KR20160096506A - Ｌｃｍ 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 적어도 3개 이상의 압력 측정 센서(11)를 이용하여 전용의 착석정보 센싱을 수행하며, 압력 측정 센서(11)로, 좌측 압력 측정 센서, 우측 압력 측정 센서 및 전방 압력 측정 센서를 부착하여 신체의 체중분포에 대한 모니터링을 수행하여, 모니터링 정보를 가공하여 자세 정보를 추정하도록 하기 위한 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10); 및 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)로부터 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구하여 초기 좌표로 설정한 뒤, 기준값으로 설정된 초기 좌표를 이용해 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구한 뒤, 거리 및 각도 변화에 따른 산만도 진단을 통해 산만도와 자세교정요구율을 수치화하여 제공하는 모니터링 프로그램을 구비하는 스마트폰(30); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 자세 모니터링과 기록 저장을 통하여 자세 교정을 유도하여 질병을 예방할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 의료용으로 이용되어 진단에 활용될 자료를 생성할 수 있는 효과를 제공한다. 뿐만 아니라, 스마트기기인 스마트폰과의 연동을 통해 지속적인 건강관리가 가능하며, 기존 의자에 쉽게 장착이 가능할 뿐만 아니라 IT 융합을 통한 스마트 센서 패드로 자세교정, 산만도 모니터링 등의 건강관리 기능을 부가함에 따라 기존 자세교정 장치와 차별화할 수 있는 효과를 제공한다.
이에 의해, 자세 모니터링과 기록 저장을 통하여 자세 교정을 유도하여 질병을 예방할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 의료용으로 이용되어 진단에 활용될 자료를 생성할 수 있는 효과를 제공한다. 뿐만 아니라, 스마트기기인 스마트폰과의 연동을 통해 지속적인 건강관리가 가능하며, 기존 의자에 쉽게 장착이 가능할 뿐만 아니라 IT 융합을 통한 스마트 센서 패드로 자세교정, 산만도 모니터링 등의 건강관리 기능을 부가함에 따라 기존 자세교정 장치와 차별화할 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 압력 측정 센서 즉, 로드셀(load cell)을 행렬 형태로 배치하여 패드를 만들고 패드에 가해지는 압력을 측정한 뒤, 모바일 디바이스 환경 또는 PC 등에서 모니터링하거나 데이터를 재가공하여 유용하게 활용하도록 위한 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법에 관한 것이다.
u-헬스케어는 적용분야에 따라 u-Medical(치료 중심), u-Silver(고령자 대상), u-Wellness(정상인 대상)로 구분할 수 있으며, 특히 u-Wellness(정상인 대상) 분야는 시장의 규모뿐만 아니라 다양한 서비스 모델을 통해 향후 시장성장을 주도할 것으로 예상된다.
u-Wellness(정상인 대상) 분야 기술의 부각과 건강 및 사무환경에 관한 관심이 높아지면서 기능성 및 인체공학적 의자 및 방석의 수요가 계속 증가하고 있으며, 무엇더욱 많은 시간을 의자를 사용해야 하는 학습자 및 사무직 종사자에게 좌식생활의 중요성이 부각되고 있다.
대부분 책상에서 컴퓨터로 근무하는 직장인들이나 의자에 오랜 시간 않아서 책을 보는 학생들의 대표적인 질환의 하나로 일자목, 거북목 증후군, 척추측만증, 골반불균형, 특관절 불균형 등 있다. 특히 스마트폰이 확산 되면서 더욱 발병이 증가하는 추세이므로 이를 위한 자세 모니터링 및 자세에 대한 교정을 필요로 하고 있다.
