KR20150113671A - 자세 교정 장치 및 그의 운용방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보행 장애를 겪고 있는 환자들의 자세를 교정하기 위한 자세 교정 장치 및 그의 운용방법에 관한 것으로, 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 트레드밀 발판 위를 보행할 때에, 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 감지하며; 트레드밀의 전면부에 설치된 입출력부를 통해 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도(또는, 3D 카메라로 인지한 환자의 보행패턴)를 실시간으로 디스플레이하며; 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 이용하여, 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하고 계산된 좌족보행속도 및 우족보행속도에 따라 속도 제어하며; 속도 제어에 따라 이에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 준다.
Description
본 발명은 자세 교정 장치 및 그의 운용방법에 관한 것으로, 특히 보행 장애를 겪고 있는 환자들의 자세를 교정하기 위한 자세 교정 장치 및 그의 운용방법에 관한 것이다.
보행 장애는 일반적으로 소아마비 및 근육장애를 포함하는 선천적인 장애와, 사고 및 뇌졸중의 후유증으로 인한 편마비, 편측 감각의 소실, 인지 기능의 저하 등의 후천적 장애로 구분될 수 있다. 이러한 보행 장애는 근위약, 경직, 균형 감각의 장애 등으로 인하여 비정상적인 보행을 보이게 되는 경우로서, 보행 능력은 환자의 삶의 질을 결정할 수 있을 만큼 중요한 요소이므로 이를 치료할 수 있는 장치에 대한 중요성이 부각되고 있다. 이러한 치료 장치로서 트레드밀이 있는데, 모터 하나에 발판이 하나로 움직이면서 속도 및 경사 조절을 수행하여 환자의 보행에 대한 자세를 교정할 수 있도록 하고 있다.
한국공개특허 제10-2012-0105085호(2012.09.25 공개)는 운동신경 발달이 미숙하거나 뇌손상으로 운동신경이 손상되어 자력에 의한 자세교정 능력이 상실된 환자의 보행자세 및 보행 기능을 올바르게 교정하기 위한 교정 트레드밀에 관하여 기재되어 있는데, 양단에 한 쌍의 손잡이 봉이 평행하게 구비되는 트레드밀 발판; 트레드밀 발판 상부에 설치되고, 사용자 발의 양측에서 보행방향을 안내하도록 이격 배치되는 보행교정판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 보행교정판과 오르막 내리막 상하 경사 및 엉덩이 밀림방지 봉에 의해 다리의 보행방향 및 보폭조절이 안내됨에 따라 운동신경 발달이 미숙하거나 뇌손상으로 운동신경이 손상되어 자력에 의한 자세교정 능력이 상실된 환자가 반복된 재활훈련을 통하여 올바른 자세에 대한 운동감각이 숙달되어 보행자세가 바르게 교정됨은 물론 손상된 운동신경을 빠르게 회복할 수 있다.
한국등록특허 제10-1238094호(2013.02.21 등록)는 보행 또는 달리기에 사용되는 트레드밀에 보행교정을 위한 보행교정판과, 발 각도를 교정하는 발각도교정판을 구비하여, 장애 등으로 보행이 불완전한 보행자의 올바른 보행을 유도하고, 반복적인 보행 연습을 통해 올바른 보행으로 교정하게 해 주는 보행 교정기에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 구동수단에 의해 무한궤도 운동하는 보행벨트와, 보행벨트와 구동수단이 설치되는 메인프레임과, 메인프레임 상에 보행벨트의 구동방향으로 설치되고, 소정 간격으로 이격 설치되어 보행자의 보행방향과 보행위치를 안내하는 보행교정판을 구비하되, 보행교정판에는 각각의 위치를 조절할 수 있도록 위치조절수단이 구비되고, 보행교정판은 한 쌍의 내측보행교정판과 한 쌍의 외측보행교정판으로 구성되되, 내측보행교정판과 외측보행교정판이 마주보는 면에는 각각 보행교정판에 일단이 힌지 결합되어 회동하는 발각도교정판이 구비되며, 발각도교정판의 타단에는 각도조절링크의 일단이 회동 가능하도록 결합되고, 각도조절링크의 타단은 보행교정판의 상부면에 소정간격으로 형성된 각도조절홈에 고정핀에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 종래의 자세 교정 장치는, 하나의 구동모터에 의해 발판이 하나로 움직이면서 환자의 보행속도를 조절하여 환자의 보행에 대한 자세를 교정함으로써, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자들의 경우에, 환자의 좌우 발의 보행 시에 차이가 나는 보행속도를 고려하지 않아 환자에게 보행 교정을 매우 힘들게 수행하도록 하는 단점이 있다.
