KR102226338B1 - 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 베이스부; 상기 베이스부에 수직으로 설치되어, 체간 길이에 맞게 높이 조절이 가능한 체간 길이 높낮이 조절부; 상기 체간 길이 높낮이 조절부 상단에 연결되어, 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절이 가능한 상지 높낮이 조절부 및 상기 베이스부 상측에 사용자가 앉을 수 있도록 형성되어, 여러 방향으로의 골반 기울임 조절이 가능한 골반 기울임 조절부를 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잘못된 앉은 자세로 인해 편향적으로 기울어진 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 체간 비대칭을 개선하고 약화된 근육을 강화하여 앉은 자세 교정이 가능한 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템에 관한 것이다.
최근 사회 구조 및 작업 환경의 변화로 현대인들의 앉아 있는 시간이 점점 증가하고 있으며, 특히, 늦게까지 공부하는 학생들과 컴퓨터 사용이 많은 직장인들의 앉아 있는 시간은 평균 8시간으로 매우 높게 나타났다.
이러한 앉아 있는 시간의 증가는 습관적인 나쁜 자세와 함께 신체 불균형을 발생시키는데 이때 한 쪽으로 편향된 체간의 중심을 잡기 위해 근육이 긴장되면서 피로도가 증가한다.
이와 같은 편측 움직임으로 인한 비대칭적인 근육 발달은 자세 균형, 체간 기울기, 근 기능에도 부정적인 영향을 미쳐 결과적으로 척추측만증의 원인이 되고 있다.
종래에는 척추 측만증은 예방할 수 있는 방법이 없어 치료에 의존하고 있는데, 치료방법으로는 수술, 약물, 물리요법이 사용되고 있다. 이중 물리요법은 침대에 환자가 누워 있는 상태에서 환자의 머리부분을 잡아 당겨 척추 전체에 견인력이 전달되게 하는 방식을 채택하고 있다.
하지만, 상기의 방식은 기계의 작동을 통한 물리력을 이용하여 강제로 척추를 견인하는 치료 방법으로 고도로 숙련된 의료인의 직접적인 치료가 필요하고, 그로 인해 높은 비용이 발생한다는 문제점이 있었다.
또한 종래의 기술은 단순하게 등속성이나 등장성 방식을 기반으로 척추의 경추, 흉추, 요추, 천추, 미추 중 한곳의 부위만을 치료하기 위해 개발되어 있어, 다른 부위의 척추는 다른 기구를 이용하거나 의료인이 직접 신체를 이용하여 치료해야 했으며, 수축된 근육을 이완시키는 동시에 약화된 근육을 강화시켜 운동효과를 극대화 할 수 있는 복합 운동기기 또한 거의 개발되지 않은 실정이다.
한편, MR 유체는 자기장(magnetic filed)에 의해 유체의 점도가 변하는 지능 유체로 부가적인 장치 없이 간단한 구조만으로도 댐핑력을 가변시켜 힘을 제어할 수 있다는 장점이 있어 다양한 기계 장치를 구성하는 연구에 많이 사용되고 있다.
따라서, 본 발명은 상지와 체간의 높낮이 및 회전을 조절하여 복합적으로 틀어진 자세로 인해 편향적으로 기울어진 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 체간 비대칭을 개선하고 약화된 근육을 강화할 수 있는 MR 댐퍼를 활용한 척추측만증 재활 훈련 시스템을 개발하고자 한다.
이러한 종래기술로 한국등록특허 제10-1272196호(발명의 명칭: 척추 교정용 재활운동기구)가 공개되어 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 잘못된 앉은 자세로 인해 편향적으로 기울어진 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 체간 비대칭을 개선하고 약화된 근육을 강화하여 앉은 자세 교정이 가능한 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템은 베이스부; 상기 베이스부에 수직으로 설치되어, 체간 길이에 맞게 높이 조절이 가능한 체간 길이 높낮이 조절부; 상기 체간 길이 높낮이 조절부 상단에 연결되어, 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절이 가능한 상지 높낮이 조절부 및 상기 베이스부 상측에 사용자가 앉을 수 있도록 형성되어, 여러 방향으로의 골반 기울임 조절이 가능한 골반 기울임 조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 골반 기울임 조절부의 양측에 설치되어, 골반 기울임 시 체간의 움직임을 제어하는 체간 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 골반 기울임 조절부 하측에 형성되어, 체간의 전방 또는 후방 이동을 제어하는 전후 이동 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 베이스부 전측에 형성되어, 사용자의 발 높이를 조절할 수 있는 발 높이 조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 체간 길이 높낮이 조절부는 상기 베이스부에 설치되는 리프트 받침부 및 상기 리프트 받침부에 수직으로 설치되고, 체간 길이에 맞게 높이 조절되어 상기 상지 높낮이 조절부를 상하 이동시키는 체간 길이 리프트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상지 높낮이 조절부는 상기 체간 길이 리프트 상단에 연결되는 제1 상지 연결부; 상기 제1 상지 연결부에 설치되는 상지 회전조절부; 상기 상지 회전조절부 전측에 연결되고 제1 상지 연결부에 회동가능하게 연결되어, 상기 상지 회전조절부에 의해 회전되는 제2 상지 연결부; 상기 제2 상지 연결부의 좌측에 설치되어 높이가 조절되는 좌측 손잡이부 및 상기 제2 상지 연결부의 우측에 설치되어 높이가 조절되는 우측 손잡이부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 좌측 손잡이부는좌측 손잡이 및 상기 제2 상지 연결부에 설치되어 상기 좌측 손잡이의 높이를 조절하는 좌측상지 상하조절부를 포함하며, 상지 우측 손잡이부는 우측 손잡이 및 상기 제2 상지 연결부에 설치되어 상기 우측 손잡이의 높이를 조절하는 우측상지 상하조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상지 높낮이 조절부는 상기 좌측 손잡이 및 우측 손잡이에 각각 설치되어 상기 좌측 손잡이 및 우측 손잡이의 높이를 개별적으로 제어할 수 있도록 하고, 상기 상지 높낮이 조절부가 좌측 또는 우측 회전 하도록 하는 좌측 및 우측 버튼부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 골반 기울임 조절부는 사용자가 앉을 수 있는 안착판 및 상기 안착판 하면에 방사형으로 구비되어 상기 안착판의 기울기를 조절하는 MR 댐퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 MR 댐퍼는 전류 제어를 통해 저항 강도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 체간 고정부는 상기 골반 기울임 조절부의 양측에 수직되게 설치되는 고정판; 상기 고정판에 길이방향으로 일정간격 이격되어 연결되는 체간 고정조절부 및 상기 체간 고정조절부에 각각 연결되어 좌우 이동에 따라 체간에 밀착될 수 있는 체간 고정부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전후 이동 조절부는 상기 골반 기울임 조절부가 상측에 설치되는 이동판; 상기 베이스부 상면 양측에 전후방향으로 길이를 가지도록 설치된 이동판 가이드바; 상기 이동판 하면에 형성되어 상기 이동판 가이드바를 따라 이동하는 이동판 가이드홀더 및 상기 이동판에 연결되어 전후 이동시키는 체간 전후조절부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발 높이 조절부는 발을 지지할 수 있는 발 지지판; 상기 베이스부 상면 양측에 상하방향으로 길이를 가지도록 설치되어 상기 발 지지판 양단이 각각 연결되는 발 가이드부 및 상기 발 지지판이 상기 발 가이드부를 따라 상하 이동하도록 하는 발 상하조절부를 포함할 수 있다.
