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KR20150136851A - 하지 근력 측정 시스템 - Google Patents

하지 근력 측정 시스템 Download PDF

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KR20150136851A
KR20150136851A KR1020140064431A KR20140064431A KR20150136851A KR 20150136851 A KR20150136851 A KR 20150136851A KR 1020140064431 A KR1020140064431 A KR 1020140064431A KR 20140064431 A KR20140064431 A KR 20140064431A KR 20150136851 A KR20150136851 A KR 20150136851A
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이양수
문상준
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경북대학교 산학협력단
재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템은 측정대상이 착석 가능한 착석부, 상기 측정대상의 자세를 측정할 수 있는 자세 측정부 및 상기 측정대상의 하부에 배치되어, 상기 측정대상에 의한 지면으로부터의 지면 반발력을 측정하는 반발력 측정부를 포함하고, 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간의 지면 반발력을 이용하여 상기 측정대상의 하지 근력을 측정할 수 있다.

Description

하지 근력 측정 시스템{SYSTEM FOR MEASURING MUSCULAR STRENGTH OF LEG}
본 발명은 하지 근력 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하지의 근력을 효율적으로 측정 또는 훈련시킬 수 있는 하지 근력 측정 시스템에 관한 것이다.
근력의 측정은 환자의 평가뿐만 아니라 훈련을 통해 근력이 얼마나 향상되었는지를 알기 위해서도 필수적인 검사 방법이다.
근력 측정을 위해 흔히 무게(weight)를 이용하거나 검력계(dynamometer)를 이용하게 된다. 무게를 이용하여 근력을 측정하는 경우에는 다양한 무게를 가진 복수의 도구가 필요하다. 검력계는 가격이 비쌀 분 아니라 사용에 있어 사용에 있어서도 기술이 필요하다. 또 체중 지지와 관련 있는 하지 전체의 신전 근력을 측정하기 위해서는 큰 부피의 고가의 검력계가 필요하다.
일정한 높이의 의자에 앉아 일어설 때 검사하려는 하지의 근력이 클수록 피검자는 검사하려는 다리에 더 많은 체중을 부하(loading)할 수 있다. 그러나 앉았다가 일어나는 순간 동안 하지의 체중의 부하는 계속하여 변함으로 양 하지에 있는 저울만으로 근력을 측정할 수는 없다.
의자에서 앉았다가 일어날 때 엉덩이가 의자로부터 떨어지는 순간 근처에서 가장 큰 하지 근수축이 일어나게 된다. 그러므로 엉덩이가 의자에서 떨어지는 순간에 측정하려는 하지에 얼마나 많은 체중 부하되었는지를 이용하여 근력을 측정할 수 있다.
따라서, 마비 증세를 감지할 뿐만 아니라, 마비 증세가 나타나는 환자들을 위한 재활 장치에 대하여 다양하게 연구되고 있으며, 예를 들어 2009년 11월 30일에 출원된, 선행문헌 제2009-0117084호에서는 사용자 맞춤형 보행 재활 장치에 대하여 개시된다.
일 실시예에 따른 목적은 카메라, 모션 캡쳐기, 모션 센서 또는 스위치 등을 이용하여 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점을 효율적을 파악할 수 있는 하지 근력 측정 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전되는 순간으로부터 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점을 예측할 수 있는 하지 근력 측정 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점에서 하지의 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있는 하지 근력 측정 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 지면 반발력이 그리는 면적을 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있는 하지 근력 측정 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지를 훈련시킬 수 있는 하지 근력 측정 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템은 측정대상이 착석 가능한 착석부, 상기 측정대상의 자세를 측정할 수 있는 자세 측정부 및 상기 측정대상의 하부에 배치되어, 상기 측정대상에 의한 지면으로부터의 지면 반발력을 측정하는 반발력 측정부를 포함하고, 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간의 지면 반발력을 이용하여 상기 측정대상의 하지 근력을 측정할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자세 측정부는 카메라로 마련되고, 상기 카메라에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자세 측정부는 모션 캡쳐기로 마련되고, 상기 모션 캡쳐기에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자세 측정부는 자이로 센서 또는 가속도 센서를 포함하는 모션 센서로 마련되고, 상기 모션 센서에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 자세 측정부는 상기 측정대상의 엉덩이에 장착 가능한 스위치로 마련되고, 상기 측정대상의 엉덩이가 상기 착석부로부터 분리될 때, 상기 스위치는 온 또는 오프 상태로 전환될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 반발력 측정부는, 한쪽 하지의 하부에 마련된 제1 측정 요소 및 다른 쪽 하지의 하부에 마련된 제2 측정 요소를 포함하고, 상기 제1 측정 요소 및 상기 제2 측정 요소에 의해 하지의 지면 반발력을 측정할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제1 측정 요소에 의해 측정된 제1 지면 반발력과 상기 제2 측정 요소에 의해 측정된 제2 지면 반발력의 비교에 의해 양쪽의 하지 근력을 평가할 수 있다.
