KR20210059100A

KR20210059100A - 재활 운동 장치

Info

Publication number: KR20210059100A
Application number: KR1020190145664A
Authority: KR
Inventors: 이후만
Original assignee: 주식회사 엑소시스템즈
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-25

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 사용자의 재활 운동 정보를 측정하기 위한 재활 운동 장치는, 제 1 신체 부위에 착용하고, 제 1 전기 자극부를 갖는 제 1 본체부; 및 상기 제 1 본체부와 연결되고, 상기 제 1 신체 부위와 관절로 연결되는 제 2 신체 부위에 착용하고, 제 2 전기 자극부를 갖는 제 2 본체부를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 전기 자극부는 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 전극과 신경지배근의 전기 자극에 대한 반응을 감지하기 위한 전극이 어레이 형태로 배열된 전기 자극 패드를 포함하고, 상기 어레이 형태로 배열된 전기 자극 패드를 이용하여 신경지배근의 전기 자극 신호를 인가하는 위치를 선택하여 상기 제 1 신체 부위 또는 상기 제 2 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하고 반응을 감지한다.

Description

재활 운동 장치 {Rehabilitation exercise apparatus}

본 발명은 재활 운동 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 사용자 전자 장치를 이용하여 재활 운동을 수행하는 재활 운동 장치에 관한 것이다.

불의의 사고나 노화 등으로 인해 관절 또는 관절 주변의 근육에 손상이 발생할 수 있다. 다리의 가동범위(ROM: range of motion)를 회복하기 위해 수술 후 재활 운동을 수행하거나 또는 수술 없이 재활 운동을 수행할 수도 있다. 그러나 기존의 재활 운동은 반복적이므로 지루할 수 있고 고통스러울 수 있다. 따라서, 기존의 반복적인 재활 운동은 재활 기간이 늘어나거나 재활 효과가 감소하는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 재활 로봇을 이용하는 게임과 연동한 재활 운동 방법 그리고 3차원 모션 카메라를 이용하는 게임과 연동된 재활 운동 방법이 제안되었다. 그러나 재활 로봇을 이용하는 재활 운동 방법은 가격이 비싸고 3차원 모션 카메라를 이용하는 재활 운동 방법은 환자의 움직임을 정확하게 측정하지 못하는 단점이 있다. 그리고 상술한 재활 운동 방법들은 공간상의 제약이 존재하므로, 환자가 집에서 재활 운동을 수행하지 못하고 병원과 같은 특정한 장소를 방문해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 사용자 전자 장치를 이용하여 공간 상의 제약을 받지 않고 재활 운동을 쉽게 할 수 있는 재활 운동 장치를 제공하는 데 있다.

상기 제 1 및 제 2 본체부 중에서 적어도 하나에 메인 컨트롤 유닛을 포함한다. 상기 메인 컨트롤 유닛은, 신경지배근의 전기 자극 신호를 발생하고, 선택된 위치의 상기 제 1 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 제 1 기능성 전기 자극 발생기와, 선택된 위치의 상기 제 2 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 제 2 기능성 전기 자극 발생기를 포함하는 자극 신호 발생 회로; 상기 제 1 신체 부위의 근전도를 측정하기 위한 제 1 근전도 측정 센서와 상기 제 2 신체 부위의 근전도를 측정하기 위한 제 2 근전도 측정 센서를 포함하는 움직임 측정 센싱 회로; 및 상기 제 1 신체 부위와 상기 제 2 신체 부위의 관절각의 가동범위(ROM)을 측정하기 위한 관절각 측정회로를 포함한다.

실시 예로서, 상기 제 1 및 제 2 본체부는 케이블을 통해 연결되고, 상기 메인 컨트롤 유닛은, 과충전 보호 기능을 갖는 충전 회로와 상기 충전 회로에 의해 충전되는 배터리를 갖고, 상기 배터리를 사용하여 상기 상기 제 1 및 제 2 본체부에 동작 전원을 제공하기 위한 전원부; 상기 배터리의 동작 전압을 여러 레벨의 전압으로 변환하여 구동 전원을 생성하기 위한 변환부; 상기 배터리의 충전 상태 또는 상기 재활 운동 장치의 동작 상태를 표기하기 위한 표시부; 및 사용자 전자 장치와 통신하기 위한 통신부를 더 포함한다. 상기 변환기의 구동 전원을 이용하여 상기 자극 신호 발생 회로, 상기 움직임 측정 센싱 회로, 그리고 상기 관절각 측정 회로를 구동한다. 상기 제 1 및 제 2 본체부는 관절 표시부를 갖는다.

실시 예로서, 상기 제 1 및 제 2 전기 자극부는 근전도를 측정하기 위한 EMG 센서를 포함하고, 상기 EMG 센서를 통해 근육 신호 주파수 및 근육 피로도를 분석한다. 상기 제 1 및 제 2 전기 자극부는 기울어짐을 감지하기 위한 IMU 센서를 포함하고, 상기 IMU 센서를 통해 상기 제 1 및 제 2 신체 부위의 관절각의 가동범위를 측정한다. 상기 재활 운동 장치는 전류 세기, 주파수, 동작 폭, 램프, 전체 작동 시간의 범위를 정해서 신경지배근의 전기 자극 신호를 인가한다.

본 발명의 실시 예에 따른 재활 운동 장치는 사용자 전자 장치를 이용하여, 사용자에게 적합한 재활 프로그램에 따라 재활 운동을 수행함으로 재활 효과를 높일 수 있다.

