KR101988167B1

KR101988167B1 - 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기

Info

Publication number: KR101988167B1
Application number: KR1020180040978A
Authority: KR
Inventors: 이구열
Original assignee: 주식회사 엠비젼
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-06-11

Abstract

본 발명은 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상인 재활 치료 장치는, 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 고정부; 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 운동부; 상기 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 피드백 정보를 수신하는 통신부; 상기 사용자 신체와 정보를 센싱하는 센서; 상기 사용자의 명령을 입력 받는 입력부; 및 상기 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

통증 이벤트와 관련된 재활운동기기 {Therapeutic apparatus for rehabilitation related pain event}

본 발명은 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하면서, 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 서버로부터 수신한 피드백 정보, 센서가 센싱한 사용자 신체 정보, 사용자로부터 입력된 명령 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 재활 치료 동작을 중단하는 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기에 관한 것이다.

과학기술과 의료기술의 발달로 인해 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 고령화가 빠르게 진행되면서, 고령화 사회를 준비하기 위해 산업 트렌드가 변화하고 있다.

가장 큰 관심을 받는 분야는 헬스케어로, 국민건강보험공단에 따르면 2005년부터 2010년까지 건강보험 진료비 지급자료를 분석한 결과 노인성 질환으로 인한 총 진료비는 271%, 공단부담금은 272.5% 증가한 것으로 나타나 노년층에 대한 헬스케어의 중요성을 실감하게 하고 있다.

노인성 질환 중 가장 대표적인 것 중 하나는 퇴행성 관절질환인데, 최근에는 노년층과 중/장년층뿐만 아니라 젊은 층에서도 발생하고 있다.

이에 대한 주된 원인은 잘못된 자세 습관, 나트륨과 당분의 과다 섭취, 체중 증가, 과중한 업무와 스트레스, 운동 부족 또는 격렬한 운동으로 인한 관절 부상 등을 들 수 있다.

관절은 수술을 하더라도 즉시 회복되는 것이 아니라 이후의 회복치료에 따라 관절운동 범위와 회복의 속도가 달라지기 때문에 재활운동이 매우 중요하다.

그러나 관절 재활 운동 시 많은 통증이 수반되기 때문에 환자 스스로 운동하기가 어려워 결국 구축(Contracture), 염증(Inflammation) 등으로 인해 관절가동범위의 제한(LOM: Limitation Of Motion)이 나타나게 된다.

이를 방지하기 위해 관절가동범위운동이 실시되는데, 가장 보편화된 관절운동은 수동관절가동운동(CPM: Continuous Passive Motion)인데, 이것은 치료사나 기계적 장치 등의 순수한 외적인 힘에 의해 이루어지는 운동으로, 관절강직이 온 환자나 수술 환자들에게 지속적으로 수동적인 움직임을 제공함으로써 관절의 기능을 회복하게 한다.

CPM은 환자 스스로 움직이는 것이 아닌 기계장치에 의한 수동운동이기 때문에 근 피로가 일어나지 않으면서도 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 회복하게 하고 통증 감소 및 합병증 예방에 도움이 됨. 이에 따라 관절질환 환자가 가정에서도 운동할 수 있도록 CPM 기기를 대여해주는 업체도 크게 늘어난 상태이다.

그러나 기존의 CPM 기기는 물리치료사나 환자 본인이 임의로 운동 각도, 속도, 횟수 등을 설정하며, 처음 설정한 운동설정을 환자의 상태에 따라 실시간으로 변경하는 것이 현실적으로 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 이러한 문제에 따라 무리한 운동으로 부작용이 발생하거나, 너무 약한 운동으로 재활운동이 제대로 이루어지지 않는 경우가 빈번하다는 문제점도 있다.

또한, CPM 기기만으로는 환자의 회복 정도를 파악할 수 없으므로, 각 환자별 운동 시 통증 여부와 ROM, 횟수, 시간 등의 데이터를 별도 기록관리하지 않는 한 맞춤형 재활치료는 실현이 불가능하다는 문제점도 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 재활 치료 기기, 시스템 및 제어방법에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

대한민국 특허청 등록번호 제 10-1501838 호 대한민국 특허청 등록번호 제10-1646914 호

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 재활 치료 장치는, 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 고정부; 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 운동부; 상기 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 피드백 정보를 수신하는 통신부; 상기 사용자 신체와 정보를 센싱하는 센서; 상기 사용자의 명령을 입력 받는 입력부; 및 상기 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 통신부는, 상기 비상 이벤트 발생에 대한 정보를 외부로 전송하고, 상기 비상 이벤트 발생에 따른 상기 운동부의 재세팅 정보를 상기 서버로부터 수신할 수 있다.

또한, 상기 피드백 정보는 상기 재활 치료와 관련된 계획 정보를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 운동부가 수행하는 재활 치료가 상기 계획 정보와 상이한 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 센서는, 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱하고, 상기 제어부는, 상기 센서가 센싱한 적어도 하나의 팩터(factor)가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 입력 정보는, 통증으로 인해 상기 사용자가 수동으로 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하기 위한 명령 정보일 수 있다.

한편, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상인 재활 치료 방법은, 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 제 1 단계; 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 제 2 단계; 상기 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하는 제 3 단계; 상기 서버로부터 피드백 정보를 수신하는 동작, 센서가 상기 사용자 신체와 관련된 정보를 센싱하는 동작 및 상기 사용자의 명령을 입력 받는 동작 중 적어도 하나를 수행하는 제 4 단계; 상기 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하는 제 5 단계; 및 상기 비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하는 제 6 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 6 단계 이후, 상기 비상 이벤트 발생에 대한 정보를 상기 서버로 전송하는 제 7 단계; 및 상기 비상 이벤트 발생에 따른 재세팅 정보를 상기 서버로부터 수신하는 제 8 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 피드백 정보는 상기 재활 치료와 관련된 계획 정보를 포함하고, 상기 제 5 단계에서, 상기 수행하는 재활 치료가 상기 계획 정보와 상이한 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 센서는, 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱하고, 상기 제 5 단계에서, 상기 센서가 센싱한 적어도 하나의 팩터(factor)가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 재활 치료 장치는, 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 고정부; 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 운동부; 상기 고정부 및 운동부 중 적어도 하나의 동작을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라가 촬영한 영상 데이터를 이용하여 상기 재활 치료와 관련된 제 1 정보를 결정하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1 정보를 외부로 전송하는 통신부; 및 상기 제 1 정보에 대응한 제 2 정보를 상기 통신부를 통해 수신하는 경우, 상기 제 2 정보를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 운동부의 적어도 일부는 적어도 하나의 식별자(identifier)를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 영상 데이터 내의 상기 적어도 하나의 식별자를 이용하여 상기 제 1 정보를 결정할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 식별자는, 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 특이점(singular point) 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 마커(marker) 중 적어도 하나일 수 있다.

또한, 상기 마커는, 상기 고정부의 적어도 일부에 구비된 제 1 마커 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 제 2 마커를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 영상 데이터 내의 상기 제 1 마커와 제 2 마커를 인식하고, 상기 인식한 제 1 마커와 제 2 마커의 위치 변화를 이용하여 상기 제 1 정보를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 고정부의 신체 고정 동작에 의해 유도된 상기 제 1 마커의 회전으로부터 제 1 벡터 정보를 추출하고, 상기 운동부의 길이에 따른 제 1 마커의 제 2 벡터 정보를 추출하며, 상기 제 1 벡터 정보와 상기 제 2 벡터 정보를 비교하여 상기 제 1 정보를 결정할 수 있다.

또한, 상기 제 1 마커는, 상기 고정부의 신체 고정 동작에 의한 고정 정도를 나타내는 고정 식별자를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 고정 식별자를 이용하여 상기 제 1 벡터 정보를 추출할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 고정 식별자의 위치 변화를 기초로 상기 고정된 신체의 두께를 판단하고, 상기 고정 식별자의 회전 정도를 기초로 상기 제 1 벡터 정보를 추출하며, 상기 제 2 벡터 정보를 기준으로 한 상기 제 1 벡터 정보의 회전 값으로부터, 상기 신체의 고정 정도를 판단할 수 있다.

또한, 상기 제 1 정보는, 상기 두께 정보, 상기 고정 정도 정보, 상기 고정부의 길이 정보, 상기 운동부의 운동 속도 정보 및 상기 운동부의 운동 횟수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 식별자를 연결한 폐 루프(close loop)를 저장하는 메모리;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 폐 루프를 이용하여 상기 영상 데이터 내에서 상기 고정부, 상기 운동부 및 상기 적어도 하나의 식별자 중 적어도 하나를 인식할 수 있다.

본 발명은 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기를 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하면서, 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 서버로부터 수신한 피드백 정보, 센서가 센싱한 사용자 신체 정보, 사용자로부터 입력된 명령 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 재활 치료 동작을 중단하는 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행함에 있어, 고정부 및 운동부 중 적어도 하나의 동작을 촬영하고, 촬영한 영상 데이터를 이용하여 재활 치료와 관련된 정보를 결정하는 비젼 시스템을 이용한 재활운동기기를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 (1) 기기의 각도 측정에 있어 환자의 운동 각도와 차이가 발생한다는 문제점, (2) 환자 데이터 기록이 치료사의 수기에 의존한다는 종래의 문제점, (3) 프레임의 각도와 실제 환자의 각도의 괴리가 발생한다는 문제점, (4) 환자의 실제 ROM 파악은 불가능하다는 문제점, (5) 오판으로 잘못된 치료가 제공되는 문제점 등을 모두 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 저장된 자료는 향후 필요에 따라 클라우드 컴퓨팅 기술을 적용하여 빅데이터화 할 수 있어, 관절질환의 치료와 회복에 대한 연구 자료로서 활용할 수 있을 뿐 아니라 새로운 의료기기의 개발, 원격진료 등에도 활용이 가능하다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 무릎의 퇴행성 관절염의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련된 종래의 재활운동기기 및 사용 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 제안하는 재활운동 시스템의 블록구성도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 재활운동 시스템 중 재활기기 및 비젼 시스템의 블록구성도를 도시한 것이다.
도 5는 도 4에서 설명한 본 발명이 제안하는 운동장치 중 운동 모듈의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 6은 도 4에서 설명한 본 발명이 제안하는 운동장치에서 비젼 시스템을 구비한 운동 모듈의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 적용되는 모션 캡쳐를 통한 영상을 획득하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 적용되는 액티브 마커 방식, 패시브 마커 방식 및 마커를 이용하지 않는 방식을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명과 관련하여 마커의 일례인 재귀반사시트 등을 이용하여 타깃의 위치를 파악하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명이 제안하는 비젼 시스템을 구비한 재활 치료 시스템의 운동장치에 마커를 부착한 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 11을 본 발명이 제안하는 비젼 시스템을 이용한 재활운동 방법을 설명하는 순서도이다.
도 12 내지 도 14는 재활운동 관련 정확한 측정을 위해 최소로 필요한 정보 및 획득 가능한 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 마커의 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여 처리 로드 및 시간을 감소시키는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 16a 내지 도 16d는 도 15에서 설명한 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여 처리 로드 및 시간을 감소시키는 과정에 대한 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 재활운동 이전 또는 이후 가동범위(ROM) 확정을 위해, CPM과 CAM으로 변형 사용 가능한 본 발명에 따른 재활 기기의 일례를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명과 관련하여, 재활운동 이전 CAM 기구 이용을 통해 가동범위(ROM)를 확정하고 재활 운동하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 19는 본 발명과 관련하여, 재활운동 이후 CAM 기구 이용을 통해 가동범위(ROM)를 확정하고, 사용자 관리를 위해 서버로 알리는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 20은 본 발명과 관련하여, 통증 이벤트 발생시 대처 방법 및 이를 통한 사용자 관리하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 21은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자를 확인하는 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.
도 22는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자를 확인하는 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.
도 23은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자 확인 및 광고 컨텐츠를 제공하는 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.
도 24는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자 확인 및 광고 컨텐츠를 제공하는 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.
도 25는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 재활운동 및 서비스 관련 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.
도 26은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 재활운동 및 서비스 관련 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.
도 27은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 데이터 베이스가 구축된 이후의 서비스 활용 방법을 설명하는 순서도이다.