또한, 사용자의 운동정보를 표시하는 디스플레이부; 상기 상지 높낮이 조절부의 회전 정보, 높이 정보와 상기 골반 기울임 조절부의 골반 기울임 정보를 획득하는 센서부 및 상기 센서부로부터 획득된 정보를 수신받아 사용자의 운동정보를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시되도록 하며, 상기 체간 길이 높낮이 조절부, 상지 높낮이 조절부 및 골반 기울임 조절부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템은 잘못된 앉은 자세로 인해 편향적으로 기울어진 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 체간 비대칭을 개선하고 약화된 근육을 강화하여 앉은 자세 교정이 가능하다.
또한, 축신장, 역휨, 역회전, 촉진, 안정화를 기반으로 사용자의 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 회전에 관한 지속적인 운동 수행이 가능하도록 하여, 척추 측만으로 인한 체간 비대칭 개선과 정적/동적 자세 균형 향상에 매우 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다.
또한, MR 댐퍼를 통한 저항 강도 조절과 체간 신장 정도 조절을 통해 사용자의 척추 측만 유형과 운동 수행 능력 상태를 고려한 맞춤형 재활 훈련을 제공할 수 있다.
또한, 최근 스마트 기기 사용이 보편화되면서 자세가 구부정하게 변형되고 틀어지는 학생들의 체형 교정 및 밸런스 향상으로 척추측만증 조기 예방 효과를 기대할 수 있으며, 생체학적 노화로 인한 근·골격계 질환을 가진 노인들의 기능 회복과 증진에도 도움을 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 후면사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 측면도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 체간 고정부를 도시한 투영도 및 체간 고정조절부의 돌기부를 도시한 투영도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 체간 길이 높낮이 조절부의 높이 조절되는 모습을 나타낸 예시도.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 상지 높낮이 조절부의 좌측 및 우측 손잡이부의 높이가 조절되는 모습 및 상지 높낮이 조절부가 회전되는 모습을 나타낸 예시도.
도 8의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 골반 기울임 조절부에 의해 여러 방향으로 골반 기울임이 조절되는 모습을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 전후 이동 조절부가 이동되는 모습을 도시한 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 발 높이 조절부의 높이가 조절되는 모습을 도시한 예시도.
도 11은 본 발명의 실시에에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 힘을 측정한 그래프.
도 12는 본 발명의 실시에에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 평균 압력을 측정한 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 후면사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 측면도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 체간 고정부를 도시한 투영도 및 체간 고정조절부의 돌기부를 도시한 투영도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 체간 길이 높낮이 조절부의 높이 조절되는 모습을 나타낸 예시도.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 상지 높낮이 조절부의 좌측 및 우측 손잡이부의 높이가 조절되는 모습 및 상지 높낮이 조절부가 회전되는 모습을 나타낸 예시도.
도 8의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 골반 기울임 조절부에 의해 여러 방향으로 골반 기울임이 조절되는 모습을 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 전후 이동 조절부가 이동되는 모습을 도시한 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 발 높이 조절부의 높이가 조절되는 모습을 도시한 예시도.
도 11은 본 발명의 실시에에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 힘을 측정한 그래프.
도 12는 본 발명의 실시에에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 평균 압력을 측정한 그래프.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 후면사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 도시한 측면도이고, 도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 체간 고정부를 도시한 투영도 및 체간 고정조절부의 돌기부를 도시한 투영도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 체간 길이 높낮이 조절부의 높이 조절되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 상지 높낮이 조절부의 좌측 및 우측 손잡이부의 높이가 조절되는 모습 및 상지 높낮이 조절부가 회전되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 8의 (a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 골반 기울임 조절부에 의해 여러 방향으로 골반 기울임이 조절되는 모습을 나타낸 예시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 전후 이동 조절부가 이동되는 모습을 도시한 예시도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템의 발 높이 조절부의 높이가 조절되는 모습을 도시한 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템(이하 '재활 훈련 시스템'이라 함)은 베이스부(1), 체간 길이 높낮이 조절부(2), 상지 높낮이 조절부(3), 골반 기울임 조절부(4), 체간 고정부(5), 전후 이동 조절부(6), 발 높이 조절부(7), 디스플레이부(미도시), 센서부(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
먼저, 베이스부(1)는 평평한 판 형태로 형성되어 재활 훈련 시스템의 다른 구성들이 설치될 수 있도록 하여 받칠 수 있다. 또한, 이동 용이성을 위해 하부에 바퀴가 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 이동을 위한 다양한 구성들이 적용될 수 있다.
체간 길이 높낮이 조절부(2)는 베이스부(1)에 수직으로 설치되어, 체간 길이에 맞게 높이 조절이 가능할 수 있다. 즉, 체간 길이 높낮이 조절부(2)는 골반 기울임 조절부(4)에 앉은 사용자가 상지 높낮이 조절부(3)를 파지할 수 있도록 사용자의 체간 길이에 맞춰 높이가 조절되어 상지 높낮이 조절부(3)의 높이를 조정할 수 있는 것이다.
이와 같은 체간 길이 높낮이 조절부(2)는 리프트 받침부(20) 및 체간 길이 리프트(21)를 포함할 수 있다.
리프트 받침부(20)는 베이스부(1) 상면에 설치되어 체간 길이 리프트(21)를 지지할 수 있다.
체간 길이 리프트(21)는 리프트 받침부(20)에 수직으로 설치되고, 상하방향으로 길이를 가지되 높이가 가변될 수 있도록 형성되어, 도 6과 같이 체간 길이에 맞게 높이가 조절될 수 있다. 이에 상지 높낮이 조절부(3)를 상하 이동시킬 수 있다.
이러한 체간 길이 리프트(21)는 다단 형상으로 형성되어 높이가 조절되거나 실린더로 형성되어 높이가 조절될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다양한 방식으로 높이가 가변되도록 형성될 수 있다.
이에 체간 길이 리프트(21)는 사용자로부터 디스플레이부(미도시)를 통해 입력받은 체간 길이 또는 키 설정값 또는 제어값에 따라 제어부(미도시)에 의해 제어되어 높이가 조절될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 센서부(미도시)로부터 감지된 골반 기울임 조절부(4)에 앉은 사용자의 앉은 키 값에 따라 제어부(미도시)에 의해 제어되는 등 다른 방식으로 제어될 수도 있다.