도 1은 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 재활 운동 장치의 제 1 및 제 2 본체부를 각각 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 재활 운동 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 사용자 전자 장치의 소프트웨어 구조를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 6은 도 5에서 도시된 사용자 전자 장치의 하드웨어 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 도 1에서 도시된 재활 프로그램 추천 서버를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템의 재활 운동 방법을 예시적으로 보여준다.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 재활 시스템(1000)은 재활 운동 장치(1100), 사용자 전자 장치(1200), 및 재활 프로그램 추천 서버(1300)를 포함할 수 있다.

재활 운동 장치(1100)는 사용자의 신체에 착용될 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 사용자의 신체에 자극을 가해서 재활 운동을 도울 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 재활 운동 이외에도 근육 강화나 기타 다른 운동에 사용될 수도 있다.

도 1을 참조하면, 재활 운동 장치(1100)는 제 1 및 제 2 본체부(1110, 1120)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 본체부(1110, 1120)는 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 제 1 본체부(1110)는 제 1 신체 부위(예를 들면, 허벅지)에 사용되고, 제 2 본체부(1120)는 제 2 신체 부위(예를 들면, 정강이)에 사용될 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 다리 이외의 다른 관절 부근에도 사용될 수 있다. 예를 들면, 손목, 팔꿈치, 어깨, 목, 허리, 발목 등에 사용될 수 있다.

재활 운동 장치(1100)는 사용자의 재활 운동 정보를 측정하고, 측정값을 사용자 전자 장치(1200)에 전송할 수 있다. 여기서, 재활 운동 정보는 사용자의 관절 가동범위, 관절 회동 방향, 관절 회동 속도 및 가속도, 관절에 가해지는 토크, 표면 근전도(surface electromyogram), 재활 운동 시간, 또는 사용자의 재활 반복 횟수 등을 포함할 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 유선 또는 무선으로 사용자 전자 장치(1200)와 연결될 수 있다.

사용자 전자 장치(1200)는 재활 운동 장치(1100)로부터 재활 운동 정보를 받고, 재활 프로그램 추천 서버(1300)로부터 재활 프로그램을 수신할 수 있다. 여기서, 재활 프로그램은 사용자의 재활 운동을 돕기 위한, 게임화된 재활 프로그램일 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 재활 운동 정보를 참조하여 사용자가 재활 운동을 얼마나 수행했는지를 실시간으로 수치로 나타낼 수 있다. 그리고 사용자 전자 장치(1200)는 네트워크(1400)를 통해 재활 운동 정보를 재활 프로그램 추천 서버(1300)로 전송할 수 있다.

사용자 전자 장치(1200)는 모바일 폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet), TV, PC(personal computer) 등일 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 상술한 바에 한정되지 않고, 재활 프로그램을 구동할 수 있고 사용자에게 재활 프로그램의 인터페이스를 디스플레이 상에서 제공할 수 있는 모든 형태의 전자 장치일 수 있다.

재활 프로그램 추천 서버(1300)는 네트워크(1400)를 통해 사용자 전자 장치(1200)와 연결될 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 재활 운동 장치(1100) 또는 사용자 전자 장치(1200)로부터 재활 운동 정보를 수신할 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 수신된 재활 운동 정보를 참조하여 미리 저장된 복수의 재활 프로그램 중 사용자에 적합한 재활 프로그램을 추천할 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 사용자에 적합한 재활 프로그램을 네트워크(1400)를 통해 사용자 전자 장치(1200)로 전송할 수 있다.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 재활 운동 장치의 제 1 및 제 2 본체부를 각각 예시적으로 보여주는 도면이다. 예를 들어, 제 1 본체부(1110)는 허벅지부 본체이고, 제 2 본체부(1120)는 정강이부 본체일 수 있다. 도 2 및 도 3에서, 아래에 있는 도면은 허벅지 또는 정강이와 밀착되는 안쪽 부분이고, 위에 있는 도면은 착용시에 보이는 바깥쪽 부분이다.

제 1 및 제 2 본체부(1110, 1120)는 사용자의 무릎 관절 부위를 지지할 수 있다. 제 1 본체부(1110)는 허벅지를 지지하고, 제 2 본체부(1120)는 정강이를 지지할 수 있다. 제 1 및 제 2 본체부(1110, 1120)는 케이블(1113)을 통해 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 케이블(1113)은 제 1 본체부(1110)에 고정되어 있고, 제 2 본체부(1120)에 접속될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제 1 본체부(1110)는 허벅지부 밴드 본체(1111), 메인 컨트롤 유닛(1112), 커넥터 및 케이블(1113), 벨트 고정부(1114a, 1114b), 제 1 전기 자극부(1115), 자극 도자 연결부(1116), 그리고 근육 움직임 측정 도자(1117)를 포함할 수 있다.

허벅지부 밴드 본체(1111)는 착용시 무릎의 위치를 표시(A)함으로, 사용자가 쉽게 착용할 수 있도록 한다. 메인 컨트롤 유닛(1112)은 제 1 및 제 2 본체부(1110, 1120)의 동작을 제어할 수 있다. 메인 컨트롤 유닛(1112)은 인쇄회로기판(PCB) 상에 구현될 수 있다. 메인 컨트롤 유닛(1112)에는 재활 운동 장치(1100)를 동작하기 위한 동작 버튼이 포함될 수 있다. 또한, 메인 컨트롤 유닛(1112)에는 재활 운동 장치(1100)의 동작 상태를 표시하기 위한 표시 장치가 포함되거나, 표시 장치를 제어하기 위한 표시 제어 장치가 구비될 수 있다. 메인 컨트롤 유닛(1112)의 구성 및 동작 원리는 도 4에서 좀 더 상세하게 설명될 것이다.

