KR102113221B1 - 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활 훈련 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 복수개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 하나 이상 포함하는 발판; 상기 무게센서와 연동하여 실행되는 재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부; 및 상기 무게센서 또는 동작센서를 이용하여 훈련자의 균형능력을 평가하고 이에 대응하는 재활훈련 콘텐츠를 통해 재활훈련을 가이드하는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 감각 신경과 운동 근육(신경) 훈련(Sensory-Motor Training)을 위해서는 인체의 자세균형능력(balance ability)의 검사(test)가 반드시 필요하며, 또한 검사 결과에 따른 인체의 균형 감각의 부족한 방향(direction)에서의 기능적인 운동 능력 향상을 위해서는 단독적인 근육 하나만의 근력(muscle power), 근 지구력(muscle endurance) 또는 유연성(flexibility)의 개선을 위함이 아니라 어떠한 기능적인 동작을 수행함에 있어 그 동작과 연관된 근육군(muscle group)에 대하여 신경(nerve)과 근육(muscle)의 협응 능력(Co-ordination or Co-contraction)을 개선하여 인체의 기능적인 활동(functional activity)시 발생할 수 있는 손상(injury)을 예방하고, 이미 손상된 기능(function)을 개선하기 위한 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법에 관한 발명이다.
균형능력이란 모든 동작수행에 중요한 영향을 주며 신체를 평형상태로 유지시키는 능력 즉, 바른 자세로 그 기저면 위에서 중력중심을 유지하는 능력을 말한다.
이러한 균형능력은 크게 정적균형능력과 동적균형능력으로 나눌 수 있다.
정적균형능력은 자세를 유지할 때 균형을 유지하는 능력을 말하는 것으로 지지 기저면 내에 중력 중심을 두어 신체가 움직이지 않게 자세를 유지하는 능력이며, 동적균형능력이란 걷기, 달리기, 뛰기 등 몸의 축을 이동하며 움직이는 이동 운동을 효율적으로 할 수 있는 능력으로 정의될 수 있다. 이러한 균형능력(정적/동적 균형능력)이 저하된 경우 신체를 이동하는데 신체가 한쪽으로 기울어져 효율적으로 움직일 수 없게 된다.
전정 기능이란, 전정부(vestibule: 전정과 반규관)가 담당하는 균형과 평형감각에 대한 기능이다. 즉, 내이에서 와우와 함께 하는 전정부는 전정과 반규관으로 이루어졌다. 전정부는 머리의 자세와 움직임에 대해 통보하며 균형과 평형감각을 제공하고, 머리와 눈의 움직임과 신체의 조정이 조화롭도록 한다. 전정부의 기능이 정상적으로 작용할 때는 이러한 기능을 인식할 수 없으나 전정부의 기능이 잘못될 때는 멀미, 현기증, 메스꺼움과 더불어 불균형감과 통제되지 않는 눈의 움직임과 관련된 어려움을 느끼게 된다.
균형에 영향을 주는 요인에는 신경학적 요인 외에도 근골격계 요인이 있다. 근골격계 요인은 균형에 필요한 자세 정렬이나 유연성에 근골격계가 영향을 주는 모든 과정을 말한다. 여기서 감각처리 과정이란 시각, 전정 및 고유수용계의 조절을 의미한다. 그 외 근 긴장도, 청력 그리고 주의 집중, 두려움과 같은 생리학적 요인 및 신발바닥의 상태, 옷과 같은 환경적인 요인들도 균형조절에 영향을 준다.
거동이 불편한 노약자나 좌우 근육의 밸런스에 문제가 있는 편마비 환자들은 사용자에게 자세균형훈련을 인가하는 자세균형훈련 시스템을 통해 자세균형 및 재활운동을 행하고 있다.
또한, 인지능력이란 외부의 정보들을 받아들이고 처리하기 위해 뇌에서 일어나는 일련의 활동과 기술들, 내적 통제과정 등을 의미하는 것으로서, 초기의 인지능력은 지능을 의미하였으나 현재는 지각(perception), 주의(attention), 기억(memory), 운동기술(motor skills), 집행능력(executive functions)을 포함하는 개념으로 여겨지게 되었으며, 지능뿐만 아니라 다양한 영역을 아우르는 것으로서 인지능력의 정의가 확장되고, 인지능력이 개발될 수 있다는 방향으로 연구의 흐름이 변화하면서, 인지능력은 고정불변하는 것이 아니고 노력을 통하여 향상시킬 수 있는 것으로 여겨지게 되었다.
따라서 생활양식에서의 노력, 기억향상 훈련, 지각훈련, 주의집중 훈련 등 꾸준한 노력을 기울일 경우 인지능력의 감소를 지연시키는 데 효과를 볼 수도 있다.
그러나, 종래의 자세훈련균형시스템은 단순히 물리적인 수행을 요구할 뿐, 사용자의 흥미를 유발하기에는 한계가 있었으며, 이에 훈련 효과가 높지 않다는 문제가 있었다.
또한, 재활훈련 장치나 이를 기반으로 하는 재활운동 방법에 있어, 훈련자의 신체 상태, 특히 전정능력이나 균형능력을 평가함에 있어, 훈련자의 신체 움직임 등에 따른 체중의 변화나 이동 방향 등에 대한 정확한 측정이 어렵고, 이에 따라 재활훈련의 정밀한 설계나 재활훈련에 따른 개선이나 성과를 정밀하게 측정하기 어려운 문제점 역시 존재하여 왔다.
이러한 문제점에 대한 인식이 확대되어, 최근에는 재활훈련 콘텐츠와 같은 시각적 요소들을 부가하여 재활훈련의 세부 동작과 관련된 재활훈련 콘텐츠를 진행하도록 하는 동시에, 훈련자의 신체 상태나 동작 상태 등을 보다 면밀하게 측정 반영할 수 있는 재활훈련 장치 및 재활훈련 방법에 대한 요구가 증가하고 있는 상황이다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 4개의 센서를 포함하는 복수개의 발판을 결합하여 훈련자의 무게중심 위치(전정기능 및 균형기능 등을 측정할 수 있다)를 산출하여 이를 재활훈련 콘텐츠에 적용하여 균형감각 재활 훈련을 도울 수 있는 재활훈련 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 또한, 본 발명의 일 실시예는 훈련자의 균형능력 등을 평가하여 그 결과에 따른 재활훈련 콘텐츠 난이도를 추천하고 재활훈련 콘텐츠 실행 결과에 따른 상기 훈련자의 재활훈련 평가차트 및 누적 데이터로 몸의 호전상태를 파악할 수 있는 종합 검사차트를 생성하여 지속적인 흥미를 유발시킬 수 있는 재활훈련 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 복수개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 하나 이상 포함하는 발판; 상기 무게센서와 연동하여 실행되는 재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부; 및 상기 무게센서를 이용하여 훈련자의 균형능력을 평가하고 이에 대응하는 상기 재활훈련 콘텐츠를 통해 재활훈련을 가이드하는 제어부; 를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 무게센서에서 측정된 훈련자의 무게 및 위치 값을 이용하여 무게중심 위치를 산출하는 위치 산출부, 상기 위치 산출부에서 산출된 무게중심 위치값을 이동거리, 이동속도, 이동각도 및 이동면적 중 적어도 어느 하나로 변환하여 균형상태를 산출하는 균형능력 평가부, 상기 무게센서에서 훈련자의 무게중심 위치를 감지하여 훈련자의 움직임을 가이드하는 상기 재활훈련 콘텐츠를 상기 표시부에 디스플레이 하는 콘텐츠 실행부를 포함하며, 상기 재활훈련 콘텐츠는, 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면 내 위치 표식을 이동시켜 아이템을 획득하는 방식으로 훈련자의 움직임을 가이드하여 상기 훈련자가 신체를 효율적으로 움직이는 데 필요한 전정기능 및 또는 균형능력을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치의 제공이 고려될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 균형판은, 사각형의 형태로 적어도 4개 이상의 무게센서를 포함하고, 상기 발판은, 상기 균형판을 적어도 4개이상 포함하여 훈련자의 무게 및/또는 위치 값(무게 중심 및 무게 중심의 이동 값 등 훈련자의 정지상태 및/또는 보행상태 중의 무게 중심 이동 값 등을 포함할 수 있다)을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치일 수 있다.