일 측에 의하면, 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부에 의해 상기 반발력 측정부에서 측정된 지면 반발력을 통해 하지 근력을 산출할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부에는 디스플레이부가 연결되고, 상기 디스플레이부를 통해 상기 제어부에서 분석 또는 판단된 내용이 실시간으로 피드백될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 시스템은 게임 또는 인터넷 기반의 가상 세계와 상호작용하도록 게임 서버에 접속될 수 있어 하지를 훈련시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 반발력 측정부는 압력 센서, 압전 플레이트 또는 스트레인 게이지를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에 의하면, 카메라, 모션 캡쳐기, 모션 센서 또는 스위치 등을 이용하여 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점을 효율적으로 파악할 수 있다.
일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에 의하면, 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전되는 순간으로부터 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점을 예측할 수 있다.
일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에 의하면, 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점에서 하지의 지면 반발력의 좌우 비를 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에 의하면, 지면 반발력이 그리는 면적을 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에 의하면, 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지를 훈련시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 모션 캡쳐기로 마련된 모습을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 모션 센서로 마련된 모습을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 스위치로 마련된 모습을 도시한다.
도 5는 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전되는 모습을 도시한다.
도 6은 시간에 따른 지면 반발력을 나타내는 그래프이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템을 도시하고, 도 2는 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 모션 캡쳐기로 마련된 모습을 도시하고, 도 3은 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 모션 센서로 마련된 모습을 도시하고, 도 4는 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템에서 감지부가 스위치로 마련된 모습을 도시하고, 도 5는 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전되는 모습을 도시하고, 도 6은 시간에 따른 지면 반발력을 나타내는 그래프이다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템(10)은 착석부(100), 자세 측정부(200), 반발력 측정부(300), 제어부(400) 및 디스플레이부(500)를 포함할 수 있다.
상기 착석부(100)는 측정대상이 착석 가능하도록 마련될 수 있으며, 예를 들어, 착석부(100)는 의자로 마련될 수 있다.
도 1에는 착석부(100)가 의자의 형태로 도시되었으나, 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어 환자와 같은, 측정대상이 착석 가능하다면 어느 것이든지 가능하다.
상기 측정대상의 신체 일부 또는 측정대상에 대해 인접한 위치에는 자세 측정부(200)가 배치될 수 있다.
상기 자세 측정부(200)는 측정대상의 자세를 측정할 수 있으며, 특히 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는지 여부를 감지하기 위한 것이다.
특히 도 1을 참조하여, 자세 측정부(200)는 카메라(210)로 마련될 수 있다.
상기 카메라(210)는 측정대상을 촬영하는 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 측정대상에 복수 개의 마커(미도시)가 부착되어, 부착된 곳의 위치 정보를 카메라(210)에 전송할 수 있다.
이때, 복수 개의 마커는 부착된 곳의 위치 정보를 전송하기 위해 적외선을 이용할 수 있다. 적외선을 직접 발산하거나 적외선을 반사하여, 카메라(210)에 적외선 신호를 전송하여 마커들이 부착된 곳의 위치 정보를 전송하는 적외선 마커들로 구현될 수 있다.
이와 같이 측정대상이 착석부(100)에서 일어서는 모습이 카메라(210)에 의해 측정될 수 있으므로, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 효율적으로 판단할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하여, 자세 측정부(200)는 모션 캡쳐기(220)로 마련될 수 있다.
