KR101361596B1 - 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법 - Google Patents

무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101361596B1
KR101361596B1 KR1020110104299A KR20110104299A KR101361596B1 KR 101361596 B1 KR101361596 B1 KR 101361596B1 KR 1020110104299 A KR1020110104299 A KR 1020110104299A KR 20110104299 A KR20110104299 A KR 20110104299A KR 101361596 B1 KR101361596 B1 KR 101361596B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support
patient
magnitude
knee joint
reference value
Prior art date
Application number
KR1020110104299A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130025312A (ko
Inventor
이강업
Original Assignee
주식회사 앞썬아이앤씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 앞썬아이앤씨 filed Critical 주식회사 앞썬아이앤씨
Priority to KR1020110104299A priority Critical patent/KR101361596B1/ko
Publication of KR20130025312A publication Critical patent/KR20130025312A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101361596B1 publication Critical patent/KR101361596B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0237—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the lower limbs
    • A61H1/024—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A61H2201/1215—Rotary drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5023—Interfaces to the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/50—Control means thereof
    • A61H2201/5058—Sensors or detectors
    • A61H2201/5061—Force sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/10—Leg
    • A61H2205/102—Knee
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 무릎 관절용 재활장치에 관한 것으로, 환자의 대퇴부를 지지하는 대퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부의 일단에 회동 가능하게 힌지 연결되며, 환자의 하퇴부를 지지하는 하퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 상기 힌지를 축으로 회동하는 동력을 제공하는 구동부, 환자에 의해 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하는 측정부 및 상기 측정부에서 측정된 힘의 크기에 근거하여 상기 구동부를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 환자의 상태에 따라 무릎 관절을 운동시킬 수 있도록 하여 뇌가소성 향상 및 재활 효과를 극대화할 수 있다.

Description

무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법{Apparatus for rehabilitation to knee joint and method for operating the same}
본 발명은 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무릎 관절의 운동 능력을 측정하여 그에 따른 무릎 관절의 뇌가소성을 향상시키는 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.
뇌가소성이란 뇌가 손상된 후 훼손된 기능을 회복할 수 있는 성질로서, 특정한 뇌세포가 손실될 경우 다른 신경세포가 축색돌기를 증가시켜 없어진 부분을 보충하여 회복 가능하게 하는 것을 말한다.
예컨대, 뇌출혈이나 뇌경색으로 인해 뇌의 특정 영역이 손상될 경우 그에 해당하는 신체 부위를 쓸 수 없게 된다. 이때, 이러한 해당 신체 부위를 지속적으로 운동시키게 되면 뇌가소성이 향상됨으로써 손상된 뇌 기능을 정상으로 회복시킬 수 있다. 또한, 교통사고, 산업 재해, 스포츠 손상 등과 같은 각종 사고로 인해 외상성 뇌손상이 발생한 환자의 경우에도 외상을 입은 부분을 지속적으로 운동시킴으로써 뇌가소성을 향상시켜 손상된 기능을 회복시킬 수 있다.
한편, 전술한 뇌손상 환자뿐만 아니라 골절 환자나 관절 수술을 받은 환자와 같은 정형외과 수술 환자 또는 근육 손상을 입은 외상 환자의 경우, 수술 후 재활 치료를 위해 지속적이고 반복적인 운동이 필요하다. 이러한 환자가 수술이나 손상을 입은 부위의 회복을 위한 운동을 의식적으로 행하게 되면 그에 해당하는 뇌 기능이 활발해져 뇌가소성이 증가하게 되어 재활 치료의 효과를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 환자들의 손상된 뇌 기능 회복이나 신체의 기능 회복을 위한 운동 장치로는 연속 수동 운동(CPM; Continuous Passive Motion) 장치가 있다. CPM 장치는 환자의 운동 의지와는 상관없이 수동적으로 운동을 행하는 장치로서, 기계의 힘으로 신체 부위를 운동하게 한다. 이러한 경우, 환자는 힘을 주지 않고 운동을 할 수 있으므로 환자가 능동적으로 힘을 주고 운동을 하는 경우보다 회복 속도가 느려지게 된다. 예컨대, 무릎 관절 수술을 받은 환자의 경우, 수술 직후 무릎 관절 조직이 정렬되지 않은 상태에서 능동적으로 힘을 주어 운동하게 되면 무릎 관절 조직이 정렬된다. 따라서, 기계적 힘으로만 운동하는 경우보다 관절 조직이 강화되고 회복 속도가 빠르게 된다.
