KR20170037035A - 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법 - Google Patents

스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)은, 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 회동되어 등받이부(311)의 경사각도가 조절되고, 바닥면(G)에 설치된 상태에서 의자부(312)가 전/후방으로 슬라이딩 이동될 수 있게 작동되며, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310); 전면부에 디스플레이(311)가 배치되고, 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 신체상태 및 재활운동상황을 표시하고, 향후 진행하게되는 재활운동과 관련한 지침이 표시되도록 제어신호를 생성하는 제어기(312)를 갖는 디지털단말기(320); 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 Sp02 및 맥파를 감지하여 감지신호를 생성시키는 산소포화도센서(330); 및 재활운동중의 재활운동대상자(P)가 작동시킴에 따라, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법에 따르면, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 노약자 또는 심부전증과 같은 만성질환자에게 생체신호 기반의 개인 맞춤형 운동처방을 제공할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 생체신호를 실시간으로 모니터링할 수 있어, 목표심박, 부정맥 등의 위험상황에 사전에 대처하면서 재활훈련 목표를 설정할 수도 있고, 재활운동 이력관리를 통하여 체계적으로 재활운동을 지속할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

Description

스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법{System And Method For Smart Recumbent Rehabilitation Exercise}
본 발명은 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심부전환자의 재활 운동을 위한 리컴번트(Recumbent) 운동장비와 생체신호 기반의 개인 맞춤형 운동처방을 제공하는 병원, 가정용 재활 전문 운동 시스템인 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 그 재활운동 관리방법에 관한 것이다.
최근 들어, 고령화 사회에서 노인인구 및 만성 질환자의 증가에 따른, 건강관리 및 재활치료 서비스에 대한 헬스케어 기술이, 향후 미래 산업으로의 성장 가능성이 높게 부각되고 있다.
여기서, 2012년도 통계청 자료에 따르면, 인구 10만명당 한국인의 주요 사망원인으로는, 암이 1465명으로 1위를 차지하였고, 다음으로는 심혈관 질환이 626명으로 2위를 차지하였으며, 또 그 다음으로는 뇌혈관질환이 511명으로 제 3위에 등극하였다.
또한 2012년에 조사한 바에 따르면, 성별 5대 사망원인으로는, 남녀 각각 암이 부동의 1위로 랭크되었으며, 마찬가지로 남녀 각각 심혈관 질환과 뇌혈관질환이 2위와 3위로 나타났다.
이에 따라, 고령화시대 및 식습관변화로 심혈관 질환자수 급격한 증가로 인하여, 유산소 운동 필요성이 대두되었으며, 특히 심부전 환자의 경우에 있어서는, 심장기능의 강화를 위하여, 재활운동의 필요성이 더욱 절실하게 요구되고 있는 실정이다.
더불어서, 누구나 편히 운동할 수 있는 헬스케어 시장이 점점 확대되어 가고 있는데, 재활운동 관리 시스템과 관련한 종래기술들을 간략하게 살펴본다.
우선, 재활운동 관리 시스템 및 이를 이용한 재활운동 관리방법과 관련하여서는, 국내 등록특허공보 제10-1510088호에서, 도 1에 도시된 바와 같이, "외부와 데이터 송수신이 가능한 중앙 제어부; 사용자에 의해 휴대되며 사용자 정보를 포함한 개인 단말기; 및 상기 중앙 제어부 및 상기 개인 단말기와 피드백되며, 사용자의 운동 조건에 대한 정보를 제공하는 운동기 제어부, 및 사용자의 실제 운동량에 대한 정보를 측정하는 운동량 측정부를 포함하는 운동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활운동 관리시스템."이 제안되었다.
