KR20190067909A - 경직 평가 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20190067909A KR1020197015055A KR20197015055A KR20190067909A KR 20190067909 A KR20190067909 A KR 20190067909A KR 1020197015055 A KR1020197015055 A KR 1020197015055A KR 20197015055 A KR20197015055 A KR 20197015055A KR 20190067909 A KR20190067909 A KR 20190067909A
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Abstract

일 실시예에 따른 경직 평가 시스템은, 인체의 관절을 기준으로 상기 인체의 근위부에 부착되고, 상기 근위부의 가속도 또는 상기 근위부의 각속도를 측정하는 제1감지부; 상기 인체의 말단부에 부착되고, 상기 말단부의 가속도 또는 상기 말단부의 각속도를 측정하는 제2감지부; 측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 상기 근위부와 상기 말단부가 이루는 관절의 각도를 결정하고, 상기 말단부의 움직임이 저항을 받는 경직 시점을 결정하는 처리부; 및 상기 관절의 각도와 상기 경직 시점에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

Description

경직 평가 장치, 방법 및 시스템
이하, 실시예들은 경직 평가 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
경직(spasticity)이란 신장 반사(stretch reflex)의 과흥분으로 인한 근육 신장 속도에 비례하여 증가하는 근육 긴장을 말한다. 여기서 신장 반사란 골격근을 지속적으로 신장할 때 그 신장에 저항하듯 신장된 근육에 반사적으로 수축이 일어나 긴장이 고조되는 현상을 말한다.
이러한 경직을 평가하기 위한 평가 도구로서 MTS(Modified Tardieu Scale), MAS(Modified Ashworth Scale) 등이 임상 분야에서 사용되고 있다. 그 중 MTS는 근육 경직을 측정하기 위한 평가 도구로서, 술자가 느린 속도와 빠른 속도의 두 가지 속도로 수동적으로 팔 또는 다리를 움직임으로써 경직의 양 및 경직이 느껴지는 저항점의 각도를 기록하여 측정한다.
예를 들어, 한국등록특허 제10-1181077호는 넓적다리 뒷근육 긴장도 및 유연성 평가 장치 및 방법을 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 임상 분야에서 활용되는 평가 도구가 적용됨으로써 임상 친화적인 경직 평가 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 관성 센서를 이용하여 평가의 정확성과 평가의 신뢰도를 향상시키는 경직 평가 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 시각적 바이오-피드백(visual bio-feedback)을 이용하여 사용자의 직관적인 판단을 돕는 경직 평가 장치, 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 경직 평가 시스템은, 인체의 관절을 기준으로 상기 인체의 말단부에 부착되고, 상기 말단부의 가속도 또는 상기 말단부의 각속도를 측정하는 제1감지부; 상기 인체의 근위부에 부착되고, 상기 근위부의 가속도 또는 상기 근위부의 각속도를 측정하는 제2감지부; 측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 상기 근위부와 상기 말단부가 이루는 관절의 각도를 결정하고, 상기 말단부의 움직임이 저항을 받는 경직 시점을 결정하는 처리부; 및 상기 관절의 각도와 상기 경직 시점에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 중 인체의 시상면(sagittal plane)에 교차하는 방향의 가속도가 발생할 경우, 상기 측정된 가속도에 회전변환행렬을 연산하여 상기 관절의 각도를 결정할 수 있다.
상기 처리부는, 측정된 가속도에 기초하여 상기 관절의 각도를 결정하는 준정적 모드(quasi-static mode)와, 측정된 각속도에 기초하여 상기 관절의 각도를 결정하는 동적 모드(dynamic mode)를 포함하고, 상기 측정된 가속도와 상기 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드 또는 동적 모드 여부를 판단할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 측정된 가속도의 크기가 제1범위 내이고 상기 측정된 각속도의 크기가 제2범위 내인 경우 준정적 모드로 판단할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 준정적 모드로 판단된 경우, 상기 제1감지부에서 측정된 가속도 중 인체의 시상면 상의 제1가속도 및 상기 제1가속도에 교차하는 상기 시상면 상의 제2가속도에 기초하여 제1각도를 획득하고, 상기 제2감지부에서 측정된 가속도 중 상기 시상면 상의 제4가속도 및 상기 제4가속도에 교차하는 상기 시상면 상의 제5가속도에 기초하여 제2각도를 획득하고, 상기 제1각도와 상기 제2각도에 기초하여 상기 조인트의 각도를 결정할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 동적 모드로 판단된 경우, 상기 제1감지부에서 측정된 각속도를 적분하여 제1각변위를 획득하고, 상기 제2감지부에서 측정된 각속도를 적분하여 제2각변위를 획득하고, 상기 제1각변위와 상기 제2각변위에 기초하여 상기 조인트의 각도를 결정할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 제1감지부에서 측정된 각속도의 변화율의 크기 또는 상기 제2감지부에서 측정된 각속도의 변화율의 크기를 연산하고, 연산된 변화율의 크기 중 크기가 최대인 변화율에서의 시간을 상기 경직 시점으로 결정할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 측정된 각속도가 제1속도인 경우, 상기 관절의 각도 중 크기가 최대인 관절의 각도를 가동 각도로 결정하는 제1속도모드; 및 상기 측정된 각속도가 상기 제1속도보다 큰 제2속도인 경우, 상기 경직 시점에서의 관절의 각도를 걸림 각도로 결정하는 제2속도모드를 포함할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 가동 각도, 상기 걸림 각도 및 상기 경직 시점에 기초하여 상기 경직 평가 정보 중 경직 평가 점수를 결정할 수 있다.