상지 높낮이 조절부(3)는 체간 길이 높낮이 조절부(2) 상단에 회전가능하게 연결되고, 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절이 가능할 수 있다. 이에 사용자가 좌측 및 우측 회전운동, 좌측 및 우측 신장운동을 각각 개별적으로 할 수 있다.
이를 위해, 상지 높낮이 조절부(3)는 제1 상지 연결부(30), 상지 회전조절부(31), 제2 상지 연결부(32), 좌측 손잡이부(33) 및 우측 손잡이부(34)를 포함할 수 있다.
제1 상지 연결부(30)는 체간 길이 리프트(21) 상단에 연결될 수 있다. 이때, 제1 상지 연결부(30)는 상지 회전조절부(31)가 설치되고 제2 상지 연결부(32)가 회동가능하게 연결될 수 있도록 판 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상지 회전조절부(31)는 제1 상지 연결부(30)에 설치되고 전단이 제2 상지 연결부(32)에 연결되어, 제2 상지 연결부(32)를 회전시킬 수 있다.
여기서, 상지 회전조절부(31)가 제어부(미도시), 좌측 버튼부(미도시) 및 우측 버튼부(미도시) 중 하나에 의해 제어되어 인입 또는 인출하는 것으로, 제2 상지 연결부(32)가 회전되어 좌측 손잡이부(33) 및 우측 손잡이부(34)가 회전될 수 있다.
이때, 상지 회전조절부(31)는 실린더로 구비되어 전후방향으로 인출 및 인입이 이루어짐에 따라 제2 상지 연결부(32)를 우측 회전 및 좌측 회전 시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 제2 상지 연결부(32)를 양방향 회전시킬 수 있는 구성이라면 적용될 수 있다.
구체적으로, 상지 회전조절부(31)는 상지 회전조절부(31)가 제어부(미도시)에 의해 인입 또는 인출되어 제2 상지 연결부(32)가 좌측 회전 또는 우측 회전하도록 할 수 있고, 좌측 버튼부(미도시)에 의해 인입되어 제2 상지 연결부(32)가 좌측 회전되거나 우측 버튼부(미도시)에 의해 인출되어 제2 상지 연결부(32)가 우측 회전될 수 있는 것이다.
또한, 이 경우 상지 회전조절부(31)는 제2 상지 연결부(32)가 용이하게 회동될 수 있도록 전단이 제2 상지 연결부(32)와 힌지 등으로 회동 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.
제2 상지 연결부(32)는 상지 회전조절부(31) 전측에 연결되고 제1 상지 연결부(30)에 회동가능하게 회전축으로 연결되어, 상지 회전조절부(31)에 의해 회전 될 수 있다.
여기서 제2 상지 연결부(32)는 좌측 손잡이부(33)와 우측 손잡이부(34)가 양측에 각각 설치되어 있어, 좌측 손잡이부(33)와 우측 손잡이부(34)가 동시에 좌측 회전 또는 우측 회전되도록 할 수 있다.
좌측 및 우측 손잡이부(33,34)는 제2 상지 연결부(32)의 좌측 및 우측에 각각 설치되어, 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절을 할 수 있다.
좌측 손잡이부(33)는 좌측 손잡이(330) 및 좌측상지 상하조절부(331)를 포함할 수 있다.
좌측 손잡이(330)는 좌측상지 상하조절부(331)의 하측에 연결되고, 사용자가 왼손으로 파지할 수 있도록 형성될 수 있다.
좌측상지 상하조절부(331)는 제2 상지 연결부(32)의 좌측에 설치되어, 좌측 손잡이(330)의 높이를 조절할 수 있다.
이러한 좌측상지 상하조절부(331)는 좌측상지 실린더, 좌측상지 가이드관, 좌측상지 가이드봉을 포함할 수 있다.
좌측상지 실린더는 제2 상지 연결부(32)의 좌측에 상하방향으로 수직되게 설치되고, 하단에 좌측 손잡이(330)가 연결될 수 있다. 이에 좌측상지 실린더의 인입 및 인출에 따라 좌측 손잡이(330)를 상하이동시켜 사용자의 좌측 상지에 대한 높이가 조절될 수 있다.
예를 들어, 사용자가 좌측 손잡이(330)를 잡고 있는 상태에서 좌측상지 실린더가 인입하는 것으로 좌측 손잡이(330)의 높이를 조금씩 증가시켜, 사용자의 좌측 상지를 점차 신장시키고 좌측 상지를 최대로 신장시킨 후에 소정 시간 그 상태를 유지한 다음, 좌측상지 실린더가 인출하는 것으로 좌측 손잡이(330)의 높이를 조금씩 감소시켜 원상태로 돌아오게 하는 등과 같은 방식으로 작동될 수 있다.
좌측상지 가이드관은 제2 상지 연결부(32)에서 좌측상지 실린더 양측에 설치되어, 좌측상지 가이드봉이 삽입될 수 있다. 이에 좌측상지 가이드봉의 위치를 고정시켜주되 상하이동할 수 있도록 하여, 좌측 손잡이(330)가 좌측상지 실린더에 의해 이동될 시 흔들림이 최소화되도록 할 수 있다.
좌측상지 가이드봉은 좌측 손잡이(330) 상단 양측에 각각 연결되고 좌측상지 가이드관에 각각 삽입될 수 있다. 이에 좌측상지 가이드관을 따라 상하이동할 수 있다.
우측 손잡이부(34)는 우측 손잡이(340) 및 우측상지 상하조절부(341)를 포함하고, 우측상지 상하조절부(341)는 우측상지 실린더, 우측상지 가이드관, 우측상지 가이드봉을 포함할 수 있는데, 제2 상지 연결부(32)의 우측에 설치되는 것을 제외하고, 좌측 손잡이(330) 및 좌측상지 상하조절부(331)와 실질적으로 동일하게 구성되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 상지 높낮이 조절부(3)가 구성되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자의 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절로 좌측 신장 운동, 우측 신장 운동을 각각 할 수 있으며(도 7의 (a)), 좌측 회전 또는 우측 회전이 일어나는 것으로 회전 운동을 할 수 있다(도 7의 (b)).
이에 따라, 사용자가 비대칭된 좌측 상지와 우측 상지에 맞춰 적정 강도(적정 신장 높이)로 좌측 신장 운동, 우측 신장 운동을 각각 할 수 있다.
또한, 사용자가 좌측 회전 운동 및 우측 회전 운동 또한 체간 불균형 정도에 맞춰 각각 적정 강도(적정 회전 각도)로 이루어지도록 하여, 신체의 불균형을 효과적으로 교정할 수 있다.
이와 같이, 사용자가 수동적으로 상지 높낮이 조절부(3)를 제어하여 재활 운동을 할 수 있도록, 상지 높낮이 조절부(3)는 좌측 버튼부(미도시) 및 우측 버튼부(미도시)를 포함할 수 있다.
좌측 및 우측 버튼부는 좌측 손잡이(330) 및 우측 손잡이(340)에 각각 설치되어 좌측 손잡이(330) 및 우측 손잡이(340)의 높이를 개별적으로 제어할 수 있고, 상지 높낮이 조절부(3)가 좌측 및 우측 회전 하도록 할 수 있다.
