KR20190018265A

KR20190018265A - 자세 모니터링 장치, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20190018265A
Application number: KR1020170103008A
Authority: KR
Inventors: 임재중; 이형원
Original assignee: 주식회사 메이드웨이; 전북대학교산학협력단
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2019-02-22

Abstract

본 발명에 따른 자세 모니터링 장치는 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서, 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서, 제1 센서 및 제2 센서의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 분석부, 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터 중 적어도 하나를 스마트 디바이스로 전송하는 통신부;를 포함한다. 이에 의하면, 사용자(U)의 허리의 좌·우·전·후 방향의 굽힘 정도(굽힘각)를 모두 센싱하여 사용자(U)의 정확한 자세를 모니터링하고, 스마트 디바이스를 통해 현재 자세를 이미지로 디스플레이하거나, 잘못된 자세를 알람이나 진동을 통해 알림으로써, 사용자(U)가 본인의 자세를 자각하고 바른 자세로 교정할 수 있도록 한다.

Description

자세 모니터링 장치, 시스템 및 방법{DEVICE, SYSTEM AND METHOD FOR POSTURE MONITORING}

본 발명은 자세 교정 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 앞으로 굽힌 자세나 옆으로 틀어진 자세를 동시에 모니터링할 수 있는 자세 모니터링 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현대인의 불균형한 자세 습관은 질병과 통증을 유발한다. 등하교나 출근시의 스마트폰 사용에 따른 거북목 증후근, 지하철 내 자세 불안정으로 인한 허리 통증, 장시간 의자에 앉아 컴퓨터를 봐야하는 회사원의 어깨 결림 등이 대표적인 예이며, 그밖에도 일자목, 안면비대칭, 척추측만증, 골반불균형, 휜다리, 족부불균형 등 다양한 질환이 발생하고 있다. 불균형한 자세는 불균형한 성장 발육과 같은 신체적인 영향뿐만 아니라 집중력 저하 등의 정신적인 영향을 초래하기도 한다.

위와 같은 고통을 호소하는 많은 이들이 병원을 찾아 엑스레이 검사, 족저압 검사, 체형 분석 검사, 보행 검사, 체성분 검사, 운동기능 검사, 관절기능 검사 등을 통하여 자세 불균형에 기인한 것인지 확인한 뒤 양방 혹은 한방의 직간접적인 치료를 수행하게 된다.

하지만, 척추 교정 등의 치료가 진행된 이후에도 오랜 시간에 걸쳐 습관이 되어버린 자세나 걸음걸이는 쉽게 고쳐지지 않고, 그 결과 동일한 증상이 반복되는 경우가 비일비재하다.

자세에 기인한 질환을 해소하기 위해서는 체형 건강을 지키기 위한 자세 교정, 다시 말해, 바르게 앉기, 바르게 서기, 바르게 걷기가 습관화되어야 하지만, 스스로 자각하기가 어렵기 때문에 이를 지속적으로 모니터링하고 사용자에게 알릴 수 있는 수단이 필요하다.

이를 감안하여 자세를 모니터링하기 위한 장치가 많이 개발되었다. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0017856호(발명의 명칭: 단말과 연동되는 자세 교정 장치)는 방석에 센서를 구비하여 사용자의 자세를 센싱하고, 스마트폰을 이용하여 자세에 관한 정보를 사용자에게 전달하는 구성을 갖는다. 하지만, 이와 같은 구성은 방석을 벗어나게 되면 사용자의 자세를 센싱할 수 없을 뿐만 아니라, 평소 걸어다닐 때의 사용자 자세는 전혀 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0000353호(발명의 명칭: 자세교정을 위한 생체신호 측정장치)는 피검자의 스포츠 의복에 부착되는 근전도센서 및 관성센서를 통한 생체신호 측정을 통하여 피검자의 자세 교정에 활용하는 구성을 갖는다. 하지만, 사용자의 걸음 걸이와 같은 자세 정보를 실시간으로 모니터링하기 어렵고, 구성이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 생체 신호를 이용하여 사용자의 허리 굽힘 정도를 정확히 센싱하기에는 기술적 어려움이 존재한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0106774호(발명의 명칭: 자세 분석 장치 및 그 동작 방법)는 사용자의 자세 정보를 추출하고, 자세 정보를 분석하여 피드백을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 하지만, 이와 같은 구성은 사용자에 대한 영상을 획득하기 위한 촬영부를 구비해야 하기 때문에, 사용자의 일상적인 자세를 분석하기 어렵다는 문제점이 있다. 아울러, 구성이 복잡하고 착용이 어렵기 때문에 실생활에 이용되기에는 부적합한 면이 없지 않다.

