KR101097990B1 - Apparatus for elevating neuroplaticity and method for operating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치는 신체의 일측 부분을 지지하는 동작부, 상기 신체의 타측부분을 지지하는 지지부, 상기 동작부에 동력을 전달하는 모터, 상기 신체의 근력을 감지하는 근력감지센서, 상기 근력감지센서에서 감지된 근력의 세기에 따라 상기 동작부의 구동을 제어하는 제어부를 구비하는 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치 및 동작방법은 종래의 표면근전도 센서보다 사용 편의성 및 동작 신뢰도가 높은 근력감지센서를 사용하여 동작 효율을 향상시키도록 하고, 감지된 근력 세기를 조절 가능한 설정값으로 판단하여 동작이 이루어지도록 함으로써 환자의 상태에 따른 사용 조건을 가변시킬 수 있도록 하여 재활효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다. Brain plasticity improving apparatus according to the present invention is an operation unit for supporting one side of the body, a support for supporting the other side of the body, a motor for transmitting power to the operation unit, muscle strength sensor for detecting the muscle strength of the body, It is provided with a control unit for controlling the driving of the operation unit according to the strength of the muscle strength sensed by the muscle strength sensor, the apparatus and operation method for improving the brain plasticity according to the present invention configured as described above is more convenient and operation than the conventional surface EMG sensor Reliability effect can be improved by using the reliable muscle strength sensor to improve the operation efficiency and judging the detected muscle strength as an adjustable setting value so that the operation can be made. There is an effect that can be maximized.

Description

뇌가소성 향상장치 및 그 동작방법{Apparatus for elevating neuroplaticity and method for operating the same}Apparatus for elevating neuroplaticity and method for operating the same}

본 발명은 뇌가소성 향상장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체의 근력을 측정하여 신체 특정 부위를 운동시켜주는 뇌가소성 향상장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving brain plasticity and a method of operating the same, and more particularly, to an apparatus for improving brain plasticity and a method of operating the same by measuring a muscle strength of the body to exercise a specific part of the body.

뇌가소성이란 뇌출혈이나 뇌경색으로 손발을 자유롭게 움직이지 못하는 경우에도 꾸준히 운동하면 정상으로 되는 현상을 뇌가소성이라고 한다. 이 뇌가소성은 특정한 뇌세포가 손실될 경우 다른 신경세포가 축색돌기를 증가시켜 없어진 부분을 보충함으로써 회복이 가능하게 한다. 따라서 뇌졸중 환자 등의 경우 뇌가소성을 향상시킴으로써 신체의 기능을 회복시키도록 할 수 있는데, 이때 필요한 것이 뇌가소성 향상장치이다.Cerebral plasticity is called cerebral plasticity, a phenomenon in which normal movement is achieved even if the hands and feet cannot move freely due to cerebral hemorrhage or cerebral infarction. This brain plasticity allows recovery of certain neurons by replenishing the missing areas by increasing the axons of other neurons. Therefore, in the case of a stroke patient or the like, it is possible to restore the function of the body by improving the brain plasticity, the brain plasticity improving device is required at this time.

이러한 뇌가소성 향상장치는 뇌졸중 환자뿐만 아니라 근육 외상환자의 경우에도 근육 재활효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 일반적으로 근육 운동은 뇌로부터 해당 근육이 명령을 받아 의식적으로 움직이는 운동이고, 이러한 근육 운동은 골격근의 수축에 의하여 일어난다.The brain plasticizer improves the effects of muscle rehabilitation not only in stroke patients but also in muscle trauma patients. In general, muscle movement is a movement in which the muscle is commanded consciously from the brain, and this muscle movement is caused by contraction of skeletal muscle.

종래의 뇌가소성 향상장치는 주로 인체 표면의 표면근전도(SEMG; Surface electromyography)를 감지하고, 이 감지된 표면근전도에 따라 인체에 장착된 기계적 장치가 강제로 근육을 운동시킨다. 여기서 표면근전도는 근육에 따라 약 10Hz ~ 3Khz 의 주파수 특성을 가진다. 특정 환자의 경우 표면근전도의 주파수의 진폭과 주기가 매우 짧아 정확한 감지가 어려울 수 있다. Conventional brain plasticity enhancing device mainly detects the surface electromyography (SEMG) of the human body surface, the mechanical device mounted on the human body according to the detected surface electromyography forcibly exercises the muscles. Here, surface EMG has a frequency characteristic of about 10 Hz to 3 kHz depending on muscle. In certain patients, the amplitude and frequency of the surface EMG's frequency may be very short, making accurate detection difficult.

