KR101601715B1 - 재활훈련장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

재활훈련장치의 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상지 또는 하지의 전부 또는 일부가 마비된 환자의 재활훈련 또는 근력보조를 위한 재활훈련장치의 제어방법에 있어서, 상기 환자로부터 기 설정된 시발동작을 감지하는 단계; 상기 감지된 시발동작의 패턴, 방향 및 크기 중 적어도 하나를 분석하여 상기 환자의 훈련의도 여부를 판단하는 단계; 및 상기 환자의 훈련의도가 있는 것으로 판단되면, 상기 재활훈련장치를 통해 상기 환자의 재활훈련 또는 근력보조가 개시되는 단계;를 포함하는 재활훈련장치의 제어방법이 제공될 수 있다.

Description

재활훈련장치의 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING REHABILITATION TRAINING DEVICE}

본 발명은 재활훈련장치의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마비 환자의 재활훈련이나 근력보조를 위해 사용되는 재활훈련장치 등이 보다 효과적으로 활용될 수 있도록 하고 환자의 재활훈련 효과 등을 증진시킬 수 있는 재활훈련장치의 제어방법을 제공하고자 한다.

사회적 고령화로 인한 노인성 질환 환자는 나날이 증가하고 있다. 노인성 질환의 대표적 예인 뇌졸중은 최근 국내 환자만 150여만 명으로 집계되는 등 그 수가 급격하게 증가하고 있으며, 이들 뇌졸중 환자의 치료나 재활이 사회적 문제로까지 대두되고 있다. 뇌졸중으로 인한 증상은 많은 경우 편마비 증상으로 나타난다. 특히, 하지 마비의 경우 상당부분 회복 가능하지만, 상지 마비의 경우 70퍼센트 이상이 만성기로 가기 때문에 지속적인 재활훈련이 요구되게 된다. 최근에는 이와 같은 뇌졸중 환자 등의 재활훈련을 보조하기 위해 로봇 기술이 접목된 각종 재활훈련장치가 등장하고 있다. 이러한 재활훈련장치의 마비 환자에 특정 동작 등을 반복하게 하거나 재활훈련시 근력 등을 보조하여 간병인이나 재활치료사 등의 도움이 없이도 환자 지속적으로 재활훈련을 할 수 있도록 보조하고 있다. 일 예로, 본 출원인 또한 등록특허공보 제10-1227861호와 같은 상지근력보조기구를 기 출원한 바 있다.

상기와 같은 재활훈련장치는 급격히 증가하는 노인성 질환의 마비 환자들에게 간병인이나 재활치료사 없이도 재활훈련을 지속적 유지할 수 있게 한다는 점에서 고무적인 효과를 거두고 있다. 그러나 종래의 경우 환자의 훈련의도와는 무관하게 훈련이 수행되어 훈련효과를 떨어뜨리는 문제점이 있으며, 특히, 상지나 하지의 자력 거동이 거의 불가능한 중증 마비 환자의 경우, 훈련의도를 표현할 방법이 없어 환자의 의도에 따라 재활훈련이 이뤄지지 못하는 한계를 가지고 있었다.