커넥터 및 케이블(1113)은 메인 컨트롤 유닛(1112)에 연결될 수 있고, 제 2 본체부(1120)와 연결을 위한 케이블을 포함할 수 있다. 커넥터 및 케이블(1113)은 배터리를 충전하기 위한 포트를 포함할 수 있다. 커넥터 및 케이블(1113)은 여러 가지 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 커넥터 및 케이블(1113)은 제 2 본체부(1120)와 USB-C 타입의 연결 포트로 연결되거나, USB-C 타입의 충전 포트를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.

벨트 고정부(1114a, 1114b)는 제 1 본체부(1110)를 허벅지 부위에 착용하고 고정할 때 사용될 수 있다. 벨트 고정부(1114a, 1114b)는 도 2에 도시된 바와 같이, 고정용 바클(1114b)을 이용하여 고정될 수 있다. 벨트 고정부(1114a, 1114b)는 고정용 바클(1114b) 이외에 다른 방법으로, 재활 운동 장치(1100)를 허벅지 부위에 고정할 수 있다.

제 1 전기 자극부(1115)는 허벅지에 전기 자극을 인가할 수 있다. 제 1 전기 자극부(1115)는 허벅지에 전류를 가하여 근육통을 완화하거나 근육 강화 운동을 유도할 수 있다. 제 1 전기 자극부(1115)는 사용자의 생체 신호(예를 들면, 근전도 신호)를 수집하거나, 사용자의 근육에 전기 근육 자극(EMS)이나 신경지배근 전기 자극(NMES)을 위한 신호를 전달할 수 있다.

제 1 전기 자극부(1115)는 전기 자극 패드를 포함할 수 있다. 전기 자극 패드는 습식의 형태로 1회용으로 사용될 수 있다. 또는, 전기 자극 패드는 사용자의 생체 신호나 신경지배근의 전기 자극 신호를 전달하기 위해 건식 고점착성 소재를 사용하여 제작될 수 있다. 예를 들어, 전기 자극 패드는 탄소 나노 소재를 이용한 전도성 건식 점착 전극 패드로 제작될 수 있다.

도 3을 참조하면, 제 2 본체부(1120)는 정강이부 밴드 본체(1121), 커넥터 연결부(1122), 벨트 고정부(1123a, 1123b), 제 2 전기 자극부(1125), 자극 도자 연결부(1126), 그리고 근육 움직임 측정 도자(1127)를 포함할 수 있다.

정강이부 밴드 본체(1121)는 착용시 무릎의 위치를 표시(B)함으로, 사용자가 쉽게 착용할 수 있도록 한다. 커넥터 연결부(1122)는 제 1 본체부(1110)의 케이블(1113)에 연결될 수 있다. 벨트 고정부(1123a, 1123b)는 제 2 본체부(1120)를 정강이 부위에 고정할 때 사용될 수 있다. 제 2 전기 자극부(1125)는 정강이에 전기 자극을 인가할 수 있다. 제 2 전기 자극부(1125)는 정강이에 신경지배근의 전기 자극 신호를 인가할 수 있다. 제 2 전기 자극부(1125)는 전기 자극 패드를 포함할 수 있다. 도 2 및 도 3에서, 자극 도자 연결부(1116, 1126) 및 근육 움직임 측정 도자(1117, 1127)는 허벅지나 정강이의 움직임을 측정하기 위한 도자이다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 재활 운동 장치의 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 재활 운동 장치(1100)는 메인 컨트롤 유닛(1112), 제 1 전기 자극부(1115), 그리고 제 2 전기 자극부(1125)를 포함한다.

메인 컨트롤 유닛(1112)은 전원부(2210), 변환기(2220), 제어기(2230), 표시부(2240), 그리고 통신부(2250)를 포함할 수 있다. 메인 컨트롤 유닛(1112)은 아답터(2100)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 아답터(2100)는 교류 전원(예를 들면, 220V AC 전원)을 입력받고, 직류 전원(예를 들면, 5V DC 전원)을 출력할 수 있다.

전원부(2210)는 충전 회로(2211)와 배터리(2212)를 포함할 수 있다. 충전 회로(2211)는 아답터(2100)로부터 5V의 직류 전원을 입력받고 배터리(2212)를 충전할 수 있다. 충전 회로(2211)는 과충전 보호 기능을 가질 수 있다. 배터리(2212)는 리튬-폴리머 배터리일 수 있다. 배터리(2212)는 재활 운동 장치(1100)의 동작 전원으로 사용되며, 일정 레벨의 직류 전원(예를 들면, 3.7V DC 전원)을 제공할 수 있다. 배터리(2212)는 소정의 충전량(예를 들면, 800mAh)을 가질 수 있다.

변환기(2220)는 배터리(2212)의 출력 전압을 +DC(a)V, -DC(a)V, +DC(b)V, +DC(c)V, -DC(c)V 등과 같이 여러 레벨의 전압으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 변환기(2220)는 +5V, -5V, +3V, +18V, -18V의 직류 전압(DC)으로 변환할 수 있다. 변환된 직류 전압은 제어기(2230)의 구동 전원으로 사용될 수 있다.

제어기(2230)는 자극 신호 발생 회로(2231, 2235), 다리 움직임 측정 센싱 회로(2232, 2234), 그리고 관절각 측정 회로(2233)를 포함할 수 있다. 자극 신호 발생 회로(2231, 2235)는 기능성 전기 자극(FES: functional electrical stimulation)을 위한 신경지배근의 전기 자극 신호를 발생할 수 있다. 자극 신호 발생 회로(2231, 2235)는 허벅지 근육에 기능성 전기 자극을 인가하기 위한 Q-FES 발생기(2231)와 정강이 근육에 기능성 전기 자극을 인가하기 위한 S-FES 발생기(2235)를 포함할 수 있다.