사용자의 자세를 교정하기 위해서는 24시간 동안 지속적으로 사용자의 자세를 모니터링하고, 이를 분석하여 피드백할 수 있어야 한다. 따라서, 구성이 단순하고 휴대성이 높아야 하며 사용자의 다양한 자세를 효과적으로 측정할 수 있어야 한다. 사용자의 자세는 허리의 굽힘 정도에 대한 정보뿐만 아니라 뒤틀림 정보까지 측정할 수 있어야 하지만, 현재까지는 사용자의 자세와 관련한 다양한 정보를 하나의 장치로 측정할 수 있는 수단이 개발되지 않고 있다.

특허문헌1: 한국 공개특허공보 제10-2017-0017856호 (2017.02.15. 공개) 특허문헌2: 한국 공개특허공보 제10-2017-0000353호 (2017.01.02. 공개) 특허문헌1: 한국 공개특허공보 제10-2015-0106774호 (2015.09.22. 공개)

본 발명은 상술한 문제를 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 허리 굽힘 정도 및 뒤틀림 정도를 실시간으로 측정하여 스마트 단말로 피드백을 제공하는 자세 모니터링 장치, 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치는 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서; 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서; 상기 제1 센서 및 제2 센서의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 분석부; 및 상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터 중 적어도 하나를 스마트 디바이스로 전송하는 통신부;를 포함한다.

그리고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서를 수용하며, 허리의 전·후·좌·우 방향으로 탄성을 갖는 플렉서블 바디부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 플렉서블 바디부는, 상기 좌·우 방향으로만 탄성을 갖고 상기 제1 센서를 수용하는 제1 영역 및 상기 전·후 방향으로만 탄성을 갖고 상기 제2 센서를 수용하는 제2 영역을 포함할 수 있다.

그리고, 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 진동에 의한 피드백을 제공하는 햅틱 반응부; 및 허리의 전·후 굽힘 및 좌·우 굽힘의 방향성을 판단하는 방향 센서;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자세 모니터링 시스템은, 자세 모니터링 장치 및 스마트 디바이스를 구성으로 하는 자세 모니터링 시스템에 있어서, 상기 자세 모니터링 장치는, 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서; 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서; 상기 제1 센서 및 제2 센서의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 분석부; 상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터 중 적어도 하나를 상기 스마트 디바이스로 전송하는 통신부; 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 진동에 의한 피드백을 제공하는 햅틱 반응부; 및 허리의 전·후 굽힘 및 좌·우 굽힘의 방향성을 판단하는 방향 센서;를 포함하고, 상기 스마트 디바이스는, 상기 자세 모니터링 장치로부터 전달된 상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 디스플레이하는 터치 스크린;을 포함한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자세 모니터링 방법은 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서로부터 제1 센싱값을 수신하는 단계; 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서로부터 제2 센싱값을 수신하는 단계; 상기 제1 센싱값 및 상기 제2 센싱값에 기초하여 사용자 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 단계; 상기 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되면 경고 신호를 생성하는 단계; 및 상기 경고 신호가 생성되면 진동에 의한 피드백을 제공하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 자세 모니터링 장치, 시스템 및 방법에 의하면, 사용자의 허리 굽힘 정도(굽힘 각도) 및 뒤틀림 정도(뒤틀림 각도)를 실시간으로 측정하여 스마트폰 등의 스마트 디바이스로 피드백을 제공함으로써 사용자로 하여금 자세 교정에 이용할 수 있게 한다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치의 기본적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치 및 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자세 모니터링 장치에 구비된 제1 센서 및 제2 센서의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 5 및 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자세 모니터링 장치에 구비된 제1 센서 및 제2 센서의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 7 및 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자세 모니터링 장치에 구비된 제1 센서 및 제2 센서의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 자세 모니터링 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)의 기본적인 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 사용자(U)의 척추 방향을 따라 부착될 수 있다. 바람직하게는 사용자(U)의 허리 영역에 척추 방향을 따라 부착될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 사용자(U)의 피부에 부착되기 위한 부착 수단(미도시)을 구비할 수 있다.

