KR102451159B1

KR102451159B1 - 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법

Info

Publication number: KR102451159B1
Application number: KR1020200090853A
Authority: KR
Inventors: 한창수; 박정규; 박수현; 지영훈; 최동은
Original assignee: 주식회사 헥사휴먼케어
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-10-07
Also published as: CN113967013A; KR20220012456A

Abstract

본 발명은 인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치에 있어서, 상기 관절의 일 측을 지지하는 제1착용부; 상기 제1착용부와 회동 가능하게 결합되고, 상기 관절의 타 측을 지지하는 제2착용부; 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 회동시키는 구동부; 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 감지부; 및 상기 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하는 제어부; 를 포함하는 관절 재활운동 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 관절 재활운동 장치의 착용부를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 관절 재활운동 장치를 착용한 환자 관절의 가동범위를 용이하고 정확하게 파악할 수 있고, 파악된 관절의 가동범위에 기초하여 각 환자의 관절 상태에 따라 최적화한 관절 재활운동을 수행할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치를 제공할 수 있다.

Description

관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법{JOINT REHABILITATION EXERCISE DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING THE JOINT REHABILITATION EXERCISE DEVICE}

본 발명은 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 관절 재활운동 장치의 착용부를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 관절 재활운동 장치를 착용한 환자 관절의 가동범위를 용이하고 정확하게 파악하여, 파악된 관절의 가동범위에 기초하여 각 환자의 관절 상태에 따라 최적화한 관절 재활운동 프로토콜을 제공할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 환자의 관절 부위는 사고나 수술 등으로 장기간 움직이지 않을 경우 약해지거나 굳어지는 문제가 있기 때문에 꾸준한 재활 운동이 필요하고, 특히 각 환자의 상태에 따라 재활 운동의 강도나 방법 등을 결정하여 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 제공하는 것이 중요하다.

하지만 기존의 관절 재활운동 장치를 이용한 재활 프로토콜 제공 방법은 환자의 상태, 특히 환자 관절의 구동범위를 의사나 재활치료사가 환자의 관절을 직접 손으로 움직여보거나 육안으로 측정하기 때문에 정확도가 떨어지고, 의사나 재활치료사가 직접 측정하기 때문에 많은 시간과 비용이 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 관절의 구동범위를 측정하는 의사나 재활치료사에 따라 또는 주변여건이나 상황에 따라 관절의 구동범위가 달라질 수 있어 신뢰도가 매우 낮고 이로 인해 재활 운동 효과도 떨어진다는 문제점도 있다.

특허등록번호 제10-1553379호 (휴대용 무릎 관절 재활 운동 기구)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 관절 재활운동 장치의 착용부를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 관절 재활운동 장치를 착용한 환자 관절의 가동범위를 용이하고 정확하게 파악하여, 파악된 관절의 가동범위에 기초하여 각 환자의 관절 상태에 따라 최적화한 관절 재활운동을 수행할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 관절 재활운동 장치를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 환자 관절의 가동범위를 정확하게 측정하기 때문에 재활 운동 효과를 극대화시킬 수 있는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 의사나 재활치료사가 수작업으로 일일이 환자 관절의 구동범위를 측정할 경우 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 특징에 따르면, 본 발명은 인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치에 있어서, 상기 관절의 일 측을 지지하는 제1착용부; 상기 제1착용부와 회동 가능하게 결합되고, 상기 관절의 타 측을 지지하는 제2착용부; 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 회동시키는 구동부; 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 감지부; 및 상기 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하는 제어부; 를 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 저장한 다음에 상기 제2착용부의 회동 방향을 반대 방향으로 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하는 전류 측정기, 상기 구동부의 토크를 측정하는 토크 센서, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 압전 센서 가운데 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부의 구동을 정지시키기 위해 조작될 수 있는 정지 버튼을 더 포함한다.

또한, 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않더라도, 상기 정지 버튼이 조작되는 경우, 상기 제2착용부의 회전은 정지되고, 상기 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 상기 제1착용부와 상기 제2착용부 사이의 각도가 상기 메모리에 저장된다.

