KR20140001040A - 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치에 관한 것으로서, 종아리에 부착된 전기자극 장치와 발뒤꿈치 하면에 부착된 풋(Foot) 스위치에 의해서만 구동되고, 발목의 내측, 중앙 및 외측면에 각각 부착된 발목 내전 감지 센서, 발목 굽힘 감지 센서, 및 발목 외전 감지 센서의 피드백 없이 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근에 전극을 부착하여 전기자극에 의해서 발목을 위로 움직일 수 있도록 유도하는 수동모드와; 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절할 수 있는 능동 보조모드와; 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절하고 PC 프로그램에 의해 구동되는 PC 결합형 능동 보조모드와; 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 상기 센서 들과 PC 프로그램과 함께 구동되는 PC 결합형 능동모드로 구성된 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성된 본 발명은 발과 발목의 움직임이 자연스럽지 못하고 재활 치료를 해야 하는 사용자의 근육 및 신경을 활성화하도록 하고, 환자의 흥미를 유발하고 수동 및 능동적 참여를 유도하기 위해 다양한 모드로 구성하여 시스템이 동작되며, 환자의 증상에 따라 수동적 훈련, 능동적 훈련을 선택하고 환자의 흥미를 유발하기 위해 PC 콘텐츠와 결합하여 컴퓨터 게임을 하듯이 훈련할 수 있어, 재활 능률을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
Description
본 발명은 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 신경계의 질환과 손상으로 발과 발목의 기능장애나 근긴장도 조절 이상으로 움직임이 자연스럽지 못하여 재활 치료를 해야 하는 사용자의 근육 및 신경을 활성화하도록 하고, 환자의 흥미를 유발하고 수동 및 능동적 참여를 유도하기 위해 다양한 모드로 구성하여 시스템이 동작되며, 환자의 증상에 따라 수동적 훈련, 능동적 훈련을 선택하고 환자의 흥미를 유발하기 위해 PC 콘텐츠와 결합하여 컴퓨터 게임을 하듯이 훈련할 수 있어, 재활 능률을 향상시키는 신경기능 회복을 위한 재활 훈련 장치에 관한 것이다.
일반적으로 신경계의 손상과 질환은 운동기능 및 감각기능의 장애를 초래하게 되고, 일상생활동작의 기능제한과 함께 근위축, 근구축, 근건 단축, 관절운동장애, 골다공증, 만성통증, 이동과 보행장애 등 다양한 합병증과 속발증을 초래하게 된다. 그러나 신경계의 손상과 질환에 대해서는 그 원인 진단과 증상 완화에 초점을 둔 치료법이 주로 사용되고 있으며, 신경 손상에 따른 운동기능의 마비나 감각기능의 회복을 위한 본질적인 치료법은 그리 많지 않은 것이 현실이다. 신경계 손상에 따른 감각기능이나 운동기능 손실은 신경의 손상 정도에 따라 다소 차이가 있으나 각종 사고에 의한 중추신경의 절단이나 손상의 경우 완전한 회복을 기대하기가 거의 불가능하며, 뇌졸중, 뇌종양과 같은 신경계 질환에 의한 신경손상 역시 완전한 회복이 어렵고, 부분적인 회복 상태로 평생 여명동안 장기적인 기능장애를 초래하게 된다. 이로 인한 운동기능 및 감각기능의 상실은 일상생활을 영위하는데 가장 기본적인 동작마저 제한하여 사람다운 삶을 영위하기가 어렵고, 활동제한으로 장기간 근육을 사용하지 못함에 따른 근위축, 근구축, 근건 단축, 근강직과 혈행순환 장애에 따른 피부괴사 등 중대한 합병증과 속발증이 불가피하게 수반되게 되어 지속 재활치료가 여명기간 필수적으로 제공되어야 하는 상태가 된다.
이러한 이유로, 최근 중추신경계 질환과 손상으로 인한 상, 하지 마비환자에서 감각운동성 신경기능을 회복시키는데 주안점을 두어, 일상생활동작기능을 보조하고 증진시키거나, 이동과 보행능력을 향상시키기 위해 신경자극조율치료의 일환으로 여러 가지 전기자극기가 개발되고 있다.
그러나 이러한 종래의 전기자극기는 전기자극기에 내장된 패턴에 따라 근육에 전기자극을 가해주는 방식만 가능한 피동치료법이기 때문에 환자가 단지 전기자극기의 '자극'이란 단순 기능에만 의존하게 될 뿐만 아니라 흥미를 유발할 수 있는 요소가 없어, 적극적인 재활 동기부여를 제공하여 주지 못하여 여명기간 치료요망 상태에서 '지속가능한 신경자극조율치료'를 장기간 적용해야 하는 측면을 고려할 때 장기간 효율적인 치료가 불가능한 문제점이 제기되어 왔다.