등록특허공보 제10-1227861호

본 발명의 실시예들은 마비 환자의 재활훈련이나 근력보조를 위해 사용되는 재활훈련장치 등이 보다 효과적으로 활용될 수 있도록 하고 환자의 재활훈련효과 등을 증진시킬 수 있는 재활훈련장치의 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상지 또는 하지의 전부 또는 일부가 마비된 환자의 재활훈련 또는 근력보조를 위한 재활훈련장치의 제어방법에 있어서, 상기 환자로부터 기 설정된 시발동작을 감지하는 단계; 상기 감지된 시발동작의 패턴, 방향 및 크기 중 적어도 하나를 분석하여 상기 환자의 훈련의도 여부를 판단하는 단계; 및 상기 환자의 훈련의도가 있는 것으로 판단되면, 상기 재활훈련장치를 통해 상기 환자의 재활훈련 또는 근력보조가 개시되는 단계;를 포함하는 재활훈련장치의 제어방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 재활훈련장치의 제어방법은 목, 어깨, 눈동자, 입 동작 등 마비 환자가 취할 수 있는 시발동작에 기반하여 환자의 훈련의도를 확인하고, 확인된 훈련의도에 따라 재활훈련장치가 훈련이나 근력보조 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예들에 따른 재활훈련장치의 제어방법은 상지 또는 하지를 자력으로 움직일 수 없는 중증 마비 환자의 경우에도 명확한 훈련의도를 확인한 후 재활훈련 등이 시작될 수 있도록 하며, 이를 통해, 재활훈련의 효과 증진이나 재활훈련장치의 효율적인 활용에 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련장치의 제어방법을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 목 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 어깨 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 눈동자 또는 입의 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대하여는 상세한 기술을 생략키로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련장치의 제어방법을 보여주는 개략도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 재활훈련장치의 제어방법(이하, 제어방법으로 약칭함)은 재활훈련장치(M)를 사용하는 환자(U)로부터 훈련의도를 확인하기 위한 시발동작을 감지하고, 이에 근거하여 재활훈련장치(M)를 통한 훈련이나 근력보조가 시작되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제어방법은 상지의 일부 또는 전부가 마비된 환자(U)가 상지의 재활훈련이나 근력보조를 위해 재활훈련장치(M)를 사용하는 경우, 기 설정된 시발동작을 통해 환자(U)의 훈련의도를 확인하고, 재활훈련장치(M)가 훈련을 개시할 수 있도록 구성될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 제어방법은 도 1에 예시된 바와 같은 상지의 훈련이나 근력보조를 위한 재활훈련장치(M)뿐만 아니라, 하지의 훈련이나 근력보조를 위한 재활훈련장치 등 공지된 다양한 종류의 재활훈련장치에 응용될 수 있음은 물론이다.

보다 구체적으로, 재활훈련장치(M)는 상지 또는 하지의 일부 또는 전부가 마비되어 자력으로 거동이 어려운 환자(U)에 대해 근력을 보조하고 필요한 동작이나 재활훈련 등을 수행할 수 있도록 한다. 이와 같은 재활훈련장치(M)는 본 출원인이 기 출원한 등록특허공보 제10-1227861호(상지근력보조기구) 등 다양한 형태로 공지된 바 있다. 다만, 본 실시예에 따른 제어방법은 환자(U)의 신체에 착용되어 근력을 보조하고 재활훈련을 도와줄 수 있는 것이면, 재활훈련장치의 종류 등을 불문하고 적용이 가능하며, 본 출원인이 기 출원하였던 상지근력보조기구 등에 한정하여 적용 가능한 것은 아니다. 또한, 재활훈련장치(M) 자체의 구체적 구성은 본 발명의 기술적 요지와는 거리가 있는 바 이에 대한 상세한 설명은 생략키로 한다.

한편, 본 실시예에 따른 제어방법은 재활훈련장치(M)를 착용한 환자(U)로부터 시발동작을 감시하는 단계(S10)를 포함할 수 있다. 시발동작은 환자(U)가 재활훈련을 하고자 하는지(즉, 훈련의도)를 확인하기 위한 것으로, 환자(U)의 특정한 동작으로 기 설정될 수 있다. 예컨대, 시발동작은 환자(U)의 머리, 목, 어깨, 눈동자, 입 등에서 발생되는 특정패턴의 동작으로 설정될 수 있으며, 본 단계(S10)에서는 이와 같은 특정패턴의 동작을 감지하여 환자(U)의 훈련의도를 확인하는데 사용하게 된다. 시발동작의 감지를 위한 특정패턴의 동작 등에 대하여는 후술할 도 2 내지 4를 참조하여 부연 설명키로 한다.