이를 위해, 좌측 및 우측 버튼부는 각각 업(up), 다운(down), 로테이션(rotation) 버튼을 포함할 수 있다.
이에 사용자는 좌측 손잡이(330) 및 우측 손잡이(340)를 잡고 있는 상태에서 좌측 버튼부(미도시), 우측 버튼부(미도시)를 누르는 것으로, 좌측 손잡이(330) 및 우측 손잡이(340)가 각각 사용자가 최대한 뻗을 수 있는 높이까지 상승시켜 신장 운동을 할 수 있고, 상지 높낮이 조절부(3)가 사용자가 최대한 회전할 수 있는 각도까지 회전하는 것으로 회전 운동을 할 수 있다.
이와 같이, 좌측 버튼부(미도시) 및 우측 버튼부(미도시)를 통해 좌측 손잡이(330) 및 우측 손잡이(340)의 높이를 개별적으로 제어하고, 상지 높낮이 조절부(3)가 좌측 및 우측 회전 하도록 하여 사용자가 수동으로 재활 운동을 할 수 있도록 하는 것이다.
골반 기울임 조절부(4)는 베이스부(1) 상측에 사용자가 앉을 수 있도록 형성되어, 여러 방향으로의 골반 기울임 조절이 가능할 수 있다. 즉, 여러 방향으로의 골반 기울임 운동이 이루어질 수 있도록 하여, 사용자의 신체 상태에 따라 골반 기울임 운동이 필요한 방향으로 선택적으로 다양하게 운동할 수 있도록 한다.
이를 위해, 골반 기울임 조절부(4)는 안착판(40), MR 댐퍼(41), 스프링(미도시) 및 설치판(42)을 포함할 수 있다.
안착판(40)은 사용자가 앉을 수 있도록 형성되어 기울기가 조절되는 부분으로, 사용자의 골반 기울임에 따라 안착판(40)의 기울기가 조절될 수 있어, 여러 방향으로의 골반 기울임 운동이 가능하도록 한다.
또한 안착판(40)은 지지축을 포함할 수 있다.
지지축은 설치판(42)에 수직으로 설치되고 안착판(40)의 중심에 안착판(40)이 기울어질 수 있도록 연결될 수 있다. 지지축에 의해 안착판(40)의 중심 위치가 고정되어 기울기가 용이하게 조절될 수 있다.
MR 댐퍼(41)는 여러 방향(360°)으로의 골반 기울임이 가능하도록 안착판(40) 하면에 다수개가 방사형으로 구비될 수 있으며, 이때 상단이 안착판(40) 하면에 연결되고 하단이 설치판(42)에 연결될 수 있다.
여기서 MR 댐퍼(41)는 안착판(40)을 하측에서 지지하면서 사용자의 골반 기울임에 의해 가변되는 것으로, MR 댐퍼(41)는 전류제어에 의해 MR 유체의 점도가 변하는 것으로 댐핑력(저항 강도)이 가변 될 수 있다.
<전류에 따른 MR 댐퍼의 저항 강도(힘)>
표 1을 보면 알 수 있듯이, 전류가 커질 수 있도록 MR 댐퍼(41)의 저항 강도가 세지는 것을 알 수 있다.
이와 같이, MR 댐퍼(41)는 부가적인 장치 없이 제어부(미도시)를 통해 전류 제어가 되는 것만으로도 저항 강도가 조절될 수 있고, 이에 재활 훈련 시스템은 사용자에게 제공하는 골반 기울임 운동의 강도를 용이하게 조절할 수 있다.
이에 골반 기울임 조절부(4)는 사용자의 신체 상태에 따라 골반 기울임 운동의 강도를 조절하여 맞춤형으로 제공할 수 있을 뿐 더러, 같은 강도로 골반 기울임 운동을 계속하게 될 경우 몸의 적응으로 인한 운동 효율성이 감소할 수 있어 저항 강도를 점진적으로 증가시켜 운동에 따른 긴장과 자극이 지속되도록 할 수 있다.
스프링(미도시)은 안착판(40) 하측에 설치되어 보조적으로 탄성력을 부가하여 골반 기울임 운동이 용이하게 이루어지도록 하며 안정성이 향상될 수 있다.
설치판(42)은 MR 댐퍼(41)와 지지축(400) 등이 설치되고, 전후 이동 조절부(6)와 연결되어 골반 기울임 조절부(4)가 전후 이동 조절부(6)에 의해 전후 이동 되도록 할 수 있다.
이와 같은 골반 기울임 조절부(4)에 의해 사용자는 도 8과 같이 전방, 후방, 좌측, 우측 등의 골반 기울임 운동을 할 수 있다.
체간 고정부(5)는 골반 기울임 조절부(4)의 양측에 설치되어, 골반 기울임 시 체간을 고정시켜 체간의 움직임을 제어할 수 있다.
체간 고정부(5)는 고정판(50), 체간 고정조절부(51) 및 체간 고정부재(52)를 포함할 수 있다.
고정판(50)은 판 형상으로 골반 기울임 조절부(4)의 설치판(42)의 양측에 수직되게 설치될 수 있다.
또한, 고정판(50)은 체간 고정조절부(51)가 설치될 수 있도록 하고, 상하이동되어 위치가 조절될 수 있도록 도 5의 (a)를 참조하면, 가이드홀(500) 및 레일부(501)를 포함할 수 있다.
가이드홀(500)은 각 고정판(50)에 길이방향으로 일정간격 이격되어 형성되되, 상하방향으로 길이를 가지도록 형성되고, 체간 고정실린더(510)의 위치와 개수에 상응되게 형성될 수 있다.
이에 체간 고정실린더(510)가 가이드홀(500)에 삽입되어 가이드홀(500)을 따라 상하 이동될 수 있다.
레일부(501)는 각 고정판(50)에 가이드홀(500)과 동일한 높이에 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개가 형성되되, 상하방향으로 길이를 가지도록 형성되어, 체간 고정조절부(51)에 형성된 돌기부(512)와 체결될 수 있다. 이때, 레일부(501)의 개수는 돌기부(512)의 개수와 상응되게 형성될 수 있다.
이러한 레일부(501)는 돌기부(512)가 체결되어 돌기부(512)가 상하측으로 이동되고 고정될 수 있도록 하는데, 이를 위해 레일을 포함할 수 있다.
레일은 레일부(501) 내부 전후면에 대칭되게 형성되고, 오목부 및 볼록부가 교번하여 형성될 수 있다. 또한, 레일의 오목부간의 간격, 볼록부간의 간격은 일정한 간격을 이루도록 형성되어, 물결형상으로 형성될 수 있다.
이에 레일을 따라 돌기부(512)의 고정돌기가 이동할 수 있으며, 사용자가 힘을 가하면 볼록부를 따라 이동하다가 오목부에 도달하면 하측의 볼록부에 의해 고정돌기가 고정될 수 있다.
