KR20150049145A - 재활치료 시스템의 제어방법 - Google Patents

재활치료 시스템의 제어방법 Download PDF

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KR20150049145A
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백현민
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(주)젬텍
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Abstract

본 발명은 환자 스스로 재활치료에 적극적으로 참여할 수 있도록 하면서 운동량이 부족한 부위에 대하여는 인위적인 근자극을 제공하여 상기 부족한 운동량을 보충할 수 있도록 한 새로운 형태의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 재활치료를 위한 동작 제어 신호가 수신될 경우 기구 제어부와 통신하여 착용 기구부에 구비된 동작 센싱부로부터 근력 변화량을 측정하여 그 측정값을 송신하도록 제어하는 제1단계; 상기 수신받은 측정값을 토대로 각 신체 부위별 재활치료의 운동 목표값을 설정하고, 이 운동 목표값에 따른 재활치료를 위한 각 신체 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 실행 게임의 종류를 선택하여 재활치료용 게임기기를 통해 제공하는 제2단계; 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부로부터 각 신체 부위별 근력 변화량을 재차적으로 측정한 측정값을 수신받는 제3단계; 상기 수신받은 측정값을 토대로 각 부위별 근력량의 변화를 확인하고, 이 확인된 각 부위별 근력량 변화값 중 목표값에 비해 부족한 부위를 판단하는 제4단계; 그리고, 상기 판단된 운동 부족 부위에 근자극을 추가로 제공하는 제5단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 재활치료 방법이 제공된다.

Description

재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법{rehabilitation treatment system and rehabilitation treatment method using the system}
본 발명은 재활치료 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환자 스스로 재활치료에 적극적으로 참여할 수 있도록 하면서 운동량이 부족한 부위에 대하여는 인위적인 근자극을 제공하여 상기 부족한 운동량을 보충할 수 있도록 한 새로운 형태의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법에 관한 것이다.
최근, 고도 산업화와 산업 혹은, 교통 재해등에 의한 신체 장애의 문제가 사회적 문제로 부각되고 있으며, 고령화에 의한 신체장애 및 뇌질환의 문제로 인해 의료 및 복지비용 증가에 따른 문제에 직면하고 있는 실정이다.
이러한 장애 및 질환의 치료를 위해 재활치료의 관심이 급증하고 있으며, 이에 따른 재활 운동치료와 재활 훈련기기가 개발되어 사용되고 있으나, 지속적으로 발전하고 있는 재활 운동치료법에 비해 국산 재활훈련기기의 기술은 턱없이 낮아 단순한 기기의 제품군만 출시되고 있으며, 또한 고가의 수입기기의 경우 의료비용의 증가로 인해 치료 효과 및 이용에 대한 관심이 낮을 수밖에 없다는 문제점이 있다.
특히, 재활치료는 환자가 자기 주도하에 운동하는 것이 가장 효과가 크지만 특별한 외적 요인없이는 환자 스스로 자기 주도하에 운동하지는 않고 있음에 따라 재활치료의 효과가 극히 낮을 수밖에 없었다.
물론, 종래에는 등록특허공보 제10-0822483호에 개시된 바와 같이 근전도신호바이오피드백 게임을 이용한 근육 자가운동 시스템을 제시함으로써 환자 스스로가 재활치료에 따른 흥미를 가지면서 적극적으로 운동할 수 있도록 하였다.
하지만, 상기한 종래 기술은 환자의 선택 혹은, 미리 저장되어 있던 해당 환자의 신체정보나 운동이력정보를 토대로 게임 종목의 난이도를 설정하도록 구성될 뿐 해당 환자의 현 상태에 따른 고려는 배제됨에 따라 만일, 환자의 상태 악화가 이루어졌을 경우에는 오히려 해당 환자의 재활치료에 악영향을 미칠 수밖에 없다는 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래 기술은 환자의 신체 중 팔이나 다리 혹은, 허리 등과 같은 광범위한 부위에 대한 일괄적인 재활치료를 목적으로 운동목표를 부여하고 근자극신호를 센싱하도록 한 기술일 뿐 편마비 환자나 신경중추계 환자에서 주로 발생되는 손가락 관절 부위와 같은 특정 부위의 장애에 대한 재활치료에 적용될 수는 없다는 단점이 있을 뿐 아니라, 실제 해당 환자의 신체 중 특정 부위나 특정 관절에 대한 차등적인 운동효과의 부여는 이루어지지 못하여 전체적인 신체 부위에 따른 운동효과의 불균형이 야기될 수밖에 없었고 이를 해소하기 위한 마땅한 대책도 이루어지지 않았던 문제점이 있다.