그리고, 헬스와 재활운동이 가능한 복합 운동 기구와 관련하여서는, 국내 등록특허공보 제10-0759962호에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, "운동기구는 내부에 공압시스템에 연결된 에어실린더를 설치하고 프로그램전자제어장치를 장착하며 의자형태를 갖는 외관케이스와, 상기 외관케이스의 높낮이와 각도를 조절하는 다리조절대로 구성되는 몸통부; 상기 몸통부의 하단에 위치하고 내부 에어실린더의 움직임에 따라 회동하는 다리 걸침부를 포함하는 레그 익스텐션; 상기 몸통부 외관의 상단 측부에 일측부가 고정되고 타측부에는 손잡이부가 형성되는 오버헤드 프레스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 헬스와 재활운동이 가능한 복합 운동기구."가 제안되었다.
더불어, 재활운동 기능성 측정 평가 시스템과 관련하여서는, 국내 등록특허공보 제10-1416282에서는, " 건강 및 재활 운동을 위한 훈련방법을 가상 트레이너를 통해 모니터에 출력시키고, 모니터를 보고 운동을 하는 사용자에 대해 실시간으로 비젼촬영 및 분석에 의해 운동정보를 계측하여 미리 구축된 운동 DB의 정보와 비교 평가하여 건강 및 재활 운동의 분석정보를 제공할 수 있도록 한 네추럴 인터렉션 기반 건강 및 재활운동 기능성 측정 평가 시스템."이 제안되었다.
또한, 회전근개 재활운동 장치와 관련하여서는, 국내 등록특허공보 제10-1528562호에서는, "지면에 지지되는 베이스프레임; 지면에 대하여 수직하도록 상기 베이스프레임에 결합되는 메인샤프트; 및 상기 메인샤프트에 장착되며, 구동모듈이 구비되어 상기 메인샤프트에 대하여 상하"방향으로 회동 가능한 팔걸이부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전근개 재활운동 장치"가 제안되었다.
그리고, 도 8에는 국내ㆍ외 시장에서 이미 소개된 각종 재활운동장비가 도시되어 있다.
도 8에 도시되어 있듯이, 국내 재활관련 시설 장비의 대부분은 '공압식 레그프레스' 또는 '등속성 하지자전거' 등과 같이 고가의 국외 장비가 차지하고 있으며, 반면 대부분의 영세 국내업체는 건강한 사람을 대상으로 한 '실내 헬스사이클'과 같은 저가 제품을 취급하는 것을 알 수 있다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래기술들 또는 국내ㆍ외에서 이미 판매중인 재활운동장비들은, 대부분이 800 ~ 1,000만원대의 고가의 외국제품으로서, 가정용으로 널리 사용되기에는 곤란할 뿐만 아니라, 리컴번트 형식의 심박수 변화를 인지한 운동자세/각도 자동조절 기술은 전무하며, 일반 헬스용 자전거는 심폐 질환자, 또는 노약자가 오르내리기에는 낙상의 위험이 높은 문제점이 있으며, 일반 헬스용 자전거는 운동부하 검사기능 및 운동처방이 없어 재활 전문장비로서는 부적합한 실정이다.