상기 제1감지부는, 인체의 시상면 상에서 상기 말단부의 길이 방향으로의 가속도와, 상기 시상면 상에서 상기 말단부의 길이 방향에 교차하는 가속도와, 상기 시상면에 교차하는 방향에 대한 각속도를 측정할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 또는 상기 측정된 각속도에 기초하여 상기 제1감지부의 부착 상태 및 상기 제2감지부의 부착 상태를 판단할 수 있고, 상기 표시부는, 상기 제1감지부의 부착 상태 및 상기 제2감지부의 부착 상태에 따라 센서 오부착 경고 신호를 표시할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 상기 관절의 속도를 결정하고, 상기 표시부는, 상기 관절의 속도가 목표 속도의 미리 설정된 오차 범위 내에 도달하는지 여부를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 장치는, 인체의 관절을 기준으로 상기 인체의 말단부에 부착되고, 상기 말단부의 길이 방향에 교차하는 방향인 제1방향으로의 가속도, 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로의 가속도 또는 상기 제1방향과 상기 제2방향에 각각 교차하는 제3방향에 대한 각속도를 포함하는 제1측정치를 획득하는 제1감지부; 상기 인체의 근위부에 부착되고, 상기 근위부의 길이 방향에 교차하는 방향인 제4방향으로의 가속도, 상기 제4방향에 교차하는 제5방향으로의 가속도 또는 상기 제4방향과 상기 제5방향에 각각 교차하는 제6방향에 대한 각속도를 포함하는 제2측정치를 획득하는 제2감지부; 및 상기 제1감지부와 상기 제2감지부에 연결되고, 상기 제1측정치와 상기 제2측정치에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
상기 표시부는, 상기 제3방향에 대한 각속도와 상기 제6방향에 대한 각속도를 연산한 값을 관절의 속도로서 표시할 수 있다.
상기 표시부는, 상기 관절의 속도를 실시간으로 표시하고, 상기 관절의 속도가 목표 속도의 도달 여부를 표시할 수 있다.
상기 제1측정치는, 상기 제3방향으로의 가속도를 더 포함할 수 있고, 상기 제2측정치는 상기 제6방향으로의 가속도를 더 포함할 수 있고, 상기 표시부는, 상기 제3방향으로의 가속도의 크기와 상기 제6방향으로의 가속도의 크기가 미리 설정된 크기범위에 포함되는지 여부를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 방법은, 인체의 관절을 기준으로, 인체의 말단부의 가속도 또는 각속도와, 인체의 근위부의 가속도 또는 각속도를 측정하는 단계; 측정된 가속도와 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드와 동적 모드 여부를 판단하는 단계; 준정적 모드인 경우 측정된 가속도에 기초하여 관절의 각도를 결정하고, 동적 모드인 경우 측정된 각속도에 기초하여 관절의 각도를 결정하는 단계; 상기 말단부의 움직임이 저항을 받는 경직 시점을 결정하는 단계; 및 결정된 관절의 각도와 결정된 경직 시점에 기초하여 경직 평가 점수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 경직 평가 방법은, 인체의 말단부의 가속도 또는 각속도와, 인체의 근위부의 가속도 또는 각속도를 측정하는 단계 이후에, 측정된 말단부의 가속도 중 인체의 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도와 측정된 근위부의 가속도 중 상기 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도가 미리 설정된 크기범위 외인 경우, 센서 오부착 경고 신호를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경직 평가 방법은, 센서 오부착 경고 신호를 표시하는 단계 이후에, 측정된 말단부의 각속도와 측정된 근위부의 각속도를 연산하여 상기 관절의 각속도를 결정하고, 상기 관절의 각속도가 목표 속도에 도달하는지 여부를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 경직 평가 방법은, 준정적 모드와 동적 모드 여부를 판단하는 단계 이전에, 측정된 말단부의 가속도 중 인체의 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도 성분과 측정된 근위부의 가속도 중 상기 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도 성분이 미리 설정된 크기범위 외인 경우, 측정된 말단부의 가속도와 측정된 근위부의 가속도에 각각 미리 설정된 회전변환행렬을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 장치, 방법 및 시스템은 임상 분야에서 활용되는 평가 도구가 적용됨으로써 임상 친화적일 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 장치, 방법 및 시스템은 관성 센서를 이용하여 평가의 정확성과 평가의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 장치, 방법 및 시스템은 시각적 바이오-피드백(visual bio-feedback)을 이용하여 사용자의 직관적인 판단을 도울 수 있다.
일 실시예에 따른 경직 평가 장치, 방법 및 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 경직 평가 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 감지부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 경직 평가 방식을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 관절의 각도를 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 관절의 각도를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 준정적 모드와 동적 모드를 판단하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 경직 시점을 결정하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 표시부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 표시부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 경직 평가 장치 및 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 경직 평가 장치 및 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 경직 평가 시스템(1)은, 사용자가 인체의 관절을 기준으로 인체의 말단부를 반복 회전시킴으로써 관절의 각도와 경직 시점을 측정하여 평가 도구에 따른 경직 평가 점수를 표시하는 데 사용되는 것으로, 도 1에는 인체의 무릎 관절(knee joint)을 중심으로 정강이(shank)를 회전시키는 모습이 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 인체의 팔꿈치 관절을 기준으로 하완(lower arm)을 회전시키거나, 발목 관절을 기준으로 발(foot)을 회전시킬 때에도 사용될 수 있다. 경직 평가 시스템(1)은, 제1감지부(11), 제2감지부(12), 처리부(13) 및 표시부(14)를 포함할 수 있다.