본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 환자의 현재 상태를 정확히 파악하여 그에 따른 재활치료가 이루어질 수 있도록 하며, 이러한 재활치료는 게임으로 진행되도록 하여 환자 스스로 재활치료에 적극적으로 참여할 수 있도록 하고, 더욱이 운동량이 부족한 부위에 대한 운동량의 보충이 추가적으로 이루어질 수 있도록 한 새로운 형태의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재활치료 시스템에 따르면 재활치료를 위한 환자의 특정 신체 부위를 감싸도록 착용 가능하게 형성된 착용 기구부; 상기 착용 기구부에 구비되면서 해당 신체부위의 각 근육 혹은, 관절에 대한 근력 변화량을 측정하는 동작 센싱부; 착용 기구부에 감싸여지는 각 근육 부위에 구비되면서 해당 부위를 근자극(FES; Functional Electrical Stimulation)하는 근자극부; 상기 착용 기구부에 구비되며, 상기 동작 센싱부에서 측정된 근력 변화량에 대한 정보 데이터를 제공받아 저장하며, 유선 혹은, 무선 통신을 통해 상기 저장된 정보 데이터를 송신함과 더불어 각 제어 신호를 수신하여 상기 근자극부를 제어하는 기구 제어부; 상기 기구 제어부로부터 유선 혹은, 무선 통신을 통해 정보 데이터를 수신받고, 이렇게 수신받은 정보 데이터를 토대로 실행 게임의 난이도 및 각 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 재활치료용 게임기기를 통해 제공함과 더불어 해당 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부를 통해 재차적인 정보 데이터를 수신받아 이 수신받은 정보 데이터를 근거로 운동량 부족 부위를 확인하여 부족한 운동량의 보충을 위한 근자극부의 제어 신호를 전송하도록 프로그래밍된 메인 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 동작 센싱부는 상기 착용 기구부에 감싸여지는 관절 부위에 대한 구부림 정도의 센싱을 위한 압력 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 동작 센싱부에는 착용 기구부의 움직임 방향의 센싱을 위한 각속도 센서와, 착용 기구부의 움직임 속도의 센싱을 위한 가속도 센서 중 적어도 어느 하나가 더 포함됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 근자극부는 전기 자극으로 근수축을 유발시키는 복수의 전극을 포함하여 구성되며, 상기 각 전극은 환자의 피부에 붙일 수 있는 접착성 패드 형태로 제공되거나 혹은, 상기 착용 기구부의 내면인 환자의 피부와 접촉되는 면에 고정 형태로 제공됨을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법에 따르면 재활치료가 필요한 신체 부위에 착용 기구부가 착용된 상태에서 재활치료를 위한 동작 제어 신호가 수신될 경우 기구 제어부와 통신하여 상기 착용 기구부에 구비된 동작 센싱부로부터 해당 착용 부위에 대한 근력 변화량을 측정하여 그 측정값을 송신하도록 제어하는 제1단계; 상기 제1단계를 통해 수신받은 측정값을 토대로 각 신체 부위별 재활치료의 운동 목표값을 설정하고, 이 운동 목표값에 따른 재활치료를 위한 각 신체 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 실행 게임의 종류를 선택하여 재활치료용 게임기기를 통해 제공하는 제2단계; 제2단계에서 제공되는 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부로부터 각 동작 센싱부를 통한 해당 착용 부위에 대한 근력 변화량을 재차적으로 측정하여 그 측정값을 송신하도록 제어하는 제3단계; 상기 제3단계를 통해 수신받은 측정값을 토대로 각 부위별 근력량의 변화를 확인하고, 이 확인된 각 부위별 근력량 변화값 중 목표값에 비해 부족한 부위를 판단하는 제4단계; 그리고, 상기 제4단계에서 판단된 운동이 부족한 부위에 위치된 근자극부의 동작 제어를 통해 근자극을 추가로 제공하도록 기구 제어부에 제어 신호를 송신하는 제5단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1단계의 수행시 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값과, 상기 제4단계의 수행시 재차적으로 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값을 해당 환자의 고유 식별코드에 저장하는 제6단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제6단계에서 저장된 근력 변화량에 대한 각각의 측정값은 차후 해당 환자의 재활치료를 위한 제2단계의 운동 목표값의 설정시 변수로 사용됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2단계의 수행시 설정된 운동 목표값에 따른 재활치료를 위해 선택된 게임의 난이도를 결정하여 이 결정된 난이도에 따라 해당 게임을 실행함을 특징으로 한다.
