KR20190134353A - 발목 신장기의 구동 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 각종 명령 및 설정값을 입력할 수 있게 하는 사용자 입력부, 사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부, 사용자의 고유정보를 저장하고 있으며, 재활 치료사가 입력한 각 사용자별 재활 운동 정보를 저장하거나, 각 사용자가 바로 이전에 수행한 재활 운동 정보를 저장하고 있는 개별 저장부, 사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부, 사용자가 입력한 각종 설정값을 저장하는 설정값 저장부, 상기 사용자 입력부로부터 수신되는 사용자 명령에 대응하여 각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하는 메인 제어부, 상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 배굴 및 외번 중 적어도 하나를 위한 설정값을 연산처리하여 설정값에 대응하는 배굴용 제어신호나 외번용 제어신호를 생성하고 생성한 제어신호로 상기 발판이 구동되도록 하여 배굴 운동과 외번 운동 중 적어도 하나가 수행되게 하는 발판 제어부를 포함하는 발목 신장기의 구동 시스템에 관한 것이다.

Description

발목 신장기의 구동 시스템{DRIVING SYSTEM OF ANKLE STRETCHING DEVICE}
본 발명은 발목 재활영역에 사용되는 발목 신장기의 구동 시스템에 관한 것이다.
뇌손상으로 인한 하지 경직으로 발목관절과 발의 변형이 있는 신경계 환자의 일상 생활활동을 증가시키기 위해 하지기능 개선과 경직완화를 위해 발목 스트레칭(신장) 운동을 적용한 재활 제품이 요구된다. 또한 발목 관절의 노화가 진행됨에 따라 발목 관절의 근력과 운동학적인 문제로 기능이 약해져 낙상 등의 손상이 유발되는 노약자 등에게도 발목 스트레칭(신장) 운동을 적용한 재활 제품이 요구된다.
이러한 요구에 따른 재활 제품으로 발목 신장기가 있으며, 발목 신장기는 발목 재활영역의 정형외과에서 주로 사용되고 있다.
그런데 종래의 발목 신장기는 발목 스트레칭을 위한 기구적 반복 운동이 이루어지도록 개발되어 있어 사용자가 자기에게 맞는 운동량을 설정하지 못하는 구조이며, 대부분 발목과 연결된 종아리 근육 운동에 맞추어져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배굴 및 외번 운동을 병행하여 앞정강근 재활을 할 수 있도록 하는 발목 신장기의 구동 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 사용자가 자신의 상태에 맞게 재활운동량을 조절할 수 있도록 하는 발목 신장기의 구동 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 다수의 사용자가 사용시 등록된 사용자의 이전 재활운동을 즉시 파악하여 별도의 재활운동량 조절없이 바로 재활운동을 할 수 있게 하는 발목 신장기의 구동 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시 예가 사용될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템은 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 각종 명령 및 설정값을 입력할 수 있게 하는 사용자 입력부, 사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부, 사용자의 고유정보를 저장하고 있으며, 재활 치료사가 입력한 각 사용자별 재활 운동 정보를 저장하거나, 각 사용자가 바로 이전에 수행한 재활 운동 정보를 저장하고 있는 개별 저장부, 사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부, 사용자가 입력한 각종 설정값을 저장하는 설정값 저장부, 상기 사용자 입력부로부터 수신되는 사용자 명령에 대응하여 각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하는 메인 제어부, 그리고 상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 배굴 및 외번 중 적어도 하나를 위한 설정값을 연산처리하여 설정값에 대응하는 배굴용 제어신호나 외번용 제어신호를 생성하고 생성한 제어신호로 상기 발판이 구동되도록 하여 배굴 운동과 외번 운동 중 적어도 하나가 수행되게 하는 발판 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템은 상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 진동자극을 위한 설정값을 연산처리하여 설정값에 대응하는 스위칭 주파수를 생성하고 생성한 스위칭 주파수를 출력하는 진동자극 제어부, 및 사용자의 앞정강근 부근에 장착되고 상기 스위칭 주파수에 대응하는 진동 주파수로 진동하는 진동 자극부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템은 상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 