KR 10-1510088 B1 KR 10-0759962 B1 KR 10-1416282 B1 KR 10-1528562 B1
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 재활운동자의 생체신호에 따라 지능형으로 작동하는 리컴번트 운동장비를 제공하며, 개인 맞춤형 운동처방 및 훈련가이드와 재활운동 관리 정보 제공함으로써, 심폐질환자 및 노약자에게 적합한 병원, 가정용 심폐재활 전문 운동시스템인 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 그 재활운동 관리방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)은, 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 회동되어 등받이부(311)의 경사각도가 조절되고, 바닥면(G)에 설치된 상태에서 의자부(312)가 전/후방으로 슬라이딩 이동될 수 있게 작동되며, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제1 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310); 전면부에 디스플레이(321)가 배치되고, 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 신체상태 및 재활운동상황을 표시하고, 향후 진행하게되는 재활운동과 관련한 지침이 표시되도록 제어신호를 생성하는 제2 제어기(322)를 갖는 디지털단말기(320); 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 Sp02 및 맥파를 감지하여 감지신호를 생성시키는 산소포화도센서(330); 및 재활운동중의 재활운동대상자(P)가 작동시킴에 따라, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 자세조절형 리컴번트 의자(310)는, 별도의 구동모터에 의하여 작동되는 기어에 연동되어, 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 등받이부(311)가 설정된 각도만큼 일정하게 회동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자세조절형 리컴번트 의자(310)는, 상기 제1 제어기(313), 제2 제어기(322), 산소포화도센서(330) 및 부하/케이던스 측정센서의 각각의 감지/제어결과에 따라, 바닥면(G)을 기준하여 상기 등받이부(311)가 이루는 경사각도가 자동으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 디지털단말기(320)는, 재활운동대상자(P) 자신의 기록을 표시하는 화면, 심호흡훈련 상황을 표시하는 화면, 트레이닝과정을 표시하는 화면, 운동검사 내역을 표시하는 화면, 심호흡 연습과정을 표시하는 화면이 하나의 메인화면을 구성하여, 상기 디지털단말기(320)의 디스플레이(321)에 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디지털단말기(320)는, 디스플레이(311)의 표시되는 내용을 'text to speech solution'을 적용하여 음향으로써 들려주거나, 또는 일측에 구비되는 빔프로제트모듈에서 영상이 생성되어, 벽면 또는 롤 스크린에 상기 영상이 투사되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 재활운동기(340)는, 상기 제1 제어기(313), 제2 제어기(322), 산소포화도센서(330) 및 부하/케이던스 측정센서의 각각의 감지/제어결과에 따라, 페달링(pedaling) 각도가 자동으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 심박수변화에 따른 운동부하 제어방법은, 재활운동대상자(P)의 신체조건, 심박수, 심박신호에 대한 데이터베이스(D)가 수집되는 단계(S110); 부하/케이던스 측정센서가 활용되고, 상기 데이터베이스(D)에 대하여 제어알고리즘이 구동되어, 해당 재활운동대상자(P)의 안정심박수가 연산처리되는 단계(S120); 재활운동이 진행되어 운동부하 및 심박수가 증가되어, 상기 안정심박수와 비교ㆍ판단되는 단계(S130); 상기 비교ㆍ판단결과 안정심박수를 초과한 경우, 돌발변수가 예측되는 단계(S140); 및 돌발변수의 예측결과, 최대심박수에 다다른 경우, 경고등이 작동되고, 운동중지신호가 생성되는 단계(S150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법에 따르면, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 노약자 또는 심부전증과 같은 만성질환자에게 생체신호 기반의 개인 맞춤형 운동처방을 제공할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제1 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 생체신호를 실시간으로 모니터링할 수 있어, 목표심박, 부정맥 등의 위험상황에 사전에 대처하면서 재활훈련 목표를 설정할 수도 있고, 재활운동 이력관리를 통하여 체계적으로 재활운동을 지속할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 재활운동 관리시스템을 도시한 블럭도,
도 2는 또 다른 종래기술에 따른 헬스와 재활운동이 가능한 복합 운동 기구를 도시한 외형도,
도 3은 본 발명의 일실시예의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템을 도시한 개략도,
도 4는 도 3에 도시된 스마트 리컴번트 재활운동 시스템의 주요 구성요소에 따른 기능을 나타낸 모식도,
도 5는 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템에 있어서, 리컴번트 자세의 장점을 나타낸 개념도,
도 6은 재활운동 과정에서의 운동부하 제어방법을 나타낸 흐름도,
도 7은 재활운동 과정에서 작동되는 주요 제어모듈에 따른 관리 소프트웨어를 나타낸 구성도,
도 8은 국내ㆍ외 시장에서 이미 소개된 각종 재활운동장비를 나타낸 사진들,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 디지털 단말기를 적용한 재활운동의 활용예,
도 10은 2014년 대한심부전학술대회 및 2014년 11월 대한심장호흡물리치료학회지 등에 기고된 관련 연구논문을 나타낸 개요이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 스마트 리컴번트 재활운동 시스템의 주요 구성요소에 따른 기능을 나타낸 모식도이며, 도 5는 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템에 있어서, 리컴번트 자세의 장점을 나타낸 개념도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)은, 재활운동대상자(P)가 착석할 수 있도록 등받이부(311)와 의자부(312)로 이루어지되 상기 등받이부(311)는 경사각도가 조절될 수 있으며 상기 의자부(312)는 전후방으로 이동될 수 있어 심폐부담을 감소시킬 수 있는 자세조절형 리컴번트 의자(310), 전면부에 디스플레이(311)가 구비되어 상기 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 신체상태 등을 표시할 수 있는 스마트폰 등과 같은 디지털단말기(320), 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 Sp02 및 맥파를 감지하는 산소포화도센서(330), 그리고 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340)를 포함하여 구성된다.