도 1은 본 발명과 관련된 무릎의 퇴행성 관절염의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

도 1의 (a)는 정상인의 무릎 관절의 일례를 도시한 것이고, 도 1의 (b)는 초기 퇴행성 관절염의 일례를 도시한 것이며, 도 1의 (c)는 심한 퇴행성 관절염의 일례를 도시한 것이다.

이를 방지하기 위해 관절가동범위운동이 실시되는데, 가장 보편화된 관절운동은 수동관절가동운동(CPM: Continuous Passive Motion)으로, 치료사나 기계적 장치 등의 순수한 외적인 힘에 의해 이루어지는 운동으로, 관절강직이 온 환자나 수술 환자들에게 지속적으로 수동적인 움직임을 제공함으로써 관절의 기능을 회복하게 하는 것이다.

또한, 능동 관절 가동 운동(CAM : Continuous Active Motion)도 함께 재활 운동에 이용되고 있다.

관절가동범위운동의 종류로서, 수동관절가동운동(PROM: Passive Range of Motion)이 있다.

수동관절가동운동은 수의적인 근 수축 없이 외력(치료사나 기계장치 등)에 의한 통증범위 내의 관절가동범위 운동이다.

또한, 수동관절가동운동은 골절 후 조기에 필요하며, 1차적 목적은 조직의 구축과 유착을 예방하는 것임. 1970년대 후반에 도입되어 이용되고 있다.

수동관절가동운동은 통증범위를 지나치는 운동범위로 인한 부가적인 손상이 발생할 수 있으며, 환자의 지구력에 따라 조심스럽게 운동을 진전해야 한다.

다른 관절가동범위 운동으로서, 능동보조 관절가동운동(AAROM: Active-Assist Range of Motion)이 있다.

관절가동운동은 주동근이 완전한 움직임을 수행하기에 충분하지 않을 때, 외력의 보조를 받는 능동운동의 형태이다.

또 다른 관절가동범위 운동으로서, 능동관절가동운동(AROM: Active Range of Motion)은 보조나 저항 없이 근육의 능동적 수축에 의해 이루어지는 관절가동범위 운동을 말한다.

능동관절가동운동은 AAROM의 다음 단계로 실행하며, 환자에게 아무런 보조를 주지 않고 스스로의 힘으로 하는 운동이다.

CPM은 환자 스스로 움직이는 것이 아닌 기계장치에 의한 수동운동이기 때문에 근 피로가 일어나지 않으면서도 관절가동범위(ROM: Range of Motion)를 회복하게 하고 통증 감소 및 합병증 예방에 도움이 된다.

도 2는 본 발명과 관련된 무릎 관절용 CPM 기기 및 사용 일례를 도시한 것이다.

도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 무릎 관절용 CPM 기기는 환자의 상태에 따라 속도, 각도, 시간, 횟수 등을 쉽게 제어할 수 있고, 운동 상태를 확인할 수 있다.

그러나 이러한 CPM 기기 상에 지정한 최대 운동 각도와 환자의 실질적인 관절가동범위의 편차가 크고, CPM 기기를 통해서는 이 차이를 확인하거나 보정할 수 없어 환자의 회복정도를 오판할 소지가 크다는 문제점이 있다.

또한, 실제로 물리치료사나 운동처방사가 CPM 기기 상의 ROM만을 믿고 환자의 통증, 실제 ROM 등을 고려하지 않은 채 무리하게 치료하여 운동 후 통증이 심해지거나 수술부위의 파열, 재발 등 부작용이 발생하고 있다.

또한, 대형병원이나 재활클리닉 등 많은 환자가 공용으로 사용하는 CPM 기기에는 환자 개인별 운동데이터를 저장하는 것이 불가능하고, 물리치료사나 운동처방사의 수기 기록이 병행되어야만 환자별 맞춤 관리가 가능하다.

그러나 현실적으로 CPM 운동 중인 환자의 상태를 실시간으로 점검하면서 기록하는 것은 어렵기 때문에, 환자별 운동치료 이력과 회복정도에 대한 데이터 관리는 불가능에 가깝다는 문제점이 있다.

또한, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이, 환자의 실제 ROM 측정을 위해서는 관절각도계(ROM Goniometer)나, 관절가동범위측정기(ROM 측정기)라는 별도의 장비를 이용해야 하는데, 이러한 방법을 병행한다 하더라도 환자의 회복 정도에 대한 정확한 파악과 데이터 관리 측면에서 여전히 한계가 존재한다.

따라서 본 명세서에서는 이러한 문제점을 해소하고자 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행함에 있어, 고정부 및 운동부 중 적어도 하나의 동작을 촬영하고, 촬영한 영상 데이터를 이용하여 재활 치료와 관련된 정보를 결정하는 비젼 시스템을 이용한 재활운동기기를 사용자에게 제공하고자 한다.

한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 무릎에 대한 재활 치료를 구체적인 실시례로 하여 이하 서술하나 본 발명의 내용이 무릎 재활로 제한되는 것은 아니고 환자의 신체 재활과 관련된 다양한 분야에 적용하는 것이 가능하다.

전체 시스템

도 3은 본 발명이 제안하는 재활운동 시스템의 블록구성도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명이 제안하는 재활 운동 시스템(1)은 재활 시스템(10)과 서버(20)로 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 재활 시스템(10)은 재활기기(100)와 비젼 시스템(200)을 포함할 수 있다.

재활 시스템(10)과 서버(20) 간에는 근거리 통신 또는 원거리 통신하여 서로 데이터를 주고 받는 것이 가능하다.

여기서 근거리 통신은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, Wi-Fi (Wireless Fidelity) 기술을 포함할 수 있다.

또한, 원거리 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술을 포함할 수 있다.

서버(20)는 재활 시스템(10)으로부터 수신한 데이터를 처리 또는 저장하고, 외부의 요청에 따라 처리 또는 저장된 데이터를 제공하는 것이 가능하다.

재활기기 및 비젼 시스템

이하에서는 도 4를 참조하여, 재활기기(100) 및 비젼 시스템(200)의 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명이 제안하는 재활운동 시스템 중 재활기기 및 비젼 시스템의 블록구성도를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 재활기기(100)는 무선 통신부(110), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 운동부(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다.

단, 도 4에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 단말이 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

무선 통신부(110)는 재활기기(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 재활기기(100)와 재활기기(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

무선 통신부(110)는 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 재활기기(100), 서버(20) 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다.

상기 무선 신호는, 음성 신호, 화상 신호, 영상 신호, 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 통신부(110)는 근거리 통신을 이용할 수 있는데, 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.

또한, 무선 통신부(110)는 재활기기(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로 동작할 수도 있고, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다.

다음으로, 사용자 입력부(130)는 사용자가 재활기기(100)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.

센싱부(140)는 재활기기(100)의 개폐 상태, 재활기기(100)의 위치, 사용자 접촉 유무, 재활기기(100)의 방위, 재활기기(100)의 가속/감속 등과 같이 재활기기(100)의 현 상태를 감지하여 재활기기(100)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.

특히, 센싱부(140)는 재활기기(100)와 관련된 사용자의 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱하고, 센싱 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152) 등이 포함될 수 있다.

여기서 디스플레이부(151)는 재활기기(100)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. 재활기기(100)가 촬영 모드인 경우에는 촬영 또는/및 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 재활기기(100) 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 재활기기(100) 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.

재활기기(100)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 재활기기(100)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.

또한, 디스플레이부(151)는 재활기기에만 구비되는 것이 아니라 침대, 환자가 입원한 병실 벽면 등 분리하여 별도로 구비될 수 있다.

즉, 통신부를 통해 송수신 되는 정보 등을 제어부(180)의 제어에 따라 재활기기에 구비된 디스플레이부(151) 또는 재활기기와 분리되어 다른 장소에 구비된 디스플레이부(151) 상에 표시하는 것이 가능하다.

음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 영상 출력 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(152)은 재활기기(100)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 재활기기(100)는 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

운동부(170)는 재활이 필요한 환자의 재활 운동을 지원하는 기능을 제공한다.

본 발명에 따른 운동부(170)는 안착부(171), 구동부(172), 이동부(173) 등을 포함할 수 있다.

먼저, 안착부(171)는 재활 운동이 필요한 환자의 신체 중 적어도 일부를 안착시켜 고정하는 기능을 제공한다.

다음으로, 이동부(173)는 구동부(172)로부터 동력을 전달받고, 안착부(171)를 통해 고정된 환자의 신체 중 일부를 이동시켜 재활 운동을 수행하는 기능을 제공한다.

도 5는 도 4에서 설명한 본 발명이 제안하는 재활기기(100) 중 운동 모듈의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 안착부(171)는 재활 운동이 필요한 환자의 다리 영역을 안착시켜 고정하는 기능을 제공한다.

또한, 도 5를 참조하면, 이동부(173)는 구동부(172)로부터 동력을 전달받고, 안착부(171)를 통해 고정된 환자의 발을 앞뒤로 이동시켜 재활 운동을 수행하는 기능을 제공한다.

또한, 제어부(controller, 180)는 통상적으로 재활기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

상기 제어부(180)는 상기 터치스크린 상에서 행해지는 필기 입력 또는 그림 그리기 입력을 각각 문자 및 이미지로 인식할 수 있는 패턴 인식 처리를 행할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.

또한, 비젼 시스템(200)은 모션 캡쳐를 통해 환자와 관련된 영상을 확보하는 모듈이다.

대표적으로 비젼 시스템(200)는 카메라(210) 등이 포함될 수 있다.

카메라(210)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다.

또한, 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.

카메라(210)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 서버(20)로 전송될 수 있다.

여기서 카메라(210)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

또한, 도 6은 도 4에서 설명한 본 발명이 제안하는 운동장치에서 비젼 시스템을 구비한 운동 모듈의 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 운동부(170)의 일 측면에 카메라(210)가 배치되고, 배치된 카메라(210)는 모션 캡쳐를 통해 환자의 재활치료 운동 영상 데이터를 획득할 수 있다.

한편, 본 발명에서는 종래의 문제점을 해소하기 위해, 비젼 시스템(200)이 모션 캡쳐를 통해 환자의 재활치료 운동 영상 데이터를 획득하게 되면, 영상처리를 통해 인식한 위치변화를 기초로 환자의 재활치료 운동과 관련된 정보를 추출하여 이용하는 재활 치료 기기, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

본 출원의 발명자는 의사/물리치료사 요구사항에 대해 조사를 진행하였고, 면담 결과 응답자의 100%가 데이터 기록이 필요하다고 답하였으나, 이 중 40%만이 재활치료 데이터를 기록하고 있다고 응답하였다.