또한, 상기 감지부에서 측정된 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기는 필터링되어 상기 구동부의 초기 전류값과 비교되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부가 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 상기 관절의 굽힘 방향으로 회동시키다가 상기 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 상기 제어부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하고, 상기 구동부의 회전을 상기 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환하고, 상기 구동부가 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 상기 관절의 펼침 방향으로 회동시키다가 상기 관절이 최대한 펴지는 경우, 상기 제어부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하고, 상기 구동부의 회전을 종료하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동부는 모터인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 특징에 따르면, 본 발명은 인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치의 제어방법에 있어서, 상기 관절을 회동하기 위한 구동력을 제공하는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 단계(S10); 상기 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하값의 차이를 계산하는 단계(S20); 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계(S30); 및 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했다고 판단되는 경우의 상기 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도를 저장하는 단계(S40); 를 포함한다.

또한, 상기 관절의 회동 방향을 반대 방향으로 전환하는 단계(S50); 를 더 포함한다.

또한, 상기 S10에서, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 전류 측정기가 측정하거나, 상기 구동부의 토크를 토크 센서가 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 압전 센서가 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 S30에서 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않았다고 판단된 경우, 상기 구동부의 구동을 정지시키기 위한 정지 버튼이 조작되었는지 여부를 판단하는 단계(S31); 를 포함한다.

또한, 상기 S30에서 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않더라도, 상기 S31에서 상기 정지 버튼이 조 조작되었다 판단되는 경우, 상기 구동부의 구동이 정지되고, 상기 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도가 저장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 S10에서 측정된 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 필터링하는 단계(S11); 를 더 포함하고, 상기 S20에서는 상기 S11에서 필터링된 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값을 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 S40은 상기 관절의 회동 방향이 굽힘 방향인지 여부를 판단하는 단계(S41); 상기 관절이 굽힘 방향으로 회동되다가 상기 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 굽힘 각도를 저장하는 단계(S42); 및 상기 관절이 펼침 방향으로 회동되다가 상기 관절이 최대한 펴지는 경우, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 펼침 각도를 저장하는 단계(S43); 를 포함하고, 상기 S50은, 상기 S42 이후 상기 구동부의 회전이 상기 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환되는 단계(S51); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 관절 재활운동 장치의 착용부를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 관절 재활운동 장치를 착용한 환자 관절의 가동범위를 용이하고 정확하게 파악할 수 있고, 파악된 관절의 가동범위에 기초하여 각 환자의 관절 상태에 따라 최적화한 관절 재활운동을 수행할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.

둘째, 관절 재활운동 장치를 구동시키는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정함으로써 관절의 가동범위를 정확하게 측정하기 때문에 재활 운동 효과를 극대화시킬 수 있는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.

셋째, 의사나 재활치료사가 수작업으로 일일이 환자 관절의 구동범위를 측정할 경우 소요되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 관절 재활운동 장치 및 관절 재활운동 장치의 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 제공하기 위한 관절 재활운동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관절 재활운동 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제1실시예를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제2실시예를 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제3실시예를 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 관절 재활운동 장치는 무릎이나 어깨, 팔꿈치 등 재활운동을 필요로 하는 인체의 관절 부위에 착용 가능한 것이면 되고, 도 1에서는 무릎 관절 재활운동 장치를 예시로 들지만 이에 한정되지는 않는다.

도 1을 참고하면, 관절 재활운동 장치(100)는 구동유닛(110) 및 제어부(120)를 포함한다.

구동유닛(110)은 구동부(111), 제1착용부(112) 및 제2착용부(113)를 포함하고, 초기 전류값 및 초기 부하값을 갖는 구동부(111)를 중심으로 일측에는 관절의 일 측, 예를 들면, 대퇴부에 착용되어 대퇴부를 지지하는 제1착용부(112)가 연결되고, 타측에는 제1착용부(112)와 회동 가능하게 결합되고 관절의 타 측, 예를 들면, 정강이에 착용되는 제2착용부(113)가 연결된다.

이를 통하여 구동부(111)는 제2착용부(113)를 제1착용부(112)에 대하여 회동시킬 수 있고, 또한 구동부(111)는 모터로 구비되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

구동유닛(110)의 하단에는 지지부재(200)가 관절 재활운동 장치(100)와 탈부착 가능하도록 더 구비되어 관절 재활운동 장치(100)를 착용한 환자가 앉아서 재활운동을 실시할 경우에는 지지부재(200)가 구동유닛(110)의 하단에 부착되어 관절 재활운동 장치(100)를 지지하고, 관절 재활운동 장치(100)를 착용한 환자가 서서 재활운동을 실시할 경우에는 지지부재(200)가 관절 재활운동 장치(100)로부터 분리되도록 하는 것이 바람직하다.