전기자극을 위한 설정값 연산처리하여 설정값에 대응하는 전기자극 제어신호를 생성하고 생성한 전기자극 제어신호를 출력하는 전기자극 제어부, 및 사용자의 앞정강근에 부착되고 상기 전기자극 제어신호에 대응하는 강도 및 주파수의 전류를 생성하여 사용자의 앞정강근에 제공하는 전기 자극부를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자 입력부는 사용자가 배굴 및 외굴 스피드, 반복횟수, 홀드 타임, 릴렉스 타임 등의 설정값 중 적어도 하나를 설정할 수 있도록 하며, 상기 발판 제어부는 배굴 및 외굴 스피드, 반복횟수, 홀드 타임, 릴렉스 타임에 대응하여 발판 동작을 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 배굴 및 외번 운동으로 인한 앞정강근 스트레칭 재활과 전기자극 및 진동자극으로 인한 앞정강근 및 주변 근육의 경직 완화와 혈액순환을 도모하게 한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 운동량, 운동횟수, 강도 등을 사용자가 자신의 상태에 맞게 설정하여 재활 운동을 할 수 있게 한다.
또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자별 맞춤 운동이 설정되거나 저장되어 쉽게 사용자에게 맞는 재활 운동을 할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기를 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템을 보인 블록 구성도이다.
도 3은 앞정강근과 발목 운동과의 관계를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 입력부의 유저 인터페이스 화면을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발판 제어부에 의한 발판 동작을 보인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자극부와 진동 자극부의 상세 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템의 처음 사용하는 사용자에 대응한 동작 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템의 이용등록된 사용자에 대응한 동작 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한, 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기를 보인 도면으로, 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템이 적용되는 발목 신장기의 일 예를 보인 도면이다. 도 1을 참고하면, 발목 신장기는 사용자의 양발이 안착되는 발판(B10)이 마련되고, 사용자가 일어서 있는 것을 지지하기 위해 수직으로 세워진 지지봉이 설치되어 있다.
이러한 발목 신장기는 기기 내부에 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템(100)이 탑재되고, 주요 기능 중 하나로서 발판(B10)을 동작시켜 발목에 대한 배굴과 외번이 개별적으로 또는 동시에 수행되도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템(100)의 전반적인 구성은 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템을 보인 블록 구성도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템(100)은 사용자 입력부(101), 설정값 저장부(102), 메인 제어부(103), 발판 제어부(104), 진동자극 제어부(105), 전기자극 제어부(106), 발판 동작부(107), 진동 자극부(108), 전기 자극부(109), 고유정보 수신부(110) 및 개별 저장부(111)를 포함한다.
사용자 입력부(101)는 사용자 인터페이스(UI: User Interface)를 제공하며, 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 각종 명령(수치값 등의 설정 정보 포함)을 입력할 수 있게 한다. 사용자 입력부(101)는 사용자가 선택한 명령에 대응하는 전기적 신호를 메인 제어부(103)에 제공한다.
설정값 저장부(102)는 사용자가 사용자 인터페이스를 통해 입력한 재활 운동에 대한 설정값을 저장한다. 설정값은 배굴 운동에 대한 제1 설정값, 외번 운동에 대한 제2 설정값, 진동자극에 대한 제3 설정값, 전기자극에 대한 제4 설정값, 배굴 및 외굴 운동 스피드(즉, 발판의 이동 스피드), 배굴 및 외굴 반복회수, 홀드 타임, 릴렉스 타임 등을 포함한다.
상기 제1 설정값은 배굴이 이루어지는 발판의 최대값이고, 제2 설정값은 외번이 이루어지는 최대값이다. 제3 설정값은 진동 주파수이고, 제4 설정값은 인가되는 전류의 세기와 전류 주파수 중 적어도 하나이다. 홀드 타임은 배굴 또는/및 외번 운동이 제1 및 제2 설정값 모두에 도달한 후의 유지시간이고, 릴렉스 타임은 배굴 또는/및 외번 운동이 시작되는 초기상태에서의 유지시간이다.