이를 좀더 살펴보면, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)은, 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 회동되어 등받이부(311)의 경사각도가 조절되고, 바닥면(G)에 설치된 상태에서 의자부(312)가 전/후방으로 슬라이딩 이동될 수 있게 작동되며, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제1 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310), 전면부에 디스플레이(311)가 배치되고, 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 신체상태 및 재활운동상황을 표시하고, 향후 진행하게되는 재활운동과 관련한 지침이 표시되도록 제어신호를 생성하는 제2 제어기(322)를 갖는 디지털단말기(320), 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 Sp02 및 맥파를 감지하여 감지신호를 생성시키는 산소포화도센서(330) 및 재활운동중의 재활운동대상자(P)가 작동시킴에 따라, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)을 이루는 각각의 구성요소를 좀더 살펴본다.
우선, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)에 있어서, 상기 자세조절형 리컴번트 의자(310)는, 심박 및 체형별 조정이 가능하며, 인공지능 자세 조절형의 기댄 상태로 누울 수 있는 리컴번트 의자로서, 이때, 상기 등받이부(311)는 상기 제1 제어기(313)의 제어신호에 의하여 제어됨으로써, 자동으로 전동으로 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 경사각도가 조절되게 구성되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 자세조절형 리컴번트 의자(310)를 활용하여 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 리컴번트 자세를 취함에 따라, 신체활동이 전반적으로 부족한 재활운동 대상자(P)로 하여금, 안전사고에 대한 공포감을 경감시킬 수 있고, 근력약화로 인한 기능저하에 대비할 수도 있으며, 요통 또는 퇴행성 관절통 등과 같이 운동중에 발생되는 '급격한 통증'을 사전에 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부에서 이루어지는 재활운동에 따른 황사/장마비/외부온도로부터의 영향에서 자유로울 수 있어 '가정기반의 운동'이 가능해 진다.
더욱이, 리컴번트 자세를 취함에 따라, 심폐질환자 및 노약자에 있어서, 재활운동 중 심박수, 수축기 혈압, 심근 산소요구량, 및 산소 소비량을 감소시킴으로써, 심폐부담을 경감시킬 수 있으며, 똑바로 앉은 자세에서 실시하는 운동과 달리 일상생활에서의 동작과 유사한 근육을 사용함에 따라, 전반적으로 근력 및 운동에 따른 기능을 개선시킬 수도 있다.
그리고, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)에 있어서, 상기 디지털단말기(320)는, 운동프로그램이 별도로 어플리케이션 형태로 조장되는 스마트폰 등과 같은 디지털기기로서, 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 재활운동을 진행하는 동안의 신체상황을 비롯하여 운동상황 등을 디스플레이시켜줄 뿐만 아니라, 향후 상기 재활운동대상자(P)에게 적합한 재활운동 프로그램을 가이드 할 수 있도록 작동된다.