또한 표면근전도를 이용한 종래의 뇌가소성 향상장치는 해부학적으로 해당 근육에서 가장 큰 근전도 신호를 발생시키는 부위를 선택하여 환자의 피부에 표면근전도 감지센서를 부착하여야 한다. 표면근전도 감지센서를 환자의 피부에 부착하는 방법은 매우 번거롭다. 또한 감지 효과가 좋은 위치를 찾는 것에서도 어려움이 있다. 더욱이 표면근전도 신호는 그 세기가 매우 미약하기 때문에 감지신호를 실시간으로 증폭 처리해야 하므로 신호처리를 위한 회로 계통이 복잡하다.In addition, the conventional brain plasticity enhancing device using surface electromyography should anatomically select the site generating the largest EMG signal in the muscle and attach a surface electromyography sensor to the patient's skin. Attaching the surface EMG sensor to the patient's skin is very cumbersome. It is also difficult to find a good location for the detection effect. Furthermore, since the surface EMG signal is very weak, the circuit system for signal processing is complicated because the sensing signal must be amplified in real time.

본 발명의 목적은 근력을 측정하여 해당 신체 특정 부위를 운동시켜주는 뇌가소성 향상장비 및 그 동작방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an apparatus for improving brain plasticity and a method of operating the same by measuring muscle strength to exercise a specific part of the body.

본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치는 신체의 일측 부분을 지지하는 동작부; 상기 신체의 타측부분을 지지하는 지지부; 상기 동작부에 동력을 전달하는 모터; 상기 신체의 근력을 감지하는 근력감지센서; 상기 근력감지센서에서 감지된 근력의 세기에 따라 상기 동작부의 구동을 제어하는 제어부를 구비한다.Brain plasticity improving apparatus according to the present invention is an operation unit for supporting one side of the body; Support for supporting the other side of the body; A motor for transmitting power to the operation unit; A muscle force sensor for sensing the muscle force of the body; And a control unit for controlling the driving of the operation unit according to the strength of the muscle force sensed by the muscle force sensor.

상기 근력감지센서는 상기 모터의 회전축에 설치된 토크 셀이고, 상기 제어부는 상기 토크 셀에서 감지되는 토크의 세기가 설정값 이상이면 상기 모터를 동작시키고, 상기 모터의 동작중 상기 토크 셀에서 감지되는 상기 토크의 세기가 상기 설정값 미만이면 상기 모터를 정지시킬 수 있다.The muscle strength sensor is a torque cell installed on the rotating shaft of the motor, and the control unit operates the motor when the strength of the torque sensed by the torque cell is greater than or equal to a set value, and the sensor sensed by the torque cell during operation of the motor. When the strength of the torque is less than the set value may stop the motor.

상기 근력감지센서는 로드셀이고, 상기 제어부는 상기 로드셀에서 감지되는 힘의 세기가 설정값 이상이면 상기 모터를 동작시키고, 상기 모터의 동작중 상기 로드셀에서 감지되는 상기 힘의 세기가 상기 설정값 미만이면 상기 모터를 정지시킬 수 있다. 상기 설정값을 조절하는 설정값 조절부를 구비할 수 있다.The muscle strength sensor is a load cell, and the control unit operates the motor when the strength of the force detected by the load cell is greater than or equal to a set value, and when the strength of the force detected by the load cell during operation of the motor is less than the set value. The motor can be stopped. It may be provided with a setting value adjusting unit for adjusting the set value.

본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작방법은 신체의 일측 부분을 지지하는 동작부; 상기 신체의 타측부분을 지지하는 지지부; 연결부분에 설치되며 상기 동작부에 동력을 전달하는 모터; 상기 신체의 근력을 감지하는 근력감지센서; 상기 근력감지센서에서 감지된 근력의 세기에 따라 상기 동작부의 구동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 신체의 상기 근력을 감지하고, 상기 감지된 근력이 설정값 이상인지를 판단하고, 상기 감지된 근력이 설정값 이상이면 상기 동작부를 구동시킨다.An operation method of the apparatus for improving brain plasticity according to the present invention includes an operation part supporting one side of the body; Support for supporting the other side of the body; A motor installed at a connection portion to transmit power to the operation unit; A muscle force sensor for sensing the muscle force of the body; And a control unit for controlling driving of the operation unit according to the strength of the muscle force sensed by the muscle force sensor, detecting the muscle force of the body, determining whether the detected muscle force is equal to or greater than a set value, and detecting the detected muscle force. If it is more than this set value, the said operation part is driven.

상기 근력감지센서는 상기 모터의 회전축에 설치된 토크 셀이고, 상기 토크 셀에서 감지되는 토크가 설정값 이상이면 상기 모터를 동작시키고, 상기 모터의 동작중 상기 토크 셀에서 감지되는 상기 토크가 상기 설정값 미만이면 상기 모터를 정지시킬 수 있다. The muscle strength sensor is a torque cell installed on the rotating shaft of the motor, and if the torque detected by the torque cell is greater than or equal to the set value, the motor is operated, and the torque detected by the torque cell during operation of the motor is the set value. If less, the motor can be stopped.