[관련기술문헌]
1. 자세 교정의 용도 전환 기능을 갖춘 자세 교정용 의자(Chair for Posture Reform Having Function for Conversion of Use with Posture Reform) (특허출원번호 제10-2010-0111313호)
2. 운전 자세 교정 장치(DRIVING POSITION CORRECTING APPARATUS FOR GIVING A WARNING FOR A TRAVELING POSITION BY ANALYZING BODY PRESSURE DISTRIBUTION DATA AND IMAGE DATA) (특허출원번호 제10-1997-0078805호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자세 모니터링과 기록 저장을 통하여 자세 교정을 유도하여 질병을 예방할 수 있도록 하기 위한 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 의료용으로 이용되어 진단에 활용될 자료를 생성할 수 있도록 하기 위한 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 스마트기기인 스마트폰과의 연동을 통해 지속적인 건강관리가 가능하며, 기존 의자에 쉽게 장착이 가능할 뿐만 아니라 IT 융합을 통한 스마트 센서 패드로 자세교정, 산만도 모니터링 등의 건강관리 기능을 부가함에 따라 기존 자세교정 장치와 차별화하도록 하기 위한 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템은, 적어도 3개 이상의 압력 측정 센서(11)를 이용하여 전용의 착석정보 센싱을 수행하며, 압력 측정 센서(11)로, 좌측 압력 측정 센서, 우측 압력 측정 센서 및 전방 압력 측정 센서를 부착하여 신체의 체중분포에 대한 모니터링을 수행하여, 모니터링 정보를 가공하여 자세 정보를 추정하도록 하기 위한 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10); 및 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)로부터 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구하여 초기 좌표로 설정한 뒤, 기준값으로 설정된 초기 좌표를 이용해 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구한 뒤, 거리 및 각도 변화에 따른 산만도 진단을 통해 산만도와 자세교정요구율을 수치화하여 제공하는 모니터링 프로그램을 구비하는 스마트폰(30); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 이용한 자세 교정 방법은, 사용자의 착석위치에 따른 자세 정보를 검출하기 위해 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)에 포함된 3개의 압력 측정 센서(11)를 이용하는 자세 검출 기법을 수행하는 LCM 시스템 기반 자세 교정 방법에 있어서, 3개의 압력 측정 센서(11)를 삼각형으로 배치하여 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구하여 초기 좌표로 설정하는 제 1 단계; 기준값으로 설정된 초기 좌표를 이용해 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구하는 제 2 단계; 및 거리 및 각도 변화에 따른 산만도 진단을 통해 산만도와 자세교정요구율을 수치화하여 제공하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 제 1 단계는, 기준값 설정을 위해 최초 정자세로 앉은 상태에서 무게 신호를 검출하고 삼각형의 무게 중심(Triangle centroid)을 구하여 좌표로 변환하기 위해 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)의 3개의 압력 측정 센서(11) 중 좌측 압력 측정 센서의 좌표를 (-a1, 0), 우측 압력 측정 센서의 좌표를 (b1, 0), 전방 압력 측정 센서의 좌표를 (0, -c1)이라고 하고, 하기의 수학식 1에 의해 무게 중심(Triangle centroid)의 좌표를 구하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
또한, 상기 제 2 단계는, 기준값으로 설정된 초기 좌표는 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구하기 위해 하기의 수학식 2에 의해 연산하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
또한, 상기 제 2 단계의, 두 좌표의 거리는 잘못된 자세를 판별하기 위한 민감도(Sensitivity)를 반영하며, 각도는 360°를 기준으로 4개의 방향으로 나누어 좌, 우, 앞, 뒤로 기울어진 자세(Posture)를 구분하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법은, 자세 모니터링과 기록 저장을 통하여 자세 교정을 유도하여 질병을 예방할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법은, 의료용으로 이용되어 진단에 활용될 자료를 생성할 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LCM 시스템 및 이를 이용한 자세 교정 방법은, 스마트기기인 스마트폰과의 연동을 통해 지속적인 건강관리가 가능하며, 기존 의자에 쉽게 장착이 가능할 뿐만 아니라 IT 융합을 통한 스마트 센서 패드로 자세교정, 산만도 모니터링 등의 건강관리 기능을 부가함에 따라 기존 자세교정 장치와 차별화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 LCM 시스템에 사용되는 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 중 자세 정보 추출 모듈(20)의 심탄도 측정을 위한 인터페이스를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템에서 모니터링 프로그램 방식을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 이용한 자세 정보 검출을 통한 자세 교정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템의 스마트폰(30)에 모니터링 프로그램에 의해 구현된 메인 UI 화면(a), 가장 안 좋은 자세의 경우 UI 화면(b), 비스듬히 기울린 자세의 경우 UI 화면(c), 정자세의 경우 UI 화면(d)을 나타내는 참조도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 중 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 중 자세 정보 추출 모듈(20)의 심탄도 측정을 위한 인터페이스를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템에서 모니터링 프로그램 방식을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 이용한 자세 정보 검출을 통한 자세 교정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템의 스마트폰(30)에 모니터링 프로그램에 의해 구현된 메인 UI 화면(a), 가장 안 좋은 자세의 경우 UI 화면(b), 비스듬히 기울린 자세의 경우 UI 화면(c), 정자세의 경우 UI 화면(d)을 나타내는 참조도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 중 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)의 활용예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 다른 LCM 시스템에 사용되는 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)는 착석자의 자세 정보 검출을 위해 방석형으로, 3개 이상의 압력 측정 센서(11)를 포함하여 구성된다.