또한, CPM 장치는 기계의 힘으로 수동적으로 운동하기 때문에, 환자의 신체 손상 정도나 신체 회복 정도에 따른 운동 강도를 조절할 수 없다. 예컨대, 운동 시 통증이 발생하는 경우, 환자가 통증을 느끼는 정도에 따라 운동 강도를 제어할 수 없다. 따라서, CPM 장치는 환자의 상태에 따른 적절한 재활 운동 효과를 얻기 힘들다.
대한민국 등록특허공보 제10-0580971호
본 발명은 무릎 관절의 운동 능력을 측정하여 그에 따라 무릎 관절을 운동시킬 수 있는 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는 환자의 대퇴부를 지지하는 대퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부의 일단에 회동 가능하게 힌지 연결되며, 환자의 하퇴부를 지지하는 하퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 상기 힌지를 축으로 회동하는 동력을 제공하는 구동부, 환자에 의해 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하는 측정부 및 상기 측정부에서 측정된 힘의 크기에 근거하여 상기 구동부를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 무릎 관절용 재활장치이다.
또한, 환자의 무릎 관절 운동 능력에 따라 상기 제어부가 상기 구동부를 구동시키는 기준값을 설정하는 기준값 설정부를 더 포함할 수 있으며, 외부에서 입력되는 값을 기준값으로 설정하거나, 상기 측정부에서 측정되는 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정부로부터 측정된 힘의 크기가 상기 기준값 이상이면 상기 구동부를 구동시키고, 상기 측정부로부터 측정된 힘의 크기가 상기 기준값 미만이면 상기 구동부를 정지시킬 수 있다.
상기 구동부는 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 연결되는 위치에 설치되어 정역 회전 가능한 모터를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 무릎 관절용 재활장치는 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 설치되는 베이스를 더 포함하며, 상기 대퇴 지지부의 타단은 상기 베이스 상에 힌지 연결되고, 상기 하퇴 지지부의 일단은 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부의 회동 운동시 상기 베이스의 슬라이딩 바를 따라 왕복 운동 하도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 측정부는, 토크셀이나 로드셀을 이용하여 상기 힘의 크기를 측정하거나, 또는 상기 모터에 발생하는 저항을 이용하여 상기 힘의 크기를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 무릎 관절용 재활장치의 동작방법으로서, 환자의 대퇴부를 지지하는 대퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부의 일단에 회동 가능하게 힌지 연결되며, 환자의 하퇴부를 지지하는 하퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 상기 힌지를 축으로 회동하는 동력을 제공하는 구동부를 구비하고, 환자의 무릎 상태에 근거하여 기준값을 설정하는 단계, 환자에 의해 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하는 단계 및 상기 기준값과 상기 측정된 힘의 크기를 비교하여 상기 구동부를 선택적으로 제어하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 구동부를 선택적으로 제어하는 단계는, 상기 측정한 힘의 크기가 상기 기준값 이상이면 상기 구동부를 구동하고, 상기 측정한 힘의 크기가 상기 기준값 미만이면 상기 구동부의 구동을 중지할 수 있다.
또한, 상기 기준값을 설정하는 단계는, 외부에서 입려고딘 값을 기준값으로 설정하거나, 측정부에서 측정된 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정할 수 있다.