메인 제어부(103)는 사용자 입력부(101)로부터 수신되는 사용자 명령에 대응하여 각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하고, 제어 수행을 통해 사용자가 원하는 동작이 이루어지게 한다.
발판 제어부(104)는 메인 제어부(103)의 제어에 따라 동작하여 디폴트(default) 설정값 또는 사용자가 입력한 제1 또는 제2 설정값 중 적어도 하나에 따라 발판 동작부(107)의 동작을 제어한다.
진동자극 제어부(105)는 메인 제어부(103)의 제어에 따라 동작하여 디폴트(default) 설정값 또는 사용자가 입력한 제3 설정값에 따라 진동 자극부(108)의 동작을 제어한다.
전기자극 제어부(106)는 메인 제어부(103)의 제어에 따라 동작하여 디폴트(default) 설정값 또는 사용자가 입력한 제4 설정값에 따라 전기 자극부(109)의 동작을 제어한다.
발판 동작부(107)는 발판 제어부(104)의 제어에 따라 배굴 동작, 외번 동작 또는 배굴 및 외번 동작을 수행한다. 진동 자극부(108)는 진동자극 제어부(105)의 제어에 따라 앞정강근 측으로 진동을 제공하는 동작을 수행한다. 전기 자극부(109)는 전기자극 제어부(106)의 제어에 따라 연결된 근육 부위로 전류(자극신호)를 공급한다.
메인 제어부(103)는 발판 제어부(104), 진동자극 제어부(105) 및 전기자극 제어부(106) 중 사용자가 설정값을 설정한 기능의 제어부만 동작시키도록 할 수 있다. 또는, 메인 제어부(103)는 설정값이 설정된 기능의 제어부를 설정값에 따라 동작시키고, 나머지는 디폴트 설정값으로 동작되도록 제어할 수 있다.
고유정보 수신부(110)는 입력되는 사용자의 고유코드(고유번호 등)를 식별하거나 사용자에게 발급된 IC 카드 또는 사용자 모바일의 NFC(Near Field communication)을 식별한다. 그리고 고유정보 수신부(110)는 식별한 사용자의 식별정보 즉, 고유정보를 메인 제어부(103)에 제공하여 사용자가 등록된 사용자인지 신규 사용자인지를 파악하게 한다.
한편, 메인 제어부(130) 및 각 제어부(104, 105, 106)는 등록된 사용자가 자신의 고유정보를 제공하면, 개별저장부(111)에 저장된 해당 사용자의 재활 운동 정보를 추출하여 재활 운동 정보에 대응하는 동작부(107) 또는 자극부(108, 109)의 동작을 제어한다.
개별 저장부(111)는 사용자의 고유정보를 저장하고 있으며, 재활 치료사가 입력한 각 사용자별 재활 운동 정보(제1 내지 제4 설정값에 대응하는 정보)를 저장하거나, 각 사용자가 바로 이전에 수행한 재활 운동 정보(제1 내지 제4 설정값에 대응하는 정보)를 저장하고 있다.
이하에서는 각 구성의 구체적인 동작을 설명한다.
이에 앞서 도 3을 참고로 하여 앞정강근과 발목 운동간의 관계를 설명한다. 도 3은 앞정강근과 발목 운동과의 관계를 보인 도면이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 앞정강근은 종아리 반대측의 발목 위쪽에 위치하고 있는 근육이다. 구체적으로 앞정강근(전경골근)은 정강이뼈 가쪽관절융기와 가쪽 몸통 뼈사이막에서 시작하여 첫째발 허리뼈 바닥 발바닥면 첫째 안쪽 쐐기뼈 발바닥면까지 이어진 근육이다. 앞정강근이 마비되면 하수족(foot drop: 발을 잘 들어 올리지 못하는 증상)이 발생할 수 있으며, 정강이 통증(shinsplints)에는 이 근육이 포함된다. 그리고 앞정강근은 걸을 때(공간을 이동할 때)가장 먼저 힘이 들어가며 작용하는 중요한 근육이다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 뒤꿈치를 고정한 채 발등을 위쪽으로 올리는 배굴시에 앞정강근이 수축되고, 뒤꿈치를 고정한 채 발등을 아래쪽으로 올리는 족저 굴곡시에 앞정강근이 이완된다. 그리고 발등 안쪽으로 경사지게 기울어지는 외번 및 발등 바깥쪽으로 경사지게 기울어지는 내번시에 앞정강이근이 사용된다.