체간 고정조절부(51)는 각 고정판(50)에 길이방향으로 일정간격 이격되어 연결되어 다수개가 구비될 수 있다.
여기서 체간 고정조절부(51)는 체간 고정부재(52)를 좌우 이동시켜 체간에 밀착되게 함으로써, 체간을 고정시킬 수 있다.
또한, 체간 고정조절부(51)는 고정판(50)에서 상하이동되어 위치가 조절될 수 있는데, 도 5의 (b)를 참조하면, 체간 고정실린더(510), 결합판(511) 및 돌기부(512)를 포함할 수 있다.
체간 고정실린더(510)는 내측단이 체간 고정부재(52)에 연결되고 가이드홀(500)에 삽입되어 가이드홀(500)을 따라 상하 이동될 수 있다. 또한, 인입 및 인출에 의해 체간 고정부재(52)를 체간의 형상에 따라 좌우 이동시켜 체간과 밀착 고정되게 할 수 있다.
이때, 체간 고정실린더(510)는 전후방향으로 대칭되게 2개 이상이 한 쌍으로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 하나로도 구비될 수 있다.
결합판(511)은 체간 고정실린더(510)에 결합되어 한 쌍으로 구비된 체간 고정실린더(510)를 연결시킬 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단순히 하나의 체간 고정실린더(510)에 결합될 수도 있다.
돌기부(512)는 결합판(511) 내측면에 형성되고 레일부(501)에 체결되어, 레일부(501)의 레일에 접하고, 레일을 따라 상하이동할 수 있으며, 오목부에 위치하여 볼록부에 의해 고정될 수 있다.
이를 위해, 돌기부(512)는 돌기관(512a), 탄성부재(512b) 및 고정돌기(512c)를 포함할 수 있다.
돌기관(512a)은 내부가 빈 관 형상으로 형성되고 결합판(511) 내측면과 연결되어, 탄성부재(512b)와 고정돌기(512c)가 설치될 수 있도록 한다.
탄성부재(512b)는 돌기관(512a) 내부에 설치되고, 양끝단에 고정돌기(512c)가 연결될 수 있다. 이에 고정돌기(512c)를 받쳐 줄 수 있다.
즉, 탄성부재(512b)는 돌기부(512)가 상하이동하면서 레일의 볼록부에 의해 고정돌기(512c)가 가압되면 수축하면서 돌기부(512)의 이동이 더욱 용이하도록 할 수 있고, 오목부에 위치할 경우 다시 원상태로 복원되어 고정돌기(512c)를 밀어주게 되어 돌기부(512)가 레일에 의해 고정되도록 할 수 있다.
고정돌기(512c)는 탄성부재(512b)가 연결되어 돌기관(512a)에 일부가 삽입되고 레일에 접할 수 있다.
또한, 고정돌기(512c)는 일측이 곡률부로 형성되어 반원형상으로 형성되고, 타측 원주면에 이탈방지돌기가 형성되어 돌기관(512a)에 삽입된 상태로 이탈되지 않을 수 있다.
또한, 고정돌기(512c)의 곡률부가 레일에 접하게 되어 레일을 따라 용이하게 상하이동할 수 있다.
이에 체간 고정조절부(51)가 사용자마다 다른 체간의 길이에 따라 위치가 조정되어, 체간을 효과적으로 고정시킬 수 있다.
전후 이동 조절부(6)는 골반 기울임 조절부(4) 하측에 형성되어, 골반 기울임 조절부(4)를 전방 또는 후방으로 이동시키는 것으로 체간의 전방 또는 후방 이동을 제어할 수 있다. 이는 사용자의 키, 다리 길이 등에 따라 골반 기울임 조절부(4)의 위치를 조정하여 사용자가 몸에 맞춰 골반 기울임 조절부(4)에 편히 앉을 수 있도록 하기 위한 것이다.
여기서 전후 이동 조절부(6)는 베이스부(1) 상면에 형성되며, 상측에 골반 기울임 조절부(4)가 연결되어 있는 구조이다.
전후 이동 조절부(6)는 이동판(60), 이동판 가이드바(61), 이동판 가이드홀더(62) 및 체간 전후조절부(63)를 포함할 수 있다.
이동판(60)은 판 형상으로 형성되어 골반 기울임 조절부(4)가 상측에 설치될 수 있다. 이때, 골반 기울임 조절부(4)의 설치판(42)과 이동판(60)이 연결될 수 있다.
이동판 가이드바(61)는 베이스부(1) 상면 양측에 전후방향으로 길이를 가지도록 설치될 수 있다.
이동판 가이드홀더(62)는 이동판(60) 하면에 형성되고 이동판 가이드바(61)가 삽입되어, 이동판 가이드바(61)를 따라 전후 이동하여 이동판(60)이 이동할 수 있도록 한다.
체간 전후조절부(63)는 이동판(60)에 연결되어, 이동판(60)을 전후 이동시킬 수 있다. 이러한 체간 전후조절부(63)는 실린더로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
이에 도 9에 도시된 바와 같이, 전후 이동 조절부(6)에 의해 골반 기울임 조절부(4)의 위치가 조정되는 것으로, 사용자의 체간이 전방 이동되거나 후방 이동될 수 있다.
발 높이 조절부(7)는 베이스부(1) 상면 전측에 형성되어, 사용자의 발 높이를 조절할 수 있으며, 발 지지판(70), 발 가이드부(71) 및 발 상하조절부를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이 발 지지판(70)의 높이를 조절하는 것으로 사용자의 발 높이를 조절할 수 있다.
이에 따라, 슬관절의 각도가 90°로 유지되도록 사용자의 발의 높이를 조절하여 고정시킬 수 있어, 재활 운동 효과가 좀더 효과적으로 나타날 수 있다.
발 지지판(70)은 판 형태로 형성되어 베이스부(1)와 평행되게 설치되어 사용자의 발을 지지할 수 있다.
발 가이드부(71)는 베이스부(1) 상면 양측에 상하방향으로 길이를 가지도록 설치되어 발 지지판(70) 양단이 각각 연결될 수 있다.
구체적으로, 발 가이드부(71)는 발 가이드대, 발 가이드봉, 발 가이드홀더를 포함할 수 있다.
발 가이드대는 베이스부 상면 양측에 상하방향으로 길이를 가지도록 설치되고, 내측면이 개구되게 형성될 수 있다.
발 가이드봉은 발 가이드대 내부에 설치되고 상하방향으로 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
발 가이드홀더는 발 가이드봉이 각각 삽입되고 발 지지판(70) 양단에 각각 연결되어, 발 가이드봉을 따라 상하이동하여 발 지지판(70)이 상하 이동되도록 할 수 있다.
발 상하조절부는 발 지지판(70)이 발 가이드부(71)를 따라 상하 이동하도록 할 수 있는데, 실린더로 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 발 상하조절부가 발 가이드부(71)의 발 가이드대 정후면에 길이를 따라 일정간격 이격되어 형성된 발 위치고정홀, 발 지지판(70) 정후면에 형성된 발 판고정홀, 발 위치고정홀 및 발 판고정홀에 삽입되어 발 지지판(70)의 위치가 고정되도록 하는 발 고정핀을 포함하여, 발 고정핀을 삽입하는 발 위치고정홀의 위치에 따라 발 지지판(70)의 높이를 조절하는 것으로 사용자의 발 높이를 조절할 수도 있다.