본 발명에 의하면, 무릎 관절의 운동 능력을 측정하여 그에 따라 무릎 관절을 운동시킬 수 있는 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법을 제공함으로써 환자 상태에 따른 재활 효과를 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(230)가 무릎 관절용 재활장치(100)의 구동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3의 (a)는 환자의 무릎 관절 운동에 따라 측정부(220)가 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정한 그래프이고, 도 3의 (b)는 제어부(230)가 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기에 근거하여 구동부(210)를 제어하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)의 동작 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 여러 가지 상이한 형태로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)의 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)는 대퇴 지지부(110), 하퇴 지지부(120), 힌지부(130), 발 지지부(140), 베이스(150)를 포함한다.
베이스(150)는 본 발명에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)가 구비되어 이를 지지하기 위한 것으로서, 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)와 연결되어 이들을 회동 가능하게 한다. 예컨대, 베이스(150)의 일측과 대퇴 지지부(110)의 일단은 힌지 연결되고, 베이스(150)의 일측과 타측을 연결한 한 쌍의 슬라이딩 바(151)를 따라 하퇴 지지부(120)의 일단이 직선 왕복 운동 하도록 구성될 수 있다. 이러한 하퇴 지지부(120)의 왕복 이동에 따라 대퇴 지지부(110)와의 경사 각도가 변함으로써 환자의 무릎 관절 운동이 이루어지도록 한다.
대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)는 환자의 대퇴부 및 하퇴부를 지지하기 위한 것으로서, 각각 한 쌍의 막대형상으로 된 지지부재를 사용하며 환자의 대퇴부와 하퇴부의 길이에 따라 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)의 길이를 연장하거나 단축할 수 있는 형태로 구성된다. 또한, 환자의 대퇴부 및 하퇴부를 받쳐 지지할 수 있는 받침대(111, 112)를 설치할 수 있다. 여기서, 대퇴 지지부(110)의 일단은 베이스(150)의 일측과 힌지 연결되고 대퇴 지지부(110)의 타단은 하퇴 지지부(120)의 일단과 힌지 연결될 수 있다. 그리고, 하퇴 지지부(120)의 타단은 슬라이딩 바(151)와 연결되어 슬라이딩 바(151)를 따라 왕복 이동한다.
또한, 하퇴 지지부(120)의 측면에는 발을 지지하기 위한 발 지지부(140)가 설치될 수 있다. 발 지지부(140)는 발바닥을 받치도록 판형상으로 된 것을 사용할 수 있다.
한편, 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)의 힌지 연결은 힌지부(130)를 구비하여 이루어질 수 있다. 즉, 힌지부(130)는 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)를 연결하는 부분으로서, 환자의 대퇴부와 하퇴부 사이의 관절 부분인 무릎 부위에 위치할 수 있다. 이때, 힌지부(130)는 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동 가능하게 연결되도록 하는 힌지가 구비되어 있다. 더욱이, 힌지부(130)는 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 힌지부(130)를 축으로 회동하는 동력을 제공하는 구동부(210)를 더 포함할 수 있다.
구동부(210)는 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동 가능하도록 하는 모터를 구비한다. 예를 들어, 구동부(210)가 정역 회전 가능한 모터를 구비하여 힌지부(130)에 설치될 수 있다. 이러한 힌지부(130)에 설치된 정역 회전 가능한 모터가 회전 운동을 하면 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 힌지부(130)를 축으로 회동하게 된다. 이때, 하퇴 지지부(120)는 정역 회전 가능한 모터의 회전 운동에 따라 슬라이딩 바(151)를 왕복 이동한다. 따라서, 하퇴 지지부(120)의 이동 방향 및 이동 거리에 따라 대퇴 지지부(110)와의 경사 각도가 변하게 되어 환자가 무릎 관절을 굽혔다 폈다 하는 동작을 수행하는 것을 도울 수 있다.
또한, 힌지부(130)는 환자가 무릎을 굽혔다 폈다하는 무릎 운동 각도를 조절할 수 있는 회전각 조절부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 회전각 범위 내에서 설정된 각도에 이를 때까지 구동부(210)의 모터가 회전하고 설정된 각도에 이르면 이하에서 설명할 제어부(230)가 구동부(210)의 모터를 역회전하도록 할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)는 환자의 무릎 운동 능력에 따라 운동 강도를 조절하기 위한 측정부(220), 제어부(230), 기준값 설정부(240)를 포함한다.