제1감지부(11)는, 인체(H)의 관절(J)을 기준으로 관절(J)에 연결된 말단부(D)의 가속도(acceleration) 또는 말단부(D)의 각속도(angular velocity)를 측정할 수 있다. 이를 위하여, 제1감지부(11)는, 인체(H)의 관절(J)을 기준으로 인체(H)의 말단부(D)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1감지부(11)는, 말단부(D)에서의 각각의 3축 방향(x1, y1, z1)으로의 가속도(ax1, ay1, az1) 또는 각각의 3축 방향에 대한 각속도(wx1, wy1, wz1)를 측정하는 관성 센서(inertial sensor) 또는 관성 측정 유닛(inertial measurement unit, IMU)일 수 있다. 제1감지부(11)는, 시상면(sagittal plane)에 평행하고 서로 교차하는 2개의 가속도(ax1, ay1)와, 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도(az1)를 측정할 수 있다. 다시 말하면, 제1감지부(11)는, 말단부(D)의 길이 방향에 교차하는 방향인 제1방향으로의 가속도인 제1가속도(ax1)와, 말단부(D)의 길이 방향인 제2방향으로의 가속도인 제2가속도(ay1)와, 제1가속도(ax1) 및 제2가속도(ay1)와 각각 교차하고 시상면에 교차하는 방향인 제3방향으로의 가속도인 제3가속도(az1)를 측정할 수 있다. 또한, 제1감지부(11)는, 제1방향에 대한 각속도인 제1각속도(wx1)와, 제2방향에 대한 각속도인 제2각속도(wy1)와, 제3방향에 대한 각속도인 제3각속도(wz1)를 측정할 수 있다.
제2감지부(12)는, 인체(H)의 관절을 기준으로 근위부(P)에 부착될 수 있다. 제1감지부(11)와 마찬가지로, 제2감지부(12)는, 근위부(P)에서의 각각의 3축 방향(x2, y2, z2)으로의 가속도(ax2, ay2, az2) 또는 각각의 3축 방향에 대한 각속도(wx2, wy2, wz2)를 측정할 수 있다.
처리부(13)는, 측정된 가속도 또는 측정된 가속도에 기초하여, 임상 분야에서 주로 사용되는 평가 도구를 적용함으로써 경직 평가를 수행할 수 있다. 도 3에는 MTS를 적용하는 경우에 대하여 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 다른 평가 도구 또한 적용될 수 있다. 본원에서는 예시적으로 MTS를 적용하는 경우에 대하여 설명하기로 한다.
MTS에 따르면, 사용자(예를 들어, 의사, 재활치료사 등)는, 3가지 속도(V1, V2, V3)로 인체(H)의 고정관절(HJ)을 고정시킨 상태에서, 인체(H)의 말단부(D)를 관절(J)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 3가지 속도(V1, V2, V3)는 인체의 신체 조건과 평가 방식 등에 따라 사용자에 의하여 미리 설정될 수 있다. 제1속도(V1)는 가능한 한 가장 느린 속도로, 제2속도(V2)는 인체(H)의 일부분, 즉 말단부(D)가 떨어지는 속도로, 제3속도(V3)는 자유 낙하보다 더 큰 속도로 가능한 한 빠른 속도로서 정의될 수 있다. 이러한 전제에서, 사용자는 제1속도(V1)로 인체(H)의 말단부(D)를 관절(J)을 기준으로 회전할 때, 관절(J)의 가동 범위인 가동 각도(R2)를 측정할 수 있다. 이후, 사용자는 제2속도(V2) 또는 제3속도(V3)로 인체(H)의 말단부(D)를 관절(J)을 기준으로 회전할 때, 말단부(D)의 움직임이 저항을 받는 경직 시점(TR)에서의 관절(J)의 가동 범위인 걸림 각도(catch angle, R1)를 측정할 수 있다.
처리부(13)는, 가동 각도(R2)를 결정하는 제1속도모드 및 걸림 각도(R1)를 결정하는 제2속도모드를 포함할 수 있다. 구체적으로, 처리부(13)는, 제1감지부(11) 및 제2감지부(12)에서 측정된 각속도를 연산, 즉 더하여 관절(J)의 속도, 즉 관절(J)의 각속도로 결정할 수 있다. 제1속도모드에서, 측정된 관절(J)의 각속도가 제1속도(V1)인 경우, 처리부(13)는, 관절의 각도(φ) 중 크기가 최대인 관절의 각도를 가동 각도(R2)로 결정할 수 있다. 여기서, 관절의 각도(φ)는, 근위부(P)와 말단부(D)가 이루는 각도 중 예각을 말한다. 제2속도모드에서, 측정된 관절(J)의 각속도가 제1속도(V1)보다 큰 제2속도(V2) 또는 제3속도(V3)인 경우, 경직 시점(TR)에서의 관절의 각도(φ)를 걸림 각도(R1)로 결정할 수 있다. 다시 말하면, 처리부(13)는, 측정된 각속도의 변화율의 크기가 최대가 되는 시점, 즉 각감속(angular deceleration)이 최대가 되는 시점에서의 관절의 각도(φ)를 걸림 각도(R1)로 결정할 수 있다. 또한, 처리부(13)는, 걸림 각도(R1)를 결정하기 위하여, 말단부(D)가 움직이기 시작하는 초기 상태의 시점으로부터 측정된 각속도의 변화율의 크기가 최대가 되는 시점까지의 시간 간격이 미리 설정된 기준 시간 간격보다 작은 경우, 측정된 각속도의 변화율의 크기가 최대가 되는 시점에서의 관절의 각도(φ)를 걸림 각도(R1)로 결정할 수 있다. 예를 들어, 기준 시간 간격은 약 1초로 설정될 수 있다. 또한, 처리부(13)는, 걸림 각도(R1)를 결정하기 위하여, 제2속도(V2) 또는 제3속도(V3)가 목표 속도(target velocity)에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 3가지 속도(V1, V2, V3)는 인체의 신체 조건과 평가 방식 등에 따라 사용자에 의하여 처리부(13)에 미리 설정될 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 말단부(D)의 움직임이 저항을 받는 경직 상황이 처리부(13)에 정확하게 반영되어 평가의 정확성과 신뢰성이 보장될 수 있다.