또한 상기 제어부는, 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 훈련자의 적어도 하나 이상의 무게중심 위치값을 훈련자의 반응 속도 및 인지 정확도로 변환하여 상기 훈련자의 인지 정도를 산출하는 인지능력 평가부를 더 포함하여, 상기 훈련자의 정확한 인지 능력을 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치로 구성되거나, 상기 표시부는, 설정된 위치에 상기 훈련자의 균형능력을 추가적으로 측정할 수 있는 동작센서;를 더 포함하고, 상기 균형능력 평가부는, 상기 동작센서를 통해 측정된, 설정된 시간동안, 상기 훈련자 신체의 흔들림 정도; 및 상기 위치 산출부를 통해 산출된, 상기 훈련자의 상기 무게중심 위치를 각각 전달받아, 신체의 기울어진 각도 및 흔들림 값으로 변환하여 상기 훈련자의 추가적인 균형상태를 산출할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치의 제공을 통해서도 전술한 목적의 달성이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의한 상기 제어부는, 재활훈련 전 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 기본능력 평가; 재활훈련 시 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 훈련능력 평가; 및 재활훈련 이후 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 개선능력 평가를 각각 수행할 수 있도록 하여, 균형능력 및 인지능력 개선에 대한 재활훈련 성과를 보다 체계적으로 평가 및 진단할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치로도 제공이 가능하게 된다.
또한 상기 재활훈련 장치는, 상기 제어부와 연동되며, 상기 훈련자의 무릎에 착용 가능한 틸트센서를 더 포함하되, 상기 틸트센서는, 상기 훈련자의 무릎 구부림 각도에 따라 기본능력 평가, 훈련능력 평가 또는 개선능력 평가 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치로도 구성이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 상기 재활훈련 장치는, 상기 발판 양측에 위치하는 하부 프레임 및 상기 하부 프레임의 상측 방향으로 길게 형성된 상부 프레임으로 구성된 안전프레임; 및 상기 상부 프레임의 설정된 위치에 탈부착 가능하며, 상기 훈련자의 신체 일부를 고정할 수 있는 훈련자 보호장구를 더 포함하여, 상기 훈련자의 안전을 보강할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치의 구성을 통해서도 전술한 본 발명의 목적 달성이 가능하게 된다.
또한 전술한 본 발명의 목적 달성을 위해, 상기 균형능력 평가부 및/또는 상기 인지능력 평가부는, 상기 훈련자의 훈련 전 측정한 기본능력 평가를 도표화한 제1 평가차트 생성하고, 상기 기본능력 평가를 기반으로 상기 표시부를 통해 재활훈련 콘텐츠 난이도 추천하며, 추천된 난이도를 기반으로 실행되는 상기 재활훈련 콘텐츠를 따라 재활훈련울 진행한 상기 훈련자의 재활훈련의 결과인 훈련능력 평가를 도표화한 제2 평가차트 생성을 한 이후, 상기 훈련자의 기본능력 평가 및 훈련능력 평가 결과를 종합하여 도표화한 제3 평가차트를 생성하도록 하여, 상기 훈련자의 재활운동에 따른 개선능력 평가를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치의 제공도 고려 가능하다.
또한 본 발명에 따른 재활훈련 장치를 기반으로 하는 재활훈련 방법은, 복수개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 하나 이상 포함하는 발판에 훈련자가 오르는 시작단계; 재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부에 상기 훈련자의 정보를 입력 또는 선택하는 입력단계; 상기 무게센서에서 상기 훈련자의 무게 및 위치를 측정하고 무게중심 위치를 산출하여 재활훈련 전의 상기 훈련자의 균형능력 및 인지능력 중 적어도 어느 하나를 평가하는 기본능력 평가단계; 상기 기본능력 평가단계에서 평가된 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 결과를 반영하여 제1평가차트를 생성하는 제1평가차트 생성단계; 상기 재활훈련 콘텐츠를 실행하여 균형능력 및/또는 인지능력을 훈련하는 훈련능력 평가단계; 및 상기 재활훈련 콘텐츠를 통한 훈련능력 평가결과를 반영하여 제2평가차트를 생성하는 제2평가차트 생성단계를 포함하여, 상기 재활훈련을 통해 균형능력 및/또는 인지능력이 저하된 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 향상시키는 동시에 상기 훈련자의 하지 근육운동을 통해 신체 불균형을 교정할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법로 단계를 구성하여 보다 효과적인 재활훈련 방법을 제공할 수 있게 된다.
또한 상기 재활훈련 방법은, 상기 제2평가차트 생성단계 이후, 적어도 하나 이상의 상기 제1 평가차트 및 적어도 하나 이상의 상기 제2평가 차트를 종합하여, 재활훈련에 따른 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 개선상태를 평가하는 개선능력 평가단계; 및 상기 개선능력 평가단계를 통해 산출된 개선능력 평가결과를 반영하여 제3평가차트를 생성하는 종합평가단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법이거나 상기 기본능력평가단계 또는 상기 훈련능력 평가단계는, 상기 훈련자가 무릎에 틸트센서를 착용하는 틸트센서 착용단계를 더 포함하되, 제어부와 연동되는 상기 틸트센서를 통해 상기 훈련자의 무릎 구부림 각도에 따라 상기 기본능력 평가, 상기 훈련능력 평가 또는 상기 개선능력 평가 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법으로의 단계별 구성을 통해서도 전술한 본 발명에 따른 최적화된 재활훈련을 지원할 수 있게 된다.