제2착용부(113)는 관절 재활운동 장치(100)를 착용한 환자에 의해 제1착용부(112)에 대하여 회전하고, 그 회전은 구동부(111)의 구동에 의해 제어될 수 있다. 이때, 구동부(111)의 구동은 제어부(120)에 의해 제어되며 후술될 환자 관절 재활운동 장치의 제어방법 또한 제어부(120)를 통하여 제공된다.

환자에 의해 제2착용부(113)가 제1착용부(112)에 대하여 회전할 경우의 제1착용부(112)와 제2착용부(113) 간의 각도(α)는 환자 및/또는 환자의 상태에 따라 달라지므로 환자가 무릎을 굽힐 때 최대로 굽힌 시점에서의 굽힘각도 및 무릎을 펼칠 때 최대로 펼친 시점에서의 펼침각도 즉, 환자의 재활 임계각도를 파악하는 것이 요구된다.

이를 통하여, 제2착용부(113)의 제1착용부(112)에 대한 회전 중 제1착용부(112)와 제2착용부(113) 간의 각도(α)가 환자의 재활 임계각도에 다다른 것을 제어부(120)에서 감지하면 환자의 재활 임계각도를 저장하고 관절의 회동 방향을 반대 방향으로 전환하도록 제어하는 것이 바람직하다.

이때, 무릎을 굽힐 때 최대로 굽힌 시점에서의 굽힘각도 및 무릎을 펼칠 때 최대로 펼친 시점에서의 펼침각도는 무릎을 굽히거나 펼칠 때 동일한 각도가 미리 설정된 시간 이상 유지되는 시점에서의 제1착용부(112)와 제2착용부(113) 간의 각도로 정의되거나, 미리 설정된 각도값으로 정의될 수 있다.

도 2를 참고하면, 관절 재활운동 장치(100)는 구동부(111) 및 제어부(120)를 포함하고, 제어부(120)는 감지부(121), 연산부(122) 및 메모리(123)를 더 포함한다.

감지부(121)는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나 구동부(111)에 의해 발생하는 부하를 측정한다.

이를 위해 감지부(121)는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기를 측정하는 전류 측정기, 구동부(111)의 토크를 측정하는 토크 센서 또는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하를 측정하는 압전 센서 가운데 적어도 하나로 구비되는 것이 바람직하다.

이를 통하여 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기는 전류 측정기에 의해 측정될 수 있고, 구동부(111)에 의해 발생하는 부하는 토크 센서에 의해 구동부(111)의 토크로써 측정되거나 압전 센서에 의해 구동부(111)의 부하로써 측정될 수 있다.

이때, 제어부(120)는 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이 또는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하값의 차이를 연산부(122)에서 계산하도록 하여 그 계산된 차이값이 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도(α)가 메모리(123)에 저장되도록 한다.

또한, 제어부(120)는 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도(α)를 메모리(123)에 저장한 다음 제2착용부(113)의 회동 방향을 반대 방향으로 전환시킨다.

구체적으로는, 구동부(111)가 제2착용부(113)를 제1착용부(112)에 대하여 관절의 굽힘 방향으로 회동시키다가 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 제어부(120)는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이 또는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도를 메모리(123)에 저장하고, 구동부(111)의 회전을 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환하는 것이 바람직하다.

또한, 구동부(111)가 제2착용부(113)를 제1착용부(112)에 대하여 관절의 펼침 방향으로 회동시키다가 관절이 최대한 펴지는 경우, 제어부(120)는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이 또는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도를 메모리(123)에 저장하고, 구동부(111)의 회전은 종료하는 것이 바람직하다.

관절 재활운동 장치(100)는 구동부(111)의 구동을 정지시키기 위하여 조작될 수 있는 정지 버튼(미도시)을 더 포함할 수 있다.

연산부(122)에서 계산된 전류값의 차이 또는 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않더라도, 정지 버튼이 조작되는 경우, 제2착용부(113)의 회전은 정지되고, 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 제1착용부(112)와 제2착용부(113) 사이의 각도(α)이 메모리(123)에 저장되는 것이 바람직하다.

