
    상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하는 연산부; 및
    상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단하는 판단부를 포함하는 신체자세 측정시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지프레임은, 피검자의 양측에 각각 위치하는 좌측 지지프레임 및 우측 지지프레임을 포함하고,
    상기 제2 압력 측정부는, 상기 좌측 지지프레임 상에 구비되는 좌측 제2 압력 측정부, 및 상기 우측 지지프레임 상에 구비되는 우측 제2 압력 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    피검자의 신체 정보를 입력받는 정보 입력부;
    피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
    피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 자세 조정부를 더 포함하는 신체자세 측정시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 자세 조정부는,
    상기 지지프레임의 높이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심(COP AP position)을 연산하고,
    상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심(COP loadcell position)을 연산하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 평형점수로서, 상기 족저압에 의한 압력 중심과 상기 로드에 의한 압력 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 중심이동에 대한 정보를 획득하며,
    상기 중심이동에 대한 정보는 평면상의 좌표값으로 도출되는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 연산부는,
    상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심(Center of foot)을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출한 후,
    상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기울임 각도(
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000019
    )는 하기 식 (2)로 정의되고,
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000020
    식 (2)
    상기 평형점수(Score)는 하기 식 (3)으로 정의되며,
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000021
    식 (3)
    이 경우, P는 하기 식 (4)로 정의되며,
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000022
    식 (4)
    H는 피검자가 정상적으로 기립한 상태에서 족저부에서 피검자의 무게중심(Center of gravity, COG)까지의 거리,
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000023
    는 기울임 각도의 최대값,
    Figure PCTKR2022002876-appb-I000024
    은 기울임 각도의 최소값인 것을 특징으로 하는 신체자세 측정시스템.
  9. 피검자가 상부에 기립하여 위치하는 플레이트부 상의 제1 압력 측정부에서 피검자의 족저압을 측정하는 단계;
    피검자가 잡고 지지하는 지지프레임 상의 제2 압력 측정부에서 인가되는 로드를 측정하는 단계;
    상기 측정된 족저압 및 로드를 바탕으로, 피검자의 각각의 자세에서의 평형점수를 연산하는 단계; 및
    상기 평형점수의 연산 결과를 바탕으로 피검자의 장애의 여부를 판단하는 단계를 포함하는 신체자세 측정방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 평형 점수를 연산하는 단계는,
    상기 족저압에 의한 압력 중심과 상기 로드에 의한 압력 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 중심이동에 대한 정보를 획득하며, 상기 중심이동에 대한 정보를 평면상의 좌표값으로 도출하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 평형점수를 연산하는 단계는,
    피검자의 기울임 각도를 도출하는 단계; 및
    상기 기울임 각도의 최대값과 최소값을 바탕으로 평형점수를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기울임 각도를 도출하는 단계는,
    상기 측정된 족저압을 바탕으로, 족저압에 의한 압력 중심을 연산하는 단계;
    상기 측정된 로드를 바탕으로, 로드에 의한 압력 중심을 연산하는 단계; 및
    상기 족저압에 의한 압력 중심, 상기 로드에 의한 압력 중심, 및 피검자의 족저 중심을 바탕으로, 피검자의 신체의 기울임 각도를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신체자세 측정방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 피검자의 족저압을 측정하기 전에,
    피검자의 신체 정보를 입력받는 단계;
    피검자가 상기 플레이트부 상에 기립한 위치를 측정하는 단계; 및
    피검자의 기립한 위치 및 피검자가 상기 지지프레임을 잡은 위치를 바탕으로 피검자의 자세를 조정하는 단계를 더 포함하는 신체자세 측정방법.
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