또한 이와 별도로(또는 이와 함께) 상기 제1평가차트 생성단계는, 상기 제1평가차트를 기반으로 하여 재활훈련 콘텐츠 난이도를 추천 및/또는 설정하는 난이도설정단계를 더 포함할 수 있도록 하여, 상기 훈련자의 기본능력에 따라 최적의 재활훈련 콘텐츠를 실행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법의 제공을 통해서도 본 발명의 목적 달성이 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 재활훈련 장치 및 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치 및 방법은 4개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 4개 이상 결합하여 생성된 발판에서 훈련자의 움직임을(전술한 무게센서를 이용) 감지하고 이를 기반으로 연동되는 재활훈련 콘텐츠를 실행함으로써 보다 정밀한 훈련자의 능력치를 평가할 수 있으며, 훈련 시 훈련자의 자에게 재활 훈련의 흥미를 유발하고 전정 운동 훈련의 효과를 향상시킬 수 있다.
또한 4개로 구분된 균형판의 설정된 위치에 분산 배치된 총 16개의 무게센서가 본 발명에 따른 재활훈련 장치에 채용될 수 있으며, 이를 통해 보다 정밀하게 훈련자의 몸무게는 물론, 정지상태와 균형운동상태(보행 상태 등)에서의 중심 상태 및/또는 중심 이동 상태의 파악이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 따른 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법에 의할 경우, 4개의 구별된 균형판을 기반으로 훈련자 등 재활훈련 대상자의 정확한 외발 서기(한발로 서기)나 양발을 이용하는 보행운동도 16개의 분산 배치된 무게센서를 통해 보다 정밀하게 측정하고, 모니터링 및 평가진단 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 재활훈련 콘텐츠를 통해 재활훈련을 함으로써 훈련자로 하여금 재활훈련 콘텐츠를 하듯이 훈련을 재미있게 수행할 수 있도록 하여 지속적인 관심을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명은 재활훈련 컨텐츠 실행 후 훈련 결과를 차트화(도표화)하여 훈련자가 본인의 균형능력 등의 개선 상태를 쉽게 판단할 수 있도록 하여 재활훈련을 독려할 수 있는 동시에, 해당 훈련자별 최적의 맞춤 재활운동을 설계하거나 조언할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 도1 발판의 세부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 재활훈련 장치의 구성인 안전프레임 및 훈련자 보호장구를 나타내고 있는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자 정보 입력단계를 나타낸 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자의 기본능력 평가단계의 일예의 화면을 나타낸 도면이다
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도이다.
도7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 방법의 세부 절차를 나타낸 순서도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 난이도를 설정하는 단계의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련능력 평가단계에서 생성한 제2 평가차트의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 종합평가단계에서 생성한 제3 평가차트의 일 실시예에 따른 화면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 도1 발판의 세부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 재활훈련 장치의 구성인 안전프레임 및 훈련자 보호장구를 나타내고 있는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자 정보 입력단계를 나타낸 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자의 기본능력 평가단계의 일예의 화면을 나타낸 도면이다
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치의 제어부 구성을 나타낸 블록도이다.
도7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 방법의 세부 절차를 나타낸 순서도이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 난이도를 설정하는 단계의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련능력 평가단계에서 생성한 제2 평가차트의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
도11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 종합평가단계에서 생성한 제3 평가차트의 일 실시예에 따른 화면을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도1의 발판에 대한 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 재활훈련 장치는 전정기관 손상, 하지 근력이 약한 자 또는 인지능력이 저하된 자를 위한 재활훈련을 위한 운동 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 장치(100), 발판(200), 틸트센서(300), 안전 프레임(400), 보호장구(500) 및 제어부(600)를 포함한다.
디스플레이 장치(100)는 재활훈련 장치에 의해 실행되는 재활훈련 콘텐츠 및 훈련자의 균형능력 평가 및 인지 능력 평가 차트 등을 디스플레이할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치(100)는 표시부(110), 동작센서(120), 지지대(130) 및 받침부(140)를 포함할 수 있다.
표시부(110)는 예를 들면, LCD, 터치스크린 등과 같은 디스플레이 디바이스일 수 있으며, 표시부(110)는 외부 사용자의 입력 등에 따라 반응하거나 추가적인 데이터를 입력할 수 있는 터치스크린으로 구성될 수 있다.
동작센서(120)는, 미리 설정된 시간 또는 훈련자 등이 셋팅한 시간 동안, 훈련자의 팔(한쪽 팔 또는 양팔) 등의 상지나 다리 등의 하지, 머리, 몸통 등의 움직임이나 동작에 따른 자세변화, 기울임 및/또는 훈련자 신체의 흔들림 정도 등을 인식(측정)할 수 있다. 즉, 훈련자 발판(200)에서 훈련을 실시하는 경우, 훈련자의 흔들림이나 신체 일부나 전체의 구부림 등의 자세변화를 인식한다. 이러한 동작센서(120)는 키네틱(kinetic) 센서, 또는 카메라 등이 사용될 수 있다. 키네틱 센서는 깊이(depth) 데이터를 감지하여 훈련자의 움직임 등을 검출한다. 카메라의 경우, 카메라로 훈련자의 동작을 촬영하여 분석하게 되며, 표시부(110)의 하단부 등 설정된 위치에 부착될 수 있다. 예를 들어, 카메라의 영상 데이터로부터 깊이 데이터를 추출하고, 훈련자 인식 및 배경 필터링 등을 거쳐 훈련자의 관절 위치 및 이동 방향 등을 검출할 수 있다.
지지대(130)는 표시부(110)의 지지 기능을 가지며, 표시부(110)의 대략 중앙부에 결합될 수 있다. 이러한 지지대(120)는 훈련자의 키에 따라 높이가 조정될 수 있다.
디스플레이 장치(100)가 벽에 걸리는 형태로 설치될 경우 지지대(120)와 받침부(140)는 디스플레이 장치(100)의 구성에 포함되지 않을 수 있다.
이때, 디스플레이 장치(100)는 발판(200) 및 틸트센서(300)와 유선 또는 무선으로 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
발판(200)은 표시부(110)등과 데이터 연동이 가능한 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 하나 또는 복수개의 “판”(사각형, 삼각형 등의 다각형으로 형성 가능)으로 이루어질 수 있다. 상기 “판”은 각각 하나 또는 하나 이상의 무게센서(211a~211d)를 포함하는 균형판(210~240)으로 형성될 수 있으며, 본 발명에 따른 발판(200)은 각각 독립된 균형판이 4개 이상 포함할 수 있다. 여기서, 각 균형판(210~240)은 훈련자의 움직임에 따라 후술하는 재활 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하기 위한 무게센서(211a~211d)를 각 모서리 마다 포함하고 있을 수 있다. 일례로, 발판(200)은 가로 및 세로 각각 1m의 크기로 구성될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 사각형 판(210~240) 4개가 결합하여 하나의 발판(200)을 형성할 수 있다.