상기 근력감지센서는 로드셀이고, 상기 제어부는 상기 로드셀에서 감지되는 힘의 세기가 설정값 이상이면 상기 모터를 동작시키고, 상기 모터의 동작중 상기 로드셀에서 감지되는 상기 힘의 세기가 상기 설정값 미만이면 상기 모터를 정지시킬 수 있다. 상기 설정값은 조절할 수 있다.The muscle strength sensor is a load cell, and the control unit operates the motor when the strength of the force detected by the load cell is greater than or equal to a set value, and when the strength of the force detected by the load cell during operation of the motor is less than the set value. The motor can be stopped. The set value can be adjusted.

본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치는 사용자가 회전시킬 수 있는 핸들이 결합된 운동축; 상기 운동축에 설치되는 근력감지센서; 상기 운동축을 회전시키는 모터를 구비한다.Brain plasticity improving apparatus according to the present invention comprises a movement axis coupled to the handle that the user can rotate; A muscle force sensor installed on the exercise shaft; And a motor for rotating the movement shaft.

상기 모터와 상기 운동축 사이에는 클러치 브레이크가 설치되고, 상기 클러치 브레이크와 상기 모터가 권취된 제 1벨트를 구비할 수 있다.A clutch brake may be installed between the motor and the movement shaft, and a first belt may be provided on which the clutch brake and the motor are wound.

상기 운동축과 상기 모터 사이에는 벨트 연결축이 구비되고, 상기 제 1벨트는 상기 벨트 연결축에 권취되며, 상기 운동축과 상기 벨트 연결축에 권취되는 제 2벨트를 구비할 수 있다.A belt connecting shaft may be provided between the movement shaft and the motor, and the first belt may have a second belt wound around the belt connecting shaft and wound around the movement shaft and the belt connecting shaft.

상기 제 1벨트의 장력을 조절하기 위한 베어링축을 구비할 수 있다.It may be provided with a bearing shaft for adjusting the tension of the first belt.

상기 근력감지센서는 토오크셀 또는 로드셀 중의 어느 하나일 수 있다.The muscle strength sensor may be any one of a torque cell and a load cell.

본 발명에 따른 뇌가소성 향상장치 및 동작방법은 종래의 표면근전도 센서보다 사용 편의성 및 동작 신뢰도가 높은 토크셀과 같은 근력감지센서를 사용하여 동작 효율을 향상시키도록 하고, 감지된 근력 세기를 조절 가능한 설정값으로 판단하여 동작이 이루어지도록 함으로써 환자의 상태에 따른 사용 조건을 가변시킬 수 있도록 하여 재활효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.The apparatus and operation method for improving brain plasticity according to the present invention improve the operation efficiency by using a muscle force sensor such as a torque cell, which is more convenient and reliable in operation than the conventional surface electromyography sensor, and can adjust the sensed muscle strength. By judging by the set value, the operation is made, so that the use conditions according to the condition of the patient can be varied, thereby maximizing the rehabilitation effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향장장치의 사시도이다.1 is a perspective view showing a brain plasticity improving apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a brain plasticity improving apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an operation flowchart of the apparatus for improving brain plasticity according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view of the brain plastic cosmetic device according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, an apparatus for improving brain plasticity according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 블록 구성도이다.1 is a perspective view showing a brain plasticity improving apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of a brain plasticity improving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 팔꿈치 운동에 적용되는 것을 하나의 예로 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 발목, 무릎, 어께, 손목, 손가락 등과 같은 기타 신체의 다양한 운동부위에 착용되도록 구성될 수 있으므로 본 발명의 특징적인 구성은 팔꿈치에 적용한 실시예에 한정되지 않는다.
As shown in Figure 1 and 2 will be described as an example that the apparatus for improving brain plasticity according to the present embodiment is applied to elbow movement. However, the apparatus for improving brain plasticity according to the embodiment of the present invention may be configured to be worn on various athletic parts of the body such as ankle, knee, shoulder, wrist, finger, etc., and thus, a characteristic configuration of the present invention may be applied to an elbow. It is not limited.

도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 팔의 상완(上腕)을 지지하는 지지부(110)와 팔의 전완(前腕)을 받쳐 지지하며 전완의 회전 운동이 가능하도록 하는 동작부(100)를 구비한다. 1 and 2, the brain plasticity improving apparatus according to the embodiment of the present invention is the support 110 for supporting the upper arm of the arm and the forearm of the arm. Supported by) is provided with an operation unit 100 to enable the rotational movement of the forearm.

지지부(110)와 동작부(100)의 경계는 팔의 전완과 상완 사이의 관절부분인 팔꿈치 부분에 위치하며 이 경계부분에 동작부(100)의 회전 동작이 가능하도록 하여 전완의 펼침 동작이 가능하도록 하는 모터(120)가 구비된다. 모터(120)와 동작부(100)의 연결은 모터(120)의 회전축에 동작부(100)의 회전단(미도시)이 축결합 되도록 하고, 이 축결합 부분에 지지부(110)의 끝단이 연결되도록 할 수 있다.The boundary between the support part 110 and the operation part 100 is located at the elbow part, which is a joint part between the forearm and the upper arm of the arm. The motor 120 is provided to. The connection between the motor 120 and the operation unit 100 is such that the rotational end (not shown) of the operation unit 100 is axially coupled to the rotation shaft of the motor 120, and the end of the support unit 110 is connected to the shaft coupling portion. Can be connected.