다리 움직임 측정 센싱 회로(2232, 2234)는 근전도(EMG: eledromyogram) 측정 센싱 회로일 수 있다. 다리 움직임 측정 센싱 회로(2232, 2234)는 허벅지 근전도 측정 센싱을 위한 Q-EMG 센서(2232)와 정강이 근전도 측정 센싱을 위한 S-EMG 센서(2234)를 포함할 수 있다. 관절각 측정 회로(2233)는 무릎의 가동범위(ROM: range of motion)를 측정할 수 있다.

표시부(2240)는 배터리(2212)의 충전 상태 또는 제어기(2230)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 표시부(2240)는 LED로 구현될 수 있다. 한편, 표시부(2240)는 제어기(2230) 내에 포함될 수도 있다.

통신부(2250)는 사용자 전자 장치(도 1 참조, 1200)와 통신할 수 있다. 통신부(2250)는 제어기(2230)에 의한 측정 정보(즉, 재활 운동 정보)를 사용자 전자 장치(1200)로 제공할 수 있다. 또한, 통신부(2250)는 제공한 측정 정보에 대한 피드백을 사용자 전자 장치(1200)로부터 받을 수 있다.

도 4에서는 통신부(2250)가 블루투스(Bluetooth)를 통해 통신하는 것으로 도시되어 있다. 그러나 통신부(2250)는 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communication), WCDMA(Wideband CDMA), CDMA-2000, TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution), Wimax(Worldwide Interoperability for Microwave Access), WLAN(Wireless LAN), UWB(Ultra Wide Band), WI-DI(Wireless Display), WiFi 등과 같은 다양한 통신 방식을 사용할 수 있다.

제 1 및 제 2 전기 자극부(1115, 1125) 각각은 기능성 전기 자극(FES)을 사용자의 근육에 전달할 수 있다. 여기에서, 기능성 전기 자극은 신경지배근 전기 자극(NMES:neuromuscular electrical stimulation)일 수 있다. 제 1 전기 자극부(1115)는 Q-FES 발생기(2231)에서 생성된 신경지배근의 전기 자극 신호를 허벅지 전기 자극 패드(2310)를 이용하여 허벅지 근육에 인가할 수 있다. 제 2 전기 자극부(1125)는 S-FES 발생기(2235)에서 생성된 신경지배근의 전기 자극 신호를 정강이 전기 자극 패드(2410)를 이용하여 정강이 근육에 인가할 수 있다.

신경지배근의 전기 자극 신호는 안전을 위해 에너지 크기를 제한한 저주파 신호일 수 있다. 그러나 신경지배근의 전기 자극 신호가 저주파로 한정되는 것은 아니고, 중주파나 고주파 신호일 수도 있다. 신경지배근의 전기 자극 신호는 사용자의 근육을 자극하여 진통이나 근위축을 방지할 수 있다. 또한, 신경지배근의 전기 자극 신호의 세기, 주파수, 전류 또는 파형은 사용자의 재활 정도에 맞추어 제어기(2230)에 의해 조정될 수 있다. 제어기(2230)는 전류 세기(Amplitude), 주파수(Pulse per Seconds), 동작 폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 전체 작동 시간(Total time) 등의 자극을 범위를 정해서 인가할 수 있다.

예를 들면, 전류 세기는 0~70mA (조절단위: 1/5/10mA) 범위로, 주파수는 20~999Hz (조절단위: 1/10/100Hz) 범위로, 동작 폭은 0.1~6.5s (조절단위: 1/5/10s) 범위로, 램프는 1~10000ms (조절단위: 1/10/100ms) 범위로, 그리고 전체 작동 시간은 1~59m (조절단위: 1/5/10m) 범위로 하여, 신경지배근의 전기 자극 신호를 인가할 수 있다.

허벅지 전기 자극 패드(2310)와 정강이 전기 자극 패드(2410)는 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 전극과 신경지배근의 전기 자극에 대한 반응을 감지하기 위한 전극이 어레이(array) 형태로 배열될 수 있다. 제어기(2230)는 어레이 형태의 전극을 통해 근전도 신호를 측정하거나 신경지배근의 전기 자극 신호를 전달하는 위치를 선택하여 명령을 내릴 수 있다.

제 1 및 제 2 전기 자극부(1115, 1125) 각각은 EMG 센서(2320, 2420)와 IMU 센서(2330, 2430)를 포함할 수 있다. 허벅지 EMG 센서(2320)는 허벅지 근전도를 측정하고, 정강이 EMG 센서(2420)는 정강이 근전도를 측정할 수 있다. EMG 센서(2320, 2420)를 통해, 근육 신호 주파수 및 근육 피로도 등을 분석할 수 있다.

IMU 센서(2330, 2430)는 기울어짐을 감지하기 위한 센서로, Roll, Pitch, Yaw로 이루어진 Euler 각을 알고, 정교한 각도의 자세 데이터를 제공할 수 있다. 관절각 측정 회로(2233)는 허벅지 IMU 센서(2330)와 정강이 IMU 센서(2430)를 이용하여, 사용자의 다리 움직임, 즉 무릎의 가동범위(ROM: range of motion)를 측정할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 사용자 전자 장치의 소프트웨어 구조를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 사용자 전자 장치(1200)는 도 4에서 설명한 재활 운동 장치(1100)와 통신부(1210)를 통해 연결될 수 있다. 예로서, 통신부(1210)는 블루투스(Bluetooth)를 통해 연결될 수 있다.