이러한 각 균형판(210~240)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각 모서리에 4개의 무게센서(211a~211d)를 구비할 수 있다.
무게센서(211a~211d)는 훈련자의 족압을 통해 무게 및 위치를 측정하여 발판 통신 모듈을 통해 제어부(600)로 전송한다. 예를 들어, 무게센서는 FSR(force sensing resistor)또는 로드셀(load cell)중 어느 하나일 수 있으며 다른 형태의 센서가 적용될 수도 있다.
일례로, 각 사각형 판(210~240)은 상판과 하판 사이에서, 4개의 모서리에 각각 하나의 무게센서(211a~211d)가 배치될 수 있다. 이때, 무게센서 무게센서(211a~211d)는 x축 및 y축 방향을 감지하는 2축 센서일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치의 발판(200)은 하나의 독립된 균형판(210~240)을 수개 결합하여 구성함으로써 훈련자의 이동위치를 보다 정밀하게 판단할 수 있다. 예를 들어, 훈련자가 외발 상태로 정지하여 있거나 제자리 걷기 등의 훈련시에도 각 균형판의 무게센서(211a~211d)에 의해 훈련자의 위치를 보다 정확히 산출하여 훈련자의 무게 중심 위치를 연산할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 발판(200)은, 복수개의 무게센서(211a~211d) 및 제어부(600)를 기반으로 보다 정밀하게 훈련자의 신체 일부 또는 전체의 기울임이나 움직임에 따라 본격적인 재활훈련 이전의 균형능력 및/또는 인지능력에 대한 평가인 “기본능력 평가”와 재활훈련 콘텐츠 재생에 따라 진행되는 훈련 상태 시(재활훈련 시) 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력에 대한 “훈련능력 평가” 또는 재활훈련 콘텐츠 실행 완료 이후(재활훈련 이후) 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력에 대한 평가(=개선능력 평가) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 평가할 수 있다. 다만, 전술한 “기본능력 평가”, “훈련능력 평가”, “개선능력 평가”는 각각 재활훈련 시작에 따라 단계적으로 분리되거나 별도의 단계 분리 없이 통합적으로 한번 평가가 종합적으로 이루어질 수도 있다(일 예로 “훈련능력 평가”와 “개선능력 평가”는 재활훈련이 완료된 이후 동시에 하나의 평가로 결과가 평가차트 등으로 제시될 수 있다).
틸트센서(300)는 훈련자의 무릎을 감싸도록 착용할 수 있는 형태로 구성될 수 있으며, 추가적으로 포함된 통신모듈(미도시)을 통해 제어부(600)와 데이터 연동이 가능하다. 이러한 틸트센서(300)는 훈련자의 무릎 구부림 각도에 따라 전술한 “기본능력 평가”, “훈련능력 평가” 또는 “개선능력 평가” 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 측정 및 평가할 수 있으며, 기본능력 평가 및 훈련능력 평가 시 평가 결과를 제어부(600)에 전송함으로써, 훈련자의 무릎상태에 따른 균형능력 및 인지능력을 평가할 수 있다.
틸트센서(300)는 훈련자의 훈련자의 무릎이 구부려진 각도에 따른 훈련자 균형능력(정지 상태 및/또는 동작 상태에서의 균형능력)을 평가하여 측정된 결과를 후술할 각각의 평가부(620, 640)에 전송할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
발판(200) 및 틸트센서(300)의 통신 모듈은 각각의 센서에서 감지되는 무게, 위치 및 무릎 각도 등의 각종 정보를 제어부(600)로 전송한다. 발판(200) 및 틸트센서(300)와 제어부(600)를 유선으로 연결할 수도 있으나, 사용의 편의성 및 디자인을 고려할 때, 제어부(600)와의 통신은 무선통신 방식이 사용되는 것이 바람직하다. 발판 통신 모듈은 근거리 무선통신 또는 원거리 무선통신을 이용하여 제어부(600)와 통신할 수 있다. 여기서, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication), 와이브리 (Wibree) 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 블루투스는 근거리 무선통신 규격의 하나로, 반경 10m 내지 100m 안에 서 각종 전자 및 정보통신 기기를 무선으로 연결 제어하며, 2.45Ghz 주파수를 사용하고, 와이파이는 2.4Ghz 대역의 주파수를 사용하며, 10m 정도까지의 거리를 1Mbps의 통신 속도로 여러 기기를 무선으로 연결 제어한다.
물론, 상기 근거리 무선통신에만 제한되지 않으며, 다른 무선통신 방식을 채택할 수 있음을 당업자에게는 자명한 것이다.
안전프레임(400)은 발판(200)의 양측에 위치하는 하부 프레임(410)과 하부 프레임에서 상측 방향으로 길게 형성된 상부 프레임(420)으로 구성될 수 있으며, 상기 상부 프레임의 설정된 위치에 탈부착 가능하며, 상기 훈련자의 신체 일부를 고정할 수 있는 훈련자 보호장구(500)는 상부프레임(420)에 설정된 위치에서 탈부착 가능하며 안전프레임(400)의 상부 프레임(420)과 결합될 수 있는 높이 조절끈(510)과 훈련자의 몸에 착용 가능한 조끼 형태의 보호대(520)로 구성될 수 있어 하지 근육이 약하거나 중증 전정 환자의 이동 구간을 제한함으로써 훈련자의 안전을 도모하도록 할 수 있다.
제어부(600)는 발판(200)의 무게센서(211a~211d)로부터 측정된 정보를 기초로 무게 중심을 연산할 수 있고, 이를 기초로 재활훈련 콘텐츠의 실행 및 훈련자의 균형능력평가 및 인지능력평가를 수행할 수 있다. 이러한 제어부(600)는 발판(200)의 내부에 내장될 수 있다. 이때, 제어부(600)와 표시부(110)간에 무선 통신하기 위한 무선통신 모듈이 구비될 수 있다. 대안적으로, 제어부(600)는 유선 통신 방식으로 표시부(110) 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 제어부(600)는 위치 산출부(610), 균형능력 평가부(620), 데이터 저장부(630), 인지 능력 평가부(640) 및 콘텐츠 실행부(650)를 포함할 수 있으며, 무게센서(211a~211d) 또는 동작센서(120)를 이용하여 훈련자의 균형능력을 평가하고 이에 대응하는 재활훈련 콘텐츠 통해 재활훈련을 가이드할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 재활훈련 전 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 기본능력 평가, 재활훈련 시 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 훈련능력 평가 및 재활훈련 이후 훈련자의 호전된 균형능력 및/또는 인지능력 상태를 평가하는 개선능력평가를 각각 수행할 수 있도록 하여, 균형능력 및 인지능력 개선에 대한 재활훈련 성과를 보다 체계적으로 평가 및 진단할 수 있다.