처리부(13)는, 가동 각도(R2), 걸림 각도(R1) 및 경직 시점(TR)에 기초하여, 경직 평가 점수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 경직 시점(TR)이 8초(sec)이고, 걸림 각도(R1)가 어떠한 특정값(예를 들어, 약 112°)인 경우, 근육 반응의 질(Quality of muscle reaction)은 3점으로 평가될 수 있다.
처리부(13)는, 측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 말단부(D)와 근위부(P)가 이루는 관절의 각도(φ)를 결정할 수 있다. 구체적으로, 처리부(13)는, 측정된 가속도 중 인체의 시상면(sagittal plane)에 교차하는 방향의 가속도(az1, az2)가 발생하는지 여부를 판단(S110)할 수 있고, 측정된 가속도와 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드(quasi-static mode)와 동적 모드(dynamic mode) 여부를 판단(S120)할 수 있고, 준정적 모드에서 측정된 가속도에 기초하여 말단부(D)와 근위부(P)가 관상면(coronal plane)에 대하여 이루는 각도를 연산(S130)할 수 있고, 동적 모드에서 측정된 각속도에 기초하여 말단부(D)와 근위부(P)가 관상면에 대하여 회전된 각도를 연산(S140)할 수 있고, 준정적 모드와 동적 모드에서 각각 연산된 각도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정(S150)할 수 있다.
처리부(13)는, 측정된 가속도 중 인체의 시상면(sagittal plane)에 교차하는 방향의 가속도(az1, az2)가 발생하는지 여부를 판단(S110)할 수 있다. 시상면에 교차하는 방향의 가속도(az1, az2)가 발생하는 경우, 처리부(13)는, 측정된 가속도에 회전변환행렬(Rzxy)을 연산(S112)할 수 있다. 여기서, 회전변환행렬(Rzxy)은, 시상면에 교차하는 방향의 가속도(az1, az2)를 0으로 변환함과 동시에, 시상면에 평행하고 서로 교차하는 방향의 가속도(ax1, ay1; ax2, ay2)에 보상해주는 행렬을 말한다. 이와 같은 방식에 의하면, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)가 시상면에 평행한 방향으로 근위부(P) 및/또는 말단부(D)에 각각 배치되었는지 여부에 관계없이, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)가 시상면에 평행한 방향으로 근위부(P) 및/또는 말단부(D)에 각각 배치된 것으로 보정해줌으로써, 관절의 각도(φ)를 정확하게 계산해 낼 수 있으며, 평가의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
처리부(13)는, 측정된 가속도와 측정된 각속도에 기초하여 제1감지부(11)의 부착 상태 및 제2감지부(12)의 부착 상태를 판단할 수 있다. 처리부(13)는, 측정된 가속도 중 인체의 시상면(sagittal plane)에 교차하는 방향의 가속도(az1, az2)가 발생하였는지 여부를 판단하여, 시상면에 교차하는 방향의 가속도(az1; az2)가 발생한 경우, 제1감지부(11)의 부착 상태 및/또는 제2감지부(12)의 부착 상태가 정상 또는 비정상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 처리부(13)는, 제3방향으로의 가속도(az1)의 크기와 제6방향으로의 가속도(az2)의 크기가 미리 설정된 크기 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
처리부(13)는, 측정된 가속도와 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드(quasi-static mode)와 동적 모드(dynamic mode) 여부를 판단(S120)할 수 있다. 준정적 모드는, 측정된 가속도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정하는 모드로 정의되고, 동적 모드는, 측정된 각속도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정하는 모드로 정의된다. 구체적으로, 처리부(13)는, 측정된 가속도(a1; a2)의 크기가 제1범위 내이고 측정된 각속도(wz1; wz2)가 제2범위 내인 경우 준정적 모드로 판단할 수 있고, 그 외의 범위는 동적 모드로 판단(S122)할 수 있다. 이를 위하여, 처리부(13)는, 측정된 가속도와 측정된 각속도로부터 각각 가속도의 변화량과 각속도의 변화량을 결정하고 각속도의 변화량과 각속도의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 작을 때, 준정적 모드로 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1범위는 약 9.6 m/s2 이상 10.0 m/s2 이하로 설정될 수 있고, 제2범위는 약 -5 rad/s 이상 5 rad/s 이하로 설정될 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 측정된 가속도(a1; a2)의 크기가 중력가속도의 크기인 약 9.81 m/s2에 인접한 경우 및 측정된 각속도(wz1; wz2)의 크기가 약 5 rad/s 이내인 경우, 인체(H)의 근위부(P) 또는 말단부(D)의 속도는 거의 일정하게 유지되는 것으로 간주함으로써, 가속도가 계속하여 변하는 경우에 준정적 모드에서 가속도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정하는 것보다 동적 모드에서 각속도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정하는 것이 결과값이 더욱 정확할 수 있으며, 이에 따라 평가의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
처리부(13)는, 준정적 모드에서 측정된 가속도에 기초하여 말단부(D)와 근위부(P)가 관상면에 대하여 이루는 각도를 연산(S130)할 수 있고, 동적 모드에서 측정된 각속도에 기초하여 말단부(D)와 근위부(P)가 관상면에 대하여 회전된 각도를 연산(S140)할 수 있다.