즉, 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)는 적어도 3개 이상의 압력 측정 센서(11)를 이용하여 전용의 착석정보 센싱을 수행한다.
이와 같이 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10) 상에 3개의 압력 측정 센서(11)인 좌측 압력 측정 센서, 우측 압력 측정 센서 및 전방 압력 측정 센서를 부착함으로써 신체의 체중분포(앞, 양옆, 뒤)에 대한 모니터링을 수행할 수 있으며, 이를 가공하여 자세 정보를 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, LCM 시스템은 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10), 그리고 자세 정보 추출 모듈(20)을 포함한다. 자세 정보 추출 모듈(20)은 3-채널 차등 앰프(21)(G=500), 3-채널 노치 필터(22)(Fc=60Hz), 3-채널 로우 패스 필터(23)(Fc=20Hz)를 포함함으로써, 센서 계측 시스템을 구현할 수 있다.
즉, 도 2를 참조하면, LCM 시스템은 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)에 포함된 압력 측정 센서(11)로부터 측정된 신호의 계측 및 분석을 통해 최적의 자세검출 시스템을 구현할 수 있다. 이를 위해 자세 정보 추출 모듈(20)은 3-채널 차등 앰프(21)(G=500), 3-채널 노치 필터(22)(Fc=60Hz), 3-채널 로우 패스 필터(23)(Fc=20Hz)를 포함함으로써, 다채널 신호처리를 통한 체중의 분포도, 효율적 잡음제거 및 신호 컨디셔닝 기법, 최적의 채널 선택 및 실시간 계측을 수행하여 최종적으로 자세 정보를 추출할 수 있다.
이러한 구성에 의해 기능성 스마트 방석에 해당하는 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)는 자세 정보 추출 모듈(20)에 의해 착석자의 호흡 및 움직임에 따른 노이즈 신호를 최소화할 수 있다.
도 3은 도 2의 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템 중 자세 정보 추출 모듈(20)의 심탄도 측정을 위한 인터페이스를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, LCM 시스템 중 자세 정보 추출 모듈(20)은 LCM 시스템에 대한 제어와 무선전송을 위한 구성요소를 구비한다.
본 발명에서 자세 정보 추출 모듈(20)은 다중 압력 측정 센서(11)로 구성된 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)로 계측된 체중분포 신호의 A/D 변환 및 무선으로 PC 또는 스마트폰(30)으로 데이터를 전송하기 위하여 블루투스 방식의 무선전송모듈을 포함한다.
즉, LCM 시스템을 무선 계측 시스템으로 구성하기 위하여 블루투스 통신방식을 적용하며, 스마트폰(30)에 별도의 동글시스템을 필요치 않지만 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)와 연결된 자세 정보 추출 모듈(20)에 블루투스 무선통신을 적용하는 것이다.
한편, 자세 정보 추출 모듈(20)은 다중 압력 측정 센서(11)에 의해 측정된 심탄도 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 전송하기 위하여 저전력의 높은 성능을 낼 수 있는 ATMEL사의 ATmega128L 프로세서를 제어부(20a)로 사용한다. 여기서 ATmega128L 프로세서는 3.3v의 전압에서도 동작이 가능한 8-bit RISC 마이크로컨트롤러에 해당한다. 또한, 자세 정보 추출 모듈(20)은 Analog 및 Digital I/O를 사용하여 생체계측을 위한 다양한 센서를 인터페이스가 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템에서 모니터링 프로그램 방식을 나타내는 구성도이다. 도 4를 참조하면, LCM 시스템에서의 스마트폰(30) 기반의 모니터링이 수행될 수 있다. 즉, 스마트폰(30)은 모바일 환경에서 계측된 신호를 모니터링 하고, 데이터베이스 서버(미도시)와 연동하여 데이터를 저장 및 관리하기 위하여 안드로이드(Android) 플랫폼 기반의 어플리케이션으로 도 4에 도시된 구성을 갖는 모니터링 프로그램을 저장하고 비상주 메모리인 시스템 메모리 상으로 실행한다.