사용자 전자 장치(1200)는 재활 운동 장치(1100)의 파라미터들을 설정하고, 재활 운동 장치(1100)의 FES 출력을 제어하거나, 무릎의 가동범위(ROM) 또는 근전도(EMG)를 측정하고 활용하기 위한 프로그램들을 구동할 수 있다. 예를 들면, 사용자 전자 장치(1200)는 FES 파라미터들을 설정하기 위한 프로그램(1201), 근전도(EMG)를 측정하고 활용하기 위한 프로그램(1202), 그리고 무릎의 가동범위(ROM)를 측정하고 활용하기 위한 프로그램(1243)을 구동할 수 있다.

또한, 사용자 전자 장치(1200)는 재활 운동 프로그램을 구동할 수 있다. 재활 운동 프로그램에는 근전도(EMG) 측정값과 가동범위(ROM) 측정값을 활용하여 게임을 수행하는 게임 프로그램(1204)과 아바타 트레이닝 프로그램(1205)이 포함될 수 있다. 아바타 트레이닝 프로그램(1205)은 ROM과 EMG 측정값으로 재활 운동 진행 상황을 체크할 수 있다. 또한, 아바타 트레이닝 프로그램(1205)은 FES 출력을 통하여 재활 프로그램의 수행 정도가 약할 경우 재활 운동의 강도를 보강할 수 있다. 디스플레이(1230)는 FES 파라미터들 설정값, EMG 측정값, 그리고 ROM 측정값을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이(1230)에는 게임 또는 아바타 프로그램이 표시될 수 있다.

도 6은 도 5에서 도시된 사용자 전자 장치의 하드웨어 구성을 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 사용자 전자 장치(1200)는 통신부(1210), 저장부(1220), 디스플레이(1230), 및 제어부(1240)를 포함할 수 있다.

통신부(1210)는 재활 운동 장치(1100)의 통신부(2250)로부터 재활 운동 정보 및 프로그램 추천 서버(도 1 참조, 1300)로부터 적합한 재활 프로그램을 수신할 수 있다. 통신부(1210)는 수신된 재활 운동 정보를 재활 프로그램 추천 서버(1300)로 전송할 수 있다.

저장부(1220)는 재활 프로그램 또는 상태 측정 프로그램(1221), 재활 운동 장치 사용 방법(1222), 재활 운동 정보 또는 재활 목표 또는 재활 일정(1223) 등 재활과 관련된 정보가 저장될 수 있다. 저장부(1220)는 재활 프로그램 추천 서버(1300)로부터 수신된 적어도 하나 이상의 재활 프로그램들, 상태 측정 프로그램, 그리고 재활 운동 장치(1100)의 사용 방법을 저장할 수 있다. 여기서, 상태 측정 프로그램은 최초로 재활 운동을 시작하는 사용자의 상태를 파악하기 위한 프로그램일 수 있다. 다만, 상태 측정 프로그램은 기존에 재활 운동을 수행하던 사용자가 자신의 상태를 파악하기 위해 사용될 수도 있다.

저장부(1220)는 재활 운동 장치(1100)의 사용 방법을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(1220)는 재활 운동 장치(1100)로부터 전송된 재활 운동 정보를 저장할 수 있다. 저장부(1220)는 제어부(1240)의 제어에 따라 저장된 정보 또는 프로그램을 디스플레이(1230) 또는 제어부(1240)에 제공할 수 있다.

저장부(1220)는 사용자의 개인 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 개인 정보는 주민등록번호, 생년월일, 성별, 이름, 암호, 지문 등의 개인을 식별할 수 있는 정보 및 키, 몸무게, 혈압, 지병, 나이 등의 건강 관련 정보를 포함할 수 있다. 반복적인 재활 운동에 따라, 사용자는 사용자 전자 장치(1200)를 이용해 게임화된 재활 프로그램(도 5 참조, 1204)을 수행할 수 있다. 이때, 사용자 전자 장치(1200)는 현재 사용자가 기존의 재활 운동을 수행하던 사용자인지 아닌지를 기존에 저장된 개인 정보를 참조하여 판단할 수 있다. 만약, 새로운 사용자가 재활 운동을 수행하는 경우, 저장부(1220)에는 새로운 사용자에 대한 개인 정보가 저장될 수 있다.

저장부(1220)는 아바타 트레이닝 프로그램(1224)을 저장할 수 있다. 아바타 트레이닝 프로그램(1224)은 사용자 전자 장치(1200)에 이미 설치되어 있거나, 재활 프로그램 추천 서버(1300)로부터 다운로드 받아 설치할 수 있다. 아바타 트레이닝 프로그램(1224)은 재활 운동 장치(1100)를 통해 무릎의 가동범위, 관절 가동 속도, 관절 토크, 표면 근전도 정보 등과 같은 트레이닝 데이터를 수집할 수 있다. 또한, 아바타 트레이닝 프로그램(1224)은 표준화 데이터 평가부, 기능성 전기 자극을 사용자에게 제공하기 위한 전기 자극부, 그리고 기계 학습 알고리즘 등이 복합적으로 활용될 수 있다.

예를 들면, 사용자가 재활 운동 장치(1100)를 착용하면, 사용자 전자 장치(1200)의 디스플레이(1230)에 가상 트레이너와 사용자 아바타가 표시될 수 있다. 여기에서, 사용자 아바타는 실시간으로 사용자의 움직임 또는 운동을 디스플레이(1230)에 반영할 수 있다. 가상 트레이너는 관절 가동 범위, 관절 가동 속도, 관절 토크, 표면 근전도 등과 같은 트레이닝 데이터를 이용하여 얻은 트레이닝 가이드를 사용자에게 제공할 수 있다.

