KR101134213B1 - A device for gait training and gait analysis by symmetry weight-bearing feedback of low extremity disorder - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 교통사고 및 뇌졸중 등의 사고나 질병으로 환측(患側)의 하지 및 반신의 기능이 약화된 하지질환자의 보행 재활(再活) 훈련을 함에 있어서, 체중부하 감지센서를 이용하여 환측 하지에 실리는 하중을 측정함과 아울러, 측정된 데이터를 통해 보행 패턴을 분석할 수 있는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 관한 것이다.The present invention is a gait rehabilitation training of the lower limbs of the lower limbs and the lower body due to accidents or diseases such as traffic accidents and strokes, the weight of the lower limbs using a weight-bearing sensor The present invention relates to a walking rehabilitation training and analysis apparatus through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities who can measure the loads and analyze the walking patterns through the measured data.

Description

하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치{A DEVICE FOR GAIT TRAINING AND GAIT ANALYSIS BY SYMMETRY WEIGHT-BEARING FEEDBACK OF LOW EXTREMITY DISORDER}Gait rehabilitation and analysis device through symmetrical weight loading feedback of patients with lower extremities {A DEVICE FOR GAIT TRAINING AND GAIT ANALYSIS BY SYMMETRY WEIGHT-BEARING FEEDBACK OF LOW EXTREMITY DISORDER}

본 발명은 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 관한 것으로, 교통사고 및 뇌졸중 등의 사고나 질병으로 환측(患側)의 하지 및 반신의 기능이 약화된 하지질환자의 보행 재활(再活) 훈련을 함에 있어서, 체중부하 감지센서를 이용하여 환측 하지에 실리는 하중을 측정함과 아울러, 측정된 데이터를 통해 보행 패턴을 분석할 수 있는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a walking rehabilitation training and analysis apparatus through symmetrical weight load feedback of patients with lower limb disease, and the walking rehabilitation of lower extremity patients whose lower limbs and half body function are weakened due to accidents or diseases such as traffic accidents and strokes. In training, the weight-bearing sensor is used to measure the load on the affected lower limb, and to walk through the symmetrical weight-load feedback of patients with lower extremities who can analyze the walking pattern through the measured data. Rehabilitation and analysis apparatus.

보행 재활 치료를 받는 하지질환자의 경우, 질환에 따라 부분 체중부하(PWB : Partial Weight- bearing)훈련 또는 완전 체중부하(FWB : Full Weight-bearing)훈련을 지시받게 된다. Patients with lower extremity disorder receiving walking rehabilitation therapy may be instructed to perform partial weight-bearing (PWB) or full weight-bearing (FWB) training, depending on the disease.

부분 체중 부하(PWB)를 지시받는 경우로는, 골절된 다리뼈의 외과적 고정술, 뒤틀린 엉덩이, 무릎이나 발목의 관절 치환술, 무릎 인대 재건술을 받은 환자와 관절염, 염좌, 피로골절이 있는 환자 등이 있고, 이러한 환자들은 수술 후 통증 혹은 만성 통증으로 인해 자신의 체중을 전부 싣는 보행이 어렵거나, 뼈의 불완전한 접골(接骨)로 인해 무리한 체중부하가 제한된다. Patients with partial weight bearing (PWB) include surgical fixation of fractured leg bones, arthroplasty of distorted hips, knees or ankles, knee ligament reconstructions, and patients with arthritis, sprains and fatigue fractures. In addition, these patients have difficulty in walking all of their weight due to postoperative pain or chronic pain, or excessive weight load due to incomplete osteotomy of bone.

완전 체중 부하(FWB)를 지시받는 경우로는, 질환 초기부터 환부측 하지에 최대한 체중을 실어 걷는 것을 권유받은 환자들이다. 이러한 환자들의 질환으로는 하지 절단 환자, 뇌출혈로 인한 편마비 환자, 여러 가지 원인으로 근육이 약화돼 보행 장애를 겪는 환자들이 포함된다. Patients who are instructed to complete weight bearing (FWB) are advised to walk with as much weight as possible on the affected leg from the beginning of the disease. Diseases of these patients include patients with lower extremities, hemiplegia due to cerebral hemorrhage, and patients with walking disorders due to muscle weakness due to various causes.

부분 체중부하 훈련과 완전 체중부하 훈련의 실시는 물리치료사들의 주관적 방법으로 이루어지고 있으며, 그 방법으로는 1) 환자가 서있는 동안 물리치료사가 손상된 다리의 발밑에 손을 넣어 체중이 얼마나 실리는지 측정하거나 2) 환자가 두 개의 체중계에 올라서서 두 발에 실리는 하중을 관찰하고 조절하게 한 후, 나중에 걸어다닐 때 그 하중을 기억하면서 걷게 하거나 3) 전신거울을 사용하여 환자로 하여금 손상된 다리와 건강한 다리에 똑같은 체중을 실으면서 서 있는 모습을 시각적으로 기억하게 하거나 4) 양 다리에 체중을 똑같이 싣고서 서있거나, 걷는 것을 구두로 지시하는 것 등이 있다.
Partial and full weight training is performed by the physiotherapist's subjective methods, such as 1) measuring how much weight the physiotherapist puts on the foot of an injured leg while the patient is standing. 2) Have the patient stand on two scales to observe and adjust the load on both feet, and then walk while remembering the load when walking later; or 3) use a full-length mirror to have the patient injured and healthy Visually remembering you are standing with the same weight, or 4) standing with your weight on both legs, or verbally instructing you to walk.

위에서 설명한 재활치료 방법들은 재활 치료사들의 주관적 판단과, 환자 본인의 하중에 대한 기억력만으로 치료가 이루어지기 때문에 재활 치료의 효과가 떨어지고, 보행 시 싣게 되는 체중의 과부하로 환측(患側)에 무리를 줄 수 있으며, 완전 체중부하를 지시받은 환자의 경우 자신의 체중이 얼마나 실리는지 인지하지 못하고 재활치료를 받게 된다. The rehabilitation methods described above are treated only by subjective judgments of rehabilitation therapists and by the memory of the patient's own load. In addition, patients who have been instructed to receive full weight are not aware of how much their weight is carrying and receive rehabilitation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보행 재활 훈련 진행시에 환자의 환측(患側)에 실리는 체중을 객관적으로 수치화 시켜 주며, 환측(患側) 하지에 적정 체중이 부하되는지 여부를 환자에게 제시해 줄 수 있는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치를 제공하는 데 있다. The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is to objectively quantify the weight on the patient's affected side during the progress of gait rehabilitation training, the appropriate weight on the lower extremity (患側) The present invention provides a gait rehabilitation training and analysis device through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities who can suggest whether or not they are loaded.