이때, 상기 디지털단말기(320)는 대다수의 사람들이 사용하는 통상의 스마트폰을 활용할 수도 있으나, 전면에 구비되는 디스플레이(311)에 표시되는 내용을 'text to speech solution'을 적용하여 육성으로써 들려주거나, 재활운동을 보다 효과적으로 하도록 힐링용 음향을 지원해주도록 하는 등의 전용 디지털단말기로 구성할 수도 있고, 디스플레이(311)에 표시되는 내용을 재활운동 담당 의료진의 스마트폰(도시하지 않음) 또는 재활운동 관리서버(도시하지 않음)에 연결되어 있는 컴퓨터의 모니터(도시하지 않음)에 디스플레이되도록 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)에 있어서, 상기 산소포화도센서(330)는, 재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 신체의 일측에 접촉시킨 상태에서, 재활운동이 진행됨에 따라 변화하는 Sp02 및 맥파를 감지하여 감지신호를 생성시키도록 작동된다.
그리고, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)에 있어서, 상기 재활운동기(340)는, 통상적인 일반 헬스용 자전거를 넘어서, 본체 양측으로 돌출 회전되게 배치되는 운동부하패달부(341)에 재활운동중의 재활운동대상자(P)가 작동시킴에 따라, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스(cadence) 측정센서를 부착시킴에 본 발명의 기술적 특징이 있다.
즉, 본 발명의 재활운동기(340)에 따르면, 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 심장자동조절에 따른 심박수, 혈압, 심근산소 요구량이 감소하는 의학적 특성과 연계되어, 제1 제어기(313), 그리고 제2 제어기(322), 산소포화도센서(330) 및 부하/케이던스 측정센서 각각의 감지/제어결과에 근거하여, 리컴번트의 등받이 각도와 더불어서, 페달링(pedaling) 각도가 자동으로 조절되도록 구성될 수도 있다.
그리고, 만성 질환 예방 및 건강관리를 위해 가장 보편적으로 이용되고 있는 실내 사이클 운동 中 왼쪽 페달과 오른쪽 페달의 파워를 실시간 계측함으로써 좌우 다리의 이용비율을 실시간 제공하여 이용자 스스로 양쪽 근육을 효율적으로 운동하도록 '왼쪽 페달과 오른쪽 페달'을 구성할 수 있다.
즉, 양쪽 페달 동일부하 적용 운동 시 좌우 다리 이용비율을 feed back 받는데, 예를들어 양쪽 페달부위에 압력측정 센서를 부착하여 압력 차이를 비율로 표시하여 제공받거나, 또는 양쪽 페달링 구간 중 대퇴사두근이 주로 사용되는 구간의 각속도 차이를 계측하여 이용비율로 제공받을 수 있는데, 이로써 좌우 다리의 이용 비율이 다양한 원인(뇌졸중, 소아마비, 퇴행성 관절염, 골절 과거력 등에 의한 한 쪽 근력 약화)에 의해 표준편차 범위(10% 이상 편차)를 벗어난 경우 좌우 페달에 다른 부하가 적용되어 운동 중 좌우 다리의 이용비율을 표준편차 범위 이내로 조절하도록 함으로써 약화된 쪽 다리의 기능을 강화시키도록 구성할 수 있다.
그리고, 도 5를 참고하면, 재활운동대상자(P)가 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)의 자세조절형 리컴번트 의자(310)에 착석한 상태에서 재활운동이 진행됨으로써, 노약자 또는 심부전증과 같은 만성질환자와 같이 신체활동이 절대적으로 부족한 재활운동대상자(P)에 있어서, 안전사고에 대한 공포감을 경감시키고, 근력약화에 의한 기능저하에 대비할 수 있을 뿐만 아니라, 운동중 발생할 수 있는 통증을 사전에 예방하여 통증을 저감시킬 수 있고, 황사/장마/겨울 등의 외부 기상조건과는 무관하게 실내에서 '가정기반운동'을 실현시킬 수 있다.
또한, 노약자 또는 심부전증과 같은 만성질환자로 하여금 심폐부담을 감소시킬 수 있으며, 동시에 근력/기능 개선에도 도움을 주게 된다.