가상 트레이너는 사용자에게 현실(reality)에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 보여주거나(AR: Augmented Reality), 현실이 아닌 가상의 이미지를 보여주거나(VR: Virtual Reality), 이 둘을 결합하여 보여줄 수 있다(MR: Mixed Reality). 사용자는 디스플레이(1230)를 통해 가상 트레이너와 사용자 아바타를 보며 재활 운동을 할 수 있다.

아바타 트레이닝 프로그램(1224)은 트레이닝 데이터와 전문 의료인 혹은 의료 기관을 통해 직접 또는 간접적으로 제시된 표준화 데이터를 비교 또는 대조할 수 있다. 이를 통해 아바타 트레이닝 프로그램(1224)은 사용자에게 최적화된 전류 세기(Amplitude), 주파수(Pulse per Seconds), 동작 폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 전체 작동 시간(Total time)을 도출하거나 설정하고, 재활 운동 장치(1100)를 통해 사용자에게 전기 자극을 줄 수 있다.

디스플레이(1230)는 재활 프로그램, 상태 측정 프로그램, 재활 운동 장치 사용방법, 사용자의 개인 정보 입력 등을 표시할 수 있다. 디스플레이(1230)는 사용자의 재활 운동 결과, 재활 목표, 재활 일정 등을 표시할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 얼마만큼 재활 운동을 수행하였는지, 현재 자신이 회동할 수 있는 관절의 가동범위(ROM)가 얼마나 되는지, 자신의 재활 달성도는 얼마인지 등을 확인할 수 있다.

제어부(1240)는 사용자 전자 장치(1200)에 있는 재활 프로그램이나 상태 측정 프로그램을 구동하고, 이들 프로그램들이 디스플레이(1230)에 보이도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(1240)는 재활 운동 정보에 대한 피드백 정보를 재활 운동 장치(1100)로 전송하기 위해 통신부(1210)를 제어할 수 있다.

도 7은 도 1에서 도시된 재활 프로그램 추천 서버를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 7을 참조하면, 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 사용자 데이터 베이스(1310), 프로그램 데이터 베이스(1320), 분석부(1330), 추천부(1340), 및 통신부(1350)를 포함할 수 있다.

사용자 데이터 베이스(1310)는 재활 운동 장치(1100)에서 측정된 재활 운동 정보를 저장할 수 있다. 이 때, 재활 운동 정보는 사용자의 개인 정보와 연동되어 저장될 수 있다. 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장되는 재활 운동 정보는 분석부(1330)에 의해 분류될 수 있다. 분석부(1330)에 의해 개인별로 재활 운동 정보가 분류되어 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장될 수 있다. 분석부(1330)에 의해 사용자가 재활 운동 장치(1100)를 착용한 부위별로 재활 운동 정보가 분류되어 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장될 수 있다.

프로그램 데이터 베이스(1320)는 복수의 재활 프로그램, 복수의 상태 측정 프로그램, 및 재활 운동 장치의 사용 방법에 대한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 프로그램 데이터 베이스(1320)는 아바타 트레이닝 프로그램을 저장할 수 있다.

복수의 재활 프로그램은 서로 난이도가 상이할 수 있다. 즉, 사용자들 각각의 재활 달성도가 상이하므로, 재활 달성도에 따라 난이도가 상이한 복수의 재활 프로그램이 프로그램 데이터 베이스(1320)에 저장될 수 있다. 또한, 재활 부위마다 상이한 복수의 재활 프로그램이 프로그램 데이터 베이스(1320)에 저장될 수 있다. 또한, 게임 콘텐츠(contents)에 따른 상이한 복수의 재활 프로그램이 프로그램 데이터 베이스(1320)에 저장될 수 있다.

복수의 상태 측정 프로그램은 사용자의 상태를 측정하기 위한 프로그램이다. 가령, 본 발명의 재활 시스템을 처음 이용하는 사용자에게 적합한 재활 프로그램을 추천하기 위해, 사용자의 상태를 측정하는 프로그램이 필요하다. 뿐만 아니라, 기존의 사용자가 자신의 재활이 어느 정도까지 진행되었는지 확인할 수 있도록, 사용자의 상태를 측정하는 프로그램이 필요하다. 따라서, 사용자는 재활 운동을 수행하기 전에, 사용자 전자 장치(1200)에서 표시되는 상태 측정 프로그램에 따라 재활 운동 장치(1100)를 사용할 수 있다.

분석부(1330)는 상태 측정 프로그램에 따라 재활 운동 장치(1100)에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 사용자에 적합한 재활 목표 및 재활 일정을 모델링(modeling)할 수 있다. 분석부(1330)는 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장된 재활 운동 정보를 참조하여 재활 달성도를 분석할 수 있다. 분석부(1330)는 누적된 재활 운동 정보를 참조하여 사용자의 다음 재활 운동에 따른 예상 재활 달성도를 분석할 수도 있다. 분석부(1330)는 상태 정보 및 재활 운동 정보를 참조하여 전에 모델링된 재활 목표 및 재활 일정을 재조정할 수 있다.

분석부(1330)는 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장된 재활 운동 정보를 비교할 수 있다. 예를 들면, 분석부(1330)는 사용자들의 무릎 관절 가동범위(ROM: range of motion)를 비교할 수 있다. 분석부(1330)의 비교 결과는 사용자 전자 장치(1200)로 전송될 수 있다. 전송된 비교 결과는 디스플레이(1230)를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.

분석부(1330)는 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장된 여러 사용자들의 재활 운동 정보를 재활 운동 장치(1100)의 착용 부위별로 분류할 수 있다. 분석부(1330)는 분류된 재활 운동 정보를 참조하여 사용자들의 평균 재활 진행도, 평균 재활 달성도 등을 분석할 수 있다. 분석부(1330)는 사용자들의 평균 재활 진행도, 평균 재활 달성도를 참조하여, 개인별 재활 일정 및 재활 목표를 수립할 수 있다.