제어부(230)는 구동부(210)의 구동을 제어하는 것으로서, 환자가 지속적인 운동 의지를 발휘하는 경우에는 구동부(210)를 구동시키고, 그렇지 못한 경우에는 구동부(210)를 정지시킨다. 이러한 제어부(230)의 선택적 제어에 따라 환자는 지속적으로 무릎 관절 운동을 위한 의지를 발휘해야하므로 환자의 재활 의지가 더욱 강해져 수동적 운동 장치를 사용하는 경우에 비해 뇌가소성이 향상될 수 있다.
이때, 제어부(230)는 구동부(210)를 구동시키거나 정지시키기 위한 제어값으로 이하에서 설명할 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기와 기준값 설정부(240)에서 설정된 기준값을 사용할 수 있다. 예컨대, 제어부(230)는 기준값 설정부(240)에서 설정된 기준값과 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기를 비교하여, 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 이상이면 구동부(210)를 구동시키고, 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 미만이면 구동부(210)를 정지시킬 수 있다.
측정부(220)는 환자의 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘의 크기를 측정하기 위한 것으로서, 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동하는 방향으로 가해지는 힘을 토크 셀(Torque cell) 또는 로드 셀(Load cell)을 구비하여 측정한다.
예를 들어, 토크 셀을 이용하여 환자의 힘의 크기를 측정하는 경우, 토크 셀은 힌지부(130) 또는 구동부(210)의 모터 회전축에 설치될 수 있다. 이때, 환자가 무릎 관절을 움직이기 위해 힘을 가하면 모터 회전축을 중심으로 회전시키는 힘이 발생하고 이러한 힘을 토크 셀이 감지하여 힘의 크기를 측정할 수 있다.
또는, 로드 셀을 이용하여 환자의 힘의 크기를 측정하는 경우, 로드 셀은 하퇴 지지부(120) 및 슬라이딩 바(151)가 연결되는 부분 또는 발 지지부(140)에 설치될 수 있다. 이때, 환자가 무릎 관절을 움직이기 위해 힘을 가하면 로드 셀이 이러한 힘을 감지하여 힘의 크기를 측정할 수 있다.
또는, 측정부(220)는 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동하는 방향으로 가해지는 힘을 구동부(210)에 구비된 모터를 이용해서 측정할 수 있다. 예컨대, 구동부(210)에 구비된 모터가 회전을 하면 일정한 전류가 흐르게 된다. 이때, 환자가 무릎 관절을 움직이기 위해 힘을 가하면 모터에 저항이 발생하고, 이러한 저항으로 인해 모터에 흐르던 전류값이 변하게 된다. 측정부(220)는 이러한 모터의 전류값의 차이를 측정하고, 이를 환자가 무릎 관절을 움직이기 위해 가한 힘의 크기로 환산할 수 있다.
이러한 측정부(220)로부터 지속적으로 환자의 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘을 측정하여 환자가 운동 의지를 발휘할 때에만 본 발명에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)를 구동시키도록 할 수 있다. 더욱이, 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘은 환자의 상태나 회복 정도에 따라서 다를 수 있으므로, 환자의 상태에 따라 무릎 관절용 재활장치(100)에 의한 운동 효과를 향상시키기 위해서 기준값 설정부(240)를 구비할 수 있다.
기준값 설정부(240)는 환자의 무릎 관절 운동 능력에 따라 제어부(230)가 구동부(210)를 구동시키기 위한 기준값을 설정한다. 이때, 외부에서 입력되는 값을 기준값으로 설정하거나 측정부(220)에서 측정되는 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정할 수 있다. 예컨대, 환자가 기준값을 설정함으로써 환자의 무릎 관절 운동 강도를 직접 조절할 수 있거나, 측정부(220)로부터 측정되는 힘의 크기를 이용하여 평균값, 허용 범위, 통계와 같은 방법을 활용할 수도 있다.