이와 함께, 상기 제5단계의 근자극은 근수축을 유도하는 기능적 전기 자극(Functional Electrical Stimulation)임을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법은 단순히 게임을 제공하여 환자가 스스로 운동하는 것을 유도하는데 그치지 않고, 해당 환자에 대한 정확한 운동 목표량의 설정 및 게임 난이도가 결정될 수 있도록 함과 더불어 게임을 통한 운동이 완료된 이후에는 운동량이 운동 목표량에 비해 부족한 신체 부위로 근자극을 제공하여 해당 부위의 운동 효과가 보충될 수 있게 되어 더욱 우수한 재활치료를 수행할 수 있게 된 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재활치료 시스템을 설명하기 위해 개략화하여 나타낸 블럭도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재활치료 시스템의 착용 기구부에 대한 일 예를 설명하기 위해 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 재활치료 시스템의 착용 기구부에 대한 다양한 착용 예를 설명하기 위해 이미지화하여 나타낸 상태도
이하, 본 발명의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재활치료 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
이를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 재활치료 시스템은 크게 착용 기구부(100)와, 동작 센싱부(200)와, 근자극부(300)와, 기구 제어부(400)와, 메인 제어부(500)를 포함하여 구성되며, 특히 본 발명은 착용 기구부(100)를 통해 환자의 각 신체 부위별 근력 변화량을 측정한 후 이 변화량에 따라 최적의 운동을 위한 게임을 실행하고, 이 게임의 종료시 각 신체 부위별 근력 변화량을 재차적으로 확인하여 운동이 부족한 부분에 대하여는 추가적인 근자극을 통해 모자란 운동량이 보충될 수 있도록 함을 특징으로 제시한다.
이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 상기 착용 기구부(100)는 재활치료를 위한 환자의 특정 신체 부위를 감싸도록 착용 가능하게 형성된 구조물이다.
본 발명의 실시예에서는 상기 착용 기구부(100)가 환자의 손목과 연결되는 팔의 일부로부터 손목 및 손 전체를 감싸면서 착용되는 장갑의 구조로 이루어짐을 그 예로 하며, 이에 대하여는 첨부된 도 2에 도시한 바와 같다.
다음으로, 상기 동작 센싱부(200)는 상기 착용 기구부(100)에 의해 감싸여지는 손목이나 각 손가락의 움직임을 센싱하기 위한 센서이다.
본 발명의 실시예에서는 상기한 동작 센싱부(200)가 각 손가락의 관절 부위에 대한 굽힘 정도를 센싱하기 위한 압력 센서(210)를 포함하여 이루어짐을 제시한다.
이때, 상기 압력 센서(210)는 착용 기구부(100)가 이루는 각 손가락 부위의 끝단에 와이어(211)를 연결한 후 환자가 손가락을 굽히는 정도에 따라 변동되는 상기 와이어(211)의 변위량을 센싱하는 센서로써, 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 상기 착용 기구부(100)의 손목 부위에 장착 고정된다.
물론, 상기 압력 센서(210)는 전술된 와이어의 변위량를 인지하여 근력 변화량을 센싱하는 구조가 아닌 얇은 필름 방식으로 제작된 FSR(Force Sensing Resistor)로 구성할 수도 있으며, 이의 경우 각 필름의 끝단은 상기 착용 기구부(100)의 각 손가락 부위 끝단에 연결되도록 한다.
다음으로, 상기 근자극부(300)는 재활치료를 위한 신체 부위에 근자극(FES; Functional Electrical Stimulation)을 제공하여 부족한 운동량이 강제적으로 보충될 수 있도록 한 구성이다.
즉, 본 발명의 근자극부(300)는 통상의 경피신경 전기 자극기(TENS;Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation)와 같이 저주파자극을 부여하여 통증 완화에 주로 사용되는 저주파자극기가 아니라 근수축을 유발시키는 근자극을 제공하여 강제적인 운동 효과를 부여할 수 있도록 한 것이다.