준정적 모드에서, 처리부(13)는, 제1가속도(ax1)와 제2가속도(ay1)에 기초하여 말단부(D)가 관상면에 대하여 이루는 각도인 제1각도(θ1)를 획득할 수 있다. 또한, 처리부(13)는, 제4가속도(ax2)와 제5가속도(ay2)에 기초하여 근위부(P)가 관상면에 대하여 이루는 각도인 제2각도(θ2)를 획득할 수 있다. 구체적으로, 제1각도(θ1) 및 제2각도(θ2)는, 아래와 같은 수학식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure pct00001
(여기서, i = 1, 2).
위와 같은 수학식에 따르면, 제1각도(θ1)는, 제1감지부(11)에서 측정된 가속도 중 인체의 시상면 상의 제1가속도(ax1)를 제2가속도(ay1)로 나눈 값에 아크탄젠트를 연산하여 획득될 수 있다. 마찬가지로, 제2각도(θ2)는, 제2감지부(12)에서 측정된 가속도 중 인체의 시상면 상의 제4가속도(ax2)를 제5가속도(ay2)로 나눈 값에 아크탄젠트를 연산하여 획득될 수 있다.
동적 모드에서, 처리부(13)는, 제1감지부(11)에서 측정된 각속도(wz1)를 적분하여 제1각변위(θ1)를 획득할 수 있다. 처리부(13)는, 제2감지부(12)에서 측정된 각속도(wz2)를 적분하여 제2각변위(θ2)를 획득할 수 있다. 구체적으로, 제1각변위(θ1) 및 제2각변위(θ2)는, 아래와 같은 수학식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure pct00002
처리부(13)는, 준정적 모드와 동적 모드에서 각각 연산된 각도에 기초하여 관절의 각도(φ)를 결정(S150)할 수 있다. 구체적으로, 관절의 각도(φ)는 아래와 같은 수학식에 의하여 결정될 수 있다.
Figure pct00003
(여기서,
Figure pct00004
는, 관절의 각도(φ),
Figure pct00005
은, 제1각도 또는 제1각변위,
Figure pct00006
는, 제2각도 또는 제2각변위).
이와 같은 방식에 의하면, 인체(H)의 말단부(D)와 근위부(P)를 각각 고정관절(HJ)와 관절(J)의 조인트(joint)에 연결된 링크(link)로 모델링하여 관절의 각도(φ)를 용이하게 계산할 수 있을 뿐만 아니라 그 정확성 또한 보장되어 평가의 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 계산 속도가 현저히 빠르므로, 평가의 신속성 또한 보장될 수 있다.
이상과 같이 앞서 설명한 관절의 각도(φ)를 결정하는 기본 개념은 다양한 실시예에 적용될 수 있다. 한편, 이상의 설명은 관절의 각도(φ)를 결정하기 위한 하나의 방법에 불과하며, 실시예들이 반드시 위와 같이 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다.
처리부(13)는, 말단부(D)의 움직임이 저항을 받는 경직 시점(TR)을 결정할 수 있다. 도 7의 그래프를 참조하면, 시간에 따른 각속도의 변화율(각가속도)의 그래프가 도시된다. 처리부(13)는, 제1감지부(11)에서 측정된 각속도 또는 제2감지부(12)에서 측정된 각속도를 미분한 각속도의 변화율을 y축 방향의 각가속도로서 설정할 수 있다. 이 경우, 각속도의 변화율의 크기가 최대인 각속도의 변화율, 즉 크기가 최대인 각가속도에서의 시간(TR)을 경직 시점으로 결정할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 사용자가 제2속도(V2) 또는 제3속도(V3)로 말단부(D)를 관절(J)을 기준으로 회전할 때, 경직이 발생하면 인체(H)의 말단부(D)가 더 이상 제2속도(V2) 또는 제3속도(V3)로 회전될 수 없고 급격하게 속도가 저하되는 시점이 발생할 수 있으므로, 이러한 시점을 경직 시점으로 채택함으로써 경직 시점 설정의 정확성과 신뢰성을 보장하여 경직 평가를 올바르게 수행할 수 있다.
추가적으로, 처리부(13)는, 근육 경직이 아닌 간대성 경련의 경우, 말단부(D)의 움직임이 떨리기 시작하는 각도와 시작 시점을 결정하여 간대성 경련을 위한 경련 평가 정보를 처리할 수 있다.
표시부(14)는, 관절의 각도(φ)와 경직 시점(TR)에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시할 수 있다. 표시부(14)는, 설정(Setup)과 비주얼 바이오피드백(Visual Biofeedback)의 두 가지 형태로 사용자에게 경직 평가 정보를 제공할 수 있다.