본 발명의 다른 목적은, 뇌 질환 및 편마비에 의해 만성적으로 정상 보행이 힘든 환자 및 내원(來院)이 힘든 환자들을 위해 개인 휴대가 가능하고, 저가의 스트레인 게이지를 이용하여 스스로 안전한 보행 재활 훈련을 행할 수 있는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to carry personally safe walking rehabilitation training using a low-cost strain gauge for patients who are chronically difficult to walk normally and patients with difficult visits due to brain disease and hemiplegia. It is to provide a gait rehabilitation training and analysis apparatus through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities.

본 발명의 또 다른 목적은, 환자의 보행 재활 훈련 상태를 병원에서 원격으로 확인할 수 있어 원료 진료 시스템의 구축이 가능한 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a gait rehabilitation training and analysis apparatus through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities who can remotely check a patient's gait rehabilitation training status in a hospital, thereby enabling the construction of a raw material medical care system.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 관한 것으로, 발바닥을 통해 가해지는 환자의 체중을 감지하도록 신발의 안창에 삽입되는 체중부하 측정센서; 및 상기 측정센서에 연결되어 상기 측정센서에서 감지된 신호를 토대로 현재 실리는 환자의 실체중값을 환산하여 미리 입력된 체중의 설정값과 대비함과 아울러, 상기 실체중값이 설정값 이상이면 피드백 신호를 발생하는 피드백 모듈을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention relates to a gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower limb disease, the shoe to detect the weight of the patient applied through the sole A weight load sensor inserted into the insole of the body; And a weight value of the currently loaded patient based on a signal detected by the measuring sensor, connected to the measuring sensor, and contrasting with a preset value of the previously input weight, and feedbacking if the weight is above a setting value. It includes a feedback module for generating a signal.

이때 본 발명에서는 상기 피드백 모듈에 연결되어 상기 실체중값을 원격지로 전송하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.In this case, the present invention may further include a communication module connected to the feedback module to transmit the actual weight value to a remote location.

그리고 상기 피드백 모듈과 통신모듈 간에는 무선으로 정보를 통신할 수 있도록 상기 피드백 모듈에는 송신부가 구비되고, 상기 통신모듈에는 수신부가 구비될 수 있다.The feedback module may be provided with a transmitter, and the communication module may be provided with a receiver so as to communicate information wirelessly between the feedback module and the communication module.

한편, 상기 체중부하 측정센서는, 환자의 체중에 의해 가해지는 압력을 감지하는 압력센서일 수 있다.On the other hand, the weight load sensor may be a pressure sensor for detecting the pressure applied by the weight of the patient.

또는 상기 체중부하 측정센서는, 환자의 체중이 가해지는 정도에 따라 탄성 변형되는 메탈부와, 상기 메탈부에 부착되어 상기 메탈부의 탄성 변형에 따라 변형되면서 저항값의 변화를 나타내는 스트레인 게이지, 및 상기 스트레인 게이지에 연결되어 상기 스트레인 게이지에서의 저항값 변화를 전압값의 변화량으로 전환하는 신호전환부를 포함하여 구성될 수도 있다.Alternatively, the weight load measuring sensor may include a metal part elastically deformed according to a degree of weight of a patient, a strain gauge attached to the metal part and deformed according to elastic deformation of the metal part to show a change in resistance value, and the It may be configured to include a signal switching unit connected to the strain gauge for converting the resistance value change in the strain gauge to the change amount of the voltage value.

이때 상기 체중부하 측정센서는 발바닥에서 보행시 체중이 가장 많이 실리는 발뒤꿈치부와 중족골 머리부 중 하나 이상에 대응되게 신발의 안창에 각각 설치된다.At this time, the weight load sensor is installed on the insole of the shoe so as to correspond to at least one of the heel portion and the metatarsal head portion that carry the most weight when walking on the sole.

그리고 상기 메탈부의 상단 및 하단에는, 발바닥으로부터 가해지는 하중과 지면으로부터 받는 지지력이 상기 메탈부에 고르게 가해질 수 있도록 플레이트가 각각 설치될 수 있다.The upper and lower ends of the metal part may be provided with plates such that the load applied from the sole of the foot and the support force received from the ground may be evenly applied to the metal part.

또한 상기 피드백 모듈은, 미리 설정된 체중의 한계값 및 배수값을 저장하는 저장부와, 상기 체중부하 측정센서로부터의 신호를 입력받아 실체중값으로 연산하고 상기 한계값과 배수값의 곱을 통해 환자로부터 요구되는 체중의 설정값을 산출하며 상기 연산된 실체중값이 상기 설정값 이상인지 여부를 판단하는 MCU부와, 상기 MCU부에서 실체중값이 상기 설정값 이상이라는 신호를 수신하면 피드백 신호를 생성하는 피드백부를 포함한다.In addition, the feedback module, the storage unit for storing a predetermined threshold value and multiples of the weight, and receives a signal from the weight load measurement sensor to calculate the actual weight value from the patient through the product of the threshold value and multiples Calculating a set value of the required body weight and determining whether the calculated real weight value is greater than or equal to the set value, and generating a feedback signal when the MCU unit receives a signal that the real weight value is greater than or equal to the set value; It includes a feedback unit.

이때 상기 피드백 모듈은, 상기 체중부하 측정센서로부터의 신호를 입력받아 증폭하는 증폭부와, 증폭된 신호에 포함된 잡음을 제거하여 상기 MCU부로 전달하는 필터부를 더 포함할 수 있다.In this case, the feedback module may further include an amplifier for receiving and amplifying a signal from the weight load measuring sensor, and a filter unit for removing noise included in the amplified signal and transmitting the signal to the MCU.

또한 상기 피드백 신호는 소리신호 또는 진동신호일 수 있다.In addition, the feedback signal may be a sound signal or a vibration signal.

아울러, 상기 배수값은 0.1~1.2 범위 내의 수에서 결정된다.In addition, the multiple value is determined from a number within the range of 0.1 ~ 1.2.

본 발명에 따른 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 의하면, 보행 재활 훈련 진행시에 환자의 환측(患側)에 실리는 체중을 객관적으로 수치화시켜 주며, 환측(患側) 하지에 적정 체중이 부하되는지 여부를 환자에게 제시해 줄 수 있으므로, 재활 훈련의 효과를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.According to the gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of the patients with the lower limbs according to the present invention, the patient's weight on the patient's affected area during the gait rehabilitation training is objectively quantified, Because it can give the patient whether or not the proper weight is loaded, there is an effect that can increase the effect of rehabilitation training.

그리고 본 발명에 따르면, 뇌 질환 및 편마비에 의해 만성적으로 정상 보행이 힘든 환자 및 내원(來院)이 힘든 환자들을 위해 개인 휴대가 가능하고, 저가의 스트레인 게이지를 이용하여 스스로 안전한 보행 재활 훈련을 행할 수 있으므로, 재활 훈련의 편의성이 증대되고 장치의 가격을 낮출 수 있는 잇점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to carry personally safe walking rehabilitation training using a low-cost strain gauge for patients who are chronically difficult to walk normally and patients with difficult visits due to brain disease and hemiplegia As a result, the convenience of rehabilitation training can be increased and the cost of the device can be lowered.