상기한 근자극부(300)는 복수의 전극(310)을 포함하여 구성되며, 이때 상기 전극(310)은 환자가 참을 수 있을 정도의 강도로 자극하여 근수축을 유발시키는 근자극용 전극을 의미하며, 이에 관련한 세부 구조는 널리 알려진 바와 같기 때문에 더욱 상세한 설명은 생략한다.
특히, 상기 근자극부(300)를 이루는 각 전극(310)은 상기 착용 기구부(100)의 내면인 환자의 피부와 접촉되는 면에 고정 형태로 제공함으로써 환자가 상기 착용 기구부(100)를 단순히 착용하는 것에 의해 상기 근자극부(300)의 각 전극(310)이 미리 설정된 위치에 항상 유지될 수 있도록 한다. 이때 상기 미리 설정된 위치라 함은 각 신체 부위별 근자극의 부여를 통한 운동 효과의 극대화를 위해 결정한 위치를 의미한다.
물론, 전술된 고정식 전극 구조의 근자극부(300)는 환자의 신체 조건에 따라 환자의 신체와 접촉되는 부위가 미세하게 달라질 수 있음을 고려할 때 상기 각 전극을 환자의 피부에 붙일 수 있는 접착성 패드 형태로 제공하여 구성할 수도 있다.
다음으로, 상기 기구 제어부(400)는 상기 동작 센싱부(200)에서 측정된 정보 데이터를 제공받아 저장하며, 상기 저장된 정보 데이터를 송신함과 더불어 각 제어 신호를 수신하여 상기 근자극부(300)를 제어하는 구성이다.
상기한 기구 제어부(400)는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 상기 착용 기구부(100)의 팔 부위에 고정 설치되면서 상기 동작 센싱부(200)와는 유선으로 각종 신호의 송수신이 가능하도록 연결된다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 상기한 기구 제어부(400)가 후술될 메인 제어부(500)와 무선 통신을 통해 각종 신호 데이터를 송수신할 수 있도록 무선 데이터 송수신부(410)가 추가로 구비된다. 물론, 상기 기구 제어부(400)는 상기 메인 제어부(500)와 유선을 통해 서로 통신 가능하게 연결될 수도 있다.
이때, 상기 무선 데이터 송수신부(410)라 함은 통상의 블루투스 통신 혹은, RFID 통신 등과 같이 무선으로 각종 신호 데이터를 송수신하는 기기이다.
다음으로, 상기 메인 제어부(500)는 상기 기구 제어부(400)와 통신하면서 각종 데이터 신호 및 제어 신호를 송수신하는 컴퓨터 어셈블리이며, 상기 기구 제어부(400)와의 무선 통신을 위한 무선 데이터 송수신부(510)가 추가로 구비되어 이루어진다.
특히, 상기한 메인 제어부(500)는 기구 제어부(400)로부터 유선 혹은, 무선 통신을 통해 근력 변화량에 대한 정보 데이터를 수신받고, 이렇게 수신받은 정보 데이터를 토대로 실행 게임의 난이도 및 각 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 재활치료용 게임기기(600)를 통해 제공하며, 해당 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부(400)를 통해 재차적인 정보 데이터를 수신받음과 더불어 이 수신받은 정보 데이터를 근거로 운동량 부족 부위를 확인하여 부족한 운동량의 보충을 위한 근자극부(300)의 제어 신호를 전송하도록 프로그래밍된 것임을 특징으로 제시한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 재활치료 시스템은 단순히 게임을 제공하여 환자가 스스로 운동하는 것을 유도하는데 그치는 기술이 아니라, 해당 환자에 대한 정확한 운동 목표량의 설정 및 게임 난이도가 결정될 수 있도록 함과 더불어 게임을 통한 운동이 완료된 이후에는 운동량이 운동 목표량에 비해 부족한 신체 부위로 근자극을 제공하여 해당 부위의 운동 효과가 보충될 수 있도록 한 것이다.
하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법에 대하여 첨부된 도 3의 순서도를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 특정 환자에 대한 재활치료 요구가 이루어지면 해당 환자의 재활치료를 위한 신체 부위에 착용 기구부(100)를 착용(S100)시킨다. 이때 본 발명의 실시예에서는 상기 재활치료를 위한 신체 부위가 손임을 그 예로 하며, 이로 인해 상기 착용 기구부(100)는 전술된 재활치료 시스템의 설명을 통해 예시한 바와 같은 장갑의 구조로 이루어짐을 그 예로 한다.