표시부(14)는, 설정(Setup) 화면에서, 사용자에게 팔꿈치 관절, 무릎 관절 또는 발목 관절을 기준으로 말단부를 회전할지 여부를 선택하게 할 수 있다. 또한, 설정 화면에서, 표시부(14)는, 제1감지부(11) 및 제2감지부(12)가 인체의 우측(right side) 부분에 부착되는지 또는 인체의 좌측(left side) 부분에 부착되는지를 선택하게 할 수 있다. 또한, 표시부(14)의 설정 화면에서, 표시부(14)는, 제1감지부(11)의 부착 상태 및/또는 제2감지부(12)의 부착 상태가 정상 또는 비정상인지 여부에 따라 일종의 센서 오부착 경고 신호를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1감지부(11)가 움직이는 부분(moving part)인 정강이(shank)에 부착되고, 제2감지부(12)가 고정 부분(fixing part)에 허벅지(thigh)에 부착되었을 때, 제1감지부(11)의 부착 상태가 정상이고 제2감지부(12)의 부착 상태가 비정상인 경우, 표시부(14)는, 제1감지부(11)의 부착 상태가 정상이라는 청색 신호를 표시할 수 있고, 제2감지부(12)의 부착 상태가 비정상이라는 적색 신호를 표시할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 사용자가 경직 평가 시스템(1)을 사용할 때, 직관적으로 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)의 부착 상태를 인식할 수 있으므로, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)를 해당하는 곳에 올바르게 부착함으로써 평가의 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
비주얼 바이오피드백 화면에서, 표시부(14)는, 사용자가 입력하는 목표 속도(target velocity)를 표시할 수 있다. 또한, 표시부(14)는, 결정된 관절(J)의 속도가 목표 속도의 미리 설정된 오차 범위 내에 도달하는지 여부를 표시할 수 있다. 여기서 오차 범위는, 사용자의 사용 환경, 인체(H)의 특성 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 표시부(14)는, 관절(J)의 속도가 목표 속도의 10% 내외의 오차 범위 내에 도달한 경우, 관절(J)의 속도가 목표 속도에 도달하였다는 청색 신호를 표시할 수 있다. 또한, 표시부(14)는, 막대 그래프의 형태, 숫자의 형태로 관절(J)의 속도와 목표 속도를 실시간으로 표시할 수 있다. 또한, 표시부(14)는, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)가 말단부(D) 및/또는 근위부(P)에 정확하게 정렬되어 부착되었는지 여부를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)로부터 측정되는 가속도 중 시상면에 교차하는 가속도가 발생하지 않는 경우, 시상면 움직임(sagittal plane movement) 여부에 청색 신호가 표시될 수 있다. 또한, 표시부(14)는, 말단부(D)가 움직이기 시작하는 초기 상태에서의 시점으로부터 측정된 각속도의 변화율의 크기가 최대가 되는 시점까지의 시간 간격이 미리 설정된 기준 시간 간격보다 작은지 여부를 표시할 수 있다. 예를 들어, 기준 시간 간격은 1초 이내(within 1 sec)로 설정될 수 있고, 말단부(D)가 움직이기 시작하는 초기 상태에서의 시점으로부터 측정된 각속도의 변화율의 크기가 최대가 되는 시점까지의 시간 간격이 1초 이내인 경우 표시부(14)는 시간 간격이 1초 이내인지 여부에 대하여 청색 신호를 표시할 수 있다. 표시부(14)는, 시상면 움직임 여부와 1초 이내인지 여부에 대하여 모두 청색 신호를 표시하는 외에도, 위 두 가지 조건이 만족되면 경직 평가가 올바르게 수행되고 있다는 점에 대하여 성공(success) 여부를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(14)는, 위 두 가지 조건이 만족되는 경우, 성공 여부에 대하여 청색 신호를 표시할 수 있고, 성공 당시의 관절의 각속도 값을 누적하여 표시할 수 있다. 이와 같은 방식에 의하면, 사용자가 경직 평가 시스템(1)을 사용할 때 직관적으로 현재 관절의 속도와, 목표 속도에 도달 여부를 실시간으로 파악할 수 있고, 이에 따라 사용자는 평가가 잘 수행되고 있는지 실시간으로 피드백을 받을 수 있으므로, 평가의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
추가적으로, 경직 평가 시스템(1)은, 통신 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 통신 모듈은, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)로부터 측정된 가속도 또는 측정된 각속도를 포함하는 관성 정보(inertial information)를 처리부(13) 및/또는 표시부(14)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈은, 근거리 무선 통신을 가능하게 하는 블루투스(Bluetooth) 모듈일 수 있다.
앞서 설명한 구성 및 기능들은 경직 평가 시스템(1)의 일 예시로서 설명된 것으로서, 제1감지부(11) 및/또는 제2감지부(12)에 처리부(13) 및/또는 표시부(14)가 내장될 수 있고, 이 경우 일 실시예에 따른 경직 평가 장치로서 언급될 수 있다. 다시 말하면, 경직 평가 장치는, 제1감지부(11), 제2감지부(12) 및 표시부(14)를 포함할 수 있다. 이 때, 표시부(14)는, 단말기의 형태를 구비할 수 있고, 이 경우 처리부는 어플리케이션의 형태로서 앞서 설명한 기능을 수행할 수 있다. 표시부(14)는, 제1감지부(11)의 부착 상태 및/또는 제2감지부(12)의 부착 상태 여부를 표시할 수 있고, 현재 관절의 (각)속도와 목표 속도를 실시간으로 표시할 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 경직 평가 장치 또는 시스템(2)은, 제1감지부(21), 제2감지부(22) 및 표시부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우, 처리부는 제1감지부(21) 및/또는 제2감지부(22)에 내장될 수 있거나, 별도로 마련될 수 있다. 제1감지부(21)는 팔꿈치 관절(J')을 기준으로 하완(lower arm, D')에 부착될 수 있고, 제2감지부(22)는 상완(upper arm, P')에 부착될 수 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 경직 평가 장치 또는 시스템(3)은, 제1감지부(31), 제2감지부(32) 및 표시부(미도시)를 포함할 수 있다. 제1감지부(31)는 발목 관절(J'')을 중심으로 발등(D'')에 부착될 수 있고, 제2감지부(32)는 발목(P'')에 부착될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 인체의 관절을 기준으로 상기 인체의 말단부에 부착되고, 상기 말단부의 가속도 또는 상기 말단부의 각속도를 측정하는 제1감지부;