그러나 잘못된 CPM 운동이나 도수치료로 인해 환자와 마찰이 발생할 경우의 대응 자료는 없다고 응답하였기 때문에, 데이터에 대한 신뢰도는 매우 낮은 것으로 파악되었다.

또한, 응답자의 대부분은 체계적 재활치료 관리와 의료분쟁 예방과 해결을 위해 환자의 운동 데이터를 자동기록·관리할 수 있는 CPM 기기가 필요하다고 답하였다.

또한, 본 출원의 발명자는 환자의 요구사항에 대해 조사를 진행하였고, 관절수술 후 CPM 기기를 통한 재활운동 시 기기 상의 ROM과 실제 환자의 ROM에 차이가 큰 것이 현실이며, CPM 기기 대여를 원하는 환자들의 “실각도가 잘 나오는 CPM 기기를 찾는다.”는 요구를 쉽게 접할 수 있었다.

또한, 심한 경우 CPM 기기 상의 ROM과 실제 환자 ROM이 최대 40° 이상 차이가 나기 때문에 치료효과가 떨어지고, 이런 경우 운동치료사가 직접 도수치료를 병행해야 하고, 관절각도계를 구비하여 ROM을 직접 확인해야 하므로 치료도구 구비와 환자 회복 정도의 파악에 어려움이 많은 것으로 확인되었으며, 관절질환 환자 및 관절수술 환자 커뮤니티에서는 CPM 기기 상의 각도와 실각도 간에 차이가 있다는 재활치료 후기를 확인할 수 있었다.

따라서 본 출원의 발명자는 사용자의 요구를 사전에 파악하고, 실제 ROM을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있는 CPM 개발을 위해 모션캡쳐 기술을 응용한 영상획득 및 영상처리 방식을 접목하기로 하였다.

본 발명에서는 VISION H/W(200)를 통해서는 환자의 운동영상을 획득하고, 제어부(180)에 따른 영상처리 S/W를 이용해 환자의 운동영상을 분석하여 운동 횟수, 시간, 속도 및 최대/최소 ROM 등의 데이터를 저장할 수 있다.

이를 연결된 서버(20)의 DB에 저장하고 어플리케이션(APP)을 통해 확인할 수 있도록 함으로써 치료 데이터의 체계적 보존, 관리, 활용을 용이하게 하며, 이를 바탕으로 개별 환자의 회복속도에 따른 맞춤 치료를 가능하게 할 수 있다.

본 비젼 시스템(200)을 구비한 재활 시스템(10)은 운동 중 실시간 측정이 가능하도록 하고, 지정한 운동 횟수/속도/시간뿐만 아니라 실제 환자의 ROM/횟수/속도/시간 및 통증여부까지 서버(20)에 저장할 수 있다.

또한, DB에 자동 저장되므로 치료이력 관리와 환자별 맞춤치료 용이하다.

또한, 본 기술은 서버(20) 단에서 의료용 빅데이터와 클라우드 컴퓨팅 기술을 접목하여 구현되므로, 산업 트렌드와 시장 요구에 맞는 시의 적절성을 갖추었으며, 혁신적 기능과 편의성을 제공하는 창의적 기술이다.

본 발명이 제안하는 비젼 시스템(200)을 구비한 재활 시스템(10)을 기초로, 영상처리 S/W를 통해 환자의 실제 ROM과 운동속도·시간·횟수 등의 데이터를 추출할 수 있기 때문에, CPM 기기와 실제 환자의 운동 각도가 일치하지 않아 발생하는 문제를 방지할 수 있다.

즉, 치료과정에서 운동데이터가 객관적인 수치로 남기 때문에 환자 자신과 운동치료사 모두 회복정도에 대해 정확하게 알 수 있고, 환자별로 적절한 맞춤치료가 가능한 데이터 인프라를 구축할 수 있게 된다.

한편, 명세서에서 제안하는 본 기술 구현을 위해서는 CPM 기기의 기구 설계 및 제어, 모터 제어 등의 기본적인 CPM 구동 기술에 영상획득과 분석을 위한 VISION H/W, S/W, DB로의 전송에 사용되는 클라우드 컴퓨팅과 저장된 데이터 확인을 위한 어플리케이션 개발 기술, 전송된 데이터를 저장·보관하는 빅데이터 구축 기술 등이 필요하다.

본 기술의 완전한 구현을 위해서는 모든 기술이 긴밀하게 융합하여야 하며, 이를 통해 기존 제품의 한계를 극복하며 사용자 편의성과 제품 자체의 기능을 크게 향상시킬 수 있고, 나아가 의료서비스의 질 향상 및 향후 새로운 치료법이나 신규 의료기기의 개발에 기여할 수 있다.

모션 캡쳐 기술

한편, 본 발명에서는 카메라(210)의 영상 획득과 관련하여, 모션캡쳐 기술을 적용한다.

본 기술에서 영상획득을 위해 응용할 모션캡쳐 기술은 대부분 게임, 영화, 애니메이션 등의 엔터테인먼트 분야에서 활용되나, 본 기술에서는 의료영상을 획득하는데 이용한다.

도 7은 본 발명에 적용되는 모션 캡쳐를 통한 영상을 획득하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 비젼 시스템(200)이 모션 캡쳐를 통해, 재활기기(100) 관련된 데이터를 획득하고, 영상처리를 통해 인식한 위치변화를 기초로 환자의 재활치료 운동과 관련된 정보를 추출하여 이용하는 각각의 단계가 도시된다.

도 7의 (a) 내지 (d)를 참조하면, 모션캡쳐 방식은 물체에 센서를 부착하여 물체의 동작을 인식하는 접촉식 동작인식 기술로, 영화의 CG 등에서 사용하며 비교적 정확한 동작을 인식할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 모션 캡쳐를 위한 기술로는 액티브 마커 방식, 패시브 마커 방식 및 마커를 이용하지 않는 방식이 적용될 수 있다.

도 8은 본 발명에 적용되는 액티브 마커 방식, 패시브 마커 방식 및 마커를 이용하지 않는 방식을 설명하는 도면이다.

도 8의 (a)를 참조하면, 액티브 마커 방식이 도시된다.

액티브 마커 방식은 기계 방식(자이로 방식), 자기장 방식(마그네틱), 비디오 방식(이미지 트래킹), Active 옵티컬 (주파수 방식) 등을 포함할 수 있다.

여기서 기계 방식(자이로 방식)은 기계적인 joint 의 회전축을 관절에 설치해 측정하여 전송하는 방식으로, 노이즈가 적은 데이터를 획득할 수 있으나 부착 장비가 무거워 대상의 움직임에 제약을 받게되어 정밀도가 떨어진다.

또한, 자기장 방식(마그네틱)은 자기장을 방사하여 센서의 위치 값을 측정하여 전송하는 방식으로, 광학식에 비해 장비의 가격 및 유지비가 저렴하나 케이블을 사용하기 때문에 대상의 동작에 제약이 있고, 주위의 금속물체 등에 의해 데이터의 손실이 발생할 우려가 있다.

또한, 비디오 방식(이미지 트래킹)은 비디오로 촬영한 영상을 분석하여 위치 값을 계산해내는 방식이다.

비디오는 일련의 영상 프레임으로 구성되고 인접한 영상 프레임들 사이에서는 시공간적 유사성(영상내 대상의 위치, 크기, 형태 등이 유사)이 존재, tracking에서는 특정 대상을 추적하기 위해 history 정보를 활용하고, 저렴한 가격과 동작과 촬영 장소의 제약은 없지만 데이터의 정밀도가 떨어진다는 단점도 있다.

또한, Active 옵티컬 (주파수 방식)은 옵티컬 센서가 고유의 주파수를 다수의 카메라 센서에 전달하는 방식으로, 주로 RED-LED가 마커로 많이 사용되고, 저렴한 방식 장소의 제약도 적은 편이고 센서간의 간섭도 적은 편이지만 과격한 동작이 제한적이나, 전원 팩을 항상 휴대해야 한다는 한계도 있다.

도 8의 (b)를 참조하면, 패시브 마커 방식이 도시된다.

패시브 마커 방식은 Passive 옵티컬 (광학 방식)이 대표적이고, 카메라가 각 센서를 촬영하여 위치를 계산하는 방식 가장 널리 사용되는 방식이 빈번하게 활용된다.

즉, 신체에 Reflective 마커를 붙이고, 적외선 불빛이 나오는 적외선 카메라로 캡쳐 한 후 이들 마커들이 2차원 위치를 제공하면, 모션캡쳐 소프트웨어가 3D 데이터로 계산하는 방식이다.

actor가 몸을 자유롭게 움직일 수 있고, 2인 이상의 빠른 격투동작을 하더라도 거의 완벽하게 캡쳐가 가능하나 장비가 고가이고, 주변 불빛에 영향을 많이 받는다는 단점도 있다.

도 8의 (c)를 참조하면, 마커를 이용하지 않는 마커리스(markerless) 방식이 도시된다.

마커리스 방식은, 다수의 컬러 비디오카메라와 영상 처리 기술을 이용해 마커 없이도 실시 간으로 연기자의 머리, 몸통, 손, 발의 위치를 검출해 추적하는 기술을 이용하고, 몸에 마커나 센서를 부착하지 않아 특별한 조명이 필요 없으며, 애니메이션 제작뿐만 아니라 일반인을 대상으로 하는 동작 인터페이스로 확대 적용이 가능하다.

본 발명에서는 도 8을 이용하여 전술한 액티브 마커 방식, 패시브 마커 방식 및 마커를 이용하지 않는 방식이 모두 적용될 수 있으나 설명의 편의를 위해, 발명에서는 마커(30)를 운동장치(100)에 부착하여 환자의 재활 치료 동작을 인식하는 방법을 제안한다.

본 발명이 제안하는 마커(30)는 크게 3가지 방식이 적용될 수 있다. 단, 본 발명이 제안하는 마커(30)의 내용이 3가지 방식으로만 제한되는 것은 아니고 보다 다양한 방법이 적용될 수도 있다.

본 발명이 제안하는 마커(30)는 빛을 외부에 발산할 수 있는 요소가 적용되면 되고, 이에 따른 3가지 방식은 다음과 같다.

(1) 재귀반사시트 및 조명을 이용한 방식

(2) 자체적으로 발광하는 조명 방식

(3) 특정 주파수에 대응한 단색을 산란하는 방식

먼저, ““(1) 재귀반사시트 및 조명을 이용한 방식””은 운동장치(100)의 카메라(210)에 조명부가 별도로 구비되고, 재귀반사시트가 운동장치(100)의 적어도 일부에 부착된다.

이때, 조명부가 출력한 빛을 받은 재귀반사시트가 상기 빛을 반사시킴으로써, 마커(30)의 위치를 카메라(210)가 촬영할 수 있게 되는 방식이다.

다음으로, ““(2) 자체적으로 발광하는 조명 방식””은 마커(30) 자체가 조명부의 역할을 하는 방식이다.

즉, 전원공급부(190)로부터 전원을 공급받은 마커(30)가 자체적으로 빛을 발산하게 되고, 카메라(210)는 이를 촬영함으로써 마커(30)의 위치 및 위치 변화를 파악할 수 있게 된다.