그런데 대부분 족저 굴곡이나 내번에 의해 발목이 다치는 경우가 대부분이므로, 본 발명의 이에 대응한 재활 운동으로 배굴 및 외번을 수행한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 입력부의 유저 인터페이스 화면을 보인 도면이다. 도 4를 참고하면, 사용자 입력부(101)의 유저 인터페이스에는 발판 동작부(107)의 동작을 위한 제1 및 제2 설정값을 입력하는 제1 부분(10), 진동 자극부(108)의 동작을 위한 제3 설정값을 입력하는 제2 부분(20), 전기 자극부(109)의 동작을 위한 제4 설정값을 입력하는 제3 부분(30)이 있다.
제1 부분(10)에는 배굴(Dorsiflexion) 운동의 수치값을 설정하기 위한 부분, 외번(Eversion) 운동의 수치값을 설정하기 부분, 배굴 또는/및 외번 운동 속도를 설정하기 위한 부분, 반복 횟수를 설정하기 위한 부분, 홀드(hold) 타임을 설정하기 위한 부분, 릴렉스(relax) 타임을 설정하기 위한 부분 등이 있다.
여기서 배굴 운동의 수치값이 높을수록 배굴을 위한 발판의 이동거리가 많아지고(즉, 발판의 경사가 커지고), 외번 운동의 수치값이 높을수록 외번을 위한 발판의 이동거리가 많아진다.
이를 도 5를 참조로 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 발판 제어부에 의한 발판 동작을 보인 도면이다. 도 5를 참고하면, 발판(B10)은 오른발 및 왼발을 각각 외번시키기 위한 외번 발판(B11, B12)와, 오른발 및 왼발을 동시에 배굴시키기 위한 배굴 발판(B13)으로 구성된다.
도 5의 (a)와 같이 외번 발판(B11, B12)과 배굴 발판(B13)은 움직임이 없는 초기 상태에 있으며, 이 상태에서 사용자가 발판(B10)에 위치한다. 이 상태에서 사용자가 스타트 버튼을 누르면, 발판 제어부(104)는 설정값 저장부(102)에 저장된 제1 설정값, 제2 설정값, 릴렉스 타임, 홀드 타임, 반복 회수, 스피드 등을 파악하고, 제1 설정값, 제2 설정값, 스피드에 대응하여 외번 발판(B11, B12)과 배굴 발판(B13)을 구동시키기 위한 구동제어신호를 생성한다.
그런 다음 발판 제어부(104)는 외번 발판(B11, B12)과 배굴 발판(B13)에 대한 구동 제어를 수행한다. 우선 발판 제어부(104)는 설정된 릴렉스 타임만큼 외번 발판(B11, B12)과 배굴 발판(B13)을 초기 상태로 유지시킨다. 한편 최초 동작시에는 릴렉스 타임없이 바로 외번 발판(B11, B12)과 배굴 발판(B13)을 동작시키도록 할 수 있다.
그리고 릴렉스 타임이 지나면 발판 제어부(104)는 도 5의 (b)와 같이 배굴 발판(B13)의 일단을 고정시킨 채 타단을 위쪽으로 이동시키는 배굴 동작이 이루어지게 한다. 동시에 발판 제어부(104)는 외번 발판(B11, B12)을 이동시켜 외번 동작이 수행되게 한다.