    상기 인체의 근위부에 부착되고, 상기 근위부의 가속도 또는 상기 근위부의 각속도를 측정하는 제2감지부;
    측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 상기 말단부와 상기 근위부가 이루는 관절의 각도를 결정하고, 상기 말단부의 움직임이 저항을 받는 경직 시점을 결정하는 처리부; 및
    상기 관절의 각도와 상기 경직 시점에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시하는 표시부;
    를 포함하는 경직 평가 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 중 인체의 시상면에 교차하는 방향의 가속도가 발생할 경우, 상기 측정된 가속도에 회전변환행렬을 연산하여 상기 관절의 각도를 결정하는 경직 평가 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 측정된 가속도에 기초하여 상기 관절의 각도를 결정하는 준정적 모드와, 측정된 각속도에 기초하여 상기 관절의 각도를 결정하는 동적 모드를 포함하고, 상기 측정된 가속도와 상기 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드 또는 동적 모드 여부를 판단하는 경직 평가 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 측정된 가속도의 크기가 제1범위 내이고 상기 측정된 각속도의 크기가 제2범위 내인 경우 준정적 모드로 판단하는 경직 평가 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 준정적 모드로 판단된 경우, 상기 제1감지부에서 측정된 가속도 중 인체의 시상면 상의 제1가속도 및 상기 제1가속도에 교차하는 상기 시상면 상의 제2가속도에 기초하여 제1각도를 획득하고, 상기 제2감지부에서 측정된 가속도 중 상기 시상면 상의 제4가속도 및 상기 제4가속도에 교차하는 상기 시상면 상의 제5가속도에 기초하여 제2각도를 획득하고, 상기 제1각도와 상기 제2각도에 기초하여 상기 조인트의 각도를 결정하는 경직 평가 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 동적 모드로 판단된 경우, 상기 제1감지부에서 측정된 각속도를 적분하여 제1각변위를 획득하고, 상기 제2감지부에서 측정된 각속도를 적분하여 제2각변위를 획득하고, 상기 제1각변위와 상기 제2각변위에 기초하여 상기 조인트의 각도를 결정하는 경직 평가 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 제1감지부에서 측정된 각속도의 변화율의 크기 또는 상기 제2감지부에서 측정된 각속도의 변화율의 크기를 연산하고, 연산된 변화율의 크기 중 크기가 최대인 변화율에서의 시간을 상기 경직 시점으로 결정하는 경직 평가 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 측정된 각속도가 제1속도인 경우, 상기 관절의 각도 중 크기가 최대인 관절의 각도를 가동 각도로 결정하는 제1속도모드; 및
    상기 측정된 각속도가 상기 제1속도보다 큰 제2속도인 경우, 상기 경직 시점에서의 관절의 각도를 걸림 각도로 결정하는 제2속도모드;
    를 포함하는 경직 평가 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 가동 각도, 상기 걸림 각도 및 상기 경직 시점에 기초하여 상기 경직 평가 정보 중 경직 평가 점수를 결정하는 경직 평가 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1감지부는, 인체의 시상면 상에서 상기 말단부의 길이 방향으로의 가속도와, 상기 시상면 상에서 상기 말단부의 길이 방향에 교차하는 가속도와, 상기 시상면에 교차하는 방향에 대한 각속도를 측정하는 경직 평가 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 또는 상기 측정된 각속도에 기초하여 상기 제1감지부의 부착 상태 및 상기 제2감지부의 부착 상태를 판단하고,
    상기 표시부는, 상기 제1감지부의 부착 상태 및 상기 제2감지부의 부착 상태에 따라 센서 오부착 경고 신호를 표시하는 경직 평가 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 측정된 가속도 또는 측정된 각속도에 기초하여 상기 관절의 속도를 결정하고,
    상기 표시부는, 상기 관절의 속도가 목표 속도의 미리 설정된 오차 범위 내에 도달하는지 여부를 표시하는 경직 평가 시스템.
  13. 인체의 관절을 기준으로 상기 인체의 말단부에 부착되고, 상기 말단부의 길이 방향에 교차하는 방향인 제1방향으로의 가속도, 상기 제1방향에 교차하는 제2방향으로의 가속도 또는 상기 제1방향과 상기 제2방향에 각각 교차하는 제3방향에 대한 각속도를 포함하는 제1측정치를 획득하는 제1감지부;
    상기 인체의 근위부에 부착되고, 상기 근위부의 길이 방향에 교차하는 방향인 제4방향으로의 가속도, 상기 제4방향에 교차하는 제5방향으로의 가속도 또는 상기 제4방향과 상기 제5방향에 각각 교차하는 제6방향에 대한 각속도를 포함하는 제2측정치를 획득하는 제2감지부; 및
    상기 제1감지부와 상기 제2감지부에 연결되고, 상기 제1측정치와 상기 제2측정치에 기초하여 경직 평가를 위한 경직 평가 정보를 표시하는 표시부;
    를 포함하는 경직 평가 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 표시부는, 상기 제3방향에 대한 각속도와 상기 제6방향에 대한 각속도를 연산한 값을 관절의 속도로서 표시하는 경직 평가 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 표시부는, 상기 관절의 속도를 실시간으로 표시하고, 상기 관절의 속도가 목표 속도의 도달 여부를 표시하는 경직 평가 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1측정치는, 상기 제3방향으로의 가속도를 더 포함하고, 상기 제2측정치는 상기 제6방향으로의 가속도를 더 포함하고,
    상기 표시부는, 상기 제3방향으로의 가속도의 크기와 상기 제6방향으로의 가속도의 크기가 미리 설정된 크기범위에 포함되는지 여부를 표시하는 경직 평가 장치.