두 번째 방식에서는 별도의 조명부를 카메라(210)가 구비할 필요가 없게 된다.

또한, ““(3) 특정 주파수에 대응한 단색을 산란하는 방식””은 카메라(210)에 별도로 조명부를 구비하는 것도 가능하고, 조명부 없이 자연광을 이용하여 마커(30)가 빛을 산란하는 것도 가능하다.

즉, 마커(30)를 특정 주파수에만 빛을 산란시키는 재질로 구성하고, 카메라(210)의 조명부로부터 수신한 빛 또는 자연광에 대응하는 특정 빛을 산란하게 되고, 카메라(210)는 이를 촬영하여, 마커(30)의 위치 및 위치 변화 등을 파악할 수 있게 된다.

한편, 전술한 것과 같이, 본 발명의 내용이 마커(30)에 한정되는 것은 아니고, 다른 방식 즉, 액티브 마커 방식, 패시브 마커 방식 및 마커도 적용될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여, "(1) 재귀반사시트 및 조명을 이용한 방식"에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 9는 본 발명과 관련하여 마커의 일례인 재귀반사시트 등을 이용하여 타깃의 위치를 파악하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.

본 제안 기술에서는 모션캡쳐 방식을 응용하여, 센서를 부착하는 대신 재귀반사(Retro-reflective)지를 이용해 각형, 사각형 및 반구형의 타깃을 제작하여 재활 기기(100)에 부착할 계획이다.

본 발명에 적용되는 재귀반사 기술은 주로 파장이 다른 광원을 이용하여 거리를 측정하기 위해 사용하는데, 노면표지/도로표지판 등의 인식성을 향상시키거나 지하시설물의 3차원 위치측정 등에 이용된다.

재귀반사는 입사한 광선을 광원 그대로 되돌려보내는 반사이며, 어느 방향에서 빛이 들어오더라도 광원의 방향으로 빛을 반사한다.

이러한 특성 때문에 굴곡이 심한 도로의 표지판이나 야간도로 작업 표시판 등에 주로 사용되며, 야간 작업자의 안전용품에도 널리 사용되고 있다.

도 9의 (a) 및 (b)를 참조하면, 재귀반사시트를 이용한 도로표지판의 일례가 도시되어 있다.

또한, 도 9의 (c) 및 (d)를 참조하면, 모션캡쳐 방식에서의 센서를 재귀반사지로 대체하고, 카메라를 이용해 촬영하여 영상 처리할 경우, 센서를 부착한 것과 유사한 방식으로 동작을 인식할 수 있는 일례로서 골프 동작을 인식하는 일례가 도시되어 있다.

도 9에서 설명한 모셥 캡쳐를 통한 영상 획득 방법과 마커를 적용하기 위해 도 10을 참조한다.

도 10은 본 발명이 제안하는 비젼 시스템을 구비한 재활 치료 시스템의 운동장치에 마커를 부착한 구체적인 일례를 도시한 것이다.

도 10을 참조하면, 도 4에서 설명한 카메라(210) 및 운동장치(170) 이외에 이동부(173)의 적어도 일부 영역에 마커(30)를 부착하는 일례가 도시되어 있다.

본 발명에서는 기존의 모션캡쳐 방식에서의 센서를 마커(재귀반사지, 30)로 대체하고, 카메라(121)를 이용해 촬영하여 영상 처리하는 방법을 적용한다.

도 10에 도시된 것과 같이, 마커(30)는 환자의 관절 부분에 대응하는 이동부(173)의 위치에 복수로 배치될 수 있다.

촬영한 영상 데이터를 이용하여 재활 치료와 관련된 정보를 결정하는 방법

도 11을 본 발명이 제안하는 비젼 시스템을 이용한 재활운동 방법을 설명하는 순서도이다.

도 11을 참조하면, 가장 먼저, 안착부(171)를 통해 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 단계(S11)가 진행된다.

이후, 고정된 신체의 적어도 일부를 구동부(172)의 동력을 받아 이동부(173)가 이동시켜 재활 치료를 수행하는 단계(S12)가 진행된다.

이때, 비젼 시스템(200)의 카메라(210)는 안착부(171), 구동부(172), 이동부(173) 등의 동작을 촬영하게 된다(S13).

이후, 촬영한 영상 데이터를 이용하여 제어부(180)는 재활 치료와 관련된 제 1 정보를 결정(S14)하고, 결정된 제 1 정보를 무선 통신부(110)를 통해 외부로 전송하게 된다(S15).

이후, 재활기기(100)가 제 1 정보에 대응한 제 2 정보를 서버(20) 등으로부터 통신부(110)를 통해 수신하는 경우, 제 2 정보를 디스플레이부(151)를 통해 표시하는 단계(S16)가 진행된다.

이때, 안착부(171), 구동부(172), 이동부(173) 등에는 적어도 하나의 식별자(identifier)인 마커(30)가 포함될 수 있고, S14 단계에서 제어부(180)는, 영상 데이터 내의 적어도 하나의 식별자(마커(30))를 이용하여 상기 제 1 정보를 결정하게 된다.

여기서 적어도 하나의 식별자는, 안착부(171), 구동부(172), 이동부(173) 등의 적어도 일부에 구비된 특이점(singular point) 및 안착부(171), 구동부(172), 이동부(173) 등의 적어도 일부에 구비된 마커(marker) 중 적어도 하나일 수 있다.

즉, 마커(30)를 별도로 붙이지 않고, 이동부(173)의 특정 지점 등을 특이점(singular point)으로 활용하여 분석하는 것이 가능하다.

한편, 마커(30)는, 안착부(171) 등과 같은 고정부의 적어도 일부에 구비된 제 1 마커와 이동부(173)의 적어도 일부에 구비된 제 2 마커로 구분될 수 있다.

이때, S14 단계에서 제어부(180)는 영상 데이터 내의 제 1 마커와 제 2 마커를 인식하고, 인식한 제 1 마커와 제 2 마커의 위치 변화를 이용하여 제 1 정보를 결정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 안착부(171)는 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 발바닥과 연관된 형태 이외에 사용자의 허벅지를 압박하여 고정하는 구성까지 포함할 수 있다.

이러한 허벅지를 압박하는 신체고정 기구를 사용자의 신체 두께를 측정하기 위한 센서로서 활용할 수 있다.

또한, 재활기기(100)에 보조 이동 기구를 추가 적용하고, 보조 이동 기구에도 마커(30)를 부착하여 움직임을 더 정확하게 판단하는 것도 가능하다.

이때, 같은 각도 및 속도라도 최초 세팅값(재활기기의 높이 등) 및 신체 두께(고정기구)에 따라 운동 적용이 달라질 수 있으므로, 본 발명에서는 제어부(180)가 최초 세팅값 및 신체 두께까지 함께 이용하여 환자의 움직임 및 운동 정도를 파악할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 환자가 움직일 수 있는 최대 각도를 통해, 유효한 운동 범위 값을 설정할 수 있다.

이러한 운동 범위 값의 설정은 재활기기(100)를 적용하기에 앞서 환자의 가동 범위를 미리 파악하는데 활용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 조작기기(외관+조작부)에 부착된 마커를 이용하여, 외관에 부착된 마커 및 조작부의 마커의 위치 변화를 이용하여 외부기기의 동작을 제어하는 방식도 접목될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 고정부 또는 안착부(171, 허벅지, 종아리 등을 고정)의 밀착 정도를 판단하기 위해, 고정부(171)에 서로 다른 길이의 삼각형이 되도록 3개의 마커(30)를 부착하고, 마커(30)의 변화(위치, 각도 등)를 이용하여 재활 환자의 shape을 파악하는 것이 가능하다.

또한, 카메라(210)를 통해 획득된 마커(30)의 배치 형태 및 이격 거리 등을 이용하여 카메라(210)와 재활기기(100) 간의 배치가 정상인지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 카메라(210)의 위치를 변경할 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 가이드 라인을 다리 라인을 따라 추가로 두고, 가이드 라인에 별도로 마커(30)를 부착하여 추가 이용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서는 고정부(171, 허벅지, 종아리 등을 고정)의 밀착 오차에 따라 정상적인 운동이 이루어지지 않은 경우의 해결 방법을 제안할 수 있다.

즉, 연속적으로 운동을 하게 되고, 이후에 이루어지는 운동값과 상기 비정상적인 운동값이 미리 설정된 수치 이상 차이 나는 경우에는 비정상 경우의 결과 값을 무시(삭제)한다.

또한, 비정상 상태에 대한 책임을 고정부의 밀착을 제대로 하지 않은 물리치료사에게 돌릴 수 있다(병원의 책임이 아니게 됨).

S14 단계와 관련하여, 제어부(180)는 마커(30)를 찾고, 마커(30)를 구분하며, 마커(30)에 대응되는 신체 영역을 결정하고, 가상선을 결정하며, 가상선을 트래킹하여 재활 환자의 움직임을 트래킹할 수 있다.

또한, 본 발명은 허벅지 또는 종아리 고정부(171)에 복수의 식별 가능한 마커(30) 를 부착함으로써, 환자 신체의 이동과 두께에 대한 정보를 한번에 얻을 수 있고, 다른 지점에 마커 부착하는 개수를 줄일 수 있다.

또한, 마커(30) 내용 파악 전 마커(30) 위치에 대한 파인더가 필요하므로, 본 발명에서는 세 개의 지점을 두어 마커(30)가 위치한 곳을 표시하는 기술이 적용될 수도 있다.

또한, 본 발명에서는 환자의 재활 운동 이전 기기의 각도를 지정(예를 들어, 0도)하여 그 각도에 따라 기기를 세팅한 상태에서 특정 마커를 기초로 정렬 값을 세팅함으로써, 초기 정렬 기술로 활용 가능하다.

또한, 본 발명에서는 넓은 면적으로 주름지지 않는 고정부(171)를 적용하는 경우, 곡면에 대한 면 마커 및 검출 방식을 적용할 수 있다.

만약, 마커(30)로서 LED를 이용하는 경우, 발광색, 점멸 패턴 등을 이용하여 마커의 식별 종류를 늘리는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에서는, 수술 전 다리에 대한 정보를 수집하고, 수술시 인체에 삽입되는 인공 관절 길이에 대한 정보를 획득하며, 재활 운동시 수술 전 자료와 인공 관절 자료를 함께 이용하여 재활 범위 세팅하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명에서는 X-ray, CT, MRI 등을 통해 획득된 정보를 누적하여 획득하고, 획득한 정보를 기초로 뼈, 신체 두께와 관련된 좌표 정보를 누적하여 추출하며, 추출한 좌표 정보를 보조 정보로 활용함으로써, 사용자의 신체 위치를 정확하게 파악할 수 있다.

예를 들어, X-ray를 통해 획득된 사용자 정보로부터 뼈와 관련된 좌표 정보를 추출하고, 뼈와 관련된 좌표 정보를 기초로 마커와 함께 활용하여 사용자의 운동 움직임을 파악하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서는, 마커(30)의 주변에 보조 마커를 추가적으로 배치하고, 이를 통해 마커의 중심을 찾는 방법이 적용될 수도 있다.

즉, 마커의 모양(ID)를 이용하여 위치를 파악하고, 보조 마커를 이용하여 중심을 찾을 수 있다.