디스플레이부는 제어부로부터 수신받은 사용자의 운동정보를 표시할 수 있다.
즉, 디스플레이부는 사용자가 재활 훈련 시스템을 통해 운동하고 있는 상태에 대한 정보인 사용자의 운동정보를 수치, 그래프, 그림 등으로 표시해 제공하는 것으로, 사용자가 운동을 더 용이하게 수행할 수 있도록 할 수 있다.
센서부는 사용자가 재활 훈련 시스템을 통해 상지 운동, 회전 운동, 골반 기울임 운동을 수행하고 있는 상태를 측정하기 위한 것으로, 상지 운동에서 상지가 신장되는 높이 정보, 회전 운동에서 회전되는 회전 정보, 골반 기울임 운동에서의 골반 기울임 정보를 획득하여 제어부에 전송할 수 있다.
일 예로, 센서부는 상지 운동에서 상지가 신장되는 높이 정보를 획득하기 위해, 상지 높낮이 조절부(3)의 좌측 손잡이부와 우측 손잡이부의 높이를 각각 측정하여 높이 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 사용자의 손 높이를 측정하는 등 다양한 방법으로 구현될 수도 있다.
또한, 센서부는 회전 운동에서 회전되는 회전 정보를 획득하기 위해, 상지 높낮이 조절부(3)의 회전 각도를 측정하여 회전 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 사용자의 팔 방향을 측정하는 등 다양한 방법으로 구현될 수도 있다.
또한, 센서부는 골반 기울임 운동에서의 골반 기울임 정보를 획득하기 위해, 골반 기울임 조절부(4)에서 안착판(40)의 기울기 각도를 측정하여 골반 기울임 정보를 획득할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 압력을 이용하는 등 다양한 방법으로 구현될 수도 있다.
또한, 센서부는 체간 길이 높낮이 조절부(2)가 사용자의 체간 길이에 따라 제어부에 의해 자동으로 조절될 수 있도록, 앉은 키값 정보를 획득하여 제어부에 전송할 수도 있다.
제어부는 센서부로부터 정보를 수신받아 처리하여 사용자의 운동정보를 생성하고, 이를 디스플레이부에 표시되도록 할 수 있다.
또한, 제어부는 재활 훈련 시스템의 작동을 전체적으로 제어할 수 있는데, 즉, 디스플레이부(미도시)를 통해 사용자로부터 제어되어 체간 길이 높낮이 조절부(2), 상지 높낮이 조절부(3), 골반 기울임 조절부(4), 체간 고정부(5), 전후 이동 조절부(6) 및 발 높이 조절부(7)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 골반 기울임 조절부(4)의 MR 댐퍼(41)의 전류를 제어하여 MR 댐퍼(41)의 저항 강도를 조절하는 것으로, 골반 기울임 운동의 강도를 조절할 수 있다. 또한, 제어부는 골반 기울임 운동 시 MR 댐퍼(41)의 저항 강도를 점진적으로 증가시켜 진행되도록 한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템은 잘못된 앉은 자세로 인해 편향적으로 기울어진 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 체간 비대칭을 개선하고 약화된 근육을 강화하여 앉은 자세 교정이 가능하다.
또한, 축신장, 역휨, 역회전, 촉진, 안정화를 기반으로 사용자의 흉추, 요추, 골반에서의 만곡과 회전에 관한 지속적인 운동 수행이 가능하도록 하여, 척추 측만으로 인한 체간 비대칭 개선과 정적/동적 자세 균형 향상에 매우 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다.
또한, MR 댐퍼를 통한 저항 강도 조절과 체간 신장 정도 조절을 통해 사용자의 척추 측만 유형과 운동 수행 능력 상태를 고려한 맞춤형 재활 훈련을 제공할 수 있다.
또한, 최근 스마트 기기 사용이 보편화되면서 자세가 구부정하게 변형되고 틀어지는 학생들의 체형 교정 및 밸런스 향상으로 척추측만증 조기 예방 효과를 기대할 수 있으며, 생체학적 노화로 인한 근·골격계 질환을 가진 노인들의 기능 회복과 증진에도 도움을 줄 수 있다.
이하 본 발명의 내용을 실험예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[
실험예
] 재활 훈련 시스템을 이용한 운동 전/후에 따른 정적 및 동적 상태에서의
체압
분포 측정
재활 훈련 시스템을 이용하여 운동하기 전/4주 동안 운동한 후에 따른 정적 및 동적 상태에서의 PS와 NPS에 대한 체압 분포와 체간 근 활성도 차이를 비교 분석하기 위해 하기와 같이 실험하였다.
정적 상태(static condition, SC)에서의 중립 자세(neutral position)에 따른 체압 분포 및 체간 근 활성도를 측정하기 위해 팔걸이가 없는 평평한 의자 위에 위치한 불안정판에 팔을 가슴위로 고정시킨 상태로 앉게 하였으며, 동적 상태(dynamic condition, DC)에서의 체압 분포 및 체간 근 활성 도는 전방 골반 경사(anterior pelvic tilt condition, APTC), 후방 골반 경사(posterior pelvic tilt condition, PPTC), 외측 골반 경사(lateral pelvic tilt condition, LPTC) 상태로 구분하여 모든 조건에 대해 각각 3번씩 반복 측정하였다.
앉은 상태에서 측정된 좌측과 우측의 편향성에 따라 우세한 측(Predominent side, PS)과 비우세한 측(Nonpredominent side, NPS)으로 구분하여 정적 및 동적 상태에서의 체압 분포와 체간 근 활성도를 운동 전후로 비교 분석하였다.
Novel software(Novel Gmbh, Munich, Germany)를 사용하여 PS와 NPS에 대한 영역(mask)을 생성하고 체압 분포를 평균 힘(mean force)과 평균 압력(mean pressure)으로 분석하였다.
또한, 구 대상자의 근전도 신호량의 개인적 차이를 최소화하기 위해 최대 수의적 수축(Maximum voluntary contraction, MVC)을 사용하여 근 활성도 신호를 정규화(normalization) 하였다.
여기서 MVC는 연구 대상자가 엎드린 자세에서 두 팔을 체간에 붙인 자세에서 최대한 상체를 신전하고 유지할 때 위에서 약간의 저항을 주어 측정하였다. 각 근육의 최대 등척성 수축을 3회씩 5초 동안 측정하였으며, 수집된 데이터의 신뢰도를 위해 처음과 마지막 1초를 제외한 3초 동안의 평균값을 %MVC로 사용하였다.