부착 수단은 접착력을 갖는 부착 패드(pad)로 이루어질 수 있다. 부착 패드는 사용자(U)의 피부에 장시간 부착되어도 피부에 영향을 주지 않는 재질인 것이 바람직하고, 예를 들어, 하이드로겔을 이용함으로써 5회 내지 10회 정도 반복하여 탈부착 가능하게 구성할 수 있다. 부착 패드는 교체 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 또 다른 예로, 부착 수단은 사용자(U)의 허리를 둘러싸는 밴드 형태로 이루어질 수 있다. 밴드 형태의 부착 수단은 적절한 탄성을 갖는 재질로 이루어지고, 벨크로를 구비하여 사용자(U)의 허리 사이즈에 따라 적절히 조절할 수 있다.

사용자(U)의 허리 영역에 부착된 자세 모니터링 장치(100)는 사용자(U)의 자세와 관련한 정보를 센싱하여 스마트 디바이스(200)로 전송하고, 사용자(U)는 스마트 디바이스(200)을 통해 전달되는 자세 관련 정보를 통해 스스로 자세를 바로잡을 수 있다.

사용자(U)는 도 1b에 도시된 바와 같이 허리를 좌·우 방향(R1)으로 비틀거나, 전·후 방향(R2)으로 굽히거나 펴는 동작을 한다. 인체해부학적으로 인체의 면(planes of the human body)은 관상면(Coronal Plane), 시상면(Midsagittal Plane), 수평면(Transvers Plane), 대각선면(Oblique Plane)으로 나눌 수 있다. 관상면은 인체의 한쪽 측면에서 반대측 측면까지 수직으로 통과하여 앞뒤로 나누는 수직 평면을 의미하며, 더욱 구체적으로 귀-외이도와 견봉을 중심으로 인체를 앞뒤로 나누는 면을 의미하고, 시상면은 인체를 앞에서 뒤까지 수직으로 통과하는 면으로 인체를 좌우로 균등하게 나누는 면을 의미하며, 수평면은 지면과 평행하게 수평으로 통과하여 인체를 위아래로 나누는 면을 의미하고, 대각선면은 한쪽 어깨 끝에서 대각선 방향으로 나누는 면을 의미한다.

도 1b의 R1 방향은 시상면을 기준으로 좌우로 굽히는 방향을 의미하고, R2 방향은 관상면을 기준으로 전후로 굽히거나 펴는 방향을 의미한다. 마찬가지로, R1 방향은 허리를 좌우로 뒤트는 방향이고, R2 방향은 허리를 앞뒤로 굽히거나 펴는 방향을 의미한다.

본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 사용자(U)의 허리의 좌·우·전·후 방향의 굽힘 정도(굽힘각)를 모두 센싱하여 사용자(U)의 정확한 자세를 모니터링하고, 스마트 디바이스(200)를 통해 현재 자세를 이미지로 디스플레이하거나, 잘못된 자세를 알람이나 진동을 통해 알림으로써, 사용자(U)가 본인의 자세를 자각하고 바른 자세로 교정할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100) 및 시스템(1000)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 제1 센서(111), 제2 센서(112), 분석부(120), 햅틱 반응부(130), 통신부(140) 및 저장부(150)를 포함한다. 그리고, 본 발명에 따른 자세 모니터링 시스템(1000)은 자세 모니터링 장치(100)와 스마트 디바이스(200)를 포함하며, 스마트 디바이스(200)는 컨트롤러(210), 통신부(220), 터치 스크린(230) 및 저장부(240)를 포함한다.