밴드 형태의 고정부(171)는 카메라(210)에서 보이지 않는 측면은 탄성력이 있는 재질을 적용하되, 3점 마커 등이 배치된 구역은 탄성이 없고, 구겨짐이 없는 재질을 적용할 수 있다.

또한, 미리 마커(30)에 대한 정보를 서버(20) 등에서 저장하고, 저장한 내용을 기초로 마커(30) 위치를 대략적으로 파악하는 것은 큰 연산을 요구하지 않아 쉽게 처리 가능하다.

본 발명에 적용되는 구동부(172) 중 3축 모터 관련, 항상 카메라(210)로 촬영하는 방법 이외에 모터(172)가 이동할 수 있는 최대의 지점으로부터 일정 영역에 대해서만 카메라(210)로 촬영하는 방법이 적용될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여, S14 단계에서 제어부(180)가 촬영한 영상 데이터에서 이용하는 정보에 대해 설명하고, 이러한 정보를 통해 결정하는 제 1 정보에 대해 설명한다.

또한, 환자 맞춤형 정확한 기기의 세팅을 위해, 제 2 정보가 무엇인지 설명하고, 서버(20)에서 측정된 데이터를 활용하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

도 12 내지 도 14는 재활운동 관련 정확한 측정을 위해 최소로 필요한 정보 및 획득 가능한 정보를 설명하기 위한 도면이다.

우선적으로, S14 단계에서 제어부(180)가 촬영한 영상 데이터에서 이용하는 정보에 대해 설명한다.

도 12를 참조하면, 제어부가 이용하는 정보는, L1, L2, 신체에 의한

,

값, 재활환자의 종아리 및 허벅지 두께가 될 수 있다.

여기서 L1은 기기 끝선에서 변화 가능한 지점을 포함하는 길이로서, L1을 통해

이 도출될 수 있다.

또한, L2는 기기의 다른 끝선에서 변화 가능한 지점을 포함하는 길이로서, L2를 통해

를 도출할 수 있다.

또한, 신체에 의한

,

값은 재활기기(100)의 위치를 기준으로 환자(사용자)에 의해 변화된 벡터값으로서, 도 12 상의

및

값이 될 수 있다.

또한, 재활환자의 종아리 및 허벅지 두께는 정확한 재활운동여부 확인을 위해 필요하다.

또한, 도 13을 참조하면, 필요정보인 L1은 도 13 상의 M1과 (M1 or M3 or M9)를 통해 도출할 수 있고, 이를 통해

값이 도출된다.

또한, 도 13을 참조하면, 필요정보인 L2는 도 13에 표시된 M7과 (M5 or M6 or M9)를 통해 도출되고, 이를 통해

값이 도출된다.

다음으로, 필요정보인 백터값 및 두께 정보는 허벅지 및 종아리에 위치한 밴드 마커가 활용된다.

즉, 허벅지 관련 밴드마커[BM1]를 기초로,

과 L1과 BM2 를 이용하여 BL1은 도출 가능하고, BM1으로 두께정보 도출도 가능하다.

또한, 종아리 관련 밴드 마커[BM2]를 기초로,

와 BM2 를 이용하여 BL2 도출이 가능하고, BM2으로 두께정보 도출도 가능하다.

다음으로, 제어부(180)가 결정하는 제 1 정보에 대해 설명한다.

도 14를 참조하면, 도 12 및 도 13에서 획득된 정보 중 최소 필요정보로 M1, M7, M8, M9, M10, BM1, BM2를 이용할 수 있고, 이를 통해, 제어부(180)는 제 1 정보로서, L1, L2,

,

정보를 획득할 수 있다.

본 발명에서는 획득된 정보를 기초로, 회전 운동을 파악할 수도 있다.

또한, 환자 맞춤형 정확한 기기의 세팅을 위한 제 2 정보에 대해 설명한다.

먼저, 제 2 정보는 환자인식 및 환자 맞춤형 재활 정보일 수 있다.

여기서는 ① 환자인증을 통해 환자 단말로 직접 정보가 제공, ② 물리치료사에 단말 등을 이용하여 제공, ③ 기기(100)에 display(151)를 두어 표시하는 방법이 적용된다.

또한, 제 2 정보는 재활기기(100)를 세팅하는 정보일 수 있다.

이때는, ① 환자인증을 통해 환자에 직접 세팅 정보를 제공하거나 ② 물리치료사에 단말 등을 이용하여 제공하는 방법이 적용된다.

한편, 제 2 정보를 통해 세팅되는 요소는, ① L1, L2 길이를 포함할 수 있다.

또한, 하기의 표 1에 도시된 것과 같이, ② LL1, LL2의 값도 포함될 수 있다.

또한, 제 2 정보는, ③ 속도, 횟수, ④L1, L2, LL1, LL2, 속도, 횟수 정보를 포함할 수 있다.

제 2 정보를 통해 재활기기(100)를 세팅하는 경우, ① 사용자 밴드 결착시 LEVEL 로 세팅하는 방식이 이용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 재활기기(100)를 재세팅하는 경우로서, 다음과 같은 이벤트를 들 수 있다.

먼저, 환자가 비상버튼을 눌러 에러 메시지가 발생하는 경우가 있다.

또한, 비젼 시스템(200)을 통해 확인된 결과, 과거데이터와 상이, 의사처방과 상이 또는 세팅값에 오류가 존재하는 경우에는 재세팅을 수행하고 서버(20)에 다시 알릴 수 있다.

마지막으로, 서버(20)에서 측정된 데이터를 활용하는 방법에 대해 설명한다.

하기의 표 2에 도시된 것과 같이, 환자 관련 스케쥴 및 세팅 값을 수정하는 방법으로 활용될 수 있다.

또한, 과실 및 책임소재 파악에 활용할 수 있는데, 영상정보 + 스케줄정보 + 실행정보를 기초로 과실여부 및 책임소재를 판단하는데 활용할 수 있다.

또한, 신체정보 + PHR + 수술정보 + 인공관절 재료을 기초로 치료 방법 또는 최적의 치료 프로그램을 개발, 도출, 제안하는 빅데이터로서 활용하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명에서는 재활 시간(15분 - 20분) 동안 재활환자에 대한 서비스 제공 방법으로, 아픔을 위해 주위를 전환하는 방법, 광고 등을 통해 수익을 창출하는 방법이 적용될 수 있다.

대표적으로, ① 즐거움 제공을 위해, 음악, 영화 등의 컨텐츠 제공할 수 있고, ② 건강 정보 제공을 위해, 현재 건상상태 판단(음성을 통한 뇌졸중 등의 판단도 가능), 저장된 정보를 기초로 추후 진행할 계획을 설명, 재활 진행에 따른 건강상태 변화 안내가 제공될 수도 있다.

또한, ③ 광고(광고 의뢰 업체에 과금)로서, PHR 정보 기반, 건강식품, 장비, 의약품 등이 표시될 수도 있다.

이때, DB 기반으로 환자 맞춤형 내용을 결정하여 광고가 가능할 수 있다.

또한, 재활 환자의 이상 여부 판단하는 방법으로, 운동 프로그램 입력, 기기(100)의 움직임 예측, 기기(100) 움직임에 따른 표준 패턴 결정, 미리 설정한 범위 이상 환자의 움직임이 표준 패턴으로부터 벗어나는지 확인, 벗어나는 경우에 이상이 있는 것으로 판단 및 조치가 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 디스플레이부(151)를 기초로, 1) 환자의 운동 상태에 대한 안내, 2) 광고 컨텐츠 표시, 3) 물리 치료사에 대한 안내 컨텐츠 표시, 4) 원격 진료 - 의사의 화상 통화 진행, 5) 증강현실을 통해 재활환자의 움직임을 표시 등이 제공될 수 있다.

또한, 환자의 신체 고정을 위한 결박기구로서, 압력센서, 로드셀, 자이로센서 등을 추가적으로 활용할 수 있다.

또한, 재활 기기(100)와의 관계에서 카메라(210) 배치와 관련하여, 1) 카메라를 삽입하는 별도의 공간(예를 들어, 박스, 틀 등)을 구비, 2) 비젼 시스템의 크기는 성인 주먹 크기 정도로 구현, 3) 카메라의 심도가 좋아지는 특수 카메라 적용 등을 할 수 있다.

본 발명에서는 도 12 내지 도 14에서의 10번 마커, 4번 마커 위치에 카메라를 배치하는 것이 가장 바람직하나 7번 마커 위치도 가능하다.

또한, 4번 마커에 배치하는 경우에는 디스플레이(151)를 함께 배치하는 것도 가능하다.

또한, 기기 모양 및 카메라의 위치 변경과 관련하여, 재활 기기(100)를 접거나 펼치는 모양으로 제작할 수 있고, 왼손/오른손 또는 왼발/오른발잡이 등에 매칭하여 카메라의 위치를 변경하는 것이 가능하다. 또한, 특정 손, 발 기준의 카메라를 고정 제작할 수도 있다.

한편, 서버(20)가 사용자가 이용하는 단말을 통해 획득할 수 있는 사용자 정보로는, ID(이름), 연령, 성별, 수술(재활) 병원, 수술내용(관련있는 객관식 질문으로 진행) - 병명, 수술방법, 수술일자 등을 포함할 수 있다.

또한, 서버(20)가 획득하는 재활 관련 중요 정보로는, 최대각 사진, 최소각 사진, 반복되는 일정 구간에 대한 미리 설정된 개수의 이미지/동영상, 운동 시작과 종료 시간, 횟수, 응급상활 발생여부(emergency 버튼 누른 횟수 등) 등을 포함할 수 있다.

폐곡선을 이용하는 방법

한편, 전술한 마커(30)를 찾아 분석함에 있어, 처리 로드 및 시간 증가한다는 문제점이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에서는 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여, 영역 내에서 분석함으로써, 처리 로드 및 시간을 감소시키고자 한다.

도 15는 마커의 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여 처리 로드 및 시간을 감소시키는 방법을 설명하는 순서도이고, 도 16a 내지 도 16d는 도 15에서 설명한 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여 처리 로드 및 시간을 감소시키는 과정에 대한 도면이다.

도 15를 참조하면, 적어도 하나의 식별자를 연결한 폐 루프(close loop)를 로딩하는 단계(S21)가 진행된다.

도 16a를 참조하면, 재활 기기(100)에 부착된 마커의 각 지점이 표시되고, 도 16b 및 도 16c를 참조하면, 각 지점을 연결한 폐 루프가 도시된다.

S21 단계에서는 도 16c에 도시된 것과 같은 폐 루프를 로딩하게 된다.

S21 단계 이후, 폐 루프를 이용하여 상기 영상 데이터 내에서 고정부, 상기 운동부 및 상기 적어도 하나의 식별자 중 적어도 하나를 인식하는 단계(S22)가 진행된다.

즉, 도 16d에 도시된 것과 같이, 특정한 폐 루프를 이용하여 재활기기(100)의 고정부, 상기 운동부 및 적어도 하나의 식별자(마커(30))를 식별하게 되므로, 처리 로드 및 시간을 감소시킬 수 있다.

이후, 영상 데이터 내의 식별자를 이용하여 제 1 정보를 결정하는 단계(S23)가 진행된다.

따라서 본 발명에서는 복수지점을 연결한 폐곡선을 이용하여, 영역 내에서 분석함으로써, 처리 로드 및 시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 폐곡선을 이용함에 있어, 딥 러닝 기법을 추가적으로 적용할 수 있다.