상기한 착용 기구부(100)의 착용이 이루어진 상태에서 메인 제어부(500)는 재활치료를 위한 동작 제어 신호를 수신받는다. 이때, 상기 동작 제어 신호라 함은 예컨대, 재활치료 시스템의 전원 공급이나 재활치료를 위한 시작 버튼의 선택 등이 될 수 있으며, 이는 해당 환자가 직접 수행할 수도 있고, 보호자 혹은, 여타 재활치료를 돕는 보조자에 의해 수행될 수도 있다.
그리고, 상기 메인 제어부(500)로의 재활치료를 위한 동작 제어 신호가 수신되면 상기 메인 제어부(500)는 환자에게 보여지는 디스플레이 화면(610)에 각 신체 부위에 대한 움직임을 순차적으로 요구함과 더불어 기구 제어부(400)와 통신하여 해당 환자의 재활치료 부위에 대한 근력 변화량 측정값을 수신(S200)받는다.
즉, 메인 제어부(500)는 환자에게 보여지는 디스플레이 화면(610)에 특정 손가락의 움직임을 요구하는 화상을 디스플레이하고, 상기 기구 제어부(400)를 통해서는 상기 특정 손가락의 움직임에 따른 근력 변화량의 측정값을 수신받는 것이다.
이때, 상기 기구 제어부(400)는 동작 센싱부(200)를 이루는 압력센서(210)를 통해 해당 손가락의 움직임에 따른 변위량으로 근력 변화량을 계산하고, 이를 상기 메인 제어부(500)로 전송하게 된다.
이와 같은 환자의 특정 신체 부위에 대한 근력 변화량 측정은 재활치료를 위한 모든 부위별로 순차적으로 수행된다.
다음으로, 상기 과정에 의해 해당 환자에 대한 재활치료 부위의 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정이 완료되면 메인 제어부(500)는 기구 제어부(400)를 통해 수신받은 모든 측정값을 토대로 각 신체 부위별 재활치료의 운동 목표값을 각각 설정(S300)한다.
즉, 상기 운동 목표값을 해당 환자의 현재 상태에 따라 각 신체 부위별로 설정함으로써 환자에 대한 현재 상태를 정확히 인지할 수 있을 뿐만 아니라 무리하게 운동하거나 혹은, 부족하게 운동하도록 유도하는 오류의 발생을 최소화할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 운동 목표값에 따른 재활치료를 위한 각 신체 부위별 운동 정도는 전술된 각 신체 부위별 근력 변화량에 따라 달리 결정되며, 이를 토대로 재활치료용 게임의 종류가 선택(S400)된다.
특히, 상기한 재활치료용 게임은 상기 각 신체 부위별 근력 변화량에 따라 그 난이도가 달리 설정되도록 한다. 즉 재활치료를 위한 신체 부위의 근력 변화량이 낮을수록 난이도가 낮아지도록 설정됨으로써 과도한 운동의 수행 및 부족한 운동의 수행이 미연에 방지될 수 있도록 한 것이다.
이후, 상기 메인 제어부(500)는 상기 결정된 게임의 종류 및 설정된 난이도에 따라 재활치료용 게임기기(600)를 통해 해당 게임을 제공한다.
따라서, 환자는 단순히 게임을 즐기면서 운동 효과를 부가적으로 얻게 됨으로써 환자의 자발적이면서도 적극적인 참여가 가능하게 된다.
한편, 전술된 과정에 의해 재활치료용 게임기기(600)를 통해 제공되는 게임이 종료될 경우 메인 제어부(500)는 기구 제어부(400)로 해당 환자의 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정을 재차적으로 요구(S500)한다.
이때, 상기 환자의 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정은 재활치료용 게임의 실행 전에 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정 과정과 동일하게 수행된다. 즉, 메인 제어부(500)가 디스플레이 화면(610)에 특정 손가락의 움직임을 요구하는 화상을 디스플레이하고, 상기 기구 제어부(400)를 통해서는 상기 특정 손가락의 움직임에 따른 근력 변화량의 측정값을 수신받는 것이다.
그리고, 상기한 재활치료 후 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값의 수신이 완료되면 상기 메인 제어부(500)는 재활치료 전에 수행하여 취득하였던 측정값과 상기 재활치료 후에 수행하여 취득한 측정값을 비교하여 각 부위별 재활치료 전후의 근력량 변화를 확인한다.