상기와 같은 시발동작의 감지는 신체의 일부 또는 전부가 마비된 환자(U)로 하여금 훈련의도가 있는지를 명확히 파악한 후 재활훈련 등이 이뤄질 수 있도록 하여 재활훈련의 효과 등을 증진시킬 수 있는 이점이 있다. 특히, 시발동작으로 설정되는 특정패턴의 동작은 환자(U)가 마비된 부위 이외의 부위에서 취할 수 있는 동작들로 설정됨으로써, 환자(U)가 보다 명확하게 훈련의도를 표현할 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이 상지가 마비된 환자(U)일 경우, 시발동작은 목, 어깨, 눈동자 등 상지 이외에 환자(U)가 거동 가능한 부위의 동작들로 설정될 수 있으며, 따라서 상지의 거동이 불편한 환자(U)일지라도 명확히 훈련의도를 표현하고, 재활훈련장치(M)를 통한 훈련이나 근력보조가 이뤄질 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 제어방법은 감지된 시발동작을 통해 환자(U)가 훈련의사가 있는지는 확인하는 훈련의도 확인 단계(S20)를 포함할 수 있다. 본 단계에서는 환자로부터 특정한 시발동작이 감지(S10)되면, 감지된 동작의 패턴이나 크기 등을 기 설정된 시발동작과 비교하여 환자(U)가 훈련의도가 있는지 여부를 확인하게 된다. 예컨대, 시발동작을 감지하기 위해 가속도 센서, 근전도 센서 등을 사용하는 경우, 본 단계(S30)에서는 감지된 신호의 크기, 형태, 패턴, 특징 등을 기 설정된 시발동작과 비교 분석하여 설정된 조건에 부합하는 경우, 환자(U)가 훈련의도가 있는 것으로 판단하게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 제어방법은 환자(U)의 훈련의도가 확인되면 재활훈련장치(M)를 통해 훈련을 시작하는 단계(S30)를 포함할 수 있다. 본 단계(S30)에서는 환자(U)로부터 감지된 시발동작을 통해 환자(U)가 훈련의도가 있는 것으로 판단되면, 재활훈련장치(M)를 가동하여 필요한 훈련이 개시되게 된다. 예컨대, 도 1에 예시된 바와 같이 상지의 재활훈련이나 근력보조를 위한 재활훈련장치(M)인 경우, 전 단계(S20)에서 훈련의도가 있는 것으로 확인되면, 재활훈련장치(M)를 통해 반복적인 상지의 동작 등 재활훈련이 개시되게 된다. 특히, 본 실시예에 따른 제어방법의 경우, 이러한 재활훈련의 개시가 환자(U)의 훈련의도 여부에 따라 실시된다는 점에서, 재활훈련장치(M)에 의한 수동적 훈련이 아닌, 환자(U)의 명확한 의사에 따른 능동적 훈련이 이뤄질 수 있도록 하며, 이로 인해, 재활훈련의 효과를 크게 증진시킬 수 있는 이점이 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 목 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.

도 2를 참고하면, 전술한 시발동작은 환자(U)의 목 동작에 기반하여 설정 및 감지될 수 있다. 구체적으로, 시발동작은 도 2의 (a)와 같이 환자(U)가 고개를 전후방향으로 젖히는 동작으로 설정 및 감지될 수 있다. 즉, 환자(U)가 고개를 전후방향으로 반복해 젖히는 동작을 취하거나, 소정치 이상 전방 또는 후방으로 고개를 젖히는 동작을 취할 경우, 이를 시발동작으로 감지하고 환자(U)의 훈련의도를 판단하는데 사용할 수 있다. 또한, 이와 같은 시발동작은 환자(U)의 머리 등에 부착된 가속도 센서, 위치 센서 등의 센싱 포인트(S)가 기준선(B)에 대해 이동되는 방향, 거리 등을 통해 감지될 수 있으며, 필요에 따라 근육의 움직임을 감지하기 위한 근전도 센서 등의 사용도 고려될 수 있다.

한편, 도 2의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 환자(U)가 고개를 좌우로 돌리는 동작이나, 좌우로 젖히는 동작 또한 시발동작으로 설정 및 감지될 수 있다. 즉, 환자(U)가 소정각도 이상 고개를 좌측 또는 우측으로 돌리는 동작, 환자(U)가 좌우방향으로 반복하여 고개를 돌리는 동작, 환자(U)가 소정각도 이상 고개를 좌측 또는 우측으로 젖히는 동작, 환자(U)가 좌우방향으로 반복하여 고개를 젖히는 동작 등이 시발동작으로 설정 및 감지될 수 있다. 특히, 이와 같은 동작들은 상지 또는 하지가 마비된 환자(U)들도 쉽게 취할 수 있는 동작들인 점에서, 환자(U)가 보다 명확하게 훈련의도를 표현하고 재활훈련이나 근력보조를 받을 수 있게 한다. 이는 후술할 어깨, 눈동자, 입 동작 등을 통한 시발동작의 감지에서도 마찬가지이다.

도 3은 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 어깨 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.