또한 본 발명에 따르면, 환자의 보행 재활 훈련 상태를 병원에서 원격으로 확인할 수 있어 원격 진료 시스템의 구축이 가능하므로, 내원을 하지 않고도 전문의에 의한 훈련 상황 파악 및 지도를 통해 보다 효율적이고 안전한 재활 치료를 할 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to check the walking rehabilitation training status of the patient remotely in the hospital, so it is possible to build a remote care system, so that a more efficient and safe rehabilitation treatment can be carried out through grasping and guiding the training situation by a specialist without a visit. The advantage is that you can.

아울러, 본 발명에 의하면, 측정된 하중 데이터를 토대로 환자의 보행패턴(보행속도, 보행주기, 보행수)을 분석할 수 있으므로, 보다 효율적이고 과학적인 재활 치료가 가능하다는 잇점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to analyze the walking pattern (walking speed, walking cycle, number of walking) of the patient based on the measured load data, there is an advantage that more efficient and scientific rehabilitation treatment is possible.

도 1은 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치의 전체 개념도,
도 2는 본 발명에서 체중부하 측정센서가 설치되는 신발을 도시한 도면,
도 3은 체중부하 측정센서가 삽입되는 위치를 나타내는 도면,
도 4는 체중부하 측정센서의 구체적인 형태에 대해 도시한 도면,
도 5는 바이오 피드백 모듈의 시스템 및 트레이닝 모드에 따른 설정값을 결정하는 블록 다이어그램,
도 6은 본 발명에서 설명한 체중부하 측정센서를 이용한 체중부하에 대한 출력 전압 측정 및 보행 패턴을 분석한 프로그램,
도 7은 체중부하 데이터의 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 체중부하 측정센서에서 스트레인 게이지와 신호전환부의 일례를 도시한 도면이다.
1 is a conceptual diagram of a gait rehabilitation training and analysis device through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities;
2 is a view showing a shoe in which the weight load sensor is installed in the present invention,
3 is a view showing a position where the weight load sensor is inserted,
4 is a view showing a specific form of the weight load sensor,
5 is a block diagram for determining a setting value according to a system and a training mode of a biofeedback module;
6 is a program analyzing the output voltage measurement and walking pattern for weight load using the weight load sensor described in the present invention,
7 is a flowchart of weight load data;
8 is a diagram illustrating an example of a strain gauge and a signal switching unit in the weight load measurement sensor according to the present invention.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징점을 나열하면 다음과 같다.
The following is a list of features of the present invention for achieving the above technical problem.

1. 본 발명에서 환자의 체중 측정은, 신발 안창(in-sole)에서 보행시 체중이 가장 많이 실리는 두 곳(발뒤꿈치, 중족골 머리(발바닥중 발가락 아래쪽 가운데에 도톰하게 튀어나온 부분))에 위치한 체중부하 측정센서에서 감지된다.1. In the present invention, the weight measurement of the patient is carried out in two places (heel, prosthesis, the protruding part of the bottom of the toe of the sole) where the weight is most increased when walking in the insole of the shoe. It is detected by a weight-bearing sensor located.

이때 체중부하 측정센서로는 환자의 체중을 감지할 수 있는 센서라면 어느 것이라도 상관없지만, 본 발명에서는 압력 센서 또는 저항의 변화를 감지하는 스트레인 게이지를 주로 설명한다.At this time, any weight load sensor may be any sensor that can sense the weight of the patient, but the present invention mainly describes a strain gauge for detecting a change in pressure sensor or resistance.

그리고 체중 부하를 측정하는 신발 안창(in-sole)은 3층 구조로 구성된다. 이때 안창 중 하창은 센서의 마모를 방지하는 역할을 하고, 지면과 직접 맞닿는 부분이다. 이 부분은 단단하여 체중이 실려도 쉽게 변형이 일어나지 않으며, 보행시 불편함이 없도록 무게가 가벼운 재질(합성고무)을 사용하고, 그 두께는 7㎜ 정도로 형성되는 것이 바람직하다. And the shoe insole (sole) for measuring the weight load is composed of a three-layer structure. At this time, the insole of the insole serves to prevent the wear of the sensor, and is in direct contact with the ground. This part is hard and does not easily deform even when carrying weight, and it is preferable to use a light weight material (synthetic rubber) so that there is no inconvenience when walking, and the thickness thereof is preferably about 7 mm.

또한 안창 중 중창은, 체중을 측정하는 센서가 단단히 고정되어 뒤틀림이 일어나지 않도록 단단하며 가벼운 소재를 사용하고, 그 두께는 15㎜ 정도인 것이 바람직하다.In addition, the insole of the insole is a hard and light material so that the sensor for measuring the weight is firmly fixed so that no distortion occurs, the thickness is preferably about 15mm.

아울러, 안창 중 상창은 보행시 발의 불편함이 없도록 부드러운 소재를 사용한다(일반 안창소재).In addition, the upper insole of the insole uses a soft material so that there is no discomfort when walking (general insole material).

또한 체중부하를 측정하는 센서의 위치는 발뒤꿈치부, 중족골 머리부 두 곳에 위치하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 발뒤꿈치부 또는 중족골 머리에만 삽입될 수도 있다.
In addition, the position of the sensor for measuring the weight load is preferably located in two places of the heel portion, the metatarsal head, and may be inserted only in the heel portion or the metatarsal head as needed.

2. 본 발명에서 측정된 하중을 감지하기 위하여 스트레인 게이지가 사용되는 경우 전기적 신호로의 변환은 쿼터-브릿지 형태로 구성된 신호전환부가 사용된다. 즉, 체중부하 측정센서에서 각 스트레인 게이지가 저항체의 역할을 하며, 각 스트레인 게이지에는 각각 쿼터(quarter)-브릿지 형태로 구성된 신호전환부가 연결된다. 이렇게 구성된 신호전환부에 전원을 공급하고, 스트레인 게이지가 부착된 메탈(metal)부의 변형에 따른 스트레인 저항값의 변화를 측정하여, 하중에 대한 저항 변화값을 전기신호로 변환하게 된다. 이때 변환된 신호의 경우 그 신호가 매우 미세하여 OP-AMP로 이루어지는 증폭부를 이용하여 증폭한다.
2. In case the strain gage is used to sense the measured load in the present invention, the signal conversion part configured in the quarter-bridge form is used for the conversion to the electrical signal. That is, in the weight load sensor, each strain gauge acts as a resistor, and each strain gauge is connected to a signal switching unit formed in a quarter-bridge shape. The power is supplied to the signal conversion unit configured as described above, and the change of the strain resistance value according to the deformation of the metal portion with the strain gauge is measured, thereby converting the resistance change value with respect to the load into an electric signal. In this case, the converted signal is very fine and amplified using an amplification unit made of OP-AMP.