  17. 인체의 관절을 기준으로, 인체의 말단부의 가속도 또는 각속도와, 인체의 근위부의 가속도 또는 각속도를 측정하는 단계;
    측정된 가속도와 측정된 각속도에 기초하여 준정적 모드와 동적 모드 여부를 판단하는 단계;
    준정적 모드인 경우 측정된 가속도에 기초하여 관절의 각도를 결정하고, 동적 모드인 경우 측정된 각속도에 기초하여 관절의 각도를 결정하는 단계;
    상기 말단부의 움직임이 저항을 받는 경직 시점을 결정하는 단계; 및
    결정된 관절의 각도와 결정된 경직 시점에 기초하여 경직 평가 점수를 결정하는 단계;
    를 포함하는 경직 평가 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    인체의 말단부의 가속도 또는 각속도와, 인체의 근위부의 가속도 또는 각속도를 측정하는 단계 이후에, 측정된 말단부의 가속도 중 인체의 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도와 측정된 근위부의 가속도 중 상기 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도가 미리 설정된 크기범위 외인 경우, 센서 오부착 경고 신호를 표시하는 단계를 더 포함하는 경직 평가 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    센서 오부착 경고 신호를 표시하는 단계 이후에, 측정된 말단부의 각속도와 측정된 근위부의 각속도를 연산하여 상기 관절의 각속도를 결정하고, 상기 관절의 각속도가 목표 속도에 도달하는지 여부를 표시하는 단계를 더 포함하는 경직 평가 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    준정적 모드와 동적 모드 여부를 판단하는 단계 이전에, 측정된 말단부의 가속도 중 인체의 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도 성분과 측정된 근위부의 가속도 중 상기 시상면에 교차하는 방향으로의 가속도 성분이 미리 설정된 크기범위 외인 경우, 측정된 말단부의 가속도와 측정된 근위부의 가속도에 각각 미리 설정된 회전변환행렬을 연산하는 단계를 더 포함하는 경직 평가 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017911A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 재단법인대구경북과학기술원 관성센서 기반의 경직 등급 자동 결정 시스템
KR20220097089A (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 순천향대학교 산학협력단 관성 센서를 이용한 기계 학습 기반의 팔꿈치 경련 정도 평가 장치 및 평가 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018081795A1 (en) 2016-10-31 2018-05-03 Zipline Medical, Inc. Systems and methods for monitoring physical therapy of the knee and other joints
US10724842B2 (en) * 2018-02-02 2020-07-28 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Relative angle estimation using inertial measurement units
GB2574074B (en) 2018-07-27 2020-05-20 Mclaren Applied Tech Ltd Time synchronisation
CN109700466B (zh) * 2019-03-04 2024-02-13 合肥工业大学 一种基于肘关节角度和角加速度的痉挛评估装置
CN109730685B (zh) * 2019-03-04 2024-02-13 合肥工业大学 一种基于踝关节角度和角加速度的痉挛评估装置
CN110680336A (zh) * 2019-10-15 2020-01-14 北京大学第一医院 一种痉挛的定量评估设备以及定量评估方法
GB2588238B (en) * 2019-10-18 2023-11-22 Mclaren Applied Ltd Sensor determination
GB2588236B (en) 2019-10-18 2024-03-20 Mclaren Applied Ltd Gyroscope bias estimation
TWI710355B (zh) * 2019-11-20 2020-11-21 緯創資通股份有限公司 關節彎曲狀態判斷裝置及方法
JP7452324B2 (ja) * 2020-08-18 2024-03-19 トヨタ自動車株式会社 動作状態監視システム、訓練支援システム、動作状態監視システムの制御方法、及び、制御プログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090118649A1 (en) * 2005-07-29 2009-05-07 Cabrera Michael Normann B Apparatus and Method for Evaluating a Hypertonic Condition
KR20130034245A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 주식회사 에이치비티 재활용 운동량 측정 시스템
KR20160033828A (ko) * 2014-09-18 2016-03-29 한국산업기술대학교산학협력단 관성 측정 장치를 이용한 인체 관절 가동 범위 측정시스템
KR20160058847A (ko) * 2013-09-20 2016-05-25 엠디디티 인코퍼레이티드 운동장애의 진단 및 치료

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101181077B1 (ko) 2009-08-13 2012-09-07 한양대학교 산학협력단 넓적다리 뒷근육 긴장도 및 유연성 평가 장치 및 방법
FR2970408B1 (fr) * 2011-01-17 2014-01-03 Univ Compiegne Tech Dispositif de mesure de la spasticite
JP6297407B2 (ja) * 2014-05-16 2018-03-20 住友理工株式会社 角度センサ装置
KR101769426B1 (ko) * 2015-02-06 2017-08-18 (주)유즈브레인넷 모션 인식기법을 이용한 관절 각도기 장치
US20160317066A1 (en) * 2015-05-01 2016-11-03 Accelerated Rehabilitation Technologies, LLC Spasticity quantification device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090118649A1 (en) * 2005-07-29 2009-05-07 Cabrera Michael Normann B Apparatus and Method for Evaluating a Hypertonic Condition
KR20130034245A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 주식회사 에이치비티 재활용 운동량 측정 시스템
KR20160058847A (ko) * 2013-09-20 2016-05-25 엠디디티 인코퍼레이티드 운동장애의 진단 및 치료
KR20160033828A (ko) * 2014-09-18 2016-03-29 한국산업기술대학교산학협력단 관성 측정 장치를 이용한 인체 관절 가동 범위 측정시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017911A (ko) * 2019-08-09 2021-02-17 재단법인대구경북과학기술원 관성센서 기반의 경직 등급 자동 결정 시스템
KR20220097089A (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 순천향대학교 산학협력단 관성 센서를 이용한 기계 학습 기반의 팔꿈치 경련 정도 평가 장치 및 평가 방법

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