예를 들어, 수십 회의 반복된 폐곡선을 이용한 마커 식별 동작을 수행함으로써, 딥 러닝을 수행한 경우, 미리 지정된 10개의 마커 중 2개의 마커가 식별되지 않더라도 딥러닝을 통해 축적된 정보를 기초로 식별되지 않은 2개의 마커 위치를 별도의 지시 없이 추정하고, 추정된 정보 값을 기초로 적어도 하나의 식별자(마커(30))를 식별하게 되므로, 처리 로드 및 시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 딥 러닝 기법이 추가적으로 활용될 수 있다. 딥 러닝은 여러 데이터를 이용해 마치 사람처럼 스스로 학습할 수 있게 하기 위해 인공 신경망(ANN: artificial neural network)을 기반으로 구축한 한 기계 학습 기술을 의미한다.

딥 러닝은 인간의 두뇌가 수많은 데이터 속에서 패턴을 발견한 뒤 사물을 구분하는 정보처리 방식을 모방해 컴퓨터가 사물을 분별하도록 기계를 학습시키고, 딥 러닝 기술을 적용하면 사람이 모든 판단 기준을 정해주지 않아도 컴퓨터가 스스로 인지, 추론, 판단할 수 있게 된다.

재활기기를 CPM과 CAM으로 변형 사용 가능한 실시예

한편, 본 발명에 따른 실시예로서, 재활기기(100)를 CAM과 CPM으로 변형 사용할 수도 있다.

즉, 재활 기기(100)를 CPM과 CAM으로 모두 동작하는 것으로 제작하고, CPM 운동 종료 이후, CAM 모드를 활용한 게임 등을 통해 환자의 상태를 report로 제공할 수 있다.

또는, 재활 운동 이전에 CAM 모드를 통해 환자의 ROM등을 파악하고, 파악된 환자의 상태를 기초로 환자 맞춤형 재활 운동 프로그램을 CPM을 통해 수행하는 것이 가능하다.

구체적으로, 본 발명은 고정된 신체의 적어도 일부를 일정 구간에서 미리 지정된 속도 및 횟수로 이동시켜 재활 치료를 수행하는 운동부를 이용하되, 운동부는 고정된 신체의 적어도 일부에 의한 힘에 의해 구동 가능하도록 하여 CPM 방식과 CAM 방식을 함께 이용할 수 있다.

도 17a 및 도 17b는 재활운동 이전 또는 이후 가동범위(ROM) 확정을 위해, CPM과 CAM으로 변형 사용 가능한 본 발명에 따른 재활 기기의 일례를 도시한 것이다.

도 17a를 참조하면, 모터(174), 커플링(175) 및 볼스크류 가이드(176)을 통해 관절구속 및 운동부분 구성하는 CPM 장비가 표시된다.

도 17a에 도시된 CPM 장비는, 모터(174)와 볼스크류 가이드(176)가 연결(고정)되어 부하로 작용된다.

본 발명에서는 도 17a에 도시된 것과 같이, CPM 장비로만 이용되는 것이 아니라 재활운동 이전 또는 이후 가동범위(ROM)확장을 위해 CAM을 함께 사용 가능한 재활기기(100)를 제안한다.

도 17b를 참조하면, 도 17a에 도시된 것과 달리, 모터(174)와 볼 스크류 가이드(176)가 전기적인 힘에 의해 분리될 수 있다.

즉, 커플링(175) 대신 전자 클러치(177)와 전자브레이크(178)가 적용되어 이용된다.

여기서 CPM으로 이용되는 경우에는, 전자브레이크(178)를 연결시켜 모터 힘으로 운동하도록 하나 CAM으로 이용되는 경우에는, 전자브레이크(178)와의 연결을 해제하여 환자가 자력으로 운동하도록 할 수 있다.

전술한 것과 같이, 재활운동 이전 또는 이후 가동범위(ROM)확장을 위해, CAM 장비로의 이용이 가능하다.

도 18은 본 발명과 관련하여, 재활운동 이전 CAM 기구 이용을 통해 가동범위(ROM)를 확정하고 재활 운동하는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 18을 참조하면, 고정된 신체의 적어도 일부에 의한 힘에 의해 구동 가능한 운동부를 기초로, 고정된 신체의 ROM(range of motion)을 결정하는 단계(S31)가 진행된다.

이후, 결정된 ROM에 따라 상기 운동부가 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 일정 구간에서 미리 지정된 속도 및 횟수로 이동시켜 재활 치료를 수행한다(S32).

따라서 CPM을 적용하기에 앞서, CAM을 통해 환자의 ROM(range of motion)을 결정하게 되므로, 효율적인 운동을 유도할 수 있다.

또한, 도 19는 본 발명과 관련하여, 재활운동 이후 CAM 기구 이용을 통해 가동범위(ROM)를 확정하고, 사용자 관리를 위해 서버로 알리는 과정을 설명하는 순서도이다.

도 19를 참조하면, 고정된 신체의 적어도 일부를 일정 구간에서 미리 지정된 속도 및 횟수로 이동시켜 재활 치료를 수행하는 단계(S33)가 진행된다.

이후, 고정된 신체의 적어도 일부에 의한 힘에 의해 구동 가능한 운동부를 기초로 ROM을 결정(S34)하고, 결정된 ROM을 외부로 전송하는 단계(S35)가 진행된다.

따라서 CPM을 통한 재활 운동 이후, CAM을 통해 환자의 재활 진척 정도를 파악하고, 공유할 수 있어 환자의 재활 치료에 효율적으로 활용될 수 있게 된다.

통증 이벤트 발생시 대처 및 사용자 관리 방법

한편, 현재는 환자의 비상 스위치를 누르는 동작을 통해서만 환자의 통증 및 문제를 파악할 수 있으므로, 통증 이벤트 발생시 대처 방법 및 이를 통한 사용자 관리하는 방법이 요구되고 있다.

잘못된 재활 치료에 따른 기기 움직임 중단 방법으로는, ① 사용자가 수동으로 중단 ② 기기(100)에서 특정 조건 만족하는 경우 자동으로 중단 ③ 물리치료사가 중단하는 방법이 대표적으로 적용될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하면서, 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 서버로부터 수신한 피드백 정보, 센서가 센싱한 사용자 신체 정보, 사용자로부터 입력된 명령 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 재활 치료 동작을 중단할 수 있다.

도 20은 본 발명과 관련하여, 통증 이벤트 발생시 대처 방법 및 이를 통한 사용자 관리하는 방법을 설명하는 순서도이다.

도 20을 참조하면, 가장 먼저, 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 단계(S41)가 진행된다.

전술한 것과 같이, 재활기기(100)는 재활 치료에 대한 제 1 정보를 서버(20)로 전송한다(S42).

이때, 서버로부터 피드백 정보를 수신, 사용자 신체 관련 정보를 센싱 또는 사용자의 명령을 입력 받는 단계(S43)가 진행되고, 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단할 수 있다(S44).

비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단(S45)하고, 비상 이벤트 발생에 대한 정보를 서버(20)로 전송할 수 있다(S46).

또한, 비상 이벤트 발생에 따른 상기 운동부의 재세팅 정보를 서버(20)로부터 수신(S47)하여 추후 재활 운동을 진행할 수 있다.

여기서 서버(20)로부터 수신하는 피드백 정보는 상기 재활 치료와 관련된 계획 정보를 포함할 수 있다.

또한, 제어부(180)는, 운동부가 수행하는 재활 치료가 상기 계획 정보와 상이한 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단하게 된다.

또한, 센싱부(140)는 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱할 수 있다.

이때, 제어부(180)는 센싱부(140)가 센싱한 적어도 하나의 팩터(factor)가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단할 수 있다.

또한, 사용자 입력부(130)를 통해 입력되는 입력 정보는, 통증으로 인해 상기 사용자가 수동으로 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하기 위한 명령 정보일 수 있다.

따라서 본 발명은 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하면서, 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 서버로부터 수신한 피드백 정보, 센서가 센싱한 사용자 신체 정보, 사용자로부터 입력된 명령 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 재활 치료 동작을 중단하는 통증 이벤트와 관련된 재활운동기기를 제공할 수 있다.

재활운동 플랫폼 서비스

이하에서는 전술한 본 발명의 재활기기(100) 및 서버(20)를 이용하여 재활운동 관련 플랫폼 서비스를 제공하는 방법에 대해 설명한다.

구체적으로, 본 발명은 복수의 사용자의 재활 운동과 관련된 정보를 서버를 기초로, 외부기기로부터 복수의 사용자 중 적어도 하나인 제 1 사용자와 관련된 정보 전달 요청을 수신하고, 저장된 정보 중 제 1 사용자와 관련된 정보를 외부기기로 전송하며, 외부기기가 제 1 사용자와 관련된 정보를 이용하여 제 2 정보를 결정하고, 제 2 정보를 기초로 재활기기가 제 1 사용자에 대한 재활 운동을 수행한 경우, 외부기기 및 재활기기 중 적어도 하나로부터 수행한 재활 운동과 관련된 제 3 정보를 수신하는 재활운동 관련 플랫폼 서비스에 관한 것이다.

(1) 사용자 확인 방법

우선적으로 본 발명에서는 재활운동 관련 플랫폼 서비스를 제공함에 앞서, 사용자를 확인하는 과정을 거칠 수 있다.

한편, 본 발명이 제안하는 서버(20)는 재활기기를 제공하는 기업의 서버 1(21)과 병원에서 이용하는 서버 2(22)로 구분될 수 있다.

또한, 본 발명이 제안하는 사용자 확인 방법은 제 1 방식과 제 2 방식으로 구분될 수 있다.

먼저, 제 1 방식에 대해 도 21을 참조하여 설명한다.

도 21은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자를 확인하는 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.

도 21을 참조하면, 가장 먼저, 재활 기기(10)가 사용자로부터 입력된 사용자 확인 정보를 서버 2(22)로 전송하는 단계(S51)가 진행된다.

서버 2(22)는 수신한 사용자 확인정보를 기초로 병원에서 처방한 사용자가 재활기기(10)를 이용하려고 하는 것인지 여부를 확인한다(S52).

이후, 사용자 확인이 종료된 경우, 서버 2(22)는 재활운동과 관련된 처방 정보를 재활기기(10)로 전송한다(S53).

S53 단계 이후, 서버 1(21)의 재활운동 플랫폼 서비스 구축을 위해 재활기기(10)는 처방정보 등을 포함하는 사용자와 관련된 재활 운동 정보를 서버 1(21)로 송부한다(S54).

또한, 재활 기기(10)는 서버 2(22)로부터 수신한 처방정보에 따라 사용자에 대해 재활 운동을 수행하게 된다(S55).

본 실시예에서는 S54 단계가 S55 단계 이전에 수행되는 것으로 기재하였으나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고, S55 단계가 먼저 수행된 이후에 S54 단계가 진행되는 것도 가능하다.

다음으로, 제 2 방식에 대해 도 22를 참조하여 설명한다.

도 22는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자를 확인하는 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.

도 22를 참조하면, 재활기기(10)는 서버 2(22)로부터 사용자 확인정보 및 처방정보를 수신할 수 있다(S61).