모터(120)는 전완의 수축과 이완 동작이 가능하도록 하기 위하여 정역회전모터(120)를 사용할 수 있다. 그리고 모터의 회전축에는 근력감지센서(130)가 설치된다. 본 실시예에서 근력감지센서(130)는 회전식 토크셀(Torque cell)로 실시될 수 있다. 예를 들어 토크셀은 미국 푸텍사(FUTEK)의 "TDD 400"과 같은 소형 토크셀 제품으로 실시할 수 있다. The motor 120 may use the forward and reverse rotation motor 120 to enable the forearm contraction and relaxation operation. And the muscle strength sensor 130 is installed on the rotating shaft of the motor. In this embodiment, the muscle strength sensor 130 may be implemented as a rotary torque cell (Torque cell). For example, the talk cell can be implemented with a small talk cell product, such as "TDD 400" from FUTEK, USA.

또한, 다른 실시예로 근력감지센서(130)는 지지부(110)와 동작부(100) 사이에 개재되어 설치된 로드셀로 실시될 수 있다. 예를 들어 로드셀은 미국 푸텍사(FUTEK)의 "LAU 200, LAU 220 "과 같은 소형 로드셀 제품으로 실시할 수 있다. 그리고 그 외의 다양한 회사의 다양한 근력감지가 가능한 센서 제품을 사용할 수 있다.In addition, in another embodiment, the muscle strength sensor 130 may be implemented as a load cell interposed between the support 110 and the operation unit 100. For example, the load cell is a small load cell such as "LAU 200, LAU 220" from FUTEK, USA It can be done with the product. In addition, sensor products that can detect various muscle strengths of various companies can be used.

그리고 지지부(110)와 동작부(100)가 상완과 전완에 장착될 수 있도록 다수개의 고정패드(140)가 지지부(110)와 동작부(100)에 각각 설치된다. 이 고정패드(140)는 일단이 고정되고, 타단에 벨크로(velcro)와 같은 접착식 고정 부직포로 구성된 것으로 실시될 수 있다. In addition, a plurality of fixing pads 140 are installed on the support 110 and the operation unit 100 so that the support 110 and the operation unit 100 may be mounted on the upper arm and the forearm, respectively. The fixing pad 140 is fixed to one end, and may be implemented as an adhesive fixed nonwoven fabric such as a velcro on the other end.

한편, 지지부(110)의 측부에는 제어박스(150)가 구비된다. 이 제어박스(150)에는 뇌가소성 향상장치의 동작 및 사용 편의성의 확보를 위하여 근력감지센서(130)에서 감지하는 근력의 세기에 따라 동작여부를 판단할 수 있도록 사용자가 임의로 설정값을 조절할 수 있도록 하는 설정값 조절부(153)와, 뇌가소성 향상장치의 동작 상태를 표시하기 위한 표시부(154)가 구비된다. 그리고 설정값 조절부(153), 모터(120) 그리고 근력감지센서(130)의 동작을 제어하기 위한 마이크로 컴퓨터와 같은 제어부(151)가 제어박스(150)에 함께 구비된다.On the other hand, the control box 150 is provided on the side of the support 110. The control box 150 has a user so that the user can arbitrarily adjust the set value to determine whether the operation according to the strength of the muscle strength detected by the muscle strength sensor 130 to ensure the operation and ease of use of the brain plasticity improving device The set value adjusting unit 153 and a display unit 154 for displaying the operating state of the brain plasticity improving device are provided. The control box 150 is provided with a control unit 151 such as a microcomputer for controlling the operation of the set value adjusting unit 153, the motor 120, and the muscle strength sensor 130.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작방법에 대하여 설명한다.Hereinafter will be described the operation method of the brain plasticity improving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작 순서도이다.3 is an operation flowchart of the apparatus for improving brain plasticity according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 환자 또는 사용자가 신체의 특정부위, 즉 본 실시예에서 팔의 상완과 전완에 각각 지지부(110)와 동작부(100)를 위치시켜 장착시킨다. 그리고 고정패드(140)를 이용하여 지지부(110)와 동작부(100)가 상완과 전완에 고정될 수 있도록 한다.As shown in FIG. 3, the patient or the user places the support 110 and the operation unit 100 on a specific part of the body, ie, the upper arm and the forearm of the arm, respectively. And using the fixing pad 140 so that the support 110 and the operation unit 100 can be fixed to the upper arm and forearm.