일 실시예에서, 위치 산출부(610)는 각 균형판(210~240)의 모서리에 위치한 무게센서(211a~211d)에서 측정된 훈련자의 무게 및 위치 값을 이용하여 무게중심 위치를 산출할 수 있으며, 예를 들어, 총 4개의 균형판(210~240)으로 구성된 발판(200)에 훈련자가 올라간 경우 16개의 무게센서(211a~211d)에서 감지된 훈련자의 무게와 발의 위치를 연산하여 훈련자의 무게 중심 위치를 산출할 수 있다.
균형능력 평가부(620)는 위치 산출부(610)에서 산출된 훈련자의 복수개의 무게중심 위치값을 측정된 시간과 연산하여 이동거리, 이동속도, 이동각도 및 이동면적 등을 산출하여 훈련자의 균형상태(정적/동적)를 평가할 수 있으며, 이와 함께 틸트센서(300)에서 산출된 훈련자의 무릎의 반응 속도 및 무릎이 구부려진 각도 등을 포함해 이들 수치들을 추가적으로 반영하여 훈련자의 균형능력(정적/동적)에 대한 평가 결과를 산출할 수 있다. 또한 산출된 평가 결과는 계량화, 도표화된 제1평가차트로 생성될 수도 있다. 따라서 본 발명에 따른 제1평가차트는 훈련자가 재활훈련을 시작하기 전의 측정한 균형능력 및/또는 인지능력에 대한 기본능력 평가 결과를 도표화한 차트가 될 수 있다.
또한 후술할 재활훈련 콘텐츠 실행으로 얻은 재활훈련 결과 데이터를 누적하여 생성한 제2 평가차트 및 누적 데이터로 훈련자의 균형 능력의 호전 상태를 파악할 수 있는 종합 검사차트를 생성할 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 균형능력 평가부(620)는 동작센서(120)를 통해 측정된 훈련자 신체의 흔들림 정도(설정된 시간 내)와 제어부(600)를 통해 산출되는 훈련자의 무게중심 위치(위치값 등이 될 수 있다)를 각각 전달받고, 종합적으로 연산하여 훈련자 신체의 기울어진 각도와 흔들림 값으로 변환하여 훈련자의 균형능력(정적/동적) 및/또는 균형상태를 측정, 평가 및 산출할 수 있는 특징을 가지게 된다.
또한 훈련자가 제1평가 차트를 기반으로 추천된 난이도로 실행된 재활훈련 콘텐츠를 따라 재활훈련을 진행한 경우 훈련자의 재활훈련의 결과인 훈련능력 평가를 도표화한 제2 평가차트 생성을 할 수도 있으며, 재활 훈련 이후 훈련자의 기본능력 평가 및 훈련능력 평가 결과를 종합(=개선능력 평가)하여 도표화한 제3 평가차트를 생성하도록 하여, 훈련자의 재활운동에 따른 개선능력 평가를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
도 10은, 훈련자 재활 훈련 콘텐츠 실행으로 얻은 균형 훈련 결과 데이터를 누적한 제2 평가차트의 일 예를 나타낸 화면이다.
제2 평가차트는 훈련자의 균형능력 재활 훈련을 위해 재활훈련 콘텐츠 실행 시 훈련자의 체중 이동 경로에 따른 면적 평가표 및 전후 좌우 체중 이동 평가표를 포함할 수 있다.
도11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 종합평가단계에서 생성한 제3 평가차트의 일 예의 화면을 나타낸 도면이다.
제3 평가차트는, 훈련자의 각종 평가부(620~640)의 기본능력 평가 결과에 따른 제1 평가차트 및 재활훈련 콘텐츠 실행 결과로 나타난 훈련능력 평가 결과를 나타낸 제2평가차트를 적어도 하나 이상 포함하여 종합한 결과를 훈련자가 쉽게 호전상태를 파악할 수 있도록 나타낸 차트의 일 실시예이다.
균형능력 평가부(630)는, 표시부의 설정된 위치에 훈련자의 균형능력을 추가적으로 측정할 수 있는 동작센서(120)에서 측정된 설정된 시간동안, 상기 훈련자 신체의 흔들림 정도(ex. 훈련자가 일정시간 동안 일정한 동작을 취하도록 한 지시에 따를 ? 흔들림 정도 또는 지시에 따라 양팔을 벌릴 때 양팔의 각도) 위치 산출부(610)에서 산출된 훈련자의 무게중심 위치를 종합하여 훈련자의 신체가 기울어진 각도 및 흔들림 값으로 변환하여 훈련자의 균형상태를 산출할 수 있으며, 추가로 틸트센서(300)에서 산출된 훈련자의 무릎의 무릎이 구부려진 각도에 따른 훈련자의 정적 균형 감각을 측정할 수도 있다. 이때 산출된 각종 수치들을 종합하여 평가 결과에 따른 균형능력 평가차트를 생성할 수 있다.
일 실시예로 도 5a, 도5b및 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 훈련자의 기본능력 평가를 위한 화면을 나타낸 도면이다.
도 5a는, 훈련자가 발판(200)에 올라 신체의 무게 중심이 좌우 전후 사방 중 기울어 진 정도를 좌우 발이 지탱하는 몸무게의 퍼센테이지(%)로 몸의 균형 상태를 측정하는 실시예이다.
도5b및 도 5c는 훈련자가 발판(200)에 올라 표시부에 나타난 측정발, 눈감기, 측정시간 같은 지시 사항의 지시에 따라 양팔을 벌리고 외발로 일정 시간 동안 정지해 있는 경우, 훈련자의 팔과 몸이 기울어진 정도, 흔들림(전후 좌우 균형) 또는 정지하지 못하고 움직인 경우 훈련자의 무게 중심 위치를 산출하여 훈련자의 균형 능력을 평가할 수 있다.
인지 능력 평가부(640)는 위치 산출부(610)에서 산출된 훈련자의 적어도 하나 이상의 무게중심 위치 값을 훈련자의 반응 속도 및 인지 정확도로 변환하여 상기 훈련자의 인지 정도를 산출하여 훈련자의 정확한 인지 능력 및 인지 속도를 평가할 할 수 있으며, 이때 산출된 수치들을 종합하여 기본능력 평가결과에 따른 제1 평가차트를 생성할 수 있다. 여기서 인지 능력이란 외부의 정보들을 받아들이고 처리하기 위해 뇌에서 일어나는 일련의 활동과 기술들, 내적 통제과정 등을 의미하는 것으로서, 지각(perception), 주의(attention), 기억(memory), 운동기술(motor skills), 포함할 수 있다. 또한 인지 정도 란, 후술할 재활훈련 콘텐츠가 디스플레이된 표시부에 나타나는 위치 표식을 따라 아이템을 빠르고 정확한 위치에서 획득하는 정도를 나타내는 것으로 예를 들어, 아이템을 정확한 위치에서 한번에 획득한 경우가 가장 높은 인지정도를 나타낼 수 있으며, 아이템 위치에서 10% 떨어진 위치에서 아이템을 획득할 때마다 점수를 차등 지급하거나, 획득 실패 횟수에 따라 점수를 차등 지급하는 것으로 나타낼 수 있다.