상술한 바와 같은 종래의 자세 교정 장치는, 환자들이 보행할 때에 본인들의 발 각도 및 압력을 알 수 없으므로, 전적으로 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등이 직접 교정해 주어야 하는 어려움이 있었으며, 또한 정상적인 보행 모습과 환자 자신의 보행 모습을 비교할 수 없어 환자 자신의 보행자세 교정에 대한 이해도가 매우 낮을 뿐만 아니라 환자 자신의 자세 교정에 어려움을 많이 겪는 단점도 가지고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점 내지는 필요성을 해결하기 위한 것으로, 보행 장애를 겪고 있는 환자들의 자세를 교정하기 위한 자세 교정 장치 및 그의 운용방법을 제공한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 트레드밀 발판 위를 보행할 때에, 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 감지하는 환자보행감지부; 상기 환자보행감지부에서 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 전달받아, 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하고 계산된 좌족보행속도 및 우족보행속도에 따라 속도 제어하는 발판구동제어부; 상기 발판구동제어부의 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 발판구동제어부의 속도 제어에 따라 이에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 발판구동부; 및 트레드밀의 전면부에 설치되어, 상기 발판구동제어부를 통해 입력되는 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 디스플레이하는 입출력부를 포함하는 자세 교정 장치를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 환자보행감지부는, 상기 트레드밀 발판 각각 아래에 설치된 면압센서를 구비하여, 환자의 왼발과 오른발 각각에 대한 족저압력과, 환자 보행 시 왼발 및 오른발의 각도를 각각 감지하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 환자보행감지부는, 상기 면압센서에서 감지한 각각의 위치들 중에서 각각의 특정 위치에 대한 정보를 상기 좌족저압력 및 우족저압력으로 상기 발판구동제어부에 입력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 환자보행감지부는, 상기 면압센서에서 감지한 각각의 위치들에 대한 분포도를 각각 형성시키고, 형성된 좌족분포도 및 우족분포도를 기 설정해 둔 기준좌족분포도 및 기준우족분포도에 비교하여, 형성 좌족분포도와 기준좌족분포도 간의 각도 및 형성 우족분포도와 기준우족분포도 간의 각도를 상기 좌족각도 및 우족각도로 각각 산출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 환자보행감지부는, 상기 형성 좌족분포도와 기준좌족분포도의 후미 부분을 서로 일치시킨 후에, 상기 형성 좌족분포도와 기준좌족분포도의 전두 부분 사이의 각도를 산출하며, 상기 형성 우족분포도와 기준우족분포도의 후미 부분을 서로 일치시킨 후에, 상기 형성 우족분포도와 기준우족분포도의 전두 부분 사이의 각도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 환자보행감지부는, 사람이 왼발과 오른발을 정상적으로 상기 트레드밀 발판 위에서 각각 보행했을 경우에, 상기 면압센서에서 감지한 위치들에 대한 분포도를 미리 내부 메모리에 상기 기준좌족분포도 및 기준우족분포도로 저장해 두는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 발판구동부에서 수행하고 있는 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도를 각각 확인하며, 상기 환자보행감지부에서 감지된 좌족 특정 위치 및 우족 특정 위치를 각각 전달받아 그 변화 값을 각각 산출하고, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도를 기준으로 상기 변화 값 각각에 대응하는 좌족보행속도 및 우족보행속도를 각각 계산하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 변화 값이 감소하는 경우에, 감소 변화 값만큼 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도보다 느린 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하며, 상기 변화 값이 증가하는 경우에, 증가 변화 값만큼 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도보다 빠른 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도 별로 상기 변화 값에 대응하는 좌족보행속도 및 우족보행속도를 데이터베이스화하여 이용하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도가 좌족보행속도 및 우족보행속도와 각각 동일하도록 상기 발판구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 입출력부를 통해 입력되는 신크로 기능 수행 명령에 따라 좌족보행속도와 우족보행속도 간의 차이를 확인하고, 확인된 양측 보행속도 차이에 대응하는 교정 모드를 상기 메모리부로부터 판독하고, 판독한 교정 모드에 맞게 상기 발판구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 입출력부를 통해 입력되는 환자 정보와 교정 수행 명령에 따라 환자 정보에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도에 대한 정보를 상기 메모리부로부터 판독하고, 판독한 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 상기 발판구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 발판구동부에 대한 속도 제어를 통해 상기 트레드밀 발판의 이동 거리를 확인하여 환자의 칼로리 소모량, 운동시간을 측정하며, 또한 맥박 또는 심박 측정기를 통해 맥박 또는 심박을 측정하며, 측정된 칼로리 소모량, 운동시간, 맥박 또는 심박을 상기 입출력부를 통해 모니터로 출력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 발판구동부의 구동을 제어하여 상기 트레드밀 발판의 경사를 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 메모리부는, 기 설정된 시간 간격으로 양측 보행속도 차이를 기 설정된 감소 값만큼씩 감소시켜 양측 보행속도를 일치시켜 주도록 발판구동부(140)의 구동을 제어하기 위해서, 양측 보행속도 차이별로 이에 대응하는 교정 모드에 대한 정보를 데이터베이스화하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 메모리부는, 각 환자별로 좌족보행속도 및 우족보행속도에 대한 정보를 데이터베이스화하여 저장해 두며, 좌족보행속도 및 우족보행속도에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도에 대한 정보를 저장해 주는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동부는, 상기 발판구동제어부의 속도 제어에 따라 각각 회전하여 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 두 개의 구동모터; 및 상기 트레드밀 하부에 일정한 간격으로 이격되어 있으면서 상기 구동모터 각각의 회전축과 체결되어 상기 구동모터의 각 회전축 구동에 의해 각각 무한궤도 운동하는 두 개의 트레드밀 발판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동부는, 상기 트레드밀 발판의 전부 또는 후부의 측부에 설치되며, 상기 발판구동제어부의 경사 제어에 따라 상기 트레드밀 발판의 경사를 만들어 주는 상하조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 입출력부는, 입체 디스플레이가 가능한 3D 헤드 마운트를 연결하여, 환자가 3D 헤드 마운트를 착용한 상태에서 상기 발판구동제어부를 통해 입력되는 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 상기 3D 헤드 마운트를 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 자세 교정 장치는, 환자를 주시할 수 있는 트레드밀의 위치에 고정 설치시켜, 환자가 상기 트레드밀 발판 위에서 보행하는 모습을 인식하며, 인식된 환자 보행영상을 