운동의 시작을 위하여 환자가 팔의 수축운동을 의식하면 환자의 뇌로부터 뇌전도 신호가 발생하여 근육에 전달된다. 그러나 해당 환자는 질병을 가진 뇌졸중 환자이거나 근육에 외상이 있는 환자이므로 전달된 뇌전도 신호에 의하여 팔의 수축 운동을 위한 근력이 매우 약할 수 있다. When the patient is conscious of contraction of the arm to start the movement, an EEG signal is generated from the patient's brain and transmitted to the muscle. However, since the patient is a patient with a stroke or a trauma to the muscle, muscle strength for contraction movement of the arm may be very weak due to the transmitted EEG signal.

그러나 뇌전도 신호에 의하여 팔의 이두근 및 기타 운동에 필요한 근육에는 미세한 근육 수축 현상이 발생하고, 이에 따라 해당 근육의 수축에 의하여 근력감지센서(130)에는 미세한 토크가 감지된다.However, a fine muscle contraction phenomenon occurs in the biceps and other muscles of the arm due to an electroencephalogram signal, and accordingly, a fine torque is sensed by the muscle force sensor 130 by the contraction of the corresponding muscle.

따라서 이와 같은 원리를 이용하여 먼저 환자의 근력상태를 알 수 있도록 환자의 잔여근력을 뇌가소성 향상장치를 이용하여 측정한다(S10). 그리고 잔여근력이 측정되면 환자에 맞는 운동상태를 제공할 수 있도록 근력감지센서(130)에서 감지하여 동작 조건을 부여하는 근력범위를 설정한다(S11). Therefore, by using the same principle, the remaining muscle strength of the patient is first measured using a brain plasticity improving device so as to know the patient's strength state (S10). When the residual muscle strength is measured, the muscle strength sensor 130 detects the muscle strength sensor 130 so as to provide an exercise state suitable for the patient, and sets a muscle strength range that gives an operating condition (S11).

따라서 근육의 수축에 의한 감지된 근력, 즉 토크 또는 힘이 설정값 미만이면 모터(120)의 동작에 의한 운동이 이루어지지 않는다. 반면에 근력감지센서(130)에서 미리 설정된 설정값 이상으로 토크 또는 힘이 감지되면 동작부(100)의 구동이 시작된다. 그리고 토크 또는 힘이 지속적으로 설정값 이상으로 감지되면 모터(120)에 의한 동작부(100)의 운동이 지속적으로 이루어져 완전한 운동 행정이 이루어지도록 한다.Therefore, if the sensed muscle force, that is, torque or force due to the contraction of the muscle is less than the set value, the movement by the operation of the motor 120 is not made. On the other hand, when a torque or a force is detected by the muscle strength sensor 130 above a preset value, driving of the operation unit 100 starts. And when the torque or force is continuously sensed more than the set value, the movement of the operating unit 100 by the motor 120 is continuously made to achieve a complete movement stroke.

즉, 도 3을 참조하여 설명하면 환자의 잔여근력을 측정하고(S10), 이에 따른 근력범위를 설정한다(S11). 그리고 환자가 뇌가소성 향상을 위하여 근력을 가하면 근력감지센서(130)는 근력에 의한 모터(120)의 회전축 부분의 토크 또는 힘을 감지하고(S100), 이때 감지된 토크 또는 힘, 즉 근력이 설정값 이상인가를 판단한다(S110). That is, referring to FIG. 3, the residual muscle strength of the patient is measured (S10), and the strength range is set accordingly (S11). In addition, when the patient applies muscle strength to improve brain plasticity, the muscle strength sensor 130 detects torque or force of a rotating shaft portion of the motor 120 by muscle force (S100), and at this time, the detected torque or force, that is, muscle force is set. It is determined whether or not the value (S110).

이때의 설정값은 설정값 조절부(153)를 이용하여 조절할 수 있으므로 중증의 환자인 경우 동작 허락 설정값을 약하게 하여 매우 작은 크기의 근력에도 운동이 가능하도록 판단할 수 있고, 또한 경증의 환자인 경우 동작 허락 설정값을 높게 하여 보다 높은 근력으로 운동이 이루어지도록 할 수 있다. At this time, the setting value can be adjusted using the setting value adjusting unit 153, so that in the case of a severe patient, the operation allowance setting value can be weakened so that the exercise can be performed even in a very small size of the muscle. In this case, it is possible to exercise at a higher strength by increasing the allowable setting value.

따라서 환자의 상태에 따라 다양한 수준으로 근육의 수축 및 힘에 따른 구동 가능한 조건을 판단하도록 조절함으로써 지속적인 환자의 재활운동이 가능하도록 할 수 있다.Therefore, by adjusting to determine the driving conditions according to the contraction and strength of the muscle at various levels according to the condition of the patient can enable the continuous rehabilitation of the patient.

한편, 감지된 근력이 설정값 이상이라고 판단되면 모터(120)가 온(on)된다(S120). 그리고 환자가 지속적으로 운동의지를 가지는 경우에 설정값 이상의 근력이 지속적으로 감지되므로 모터(120)의 온 상태가 지속적으로 유지되도록 한다.On the other hand, if it is determined that the detected muscle strength is more than the set value, the motor 120 is turned on (S120). In addition, when the patient has a willingness to exercise constantly, the strength of the muscle above the set value is continuously detected so that the on state of the motor 120 is continuously maintained.