이를 통해 개선되거나 악화된 환자의 상태에 따른 관절 재활운동 가능한 관절의 각도 범위, 즉 환자의 재활 임계각도의 변화를 정확하게 파악하여 제1착용부 및 제2착용부 사이의 각도를 저장함으로써 훈련 효과를 높일 수 있을 것이고, 아울러 병원이나 재활훈련원 등에서 관절 재활운동 장치(100)를 이용하는 환자의 다양한 상태에 따라 최적화된 맞춤형 재활 프로토콜을 제공할 수 있을 것이다.

또한 감지부(121)에서 측정된 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기는 노이즈 제거를 위해 필터링되어 구동부(111)의 초기 전류값과 비교될 수도 있다.

관절 재활운동 장치(100)는 임의의 설정 각도를 추가 입력할 수 있는 입력부(미도시)를 더 포함하여 설정 각도가 입력되면 이를 메모리(123)에 추가 저장시킬 수 있다.

아울러 도면 상에 도시되지는 않았지만 제어부(120)가 외부 서버 등과 유무선 통신망을 통해 연결되어 관절 재활운동 장치(100)를 착용한 각 환자 별 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이 또는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도 또는 정지 버튼이 조작되는 경우 그 시점에서의 제1착용부(112) 및 제2착용부(113) 사이의 각도 등의 데이터를 외부 서버로 전송 및 저장하여 빅데이터화시켜 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 생성하여 제공하는데 활용할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제1실시예를 도시한 순서도이다. 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치의 제어방법의 바람직한 제1실시예는 다음과 같다.

먼저, 관절을 회동하기 위한 구동력을 제공하는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나(S101), 구동부(111)에 의해 발생하는 부하를 측정할 수 있는데(S102), 본 제1실시예는 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기를 측정하는 방식을 이용한 관절 재활운동 장치의 제어방법에 관한 것으로써 이에 대하여 상세히 서술하고자 한다.

S101에서 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기는 전류 측정기가 측정할 수 있다.

또한, 구동부(111)는 모터로 구비되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

그 다음, 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, S101에서 측정된 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이를 계산한다(S201).

이때, S101과 S201 사이에 S101에서 측정된 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기를 필터링하는 단계(S111)가 더 포함될 수 있고, 이 경우 S201에서는 S111에서 필터링된 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값을 비교하는 것이 바람직하다.

그 다음, S201에서 계산된 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했는지 여부를 판단한다(S301).

이때, S301에서 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않았다고 판단된 경우에는 구동부(111)의 구동을 정지시키기 위한 정지 버튼이 조작되었는지 여부를 판단할 수 있고(S311), S311에서 정지 버튼이 조작되었다 판단되는 경우, 구동부(111)의 구동이 정지되고, 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도가 저장된다.

S301 다음 또는 S311 다음, 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했다고 판단되는 경우의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도를 저장한다(S40).

그 다음, 관절의 회동 방향을 반대 방향으로 전환한다(S50).

이때, S40과 S50 사이에는 관절의 회동 방향이 굽힘 방향인지 여부를 판단하는 단계(S411)를 더 포함할 수 있고, S411에서 관절의 회동 방향이 굽힘 방향으로 판단되었고, 관절이 굽힘 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 굽힘 각도를 저장하는 단계(S421)가 더 포함되고, S50은, S421 이후 구동부(111)의 회전이 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환되는 단계(S511)를 포함할 수 있다.

또는, S411에서 관절의 회동 방향이 굽힘 방향이 아닌 것으로 판단되었고, 관절이 펼침 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 펴지는 경우, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 펼침 각도를 저장하는 단계(S431)를 더 포함할 수 있다.

그 다음, 사용자가 임의로 추가 입력한 설정 각도를 추가 저장하는 단계(S601)를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제2실시예를 도시한 순서도이다. 도 4를 참고하면 본 발명에 따른 인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치의 제어방법의 바람직한 제2실시예는 다음과 같다.

제1실시예는 관절의 굽힘 방향으로의 회동을 먼저 실시한 반면, 제2실시예는 관절의 펼침 방향으로의 회동을 먼저 실시한 것이다. 따라서 전술한 제1실시예의 S101 내지 S311까지의 단계는 제2실시예에서도 동일하게 진행된다.