발판 제어부(104)는 사용자에 의해 설정된 제1 설정값에 도달될 때까지 배굴 발판(B13)을 이동시키고, 동시에 제2 설정값에 도달될 때까지 외번 발판(B11, B12)을 이동시킨다. 도 5의 (c)와 같이 배굴 발판(B13)이 제1 설정값에 도달하고 외번 발판(B11, B12)이 제2 설정값에 도달하면, 발판 제어부(104)는 설정된 홀드 타임만큼 상태를 유지시킨다. 이하에서는 배굴 발판(B13)이 제1 설정값에 도달하고 외번 발판(B11, B12)이 제2 설정값에 도달한 상태를 최고상태라 한다.
그런 다음 발판 제어부(104)는 홀드 타임이 경과하면 도 6의 (a)와 같은 초기 상태로 복귀시키기 위해 배굴 발판(B13)과 외번 발판(B11, B12)을 하향시킨다. 배굴 발판(B13)과 외번 발판(B11, B12)이 초기 상태가 되면, 발판 제어부(104)는 설정된 릴렉스 타임만큼 초기 상태를 유지시키고 릴렉스 타임이 경과되면 다시 배굴 발판(B13)과 외번 발판(B11, B12)을 동작시켜 도 6의 (c)와 같이 최고상태에 도달하게 한다.
발판 제어부(104)는 설정된 반복 회수만큼 초기상태와 최고상태간의 이동을 반복하여 배굴 및 외번 운동이 이루어지게 한다.
다시 도 4로 돌아와서, 제2 부분(20)에는 전기 자극을 위한 전류의 강도를 설정하는 부분과 전류의 주파수를 설정하는 부분이 있다. 그리고 제3 부분(30)에는 진동 주파수를 설정하는 부분이 있다.
그 외에 사용자 인터페이스에는 동작시간을 표시하는 부분, 반복 횟수를 표시하는 부분, P1, P2, P3, P4 버튼과 같이 저장된 운동 프로그램을 설정하는 부분 등이 있다.
이하에서는 도 6을 참고하여 진동 자극부(108)와 전기 자극부(109)를 보다 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자극부와 진동 자극부의 상세 구성도이다.
도 6을 참고하면, 전기 자극부(109)는 전류 생성부(191)와 전기자극패드(192)를 포함한다.
전류 생성부(191)는 전기자극 제어부(106)의 전기자극 제어신호에 대응하는 전류 강도 및 전류 주파수를 가진 전류를 생성하고 생성한 전류를 전기자극패드(192)에 제공한다. 전기자극패드(192)는 몸에 부착이 가능한 패드 형태로 제작되며, 앞정강근에 부착이 되어 전류생성부(191)로부터 인가된 전류를 앞정강근 및 앞정강근 주변 신경에 제공한다.
진동 자극부(108)는 스위칭부(181)와 진동모터(182)가 설치된 밴드(183)를 포함한다. 스위칭부(181)는 진동자극 제어부(105)로부터 진동자극 제어신호인 스위칭 주파수를 수신하고 스위칭 주파수에 동기하는 스위칭 동작을 수행하여 진동모터(182)에 인가되는 전원을 단속한다. 여기서 스위칭부(181)는 모터제어용 트랜지스터로 구현될 수 있다.
진동모터(182)는 스위칭부(181)를 통해 인가되는 전원에 따라 동작한다. 이때 스위칭부(181)를 통해 인가되는 전원은 스위칭 주파수와 동일한 패턴으로 인가되므로, 진동모터(182) 또한 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 진동한다.
밴드(183)는 앞정강이근 부근의 발에 장착이 되도록 구성된다. 밴드(183) 내에 위치하는 진동모터(182)는 한 개일 수 있으나, 2개 이상의 복수개로 구성될 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 발목 신장기의 구동 시스템에서의 동작을 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템의 처음 사용하는 사용자에 대응한 동작 순서도이다.
사용자가 발목 신장기의 전원을 온시키고, 고유정보 수신부(110)를 통해 고유번호를 입력하거나 IC 카드 또는 모바일의 NFC를 태깅한다. 이에 고유정보 수신부(110)는 사용자의 고유정보를 수신하고, 수신한 고유정보를 메인 제어부(130)에 제공한다.