제1 센서(111)는 도 1b의 R1 방향, 다시 말해 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 센서로, 스트레인 게이지(strain gauge) 등으로 구현될 수 있다. 스트레인 게이지는 물체의 인장, 압축, 비틀림 등에 의해 원래의 길이에 대해 늘어나거나 줄어들게 되면 전기적 저항이 변화하는 원리를 이용하여 변형률이나 변형도를 측정하는 센서이다. 사용자(U)가 도 1b의 R1 방향으로 허리를 비틀게 되면, 제1 센서(111)는 센서의 변형(길이 변형)에 따른 전기적 저항의 변화량을 감지하며, 이를 통해 사용자(U)의 허리 비틀림 정도를 판단할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 제1 센서(111) 외에 자이로 센서(gyro sensor)나 가속도 센서(acceleration sensor)와 같은 방향 센서를 구비하여, 사용자(U)가 허리를 좌측으로 뒤틀었는지, 우측으로 뒤틀었는지를 판단할 수 있다.

제2 센서(112)는 도 1b의 R2 방향, 다시 말해 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 센서로, 제1 센서(111)와 마찬가지로 스트레인 게이지(strain gauge) 등으로 구현될 수 있다. 사용자(U)가 도 1b의 R2 방향으로 허리를 굽히게 되면, 제1 센서(111)는 센서의 변형(길이 변형)에 따른 전기적 저항의 변화량을 감지하며, 이를 통해 사용자(U)의 허리 비틀림 정도를 판단할 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 제2 센서(112) 외에 자이로 센서(gyro sensor)나 가속도 센서(acceleration sensor)와 같은 방향 센서를 구비하여, 사용자(U)가 허리를 앞쪽으로 굽혔는지 뒤쪽으로 폈는지를 판단할 수 있다.

제1 센서(111) 및 제2 센서(112)는 별개의 구성으로 구현되는 것이 바람직하지만, 자이로 센서나 가속도 센서는 제1 센서(111)와 통합된 복합 센서로 구현되거나, 제2 센서(112)와 통합된 복합 센서로 구현될 수 있다.

제1 센서(111)와 제2 센서(112)의 구조 및 배치에 대해서는 도 3 내지 12를 참조하면서 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

분석부(120)는 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석한다. 분석부(120)는 제1 센서(111)의 센싱값 및 제2 센서(112)의 센싱값을 분석하고, 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되면 경고 신호를 생성하여 통신부(140)를 통해 스마트 디바이스(200)로 전송하거나, 햅틱 반응부(130)를 통해 진동을 울릴 수 있다. 이때, 스마트 디바이스(200)는 경고 표시, 경고음, 햅틱 반응 등의 시각적, 청각적, 촉각적 피드백을 제공하여 사용자(U)의 자세 교정을 유도한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 타이머(미도시)를 더 포함할 수 있다. 타이머(미도시)는 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기준값(기설정된 각도) 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는지를 판단하는 기능을 갖는다.

통신부(140)는 제1 센서(111)에서 센싱된 로우 데이터, 제2 센서(112)에서 센싱된 로우 데이터 및 분석부(120)의 분석 데이터 중 적어도 하나를 스마트 디바이스(200)로 전송하는 기능을 갖는다. 통신부(140)를 통한 자세 모니터링 장치(100)와 스마트 디바이스(200) 사이의 데이터 송수신은 와이파이(Wi-fi), 블루투스(Bluetooth) 등 공지된 다양한 통신 방식에 의하여 이루어질 수 있다.

저장부(150)는 제1 센서(111)에서 센싱된 로우 데이터, 제2 센서(112)에서 센싱된 로우 데이터 및 분석부(120)의 분석 데이터를 저장하는 기능을 갖는다. 또한, 저장부(150)는 사용자(U)의 자세와 관련하여 정상 자세에 대한 기준값, 다시 말해, 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도(굽힘 각도)에 대한 적정값을 저장한다. 상기 기준값은 스마트 디바이스(200)를 통해 사용자에 의하여 설정될 수 있다. 즉, 사용자(U)는 스마트 디바이스(200)의 터치 스크린(230)을 통해 정상 자세에 대한 기준값을 입력하고, 입력된 기준값은 스마트 디바이스(200)의 통신부(220)를 통하여 자세 모니터링 장치(100)로 전달되어 저장부(150)에 저장될 수 있다.