도 6은 재활운동 과정에서의 주요 제어내용을 나타낸 흐름도이고, 도 7은 재활운동 과정에서 작동되는 주요 제어모듈에 따른 관리 소프트웨어를 나타낸 구성도이다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)을 활용하는 재활운동 관리방법에 있어서, 심박수변화에 따른 운동부하 제어방법은, 재활운동대상자(P)의 신체조건/심박수/심박신호에 대한 데이터베이스(D)가 수집되는 단계(S110); 부하/케이던스 측정센서가 활용되고, 상기 데이터베이스(D)에 대하여 제어알고리즘이 구동되어, 해당 재활운동대상자(P)의 안정심박수가 연산처리되는 단계(S120); 재활운동이 진행되어 운동부하 및 심박수가 증가되어, 상기 안정심박수와 비교ㆍ판단되는 단계(S130); 상기 비교ㆍ판단결과 안정심박수를 초과한 경우, 돌발변수가 예측되는 단계(S140); 및 돌발변수의 예측결과, 최대심박수에 다다른 경우, 경고등이 작동되고, 운동중지신호가 생성되는 단계(S150);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템(300)을 활용하는 재활운동 관리 소프트웨어는, 재활운동대상자(P) 자신의 기록을 표시하는 화면, 심호흡훈련 상황을 표시하는 화면, 트레이닝과정을 표시하는 화면, 운동검사 내역을 표시하는 화면, 심호흡 연습과정을 표시하는 화면이 하나의 메인화면을 구성하여, 상기 디지털단말기(320)의 디스플레이(321)에 표시되는 것을 특징으로 한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예의 디지털 단말기를 적용한 재활운동의 활용예인데, 스마트폰과 같은 디지털단말기(320)를 사용하는 도 3과는 달리, 도 9에서는, 빔프로제트 기능이 탑재되어 있는 디지털단말기(320)를 사용하는 또 다른 실시예로서, 빔프로젝트 모듈에서 영상이 생성되어, 벽면 혹은 별도의 롤 스크린 등에 상기 영상이 투사됨으로써, 재활운동이 보다 흥미롭게 이루어질 수 있다.
도 10은 2014년 대한심부전학술대회 및 2014년 11월 대한심장호흡물리치료학회지 등에 기고된 관련 연구논문을 나타낸 개요이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 도면의 좌측에의 재활운동 과정의 사이클 자세에 따른 최대하 및 최대운동 중심박수(HR), 수축기 혈압(SBP), 심근산소요구량(RPP) 반응은 도면의 우측그래프와 같으며, 이로써 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법에서 지향하는 것과 같이, 리컴번트자세가 재활에 훨씬 유용한 자세임을 상기 연구 논문에서도 입증하고 있음을 알 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템 및 재활운동 관리방법에 따르면, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 운동부하를 자가 진단함과 동시에, 자세를 적절하게 조절할 수 있으며, 심박기준의 맞춤형 운동부하를 조절할 수 있어, 노약자 또는 심부전증과 같은 만성질환자에게 생체신호 기반의 개인 맞춤형 운동처방을 제공하며, 가정 및 병원 재활전문 운동시스템으로도 활용될 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제1 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310)를 활용하여 재활운동을 함으로써, 본인의 최상위 운동기록 등과 같은 가상의 경쟁상대와 상호 경쟁하듯이 재활운동에 참여할 수도 있고, 생체신호를 실시간으로 모니터링할 수 있어, 목표심박, 부정맥 등의 위험상황에 사전에 대처하면서, 일(日)/주(週)/월(月) 단위로 재활훈련 목표를 설정할 수도 있고, 더불어서 재활운동 이력관리를 통하여 체계적으로 재활운동을 지속할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예로 확장할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
300: 스마트 리컴번트 재활운동 시스템
310: 자세조절형 리컴번트 의자 311: 등받이부
311a: 각도조절힌지부 312: 의자부
313: 제1 제어기 320: 디지털단말기
321: 디스플레이 322: 제2 제어기