또한, 정적 및 동적 상태에서의 PS와 NPS에 대한 체압 분포와 체간 근 활성도 차이를 비교 분석하기 위해 독립표본 t-검정(independent t-test)을 실시하였으며, 운동 전후로 나타나는 차이에 대한 변화를 비교하기 위해 paired t-test를 이용하였다. 모든 통계적 유의수준은 p<0.05, p<0.01로 하였다.
체압 분포에 대한 결과는 도 11 및 도 12와 같고, 체간 근 활성도에 대한 결과는 표 2와 같다.
<
체압
분포>
도 11은 본 발명의 실시에에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 힘을 측정한 그래프이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동 전/후에 따라 정적 및 동적 상태에서의 평균 압력을 측정한 그래프이다.
도 11을 보면 알 수 있듯이, 정적 상태에서 측정된 운동 전 PS와 NPS에서의 힘 차이는 23.71%(p=0.006)로 PS에서 높게 나타났지만 운동 후 그 차이가 9.45%로 감소하였다.
SC에서의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS 각각의 차이를 분석한 결과 각각 14.65%(p=0.000), 7.59%(p=0.027)로 힘이 유의하게 감소한 것을 확인할 수 있다.
또한, 동적 상태 APTC, PPTC, LPTC에서 측정된 운동 전 PS와 NPS에서의 힘 차이는 각각 32.72% (p=0.000), 40.97%(p=0.000), 30.36%(p=0.000)로 PS에서 모두 유의하게 높았지만, 운동 후 각각 4.20%, 7.94%, 5.58%로 그 차이가 크게 감소한 것을 확인할 수 있었다.
APTC, PPTC, LPTC에서의 운동 전과 운동 후에 대한 PS는 각각 10.70%(p=0.000), 9.15%(p=0.003), 7.98%(p=0.000)로 감소한 반면 NPS에서는 각각 13.74%(p=0.000), 18.65%(p=0.000), 13.62%(p=0.000)로 증가하면서 모두 유의한 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다.
도 12를 보면 알 수 있듯이, 정적 상태에서 측정된 운동 전 PS와 NPS에서의 평균 압력 차이는 18.57%(p=0.012)로 PS에서 높게 나타났지만 운동 후 그 차이가 9.23%로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
SC에서의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS 각각의 차이를 분석한 결과 PS에서는 4.86% 감소한 반면 NPS에서는 3.28% 증가하였으나 유의한 차이는 없었다.
또한, 동적 상태에서 측정된 운동 전 APTC, PPTC, LPTC에서 PS와 NPS 차이는 각각 33.01%(p=0.000), 41.74%(p=0.000), 31.00%(p=0.000)로 PS에서 모두 유의하게 높았지만 운동 후 각각 3.88%, 7.99%, 5.66%로 그 차이가 크게 감소한 것을 확인할 수 있었다.
APTC, PPTC, LPTC에서의 운동 전과 운동 후에 대한 PS는 각각 6.36%, 4.49%, 3.48%로 감소한 반면 NPS에서는 각각 19.91%(p=0.000), 25.36%(p=0.000), 19.68(p=0.000)%로 유의하게 증가한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 정적 및 동적 상태에서의 PS와 NPS 사이에 존재하던 힘과 평균압력의 유의한 차이가 운동 후 감소하였고, 운동 후 동적 상태에서 힘과 평균 압력이 PS는 모두 감소한 반면 NPS는 모두 유의하게 증가하여 기존의 체압 분포 차이가 감소한 것을 확인할 수 있었으므로, 본 발명의 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동이 자세 균형 향상에 효과가 있는 것으로 판단된다.
<체간 근 활성도>
표 2를 보면 알 수 있듯이, 정적 상태에서 측정된 운동 전 PS와 NPS에서의 체간 근 활성도 차이는 TE, LE, LM에서 각각 31.73%(p=0.013), 54.78%(p=0.000), 35.24%(p=0.026)로 유의한 차이를 보였지만, 운동 후 그 차이가 10.38%, 21.99%, 2.05%로 각각 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, SC에서의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS 각각의 차이를 분석한 결과 PS에서는 8.70%, 11.48%, 4.69%로 감소한 반면 NPS에서는 8.96%, 12.31%, 26.31%씩 증가하였지만 유의한 차이는 없었다.
또한, TE의 운동 전 동적 상태 APTC, PPTC, LPTC에서 나타난 PS와 NPS 차이는 각각 42.14%(p=0.022), 40.95%(p=0.030), 50.26%(p=0.001)로 PS에서 모두 유의하게 높았지만 운동 후 각각 3.43%, 4.36%, 6.96%로 그 차이가 크게 감소하는 것을 확인 할 수 있었다.
TE의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS의 APTC, PPTC, LPTC에서의 차이를 분석한 결과 PS에서는 각각 12.28%(p=0.316), 20.29%(p=0.021), 32.73%(p=0.000)로 증가하면서 PPTC와 LPTC에서만 유의한 차이가 나타난 반면 NPS에서는 54.31%(p=0.001), 62.46%(p=0.000), 86.46%(p=0.000)로 모두 유의한 차이를 보이며 증가하였다.
LE의 운동 전 APTC, PPTC, LPTC에서 나타난 PS와 NPS 차이는 각각 73.70%(p=0.002), 78.92%(p=0.002), 54.39%(p=0.012)로 PS에서 모두 유의하게 높았지만 운동 후 각각 22.78%, 16.41%, 12.18%로 그 차이가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
LE의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS의 APTC, PPTC, LPTC에서의 차이를 분석한 결과 PS에서는 APTC에서 0.55%(p=0.958)로 미세하게 감소한 반면 PPTC와 LPTC에서는 24.98%(p=0.003), 21.56%(p=0.075)로 증가하였으며 PPTC에서만 유의한 차이를 보였다. 반면 NPS에서는 각각 40.69%(p=0.002), 92.09%(p=0.000), 67.30%(p=0.000)로 증가하며 모두 유의한 차이를 보였다.
LM의 운동 전 APTC, PPTC, LPTC에서 나타난 PS와 NPS 차이는 각각 50.13%(p=0.042), 44.82%(p=0.024), 28.71%(p=0.205)로 APTC와 PPTC에서만 유의한 차이를 보였으며 운동 후 각각 10.24%, 13.03%, 13.94%로 그 차이가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
LM의 운동 전과 운동 후에 대한 PS와 NPS의 APTC, PPTC, LPTC에서의 차이를 분석한 결과 PS에서는 각각 7.73%, 15.92%, 17.90%로, NPS에서는 46.70%(p=0.017), 48.51%(p=0.000), 33.20%(p=0.000)로 모두 증가하였으나, NPS에서만 유의한 차이를 보였다.