메인 제어부(130)는 수신한 고유정보를 개별 저장부(111)에 저장된 각 사용자의 고유정보와 비교하고, 수신한 고유정보가 개별 저장부(111)에 등록되어 있으면 사용자를 식별한 후 해당 사용자에 대응하여 저장된 재활 운동 정보를 파악한다. 그러나 수신한 고유정보가 개별 저장부(111)에 등록되어 있지 않으면, 메인 제어부(130)는 수신한 고유정보를 등록한다(S701).
사용자 등록을 완료하면, 사용자는 사용자 입력부(110)의 유저 인터페이스를 통해 배굴, 외번 운동에 대한 제1 및 제2 설정값 그리고 기타 설정값(예; 반복횟수, 스피드, 홀드 타임, 릴렉스 타임 등)을 입력하거나, 진동자극을 위한 제3 설정값을 입력하거나, 전기자극을 위한 제4 설정값을 입력하면, 메인 제어부(130)는 사용자 입력부(110)로부터 사용자가 입력한 설정값을 수신한다(S702 ~ S704)
그런 다음 메인 제어부(130)는 수신한 설정값을 설정값 저장부(120)에 저장하여 설정값을 등록하고, 아울러 설정값을 해당 사용자의 고유정보와 매칭하여 개별 저장부(111)에 저장한다(S706).
물론, 사용자가 별도로 설정값을 등록하지 않으면 디폴트된 설정값이 등록된다(S705).
설정값 등록이 완료된 후 사용자가 동작 시작 버튼을 누르면, 메인 제어부(130)는 발판 제어부(140), 진동자극 제어부(150) 및 전기자극 제어부(160)로 동작시작을 지시한다(S707).
이에, 발판 제어부(140)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제1 및 제2 설정값과 기타 설정값을 파악하고, 제1 및 제2 설정값과 스피드를 연산처리하여(S708), 배굴용 제어신호와 외번용 제어신호를 생성한다(S709).
발판 제어부(140)는 배굴용 제어신호를 통해 배굴 발판(B13)을 동작시켜 사용자의 발목을 배굴시키고, 외번용 제어신호를 통해 외번 발판(B11, B12)을 동작시켜 사용자의 발목을 외번시킨다(S710). 물론 사용자가 배굴과 외번 중 하나만 선택한 경우이면 발판 제어부(140)는 선택된 하나에 대응하는 동작을 수행한다.
발판 제어부(140)는 배굴 발판(B13)이 제1 설정값에 도달하고, 외반 발판(B11, B12)이 제2 설정값에 도달되는 최고상태가 되도록 제어하고, 사용자가 반복 횟수를 설정한 상태이면 초기상태에서 최고상태 그리고 최고상태에서 초기상태까지를 하나의 동작횟수로 하여 사용자가 설정한 횟수만큼 반복시킨다(S711). 사용자가 홀드 타임과 릴렉스 타임을 설정한 상태이면 초기상태가 되었을 때 릴렉스 타임만큼 유지시키고, 최고상태가 되었을 때 홀드 타임만큼 유지시킨다.
발판 제어부(140)는 사용자가 설정한 반복 횟수를 완료하면 동작을 종료한다.
진동자극 제어부(150)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제3 설정값을 파악하고, 제3 설정값을 연산처리하여(S712), 진동자극 제어신호를 생성한다(S713). 이때의 진동자극 제어신호는 스위칭 주파수 신호이다.
진동자극 제어부(150)는 진동자극 제어신호를 진동 자극부(180)에 제공하여 앞정강근 부위에 착용된 밴드(183) 내에 있는 진동모터(182)가 스위칭 주파수로 진동하게 하여 배굴, 외번에 의해 움직이는 앞정강근의 경직을 완화시키고 혈액 순환을 도모하게 한다(S714).