3. 본 발명에서 환자가 자신의 체중을 적절히 실었을 때 바이오 피드백해 줄 수 있는 시스템은, 환자의 전체 체중을 백분율로 계산하여 재활훈련 상황에 맡는 적정 체중의 퍼센트를 설정하고, 설정된 체중에 해당하는 설정값 이상의 체중이 실렸을 때 진동 및 소리신호로 피드백해 줄 수 있는 모드와, 환자 자신이 직접 설정값을 설정하고 그 설정값 이상의 체중이 실렸을 때 피드백을 해 주는 모드로 이루어져 있다. 3. In the present invention, the system capable of giving biofeedback when the patient properly loads his / her weight, calculates the total weight of the patient as a percentage, sets a percentage of the appropriate weight to be in the rehabilitation situation, and corresponds to the set weight. It consists of a mode that can be fed back to the vibration and sound signal when the weight is loaded above the set value, and the mode that the patient himself sets the set value directly and gives feedback when the weight is above the set value.

상기 시스템은 하나의 피드백 모듈로 구성되며, 피드백 모듈 안에는 신호를 증폭하는 증폭부, 신호의 잡음(noise)을 제거해 주는 필터부, 전기신호를 체중부하로 연산해 줄 수 있는 MCU(microcontroller unit)부, 연산된 신호에 의해 피드백을 해 줄 수 있는 피드백부로 나뉜다. 또한 상기 두 가지 모드에서 미리 설정된 체중에 대한 설정값을 저장하는 저장부가 더 포함된다. The system is composed of one feedback module, and the feedback module includes an amplifier for amplifying a signal, a filter for removing noise of a signal, and a microcontroller unit (MCU) for calculating an electrical signal by weight load. It is divided into a feedback unit that can give feedback by the calculated signal. The apparatus may further include a storage unit configured to store setting values for weights preset in the two modes.

한편, 상기 설정값은 직접 입력하는 것도 가능하지만, 환자가 실을 수 있는 체중의 한계값(threshold value)을 정하고 해당 환자의 보행 훈련 상태에 따라 결정되는 배수값을 입력하여 상기 한계값과 배수값의 곱으로 결정될 수도 있다. 이때 상기 배수값은 0.1~1.2 범위 내의 수에서 결정될 수 있다. 따라서 만일 보행 훈련하는 환자의 한계값이 40㎏이고, 최초 보행 훈련시에는 20㎏ 이상의 체중을 실어 훈련하는 것이 바람직하다고 할 때에는 상기 배수값은 한계값의 50%인 0.5로 결정될 수 있다.
On the other hand, it is possible to directly enter the set value, but the threshold value of the weight that can be carried by the patient (threshold value) is determined and the threshold value and the multiple value by inputting a multiple value determined according to the walking training state of the patient It may be determined by the product of. At this time, the multiple value may be determined from a number within the range of 0.1 ~ 1.2. Therefore, if the threshold value of the patient walking training is 40kg, and it is desirable to train with a weight of 20kg or more during the first walking training, the multiple value may be determined as 0.5, which is 50% of the threshold value.

4. 본 발명에서 상기 피드백 모듈과 Smart Phone 등과 같은 통신모듈로 이루어지는 통신 시스템은, 휴대폰과 전자기기간의 무선 연결법인 '블루투스(Bluetooth)'로 연결된다. 피드백 모듈로 받아진 하중 데이터는 블루투스 송신부로 전달되고, 이 데이터는 Smart Phone 등의 통신모듈에 내장된 블루투스 수신부로 무선 전송된다. 그 후 이 데이터는 통신모듈의 애플리케이션에 의해 통신모듈에서 디스플레이 및 보행 패턴 분석이 실시간으로 이루어진다. 또한 통신모듈의 이동통신 기능 또는 무선 인터넷을 활용하여 병원과 환자간의 원격 진료 시스템에도 활용할 수 있게 된다. 4. In the present invention, a communication system including the feedback module and a communication module such as a smart phone is connected by 'Bluetooth', which is a wireless connection method between a mobile phone and an electromagnetic period. The load data received by the feedback module is transferred to the Bluetooth transmitter, and the data is wirelessly transmitted to the Bluetooth receiver built in a communication module such as a smart phone. This data is then displayed in real time by the application of the communication module to display and analyze walking patterns in the communication module. In addition, the mobile communication function or wireless Internet of the communication module can be utilized in the remote medical care system between the hospital and the patient.

그리고 상기 피드백 모듈과 통신모듈 간에는 상기와 같이 무선 통신에 의해 데이터 전송이 이루어질 수도 있지만, 유선에 의해 이루어져도 무방하다. 또한 무선통신 기법이 블루투스로만 한정되는 것은 아니다.
In addition, although the data transmission may be performed between the feedback module and the communication module by wireless communication as described above, it may be made by wire. In addition, wireless communication is not limited to Bluetooth.

이하에서는 본 발명에 따른 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다. 이때 체중부하 측정센서로는 스트레인 게이지를 이용한 센서를 중심으로 설명한다.
Hereinafter, a walking rehabilitation training and analysis apparatus through symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this case, the weight load sensor will be described based on a sensor using a strain gauge.

도 1은 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치의 전체 개념도이고, 도 2는 본 발명에서 체중부하 측정센서가 설치되는 신발을 도시한 도면이며, 도 3은 체중부하 측정센서가 삽입되는 위치를 나타내는 도면이고, 도 4는 체중부하 측정센서의 구체적인 형태에 대해 도시한 도면이다. 또한 도 8은 본 발명에 따른 체중부하 측정센서에서 스트레인 게이지와 신호전환부의 일례를 도시한 도면이다.1 is an overall conceptual diagram of a walking rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower limbs, Figure 2 is a view showing a shoe with a weight load sensor installed in the present invention, Figure 3 is a weight load sensor Is a view showing the position where the insertion, Figure 4 is a view showing a specific form of the weight load sensor. 8 is a diagram illustrating an example of a strain gauge and a signal switching unit in the weight load measurement sensor according to the present invention.