상기와 같이 운동 후 체간 근 활성도 차이가 모두 감소하였으며, PS의 근 활성도는 낮아진 반면 NPS의 근 활성도는 증가하면서 정적 상태의 자세 균형에 영향을 미쳤다는 것을 확인할 수 있었으므로, 본 발명의 재활 훈련 시스템을 이용한 재활 운동이 자세 균형 향상에 효과가 있는 것으로 판단된다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
1: 베이스부
2: 체간 길이 높낮이 조절부
20: 리프트 받침부
21: 체간 길이 리프트
3: 상지 높낮이 조절부
30: 제1 상지 연결부
31: 상지 회전조절부
32: 제2 상지 연결부
33: 좌측 손잡이부
330: 좌측 손잡이
331: 좌측상지 상하조절부
34: 우측 손잡이부
340: 우측 손잡이
341: 우측상지 상하조절부
4: 골반 기울임 조절부
40: 안착판
400: 지지축
41: MR 댐퍼
42: 설치판
5: 체간 고정부
50: 고정판
500: 가이드홀
501: 레일부
51: 체간 고정조절부
510: 체간 고정실린더
511: 결합판
512: 돌기부
512a: 돌기관
512b: 탄성부재
512c: 고정돌기
52: 체간 고정부재
6: 전후 이동 조절부
60: 이동판
61: 이동판 가이드바
62: 이동판 가이드홀더
63: 체간 전후조절부
7: 발 높이 조절부
70: 발 지지판
71: 발 가이드부
2: 체간 길이 높낮이 조절부
20: 리프트 받침부
21: 체간 길이 리프트
3: 상지 높낮이 조절부
30: 제1 상지 연결부
31: 상지 회전조절부
32: 제2 상지 연결부
33: 좌측 손잡이부
330: 좌측 손잡이
331: 좌측상지 상하조절부
34: 우측 손잡이부
340: 우측 손잡이
341: 우측상지 상하조절부
4: 골반 기울임 조절부
40: 안착판
400: 지지축
41: MR 댐퍼
42: 설치판
5: 체간 고정부
50: 고정판
500: 가이드홀
501: 레일부
51: 체간 고정조절부
510: 체간 고정실린더
511: 결합판
512: 돌기부
512a: 돌기관
512b: 탄성부재
512c: 고정돌기
52: 체간 고정부재
6: 전후 이동 조절부
60: 이동판
61: 이동판 가이드바
62: 이동판 가이드홀더
63: 체간 전후조절부
7: 발 높이 조절부
70: 발 지지판
71: 발 가이드부
Claims (10)
- 베이스부;
상기 베이스부에 수직으로 설치되어, 체간 길이에 맞게 높이 조절이 가능한 체간 길이 높낮이 조절부;
상기 체간 길이 높낮이 조절부 상단에 연결되어, 좌측 및 우측 상지에 대한 개별적 높이 조절이 가능한 상지 높낮이 조절부 및
상기 베이스부 상측에 사용자가 앉을 수 있도록 형성되어, 여러 방향으로의 골반 기울임 조절이 가능한 골반 기울임 조절부를 포함하고,
상기 골반 기울임 조절부의 양측에 설치되어, 골반 기울임 시 체간의 움직임을 제어하는 체간 고정부를 더 포함하며,
상기 체간 고정부는,
상기 골반 기울임 조절부의 양측에 수직되게 설치되는 고정판;
각 고정판에 다수개가 길이방향으로 일정간격 이격되게 연결되는 체간 고정조절부 및
상기 체간 고정조절부에 연결되며, 상기 체간 고정조절부에 의해 좌우 이동되는 것으로 상기 체간에 밀착 고정되어 상기 체간의 움직임을 제어하는 체간 고정부재를 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 골반 기울임 조절부 하측에 형성되어, 체간의 전방 또는 후방 이동을 제어하는 전후 이동 조절부를 더 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 베이스부 전측에 형성되어, 사용자의 발 높이를 조절할 수 있는 발 높이 조절부를 더 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 상지 높낮이 조절부는,
상기 체간 길이 리프트 상단에 연결되는 제1 상지 연결부;
상기 제1 상지 연결부에 설치되는 상지 회전조절부;
상기 상지 회전조절부 전측에 연결되고 제1 상지 연결부에 회동가능하게 연결되어, 상기 상지 회전조절부에 의해 회전되는 제2 상지 연결부;
상기 제2 상지 연결부의 좌측에 설치되어 높이가 조절되는 좌측 손잡이부 및
상기 제2 상지 연결부의 우측에 설치되어 높이가 조절되는 우측 손잡이부를 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제5항에 있어서,
상기 좌측 손잡이부는,
좌측 손잡이 및 상기 제2 상지 연결부에 설치되어 상기 좌측 손잡이의 높이를 조절하는 좌측상지 상하조절부를 포함하며,
상지 우측 손잡이부는,
우측 손잡이 및 상기 제2 상지 연결부에 설치되어 상기 우측 손잡이의 높이를 조절하는 우측상지 상하조절부를 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 상지 높낮이 조절부는,
상기 좌측 손잡이 및 우측 손잡이에 각각 설치되어 상기 좌측 손잡이 및 우측 손잡이의 높이를 개별적으로 제어할 수 있도록 하고, 상기 상지 높낮이 조절부가 좌측 또는 우측 회전 하도록 하는 좌측 및 우측 버튼부를 더 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 골반 기울임 조절부는,
사용자가 앉을 수 있는 안착판 및
상기 안착판 하면에 방사형으로 구비되어 상기 안착판의 기울기를 조절하는 MR 댐퍼를 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제8항에 있어서,
상기 MR 댐퍼는,
전류 제어를 통해 저항 강도가 조절되는 것을 특징으로 하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
- 제6항에 있어서,
사용자의 운동정보를 표시하는 디스플레이부;
상기 상지 높낮이 조절부의 회전 정보, 높이 정보와 상기 골반 기울임 조절부의 골반 기울임 정보를 획득하는 센서부 및
상기 센서부로부터 획득된 정보를 수신받아 사용자의 운동정보를 생성하여 상기 디스플레이부에 표시되도록 하며, 상기 체간 길이 높낮이 조절부, 상지 높낮이 조절부 및 골반 기울임 조절부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190092398A KR102226338B1 (ko) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190092398A KR102226338B1 (ko) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템 |
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|---|---|
| KR20210014796A KR20210014796A (ko) | 2021-02-10 |
| KR102226338B1 true KR102226338B1 (ko) | 2021-03-11 |
Family
ID=74560955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190092398A KR102226338B1 (ko) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 척추측만증 환자 맞춤형 3차원적 재활 훈련 시스템 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR102226338B1 (ko) |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000300691A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-10-31 | Glory Kiki Co Ltd | 健康器具 |
| KR101477957B1 (ko) | 2014-06-03 | 2014-12-31 | 윤경일 | 체간 운동장치 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR102012348B1 (ko) * | 2017-12-05 | 2019-08-27 | 대한민국 | 병렬 로봇을 이용한 체간 재활 장치 |
-
2019
- 2019-07-30 KR KR1020190092398A patent/KR102226338B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2000300691A (ja) * | 1999-04-22 | 2000-10-31 | Glory Kiki Co Ltd | 健康器具 |
| KR101477957B1 (ko) | 2014-06-03 | 2014-12-31 | 윤경일 | 체간 운동장치 |
Also Published As
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|---|---|
| KR20210014796A (ko) | 2021-02-10 |
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