그리고 모터(120)가 온 된 이후에 제어부(151)는 운동의 종료여부를 판단한다(S130). 운동이 종료라고 판단되면 제어부(151)는 모터(120)를 오프(S140)시키는데, 이때의 운동의 종료여부의 판단은 필요한 운동 행정이 완료되는 경우, 예를 들어 팔굽힘 동작의 행정이 완료되는 경우일 수 있다. After the motor 120 is turned on, the controller 151 determines whether the exercise is terminated (S130). When it is determined that the exercise is finished, the controller 151 turns off the motor 120 (S140). At this time, the determination of whether the exercise is terminated is performed when the required exercise stroke is completed, for example, when the stroke of the bend operation is completed. It may be the case.

그리고 운동이 진행되는 과정이라고 판단되면 모터(120)의 동작 중에 근력감지센서(130)에서 감지하는 근력의 세기가 설정값 이상인지 여부를 반복적으로 판단하고(S110). 운동 중에 감지된 근력이 설정값 미만이라고 판단되면 모터(120)를 오프시킨다(S150). 그리고 다시 근력감지와 설정값 이상인지 여부를 판단하여 토크 또는 힘이 설정값 이상이라고 판단되면 다시 모터(120)의 동작을 개시한다. 이러한 판단은 운동이 종료된다고 판단될 때까지 지속된다.And if it is determined that the exercise is in the process of proceeding repeatedly determines whether the strength of the muscle strength detected by the muscle strength sensor 130 during the operation of the motor 120 or more than the set value (S110). When it is determined that the muscle strength detected during the exercise is less than the set value, the motor 120 is turned off (S150). When it is determined that the muscle force detection and the setting value or more are determined and the torque or the force is the setting value or more, the operation of the motor 120 is started again. This judgment lasts until the exercise is determined to end.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 환자가 지속적인 운동의지를 발휘하지 못하는 경우에 동작부(100)의 동작이 운동 중에 멈추게 된다. 따라서 환자가 하나의 운동 행정을 완료하기 위해서 지속적으로 운동의지를 발휘하여야 하며, 이에 따라 재활을 위한 환자의 의지가 더욱 강해지므로 뇌가소성이 향상된다. Therefore, the apparatus for improving brain plasticity according to the embodiment of the present invention stops the operation of the operation unit 100 during the exercise when the patient does not exercise the will for continuous exercise. Therefore, the patient must continuously exercise the exercise will to complete a single exercise stroke, thereby improving the brain plasticity because the patient's will for rehabilitation is stronger.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치에 대한 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an apparatus for improving brain plasticity according to another embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향장장치의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 사용자가 회전시킬 수 있도록 암과 노브를 포함하는 핸들(210)을 구비한다. 핸들(210)의 암은 베이스 플레이트(200)에 설치된 운동축(201)에 결합된다. 운동축(201)에는 근력감지센서(220)가 설치되어 핸들에 의해 가해지는 회전 토크를 측정한다. 근력감지센서(220)는 토크셀 또는 로드셀로 실시될 수 있다. 토크셀과 로드셀에 대한 구체적인 실시예는 본 발명의 첫 번째 실시예를 참고할 수 있다.Figure 4 is a perspective view of the brain plastic cosmetic device according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the apparatus for improving brain plasticity according to the embodiment of the present invention includes a handle 210 including an arm and a knob to allow a user to rotate. The arm of the handle 210 is coupled to the movement shaft 201 installed in the base plate 200. The exercise shaft 201 is provided with a muscle strength sensor 220 to measure the rotational torque applied by the handle. Muscle strength sensor 220 may be implemented as a torque cell or a load cell. Specific embodiments of the torque cell and the load cell may refer to the first embodiment of the present invention.

한편, 베이스 플레이트(200)에는 회전 동력을 발생시키는 모터(250)가 설치된다. 그리고 모터(250)의 측방에는 클러치 브레이크(240)가 구비되고, 또한 벨트의 장력을 조절하기 위한 베어링축(260)이 설치된다.On the other hand, the base plate 200 is provided with a motor 250 for generating rotational power. And the clutch brake 240 is provided in the side of the motor 250, and the bearing shaft 260 for adjusting the tension of the belt is provided.

그리고 이들의 인근에는 벨트 연결축(230)이 설치된다. 그리고 클러치 브레이크(240), 모터(250) 그리고 벨트 연결축(230)에 권취된 제 1벨트(270)를 구비한다. 또한 베어링축(260)은 제 1벨트(270)의 외측면에 지지되는데, 이 베어링축(260)을 이동시킴으로써 제 1벨트(270)의 장력이 조절될 수 있다.And the belt connecting shaft 230 is installed in the vicinity of these. And a first belt 270 wound around the clutch brake 240, the motor 250, and the belt connecting shaft 230. In addition, the bearing shaft 260 is supported on the outer surface of the first belt 270, the tension of the first belt 270 can be adjusted by moving the bearing shaft 260.