균형능력 평가부(620) 및 인지능력 평가부(640)는 기본능력에 대한 평가 결과에 따라 생성한 제1 평가차트를 통하여 재활훈련 콘텐츠 난이도를 추천할 수 있다. 이는 훈련자로 하여금 객관적인 평가자료를 통해서 체계적인 훈련을 받을 수 있도록 하여 훈련의 효과를 극대화시킬 수 있으며, 훈련자 개인이 부족하다는 훈련을 추가하여 계획함으로써 훈련의 참여를 유도할 수도 있다.
콘텐츠 실행부(650)는 위치 산출부(610)에서 산출된 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면내 위치 표식을 이동시켜 아이템을 획득하는 방식으로 훈련자의 움직임을 가이드하는 것을 특징으로 한다.
콘텐츠 실행부(650)는 발판(200)에서 발판 중앙을 중심으로 전후 좌우 방향 및 그 외의 추가적인 방향에 대하여도 대응하여 움직일 수 있는 화면 내 위치 표식을 이용하여 훈련자의 움직임을 가이드할 수 있다.
일 실시예로 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 일예의 화면을 나타낸 도면이다.
훈련자는 표시부(110)에 디스플레이된 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면내 위치 표식(ex. 손)을 훈련자의 몸을 이용하여 이동시킴으로써 화면에 나타난 아이템(ex.과일)을 획득하는 방식으로 훈련할 수 있다.
예를 들어, 콘텐츠 실행부(650)는 화면 중앙을 기준점으로 할 때, 중앙에서 8개의 방향 중 임의의 방향에 있는 아이템을 표시할 수 있으며, 훈련자는 이를 획득하기 위해 자신의 무게중심을 발판에서 이동시켜 아이템을 획득하는 방법으로 점수를 얻을 수 있으며, 훈련자의 무게 중심 이동 거리 또는 획득 속도에 따라 점수가 차등 부여될 수 있다. 이로써 훈련자는 자신의 이동위치의 정확도 및 아이템 획득 속도 등을 측정할 수 있으며, 반복적 훈련으로 특정 신체 부위의 근육을 발달시킴으로써 신체의 불균형을 바로잡고, 어지러움으로 인해 정확한 위치를 찾지 못하는 훈련자의 인지 상태를 개선의 효과를 기대할 수 있다.
또한 콘텐츠 실행부(650)는 훈련자의 무게 중심이 위, 아래로 이동하여 아이템을 획득할 때(ex. 과일을 나무에서 따는 행위), 훈련자가 무릎에 착용한 틸트센서를 통해 구부린 무릎의 구부려진 각도 및/또는 반응 속도를 측정하여 균형능력 및 인지능력의 재활 훈련을 도모할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 무게 중심 이동 거리 또는 획득 속도에 따라 점수가 차등 부여 방식으로는 훈련자의 근육이 약한 방향이나 기울어짐이 심한 방향으로 점수를 높게 부여하거나 무게중심의 이동거리의 크기에 따라 치우친 정도를 수치화 하여 점수를 부여함으로써 훈련자가 자신의 상태를 쉽게 알 수 있을 뿐만 아니라, 훈련자의 움직임을 가이드하여 운동 효과를 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 장치는 훈련자의 재활훈련 콘텐츠 실행 후 훈련자의 균형 상태를 평가하고 이를 재활훈련 콘텐츠의 차등화 점수에 반영하여 균형 능력 재활 훈련 과정에서의 상태를 모니터링 하는 동시에 훈련자가 균형능력 및 인지능력 상태의 호전을 확인할 수 있으므로, 점수의 고득점화에 따라 지속적인 관심을 유도할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 재활훈련 장치를 이용한 재활훈련 훈련 방법의 일 실시예를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법(700)은 도 7에 도시된 바와 같이, 4개의 무게센서(211a~211d)를 포함하는 균형판(210~240)을 적어도 4개 이상 포함하는 발판(200)에 훈련자가 오르는 시작단계(S710), 재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부에 상기 훈련자의 정보를 입력 또는 선택하는 입력단계(S720)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도4a 및 도4b와 같이 훈련자는 처음 훈련시에는 도4a와 같이 훈련자의 정보를 입력하여 저장할 수 있으며, 이후 훈련시에는 도4b와 같이 저장된 훈련자의 정보를 선택하여 손쉽게 훈련을 시작할 수 있으며, 누적된 훈련자의 제1 평가차트 및 제3 평가차트를 열람할 수 있다.
다음으로, 훈련자는 발판(200)에 올라 무게센서에서 상기 훈련자의 무게 및 위치를 측정하고 무게중심 위치를 산출하여 상기 훈련자의 균형능력 및 인지능력 중 적어도 어느 하나를 평가하는 기본능력 평가단계(S730)를 포함할 수 있다. 기본능력 평가단계에서 평가된 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 결과를 반영하여 제1평가차트를 생성하는 제1평가차트 생성단계 (S740)를 포함할 수 있다. 이로써, 훈련자는 재활훈련 시작 전 자신의 균형능력 및 인지능력의 상태를 측정하여 확인함으로써 재활훈련의 계획을 세울 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자의 기본능력평가단계의 일예의 화면을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하여 더 상세하게 설명하면, 발판에 임의의 균형판에 훈련자가 발을 위치시키도록 하여 측정 위치를 표시부(110)를 통하여 표시할 수 있다. 이때, 훈련자에 의해 측정되는 무게중심 위치값을 일정 횟수 반복 측정하여 평균값을 산출하고, 발판(200)의 중심과의 거리에 따른 무게중심의 이동거리를 산출할 수 있으며, 산출된 무게중심의 이동거리에 따라 좌우 균형 비율을 산출할 수 있다. 여기서, 발판(200)의 중심으로부터, 무게중심의 위치가 떨어진 정도에 따라 좌우 균형 상태를 평가할 수 있다.
다음으로, 훈련자에게 적절한 재활훈련 콘텐츠 제공하기 위해 제1 평가차트를 기반으로 훈련 난이도를 추천 또는 설정하는 난이도설정단계 (S750)를 포함할 수 있다. 이는, 훈련자로 하여금 객관적인 평가자료를 통해서 체계적인 훈련을 받을 수 있도록 하여 훈련의 효과를 극대화시킬 수 있으며, 훈련자 개인이 부족하다는 훈련을 추가하여 계획함으로써 훈련의 참여를 유도할 수도 있다.
도 8a, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활훈련 콘텐츠의 난이도를 설정 및 훈련 계획을 선택하기 위한 단계의 일 실시예의 화면을 나타낸 도면이다.
훈련자는 추천받은 난이도 외에 훈련자는 도 8a에 나타난 바와 같이 훈련자 임의로 훈련 난이도를 선택할 수 있다. 또한 훈련자는 도 8b와 같이 복수의 훈련을 선택하여 훈련 일정을 계획할 수도 있다.