스켈레톤 혹은 사람 모형의 보행영상으로 변환시켜 주는 3D 카메라부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 3D 카메라부에서 변환시킨 환자 보행영상을 상기 입출력부를 통해 모니터로 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 발판구동제어부는, 상기 메모리부로부터 기 설정해 둔 정상보행영상을 판독한 후에, 판독한 정상보행영상을 상기 3D 카메라부에서 변환시킨 환자 보행영상과 오버랩시켜, 상기 입출력부를 통해 모니터로 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 트레드밀 발판 위를 보행할 때에, 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 감지하는 단계; 트레드밀의 전면부에 설치된 입출력부를 통해 상기 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 디스플레이하는 단계; 상기 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 이용하여, 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하고 계산된 좌족보행속도 및 우족보행속도에 따라 속도 제어하는 단계; 및 상기 속도 제어에 따라 이에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 단계를 포함하는 자세 교정 장치의 운용방법을 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 자세 교정 장치의 운용방법은, 입출력부를 통해 환자 정보 및 교정 수행 명령을 입력받아, 이에 따라 환자 정보에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도에 대한 정보를 판독하는 단계; 및 상기 판독한 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 발판구동부의 구동을 제어하여 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 자세 교정 장치의 운용방법은, 입출력부를 통해 교정 수행 명령을 입력받아, 표준 좌측발판이동속도 및 표준 우측발판이동속도에 대한 정보를 판독하는 단계; 및 상기 판독한 표준 좌측발판이동속도 및 표준 우측발판이동속도로 발판구동부의 구동을 제어하여 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 보행 장애를 겪고 있는 환자들의 자세를 교정하기 위한 자세 교정 장치 및 그의 운용방법을 제공함으로써, 운동센터에서도 사용하여 쉽게 환자의 자세 교정을 수행할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
본 발명에 의하면, 구동모터를 각각 하나씩 두 개를 두어 좌우 발의 보행 시에 차이가 나는 보행속도를 각각에 맞추어 줌으로써, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자들의 경우에도 힘들지 않게 보행을 교정할 수 있도록 하는 효과를 가진다. 또한, 본 발명에 의하면, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자들의 경우에 좌우 발의 보행 시에 차이가 나는 보행속도를 각각에 맞추어 트레드밀과 환자 간의 보행속도를 서로 유사하게 해 준 후에, 신크로(Syncro) 기능을 이용해서 점차 양측 구동모터의 속도를 같도록 만들어 줌으로써, 환자를 정상적인 보행으로 쉽게 교정해 줄 수 있으며, 이에 일반적인 트레드밀의 기능으로 환자에게 정상적인 보행을 계속 유지시킬 수 있도록 해 주는 효과도 가진다.
본 발명에 의하면, 트레드밀의 발판 아래에 면압센서(즉, 족저압측정기)를 설치해서 환자 보행 시에 족저압력 및 보행 시 발의 각도를 트레드밀의 전면부에 설치한 모니터를 통해서 실시간으로 보여줌으로써, 환자들이 보행할 때에 직접 본인들이 발의 각도 및 압력을 볼 수 있고 이를 통해 직접 자세를 교정할 수 있으며, 또한 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등도 이를 육안으로 확인하면서 환자들의 자세 교정을 쉽게 도와 줄 수 있는 효과도 가진다.
본 발명에 의하면, 트레드밀 앞에 3D 카메라 및 모니터를 위치시켜 환자가 보행하는 모습(패턴)을 3D 카메라로 인식시킨 이후에, 모니터에 스켈레톤(Skeleton) 혹은 사람 모형으로 걷는 모습(패턴)을 보여주면서 정상 보행 모습(패턴)과 오버랩시켜, 환자가 정상 보행 모습(패턴)과 본인의 보행 모습(패턴)을 즉시 비교해 줌으로써, 환자 스스로 모니터를 통해 본인의 보행 모습(패턴)을 보고 정상 보행 모습(패턴)으로 쉽게 교정해 줄 수 있으며, 또한 환자 스스로 보행자세 교정에 대한 이해도를 높일 수 있는 효과도 가진다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치의 운용방법을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치의 운용방법을 설명하는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치 및 그의 운용방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 자세 교정 장치(100)는, 환자보행감지부(110), 발판구동제어부(120), 메모리부(130), 발판구동부(140), 입출력부(150)를 포함한다.
환자보행감지부(110)는, 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 발판(201, 202) 위를 보행할 경우에, 환자의 족저압력(즉, 좌족저압력과 우족저압력)을 각각 감지함과 동시에 환자 보행 시 발의 각도(즉, 좌족각도 및 우족각도)를 각각 감지하며, 해당 감지된 환자 족저압력에 대한 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)와 환자 보행 시 발의 각도에 대한 정보(즉, 환자 보행 시 좌족각도 정보 및 환자 보행 시 우족각도 정보)를 발판구동제어부(120)에 입력해 준다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)는, 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각 아래에 면압센서(즉, 족저압측정기)(설명의 편의상으로 도면에 도시하지 않음)를 설치해 둘 수 있으며, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에, 해당 설치된 면압센서를 통해 환자의 왼발과 오른발 각각에 대한 족저압력을 각각 감지함과 동시에, 환자 보행 시 왼발 및 오른발의 각도를 각각 감지할 수 있다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)는, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에 면압센서에서 감지한 각각의 위치들 중에서 각각의 특정 위치(예를 들어, 가장 후미에 있는 위치, 또는 가장 전두에 있는 위치 등)에 대한 정보를 환자 족저압력 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)로 발판구동제어부(120)에 입력해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)는, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에 면압센서에서 감지한 각각의 위치들에 대한 분포도를 각각 형성시켜 줄 수 있으며, 이때 해당 형성된 분포도(즉, 좌족분포도 및 우족분포도)를 기 설정해 둔 기준 분포도(즉, 기준좌족분포도 및 기준우족분포도)에 비교하여 각 형성 분포도와 각 기준 분포도 간의 각도(즉, 형성 좌족분포도와 기준좌족분포도 간의 각도 및 형성 우족분포도와 기준우족분포도 간의 각도)를 환자 보행 시 발의 각도(즉, 환자 보행 시 좌족각도 및 우족각도)로 각각 산출해 줄 수 있다. 이때, 환자보행감지부(110)는, 형성 분포도와 기준 분포도 간의 각도를 산출할 때에, 형성 분포도(즉, 형성 좌족분포도 및 형성 우족분포도)의 후미 부분과 기준 분포도(즉, 기준우족분포도 및 기준우족분포도)의 후미 부분을 서로 일치시킨 후에, 형성 분포도(즉, 형성 좌족분포도 및 형성 우족분포도)의 전두 부분과 기준 분포도(즉, 기준우족분포도 및 기준우족분포도)의 전두 부분 사이의 각도를 산출해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)는, 사람이 왼발과 오른발을 정상적으로 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행했을 경우에 면압센서에서 감지한 위치들에 대한 분포도를 미리 내부 메모리에 기준 분포도(즉, 기준좌족분포도 및 기준우족분포도)로 저장해 둘 수 있다.