상기 모션 캡쳐기(220)는 측정대상에 장착된 패치(222) 및 패치(222)의 위치를 인식할 수 있는 카메라(224)를 구비하여, 측정대상의 움직임을 캡쳐(capture)할 수 있다. 이때, 패치(222)는 하지에서 관절과 관절의 상하부에 부착될 수 있다.
더 나아가, 모션 캡쳐기(220)에 의해 측정된 측정대상의 움직임 정보는, 애니메이션, 영화 또는 게임 등의 영상 속에서 재현될 수 있다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정대상이 착석부(100)에서 일어서기 위해서는 측정대상의 상체가 앞으로 숙여지다가 펴져야 하므로, 모션 캡쳐기(220)에 의해 측정대상의 몸이 앞으로 숙여지다가 펴지는 순간을 파악하여, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 효율적으로 판단할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하여, 자세 측정부(200)는 모션 센서(230)로 마련될 수 있다.
상기 모션 센서(230)는 측정대상의 속도와 위치를 감지할 수 있는 자이로 센서 또는 측정대상의 속도 변화를 감지할 수 있는 가속도 센서 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 모션 센서(230)는 측정대상의 허리에 장착될 수 있다.
이때, 모션 센서(230)는 측정대상의 허리에 장착될 수 있도록 밴드(232) 내에 구비될 수 있다.
모션 센서(230)가 측정대상의 허리에 장착될 경우, 측정대상의 움직임을 이용하여 하지의 근 수축이 가장 크게 일어나는 시점을 감지할 수 있다.
그러나, 모션 센서(230)의 장착 위치는 이에 국한되지 아니하며, 측정대상이 일어설 때 체간이 굴곡되었다가 신전되는 시점을 효율적으로 감지할 수 있는 위치라면 어디든지 가능할 수 있다.
이때, 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전되는 시점은 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점과 일치할 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하여, 측정대상이 착석부(100)로부터 일어서기 위해서는, 측정대상의 상체는 앞으로 숙여지다가 펴지고, 동시에 측정대상의 하지가 굽혀진 상태에서 펴지게 될 수 있다.
이때 A지점이 모션 센서(230)가 장착된 측정대상의 허리 부분일 수 있다.
이와 같이 측정대상의 체간이 굴곡되었다가 신전될 경우, 하지의 근 수축이 가장 크게 일어나는 시점이 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점이 될 수 있다. 이에 의해, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 효율적으로 판단할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하여, 자세 측정부(200)는 측정대상의 엉덩이에 장착 가능한 스위치(240)로 마련될 수 있다.
상기 스위치(240)는 측정대상의 엉덩이에 장착되는 것으로 도시되었으나, 착석부(100) 상에 장착될 수 있음은 당연하다.
그러므로 스위치(240)의 장착 위치는 이에 한정되지 아니하고, 측정대상이 일어설 때 착석부(100)로부터 분리되는 것을 감지할 수 있는 위치라면 어느 곳이든지 가능하다.
예를 들어, 스위치(240)는 측정대상의 엉덩이 또는 허벅지에 장착되어, 엉덩이 또는 허벅지와 착석부(100)의 접촉 여부에 따라, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 감지할 수 있다.
또한, 스위치(240)는 탈부착 가능하게 마련되어, 측정대상이 원하는 위치에 장착할 수 있으며, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리될 때 온(ON) 상태에서 오프(OFF) 상태로 전환될 수 있다. 이에 의해 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 효율적으로 파악할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 시스템(10)은 다양한 형태의 자세 측정부(200)를 구비하여 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 효율적으로 파악할 수 있다.
이때, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점은 지면 반발력의 크기와 연관이 있다.
예를 들어, 측정대상이 착석부(100)에 착석한 상태에서는 지면 반발력의 크기가 작으며 변화가 없을 수 있다. 반면, 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점에서 지면 반발력의 크기가 급격하게 커질 수 있다.
그러므로 지면 반발력의 크기를 통해 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점을 예측할 수 있다.
또한, 도 1 내지 4에는 자세 측정부(200)가 카메라(210), 모션 캡쳐기(220), 모션 센서(230) 또는 스위치(240)로 마련된 경우를 예를 들어 설명하였으나, 자세 측정부(200)는 이에 국한되지 아니하며, 측정대상의 자세를 측정할 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
더 나아가, 도 1 내지 4에는 카메라(210), 모션 캡쳐기(220), 모션 센서(230) 또는 스위치(240)가 각각 마련된 것으로 도시되었으나, 함께 이용될 수 있음은 당연하다.