이와 함께, 상기 메인 제어부(500)는 상기 확인된 각 부위별 근력량 변화값 중 목표값에 비해 부족한 신체 부위를 추출(S600)한다.
이후, 상기 메인 제어부(500)는 운동이 부족한 신체 부위에 위치된 근자극부(300)의 동작 제어를 통해 근자극을 추가로 제공하도록 기구 제어부(400)에 제어 신호를 송신하며, 이러한 제어 신호에 의한 기구 제어부(400)의 제어에 의해 근자극부(300)의 각 전극(310)을 통한 근자극이 이루어짐으로써 운동이 부족한 신체 부위에 대한 운동량을 보충(S700)하게 된다.
즉, 상기 각 전극(310)을 통해 근수축을 유도하는 기능적 전기 자극(Functional Electrical Stimulation)이 이루어짐에 따라 해당 위치의 신체 부위에 대한 강제적인 추가 운동이 수행되고, 이로 인해 해당 부위의 운동량이 보충될 수 있는 것이다.
이때, 상기 근자극의 제공 시간은 부족한 운동량에 따라 달리 설정된다. 즉, 운동량이 부족할수록 더욱 오랜 시간의 근자극 제공이 이루어지도록 제어되는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 전술된 각 과정 중 재활치료용 게임을 통한 재활치료 전에 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값과, 재활치료 후에 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값은 해당 환자의 고유 식별코드에 저장함을 추가로 제시한다.
즉, 상기와 같이 저장된 정보를 토대로 차후 해당 환자의 재활치료를 위한 운동 목표값의 설정시 변수로 사용될 수 있도록 함으로써 더욱 정확한 재활치료가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
결국, 본 발명의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법은 단순히 게임을 제공하여 환자가 스스로 운동하는 것을 유도하는데 그치지 않고, 해당 환자에 대한 정확한 운동 목표량의 설정 및 게임 난이도가 결정될 수 있도록 함과 더불어 게임을 통한 운동이 완료된 이후에는 운동량이 운동 목표량에 비해 부족한 신체 부위로 근자극을 제공하여 해당 부위의 운동 효과가 보충될 수 있게 되어 더욱 우수한 재활치료를 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법은 전술된 실시예의 구조 및 방법으로만 한정되지는 않는다.
예컨대, 재활치료 시스템을 구성하는 동작 센싱부(200)는 착용 기구부(100)의 움직임 방향의 센싱을 위한 각속도 센서(220)나 착용 기구부(100)의 움직임 속도의 센싱을 위한 가속도 센서(230)로 적용함으로써 미세한 움직임 정도 및 움직임 방향까지 정확히 인지할 수 있도록 구성할 수도 있고, 전술된 실시예의 압력센서(210)와 함께 적용함으로써 더욱 정확한 근력 변화량 및 움직임 정도를 판단할 수 있도록 구성할 수도 있으며, 이를 통해 단순한 손가락의 굽힘에 따른 재활이 아닌 손목이나 손 전체의 움직임 등에 대한 재활도 가능하도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 재활치료 시스템의 착용 기구부(100)는 전술된 실시예상의 언급에서와 같이 환자의 신체 부위 중 손 및 팔 부위에만 착용되는 구조로 한정되지는 않는다.
즉, 첨부된 도 4에 나타낸 예시 이미지와 같이 어깨 및 팔, 무릎, 발목 등 다양한 부위에의 착용이 가능한 구조로 제공될 수도 있는 것이다.
이렇듯,본 발명의 재활치료 시스템 및 이를 이용한 재활치료 방법은 다양한 변형이 가능한 유용한 발명이라 할 수 있다.