발판구동제어부(120)는, 환자보행감지부(110)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)와 환자 보행 시 발 각도 정보(즉, 환자 보행 시 좌족각도 정보 및 환자 보행 시 우족각도 정보)를 전달받아, 해당 전달받은 환자 족저압력 정보를 이용하여 환자의 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)를 계산하고 해당 계산된 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)에 따라 발판구동부(140)의 구동을 제어(즉, 속도 제어)하며, 해당 전달받은 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 입출력부(150)에 입력해 준다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 발판구동부(140)에서 수행하고 있는 현재의 각 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 각각 확인하며, 환자보행감지부(110)로부터 입력되는 각 특정 위치(예를 들어, 가장 후미에 있는 위치, 또는 가장 전두에 있는 위치 등) 정보(즉, 좌족 특정 위치 정보 및 우족 특정 위치 정보)를 각각 전달받아, 해당 전달받은 각 특정 위치 정보의 변화 값을 각각 산출하고, 해당 확인된 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 기준으로 해당 산출된 각 변화 값에 대응하는 환자 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)를 각각 계산해 줄 수 있다. 예를 들어, 해당 전달받은 특정 위치 정보의 변화 값이 감소하는 경우에는, 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)가 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 느린 경우로, 해당 감소 변화 값만큼 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 느린 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 계산할 수 있으며, 반면에 해당 전달받은 특정 위치 정보의 변화 값이 증가하는 경우에는, 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)가 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 빠른 경우로, 해당 증가 변화 값만큼 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 빠른 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 계산할 수 있다. 이때, 발판구동제어부(120)는, 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도) 별로 특정 위치 변화 값에 대응하는 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 데이터베이스화하여 이용할 수도 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)가 각 환자 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)와 각각 동일하도록 발판구동부(140)의 구동을 제어함으로써, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자의 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)에 각각 맞게 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 조절할 수 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)를 통해 입력되는 신크로(Syncro) 기능 수행 명령에 따라 환자 좌족보행속도와 환자 우족보행속도 간의 차이를 확인하고, 해당 확인된 양측 보행속도 차이에 대응하는 교정 모드를 메모리부(130)로부터 판독하고, 해당 판독한 교정 모드(기 설정된 시간 간격 및 감소 값)에 맞게 발판구동부(140)의 구동을 제어함으로써, 환자의 양측 보행속도가 동일하도록 교정해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)를 통해 입력되는 환자 정보와 교정 수행 명령에 따라 해당 환자 정보에 대응하는 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)에 대한 정보를 메모리부(130)로부터 판독하고, 해당 판독한 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)로 발판구동부(140)의 구동을 제어할 수도 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 발판구동부(140)에 대한 구동 제어(즉, 속도 제어)를 통해 트레드밀 발판(201, 202)의 이동 거리를 확인하여 환자의 칼로리 소모량, 운동시간 등을 측정할 수 있으며, 또한 맥박 또는 심박 측정기 등을 통해 맥박 또는 심박 등을 측정할 수도 있으며, 이에 해당 측정된 칼로리 소모량, 운동시간, 맥박 또는 심박 등을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 출력해 줄 수도 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 발판구동부(140)의 구동을 제어(즉, 속도 제어)하여 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 경사를 제어할 수도 있다.
메모리부(130)는, 발판구동제어부(120)의 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장해 둔다.
일 실시 예에서, 메모리부(130)는, 환자의 양측 보행속도 차이별로 이에 대응하는 교정 모드에 대한 정보를 데이터베이스화하여 저장해 둘 수 있다. 여기서, 교정 모드는 기 설정된 시간 간격으로 양측 보행속도 차이를 기 설정된 감소 값만큼씩 감소시켜 양측 보행속도를 일치시켜 주도록 발판구동부(140)의 구동을 제어하는 것을 말한다.
일 실시 예에서, 메모리부(130)는, 각 환자별로 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)에 대한 정보를 데이터베이스화하여 저장해 둘 수 있으며, 또한 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도) 정보에 대응하는 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)에 대한 정보도 저장해 둘 수 있다.
발판구동부(140)는, 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 속도 제어)에 따라 이에 대응하는 각 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)로 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각을 무한궤도 운동시켜 준다.
일 실시 예에서, 발판구동부(140)는, 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 속도 제어)에 따라 각각 회전하여 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 두 개의 구동모터(설명의 편의상으로 도면에 도시하지 않음)와, 트레드밀 하부에 일정한 간격으로 이격되어 있으면서 각 구동모터의 회전축과 각각 체결되어 각 구동모터의 회전축 구동에 의해 각각 무한궤도 운동하는 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)을 구비할 수 있다.
일 실시 예에서, 발판구동부(140)는, 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 전부 또는 후부의 측부에서 트레드밀 발판(201, 202)을 상하 조절하기 위한 장치(즉, 상하조절장치)를 더 설치해 둘 수 있으며, 이에 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 경사 제어)에 따라 상하조절장치를 구동시켜 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 경사를 만들어 줄 수도 있다.
입출력부(150)는, 예를 들어 터치패널(또는, 터치패드), LCD, 모니터 등으로서, 트레드밀의 전면부에 설치되어 있으며, 발판구동제어부(120)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 실시간으로 디스플레이해 줌으로써, 환자들이 직접 본인들이 보행할 때의 발의 압력 및 각도를 볼 수 있고, 또한 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등이 교정해 주는 자세대로 교정을 육안으로 확인하면서 수행할 수 있게 도와줄 수 있다.