상기 지면 반발력을 측정하기 위하여 측정대상에는 반발력 측정부(300)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 반발력 측정부(300)는 측정대상의 발바닥 아래에 놓일 수 있다.
또한, 반발력 측정부(300)는 압력 센서, 압전 플레이트 또는 스트레인 게이지 등을 포함할 수 있다.
그러나, 반발력 측정부(300)의 형태 및 배치는 이에 한정되지 아니하고, 다양한 형태를 구비하고, 다양한 위치에 배치될 수 있다.
구체적으로, 측정대상이 착석부(100)에 대하여 착석 또는 분리될 때 측정대상의 하지가 반발력 측정부(300)에 작용시키는 힘의 세기가 변화될 수 있다.
예를 들어, 측정대상이 착석부(100)에 대하여 분리될 때 측정대상의 하지가 반발력 측정부(300)에 작용시키는 힘의 세기가 크게 측정될 수 있다.
또한, 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력의 크기에 의해 하지의 마비 상태를 예측할 수 있다.
만약 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력의 크기가 작다면, 하지의 마비 상태가 심각한 상태일 수 있으며, 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력의 크기가 상대적으로 크다면, 하지의 마비 상태가 덜 심각한 상태일 수 있다.
또한, 반발력 측정부(300)는 한쪽 하지의 하부에 마련된 제1 측정 요소(310) 및 다른 쪽 하지의 하부에 마련된 제2 측정 요소(320)로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1 측정 요소(310)는 측정대상의 우측 하지, 예를 들어 오른발바닥 아래에 마련될 수 있으며, 제2 측정 요소(320)는 측정대상의 좌측 하지, 예를 들어 왼발바닥 아래에 마련될 수 있다.
상기 제1 측정 요소(310)는 우측 하지에서 지면에 작용하는 힘에 대한 지면 반발력을 측정할 수 있으며, 제2 측정 요소(320)는 좌측 하지에서 지면에 작용하는 힘에 대한 지면 반발력을 측정할 수 있다.
예를 들어, 착석부(100)에 착석하고 있는 측정대상에게 우측 하지에 힘을 최대한 많이 주고 기립하라고 지시하는 경우, 측정대상의 우측 하지 근력이 강하다면, 거의 대부분의 체중 부하를 우측 하지에 주면서 기립할 수 있으므로, 제1 측정 요소(310)에서 큰 지면 반발력이 측정될 수 있다.
그러나, 측정대상의 우측 하지 근력이 약하다면, 체중 부하의 일부만을 우측 하지에 주면서 기립할 수 있으므로, 제1 측정 요소(310)에서 상대적으로 작은 지면 반발력이 측정될 수 있다.
또한, 착석부(100)에 착석하고 있는 측정대상에게 기립하라고 지시하는 경우, 제1 측정 요소(310) 및 제2 측정 요소(320)에서 각각 측정된 지면 반발력의 비가 달라질 수 있다.
예를 들어, 제1 측정 요소(310) 및 제2 측정 요소(320)에서 각각 측정된 지면 반발력의 비가 5:5일 경우, 우측 및 좌측 하지 근력이 비슷하다고 평가할 수 있다. 반면, 제1 측정 요소(310) 및 제2 측정 요소(320)에서 각각 측정된 지면 반발력의 비가 7:3일 경우, 우측 하지 근력이 좌측 하지 근력보다 강하다고 평가할 수 있다.
이와 같이, 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력의 크기 또는 지면 반발력의 좌우 비에 의해 하지의 마비 상태, 운동 상태뿐만 아니라, 하지의 근력을 측정할 수 있다.
상기 제어부(400)는 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력을 통해 하지 근력을 산출할 수 있다.
특히 도 6을 참조하여, 제어부(400)에서는 시간에 따른 지면 반발력 크기의 변화를 분석 또는 판단할 수 있다.
우선, 제어부(400)에서는 좌우 지면 반발력의 합이 최고로 될 때의 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지 근력을 측정할 수 있다.도 6에 도시된 바와 같이, 좌우 지면 반발력의 크기가 시간에 따라 변화하면서, 좌우 지면 반발력의 크기의 비 또한 시간에 따라 변화할 수 있다.