또한, 무릎 관절용 재활장치(100)는 무릎 관절용 재활장치(100)의 동작 상태를 출력하기 위한 디스플레이부(250)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준값 설정부(240)에서 기준값을 설정하기 위한 화면을 출력하거나, 측정부(220)에서 측정된 힘의 크기를 표시하거나, 구동부(210)의 구동 상태를 표시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(230)가 무릎 관절용 재활장치(100)의 구동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3의 (a)는 환자의 무릎 관절 운동에 따라 측정부(220)가 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정한 그래프이고, 도 3의 (b)는 제어부(230)가 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기에 근거하여 구동부(210)를 제어하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 제어부(230)는 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기와 기준값 설정부(240)로부터 설정된 기준값을 비교한 다음, 그 결과에 따라 구동부(210)를 구동시키거나 정지시킨다. 예컨대, t1~t2 구간에서는 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 이상이므로 구동부(210)에 설치된 모터를 on 상태로 만들어 구동시키고, t2~t3 구간에서는 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 미만이므로 구동부(210)에 설치된 모터를 off 상태로 만들어 정지시킨다. 즉, 제어부(230)가 t1~t2, t3~t4, t5~t6 시간동안 구동부(210)를 구동시키고, t2~t3, t4~t5 시간동안은 구동부(210)를 정지시킨다. 이에, 본 발명에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)를 통해 무릎 관절 운동을 하는 환자는 기준값 이상의 힘을 가하지 않으면 무릎 관절 운동을 할 수 없게 된다.
이하에서는 무릎 관절용 재활장치(100)의 동작방법에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)의 동작 순서도이고, 먼저 환자는 대퇴부와 하퇴부를 각각 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)에 위치시키고, 또한 발을 발 지지부(140)에 장착시킨 다음 무릎 관절용 재활장치(100)를 동작시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 환자의 무릎 관절의 운동 상태를 알 수 있도록 무릎 관절용 재활장치(100)를 이용하여 환자의 무릎 관절 운동에 따른 초기 힘의 크기를 측정한다(S300). 여기서, 단계(S300)은 무릎 관절용 재활장치(100)를 통한 운동을 시작하기 전에 먼저 환자의 상태를 파악하여 그에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)의 운동 강도를 조절할 수 있도록 한다. 예를 들어, 측정부(220)에서 토크 셀을 이용하여 환자의 무릎 관절에서 가하는 힘을 감지하여 이 힘의 크기를 측정한다.
다음으로, 측정된 환자의 무릎 관절 운동에 따른 초기 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정한다(S310). 이때, 기준값은 측정된 초기 힘의 크기를 활용하여 설정할 수 있다. 예컨대, 기준값 설정부(240)에서 측정부(220)로부터 측정된 힘의 크기를 이용하여 평균값을 계산하거나, 측정된 힘의 크기에 따라 유효한 오차범위를 두어 기준값을 계산할 수도 있다. 물론, 환자가 직접 기준값을 설정할 수도 있다.
다음으로, 환자의 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘의 크기를 측정한다(S320). 예를 들어, 환자가 무릎 관절의 뇌가소성 향상을 위하여 무릎 관절을 움직이면 측정부(220)의 토크 셀이 무릎 관절의 움직임에 따른 대퇴 지지부(110)와 하퇴 지지부(120)가 회동하는 방향으로 가해지는 힘을 감지하여 측정할 수 있다.