특히 하지의 경우 기본 일상생활동작 중 이동동작, 보행동작 등 기능 수행에 필수적인 발 및 발목의 움직임 활성화를 위한 동작-특성화된 맞춤형 하지 신경근육자극치료 기기 개발이 거의 부재하며, 기능적 전기자극 치료 내용도 바이오피드백 형태로 제공되지 못하는 등 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신경계의 질환과 손상으로 발과 발목의 기능장애나 근긴장도 조절 이상으로 움직임이 자연스럽지 못하여 재활 치료를 해야 하는 사용자의 근육 및 신경을 활성화하도록 하고, 환자의 흥미를 유발하고 수동 및 능동적 참여를 유도하기 위해 다양한 모드로 구성하여 시스템이 동작되며, 환자의 증상에 따라 수동적 훈련, 능동적 훈련을 선택하고 환자의 흥미를 유발하기 위해 PC 콘텐츠와 결합하여 컴퓨터 게임을 하듯이 훈련할 수 있어, 발 및 발목 기능의 재활 능률을 향상시키는 신경기능 회복을 위한 재활 훈련 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치는, 종아리에 부착된 전기자극 장치와 발뒤꿈치 하면에 부착된 풋(Foot) 스위치에 의해서만 구동되고, 발목의 내측, 중앙 및 외측면에 각각 부착된 발목 내전 감지 센서, 발목 굽힘 감지 센서, 및 발목 외전 감지 센서의 피드백 없이 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근에 전극을 부착하여 전기자극에 의해서 발목을 위로 움직일 수 있도록 유도하는 수동모드와; 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절할 수 있는 능동 보조모드와; 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절하고 PC 프로그램에 의해 구동되는 PC 결합형 능동 보조모드와; 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 상기 센서 들과 PC 프로그램과 함께 구동되는 PC 결합형 능동모드로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치에 의하면, 발과 발목의 움직임이 자연스럽지 못하고 재활 치료를 해야 하는 사용자의 근육 및 신경을 활성화하도록 하고, 환자의 흥미를 유발하고 수동 및 능동적 참여를 유도하기 위해 다양한 모드로 구성하여 시스템이 동작되며, 환자의 증상에 따라 수동적 훈련, 능동적 훈련을 선택하고 환자의 흥미를 유발하기 위해 PC 콘텐츠와 결합하여 컴퓨터 게임을 하듯이 훈련할 수 있어, 재활 능률을 향상시키는 효과를 가지고 있다.
도 1은 본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치가 하지에 부착된 상태를 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 4 종류의 훈련모드를 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 4 종류의 훈련모드를 도시한 사진.
도 3은 본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치를 도시한 블록도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
[실시예]
도 1은 본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치가 하지에 부착된 상태를 도시한 사진이고, 도 2는 본 발명의 4 종류의 훈련모드를 도시한 사진이며, 도 3은 본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치를 도시한 블록도이다.
본 발명의 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기기의 설정에 따라 4종류의 훈련 모드로 구동되며, 전기자극 장치와 풋(Foot) 스위치에 의해서만 구동되는 수동모드와, 휨센서 피드백과 상기 풋 스위치를 이용하여 전기자극하는 능동 보조모드와, PC(personal computer) 프로그램과 결합된 휨센서 피드백을 이용하여 전기자극하는 PC 결합형 능동 보조모드와, 상기 PC 프로그램과 휨센서의 움직임을 이용하여 훈련하는 PC 결합형 능동모드로 구성된다.
상기 수동모드는 휨센서의 피드백 없이 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근에 전극을 부착하여 전기자극에 의해서 발목을 위로 움직일 수 있도록 유도하며, 이때 보행시 풋 스위치를 통해 발이 지면에서 떨어지는 시점을 감지하여 바로 발목을 위로 올릴 수 있는 전경골근에 전기자극을 가해 보행시 발목이 아래로 떨어지는 풋드롭(foot drop) 환자에게 적용되는 모드이다.
상기 능동 보조모드는 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 휨센서를 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 휨센서의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절할 수 있는 모드이다.