도 3을 참고하면, 시발동작은 환자(U)의 어깨 동작으로도 설정 및 감지될 수 있다. 즉, 환자(U)의 어깨를 기준으로 한 센싱 포인트(S)가 기준선(B)으로부터 소정치 이상 이동되는 동작이나, 상하방향 반복적으로 이동되는 동작 등이 시발동작으로 설정될 수 있으며, 이와 같은 동작은 전술한 목 동작의 경우와 유사하게 가속도 센서, 위치 센서, 근전도 센서 등에 의해 그 방향이나 크기가 감지될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 재활훈련장치의 제어방법에 있어서 눈동자 또는 입의 동작을 통한 시발동작의 감지를 보여주는 개략도이다.

도 4의 (a)를 참고하면, 시발동작은 눈동자의 움직임으로 설정 및 감지될 수도 있다. 즉, 환자(U)의 눈동자가 반복적 또는 특정 패턴으로 움직일 경우, 이를 시발동작으로 재활훈련이나 근력보조 등이 이뤄지도록 구성될 수 있으며, 필요에 따라, 눈동자의 깜빡거림 등에 기반하여 시발동작을 설정할 수도 있다. 또한, 이와 같은 눈동자 움직임의 감지는 공지된 홍채 인식 기술 등을 통해 구현될 수 있다고 할 것이다.

나아가, 도 4의 (b)와 같이, 시발동작은 환자(U)의 입 동작을 통해서도 감지될 수 있다. 즉, 환자(U)가 입꼬리를 좌우측으로 움직이는 동작, 전방으로 입술을 모으는 동작 등도 시발동작으로 설정될 수 있다. 이러한 동작들은 기준선(B)에 대한 각 센싱 포인트(S)의 위치나 각 센싱 포인트(S)의 상대적 위치 등을 통해 감지될 수 있으며, 필요에 따라, 근전도 센서 등을 사용해서도 감지될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 재활훈련장치의 제어방법은 목, 어깨, 눈동자, 입 동작 등 마비 환자가 취할 수 있는 시발동작에 기반하여 환자의 훈련의도를 확인하고, 확인된 훈련의도에 따라 재활훈련장치가 훈련이나 근력보조 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 재활훈련장치의 제어방법은 상지 또는 하지를 자력으로 움직일 수 없는 중증 마비 환자의 경우에도 명확한 훈련의도를 확인한 후 재활훈련 등이 시작될 수 있도록 하며, 이를 통해, 재활훈련의 효과 증진이나 재활훈련장치의 효율적인 활용에 기여할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

S10: 시발동작 감지 단계 S20: 훈련의도 확인 단계
S30: 훈련 개시 단계 U: 환자
M: 재활훈련장치 B: 기준선
S: 센싱 포인트

Claims (6)

1. 상지 또는 하지의 전부 또는 일부가 마비된 환자의 재활훈련 또는 근력보조를 위한 재활훈련장치의 제어방법에 있어서,
   상기 환자로부터 기 설정된 시발동작을 감지하는 단계(S10);
   상기 감지된 시발동작의 패턴, 방향 및 크기 중 적어도 하나를 분석하여 상기 환자의 훈련의도 여부를 판단하는 단계(S20); 및
   상기 환자의 훈련의도가 있는 것으로 판단되면, 상기 재활훈련장치를 통해 상기 환자의 재활훈련 또는 근력보조가 개시되는 단계(S30);를 포함하되,
   상기 시발동작은,
   상기 환자의 마비된 부위 이외에서 발생되는 동작으로 설정되고,
   상기 환자의 목 동작, 눈동자 움직임 및, 입 동작 중 어느 하나 이상에 기초하여 설정되며,
   상기 환자가 고개를 전후방으로 반복하여 젖히는 동작, 상기 환자가 고개를 좌우측으로 반복하여 돌리는 동작, 상기 환자가 고개를 좌우측으로 반복하여 젖히는 동작, 상기 환자가 눈동자를 상하 또는 좌우로 반복적 움직이는 동작, 상기 환자가 눈동자를 특정 패턴에 따라 움직이는 동작, 상기 환자의 입꼬리가 좌측 또는 우측으로 소정치 이상 움직이는 동작, 상기 환자의 입꼬리가 좌우측으로 반복적 움직이는 동작 및, 상기 환자가 입술을 전방으로 내미는 동작 중 어느 하나 이상을 포함하는, 재활훈련장치의 제어방법.
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