이후, 사용자로부터 정보가 입력되는 경우(S62), 재활기기는 미리 수신한 사용자 확인정보를 기초로 해당 사용자가 맞는지 확인하고, 맞는 경우, 사용자 확인이 완료되었다는 정보를 서버 1(21)로 전송할 수 있다(S63).

이후, 서버 1(21)은 사용자와 연관된 새로운 처방 정보를 재활기기(10)로 전송할 수 있고(S64), 재활기기(10)는 서버 1(21)로부터 수신한 처방 정보 및 서버 2(22)로부터 수신한 처방 정보 중 적어도 하나를 이용하여 사용자 확인을 거쳐(S65), 재활 운동을 수행할 수 있다(S66).

단, 본 실시예에서는 S65 단계가 S63 단계 이후에 진행되는 것으로 기재하였으나 S63 단계 이전에 S65 단계가 진행될 수도 있다.

(2) 사용자 확인 및 광고 컨텐츠 제공 방법

다음으로, 사용자 확인 과정을 거쳐 사용자에 제공할 광고 컨텐츠를 결정 및 제공하는 방법에 대해 설명한다.

한편, 본 발명이 제안하는 서버(20)는 재활기기를 제공하는 기업의 서버 1(21), 병원에서 이용하는 서버 2(22) 및 광고 서버(23)로 구분될 수 있다.

먼저, 제 1 방식에 대해 도 23을 참조하여 설명한다.

도 23은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자 확인 및 광고 컨텐츠를 제공하는 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.

도 21의 제 1 방식에서는 서버 1(21)과 광고 서버(23)가 미리 네트워크를 형성하고, 광고와 관련된 컨텐츠를 광고 서버(23)로부터 서버 1(21)이 수신할 수 있는 것으로 가정한다.

도 23을 참조하면, 가장 먼저, 재활 기기(10)가 사용자로부터 입력된 사용자 확인 정보를 서버 2(22)로 전송하는 단계(S71)가 진행된다.

서버 2(22)는 수신한 사용자 확인정보를 기초로 병원에서 처방한 사용자가 재활기기(10)를 이용하려고 하는 것인지 여부를 확인한다(S72).

이후, 사용자 확인이 종료된 경우, 서버 2(22)는 재활운동과 관련된 처방 정보를 재활기기(10)로 전송한다(S73).

S53 단계 이후, 서버 1(21)의 재활운동 플랫폼 서비스 구축을 위해 재활기기(10)는 처방정보 등을 포함하는 사용자와 관련된 정보를 서버 1(21)로 송부한다(S74).

이때, 서버 1(21)은 광고 서버(23)로부터 수신한 복수의 광고 컨텐츠 중 S74 단계를 통해 수신한 사용자와 연관된 맞춤형 광고를 결정하고(S75), 결정된 광고 컨텐츠를 재활기기(10)로 전송한다.

이후, 재활기기(10)는 서버 2(22)로부터 수신한 처방정보에 따라 사용자에 대해 재활 운동을 수행하면서 수신한 광고 컨텐츠를 디스플레이부(151)를 통해 표시하게 된다(S77).

다음으로, 제 2 방식에 대해 도 24를 참조하여 설명한다.

도 24의 제 2 방식에서는 서버 1(21)과 광고 서버(23)가 미리 네트워크를 형성하고, 광고와 관련된 컨텐츠를 광고 서버(23)로부터 서버 1(21)이 수신할 수 있는 것으로 가정한다.

도 24는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 사용자 확인 및 광고 컨텐츠를 제공하는 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.

도 24를 도 22를 참조하면, 재활기기(10)는 서버 2(22)로부터 사용자 확인정보 및 처방정보를 수신할 수 있다(S81).

이후, 사용자로부터 정보가 입력되는 경우(S82), 재활기기는 미리 수신한 사용자 확인정보를 기초로 해당 사용자가 맞는지 확인하고, 맞는 경우, 사용자에 대한 정보를 서버 1(21)로 전송할 수 있다(S83).

이때, 서버 1(21)은 광고 서버(23)로부터 수신한 복수의 광고 컨텐츠 중 S83 단계를 통해 수신한 사용자와 연관된 맞춤형 광고를 결정하고(S84), 결정된 광고 컨텐츠를 재활기기(10)로 전송한다(S85).

이후, 재활기기(10)는 서버 2(22)로부터 수신한 처방정보에 따라 사용자에 대해 재활 운동을 수행하면서 수신한 광고 컨텐츠를 디스플레이부(151)를 통해 표시하게 된다(S86).

(3) 재활운동 및 서비스 제공 방법

다음으로, 사용자 확인 과정을 거쳐 재활운동 및 서비스를 제공하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.

본 실시예에 대한 서비스는 제 1 방식 및 제 2 방식으로 구분될 수 있고, 먼저, 제 1 방식부터 도 25를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 25는 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 재활운동 및 서비스 관련 제 1 방법을 설명하는 순서도이다.

도 25를 참조하면, 가장 먼저, 사용자 확인 단계가 진행된다(S91).

S91 단계는 도 21에 따른 방식 또는 도 22에 따른 방식이 적용될 수 있고, 명세서의 간명화를 위해 설명은 생략한다.

S92 단계 이후, 재활기기(10)는 재활 운동을 수행하고(S92), 카메라(210)는 영상 데이터를 획득하며(S93), 움직임을 제어부(180)가 분석하는 과정을 거치게 된다(S94).

이후, 재활기기(10)는 환자 정보, 분석 결과 정보, 영상 정보 중 적어도 하나를 서버 1(21)로 전송하고(S95), 서버 1(21)은 시간의 흐름에 따라 수신되는 상기 정보를 환자 별로 구분하여 저장한다(S96).

S96 단계 이후, S91 단계에서 설명한 사용자 확인 단계를 다시 한번 거치게 되고(S97), 그 이후 서버 2(22)에서 제공하는 처방을 지원하는 단계가 진행된다.

구체적으로, 사용자가 확인되면, 서버 2(22)에서는 확인된 사용자와 관련된 정보를 요청하는 신호를 서버 1(21)로 전송한다.

이때, 서버 1(21)에서는 미리 축적된 정보 중 환자의 재활 치료 및/또는 처방에 도움을 줄 수 있는 재활관련 정보를 서버 2(22)로 전송하게 된다.

이후, 서버 2(22)는 서버 1(21)로부터 수신한 정보를 기초로 재활치료와 관련된 처방 정보를 손쉽게 결정할 수 있다(S100).

S100 단계 이후, 서버 2(22)는 결정한 처방 정보를 재활 기기(10)로 전송하고(S101), 재활기기(10)는 재활 운동을 수행한다(S102).

또한, 재활기기(10)는 재활운동을 통해, 획득한 환자 정보, 분석 결과 정보, 영상 정보 중 적어도 하나를 서버 1(21)로 전송하고(S103), 서버 1(21)은 시간의 흐름에 따라 수신되는 상기 정보를 환자 별로 구분하여 저장한다(S104).

또한, 서버 1(21)에 저장된 정보는 처방뿐만 아니라 재활 치료가 제대로 수행되었는지를 판단하는 재활 지원 단계로서 활용될 수도 있다.

즉, S104 단계 이후, 서버 2(22)는 환자 관련 정보 요청 신호를 서버 1(21)에 요청할 수 있고, 서버 1(21)는 미리 저장된 정보 중 환자 관련된 정보(예를 들어, 환자의 재활운동을 촬영한 영상 정보 등)를 서버 2(22)로 전송할 수 있다(S106).

따라서 서버 2(22)에서는 환자 관련 정보를 활용하여 재활치료가 제대로 수행되었는지 여부 등에 대해 판단하는 것이 가능하다(S107).

또한, 서버 1(21)은 시간의 흐름에 따라 복수의 사용자, 재활기기(10)로부터 수신한 정보를 기초로 플랫폼을 구축하고, 다양한 니즈에 대응하여 정보를 제공하는 플랫폼 서비스를 수행하게 된다(S108).

도 26을 참조하여, 제 2 방식에 대해 설명한다.

도 26은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 재활운동 및 서비스 관련 제 2 방법을 설명하는 순서도이다.

도 26을 참조하면, 가장 먼저, 사용자 확인 단계가 진행된다(S91).

이후, 재활기기(10)는 환자 정보, 분석 결과 정보, 영상 정보 중 적어도 하나를 서버 2(22)로 전송하게 된다(S111).

S111 단계 이후에는 서버 1(21)에서 사용자 정보를 수립하는 단계가 진행된다.

구체적으로, S111 단계 이후에 서버 2(22)는 환자 정보를 재활기기(10)로부터 수신했다는 정보를 서버 1(21)에 전송할 수 있다(S112).

이에 대응하여, 서버 1(21)은 서버 2(22) 측에 환자에 대한 정보를 제공할 수 있는지 요청할 수 있다(S113).

S113의 요청에 대응하여 서버 2(22)는 예 또는 아니오의 피드백을 제공할 수 있는데(S114), 예 의 피드백을 보내는 경우, 익명화된 사용자 관련된 정보를 서버 1(21)로 전송하게 된다(S119).

만약, 아니오의 피드백을 보내는 경우에는, 서버 1(21)은 재활기기(10) 및 사용자가 이용하는 단말(300)을 이용하여 사용자 및 사용자 재활과 관련된 정보를 수집해야 한다.

구체적으로, 서버 1(21)은 재활기기(10) 측에 사용자 단말(300)을 통한 사용자 확인을 요청하고(S115), 재활기기(10)는 이에 대응하여 사용자 단말(300)에 설치된 어플리케이션을 통해 사용자를 확인하는 과정을 거친다(S116).

S116 단계를 거쳐 재활기기(10)는 사용자의 재활운동과 관련된 중요 정보를 단말(300)로 전송하고(S117), 단말은 어플리케이션을 통해 수신한 재활운동과 관련된 중요 정보와 사용자와 관련된 정보를 서버 1(21)로 전송한다(S118).

따라서 서버 1(21)은 서버 2(22)로부터 사용자 및 재활 관련 정보를 수신하거나 재활기기(10) 및 단말(300) 간의 네트워크를 통해 사용자 및 재활 관련 정보를 수신할 수 있다.

이후, 서버 1(21)은 시간의 흐름에 따라 수신되는 상기 정보를 환자 별로 구분하여 저장한다(S120).

S120 단계 이후, 서버 2(22)에서 제공하는 처방을 지원하는 단계가 진행된다.

구체적으로, 서버 2(22)에서는 확인된 사용자와 관련된 정보를 요청하는 신호를 서버 1(21)로 전송한다(S121).

이때, 서버 1(21)에서는 미리 축적된 정보 중 환자의 재활 치료 및/또는 처방에 도움을 줄 수 있는 재활관련 정보를 서버 2(22)로 전송하게 된다(S122).

이후, 서버 2(22)는 서버 1(21)로부터 수신한 정보를 기초로 재활치료와 관련된 처방 정보를 손쉽게 결정할 수 있다(S123).

S123 단계 이후, 서버 2(22)는 결정한 처방 정보를 재활 기기(10)로 전송하고(S124), 재활기기(10)는 재활 운동을 수행한다(S125).

S125 단계 이후, S112 단계 내지 S120 단계의 사용자 정보 수립단계가 반복적으로 수행된다(S126).

S126 단계에서 서버 1(21) 및 서버 2(22)에서는 데이터를 축적하게 되고, 서버 2(22)에서는 환자 관련 정보를 활용하여 재활치료가 제대로 수행되었는지 여부 등에 대해 판단하는 것이 가능하다(S127).