신발(10)의 안창(20)(in-sole) 밑에 삽입되는 체중부하 측정센서(30)는 스트레인 게이지(31)가 각각 중족골 머리부(25)와 발뒤꿈치부(24)에 삽입되고, 보행중 체중부하에 의한 메탈부(32)의 변형을 저항값의 변화로 출력한다. 출력된 신호는 쿼터-브릿지 형태의 신호전환부(33)로 전송된다. 이때 상기 신호전환부(33)는 스트레인 게이지(31)와 메탈부(32)와 같이 신발(10) 안창(20)에 삽입될 수도 있지만, 스트레인 게이지(31)와 유선으로 연결되어 기준전압을 인가받기 용이한 피드백 모듈(40) 내에 설치되는 것이 바람직하다. The weight-bearing sensor 30 inserted under the insole 20 (in-sole) of the shoe 10 has a strain gauge 31 inserted into the metatarsal head 25 and the heel portion 24, respectively. The deformation of the metal part 32 due to the heavy weight load is output as a change in the resistance value. The output signal is transmitted to the quarter-bridge type signal switching unit 33. At this time, the signal switching unit 33 may be inserted into the insole 20 of the shoe 10, such as the strain gauge 31 and the metal part 32, but is connected to the strain gauge 31 in a wired manner to apply a reference voltage. It is preferably installed in the feedback module 40 which is easy to receive.

상기 체중부하 측정센서(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 신발(10)의 안창(20)이 3개의 부분으로 구성된다고 할 때 중창(22)에 설치된다. 이때 도 2의 '21'은 안창(20)의 하창으로 보행시 불편함을 줄일 수 있도록 가볍고 단단한 소재(합성고무)로 구성되며, 그 두께는 약 7㎜로 이루어지는 것이 바람직하다.The weight load sensor 30 is installed in the midsole 22 when the insole 20 of the shoe 10 is composed of three parts, as shown in FIG. At this time, '21' of Figure 2 is composed of a light and hard material (synthetic rubber) to reduce the discomfort when walking to the insole of the insole 20, the thickness is preferably made of about 7mm.

또한 도 2의 '22'는 측정센서(30)를 고정시켜 줄 수 있는 중창으로, 센서(30)를 전체적으로 감싸 뒤틀림이나 휘어짐을 방지할 수 있는 소재로 가볍고 단단한 소재로 구성되며, 그 두께는 약 17㎜로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, '22' of FIG. 2 is a midsole capable of fixing the measuring sensor 30, and is formed of a light and hard material that is prevented from warping or bending as a whole, and the thickness of the sensor 30 is approximately. It is preferable that it consists of 17 mm.

그리고 도 2의 '23'은 발바닥과 맞닿는 상창으로, 부드러운 소재(일반 안창(20)소재)를 사용하며, 그 두께는 약 3㎜로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, '23' in FIG. 2 is an upper window contacting the sole, and a soft material (general insole 20 material) is used, and the thickness thereof is preferably about 3 mm.

아울러, 도 2 및 도 3의 '24' 및 '25'는 각각 센서(30)가 삽입되는 발뒤꿈치부와 중족골 머리부이다. 상기 두 부위는 보행시 체중이 가장 많이 실리는 부위이므로, 상기 두 부위에 각각 센서가 삽입되는 것이다. 그러나 센서는 필요에 따라 상기 두 부위 중 하나 이상의 부위를 포함한 다른 부위에도 추가로 장착될 수 있다.In addition, '24' and '25' of FIGS. 2 and 3 are the heel portion and the metatarsal head portion in which the sensor 30 is inserted, respectively. Since the two sites are the most carried weight when walking, the sensor is inserted into each of the two sites. However, the sensor can be further mounted to other sites, including one or more of the two sites, as needed.

이러한 체중부하 측정센서(30)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 중창(22)에 보행시 체중이 가장 많이 실리는 두 부위(24, 25)에 플레이트(34) 두 개가 메탈부(32)의 상하부에 샌드위치 형태로 설치된다. 이때 상기 플레이트(34)는 발바닥으로부터 가해지는 하중 및 지면으로부터 받는 지지력이 상기 메탈부(32)에 고르게 가해질 수 있도록 하는 역할을 수행하며, 이를 위해 상기 플레이트(34)는 통상의 체중에 대해 휘지 않는 재질 및 두께로 제작된다. 본 실시예에서는 상기 플레이트(34)가 두께 1㎜의 알루미늄으로 제작되는 것이 예시되어 있다. As shown in (a) of FIG. 4, the weight load measuring sensor 30 includes two metal plates 34 on two portions 24 and 25 carrying the most weight when walking on the midsole 22. Upper and lower portions of the 32 are provided in the form of a sandwich. At this time, the plate 34 serves to allow the load applied from the sole and the bearing force from the ground to be evenly applied to the metal portion 32. For this purpose, the plate 34 does not bend to a normal weight. Made of material and thickness. In this embodiment, it is illustrated that the plate 34 is made of aluminum having a thickness of 1 mm.

메탈부(32)는 도 4의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이, 가로 28㎜, 세로 28㎜로 이루어지고, 스트레인 게이지(31)가 부착될 위치(L)는 메탈부(32)의 상단(32a)에서 하중(-F)이 가해질 때 함께 변형될 수 있는 지점으로 결정된다. 그리고 메탈부(32)의 상단(32a)에서 하중이 가해지면 메탈부(32)의 하단(32b)에는 지면으로부터의 반발력(F)이 가해지고, 그 하중을 받을 때 메탈부(32)의 변형과의 간섭을 최소화하도록 메탈부(32)의 상단(32a)과 편심된 위치로 돌출 형성된다. 즉, 도 4의 (c)에서 메탈부(32)의 전체 높이가 15㎜라고 할 때, 힘이 받는 위치는 도면에서 하단 중앙과 상단 양측이고, 상기 양측은 하단 중앙으로부터 편심되고 약 2㎜ 정도 솟아 있다. 여기서 도 4의 (b)에는 메탈부(32)가 이해의 편의를 위해 뒤집어져 도시되고 있다.As shown in (b) and (c) of FIG. 4, the metal part 32 has a width of 28 mm and a length of 28 mm, and the position L to which the strain gauge 31 is to be attached is a metal part 32. It is determined as the point at which the load (-F) can be deformed together when the load (-F) is applied at the upper end (32a) of. When a load is applied from the upper end 32a of the metal part 32, the repulsive force F from the ground is applied to the lower end 32b of the metal part 32, and the deformation of the metal part 32 when the load is applied. To minimize the interference with the protrusion 32 is formed to be eccentric with the upper end (32a) of the metal portion (32). That is, when the overall height of the metal part 32 in Fig. 4 (c) is 15mm, the position of the force is the lower center and the upper both sides in the drawing, both sides are eccentric from the lower center and about 2mm Towering Here, in FIG. 4B, the metal part 32 is shown upside down for convenience of understanding.

다시 도 1로 돌아와서, 스트레인 게이지(31)의 저항 변형량은 유선으로 연결된 피드백 모듈(Feedback Module)(40)로 전송된다. 피드백 모듈(40) 내부로 연결된 체중부하 측정센서(30)는 피드백 모듈(40) 내부에서 쿼터-브릿지 형태의 신호전환부(33)를 포함하고, 상기 신호전환부(33)에서는 스트레인 게이지(31)의 저항 변화에 대한 출력 전압 변화를 측정한다. 1, the resistance strain of the strain gauge 31 is transmitted to a feedback module 40 connected by wire. The weight load measuring sensor 30 connected into the feedback module 40 includes a quarter-bridge type signal switching unit 33 inside the feedback module 40, and the strain switching unit 33 includes a strain gauge 31. Measure the change in output voltage against the change in resistance.