그리고 전기자극 제어부(160)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제4 설정값 즉, 전류 강도 및 전류 주파수를 파악하고 이를 연산처리하여(S715), 전기자극 제어신호를 생성한다(S716). 전기자극 제어부(160)는 생성한 전기자극 제어신호를 전기 자극부(190)에 제공하여 제4 설정값에 대응하는 전류가 생성되어 앞정강근에 부착된 전기자극패드(192)에 공급되게 한다(S717). 이러한 전기자극패드(192)를 통해 제공된 전류는 앞정강근 및 앞정강근 주변 신경에 자극을 주어 재활을 극대화하게 된다.
상기 진동자극 제어부(150)와 상기 전기자극 제어부(160)는 발판 제어부(140)의 동작에 연동하여 동작 시작과 동작 종료를 동기한다. 즉 발판 동작부(170)가 동작을 시작할 때 진동 자극부(180)와 전기 자극부(190)가 동작을 시작하고, 발판 동작부(170)가 동작을 종료할 때 진동 자극부(180)와 전기 자극부(190)가 동작을 종료한다. 물론 진동 자극부(180)와 전기 자극부(190)은 동작을 발판 동작부(170)와 별개로 하여 동작시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 구동 시스템의 이용등록된 사용자에 대응한 동작 순서도이다.
사용자 등록이 되어 있는 사용자가 발목 신장기의 전원을 온시키고, 고유정보 수신부(110)를 통해 고유번호를 입력하거나 IC 카드 또는 모바일의 NFC를 태깅한다. 이에 고유정보 수신부(110)는 사용자의 고유정보를 수신하고, 수신한 고유정보를 메인 제어부(130)에 제공한다(S801).
메인 제어부(130)는 수신한 고유정보를 개별 저장부(111)에 저장된 각 사용자의 고유정보와 비교하여 사용자를 식별하고(S802), 해당 사용자에 대응하여 저장된 재활 운동 정보를 파악한다(S803). 이때 메인 제어부(130)는 파악한 재활 운동 정보를 사용자 인터페이스를 통해 표시하여 사용자가 자신의 재활 운동 정보를 확인할 수 있게 한다.
사용자가 동작 시작 버튼을 누르면, 메인 제어부(130)는 발판 제어부(140), 진동자극 제어부(150) 및 전기자극 제어부(160)로 동작시작을 지시한다(S804).
이에, 발판 제어부(140)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제1 및 제2 설정값과 기타 설정값을 파악하고, 제1 및 제2 설정값과 스피드를 연산처리하여(S805), 배굴용 제어신호와 외번용 제어신호를 생성한다(S806).
발판 제어부(140)는 배굴용 제어신호를 통해 배굴 발판(B13)을 동작시켜 사용자의 발목을 배굴시키고, 외번용 제어신호를 통해 외번 발판(B11, B12)을 동작시켜 사용자의 발목을 외번시킨다(S807). 물론 사용자가 배굴과 외번 중 하나만 선택한 경우이면 발판 제어부(140)는 선택된 하나에 대응하는 동작을 수행한다.
발판 제어부(140)는 배굴 발판(B13)이 제1 설정값에 도달하고, 외반 발판(B11, B12)이 제2 설정값에 도달되는 최고상태가 되도록 제어하고, 사용자가 반복 횟수를 설정한 상태이면 초기상태에서 최고상태 그리고 최고상태에서 초기상태까지를 하나의 동작횟수로 하여 사용자가 설정한 횟수만큼 반복시킨다(S808). 사용자가 홀드 타임과 릴렉스 타임을 설정한 상태이면 초기상태가 되었을 때 릴렉스 타임만큼 유지시키고, 최고상태가 되었을 때 홀드 타임만큼 유지시킨다.
발판 제어부(140)는 사용자가 설정한 반복 횟수를 완료하면 동작을 종료한다.
진동자극 제어부(150)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제3 설정값을 파악하고, 제3 설정값을 연산처리하여(S809), 진동자극 제어신호를 생성한다(S810). 이때의 진동자극 제어신호는 스위칭 주파수 신호이다.