즉, 스마트폰(30)에서 사용되는 모니터링 프로그램은 GUI 환경에서 동작하며, 계측시스템인 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10) 및 자세 정보 추출 모듈(20)에서 전송된 데이터의 디스플레이 및 신호처리 기능 등을 구현하며, 사용자는 저자 서버에 접속하여 로그인한 후 작업을 할 수 있다.
이 경우 모니터링 프로그램은 사용자의 구분과 신호계측 후 자세 정보, 산만도 등의 건강정보 데이터를 데이터베이스 서버에 저장하여 관리한다.
모니터링 프로그램은 계측시스템인 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10) 및 자세 정보 추출 모듈(20)에서 전송된 계측 데이터를 블루투스를 통해 수신하도록 코딩되어 있다. 이에 따라 스마트폰(30)으로 전송된 데이터는 패킷의 오류검사과정을 거친 후 신호의 종류에 따라 신호별 각 샘플 정보를 추출하는데 사용된다.
모니터링 프로그램은 신호의 각 패킷에 시퀀스넘버를 인가하고 각 시퀀스넘버를 검사함으로써 전송과정에서 발생할 수 있는 데이터 누락을 방지한 뒤, 스마트폰(30)의 디스플레이로 전송된 데이터를 출력한다.
모니터링 프로그램은 블루투스의 데이터 전송속도와 스마트폰(30) 자체의 데이터 처리 속도 차이를 극복하기 위해 더블 버퍼링 기법을 사용하여 처리하며, 자세 정보 추출 모듈(20)과의 블루투스 페어링과 디스플레이, 데이터처리 세 부분은 각각의 쓰레드를 생성하여 동작시킴으로써 그래프를 그리는 도중에도 블루투스를 통해 수신되는 데이터를 버퍼에 저장하여 데이터의 누락을 막는 병행처리를 수행할 수 있다.
또한, 모니터링 프로그램은 스마트폰(30)의 WIFI 모듈이나 3G, 4G, LTE 등의 무선통신 모듈을 이용해 데이터베이스 서버와 연동하여 계측된 심탄도 데이터 저장 및 관리가 수행되도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템을 이용한 자세 정보 검출을 통한 자세 교정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 모니터링 프로그램은 자세 정보를 이용해 자세에 대한 그래프를 그리고, 미리 데이터베이스화된 자세 정보와의 비교를 통해 올바른 자세와 교정이 요구되는지를 분석한 뒤, 교정이 요구되는 자세가 일정시간 이상 유지될 경우 알람을 통해 사용자가 인지할 수 있도록 하여 바른 자세를 유도하는 기능을 부여한다. 즉, 상술한 자세 정보는 항상 건강한 자세를 유지하도록 할 뿐만 아니라 척추관련 질환의 치료과정에서도 활용할 수 있다.
사용자의 착석위치에 따른 자세 정보를 검출하기 위해 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)에 포함된 3개의 압력 측정 센서(11)를 이용하는 자세 검출 기법이 구현된다.
모니터링 프로그램은 3개의 압력 측정 센서(11)를 삼각형으로 배치하여 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구한다. 즉, 모니터링 프로그램은 도 5a와 같이 기준값 설정을 위해 최초 정자세로 앉은 상태에서 무게 신호를 검출하고 삼각형의 무게 중심(Triangle centroid)을 구하여 좌표로 변환한다.
다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)의 3개의 압력 측정 센서(11) 중 좌측 압력 측정 센서의 좌표를 (-a1, 0), 우측 압력 측정 센서의 좌표를 (b1, 0), 전방 압력 측정 센서의 좌표를 (0, -c1)이라고 할 때, 하기의 수학식 1에 의해 구현된 무게 중심(Triangle centroid)의 좌표를 구한다.
이와 같이 기준값으로 설정된 초기 좌표는 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구하며, 구하는 식은 하기의 수학식 2와 같다.
여기서 두 좌표의 거리는 잘못된 자세를 판별하기 위한 민감도(Sensitivity)를 반영하며, 각도는 360°를 기준으로 4개의 방향으로 나누어 좌, 우, 앞, 뒤로 기울어진 자세(Posture)를 구분하기 위해 사용된다.
이러한, 자세 변화 기반의 산만도 모니터링에 대해서 살펴보면, 모니터링 프로그램은 자세 변화 모니터링 기반의 산만도 진단을 통해 업무 및 학습에 도움 주고자 산만도와 자세교정요구율을 수치화할 수 있다.
즉, 모니터링 프로그램은 무게 신호가 미리 설정된 시간 동안 검출되지 않는 경우에는 착석자가 의자에서 탈석한 것으로 판단한다.