그리고 피드백 모듈(40)에는, 상기 체중부하 측정센서(30)의 신호전환부(33)로부터의 신호를 입력받아 증폭하는 증폭부(41)와, 증폭된 신호에 포함된 잡음을 제거하는 필터부(42)와, 미리 설정된 체중의 한계값과 배수값을 저장하는 저장부(43)와, 잡음 제거된 신호를 토대로 실체중값을 연산하고 상기 한계값과 배수값의 곱을 통해 환자로부터 요구되는 체중의 설정값을 산출하며 상기 실체중값이 상기 설정값 이상인지 여부를 판단하는 MCU부(44)와, 상기 실체중값이 상기 설정값 이상이면 피드백 신호를 생성하는 피드백부(45)를 포함한다. 또한 피드백 모듈(40)에는 통신모듈(50)과의 무선통신을 위한 블루투스 송신부(46)가 더 구비될 수 있다.In addition, the feedback module 40 includes an amplifier 41 for receiving and amplifying a signal from the signal switching unit 33 of the weight load measuring sensor 30, and a filter unit for removing noise included in the amplified signal. (42), a storage unit 43 for storing a threshold value and a multiple value of the preset weight, and a weight value calculated from the patient by calculating the actual weight value based on the noise canceled signal and multiplying the threshold value and the multiple value; An MCU unit 44 for calculating a set value of the control unit and determining whether the real weight value is greater than or equal to the set value, and a feedback unit 45 for generating a feedback signal when the real weight value is greater than or equal to the set value. . In addition, the feedback module 40 may further include a Bluetooth transmitter 46 for wireless communication with the communication module 50.

보다 상세히 설명하면, 상기 증폭부(41)에서는 신호전환부(33)에서 변환된 신호가 매우 미세하므로 이를 증폭시켜 주는 것으로, 일반적으로 OP-Amp가 사용된다. 그리고 증폭된 신호는 필터링을 거쳐 MCU부(44)에서 체중으로 연산되고, 설정값 이상의 적정체중이 실렸을 때 피드백부(45)를 통해 진동 및 소리 신호를 환자에게 피드백한다. 이때 상기 모듈(40)에서 측정되는 체중 데이터들은 블루투스(Bluetooth) 송신부(46)를 통해 통신모듈(50)에 내장돼 있는 블루투스 수신부(미도시)로 무선 전송된다. In more detail, the amplifying unit 41 amplifies the signal converted by the signal switching unit 33 because it is very fine, and generally OP-Amp is used. The amplified signal is filtered and calculated by the MCU unit 44 as a weight, and when a proper weight of a set value or more is loaded, the feedback unit 45 feeds back vibration and sound signals to the patient. At this time, the weight data measured by the module 40 is wirelessly transmitted to a Bluetooth receiver (not shown) embedded in the communication module 50 through a Bluetooth transmitter 46.

그 후 전송된 신호를 통신모듈(50)의 애플리케이션을 통해 통신모듈(50)의 화면으로 디스플레이되면서 보행 분석이 이루어지고, 통신모듈(50)의 이동통신 기술을 이용하여 병원(60)과 통신되면서 원격 진료를 가능하게 한다. Thereafter, the transmitted signal is displayed on the screen of the communication module 50 through the application of the communication module 50 to perform a gait analysis, and is communicated with the hospital 60 using the mobile communication technology of the communication module 50. Enable telemedicine.

그리고 설정값은 한계값과 배수값의 곱으로 이루어지는데, 한계값은 환자가 정상 상태일 때 평상 보행시 가해지는 하중값 또는 보행 훈련으로 환자가 달성할 하지 하중의 목표값에 해당하고, 배수값은 환자의 보행 훈련 단계에 따라 한계값을 조정하기 위한 입력값을 의미한다. 이때 상기 배수값은 0.1~1.2 범위 내의 수에서 결정될 수 있다. And the set value is the product of the limit value and the multiple of the multiple value, the limit value corresponds to the load value applied during normal walking when the patient is in a steady state or the target value of the lower limb load that the patient will achieve by walking training. Means an input value for adjusting the threshold value according to the step of walking training of the patient. At this time, the multiple value may be determined from a number within the range of 0.1 ~ 1.2.

따라서 만일 보행 훈련하는 환자의 한계값이 40㎏이고, 최초 보행 훈련시에는 20㎏ 이상의 체중을 실어 훈련하는 것이 바람직하다고 할 때에는 상기 배수값은 한계값의 50%인 0.5로 결정될 수 있다. 그리고 보행 훈련 2단계로서 30㎏ 이상의 체중을 실어 훈련하는 것이 바람직한 경우에는, 상기 배수값은 한계값의 75%인 0.75로 결정될 수 있다.
Therefore, if the threshold value of the patient walking training is 40kg, and it is desirable to train with a weight of 20kg or more during the first walking training, the multiple value may be determined as 0.5, which is 50% of the threshold value. In addition, when it is desirable to train with a weight of 30 kg or more as the second step of walking training, the multiple value may be determined as 0.75, which is 75% of the limit value.

도 5는 바이오 피드백 모듈의 시스템 및 트레이닝 모드에 따른 설정값을 결정하는 블록 다이어그램이다. 5 is a block diagram for determining a setting value according to a system and a training mode of the biofeedback module.

도 5의 (a)는 바이오 피드백 모듈(40)의 시스템 블록 다이어그램으로, 하지 손상 및 반신이 마비된 환자들 중 발 전체를 사용하여 보행을 할 수 있는 환자가 있는 반면, 발뒤꿈치가 지면에 닿지 않아 발의 앞쪽만으로 체중을 싣고 걷는 환자가 존재한다. 그러한 이유로 먼저 신발(10)의 안창(20)에 부착된 두 곳의 센서(30) 중, 트레이닝을 실시할 때 바이오 피드백의 기준 입력값이 되는 센서(30)를 선택하게 된다(단계 S100). FIG. 5A is a system block diagram of the biofeedback module 40. Among the patients with lower limb injury and paraplegia, some of the patients can walk using the entire foot, while the heel does not touch the ground. As a result, there is a patient who carries weight only by the front of the foot. For that reason, among the two sensors 30 attached to the insole 20 of the shoe 10, the sensor 30, which is a reference input value of the biofeedback when training, is selected (step S100).