일 실시 예에서, 입출력부(150)는, 사용자 또는 환자가 신크로 기능 수행 명령, 환자 정보, 교정 수행 명령 등을 입력하거나 선택하는 경우에, 해당 신크로 기능 수행 명령, 환자 정보, 교정 수행 명령 등을 발판구동제어부(120)로 입력해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 입출력부(150)는, 입체 디스플레이가 가능한 3D 헤드 마운트(Head Mount)를 연결하여 사용하는 경우에, 환자가 3D 헤드 마운트를 착용한 상태에서 고개를 숙이지 않고 앞을 보면서 똑바로 걷도록 유도하면서, 발판구동제어부(120)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 실시간으로 3D 헤드 마운트를 통해 디스플레이해 줌으로써, 환자가 모니터를 보지 않고 시선을 전방을 주시한 채로 보다 더 바른 자세로 교정을 할 수 있게 해 줄 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 자세 교정 장치(100)는, 보행 장애를 겪고 있는 환자들을 위한 장치로서, 운동센터뿐만 아니라 가정에서도 쉽게 환자의 자세 교정을 위해 사용 가능한데, 트레드밀의 발판(201, 202) 아래에 환자보행감지부(110)의 면압센서(즉, 족저압측정기)를 설치해서 환자 보행 시에 족저압력 및 보행 시 발의 각도를 감지하여 트레드밀의 전면부에 설치한 입출력부(150)를 통해서 실시간으로 보여줌으로써, 환자들이 보행할 때에 직접 본인들이 발의 각도 및 압력을 볼 수 있고 이를 통해 직접 자세를 교정할 수 있으며, 또한 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등도 이를 육안으로 확인하면서 환자들의 자세 교정을 쉽게 도와 줄 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 자세 교정 장치(100)는, 구동모터를 각각 하나씩 두 개를 두어, 발판구동제어부(120)에서 구동모터를 제어하여 좌우 발의 보행 시에 차이가 나는 보행속도를 각각에 맞추어 줌으로써, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자들의 경우에도 힘들지 않게 보행을 교정할 수 있으며, 또한 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자들의 경우에 좌우 발의 보행 시에 차이가 나는 보행속도를 각각에 맞추어 트레드밀과 환자 간의 보행속도를 서로 유사하게 해 준 후에, 신크로 기능을 이용해서 점차 양측 구동모터의 속도를 같도록 만들어 줌으로써, 일반적인 트레드밀의 기능을 동시에 가질 수 있도록 하며, 이에 환자를 정상적인 보행으로 쉽게 교정해 줄 수 있으며, 또한 일반적인 트레드밀의 기능으로 환자에게 정상적인 보행을 계속 유지시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 자세 교정 장치(100)는, 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 3D 카메라부(160)를 더 포함할 수도 있다.
3D 카메라부(160)는, 입출력부(150)의 상부(또는, 환자를 주시할 수 있는 트레드밀의 위치)에 고정 설치시켜, 환자가 트레드밀의 발판(201, 202) 위에서 보행하는 모습(즉, 보행패턴)을 인식(즉, 3D 촬영)하며, 해당 인식(즉, 3D 촬영)된 환자 보행영상을 스켈레톤(Skeleton) 혹은 사람 모형의 보행영상으로 변환시켜 주며, 해당 변환된 환자 보행영상을 발판구동제어부(120)에 입력해 준다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 3D 카메라부(160)로부터 입력되는 변환된 환자 보행영상을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 디스플레이해 줄 수 있다. 또한, 발판구동제어부(120)는, 메모리부(130)로부터 기 설정해 둔 정상보행영상을 판독한 후에, 해당 판독한 정상보행영상을 3D 카메라부(160)로부터 입력되는 변환보행영상과 오버랩시켜, 해당 오버랩된 정상보행영상과 변환보행영상을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 디스플레이해 줌으로써, 환자가 정상 보행 모습(패턴)과 본인의 걸음걸이 모습(패턴)을 즉시 비교해 볼 수 있으며, 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등도 옆에서 이를 육안으로 확인하면서 환자들의 자세 교정을 쉽게 도와 줄 수 있으며, 또한 환자도 보행자세 교정에 대한 이해도를 높여 줄 수 있다.
다시 말해서, 상술한 바와 같은 구성을 가진 자세 교정 장치(100)는, 트레드밀 앞에 3D 카메라부(160) 및 입출력부(150)의 모니터를 위치시켜 두며, 환자가 보행하는 모습(즉, 보행패턴)을 3D 카메라부(160)로 인식시킨 이후에, 입출력부(150)의 모니터에 스켈레톤 혹은 사람 모형으로 걷는 모습(패턴)을 보여주면서, 정상 보행 모습(패턴)과 오버랩시켜 환자가 정상 보행 모습(패턴)과 본인의 보행 모습(패턴)을 즉시 비교해 주도록 함으로써, 환자 스스로 모니터를 통해 본인의 보행 모습(패턴)을 보고 정상 보행 모습(패턴)으로 쉽게 교정해 줄 수 있으며, 또한 환자 스스로 보행자세 교정에 대한 이해도를 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자세 교정 장치의 운용방법을 설명하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 우선 사용자 또는 환자가 트레드밀의 전면부에 설치되어 있는 입출력부(150)(예를 들어, 터치패널(또는, 터치패드), LCD, 모니터 등)를 통해 환자 정보, 교정 수행 명령 등을 입력하거나 선택하는 경우에, 입출력부(150)에서는 사용자 또는 환자에 의해 입력되는 환자 정보, 교정 수행 명령 등을 발판구동제어부(120)로 전달해 준다.