다음으로, 측정된 힘의 크기가 기준값 이상인가를 판단한다(S330). 이때, 제어부(230)가 측정된 힘의 크기가 기준값 이상이라고 판단하면 구동부(210)를 구동시키고(S340), 그렇지 않으면 구동부(210)를 정지시킨다(S350). 따라서, 환자의 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘의 크기가 지속적으로 기준값 이상으로 측정되면 구동부(210)에 의한 무릎 관절의 운동이 지속적으로 이루어질 수 있고, 반면에 환자의 무릎 관절 운동에 의해 가해지는 힘의 크기가 기준값 미만으로 측정되면 구동부(210)에 의한 무릎 관절이 운동이 이루어지지 않게 된다. 이에, 본 발명에 따른 무릎 관절용 재활장치(100)는 환자가 지속적으로 운동 의지를 가지는 경우에만 구동될 수 있고, 그렇지 못한 경우에는 운동 중에 멈추게 된다. 이러한 선택적 구동에 따라 환자의 재활 의지가 더욱 강해질 수 있으며, 그에 따라 뇌가소성이 향상될 수 있다.
다음으로, 환자의 무릎 관절 운동을 종료할지 여부를 판단한다(S360). 이때, 제어부(230)가 필요한 운동 행정이 완료되었다고 판단하면 구동부(210)를 정지시키고(S370), 그렇지 않으면 운동 행정이 완료되었다고 판단될 때까지 단계(S320)부터 단계(S340)을 반복한다. 예컨대, 환자의 무릎 관절 상태에 따라 운동 시간을 설정하여 설정된 시간이 종료될 때 환자의 무릎 관절 운동을 중단시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 환자의 대퇴부를 지지하는 대퇴 지지부;
    상기 대퇴 지지부의 일단에 회동 가능하게 힌지 연결되며, 환자의 하퇴부를 지지하는 하퇴 지지부;
    상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 상기 힌지를 축으로 회동하는 동력을 제공하여 환자의 무릎 운동을 돕는 구동부;
    환자에 의해 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부에서 측정된 힘의 크기에 근거하여 상기 구동부를 선택적으로 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 측정부로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 이상이면 상기 구동부를 구동시키고, 상기 측정부로부터 측정된 힘의 크기가 기준값 미만이면 상기 구동부를 정지시키는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    환자의 무릎 관절 운동 능력에 따라 상기 제어부가 상기 구동부를 구동시키는 상기 기준값을 설정하는 기준값 설정부;를 더 포함하는 무릎 관절용 재활장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기준값 설정부는, 외부에서 입력되는 값을 기준값으로 설정하거나, 상기 측정부에서 측정되는 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 연결되는 위치에 설치되어 정역 회전 가능한 모터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부가 설치되는 베이스를 더 포함하며,
    상기 대퇴 지지부의 타단은 상기 베이스 상에 힌지 연결되고, 상기 하퇴 지지부의 일단은 상기 대퇴 지지부 및 상기 하퇴 지지부의 회동 운동시 상기 베이스의 슬라이딩 바를 따라 왕복 운동 하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 측정부는, 토크셀이나 로드셀을 이용하여 상기 힘의 크기를 측정하거나, 또는 상기 모터에 가해지는 저항을 이용하여 상기 힘의 크기를 측정하는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치.
  8. 환자의 대퇴부를 지지하는 대퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부의 일단에 회동 가능하게 힌지 연결되며, 환자의 하퇴부를 지지하는 하퇴 지지부, 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 상기 힌지를 축으로 회동하는 동력을 제공하는 구동부를 포함하는 무릎 관절용 재활장치의 동작방법에 있어서,
    환자의 무릎 상태에 근거하여 기준값을 설정하는 단계;
    환자에 의해 상기 대퇴 지지부와 상기 하퇴 지지부가 회동하는 방향으로 가해지는 힘의 크기를 측정하는 단계; 및
    상기 측정한 힘의 크기가 상기 기준값 이상이면 상기 구동부를 구동하여 환자의 무릎 운동을 돕고, 상기 측정한 힘의 크기가 상기 기준값 미만이면 상기 구동부의 구동을 중지하도록 상기 구동부를 제어하는 단계;를 포함하는 무릎 관절용 재활장치 동작방법.
  9. 삭제
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 기준값을 설정하는 단계는,
    외부에서 입력된 값을 기준값으로 설정하거나, 측정부에서 측정된 힘의 크기에 근거하여 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 무릎 관절용 재활장치의 동작방법.