측정대상이 일어서는 데 필요한 근 수축의 크기는 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점에서 가장 크므로, 좌우 지면 반발력이 가장 큰 시점을 측정대상이 착석부(100)로부터 분리되는 시점으로 이용할 수 있다.
도 6에서 지면 반발력의 합은 1.5초일 때 최고가 되고, 지면 반발력의 합은 대략 110(%BM)이 된다. 이때 마비된 하지의 지면 반발력은 대략 40(%BM)이고, 마비되지 않은 하지의 지면 반발력은 대략 70(%BM)이다.
예를 들어, 마비된 하지가 우측 하지이고, 마비되지 않은 하지가 좌측 하지일 수 있다.
우측 하지의 지면 반발력이 40%BM이라면, 측정대상이 체중의 40%를 우측 하지에 부하하고 일어설 수 있다는 것을 의미하고, 좌측 하지의 지면 반발력이 70%BM이라면, 측정대상이 체중의 70%를 좌측 하지에 부하하고 일어설 수 있다는 것을 의미할 수 있다.
다시 말해서, 측정대상의 체중이 100kgf일 때, 측정대상의 총 지면 반발력은 110kgf가 되고, 그 중 우측 하지의 지면 반발력은 40kgf가 되고, 좌측 하지의 지면 반발력은 70kgf가 될 수 있다.
이와 같이 측정된 좌우 지면 반발력을 통해 마비된 하지와 마비되지 않은 하지의 근력 또는 우측 하지와 좌측 하지의 근력을 산출할 수 있다.
또한, 좌우 지면 반발력의 합이 최고가 될 때 마비된 하지 측 지면 반발력과 마비되지 않은 하지 측 지면 반발력의 비는 4:7이 될 수 있다.
이때, 좌우 지면 반발력의 합이 최고가 될 때의 지면 반발력을 통해 하지 근력을 산출하게 되면, 산출된 전체 하지 근력 중 36%(=4/11*100)는 마비된 하지 측의 근력이 되고, 산출된 전체 하지 근력 중 63(7/11*100)%는 마비되지 않은 하지 측의 근력이 될 수 있다.
따라서, 좌우 지면 반발력의 합이 최고가 될 때 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 통해 좌우 하지의 근력을 측정할 수 있다.
둘째, 제어부(400)에서는 지면 반발력이 그리는 면적을 이용하여 하지 근력을 측정할 수 있다.
구체적으로, 측정대상이 착석부(100)에 착석된 상태에서 기립할 때 전체 지면 반발력이 안정 상태보다 커지는 시점(예를 들어, 1.2초)부터 전체 지면 반발력이 최고가 되는 시점(예를 들어, 1.5초)까지의 그래프를 누적하여 그 면적으로 비교할 수 있다.
예를 들어, 착석부(100)에 착석된 상태인 측정대상에게 우측 하지에 최대한 힘을 주고 기립하라고 했을 때, '우측 지면 반발력이 그리는 그래프의 구간을 누적한 값'을 '전체 지면 반발력이 그리는 그래프의 구간을 누적한 값'으로 나누면 측정대상이 기립할 때 우측 하지에 얼마나 힘을 주고 기립했는지 알 수 있다.
반대로, 착석부(100)에 착석된 상태인 측정대상에게 좌측 하지에 최대한 힘을 주고 기립하라고 했을 때, '좌측 지면 반발력이 그리는 그래프의 구간을 누적한 값'을 '전체 지면 반발력이 그리는 그래프의 구간을 누적한 값'으로 나누면 측정대상이 기립할 때 좌측 하지에 얼마나 힘을 주고 기립했는지 알 수 있다.
이를 통해 우측 또는 좌측 하지의 근력 또는 마비 상태를 예측할 수 있다.
이와 같이 제어부(400)에서는 하지의 근력 또는 마비 상태를 분석 또는 판단할 수 있다.
상기 제어부(400)에는 디스플레이부(500)가 연결될 수 있으며, 상기 디스플레이부(500)를 통해 제어부(400)에서 분석 또는 판단된 내용이 실시간으로 피드백될 수 있다.