발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)로부터 전달되는 환자 정보, 교정 수행 명령 등을 입력받아(S301), 이에 따라 해당 환자 정보에 대응하는 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)에 대한 정보를 메모리부(130)로부터 판독하고, 해당 판독한 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)로 발판구동부(140)의 구동을 제어하게 된다.
일 실시 예에서, 처음 사용하는 환자의 경우에는 입출력부(150)를 통해 교정 수행 명령만을 입력할 수도 있으며, 이에 발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)로부터 전달되는 교정 수행 명령을 입력받는 경우에 처음 사용하는 환자에 대응하는 표준 발판 이동속도(즉, 표준 좌측발판이동속도 및 표준 우측발판이동속도)에 대한 정보를 메모리부(130)로부터 판독하고, 해당 판독한 표준 발판 이동속도(즉, 표준 좌측발판이동속도 및 표준 우측발판이동속도)로 발판구동부(140)의 구동을 제어할 수도 있다.
발판구동부(140)는, 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 속도 제어)에 따라 이에 대응하는 각 발판 이동속도(또는, 각 표준 발판 이동속도)로 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각을 무한궤도 운동시켜 준다(S302).
상술한 단계 S302에 있어서, 발판구동부(140)에 구비된 두 개의 구동모터(설명의 편의상으로 도면에 도시하지 않음) 각각은, 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 속도 제어)에 따라 회전축을 각각 회전시켜 주게 된다. 이에, 트레드밀 하부에 일정한 간격으로 이격되어 있으면서 각 구동모터의 회전축과 각각 체결되어 있는 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각은, 각 구동모터의 회전축 회전에 의해 각각 무한궤도 운동하게 된다.
상술한 단계 S302에서 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각이 무한궤도 운동하는 상태에 있어서, 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 발판(201, 202) 위를 보행하게 되는데, 이때 환자보행감지부(110)는, 환자의 족저압력(즉, 좌족저압력과 우족저압력)을 각각 감지함과 동시에 환자 보행 시 발의 각도(즉, 좌족각도 및 우족각도)를 각각 감지하게 된다(S303).
상술한 단계 S303에 있어서, 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각 아래에 설치되어 있는 환자보행감지부(110)의 면압센서(즉, 족저압측정기)(설명의 편의상으로 도면에 도시하지 않음)에서는, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에, 환자의 왼발과 오른발 각각에 대한 족저압력을 각각 감지함과 동시에, 환자 보행 시 왼발 및 오른발의 각도를 각각 감지하게 된다.
상술한 단계 S303에서 감지한 환자 족저압력에 대한 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)와 환자 보행 시 발의 각도에 대한 정보(즉, 환자 보행 시 좌족각도 정보 및 환자 보행 시 우족각도 정보)는, 발판구동제어부(120)에 입력된다.
환자 족저압력 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)의 경우에, 환자보행감지부(110)는, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에, 면압센서에서 감지한 각각의 위치들 중에서 각각의 특정 위치(예를 들어, 가장 후미에 있는 위치, 또는 가장 전두에 있는 위치 등)에 대한 정보를 환자 족저압력 정보로 발판구동제어부(120)에 입력해 줄 수 있다.
환자 보행 시 발의 각도(즉, 환자 보행 시 좌족각도 및 우족각도)의 경우에, 환자보행감지부(110)는, 환자가 왼발과 오른발을 각 트레드밀 발판(201, 202) 위에서 각각 보행할 시에, 면압센서에서 감지한 각각의 위치들에 대한 분포도를 각각 형성시켜 줄 수 있으며, 이때 해당 형성된 분포도(즉, 좌족분포도 및 우족분포도)를 기 설정해 둔 기준 분포도(즉, 기준좌족분포도 및 기준우족분포도)에 비교하여 각 형성 분포도와 각 기준 분포도 간의 각도(즉, 형성 좌족분포도와 기준좌족분포도 간의 각도 및 형성 우족분포도와 기준우족분포도 간의 각도)를 환자 보행 시 발의 각도(즉, 환자 보행 시 좌족각도 및 우족각도)로 각각 산출해 줄 수 있다. 이때, 환자보행감지부(110)는, 형성 분포도와 기준 분포도 간의 각도를 산출할 때에, 형성 분포도(즉, 형성 좌족분포도 및 형성 우족분포도)의 후미 부분과 기준 분포도(즉, 기준우족분포도 및 기준우족분포도)의 후미 부분을 서로 일치시킨 후에, 형성 분포도(즉, 형성 좌족분포도 및 형성 우족분포도)의 전두 부분과 기준 분포도(즉, 기준우족분포도 및 기준우족분포도)의 전두 부분 사이의 각도를 산출해 주며, 해당 산출된 형성 분포도의 전두 부분과 기준 분포도의 전두 부분 사이의 각도를 환자 보행 시 발의 각도에 대한 정보(즉, 환자 보행 시 좌족각도 정보 및 환자 보행 시 우족각도 정보)로 발판구동제어부(120)에 입력해 줄 수 있다.
발판구동제어부(120)는, 환자보행감지부(110)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보(즉, 환자 좌족저압력 정보 및 환자 우족저압력 정보)와 환자 보행 시 발 각도 정보(즉, 환자 보행 시 좌족각도 정보 및 환자 보행 시 우족각도 정보)를 전달받아, 해당 전달받은 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 입출력부(150)에 입력해 준다.
입출력부(150)는, 발판구동제어부(120)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 실시간으로 디스플레이해 줌으로써, 환자들이 직접 본인들이 보행할 때의 발의 압력 및 각도를 볼 수 있고, 또한 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등이 교정해 주는 자세대로 교정을 육안으로 확인하면서 수행할 수 있게 도와줄 수 있다(S304).