본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)에 의하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 판단할 수 있기 때문에, 사용자(U)의 자세를 명확히 판단할 수 있다. 본 발명은 허리의 굽힘 정도뿐만 아니라 좌우 방향의 뒤틀림 정도까지 판단할 수 있기 때문에, 굽은 자세에 의한 일자목 등의 자세 교정뿐만 아니라 척추측만곡이나 다리 휨과 같이 나쁜 자세에 기인한 다양한 증상에 대처할 수 있게 된다.

다시 도 2를 참조하면서, 본 발명에 따른 자세 모니터링 시스템(1000)에 대해 설명한다. 자세 모니터링 시스템(1000)은 자세 모니터링 장치(100)와 스마트 디바이스(200)로 구성된다.

스마트 디바이스(200)는 모바일 단말(mobile terminal), 스마트폰(smart phone), 스마트워치(smart watch) 등의 웨어러블 디바이스(wearable device), 데스크탑(desktop), 태블릿 PC(tablet PC), 노트북(laptop), PDA(personal digital assistants)를 비롯하여 통신 기능을 갖춘 카메라, 캠코더, 전자사전, 스마트TV 등으로 구현될 수 있으며, 어느 특정 형태나 방식의 디바이스에 한정되지 않는다.

자세 모니터링 장치(100)의 구성 및 기능은 위에서 상세히 설명한 바 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

자세 모니터링 장치(100)는 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)로부터 센싱된 사용자(U)의 자세 정보에 기초하여 즉각적으로 사용자(U)에 피드백을 줄 수 있다. 예를 들어, 햅틱 반응부(130)를 통해 진동을 발생시켜 사용자(U)로 하여금 자세 교정이 필요함을 인지할 수 있게 한다. 이때, 햅틱 반응부(130)의 반응 패턴 및 강도는 사용자(U)의 자세에 따라 달라질 수 있다.

한편, 자세 모니터링 장치(100)에서 센싱된 센싱값 혹은 분석 데이터는 스마트 디바이스(210)로 전달되고, 사용자(U)는 스마트 디바이스(210)를 통하여 현재 자신의 자세를 지속적으로 모니터링할 수 있다.

스마트 디바이스(210)는 사용자(U)의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 이미지로 디스플레이하거나, 기준값 대비 현재의 굽힘 각도 등을 수치로 표시하기 위한 터치 스크린(230)를 구비한다.

일 실시예에서, 스마트 디바이스(210)는 사용자(U)의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도(굽힘 각도)가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 알람을 울리기 위한 스피커(미도시)를 구비할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스마트 디바이스(210)는 사용자(U)의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도(굽힘 각도)가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 진동을 울리기 위한 진동부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 진동부(미도시)는 자세 모니터링 장치(100)에 구비되는 햅틱 반응부(130)와 동일할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

스마트 디바이스(210)의 저장부(240)는 자세 모니터링 장치(100)로부터 전달된 제1 센서(111)의 센싱값, 제2 센서(112)의 센싱값 및 분석부(120)의 분석값을 저장할 수 있다. 또한, 스마트 디바이스(210)의 저장부(240)는 터치 스크린(230)을 통해 사용자(U)로부터 입력된 설정값, 예를 들어, 바른 자세의 기준을 나타내는 기준값(바른 자세에서의 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 각도), 바르지 못한 자세의 지속 상태(기준값 이상의 굽힘 각도가 일정 시간 이상 지속되는 상태)를 판단하기 위한 시간설정값 등을 저장할 수 있다.

본 발명에 따른 자세 모니터링 시스템(1000)는 사용자(U)의 허리의 좌·우·전·후 방향의 굽힘 정도를 모두 센싱하여 사용자(U)의 정확한 자세를 모니터링하고, 스마트 디바이스(200)를 통해 현재 자세를 이미지로 디스플레이하거나, 잘못된 자세를 알람이나 진동을 통해 알림으로써, 사용자(U)가 본인의 자세를 자각하고 바른 자세로 교정할 수 있도록 한다.