그리고 벨트 연결축(230)과 운동축(201) 사이에는 운동축(201)과 벨트 연결축(230)에 권취된 제 2벨트(280)가 구비된다. 따라서 모터(250)의 동력은 제 1벨트(270)와 제 2벨트(280)를 거쳐 운동축(201)에 전달된다. In addition, a second belt 280 wound around the shaft 201 and the belt coupling shaft 230 is provided between the belt coupling shaft 230 and the movement shaft 201. Therefore, the power of the motor 250 is transmitted to the movement shaft 201 via the first belt 270 and the second belt 280.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치의 동작방법은 첫 번째 실시예의 동작방법과 유사할 수 있다.Hereinafter, a method of operating the apparatus for improving brain plasticity according to another embodiment of the present invention will be described. The operating method of the apparatus for improving brain plasticity according to another embodiment of the present invention may be similar to the operating method of the first embodiment.

사용자가 신체의 특정부위를 운동하기 위하여 핸들(210)을 잡고, 운동축(201)을 회전시키기 위한 의지를 발휘하면, 사용자, 즉 환자가 근육의 수축운동을 의식하면 환자의 뇌로부터 뇌전도 신호가 발생하여 근육에 전달된다. 그러나 해당 환자는 질병을 가진 뇌졸중 환자이거나 근육에 외상이 있는 환자이므로 전달된 뇌전도 신호에 의하여 팔의 수축 운동을 위한 근력이 매우 약할 수 있다. When the user grabs the handle 210 to exercise a specific part of the body and exercises the will to rotate the axis of movement 201, when the user, ie, the patient is conscious of contraction of muscles, an EEG signal from the brain of the patient is transmitted. Occurs and is delivered to the muscles. However, since the patient is a patient with a stroke or a trauma to the muscle, muscle strength for contraction movement of the arm may be very weak due to the transmitted EEG signal.

그러나 뇌전도 신호에 의하여 운동을 위하여 필요한 해당 근육에는 미세한 근육 수축 현상이 발생하고, 이에 따라 해당 근육의 수축에 의하여 근력감지센서(220)에는 미세한 토크가 감지된다. 이때 모터는 근력 감지센서에서 감지되는 토크의 세기에 따라 선택적으로 구동된다. 구체적으로, 근육의 수축에 의한 감지된 근력, 즉 토크 또는 힘이 설정값 미만이면 모터(250)의 동작에 의한 운동이 이루어지지 않는다. However, a fine muscle contraction phenomenon occurs in the muscle required for exercise by the electroencephalogram signal, and accordingly, the minute force is sensed by the muscle force sensor 220 by the contraction of the muscle. At this time, the motor is selectively driven according to the strength of the torque detected by the muscle strength sensor. Specifically, when the sensed muscle force, ie torque or force, caused by the contraction of the muscle is less than the set value, the movement by the operation of the motor 250 is not performed.

반면에 근력감지센서(220)에서 미리 설정된 설정값 이상으로 토크 또는 힘이 감지되면 모터(250)의 구동이 시작된다. 그리고 토크 또는 힘이 지속적으로 설정값 이상으로 감지되면 모터(250)에 의한 운동축(201)의 구동이 계속해서 진행된다. On the other hand, when a torque or a force is detected by the muscle strength sensor 220 above a preset value, driving of the motor 250 is started. When the torque or the force is continuously sensed above the set value, the driving of the motion shaft 201 by the motor 250 continues.

따라서 환자의 상태에 따라 다양한 수준으로 근육의 수축 및 힘에 따른 구동 가능한 조건을 판단하도록 조절함으로써 지속적인 환자의 재활운동이 가능하도록 할 수 있다.Therefore, by adjusting to determine the driving conditions according to the contraction and strength of the muscle at various levels according to the condition of the patient can enable the continuous rehabilitation of the patient.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 따른 뇌가소성 향상장치는 환자가 지속적인 운동의지를 발휘하지 못하는 경우에 모터(250)의 동작이 운동 중에 멈추게 된다. 따라서 환자가 하나의 운동 행정을 완료하기 위해서 지속적으로 운동의지를 발휘하여야 하며, 이에 따라 재활을 위한 환자의 의지가 더욱 강해지므로 뇌가소성이 향상된다. In addition, the apparatus for improving brain plasticity according to another embodiment of the present invention stops the operation of the motor 250 during the exercise when the patient does not exercise the will for continuous exercise. Therefore, the patient must continuously exercise the exercise will to complete a single exercise stroke, thereby improving the brain plasticity because the patient's will for rehabilitation is stronger.