상술한 단계 S304에 있어서, 발판구동제어부(120)는, 발판구동부(140)에 대한 구동 제어(즉, 속도 제어)를 통해 트레드밀 발판(201, 202)의 이동 거리를 확인하여 해당 확인된 이동 거리에 대응하는 환자의 칼로리 소모량, 운동시간 등으로 환산할 수 있으며, 또한 맥박 또는 심박 측정기 등을 통해 맥박 또는 심박 등을 측정할 수도 있으며, 이에 해당 측정된 칼로리 소모량, 운동시간, 맥박 또는 심박 등을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 출력해 줄 수도 있다.
상술한 단계 S304에 있어서, 입출력부(150)가 입체 디스플레이가 가능한 3D 헤드 마운트(Head Mount)를 연결하여 사용하는 경우에, 입출력부(150)는 환자가 3D 헤드 마운트를 착용한 상태에서 고개를 숙이지 않고 앞을 보면서 똑바로 걷도록 유도하면서, 발판구동제어부(120)로부터 입력되는 환자 족저압력 정보와 환자 보행 시 발 각도 정보를 실시간으로 3D 헤드 마운트를 통해 디스플레이해 줌으로써, 환자가 모니터를 보지 않고 시선을 전방을 주시한 채로 보다 더 바른 자세로 교정을 할 수 있게 해 줄 수도 있다.
발판구동제어부(120)는, 환자보행감지부(110)로부터 전달받은 환자 족저압력 정보를 이용하여 환자의 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)를 계산하게 된다(S305).
상술한 단계 S305에 있어서, 발판구동제어부(120)는, 발판구동부(140)에서 수행하고 있는 현재의 각 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 각각 확인하며, 환자보행감지부(110)로부터 입력되는 각 특정 위치(예를 들어, 가장 후미에 있는 위치, 또는 가장 전두에 있는 위치 등) 정보(즉, 좌족 특정 위치 정보 및 우족 특정 위치 정보)를 각각 전달받아, 해당 전달받은 각 특정 위치 정보의 변화 값을 각각 산출하고, 해당 확인된 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 기준으로 해당 산출된 각 변화 값에 대응하는 환자 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)를 각각 계산해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)로부터 전달받은 특정 위치 정보의 변화 값이 감소하는 경우에, 발판구동제어부(120)는, 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)가 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 느린 경우로 판단하며, 해당 감소 변화 값만큼 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 느린 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 계산할 수 있다. 이때, 발판구동제어부(120)는, 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도) 별로 특정 위치 변화 값(즉, 감소 변화 값)에 대응하는 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 메모리부(130)로부터 판독할 수도 있다.
일 실시 예에서, 환자보행감지부(110)로부터 전달받은 특정 위치 정보의 변화 값이 증가하는 경우에, 발판구동제어부(120)는, 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)가 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 빠른 경우로 판단하며, 해당 증가 변화 값만큼 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)보다 빠른 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 계산할 수 있다. 이때, 발판구동제어부(120)는, 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도) 별로 특정 위치 변화 값(즉, 증가 변화 값)에 대응하는 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)를 메모리부(130)로부터 판독할 수도 있다.
발판구동제어부(120)는, 상술한 단계 S305에서 계산한 환자 보행속도(즉, 좌족보행속도 및 우족보행속도)에 따라 발판구동부(140)의 구동을 제어(즉, 속도 제어)하며, 이에 발판구동부(140)는 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 속도 제어)에 따라 이에 대응하는 각 발판 이동속도(즉, 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)로 두 개의 트레드밀 발판(201, 202) 각각을 무한궤도 운동시켜 준다(S306).
상술한 단계 S306에 있어서, 발판구동제어부(120)는, 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)가 각 환자 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)와 각각 동일하도록 발판구동부(140)의 구동을 제어함으로써, 다리 길이 차이 혹은 골반회전으로 인한 양측 보행 차이가 나는 환자의 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)에 각각 맞게 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)를 조절할 수 있다.
상술한 단계 S306에서 각 현재 발판 이동속도(즉, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도)와 각 환자 보행속도(즉, 환자 좌족보행속도 및 환자 우족보행속도)가 서로 각각 동일하게 각 트레드밀 발판(201, 202)을 각각 무한궤도 운동시켜 주고 있는 상태에 있어서, 사용자 또는 환자가 입출력부(150)를 통해 신크로 기능 수행 명령을 입력하거나 선택하는 경우에, 입출력부(150)에서는 사용자 또는 환자에 의해 입력되는 신크로 기능 수행 명령을 발판구동제어부(120)로 전달해 준다.
발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)로부터 전달되는 신크로 기능 수행 명령을 입력받아(S307), 이에 따라 환자 좌족보행속도와 환자 우족보행속도 간의 차이를 확인하고, 해당 확인된 양측 보행속도 차이에 대응하는 교정 모드를 메모리부(130)로부터 판독하고, 해당 판독한 교정 모드(기 설정된 시간 간격 및 감소 값)에 맞게 발판구동부(140)의 구동을 제어함으로써, 환자의 양측 보행속도가 동일하도록 교정해 줄 수 있다(S308).
한편, 사용자 또는 환자가 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 경사를 조절하기 위한 명령을 입출력부(150)를 통해 입력하거나 선택하는 경우에, 입출력부(150)에서는 사용자 또는 환자에 의해 입력되는 경사 조절 명령을 발판구동제어부(120)로 전달해 줄 수 있다. 이때, 발판구동제어부(120)는, 입출력부(150)로부터 전달되는 경사 조절 명령을 입력받아, 이에 따라 발판구동부(140)의 구동을 제어(즉, 속도 제어)하여 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 경사를 제어할 수도 있다.
두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 전부 또는 후부의 측부에서 트레드밀 발판(201, 202)을 상하 조절하기 위한 장치(즉, 상하조절장치)에서는, 발판구동제어부(120)의 구동 제어(즉, 경사 제어)에 따라 두 개의 트레드밀 발판(201, 202)의 경사를 만들어 줄 수도 있다.