그리고, 모니터링 프로그램은 복수 개의 압력 측정 센서(11)에서 각 압력 측정 센서(11)에서 전해지는 무게 신호가 미리 설정된 시간 동안 미약한 경우에는 착석자가 반쯤 앉은 경우로 판단한다.
모니터링 프로그램은 3개의 압력 측정 센서(11) 중에서 특정 압력 측정 센서에만 미리 설정된 시간 동안 지속적으로 무게 신호가 크게 나타나면 한쪽으로 착석자가 기울여 앉은 것으로 판단한다.
모니터링 프로그램은 3개의 압력 측정 센서(11)에서 무게 신호가 일정 수치이상으로 자꾸 변동되면 착석자가 제대로 앉아 있지 못하고 자꾸만 의자에서 움직이고 있다는 것으로 판단한다.
한편, 모니터링 프로그램은 압력 측정 센서(11)에서 무게 신호가 임계치 이상 변화되는 것을 이벤트라고 정의하여 일정 시간 동안에 감지되는 이벤트 숫자를 산만도의 수치로 사용한다.
여기서 미리 설정된 시간은 착석자 또는 모니터링 하는 관리자가 임의로 설정가능하며, 착석자의 집중도를 고려하여 10분 또는 30분 단위로 설정하는 것이 바람직하다.
모니터링 프로그램에 의해 산만도(Attention deficit level)를 구하는 식은 하기의 수학식 3과 같다.
이에 따라, 모니터링 프로그램은 잘못된 자세를 유지하는 시간이 길어지는 경우도 착석자가 바른 자세를 유지하지 못하거나 잘못된 착석 습관을 갖고 있음을 의미하므로 착석자가 알 수 있도록 이를 수치화하여 착석자 또는 착석자를 모니터링하는 관리자에게 알려주도록 코드화되어 있다.
한편, 모니터링 프로그램에 의해 자세교정 요구율을 구하는 것은 하기의 수학식 4와 같다.
본 발명에서는 자세 교정 및 산만도 모니터링이 가능한 스마트 방석인 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)를 제시함으로써, 다중 압력 측정 센서(11)를 이용한 사용자 체중분포 신호 검출하고, 체중분포 신호로부터 자세검출 알고리즘에 의해 자세 정보 검출에 따른 착석기간 동안 자세 정보 피드백을 통해 바른 자세를 유도하여 자세 교정을 수행한다.
여기서 산만도 모니터링을 통해 자세 변화 모니터링 기반의 산만도 측정에 따른 업무 및 학습 습관 모니터링도 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LCM 시스템의 스마트폰(30)에 모니터링 프로그램에 의해 구현된 메인 UI 화면(a), 가장 안 좋은 자세의 경우 UI 화면(b), 비스듬히 기울린 자세의 경우 UI 화면(c), 정자세의 경우 UI 화면(d)을 나타내는 참조도면이다.
즉, 상술한 LCM 시스템은 압력 측정 센서(11)인 로드셀(load cell)을 행렬 형태로 배치하여 패드인 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)를 만들고, 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)에 가해지는 압력을 측정한 뒤, 모바일 디바이스 환경 또는 PC 등에서 모니터링하거나 데이터를 재가공하여 유용하게 활용할 수 있도록 한다.
즉, 도 7과 같이 방석 또는 의자에 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)가 이용되었을 때, 체중의 분포도를 측정, 자세 교정을 유도할 수 있다. 최근 우리 사회에서는 책상에서 컴퓨터로 근무하는 직장인들이나 책상에 오랜 시간 않아서 책을 보는 학생들의 대표적인 질환의 하나로 일자목, 거북목 증후군, 척추측만증, 골반불균형, 특관절 불균형 등이 문제가 되고 있으며, 특히 스마트폰이 확산되면서 더욱 발병이 증가하는 추세이다. 따라서 본 발명에 따른 LCM 시스템을 이와 같이 활용하는 경우 자세 모니터링과 기록 저장을 통하여 자세 교정을 유도하여 질병을 예방할 수 있다. 또한 더 나아가 의료용으로 이용되어 진단에 활용될 자료를 만들 수 있을 것으로 기대된다.
또 다른 활용 예로써는 집중력을 판단하는 기준으로 이용될 수 있다. 착석자의 무게 분포를 통해 자세 정보를 추출, 자세 정보가 바뀌는 패턴을 이용하여 착석자의 집중도를 분석하는 자료로써 활용될 수 있다. 본 활용의 예는 오락적인 정보가 제공 가능하며, 정확도가 높은 알고리즘을 구성한다면 학생, 사무원 등 집중력이 필요한 사용자들에게 유용한 정보를 제공할 수 있다.