추천부(1340)는 상태 측정 프로그램에 따라 재활 운동 장치(1100)에서 측정된 상태 정보를 참조하여, 복수의 재활 프로그램 중 사용자에 적합한 재활 프로그램을 추천할 수 있다. 또한, 추천부(1340)는 분석부(1330)의 분석 결과를 참조하여, 복수의 재활 프로그램 중 사용자에 적합한 재활 프로그램을 다시 추천할 수 있다. 이 때, 사용자의 재활 달성도에 따라, 기존에 추천된 재활 프로그램은 다른 재활 프로그램으로 변경될 수 있다.

분석부(1330)는 상술한 분석 결과들(재활 목표 및 재활 일정 모델링 또는 재조정, 비교 결과, 분류 결과, 평균 재활 진행도 분석, 평균 재활 달성도 분석, 등)을 도출하기 위해, 기계학습 알고리즘(machine learning algorithm)을 사용할 수 있다. 유사하게, 추천부(1340)도 추천 동작(사용자에 적합한 적어도 하나의 재활 프로그램 도출)을 위해, 기계학습 알고리즘을 사용할 수 있다. 이를 위해, 분석부(1330) 및 추천부(1340) 각각은 CPU, AP 등을 포함할 수 있고, SoC 또는 ASIC 형태로 제공될 수 있다.

통신부(1350)는 네트워크(도 1 참조, 1400)를 통해 사용자 전자 장치(1200)와 통신할 수 있다. 통신부(1350)는 전술한 다양한 방식의 유선 또는 무선의 통신을 지원할 수 있다. 통신부(1350)는 재활 운동 장치(1100)에서 측정된 재활 운동 정보를 수신하고, 분석부(1330)의 분석 결과, 추천부(1340)의 추천 결과, 또는 아바타 트레이닝 프로그램을 사용자 전자 장치(1200)로 전송할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 순서도이다. 사용자의 재활 운동에 따라, 사용자 전자 장치(1200)의 디스플레이(1230)에 게임 캐릭터나 아바타가 나타날 수 있다. 이하에서는, 아바타 트레이닝 프로그램이 수행되는 동작이 예로서 설명될 것이다.

S110 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 사용자 정보를 수신할 수 있다. 사용자 정보는 전술한 사용자의 개인 정보를 의미할 수 있다. S110 단계에서, 사용자의 개인 정보를 입력 받기 위한 인터페이스가 디스플레이(1230)에 표시될 수 있다.

S115 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 입력 받은 사용자 정보를 재활 프로그램 추천 서버(1300)로 전달할 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 수신된 사용자 정보를 저장할 수 있다. 사용자 정보는 향후 사용자의 재활 운동에 따른 재활 운동 정보와 연계될 수 있다.

S120 단계에서, 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 아바타 트레이닝 프로그램(이하, 아바타 프로그램이라 함)을 추천할 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 사용자에 적합한 아바타 프로그램을 도출할 수 있다. 추천부(1340)는 분석부(1330)의 이전 분석 결과들을 참조하여, 프로그램 데이터 베이스(1320)에 저장된 복수의 재활 프로그램 중에서 사용자에게 가장 적합한 아바타 프로그램을 추천할 수 있다. S125 단계에서, 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 추천한 아바타 프로그램을 사용자 전자 장치(1200)로 전송할 수 있다.

S130 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 아바타 프로그램을 실행할 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)의 디스플레이(1230)에 가상 트레이너와 사용자 아바타가 표시될 수 있다. 여기에서, 사용자 아바타는 실시간으로 사용자의 움직임 또는 운동을 디스플레이(1230)에 반영할 수 있다. 가상 트레이너는 관절 가동 범위, 관절 가동 속도, 관절 토크, 표면 근전도 등과 같은 트레이닝 데이터를 이용하여 얻은 트레이닝 가이드를 사용자에게 제공할 수 있다.

S210 단계에서, 재활 운동 장치(1100)는 아바타 프로그램에 따라 수행되는 사용자의 상태 정보를 측정할 수 있다. 사용자의 상태 정보는 재활 운동에 따른 재활 운동 정보일 수 있다. 사용자의 상태 정보는 재활 운동 장치(1100)에 의해 실시간으로 측정될 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 상태 측정 프로그램에 따라, 사용자의 무릎 관절의 가동범위(ROM)나 근전도(EMG) 등을 측정할 수 있다.

S215 단계에서, 재활 운동 장치(1100)는 사용자 상태 정보를 사용자 전자 장치(1200)에 전달할 수 있다. 재활 운동 장치(1100)는 사용자가 재활 운동을 수행하는 동안, 사용자 상태 정보를 사용자 전자 장치(1200)에 실시간으로 전송할 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 사용자 상태 정보를 디스플레이(1230)에 표시할 수 있다.

S220 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 사용자의 프로그램 수행 능력을 평가할 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 사용자가 아바타 프로그램을 어느 정도로 수행하는지를 평가할 수 있다. 사용자의 아바타 프로그램 수행 능력은 수치로 표시될 수 있다.

S230 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 사용자의 프로그램 수행 능력이 프로그램 수준에 미달될 때 기능성 전기 자극(FES) 신호를 인가하도록 재활 운동 장치(1100)를 제어할 수 있다. S235 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 프로그램 수준 도달 가능한 FES 신호를 재활 운동 장치(1100)로 전달할 수 있다.