다른 한편, 입출력부(150)의 상부(또는, 환자를 주시할 수 있는 트레드밀의 위치)에 고정 설치되어 있는 3D 카메라부(160)에서는, 환자가 트레드밀의 발판(201, 202) 위에서 보행하는 모습(즉, 보행패턴)을 인식(즉, 3D 촬영)하며, 해당 인식(즉, 3D 촬영)된 환자 보행영상을 스켈레톤 혹은 사람 모형의 보행영상으로 변환시켜 주며, 해당 변환된 환자 보행영상을 발판구동제어부(120)에 입력해 줄 수 있다.
발판구동제어부(120)는, 3D 카메라부(160)로부터 입력되는 변환된 환자 보행영상(즉, 3D 카메라부(160)에서 인식한 환자의 보행패턴)을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 디스플레이해 줄 수 있다.
일 실시 예에서, 발판구동제어부(120)는, 메모리부(130)로부터 기 설정해 둔 정상보행영상을 판독한 후에, 해당 판독한 정상보행영상을 3D 카메라부(160)로부터 입력되는 변환보행영상과 오버랩시켜, 해당 오버랩된 정상보행영상과 변환보행영상을 입출력부(150)를 통해 모니터 등으로 디스플레이해 줌으로써, 환자가 정상 보행 모습(패턴)과 본인의 걸음걸이 모습(패턴)을 즉시 비교해 볼 수 있으며, 의사 또는 물리치료사, 운동치료사 등도 옆에서 이를 육안으로 확인하면서 환자들의 자세 교정을 쉽게 도와 줄 수 있으며, 또한 환자도 보행자세 교정에 대한 이해도를 높여 줄 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 자세 교정 장치
110: 환자보행감지부
120: 발판구동제어부
130: 메모리부
140: 발판구동부
150: 입출력부
201, 202: 트레드밀 발판
110: 환자보행감지부
120: 발판구동제어부
130: 메모리부
140: 발판구동부
150: 입출력부
201, 202: 트레드밀 발판
Claims (10)
- 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 트레드밀 발판 위를 보행할 때에, 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 감지하는 환자보행감지부;
상기 환자보행감지부에서 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 전달받아, 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하고 계산된 좌족보행속도 및 우족보행속도에 따라 속도 제어하는 발판구동제어부;
상기 발판구동제어부의 제어에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리부;
상기 발판구동제어부의 속도 제어에 따라 이에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 발판구동부; 및
트레드밀의 전면부에 설치되어, 상기 발판구동제어부를 통해 입력되는 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 디스플레이하는 입출력부를 포함하는 자세 교정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발판구동제어부는,
상기 발판구동부에서 수행하고 있는 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도를 각각 확인하며, 상기 환자보행감지부에서 감지된 좌족 특정 위치 및 우족 특정 위치를 각각 전달받아 그 변화 값을 각각 산출하고, 현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도를 기준으로 상기 변화 값 각각에 대응하는 좌족보행속도 및 우족보행속도를 각각 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 발판구동제어부는,
현재의 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도가 좌족보행속도 및 우족보행속도와 각각 동일하도록 상기 발판구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 발판구동제어부는,
상기 입출력부를 통해 입력되는 신크로 기능 수행 명령에 따라 좌족보행속도와 우족보행속도 간의 차이를 확인하고, 확인된 양측 보행속도 차이에 대응하는 교정 모드를 상기 메모리부로부터 판독하고, 판독한 교정 모드에 맞게 상기 발판구동부의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 발판구동부는,
상기 발판구동제어부의 속도 제어에 따라 각각 회전하여 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 두 개의 구동모터; 및
상기 트레드밀 하부에 일정한 간격으로 이격되어 있으면서 상기 구동모터 각각의 회전축과 체결되어 상기 구동모터의 각 회전축 구동에 의해 각각 무한궤도 운동하는 두 개의 트레드밀 발판을 구비하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 발판구동부는,
상기 트레드밀 발판의 전부 또는 후부의 측부에 설치되며, 상기 발판구동제어부의 경사 제어에 따라 상기 트레드밀 발판의 경사를 만들어 주는 상하조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 입출력부는,
입체 디스플레이가 가능한 3D 헤드 마운트를 연결하여, 환자가 3D 헤드 마운트를 착용한 상태에서 상기 발판구동제어부를 통해 입력되는 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 상기 3D 헤드 마운트를 통해 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제1항에 있어서,
환자를 주시할 수 있는 트레드밀의 위치에 고정 설치시켜, 환자가 상기 트레드밀 발판 위에서 보행하는 모습을 인식하며, 인식된 환자 보행영상을 스켈레톤 혹은 사람 모형의 보행영상으로 변환시켜 주는 3D 카메라부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 발판구동제어부는,
상기 메모리부로부터 기 설정해 둔 정상보행영상을 판독한 후에, 판독한 정상보행영상을 상기 3D 카메라부에서 변환시킨 환자 보행영상과 오버랩시켜, 상기 입출력부를 통해 모니터로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 장치.
- 환자가 왼발과 오른발로 트레드밀 하부에 이격된 두 개의 트레드밀 발판 위를 보행할 때에, 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 감지하는 단계;
트레드밀의 전면부에 설치된 입출력부를 통해 상기 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 실시간으로 디스플레이하는 단계;
상기 감지한 좌족저압력 및 우족저압력과 좌족각도 및 우족각도를 이용하여, 좌족보행속도 및 우족보행속도를 계산하고 계산된 좌족보행속도 및 우족보행속도에 따라 속도 제어하는 단계; 및
상기 속도 제어에 따라 이에 대응하는 좌측발판이동속도 및 우측발판이동속도로 상기 트레드밀 발판 각각을 무한궤도 운동시켜 주는 단계를 포함하는 자세 교정 장치의 운용방법.
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| KR20180078656A (ko) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 대구대학교 산학협력단 | 환자의 올바른 보행을 돕기 위한 보행 재활훈련장치 |
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Legal Events
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