KR1020110104299A 2011-10-12 2011-10-12 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법 KR101361596B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110104299A KR101361596B1 (ko) 2011-10-12 2011-10-12 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110104299A KR101361596B1 (ko) 2011-10-12 2011-10-12 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110088621 Division 2011-09-01 2011-09-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130025312A KR20130025312A (ko) 2013-03-11
KR101361596B1 true KR101361596B1 (ko) 2014-02-12

Family

ID=48177047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110104299A KR101361596B1 (ko) 2011-10-12 2011-10-12 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101361596B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109124993A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 南京艾提瑞精密机械有限公司 一种膝关节康复装置及基于该装置的康复训练方法
KR102284831B1 (ko) * 2019-10-23 2021-08-04 주식회사 쎄텍 개인 맞춤형 무릎 관절 재활운동장치
KR102451159B1 (ko) * 2020-07-22 2022-10-07 주식회사 헥사휴먼케어 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762528B1 (ko) * 2006-03-15 2007-10-04 허영백 운동제어장치와 이를 이용한 요추관절 재활운동장치
KR100799098B1 (ko) * 2007-01-19 2008-01-29 연세대학교 산학협력단 재활운동기구
KR100814744B1 (ko) * 2007-02-26 2008-03-19 충북대학교 산학협력단 무릎관절용 재활운동기구의 각도조절장치
KR20100115287A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 최주희 무릎관절 재활운동기구

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100762528B1 (ko) * 2006-03-15 2007-10-04 허영백 운동제어장치와 이를 이용한 요추관절 재활운동장치
KR100799098B1 (ko) * 2007-01-19 2008-01-29 연세대학교 산학협력단 재활운동기구
KR100814744B1 (ko) * 2007-02-26 2008-03-19 충북대학교 산학협력단 무릎관절용 재활운동기구의 각도조절장치
KR20100115287A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 최주희 무릎관절 재활운동기구

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130025312A (ko) 2013-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101331071B1 (ko) 어깨 관절용 재활장치 및 이의 구동방법
US10406057B2 (en) Step counter, step assist device, and computer-readable medium having stored thereon a step count program
KR101358943B1 (ko) 보행 재활 로봇의 골반 지지 장치
US20070027410A1 (en) Continuous passive and active motion machine for the ankle
US11191693B2 (en) Therapeutic device for post-operative knee
US6217532B1 (en) Continuous passive motion device having a progressive range of motion
CA2832580C (en) Therapeutic device for post-operative knee
US20130079683A1 (en) Therapeutic device for post-operative knee
US6221032B1 (en) Continuous passive motion device having a rehabilitation enhancing mode of operation
KR101361596B1 (ko) 무릎 관절용 재활장치 및 그 동작방법
WO2015087999A1 (ja) 治療台
JP5974919B2 (ja) 評価装置、その評価方法、及び歩行補助装置
KR101230458B1 (ko) 무릎관절 재활운동기구
US20110040215A1 (en) Leg movement rail for the repetitive movement of the knee and hip joint with assistance function for active use
WO2009122556A1 (ja) 運動補助装置
Umchid et al. Design and development of a smart continuous passive motion device for knee rehabilitation
KR20120051626A (ko) 3차원 운동기구
WO2009150854A1 (ja) 関節可動域訓練装置
JP4737707B2 (ja) 関節運動装置
US6221033B1 (en) Continuous passive motion device that accelerates through the non-working range of motion
JP6547285B2 (ja) 屈曲動作補助装置、屈曲動作補助方法及び屈曲動作補助用プログラム
KR101555999B1 (ko) 하지 재활 운동 로봇의 제어 방법
WO2005060913A1 (de) Einrichtung zur rehabilitation oder zum training der unteren extremitäten
JPH1189897A (ja) 関節駆動装置
CA2938176C (en) Therapeutic device for post-operative knee

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161206

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180103

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190131

Year of fee payment: 6