예를 들어, 의료진이 환자의 재활 상태를 시각적으로 확인할 수 있으며, 숫자 또는 문자를 포함하여 사용자가 쉽게 인지할 수 있게 할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 하지 근력 시스템은 게임 및/또는 인터넷 기반의 가상 세계와 상호작용하도록 게임 서버에 접속될 수 있어, 재활 치료를 하면서 재미를 유도할 수 있으므로, 재활 치료를 효과적으로 할 수 있다.
이때, 게임은 반발력 측정부(300)에서 측정된 지면 반발력의 크기와 좌우 비를 이용하여 할 수 있다.
예를 들어, 지면 반발력의 크기와 좌우 비를 이용하여 측정된 하지 근력을 통해 근력이 약한 측의 하지를 더욱 강화시키도록 사용자의 재활 운동을 유도할 수 있다.
또한, 사용자의 재활 운동에 따라 캐릭터의 움직임을 제어할 수 있도록 마련될 수 있으며, 게임의 종류에 따라 사용자는 흥미를 갖고 재활 운동에 임할 수 있다.
게다가, 타인과 함께 하는 게임의 경우, 경쟁심을 유도하여 적극적으로 재활 운동에 참여할 수 있다.
이와 같이 일 실시예에 따른 하지 근력 측정 장치는 카메라, 모션 캡쳐기, 모션 센서 또는 스위치 등을 이용하여 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점을 효율적으로 파악할 수 있고, 측정대상이 착석부로부터 분리되는 시점에서 하지의 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있고, 지면 반발력이 그리는 면적을 이용하여 하지 근력의 마비 정도 및 하지 근력을 측정할 수 있으며, 지면 반발력의 크기 및 좌우 비를 이용하여 하지를 훈련시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 하지 근력 측정 시스템
100: 착석부
200: 자세 측정부
210: 카메라
220: 모션 캡쳐기
222: 패치
224: 카메라
230: 모션 센서
232: 밴드
240: 스위치
300: 반발력 측정부
310: 제1 측정 요소
320: 제2 측정 요소
400: 제어부
500: 디스플레이부

Claims (11)

  1. 측정대상이 착석 가능한 착석부;
    상기 측정대상의 자세를 측정할 수 있는 자세 측정부; 및
    상기 측정대상의 하부에 배치되어, 상기 측정대상에 의한 지면으로부터의 지면 반발력을 측정하는 반발력 측정부;
    를 포함하고,
    상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간의 지면 반발력을 이용하여 상기 측정대상의 하지 근력을 측정할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자세 측정부는 카메라로 마련되고, 상기 카메라에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자세 측정부는 모션 캡쳐기로 마련되고, 상기 모션 캡쳐기에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자세 측정부는 자이로 센서 또는 가속도 센서를 포함하는 모션 센서로 마련되고, 상기 모션 센서에 의해 상기 측정대상이 상기 착석부로부터 분리되는 순간을 감지할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자세 측정부는 상기 측정대상의 엉덩이에 장착 가능한 스위치로 마련되고, 상기 측정대상의 엉덩이가 상기 착석부로부터 분리될 때, 상기 스위치는 온 또는 오프 상태로 전환될 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반발력 측정부는,
    한쪽 하지의 하부에 마련된 제1 측정 요소; 및
    다른 쪽 하지의 하부에 마련된 제2 측정 요소;
    를 포함하고,
    상기 제1 측정 요소 및 상기 제2 측정 요소에 의해 하지의 지면 반발력을 측정할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 측정 요소에 의해 측정된 제1 지면 반발력과 상기 제2 측정 요소에 의해 측정된 제2 지면 반발력의 비교에 의해 양쪽의 하지 근력을 평가할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    제어부를 더 포함하고, 상기 제어부에 의해 상기 반발력 측정부에서 측정된 지면 반발력을 통해 하지 근력을 산출할 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부에는 디스플레이부가 연결되고, 상기 디스플레이부를 통해 상기 제어부에서 분석 또는 판단된 내용이 실시간으로 피드백될 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 게임 또는 인터넷 기반의 가상 세계와 상호작용하도록 게임 서버에 접속될 수 있어 하지를 훈련시킬 수 있는 하지 근력 측정 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반발력 측정부는 압력 센서, 압전 플레이트 또는 스트레인 게이지를 포함하는 하지 근력 측정 시스템.
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