다음으로 설정된 훈련 난이도에 따라 훈련자는 재활 훈련 콘텐츠를 실행하여 훈련하는 훈련능력 평가단계(S760)를 포함한다.
도 9을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 훈련자의 재활 훈련을 위한 재활훈련 콘텐츠를 나타낸 화면인 도 9과 같이 훈련자는 표시부(110)에 디스플레이된 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면내 위치 표식(ex. 손)을 훈련자의 몸을 이용하여 이동시킴으로써 화면에 나타난 아이템(ex.과일)을 획득하는 방식으로 훈련할 수 있으며, 중앙에서 8개의 방향 중 임의의 방향에 있는 아이템을 획득하기 위하여 훈련자는 자신의 무게중심을 발판에서 이동시키는 방법으로 점수를 얻을 수 있으며, 훈련자의 무게 중심 이동 거리 또는 획득 속도에 따라 점수가 차등 부여될 수 있다. 훈련자는 자신의 이동위치의 정확도 및 아이템 획득 속도 등을 측정할 수 있으며, 이때 아이템을 획득하는 과정에서 훈련자의 무게중심을 상하로 이동시킬 경우에는 훈련자의 무릎에 작용한 틸트센서(300)에 의해 훈련자의 무릎의 구부림 정도와 반응 속도를 추가로 측정할 수 있다.
또한 훈련자의 인지 능력을 향상시킬 수 있도록 정확한 위치를 선택하게 하거나, 균형 또는 운동 능력을 향상시킬 수 있도록 선택 위치의 이동거리를 크게 하도록 점수를 차등화할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 무게 중심 이동 거리 또는 획득 속도에 따라 점수가 차등 부여 방식으로는 훈련자의 근육이 약판 방향이나 기울어짐이 심한 방향으로 점수를 높게 부여하거나 무게중심의 이동거리의 크기에 따라 치우친 정도를 수치화 하여 점수를 부여함으로써 훈련자가 자신의 상태를 쉽게 알 수 있을 뿐만 아니라, 훈련자의 움직임을 유도하여 운동 효과를 촉진할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 재활훈련 콘텐츠를 통한 훈련능력 평가결과를 반영하여 제2평가차트를 생성하는 제2평가차트 생성단계(S770)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 재활훈련 콘텐츠 종료 후에 재활훈련 결과를 평가하기 위해 재활훈련 콘텐츠 실행 결과를 기반으로 훈련자의 훈련능력 평가를 도표화한 제2평가차트를 생성하는 제2평가차트 생성단계를 포함한다.
도 10a 및 도 10b는, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련자 재활 훈련 콘텐츠 실행으로 얻은 균형 훈련(정적/동적 균형훈련) 결과 데이터를 누적한 제2평가차트의 일 실시예이다.
제2평가차트 생성단계에서, 재활훈련 콘텐츠 실행 결과는 훈련자의 직립 상태에서의 좌우 균형 상태 및 훈련자의 이동시 화면의 위치 표식을 인지하는 정도를 반응 속도 및 정확도로 평가하는 것을 의미할 수 있다.
추가적으로 재활 훈련 장치를 이용한 재활훈련 방법은, 적어도 하나 이상의 상기 제1 평가차트 및 적어도 하나 이상의 상기 제2평가 차트를 종합하여, 재활훈련에 따른 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 개선상태를 평가하는 개선능력 평가단계(S780) 및 상기 개선능력 평가단계를 통해 산출된 개선능력 평가결과를 반영하여 제3평가차트를 생성하는 종합평가단계(S790)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 개선능력 평가단계(S780)는 반복된 재활훈련결과로 얻은 복수개의 제1 평가차트 및 제2평가 차트를 종합하여 훈련자가 균형 능력 및 인지능력의 호전상태를 쉽게 파악할 수 있도록 하는 제3평가차트를 생성하는 종합평가단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 재활훈련 장치에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이 때, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 재활훈련 장치 및 재활훈련 방법은, 특히, 전정기관등의 손상으로 균형감각이 저하된 환자 또는 편마미 등으로 보행에 불편을 겪는 환자들의 재활 훈련을 위한 장치 및 방법으로 활용할 수 있다.
10: 재활훈련 장치
100: 디스플레이 장치
110: 표시부
120: 동작센서
130: 지지대
140: 밭침대
200: 발판
210~240: 균형판
211a~211d: 무게센서
300: 틸트센서
400: 안전 프레임
410: 하부 프레임
420: 상부 프레임
500: 훈련자 보호장구
510: 높이 조절끈
520: 보호대
600: 제어부
100: 디스플레이 장치
110: 표시부
120: 동작센서
130: 지지대
140: 밭침대
200: 발판
210~240: 균형판
211a~211d: 무게센서
300: 틸트센서
400: 안전 프레임
410: 하부 프레임
420: 상부 프레임
500: 훈련자 보호장구
510: 높이 조절끈
520: 보호대
600: 제어부
Claims (12)
- 복수개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 하나 이상 포함하는 발판;
상기 무게센서와 연동하여 실행되는 재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부;
상기 무게센서를 이용하여 훈련자의 균형능력을 평가하고 이에 대응하는 상기 재활훈련 콘텐츠를 통해 재활훈련을 가이드하는 제어부; 및
상기 제어부와 연동되며, 상기 훈련자의 무릎에 착용 가능한 틸트센서를 포함하되,
상기 표시부는,
설정된 위치에 상기 훈련자의 균형능력을 추가적으로 측정할 수 있는 동작센서를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 무게센서에서 측정된 훈련자의 무게 및 위치 값을 이용하여 무게중심 위치를 산출하는 위치 산출부,
상기 위치 산출부에서 산출된 무게중심 위치값을 이동거리, 이동속도, 이동각도 및 이동면적 중 적어도 어느 하나로 변환하거나, 상기 동작센서를 통해 설정된 시간동안 측정되는 상기 훈련자 신체의 흔들림 정도, 및 상기 위치 산출부를 통해 산출된, 상기 훈련자의 상기 무게중심 위치를 각각 전달받아, 신체의 기울어진 각도 및 흔들림 값으로 변환하여 훈련자의 균형상태를 산출하는 균형능력 평가부,
상기 무게센서에서 훈련자의 무게중심 위치를 감지하여 훈련자의 움직임을 가이드하는 상기 재활훈련 콘텐츠를 상기 표시부에 디스플레이 하는 콘텐츠 실행부를 포함하며,
상기 콘텐츠 실행부는,
상기 재활훈련 콘텐츠를 이용하여 상기 위치 산출부에서 산출된 상기 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면 내 위치 표식을 이동시켜 아이템을 획득하는 방식으로 훈련자의 움직임을 가이드하여 상기 훈련자가 신체를 효율적으로 움직이는 데 필요한 전정기능 및 또는 균형능력을 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 아이템을 획득하는 과정에서 훈련자의 무게 중심이 상하로 이동될 경우 상기 틸트 센서에 의해 훈련자의 무릎의 구부림 정도와 반응 속도가 측정되도록 하여 훈련자의 무게 중심 이동 거리 및 획득 속도 중 적어도 하나에 따라 점수가 차등 부여되도록 하며,