330: 산소포화도센서 340: 재활운동기
341: 운동부하패달부 B : 영사된 빔
G: 바닥면 P: 재활운동대상자
S: 영사스크린

Claims (7)

  1. 재활운동 시스템에 있어서,
    재활운동대상자(P)가 착석한 상태에서 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 회동되어 등받이부(311)의 경사각도가 조절되고, 바닥면(G)에 설치된 상태에서 의자부(312)가 전/후방으로 슬라이딩 이동될 수 있게 작동되며, 재활운동대상자(P)의 심박 및 체형에 대응되도록 제어신호를 생성시키는 제1 제어기(313)를 갖는 자세조절형 리컴번트 의자(310);
    전면부에 디스플레이(321)가 배치되고, 재활운동중의 재활운동대상자(P)의 신체상태 및 재활운동상황을 표시하고, 향후 진행하게되는 재활운동과 관련한 지침이 표시되도록 제어신호를 생성하는 제2 제어기(322)를 갖는 디지털단말기(320);
    재활운동중의 재활운동대상자(P)의 Sp02 및 맥파를 감지하여 감지신호를 생성시키는 산소포화도센서(330); 및
    재활운동중의 재활운동대상자(P)가 작동시킴에 따라, 저항 및 운동부하패달의 RPM을 측정할 수 있는 부하/케이던스 측정센서가 부착되는 운동부하패달부(341)를 갖는 재활운동기(340);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자세조절형 리컴번트 의자(310)는, 별도의 구동모터에 의하여 작동되는 기어에 연동되어, 각도조절힌지부(311a)를 중심으로 등받이부(311)가 설정된 각도만큼 일정하게 회동되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자세조절형 리컴번트 의자(310)는, 상기 제1 제어기(313), 제2 제어기(322), 산소포화도센서(330) 및 부하/케이던스 측정센서의 각각의 감지/제어결과에 따라, 바닥면(G)을 기준하여 상기 등받이부(311)가 이루는 경사각도가 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.

  4. 제1항에 있어서, 상기 디지털단말기(320)는, 재활운동대상자(P) 자신의 기록을 표시하는 화면, 심호흡훈련 상황을 표시하는 화면, 트레이닝과정을 표시하는 화면, 운동검사 내역을 표시하는 화면, 심호흡 연습과정을 표시하는 화면이 하나의 메인화면을 구성하여, 상기 디지털단말기(320)의 디스플레이(321)에 표시되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 디지털단말기(320)는, 디스플레이(311)의 표시되는 내용을 'text to speech solution'을 적용하여 음향으로써 들려주거나, 또는 일측에 구비되는 빔프로제트모듈에서 영상이 생성되어, 벽면 또는 롤 스크린에 상기 영상이 투사되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재활운동기(340)는, 상기 제1 제어기(313), 제2 제어기(322), 산소포화도센서(330) 및 부하/케이던스 측정센서의 각각의 감지/제어결과에 따라, 페달링(pedaling) 각도가 자동으로 조절되는 것을 특징으로 하는 스마트 리컴번트 재활운동 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 스마트 리컴번트 재활운동 시스템을 활용한 재활운동 관리방법으로서,
    재활운동대상자(P)의 신체조건, 심박수, 심박신호에 대한 데이터베이스(D)가 수집되는 단계(S110);
    부하/케이던스 측정센서가 활용되고, 상기 데이터베이스(D)에 대하여 제어알고리즘이 구동되어, 해당 재활운동대상자(P)의 안정심박수가 연산처리되는 단계(S120);
    재활운동이 진행되어 운동부하 및 심박수가 증가되어, 상기 안정심박수와 비교ㆍ판단되는 단계(S130);
    상기 비교ㆍ판단결과 안정심박수를 초과한 경우, 돌발변수가 예측되는 단계(S140); 및
    돌발변수의 예측결과, 최대심박수에 다다른 경우, 경고등이 작동되고, 운동중지신호가 생성되는 단계(S150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 심박수변화에 따른 운동부하 제어방법.
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