또 다른 활용예로, 본 발명에 따른 LCM 시스템은 피트니스 용도로 활용이 가능하다. 패드에 가해지는 압력 정보를 이용하여 밸런스를 계산, 패드 위에서 요가, 필라테스 등과 같은 피트니스 활동을 보조해주는 기능으로 작동할 수 있다.
마지막으로 본 발명에 따른 LCM 시스템의 활용 예로써는 의료, 의료보조용 기능이다. 사용자가 패드 위에 서있을 때 패드에 가해지는 압력을 이용, 압력의 변화 패턴을 측정한다. 이는 의료용으로 어지러움증, 균형 유지 장애를 진단하는 자료가 될 수 있으며 의료 보조용으로 사용자 스스로 자가진단을 하는 기능을 가질 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드
11: 압력 측정 센서
20: 자세 정보 추출 모듈
20a: 제어부
21: 3-채널 차등 앰프
22: 3-채널 노치 필터
23: 3-채널 로우 패스 필터
11: 압력 측정 센서
20: 자세 정보 추출 모듈
20a: 제어부
21: 3-채널 차등 앰프
22: 3-채널 노치 필터
23: 3-채널 로우 패스 필터
Claims (5)
- 적어도 3개 이상의 압력 측정 센서(11)를 이용하여 전용의 착석정보 센싱을 수행하며, 압력 측정 센서(11)로, 좌측 압력 측정 센서, 우측 압력 측정 센서 및 전방 압력 측정 센서를 부착하여 신체의 체중분포에 대한 모니터링을 수행하여, 모니터링 정보를 가공하여 자세 정보를 추정하도록 하기 위한 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10); 및
다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)로부터 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구하여 초기 좌표로 설정한 뒤, 기준값으로 설정된 초기 좌표를 이용해 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구한 뒤, 거리 및 각도 변화에 따른 산만도 진단을 통해 산만도와 자세교정요구율을 수치화하여 제공하는 모니터링 프로그램을 구비하는 스마트폰(30); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 LCM 시스템.
- 사용자의 착석위치에 따른 자세 정보를 검출하기 위해 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)에 포함된 3개의 압력 측정 센서(11)를 이용하는 자세 검출 기법을 수행하는 LCM 시스템 기반 자세 교정 방법에 있어서,
3개의 압력 측정 센서(11)를 삼각형으로 배치하여 각 압력 측정 센서(11)의 무게 신호를 이용하여 무게 중심을 구하여 초기 좌표로 설정하는 제 1 단계;
기준값으로 설정된 초기 좌표를 이용해 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구하는 제 2 단계; 및
거리 및 각도 변화에 따른 산만도 진단을 통해 산만도와 자세교정요구율을 수치화하여 제공하는 제 3 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCM 시스템을 이용한 자세 교정 방법.
- 청구항 2에 있어서, 제 1 단계는,
기준값 설정을 위해 최초 정자세로 앉은 상태에서 무게 신호를 검출하고 삼각형의 무게 중심(Triangle centroid)을 구하여 좌표로 변환하기 위해 다중 압력 측정 센서 기반 스마트 센서 패드(10)의 3개의 압력 측정 센서(11) 중 좌측 압력 측정 센서의 좌표를 (-a1, 0), 우측 압력 측정 센서의 좌표를 (b1, 0), 전방 압력 측정 센서의 좌표를 (0, -c1)이라고 하고, 하기의 수학식 1에 의해 무게 중심(Triangle centroid)의 좌표를 구하는 것을 특징으로 하는 LCM 시스템을 이용한 자세 교정 방법.
[수학식 1]
- 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 단계는,
기준값으로 설정된 초기 좌표는 이후 입력되는 무게 중심과 계산되어 차를 구하고 초기값과 거리 및 각도를 구하기 위해 하기의 수학식 2에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 LCM 시스템을 이용한 자세 교정 방법.
[수학식 2]
- 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 단계의,
두 좌표의 거리는 잘못된 자세를 판별하기 위한 민감도(Sensitivity)를 반영하며, 각도는 360°를 기준으로 4개의 방향으로 나누어 좌, 우, 앞, 뒤로 기울어진 자세(Posture)를 구분하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 LCM 시스템을 이용한 자세 교정 방법.
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