이상과 같은 본 발명의 실시예는 팔꿈치 운동을 위한 뇌가소성 향상장치를 하나의 실시예로 설명하고 있다. 그러나 본 발명의 뇌가소성 향장장치는 재활 운동이 필요한 인체의 다양한 운동부위에 설치될 수 있다. 또한 관절 운동을 위한 모터와 동작부의 구성 그리고 그 외의 기구적인 구성요소들은 인체의 운동부위에 맞추어 일부 변형되거나 개량될 수 있다. 변형실시예로는 근력감지센서를 모터 또는 구동축 등이 회전함에 따라 유도되는 기전력에 의한 전류 또는 전압의 크기로 환자의 운동의지 감지를 수행하도록 할 수 있다. 그러나 이러한 변형 실시예들이 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 모두 본 발명의 권리범위에 포함된다고 보아야 한다. Embodiment of the present invention as described above has been described as an embodiment of the brain plasticity improving device for elbow movement. However, the cerebral plastic cosmetic device of the present invention can be installed in various exercise parts of the human body requiring a rehabilitation exercise. In addition, the configuration of the motor and the moving part for joint motion and other mechanical components may be partially modified or improved to match the movement of the human body. In a modified embodiment, the muscle strength sensor may be configured to detect the exercise intention of the patient with the magnitude of the current or voltage by the electromotive force induced as the motor or the drive shaft is rotated. However, all such modified embodiments should be considered to be included in the scope of the present invention if the technical idea of the present invention.

100...동작부
110...지지부
120...모터
130...근력감지센서
140...고정패드
150...제어박스
151...제어부
153...설정값 조절부
210...핸들
220..토크셀
230...벨트연결 축
240...클러치브레이크
250...모터
260...베어링축100.Moving part
110.Support
120 ... motor
130 ... Strength Sensor
140.Fix Pad
150 ... Control Box
151 Control Unit
153 Setpoint adjuster
210 ... handle
220..Talk Cell
230 ... belt connecting shaft
240 ... clutch brake
250 ... motor
260 ... Bearing Shaft

Claims (8)

사용자에 의해 회전될 수 있도록 설치되는 핸들;
상기 핸들이 설치되는 운동축;
상기 핸들에 가해지는 회전 토크를 측정하는 감지센서; 및
상기 운동축에 회전 동력을 제공하는 모터를 포함하고,
상기 모터는 상기 감지센서에서 감지되는 토크의 세기에 따라 선택적으로 구동되는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.A handle installed to be rotated by a user;
A movement shaft on which the handle is installed;
A sensor for measuring rotational torque applied to the handle; And
It includes a motor for providing rotational power to the movement shaft,
And the motor is selectively driven according to the strength of the torque sensed by the sensor. 제1항에 있어서,
상기 모터는 상기 감지센서에서 감지되는 토크의 세기가 설정값 이상이면 구동되고, 설정값 미만이면 구동하지 않는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 1,
The motor is driven when the strength of the torque sensed by the sensor is greater than or equal to a set value, the brain plasticity improving apparatus, characterized in that not driven. 제2항에 있어서,
상기 감지센서는 토크셀 또는 로드셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 2,
The sensing sensor is a brain plasticity improving apparatus, characterized in that consisting of a torque cell or a load cell. 제2항에 있어서,
상기 감지센서는 회전시 유도되는 전류 또는 전압의 크기를 이용하는 회전 토크를 감지하는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 2,
The sensing sensor is a brain plasticity improving device, characterized in that for detecting the rotation torque using the magnitude of the current or voltage induced during rotation. 제2항에 있어서,
상기 모터는 적어도 하나의 벨트를 이용하여 상기 운동축에 동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 2,
The motor is a brain plasticity improving device, characterized in that for transmitting power to the movement axis using at least one belt. 제5항에 있어서,
상기 벨트의 장력을 조절하기 위한 베어링축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 5,
Brain plasticity improving apparatus further comprises a bearing shaft for adjusting the tension of the belt. 제5항에 있어서,
상기 운동축과 상기 모터 사이에는 벨트 연결축이 구비되어, 상기 모터와 상기 벨트 연결축에는 제1 벨트가 권취되고, 상기 벨트 연결축과 상기 운동축에는 제2 벨트가 권취되는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.The method of claim 5,
A belt connecting shaft is provided between the movement shaft and the motor, and a first belt is wound around the motor and the belt connecting shaft, and a second belt is wound around the belt connecting shaft and the movement shaft. Plasticity improving device. 환자의 운동에 의해 회동 가능하게 설치되는 동작부;
상기 동작부를 회동시키는 동력을 제공하는 모터;
상기 동작부에 가해지는 회전 토크의 크기를 측정하는 감지센서 및
상기 감지센서에서 감지되는 토크의 세기에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 뇌가소성 향상장치.An operation unit installed to be rotatable by the movement of the patient;
A motor for providing power for rotating the operation unit;
Sensor for measuring the magnitude of the rotational torque applied to the operating unit and
And a control unit for controlling the driving of the motor according to the strength of the torque sensed by the detection sensor.
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