도 3 및 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)에 구비된 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 탄성을 갖는 유연성의 플렉서블 바디부(110)를 포함한다. 도 3(a)는 플렉서블 바디부(110)의 정면 투시도이고, 도 3(b)는 플렉서블 바디부(110)의 측면 투시도이며, 제1 센서(111a) 및 제2 센서(112a)는 플렉서블 바디부(110) 내에 수용된다. 제1 실시예에서, 플렉서블 바디부(110)는 허리의 전·후·좌·우 방향으로 휘어질 수 있는 수지재로 구현될 수 있다. 다시 말해, 플렉서블 바디부(110)는 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향으로 휘어질 수도 있고, 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향으로 휘어질 수도 있다. 도 3에서는 플렉서블 바디부(110)가 타원형 단면을 가지며, 척추 방향으로 기다란 3차원 형상으로 이루어져 있지만, 다른 실시예에서는 플렉서블 바디부(110)의 단면이 다각형으로 이루어질 수도 있다.

도 4(a)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 좌·우 방향(R1 방향)으로 허리를 비틀면 제1 센서(111a)에 굽힘 및 변형(U)이 발생하게 되며, 제1 센서(111a)의 저항값(더욱 상세하게는 제1 센서(111a) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제1 센서(111a)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 좌·우 방향의 비틀림을 감지한다.

다시, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 전·후 방향(R2 방향)으로 허리를 굽히면 제2 센서(112a)에 굽힘 및 변형(F)이 발생하게 되며, 제2 센서(112a)의 저항값(더욱 상세하게는 제2 센서(112a) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제2 센서(112a)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 좌·우 방향의 비틀림을 감지한다.

이때, 제1 센서(111a) 및 제2 센서(112a)의 저항값 변화를 감지하는 감지 회로(미도시)는 하나의 회로로 구현되어도 무방하고, 별개의 회로로 구현되어도 무방하다.

도 5 및 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)에 구비된 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 탄성을 갖는 유연성의 플렉서블 바디부(110)를 포함하며, 플렉서블 바디부(110)는 제1 영역(110d) 및 제2 영역(110u)으로 구분된다. 도 5에서는 플렉서블 바디부(110)가 타원형 단면을 가지며, 척추 방향으로 기다란 3차원 형상으로 이루어져 있지만, 다른 실시예에서는 플렉서블 바디부(110)의 단면이 다각형으로 이루어질 수도 있다. 한편, 제1 영역(110d)과 제2 영역(110u)이 서로 다른 형상으로 이루어져도 무방하다.

도 5(a)는 플렉서블 바디부(110)의 정면 투시도이고, 도 5(b)는 플렉서블 바디부(110)의 측면 투시도이며, 제1 센서(111b)는 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d) 내에 수용되고, 제2 센서(112b)는 플렉서블 바디부(110)의 제2 영역(110u) 내에 수용된다.

제3 실시예에서, 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d)은 허리의 좌·우 방향으로만 휘어지는 수지재로 구현된다. 다시 말해, 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d)은 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향으로만 휘어지며, 전·후 방향으로는 휘어지지 않도록 구현된다. 이와 같이 단방향으로만 휘어지는 수지재는 탄소재, 섬유재 등의 재료의 직조 방향을 일 방향으로 하여 제도하거나, 성질이 상이한 두 개의 재료를 서로 접합하여 수지재를 이중층으로 제조하거나, 간단하게는 폭과 너비의 길이 조절을 통해 단방향으로 휘어지는 수지재를 만들 수 있다. 다른 실시예에서는, 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d)의 좌·우 방향으로의 유연성이 전·후 방향으로의 유연성보다 클 수 있다.