상기 균형능력 평가부는,
상기 틸트센서에서 측정된 훈련자의 무릎의 반응속도 및 무릎이 구부려진 각도를 상기 훈련자의 균형상태에 반영하여 훈련자의 균형능력에 대한 평가결과를 산출할 수 있으며,
상기 재활훈련 콘텐츠를 이용하여 재활훈련을 시작하기 이전 훈련자의 균형능력 및 인지능력 중 적어도 하나에 대한 평가인 기본능력 평가를 수행하고, 상기 기본능력 평가를 기반으로 상기 표시부를 통해 재활훈련 콘텐츠 난이도 추천하며, 추천된 난이도를 기반으로 실행되는 상기 재활훈련 콘텐츠를 따라 재활훈련을 진행한 상기 훈련자의 재활훈련의 결과인 훈련능력 평가를 수행하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 균형판은,
사각형의 형태로 적어도 4개 이상의 무게센서를 포함하고,
상기 발판은,
상기 균형판을 적어도 4개이상 포함하여,
상기 발판의 상면에 위치하는 상기 훈련자의 무게 및/또는 위치값을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 위치 산출부에서 산출된 상기 훈련자의 적어도 하나 이상의 무게중심 위치값을 훈련자의 반응 속도 및 인지 정확도로 변환하여 상기 훈련자의 인지 정도를 산출하는 인지능력 평가부를 더 포함하여,
상기 훈련자의 정확한 인지 능력 및 인지 속도를 평가할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 삭제
- 청구항1에 있어서,
상기 제어부는,
재활훈련 전 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 기본능력 평가;
재활훈련 시 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 훈련능력 평가; 및
재활훈련 이후 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 평가하는 개선능력 평가를 각각 수행할 수 있도록 하여,
균형능력 및 인지능력 개선에 대한 재활훈련 성과를 보다 체계적으로 평가 및 진단할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 재활훈련 장치는,
상기 발판 양측에 위치하는 하부 프레임 및 상기 하부 프레임의 상측 방향으로 길게 형성된 상부 프레임으로 구성된 안전프레임; 및
상기 상부 프레임의 설정된 위치에 탈부착 가능하며, 상기 훈련자의 신체 일부를 고정할 수 있는 훈련자 보호장구를 더 포함하여,
상기 훈련자의 안전을 보강할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 청구항 1항에 있어서,
상기 균형능력 평가부는,
상기 기본능력 평가를 도표화한 제1 평가차트 생성하고,
상기 훈련능력 평가를 도표화한 제2 평가차트 생성을 한 이후,
상기 훈련자의 기본능력 평가 및 훈련능력 평가 결과를 종합하여 도표화한 제3 평가차트를 생성하도록 하여,
상기 훈련자의 재활운동에 따른 개선능력 평가를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 재활훈련 장치.
- 복수개의 무게센서를 포함하는 균형판을 적어도 하나 이상 포함하는 발판에 훈련자가 오르는 시작단계;
재활훈련 콘텐츠를 디스플레이 하는 표시부에 상기 훈련자의 정보를 입력 또는 선택하는 입력단계;
상기 무게센서에서 상기 훈련자의 무게 및 위치를 측정하고 무게중심 위치를 산출하여 재활훈련 전의 상기 훈련자의 균형능력 및 인지능력 중 적어도 어느 하나를 평가하는 기본능력 평가단계;
상기 기본능력 평가단계에서 평가된 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 결과를 반영하여 제1평가차트를 생성하는 제1평가차트 생성단계;
상기 재활훈련 콘텐츠를 실행하여 균형능력 및/또는 인지능력을 훈련하는 훈련능력 평가단계;
상기 재활훈련 콘텐츠를 통한 훈련능력 평가결과를 반영하여 제2평가차트를 생성하는 제2평가차트 생성단계;
적어도 하나 이상의 상기 제1 평가차트 및 적어도 하나 이상의 상기 제2평가 차트를 종합하여, 재활훈련에 따른 상기 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력의 개선상태를 평가하는 개선능력 평가단계; 및
상기 개선능력 평가단계를 통해 산출된 개선능력 평가결과를 반영하여 제3평가차트를 생성하는 종합평가단계;를 포함하되,
상기 기본능력평가단계는 또는 상기 훈련능력 평가단계는,
상기 훈련자가 무릎에 틸트센서를 착용하는 틸트센서 착용단계를 더 포함하고,
상기 재활훈련 콘텐츠는,
상기 훈련자의 무게중심 위치에 대응되는 화면 내 위치 표식을 이동시켜 아이템을 획득하는 방식으로 훈련자의 움직임을 가이드하여 상기 훈련자가 신체를 효율적으로 움직이는 데 필요한 전정기능 및 또는 균형능력을 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 아이템을 획득하는 과정에서 훈련자의 무게 중심이 상하로 이동될 경우 상기 틸트 센서에 의해 훈련자의 무릎의 구부림 정도와 반응 속도가 측정되도록 하여 훈련자의 무게 중심 이동 거리 및 획득 속도 중 적어도 하나에 따라 점수가 차등 부여되도록 하며,
상기 기본능력평가단계에서는,
제어부와 연동되는 상기 틸트센서를 통해 측정된 훈련자의 무릎의 반응속도 및 무릎이 구부려진 각도를 상기 훈련자의 균형상태에 반영하여 훈련자의 균형능력에 대한 평가결과를 산출하고, 상기 훈련자의 무릎 구부림 각도에 따라 상기 기본능력 평가, 상기 훈련능력 평가 또는 상기 개선능력 평가 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 평가할 수 있으며,
상기 제1평가차트 생성단계는,
상기 제1평가차트를 기반으로 하여 재활훈련 콘텐츠 난이도를 추천 및/또는 설정하는 난이도설정단계를 포함하여, 상기 훈련자의 기본능력에 따라 최적의 재활훈련 콘텐츠를 실행할 수 있도록 하며,
상기 재활훈련을 통해 균형능력 및/또는 인지능력이 저하된 훈련자의 균형능력 및/또는 인지능력을 향상시키는 동시에 상기 훈련자의 하지 근육운동을 통해 신체 불균형을 교정할 수 있는 것을 특징으로 하는 재활훈련 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020180103949A KR102113221B1 (ko) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020180103949A KR102113221B1 (ko) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200026420A KR20200026420A (ko) | 2020-03-11 |
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| KR1020180103949A KR102113221B1 (ko) | 2018-08-31 | 2018-08-31 | 재활훈련 장치 및 이를 이용한 재활훈련 방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220062199A (ko) | 2020-11-06 | 2022-05-16 | 고려대학교 산학협력단 | 균형감 피드백을 통한 보조 및 훈련 시스템, 그 작동방법 |
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