이때 보행시 보행시점을 풋 스위치가 감지하게 되며, 풋 스위치가 감지되는 시점에 맞춰 휨센서의 설정한 범위에 가까이 들어오면 올수록 자극의 세기는 약해지며 멀어지면 자극의 세기의 강도가 강해져 휨센서의 범위만큼 훈련할 수 있는 능동 보조모드이다.
상기 PC 결합형 능동 보조모드는 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 휨센서를 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 휨센서의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절하고 PC 프로그램에 의해 구동되는 모드이다.
이때 PC 프로그램의 콘텐츠가 발목을 위로 올리는 동작을 유도할 경우 환자 스스로 발목 굽힘근의 움직임에 따라 전기 자극을 가해 휨센서의 설정한 범위에 가까이 들어오면 올수록 자극의 세기는 약해지며 멀어지면 자극의 세기의 강도가 강해져 환자가 스스로 물체를 잡을 수 있는 훈련모드이다.
상기 PC 결합형 능동모드는 환자의 발목의 움직임을 휨센서를 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 휨센서와 PC 프로그램과 함께 구동되는 모드이다.
이때 PC 프로그램의 콘텐츠가 발목을 위로 올리는 동작을 유도할 경우 환자 스스로 발목을 위로 올리는 움직임에 따라 휨센서의 설정한 범위에 들어오면 물체를 발목 위로 올리는 훈련모드이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 휨센서는 발목의 전면 중앙 구부러진 부분에 부착된 발목굽힘 감지 센서와, 발목의 외측면에 부착되는 발목 외전 감지 센서 및, 발목의 내측면에 부착되는 발목 내전 감지 센서로 이루어진다.
이들 휨센서는 센서고정 및 발목고정 스트랩에 감싸여진다.
발목의 종아리에는 2채널 FES를 고정하는 전극부착 및 전기자극기 고정기구물이 설치되어 있다. 상기 2채널 FES에서 인출된 와이어는 발뒤꿈치 하면에 부착된 풋 스위치와 연결되고, 상기 와이어는 중간에 커넥터를 매개로 부착되어 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.
Claims (1)
- 종아리에 부착된 전기자극 장치와 발뒤꿈치 하면에 부착된 풋(Foot) 스위치에 의해서만 구동되고, 발목의 내측, 중앙 및 외측면에 각각 부착된 발목 내전 감지 센서, 발목 굽힘 감지 센서, 및 발목 외전 감지 센서의 피드백 없이 발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근에 전극을 부착하여 전기자극에 의해서 발목을 위로 움직일 수 있도록 유도하는 수동모드와;
발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절할 수 있는 능동 보조모드와;
발목 굽힘근과 환자가 외전이 심할 경우 내전을 유도하는 근 또는 내전이 심할 경우 외전을 유도한 근에 전극을 부착하고, 환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 전기자극 세기를 상기 센서들의 설정 범위 내에서 자동으로 자극세기를 조절하고 PC 프로그램에 의해 구동되는 PC 결합형 능동 보조모드와;
환자의 발목의 움직임을 상기 센서들을 통해 환자가 움직일 수 있는 범위를 설정한 후 상기 센서 들과 PC 프로그램과 함께 구동되는 PC 결합형 능동모드로 구성된 것을 특징으로 하는 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120069376A KR20140001040A (ko) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120069376A KR20140001040A (ko) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140001040A true KR20140001040A (ko) | 2014-01-06 |
Family
ID=50138743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120069376A KR20140001040A (ko) | 2012-06-27 | 2012-06-27 | 수동, 능동 훈련이 가능한 바이오피드백 하지 기능적 전기자극 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140001040A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180052142A (ko) * | 2016-11-09 | 2018-05-18 | 한국로봇융합연구원 | 신경계 질환용 하지 재활장치 |
| WO2022097933A1 (ko) * | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 대한민국(국립재활원장) | 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치 및 그 제어방법 |
| KR20230018593A (ko) * | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 한국과학기술원 | 사용자의 움직임에 따라 발목의 2축 강성을 보조하는 발목 보조 장치 |
-
2012
- 2012-06-27 KR KR1020120069376A patent/KR20140001040A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180052142A (ko) * | 2016-11-09 | 2018-05-18 | 한국로봇융합연구원 | 신경계 질환용 하지 재활장치 |
| WO2022097933A1 (ko) * | 2020-11-05 | 2022-05-12 | 대한민국(국립재활원장) | 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치 및 그 제어방법 |
| KR20230018593A (ko) * | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 한국과학기술원 | 사용자의 움직임에 따라 발목의 2축 강성을 보조하는 발목 보조 장치 |
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