S301 다음, 관절의 회동 방향이 펼침 방향인지 여부를 판단하는 단계(S441)를 더 포함할 수 있고, S441에서 관절의 회동 방향이 펼침 방향으로 판단되었고, 관절이 펼침 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 펼쳐지는 경우, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 펼침 각도를 저장하는 단계(S451)가 더 포함되고, S50은, S451 이후 구동부(111)의 회전이 관절이 굽힘 방향으로 펴지도록 전환되는 단계(S521)를 포함할 수 있다.

또는, S441에서 관절의 회동 방향이 펼침 방향이 아닌 것으로 판단되었고, 관절이 굽힘 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 구동부(111)에 인가되는 전류의 크기와 구동부(111)의 초기 전류값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 굽힘 각도를 저장하는 단계(S461)를 더 포함할 수 있다.

그 다음, 제1실시예와 마찬가지로 사용자가 임의로 추가 입력한 설정 각도를 추가 저장하는 단계(S601)를 더 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 관절 재활운동 장치의 제어방법의 제3실시예를 도시한 순서도이다. 제3실시예는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기를 측정하는 방식을 이용한 관절 재활운동 장치의 제어방법에 관한 것으로써 도 5를 참고하여 이에 대하여 상세히 서술하고자 한다.

먼저, 관절을 회동하기 위한 구동력을 제공하는 구동부(111)에 의해 발생하는 부하를 측정한다(S102).

S102에서 구동부(111)에 의해 발생하는 부하 측정은 토크 센서 내지 압전 센서를 이용하는데, 토크 센서를 이용해 구동부(111)의 토크를 측정하거나, 압전 센서를 이용해 구동부(111)에 의해 발생하는 부하를 직접 측정할 수 있다.

그 다음, 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, S102에서 측정된 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하값의 차이를 계산한다(S202).

그 다음, S202에서 계산된 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했는지 여부를 판단한다(S302).

이때, S302에서 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않았다고 판단된 경우에는 구동부(111)의 구동을 정지시키기 위한 정지 버튼이 조작되었는지 여부를 판단할 수 있고(S312), S312에서 정지 버튼이 조작되었다 판단되는 경우, 구동부(111)의 구동이 정지되고, 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도가 저장된다.

그 다음, 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했다고 판단되는 경우의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도를 저장한다(S40).

그 다음, 관절의 회동 방향을 반대 방향으로 전환한다(S50).

이때, S40과 S50 사이에는 관절의 회동 방향이 굽힘 방향인지 여부를 판단하는 단계(S412)를 더 포함할 수 있고, S412에서 관절의 회동 방향이 굽힘 방향으로 판단되었고, 관절이 굽힘 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 굽힘 각도를 저장하는 단계(S422)가 더 포함되고, S50은, S422 이후 구동부(111)의 회전이 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환되는 단계(S512)를 포함할 수 있다.

또는, S412에서 관절의 회동 방향이 굽힘 방향이 아닌 것으로 판단되었고, 관절이 펼침 방향으로 회동되다가 관절이 최대한 펴지는 경우, 구동부(111)의 구동부(111)에 의해 발생하는 부하의 크기와 구동부(111)의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 펼침 각도를 저장하는 단계(S432)를 더 포함할 수 있다.

그 다음, 사용자가 임의로 추가 입력한 설정 각도를 추가 저장하는 단계(S602)를 더 포함할 수 있다.

이 때에도 제2실시예와 마찬가지로 관절의 펼침 방향으로의 회동을 먼저 실시할 수 있을 것이고 이에 대한 상세한 사항은 전술한 제2실시예에 관한 내용 및 제3실시예에 관한 내용을 참고할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 관절 재활운동 장치
110: 구동유닛
111: 구동부
112: 제1착용부
113: 제2착용부
120: 제어부
121: 감지부
122: 연산부
123: 메모리
200: 지지부재