또한, 제3 실시예에서, 플렉서블 바디부(110)의 제2 영역(110u)은 허리의 전·후 방향으로만 휘어지는 수지재로 구현된다. 다시 말해, 플렉서블 바디부(110)의 제2 영역(110u)은 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향으로만 휘어지며, 좌·우 방향으로는 휘어지지 않도록 구현된다. 다른 실시예에서는, 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d)의 전·후 방향으로의 유연성이 좌·우 방향으로의 유연성보다 클 수 있다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 좌·우 방향(R1 방향)으로 허리를 비틀면 플렉서블 바디부(110)의 제1 영역(110d)만이 좌·우 방향으로 휘어지므로, 제1 센서(111b)에만 굽힘 및 변형(U)이 발생하게 되며, 제1 센서(111b)의 저항값(더욱 상세하게는 제1 센서(111b) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제1 센서(111b)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 좌·우 방향의 비틀림 정도를 감지한다.

다시, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 전·후 방향(R2 방향)으로 허리를 굽히면 플렉서블 바디부(110)의 제2 영역(110u)만이 전·후 방향으로 휘어지므로, 제2 센서(112b)에만 굽힘 및 변형(F)이 발생하게 되며, 제2 센서(112b)의 저항값(더욱 상세하게는 제2 센서(112b) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제2 센서(112b)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 전·후 방향의 굽힘 정도를 감지한다.

이때, 제1 센서(111b) 및 제2 센서(112b)의 저항값 변화를 감지하는 감지 회로(미도시)는 하나의 회로로 구현되어도 무방하고, 별개의 회로로 구현되어도 무방하다.

도 7 및 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)에 구비된 제1 센서(111) 및 제2 센서(112)의 구성, 배치 및 동작원리를 설명하는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 탄성을 갖는 유연성의 플렉서블 바디부(110)를 포함한다. 도 7은 플렉서블 바디부(110)의 정면 투시도이며, 제1 센서(111c) 및 제2 센서(112c)는 플렉서블 바디부(110) 내에 수용된다. 도 7에서는 플렉서블 바디부(110)가 타원형 단면을 가지며, 척추 방향으로 기다란 3차원 형상으로 이루어져 있지만, 다른 실시예에서는 플렉서블 바디부(110)의 단면이 다각형으로 이루어질 수도 있다.

제3 실시예에서, 플렉서블 바디부(110)는 허리의 전·후·좌·우 방향으로 휘어질 수 있는 수지재로 구현될 수 있다. 다시 말해, 플렉서블 바디부(110)는 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향으로 휘어질 수도 있고, 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향으로 휘어질 수도 있다.

한편, 제3 실시예에서 제1 센서(111c) 및 제2 센서(112c)는 소정 두께를 갖는 직사각형 형상으로 이루어지고, 서로 직교하는 방향으로 배치되어 단면이 십자 형상을 이룰 수 있다. 이때, 제1 센서(111c) 내의 전극과 제2 센서(112c) 내의 전극은 물리적으로 연결되지 않는 것이 바람직하다.

도 8(a)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 좌·우 방향(R1 방향)으로 허리를 비틀면 제1 센서(111c)에 굽힘 및 변형(U)이 발생하게 되며, 제1 센서(111c)의 저항값(더욱 상세하게는 제1 센서(111c) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제1 센서(111c)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 좌·우 방향의 비틀림을 감지한다.

다시, 도 8(b)에 도시된 바와 같이 사용자(U)가 전·후 방향(R2 방향)으로 허리를 굽히면 제2 센서(112c)에 굽힘 및 변형(F)이 발생하게 되며, 제2 센서(112c)의 저항값(더욱 상세하게는 제2 센서(112c) 내에 구비된 전극의 저항값)이 변하게 되고, 제2 센서(112c)와 연결된 감지 회로(미도시)에 의하여 좌·우 방향의 비틀림을 감지한다.

이때, 제1 센서(111c) 및 제2 센서(112c)의 저항값 변화를 감지하는 감지 회로(미도시)는 하나의 회로로 구현되어도 무방하고, 별개의 회로로 구현되어도 무방하다.

본 발명에 따른 자세 모니터링 장치(100)는 제1 내지 제3 실시예와 같은 센서의 구조 및 배치를 통하여, 사용자(U)의 허리의 좌·우·전·후 방향의 굽힘 정도를 모두 센싱하여 사용자(U)의 정확한 자세를 모니터링하고, 스마트 디바이스(200)를 통해 현재 자세를 이미지로 디스플레이하거나, 잘못된 자세를 알람이나 진동을 통해 알림으로써, 사용자(U)가 본인의 자세를 자각하고 바른 자세로 교정할 수 있도록 한다.