또한, 서버 1(21)은 시간의 흐름에 따라 복수의 사용자, 재활기기(10)로부터 수신한 정보를 기초로 플랫폼을 구축하고, 다양한 니즈에 대응하여 정보를 제공하는 플랫폼 서비스를 수행하게 된다(S128).

(4) 구축된 데이터 베이스 활용 방법

또한, 도 25 및 도 26에서 설명한 방법을 통해 데이터 베이스를 구축한 경우, 서버 1(21) 또는 서버 2(22)는 플랫폼 투 플랫폼 서비스로 활용될 수 있다.

구체적으로 1) 병원 전용 관리 프로그램 등의 플랫폼, 2) 구인/구직 플랫폼(간병인, 물리치료사 등), 3) 장비 플랫폼, 4) 보험사와 건강보험공단과 연계하는 형태 - 환자 관련 건강 정보를 엠비젼에서 가질 수 있는 방법 등으로 활용될 수 있다.

가장 대표적으로 광고와 관련된 서비스가 제공될 수 있다.

도 27은 본 발명에 따른 재활운동 플랫폼 서비스에 있어, 데이터 베이스가 구축된 이후의 서비스 활용 방법을 설명하는 순서도이다.

도 27을 참조하면, 서버 1(21)에 데이터 베이스가 구축된 상태에서 서버 2(22)는 사용자 관련 정보 요청을 서버 1(21)로 전송할 수 있다(S131).

서버 1(21)은 수신한 요청에 대응하여 재활 관련된 정보를 결정하고, 서버 2(22)로 전송할 수 있다(S132).

S132 단계를 통해 수신한 정보를 기초로 서버 2(22)는 처방 정보를 결정하고(S133), 이때, 서버 1(21)은 서버 2(22)로부터 S131 단계에서 수신한 사용자 정보를 기초로 사용자 맞춤 광고를 광고 서버(23)와 연계하여 결정하는 것이 가능하다(S134).

이후, S133 단계를 거쳐, 서버 2(223)가 재활기기(10)로 처방정보를 송부하는 경우(S135), 서버 1(21)에서는 결정된 사용자 맞춤 광고 컨첸츠를 재활기기(10)로 전송하게 된다(S136).

이에 따라 재활기기(10)를 통해 사용자는 맞춤형 광고를 시청함과 동시에 재활운동을 수행하게 된다(S137).

전술한 방법을 통해 복수의 환자로부터 획득된 정보는 환자의 단말(스마트폰), 병원의 PC 제어 프로그램, 서버 관리 프로그램 등에 공유됨으로써, IOT 기반 융합의료 플랫폼으로서의 기능을 제공할 수 있다.

먼저, 환자가 사용하는 스마트폰 어플리케이션과 관련하여, 주요 환자가 고령자임을 감안하여 직관적이고 심플한 디자인으로 누구나 쉽게 조작이 가능하도록 디자인하고, 개인별 운동 자료를 볼 수 있도록 하고, 통계 자료를 이용하여 치료 효과를 한눈에 확인 할 수 있도록 개발된 GUI 환경이 플랫폼을 통해 제공될 수 있다.

또한, PC 제어 프로그램으로서, 병원에서 사용 시 의사 및 물리치료사 등 기기를 조작하는 사용자가 기기의 상태 및 환자의 운동현황을 한눈에 파악할 수 있도록 개발하고, 다수의 환자 운동정보를 쉽게 파악할 수 있도록 개발하며, 카메라(121)를 통하여 환자의 운동상태를 실시간으로 확인 가능하도록 개발된 GUI 환경이 플랫폼을 통해 제공될 수 있다.

또한, 서버 관리 프로그램과 관련하여, 서버(20)의 웹 연결을 통하여 운동정보를 통합 관리 시스템 개발하고, 기기(100)의 가동시간, AS정보 등 관리 시스템을 개발하며, 기존 운동치료 정보를 활용하여 환자별 맞춤 치료를 제공하는 UI 환경이 플랫폼을 통해 제공될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 환자는 특정 병원에서 치료를 받다가 다른 병원으로 옮기는 경우, 직전의 치료 단계에서 바로 다음 치료 단계로 정확한 정보를 기초로 넘어갈 수 있다는 장점이 보장된다.

또한, 기기개발 업체가 환자들의 니즈 등을 파악하여 기기를 개발하고자 하는 경우, 서버(20)로부터 환자 관련 특정 데이터를 수신하고, 이를 기초로 기기를 개발하는 것이 가능해진다.

전술한 본 발명에 따른 촬영장치를 구비한 재활 치료 기기, 시스템 및 제어방법을 기초로, 재활 치료 기기에 마커를 부착하고, 촬영장치가 모션 캡쳐를 통해 환자의 재활치료 운동 영상 데이터를 획득하게 되면, 영상처리를 통해 인식한 마커의 위치변화를 기초로 환자의 재활치료 운동과 관련된 정보를 추출하여 이용하는 재활 치료 기기, 시스템 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 환자가 CPM 운동을 수행하는 동안 실제 ROM과 운동속도, 시간, 횟수 등을 영상으로 측정하여 CPM 기기와 연결된 DB에 저장하게 함으로써 치료 데이터의 체계적 보존, 관리, 활용에 용이하고, 이를 바탕으로 개별 환자의 회복속도에 따른 맞춤 치료를 가능하게 할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims

사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 고정부;
상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 운동부;
상기 고정부 및 운동부 중 적어도 하나의 동작을 촬영하는 카메라;
상기 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 피드백 정보를 수신하는 통신부;
상기 사용자 신체와 정보를 센싱하는 센서;
상기 사용자의 명령을 입력 받는 입력부; 및
상기 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하고, 상기 비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하는 제어부;를 포함하되,

상기 제어부는, 상기 카메라가 촬영한 영상 데이터를 이용하여 상기 재활 치료가 미리 설정된 계획에 따라 수행되고 있는지 여부를 판단하기 위한 제 1 정보를 결정하고,
상기 운동부의 적어도 일부는 적어도 하나의 식별자(identifier)를 더 포함하며,
상기 적어도 하나의 식별자는, 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 특이점(singular point) 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 마커(marker) 중 적어도 하나이고,
상기 마커는, 상기 고정부의 적어도 일부에 구비된 제 1 마커 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 제 2 마커를 포함하며,

상기 제어부는,
상기 영상 데이터 내의 상기 제 1 마커와 제 2 마커를 인식하고, 상기 인식한 제 1 마커와 제 2 마커의 위치 변화를 이용하여 상기 제 1 정보를 결정하며,

상기 제어부는,
상기 고정부의 신체 고정 동작에 의해 유도된 상기 제 1 마커의 회전으로부터 제 1 벡터 정보를 추출하고,
상기 운동부의 길이에 따른 제 1 마커의 제 2 벡터 정보를 추출하며,
상기 제 1 벡터 정보와 상기 제 2 벡터 정보를 비교하여 상기 제 1 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 장치.
제 1항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 비상 이벤트 발생에 대한 정보를 외부로 전송하고,
상기 비상 이벤트 발생에 따른 상기 운동부의 재세팅 정보를 상기 서버로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 장치.
제 1항에 있어서,
상기 피드백 정보는 상기 재활 치료와 관련된 계획 정보를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 운동부가 수행하는 재활 치료가 상기 계획 정보와 상이한 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 장치.
제 1항에 있어서,
상기 센서는, 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱하고,
상기 제어부는, 상기 센서가 센싱한 적어도 하나의 팩터(factor)가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 장치.
제 1항에 있어서,
상기 입력 정보는,
통증으로 인해 상기 사용자가 수동으로 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하기 위한 명령 정보인 것을 특징으로 하는 재활 치료 장치.
고정부가 사용자 신체의 적어도 일부를 고정하는 제 1 단계;
운동부가 상기 고정된 신체의 적어도 일부를 이동시켜 재활 치료를 수행하는 제 2 단계;
카메라가 상기 고정부 및 운동부 중 적어도 하나의 동작을 촬영하는 제 2-5 단계;
상기 재활 치료에 대한 정보를 서버로 전송하는 제 3 단계;
상기 서버로부터 피드백 정보를 수신하는 동작, 센서가 상기 사용자 신체와 관련된 정보를 센싱하는 동작 및 상기 사용자의 명령을 입력 받는 동작 중 적어도 하나를 수행하는 제 4 단계;
제어부가 상기 피드백 정보, 센싱 정보 및 입력 정보 중 적어도 하나를 이용하여 비상(emergency) 이벤트가 발생된 것을 판단하는 제 5 단계;
상기 제어부가 상기 비상 이벤트 발생시 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하는 제 6 단계; 및
상기 제어부가 상기 카메라가 촬영한 영상 데이터를 이용하여 상기 재활 치료가 미리 설정된 계획에 따라 수행되고 있는지 여부를 판단하기 위한 제 1 정보를 결정하는 제 7 단계;를 포함하되,
상기 운동부의 적어도 일부는 적어도 하나의 식별자(identifier)를 더 포함하며,
상기 적어도 하나의 식별자는, 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 특이점(singular point) 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 마커(marker) 중 적어도 하나이고,
상기 마커는, 상기 고정부의 적어도 일부에 구비된 제 1 마커 및 상기 운동부의 적어도 일부에 구비된 제 2 마커를 포함하며,

상기 제 7 단계에서, 상기 제어부는,
상기 영상 데이터 내의 상기 제 1 마커와 제 2 마커를 인식하고, 상기 인식한 제 1 마커와 제 2 마커의 위치 변화를 이용하여 상기 제 1 정보를 결정하며,

상기 제 7 단계는,
상기 제어부가 상기 고정부의 신체 고정 동작에 의해 유도된 상기 제 1 마커의 회전으로부터 제 1 벡터 정보를 추출하는 제 7- 1 단계;
상기 제어부가 상기 운동부의 길이에 따른 제 1 마커의 제 2 벡터 정보를 추출하는 제 7-2 단계; 및
상기 제어부가 상기 제 1 벡터 정보와 상기 제 2 벡터 정보를 비교하여 상기 제 1 정보를 결정하는 제 7- 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 방법.
제 6항에 있어서,
상기 제 6 단계와 상기 제 7 단계 사이에,
상기 비상 이벤트 발생에 대한 정보를 상기 서버로 전송하는 제 6-1 단계; 및
상기 비상 이벤트 발생에 따른 재세팅 정보를 상기 서버로부터 수신하는 제 6-2 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 방법.
제 6항에 있어서,
상기 피드백 정보는 상기 재활 치료와 관련된 계획 정보를 포함하고,
상기 제 5 단계에서, 상기 수행하는 재활 치료가 상기 계획 정보와 상이한 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 방법.
제 6항에 있어서,
상기 센서는, 심전도, 혈압, 산소 포하도, 체온, 호흡, 혈액, 뇨 및 체액 성분 중 적어도 하나에 대해 센싱하고,
상기 제 5 단계에서, 상기 센서가 센싱한 적어도 하나의 팩터(factor)가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우에 상기 비상 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 재활 치료 방법.
제 6항에 있어서,
상기 입력 정보는,
통증으로 인해 상기 사용자가 수동으로 상기 운동부의 재활 치료 동작을 중단하기 위한 명령 정보인 것을 특징으로 하는 재활 치료 방법.