진동자극 제어부(150)는 진동자극 제어신호를 진동 자극부(180)에 제공하여 앞정강근 부위에 착용된 밴드(183) 내에 있는 진동모터(182)가 스위칭 주파수로 진동하게 하여 배굴, 외번에 의해 움직이는 앞정강근의 경직을 완화시키고 혈액 순환을 도모하게 한다(S811).
그리고 전기자극 제어부(160)는 설정값 저장부(120)에 저장된 제4 설정값 즉, 전류 강도 및 전류 주파수를 파악하고 이를 연산처리하여(S812), 전기자극 제어신호를 생성한다(S813). 전기자극 제어부(160)는 생성한 전기자극 제어신호를 전기 자극부(190)에 제공하여 제4 설정값에 대응하는 전류가 생성되어 앞정강근에 부착된 전기자극패드(192)에 공급되게 한다(S814). 이러한 전기자극패드(192)를 통해 제공된 전류는 앞정강근 및 앞정강근 주변 신경에 자극을 주어 재활을 극대화하게 된다.
이상에서 본 발명의 실시에에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
100 : 구동 시스템 101 : 사용자 입력부
102 : 설정값 저장부 103 : 메인 제어부
104 : 발판 제어부 105 : 진동자극 제어부
106 : 전기자극 제어부 107 : 발판 동작부
108 : 진동 자극부 109 : 전기 자극부
110 : 고유정보 수신부 111 : 개별 저장부

Claims (4)

  1. 사용자의 양발이 안착되는 발판을 가진 발목 신장기의 구동 시스템에 있어서,
    사용자 인터페이스를 통해 사용자가 각종 명령 및 설정값을 입력할 수 있게 하는 사용자 입력부,
    사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부,
    사용자의 고유정보를 저장하고 있으며, 재활 치료사가 입력한 각 사용자별 재활 운동 정보를 저장하거나, 각 사용자가 바로 이전에 수행한 재활 운동 정보를 저장하고 있는 개별 저장부,
    사용자의 고유정보를 수신하는 고유정보 수신부,
    사용자가 입력한 각종 설정값을 저장하는 설정값 저장부,
    상기 사용자 입력부로부터 수신되는 사용자 명령에 대응하여 각 구성에 대한 전반적인 제어를 수행하는 메인 제어부, 그리고
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 배굴 및 외번 중 적어도 하나를 위한 설정값을 연산처리하여 설정값에 대응하는 배굴용 제어신호나 외번용 제어신호를 생성하고 생성한 제어신호로 상기 발판이 구동되도록 하여 배굴 운동과 외번 운동 중 적어도 하나가 수행되게 하는 발판 제어부를 포함하는 발목 신장기의 구동 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 진동자극을 위한 설정값을 연산처리하여 설정값에 대응하는 스위칭 주파수를 생성하고 생성한 스위칭 주파수를 출력하는 진동자극 제어부, 및
    사용자의 앞정강근 부근에 장착되고 상기 스위칭 주파수에 대응하는 진동 주파수로 진동하는 진동 자극부를 더 포함하는 발목 신장기의 구동 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 메인 제어부의 제어에 따라 동작하여 디폴트 설정값 또는 사용자가 입력한 전기자극을 위한 설정값 연산처리하여 설정값에 대응하는 전기자극 제어신호를 생성하고 생성한 전기자극 제어신호를 출력하는 전기자극 제어부, 및
    사용자의 앞정강근에 부착되고 상기 전기자극 제어신호에 대응하는 강도 및 주파수의 전류를 생성하여 사용자의 앞정강근에 제공하는 전기 자극부를 더 포함하는 발목 신장기의 구동 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 사용자 입력부는 사용자가 배굴 및 외굴 스피드, 반복횟수, 홀드 타임, 릴렉스 타임 등의 설정값 중 적어도 하나를 설정할 수 있도록 하며,
    상기 발판 제어부는 배굴 및 외굴 스피드, 반복횟수, 홀드 타임, 릴렉스 타임에 대응하여 발판 동작을 제어하는 발목 신장기의 구동 시스템.
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