100. 착용 기구부 200. 동작 센싱부
210. 압력센서 211. 와이어
220. 각속도 센서 230. 가속도 센서
300. 근자극부 310,320,330,340,350. 전극
400. 기구 제어부 410. 무선 데이터 송수신부
500. 메인 제어부 510. 무선 데이터 송수신부
600. 재활치료용 게임기기 610. 디스플레이 화면

Claims (9)

  1. 재활치료를 위한 환자의 특정 신체 부위를 감싸도록 착용 가능하게 형성된 착용 기구부;
    상기 착용 기구부에 구비되면서 해당 신체부위의 각 근육 혹은, 관절에 대한 근력 변화량을 측정하는 동작 센싱부;
    착용 기구부에 감싸여지는 각 근육 부위에 구비되면서 해당 부위를 근자극(FES; Functional Electrical Stimulation)하는 근자극부;
    상기 착용 기구부에 구비되며, 상기 동작 센싱부에서 측정된 근력 변화량에 대한 정보 데이터를 제공받아 저장하며, 유선 혹은, 무선 통신을 통해 상기 저장된 정보 데이터를 송신함과 더불어 각 제어 신호를 수신하여 상기 근자극부를 제어하는 기구 제어부;
    상기 기구 제어부로부터 유선 혹은, 무선 통신을 통해 정보 데이터를 수신받고, 이렇게 수신받은 정보 데이터를 토대로 실행 게임의 난이도 및 각 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 재활치료용 게임기기를 통해 제공함과 더불어 해당 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부를 통해 재차적인 정보 데이터를 수신받아 이 수신받은 정보 데이터를 근거로 운동량 부족 부위를 확인하여 부족한 운동량의 보충을 위한 근자극부의 제어 신호를 전송하도록 프로그래밍된 메인 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 센싱부는
    상기 착용 기구부에 감싸여지는 관절 부위에 대한 구부림 정도의 센싱을 위한 압력 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템.
  3. 제 1 항 또는, 제 2 항에 있어서,
    상기 동작 센싱부에는
    착용 기구부의 움직임 방향의 센싱을 위한 각속도 센서와,
    착용 기구부의 움직임 속도의 센싱을 위한 가속도 센서 중 적어도 어느 하나가 더 포함됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 근자극부는 전기 자극으로 근수축을 유발시키는 복수의 전극을 포함하여 구성되며,
    상기 각 전극은 환자의 피부에 붙일 수 있는 접착성 패드 형태로 제공되거나 혹은, 상기 착용 기구부의 내면인 환자의 피부와 접촉되는 면에 고정 형태로 제공됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템.
  5. 재활치료가 필요한 신체 부위에 착용 기구부가 착용된 상태에서 재활치료를 위한 동작 제어 신호가 수신될 경우 기구 제어부와 통신하여 상기 착용 기구부에 구비된 동작 센싱부로부터 해당 착용 부위에 대한 근력 변화량을 측정하여 그 측정값을 송신하도록 제어하는 제1단계;
    상기 제1단계를 통해 수신받은 측정값을 토대로 각 신체 부위별 재활치료의 운동 목표값을 설정하고, 이 운동 목표값에 따른 재활치료를 위한 각 신체 부위별 운동 정도를 달리 결정하여 실행 게임의 종류를 선택하여 재활치료용 게임기기를 통해 제공하는 제2단계;
    제2단계에서 제공되는 게임이 종료될 경우 상기 기구 제어부로부터 각 동작 센싱부를 통한 해당 착용 부위에 대한 근력 변화량을 재차적으로 측정하여 그 측정값을 송신하도록 제어하는 제3단계;
    상기 제3단계를 통해 수신받은 측정값을 토대로 각 부위별 근력량의 변화를 확인하고, 이 확인된 각 부위별 근력량 변화값 중 목표값에 비해 부족한 부위를 판단하는 제4단계; 그리고,
    상기 제4단계에서 판단된 운동이 부족한 부위에 위치된 근자극부의 동작 제어를 통해 근자극을 추가로 제공하도록 기구 제어부에 제어 신호를 송신하는 제5단계;를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1단계의 수행시 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값과, 상기 제4단계의 수행시 재차적으로 취득한 각 신체 부위별 근력 변화량에 대한 측정값을 해당 환자의 고유 식별코드에 저장하는 제6단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제6단계에서 저장된 근력 변화량에 대한 각각의 측정값은
    차후 해당 환자의 재활치료를 위한 제2단계의 운동 목표값의 설정시 변수로 사용됨을 특징으로 하는 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2단계의 수행시 설정된 운동 목표값에 따른 재활치료를 위해 선택된 게임의 난이도를 결정하여 이 결정된 난이도에 따라 해당 게임을 실행함을 특징으로 하는 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제5단계의 근자극은
    근수축을 유도하는 기능적 전기 자극(Functional Electrical Stimulation)임을 특징으로 하는 재활치료 시스템을 이용한 재활치료 방법.
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