Claims

인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치에 있어서,
상기 관절의 일 측을 지지하는 제1착용부;
상기 제1착용부와 회동 가능하게 결합되고, 상기 관절의 타 측을 지지하는 제2착용부;
상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 회동시키는 구동부;
상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 감지부; 및
상기 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하는 제어부;를 포함하며,
상기 구동부의 구동을 정지시키기 위해 조작될 수 있는 정지 버튼을 더 포함하고,
상기 정지 버튼이 조작되는 경우 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않더라도 상기 제2착용부의 회전은 정지되고, 상기 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 상기 제1착용부와 상기 제2착용부 사이의 각도가 상기 메모리에 저장되며,
임의의 설정 각도를 추가 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하고, 상기 입력부를 통해 설정 각도가 입력되는 경우 상기 입력된 설정 각도가 메모리에 저장되며,
상기 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 관절 재활운동 장치를 사용하는 환자의 상태에 맞는 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 생성하고, 상기 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 제공하여 관절 재활운동을 수행할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 저장한 다음에 상기 제2착용부의 회동 방향을 반대 방향으로 전환하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치.
제1항에 있어서,
상기 감지부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하는 전류 측정기, 상기 구동부의 토크를 측정하는 토크 센서, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 압전 센서 가운데 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치.
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제1항에 있어서,
상기 감지부에서 측정된 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기는 필터링되어 상기 구동부의 초기 전류값과 비교되는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동부가 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 상기 관절의 굽힘 방향으로 회동시키다가 상기 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 상기 제어부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하고, 상기 구동부의 회전을 상기 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환하고,
상기 구동부가 상기 제2착용부를 상기 제1착용부에 대하여 상기 관절의 펼침 방향으로 회동시키다가 상기 관절이 최대한 펴지는 경우, 상기 제어부는 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 제1착용부 및 상기 제2착용부 사이의 각도를 메모리에 저장하고, 상기 구동부의 회전을 종료하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 모터인 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치.
인체의 관절을 회동시키기 위한 관절 재활운동 장치의 제어방법에 있어서,
상기 관절을 회동하기 위한 구동력을 제공하는 구동부에 인가되는 전류의 크기를 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 측정하는 단계(S10);
상기 관절이 최대한 굽혀지거나 최대한 펴지는 경우에, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하값의 차이를 계산하는 단계(S20);
상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계(S30); 및
상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달했다고 판단되는 경우의 상기 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도를 메모리에 저장하는 단계(S40);를 포함하며,
상기 S30에서 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하값의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않았다고 판단된 경우, 상기 구동부의 구동을 정지시키기 위한 정지 버튼이 조작되었는지 여부를 판단하는 단계(S31);를 포함하고,
상기 S30에서 상기 전류값의 차이 또는 상기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하지 않더라도, 상기 S31에서 상기 정지 버튼이 조작되었다 판단되는 경우, 상기 구동부의 구동이 정지되고, 상기 정지 버튼이 조작되는 시점에서의 관절의 굽힘 각도 또는 펼침 각도가 상기 메모리에 저장되며,
임의의 설정 각도를 추가 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하고, 상기 입력부를 통해 설정 각도가 입력되는 경우 상기 입력된 설정 각도가 메모리에 저장되며,
상기 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 관절 재활운동 장치를 사용하는 환자의 상태에 맞는 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 생성하고, 상기 환자 맞춤형 재활 프로토콜을 제공하여 관절 재활운동을 수행할 수 있도록 하는 관절 재활운동 장치의 제어방법.
제 9항에 있어서,
상기 관절의 회동 방향을 반대 방향으로 전환하는 단계(S50);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치의 제어방법.
제 9항에 있어서,
상기 S10에서,
상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 전류 측정기가 측정하거나, 상기 구동부의 토크를 토크 센서가 측정하거나, 상기 구동부에 의해 발생하는 부하를 압전 센서가 측정하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치의 제어방법.
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제9항에 있어서,
상기 S10에서 측정된 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기를 필터링하는 단계(S11); 를 더 포함하고,
상기 S20에서는 상기 S11에서 필터링된 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값을 비교하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치의 제어방법.
제10항에 있어서,
상기 S40은,
상기 관절의 회동 방향이 굽힘 방향인지 여부를 판단하는 단계(S41);
상기 관절이 굽힘 방향으로 회동되다가 상기 관절이 최대한 굽혀지는 경우, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 굽힘 각도를 저장하는 단계(S42); 및
상기 관절이 펼침 방향으로 회동되다가 상기 관절이 최대한 펴지는 경우, 상기 구동부에 인가되는 전류의 크기와 상기 구동부의 초기 전류값의 차이 또는 상기 구동부에 의해 발생하는 부하의 크기와 상기 구동부의 초기 부하의 차이가 미리 설정된 목표값에 도달하는 경우 상기 펼침 각도를 저장하는 단계(S43);
를 포함하고,
상기 S50은,
상기 S42 이후 상기 구동부의 회전이 상기 관절이 펼침 방향으로 펴지도록 전환되는 단계(S51); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 관절 재활운동 장치의 제어방법.