도 9는 본 발명에 따른 자세 모니터링 방법의 순서를 나타내는 흐름도이다.

먼저, 시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서(111)로부터 좌·우 방향의 굽힘 정도와 관련한 제1 센싱값을 수신한다(S300). 다시, 관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서(112)로부터 전·후 방향의 굽힘 정도와 관련한 제2 센싱값을 수신한다(S310).

이후, 제1 센싱값 및 제2 센싱값에 기초하여 사용자 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석한다(S320). 구체적으로, 제1 센싱값 및 제2 센싱값에 기초하여, 허리가 전후로 어느 정도의 각도로 굽어져 있는지, 좌우로 어느 정도의 각도로 뒤틀려 있는지를 판단한다.

마지막으로, 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도(굽힘각, 뒤틀림각)가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되면 경고 신호를 생성하고(S330), 경고 신호가 생성되면 진동에 의한 피드백을 제공한다(S340).

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 자세 모니터링 장치 111: 제1 센서
112: 제2 센서 120: 분석부
130: 햅틱 반응부 140: 통신부
150: 저장부 200: 스마트 디바이스
210: 컨트롤러 220: 통신부
230: 터치 스크린 240: 저장부
1000: 자세 모니터링 시스템

Claims

시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서;
관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서;
상기 제1 센서 및 제2 센서의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 분석부; 및
상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터 중 적어도 하나를 스마트 디바이스로 전송하는 통신부;를 포함하는 자세 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서를 수용하며, 허리의 전·후·좌·우 방향으로 탄성을 갖는 플렉서블 바디부;를 더 포함하는 자세 모니터링 장치.
제2항에 있어서,
상기 플렉서블 바디부는,
상기 좌·우 방향으로만 탄성을 갖고 상기 제1 센서를 수용하는 제1 영역 및 상기 전·후 방향으로만 탄성을 갖고 상기 제2 센서를 수용하는 제2 영역을 포함하는 자세 모니터링 장치.
제1항에 있어서,
허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 진동에 의한 피드백을 제공하는 햅틱 반응부; 및
허리의 전·후 굽힘 및 좌·우 굽힘의 방향성을 판단하는 방향 센서;를 더 포함하는 자세 모니터링 장치.
자세 모니터링 장치 및 스마트 디바이스를 구성으로 하는 자세 모니터링 시스템에 있어서,
상기 자세 모니터링 장치는,
시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서;
관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서;
상기 제1 센서 및 제2 센서의 센싱값에 기초하여 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 분석부;
상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터 중 적어도 하나를 상기 스마트 디바이스로 전송하는 통신부;
허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되는 경우 진동에 의한 피드백을 제공하는 햅틱 반응부; 및
허리의 전·후 굽힘 및 좌·우 굽힘의 방향성을 판단하는 방향 센서;를 포함하고,
상기 스마트 디바이스는,
상기 자세 모니터링 장치로부터 전달된 상기 제1 센서의 센싱값, 상기 제2 센서의 센싱값 및 상기 분석부의 분석 데이터를 저장하는 저장부; 및
상기 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 디스플레이하는 터치 스크린;을 포함하는 자세 모니터링 시스템.
시상면(Midsagittal Plane)을 기준으로 좌·우 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제1 센서로부터 제1 센싱값을 수신하는 단계;
관상면(Coronal Plane)을 기준으로 전·후 방향의 굽힘 정도를 센싱하는 제2 센서로부터 제2 센싱값을 수신하는 단계;
상기 제1 센싱값 및 상기 제2 센싱값에 기초하여 사용자 허리의 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도를 분석하는 단계;
상기 전·후·좌·우 방향의 굽힘 정도가 기설정된 각도 이상으로 기설정된 시간 동안 지속되면 경고 신호를 생성하는 단계; 및
상기 경고 신호가 생성되면 진동에 의한 피드백을 제공하는 단계;를 포함하는 자세 모니터링 방법.