신발(10)의 안창(20)에 부착된 발뒤꿈치부(24)의 센서(30)와 중족골 머리부(25)의 센서(30) 중 하나 또는 2개의 센서(30) 모두가 선택된 후, 트레이닝 모드를 설정하게 된다. 트레이닝 모드는 환자 스스로 환측에 실을 수 있는 최대하중을 입력하여 설정값을 결정하는 방법(도 5의 (b))과 환자 자신의 몸무게를 백분율로 계산한 뒤 재활훈련시 환측 하지에 부하해야 하는 체중인 한계값에 대해 배수값에 대응되는 퍼센트를 입력하여 설정값을 결정하는 방법(도 5의 (c))으로 나뉜다(단계 S200). After the sensor 30 of the heel 24 attached to the insole 20 of the shoe 10 and the sensor 30 of the metatarsal head 25 or both of the sensors 30 are selected, training Set the mode. Training mode is to determine the set value by inputting the maximum load that can be carried on the patient himself (Fig. 5 (b)) and to calculate the weight of the patient himself as a percentage to load on the lower limb during rehabilitation It is divided into a method (c) of FIG. 5 (c) of determining a set value by inputting a percentage corresponding to a multiple value with respect to a threshold value of weight (step S200).

이렇게 설정값이 결정되면 그 설정값 이상의 체중이 실렸는지 여부를 상기에서 설명한 방법으로 판단하고(단계 S300), 설정값 이상의 체중이 실린 경우 소리 및 진동으로 바이오 피드백을 한다(단계 S400).When the set value is determined as described above, it is determined by the method described above whether or not the weight is greater than the set value (step S300), and biofeedback is performed by sound and vibration when the weight is equal to or greater than the set value (step S400).

도 5의 (b)는 설정값을 결정하는 방법 중 환자 자신이 부담해야 하는 체중을 결정하는 알고리즘으로, 피드백의 기준 입력값이 되는 센서(30)에 자신이 실을 수 있는 최대하중을 싣고(단계 S411), 부하된 하중을 설정값으로 결정한다(단계 S412). 이때에도 상기 설정값을 한계값으로 하고 환자의 재활훈련 상황에 맞는 배수값을 한계값과 곱하여 설정값을 결정할 수도 있다.Figure 5 (b) is an algorithm for determining the weight to bear the patient himself in the method of determining the set value, the maximum load that can be loaded on the sensor 30 that is the reference input value of the feedback ( Step S411), the loaded load is determined as a set value (step S412). In this case, the set value may be determined as the threshold value, and the set value may be determined by multiplying the threshold value by a multiple of the patient's rehabilitation situation.

도 5의 (c)는 환자의 전체 체중을 백분율로 계산하고(단계 S421), 환자의 재활훈련 상황에 맞는 체중의 퍼센트를 설정값으로 결정(단계 S422)하는 알고리즘을 나타낸 것이다.
5 (c) shows an algorithm for calculating the total weight of the patient as a percentage (step S421), and determining the percentage of the weight corresponding to the patient's rehabilitation situation as a set value (step S422).

도 6은 본 발명에서 설명한 체중부하 측정센서를 이용한 체중부하에 대한 출력 전압 측정 및 보행 패턴을 분석한 프로그램이다.6 is a program analyzing the output voltage measurement and walking pattern for weight load using the weight load sensor described in the present invention.

설정값을 결정하는 방법은 도 5의 (b)에서 설명한 알고리즘을 이용해 설계하였다. 이 프로그램은 측정된 하중 데이터를 이용해 보행수를 검출하였고, 보행 시간의 계산으로써 보행 속도, 입각기와 유각기를 측정하는 것으로, 통신모듈(50)에서 실행되는 것이 일반적이지만, 피드백 모듈(40)에서 실행할 수도 있다.The method of determining the set value is designed using the algorithm described in FIG. The program detects the number of walking using the measured load data, and measures the walking speed, the standing angle and the stance by calculating the walking time, but it is generally executed in the communication module 50, but in the feedback module 40 You can also run

또한 본 발명에서 설계한 프로그램은 보행시 발뒤꿈치부(24)에 위치하는 센서(30)가 지면과 맞닿을 때와 중족골 머리부(25)에 위치하는 센서(30)가 지면에서 떨어졌을 때를 측정하여, 보행자의 보행 패턴을 분석하게 된다. 또한 환자를 위한 바이오 피드백의 경우 실체중값이 설정값 이상일 때 LED와 음성 신호로 피드백을 준다.
In addition, the program designed in the present invention measures when the sensor 30 located on the heel portion 24 touches the ground and when the sensor 30 located on the metatarsal head 25 falls off the ground during walking. As a result, the walking pattern of the pedestrian is analyzed. In the case of biofeedback for patients, feedback is provided by LEDs and voice signals when the actual weight is above the set value.

도 7은 체중부하 데이터의 흐름도이다. 7 is a flowchart of weight load data.

발뒤꿈치부(24)와 중족골 머리부(25)에 설치된 센서(30)에 의해 측정된 두 신호데이터는 유선으로 피드백 모듈(40)로 전송이 된다. 그 후 피드백 모듈(40)내의 A/D 컨버터(47)에서 디지털 신호로 변환된다. 변환된 신호는 MAX232(48)를 통해 블루투스 송신부(46)로 입력되고 이 값은 통신모듈(50)에 내장된 블루투스 수신부로 무선으로 전송된다. 통신모듈(50)에 전송된 데이터는 통신모듈(50)의 이동통신기술을 이용하여 병원(60)으로 데이터를 전송한다. 이 데이터를 바탕으로 병원에서는 환자의 재활훈련 상황을 체크하고, 환자의 내원없이 환자 상태를 원격으로 진단할 수 있다.
The two signal data measured by the sensor 30 installed in the heel 24 and the metatarsal head 25 are transmitted to the feedback module 40 by wire. It is then converted to a digital signal by the A / D converter 47 in the feedback module 40. The converted signal is input to the Bluetooth transmitter 46 through the MAX232 48, and this value is wirelessly transmitted to the Bluetooth receiver built in the communication module 50. The data transmitted to the communication module 50 transmits the data to the hospital 60 using the mobile communication technology of the communication module 50. Based on this data, the hospital can check the patient's rehabilitation status and remotely diagnose the patient's condition without visiting the patient.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

예를 들면, 본 실시예에서는 구성요소의 치수를 기재한 부분이 있는데, 이는 해당 구성요소의 치수에 대한 예시일 뿐, 해당 구성요소의 치수가 그 기재에 한정되는 것은 아니다.For example, in this embodiment, there is a part that describes the dimensions of the component, which is merely an example of the dimensions of the component, the dimensions of the component is not limited to the description.

10 : 신발 20 : 안창
24 : 발뒤꿈치부 25 : 중족골 머리부
30 : 체중부하 측정센서 31 : 스트레인 게이지
32 : 메탈부 33 : 신호전환부
34 : 플레이트 40 : 피드백 모듈
41 : 증폭부 42 : 필터부
43 : 저장부 44 : MCU부
45 : 피드백부 46 : 송신부
50 : 통신모듈 60 : 병원
10: shoes 20: insoles
24: heel portion 25: metatarsal head
30: weight load sensor 31: strain gauge
32: metal part 33: signal switching part
34: plate 40: feedback module
41: amplification section 42: filter section
43: storage 44: MCU
45: feedback unit 46: transmitter
50: communication module 60: hospital

Claims (11)

발바닥을 통해 가해지는 환자의 체중을 감지하도록 신발(10)의 안창(20)에 삽입되는 체중부하 측정센서(30); 및
상기 측정센서(30)에 연결되어 상기 측정센서(30)에서 감지된 신호를 토대로 현재 실리는 환자의 실체중값을 환산하여 미리 입력된 체중의 설정값과 대비함과 아울러, 상기 실체중값이 설정값 이상이면 피드백 신호를 발생하는 피드백 모듈(40)을 포함하며,
상기 피드백 모듈(40)은 미리 설정된 체중의 한계값 및 배수값을 저장하는 저장부(43)와, 상기 체중부하 측정센서(30)로부터의 신호를 입력받아 실체중값으로 연산하고 상기 한계값과 배수값의 곱을 통해 환자로부터 요구되는 체중의 설정값을 산출하며 상기 연산된 실체중값이 상기 설정값 이상인지 여부를 판단하는 MCU부(44)와, 상기 MCU부(44)에서 실체중값이 상기 설정값 이상이라는 신호를 수신하면 피드백 신호를 생성하는 피드백부(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
A weight load measurement sensor 30 inserted into the insole 20 of the shoe 10 to sense the weight of the patient applied through the sole of the foot; And
Based on the signal detected by the measurement sensor 30 connected to the measurement sensor 30 converts the actual weight of the patient currently carried out and contrasts with the preset value of the weight input in advance, It includes a feedback module 40 for generating a feedback signal if the set value or more,
The feedback module 40 receives a signal from the storage unit 43 and a weight load measuring sensor 30 that stores a preset threshold value and a multiple value of the weight, and calculates the actual weight value and the threshold value. The MCU unit 44 calculates a set value of the weight required from the patient through a multiplication of the multiple values, and determines whether the calculated real weight value is greater than or equal to the set value; Gait rehabilitation and analysis device through the symmetrical weight load feedback of the patient with a lower limb characterized in that it comprises a feedback unit 45 for generating a feedback signal when receiving a signal of more than the set value.
제1항에 있어서,
상기 피드백 모듈(40)에 연결되어 상기 실체중값을 원격지로 전송하는 통신모듈(50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 1,
Gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of the lower limb disease, characterized in that it further comprises a communication module (50) connected to the feedback module (40) to transmit the actual weight to a remote place.
제2항에 있어서,
상기 피드백 모듈(40)과 통신모듈(50) 간에는 무선으로 정보를 통신할 수 있도록 상기 피드백 모듈(40)에는 송신부가 구비되고, 상기 통신모듈(50)에는 수신부가 구비되는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 2,
The patient with the lower extremity disorder, characterized in that the feedback module 40 is provided with a transmitter, the communication module 50 is provided with a receiver so as to communicate information wirelessly between the feedback module 40 and the communication module 50. Gait rehabilitation and analysis device using symmetrical weight load feedback.
제1항에 있어서,
상기 체중부하 측정센서(30)는, 환자의 체중에 의해 가해지는 압력을 감지하는 압력센서인 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 1,
The weight load measurement sensor 30, the gait rehabilitation and analysis device through the symmetrical weight load feedback of the patient with the lower leg, characterized in that the pressure sensor for detecting the pressure applied by the weight of the patient.
제1항에 있어서,
상기 체중부하 측정센서(30)는, 환자의 체중이 가해지는 정도에 따라 탄성 변형되는 메탈부(32)와, 상기 메탈부(32)에 부착되어 상기 메탈부(32)의 탄성 변형에 따라 변형되면서 저항값의 변화를 나타내는 스트레인 게이지(31), 및 상기 스트레인 게이지(31)에 연결되어 상기 스트레인 게이지(31)에서의 저항값 변화를 전압값의 변화량으로 전환하는 신호전환부(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 1,
The weight load measuring sensor 30 is attached to the metal part 32 and the metal part 32 elastically deformed according to the degree to which the weight of the patient is applied and deformed according to the elastic deformation of the metal part 32. And a strain gauge 31 indicating a change in resistance value, and a signal switching unit 33 connected to the strain gauge 31 to convert the resistance value change in the strain gauge 31 into a change amount of the voltage value. Gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower limb disease.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 체중부하 측정센서(30)는 발바닥에서 보행시 체중이 가장 많이 실리는 발뒤꿈치부(24)와 중족골 머리부(25) 중 하나 이상에 대응되게 신발(10)의 안창(20)에 각각 설치되는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method according to claim 4 or 5,
The weight load measuring sensor 30 is installed on the insole 20 of the shoe 10 to correspond to at least one of the heel portion 24 and the metatarsal head portion 25, which carry the most weight when walking on the sole. Gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower limb disease.
제5항에 있어서,
상기 메탈부(32)의 상단 및 하단에는, 발바닥으로부터 가해지는 하중과 지면으로부터 받는 지지력이 상기 메탈부(32)에 고르게 가해질 수 있도록 플레이트(34)가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 5,
Symmetry of the underlying disease, characterized in that the upper and lower ends of the metal portion 32, the plate 34 is installed so that the load applied from the sole and the support force received from the ground evenly applied to the metal portion 32 Gait rehabilitation and analysis device through weight load feedback.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 피드백 모듈(40)은, 상기 체중부하 측정센서(30)로부터의 신호를 입력받아 증폭하는 증폭부(41)와, 증폭된 신호에 포함된 잡음을 제거하여 상기 MCU부로 전달하는 필터부(42)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치
The method of claim 1,
The feedback module 40 includes an amplifying unit 41 for receiving and amplifying a signal from the weight load measuring sensor 30, and a filter unit 42 for removing noise included in the amplified signal and transferring the signal to the MCU unit. Gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities characterized in that it further comprises a)
제1항에 있어서,
상기 피드백 신호는 소리신호 또는 진동신호인 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 1,
The feedback signal is a walking signal rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of the lower limb disease, characterized in that the sound signal or vibration signal.
제1항에 있어서,
상기 배수값은 0.1~1.2 범위 내의 수인 것을 특징으로 하는 하지질환자의 대칭 체중부하 피드백을 통한 보행 재활훈련 및 분석장치.
The method of claim 1,
The multiple values are gait rehabilitation training and analysis device through the symmetrical weight load feedback of patients with lower extremities, characterized in that the number within the range of 0.1 ~ 1.2.
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