S240 단계에서, 재활 운동 장치(1100)는 FES 신호를 출력할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제 1 전기 자극부(1115)는 Q-FES 발생기(2231)에서 생성된 신경지배근의 전기 자극 신호를 허벅지 전기 자극 패드(2310)를 이용하여 허벅지 근육에 인가할 수 있다. 제 2 전기 자극부(1125)는 S-FES 발생기(2235)에서 생성된 신경지배근의 전기 자극 신호를 정강이 전기 자극 패드(2410)를 이용하여 정강이 근육에 인가할 수 있다.

S310 단계에서, 사용자 전자 장치(1200)는 사용자의 수행 능력을 평가할 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 FES 신호를 인가한 다음에, 사용자의 프로그램 수행 능력을 평가하고, 사용자의 상태 정보를 업데이트할 수 있다. 업데이트된 사용자의 상태 정보는 사용자 전자 장치(1200)의 저장부(1220)에 저장될 수 있다. 또는, 사용자 전자 장치(1200)는 업데이트된 사용자의 상태 정보를 재활 프로그램 추천 서버(1300)로 전달할 수 있다(S315). 재활 운동 장치(1100)는 측정된 사용자의 상태 정보를 재활 프로그램 추천 서버(1300)로 곧바로 전송할 수도 있다.

S320 단계에서, 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 수신된 상태 정보를 저장하고 수행 능력을 분석할 수 있다. 이때, 사용자 데이터 베이스(1310)에는 수신된 상태 정보가 S115 단계에서 수신된 사용자 정보와 연계되어 저장될 수 있다. 분석부(1330)는 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장된 사용자의 상태 정보를 참조하여, 현재 사용자의 상태를 분석할 수 있다. 특히, 현재 사용자의 상태를 분석하기 위해, 분석부(1330)는 현재 사용자의 상태 정보뿐만 아니라, 사용자 데이터 베이스(1310)에 저장된 다른 사용자의 상태 정보 또는 재활 운동 정보를 참조할 수 있다.

S330 단계에서, 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 사용자에 적합한 재활 프로그램을 추천할 수 있다. 추천부(1340)는 분석부(1330)의 분석 결과를 참조하여, 프로그램 데이터 베이스(1320)에 저장된 복수의 재활 프로그램 중에서 하나를 추천할 수 있다. 재활 프로그램 추천 서버(1300)는 추천한 재활 프로그램을 사용자 전자 장치(1200)로 전송할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템의 재활 운동 방법을 예시적으로 보여준다. 사용자는 사용자 전자 장치(1200)를 통해 재활 희망 부위에 대한 현재 상태, 누적 데이터, 기능 향상도를 확인할 수 있다.

도 9를 참조하면, 사용자 전자 장치(1200)는 사용자 재활 목적 부위에 대한 가동범위(ROM), 근전도(EMG) 및 기능성 전기 자극(FES)과 관련된 정보를 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있다. 가동범위와 근전도 수치는 재활 운동 과정에서 지속적으로 측정되며, 재활 운동을 수행한 이후에 최신 정보로 자동으로 업데이트될 수 있다.

가동범위(ROM)와 근전도(EMG)를 선택적으로 측정하는 경우에는, 사용자 전자 장치(1200)의 디스플레이(1230)에 표시되는 '측정하기(measure)'을 통해 다시 측정하고 정보를 업데이트할 수 있다. 사용자 전자 장치(1200)는 디스플레이(1230)에 FES를 수행하기 위한 버튼부를 포함할 수 있다. 사용자는 'Activate' 버튼을 통해 기FES를 활성화할 수 있다.

도 10은 도 9에 도시된 기능성 전기 자극 기능을 사용하는 방법을 예시적으로 보여준다. 도 10에서 보는 바와 같이, 사용자는 사용자 전자 장치(1200)의 디스플레이(1230)를 보면서, 전류 세기(Amplitude), 주파수(Pulse), 동작 폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 그리고 전체 작동 시간(Total Time)을 각각 증가 또는 감소하면서, 기능성 전기 자극을 인가할 수 있다. 즉, FES를 활성화함과 동시에 사용자 전자 장치(1200)를 통해 실시간으로 EMG 신호를 확인할 수 있다. 디스플레이(1230)에 EMG 그래프가 나타나고, EMG 그래프 위에 FES의 시작(start)과 중지(stop)가 세로 구분선으로 표시될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 재활 시스템(1000)은 사용자에 맞는 자극 위치를 찾고, 최적의 기능적 반응이 나오는 파라미터를 설정하고, 이를 통해 사용자 맞춤형 추천 재활 프로그램을 제공할 수 있다.

재활 시스템(1000)은 목표로 설정된 기능적 반응(예를 들면, 관절각 또는 근육 활성도)이 획득될 때까지 자극 위치를 바꿈으로, 사용자 개개인마다 최적화된 자극의 위치를 찾을 수 있다. 재활 시스템(1000)은 전류 세기(Amplitude), 주파수(Pulse per Seconds), 동작 폭(Pulse Interval), 램프(Ramp), 전체 작동 시간(Total time) 등의 파라미터를 변경해가면서 최적의 기능적 반응(예를 들면, 관절각 또는 근육 활성도)이 나오는 파라미터를 설정할 수 있다. 재활 시스템(1000)은 최적화된 전극 위치와 파라미터를 기초로, 사용자 맞춤형 재활 운동을 수행할 수 있다.

재활 시스템(1000)은 무릎 관절의 가동범위(ROM)를 측정함으로, 관절각 회복 운동을 수행할 수 있다. 재활 시스템(1000)은 가동범위가 기준 미달 시에 전기 자극을 인가하거나, 사용자 맞춤형 재활 운동 프로그램을 제공함으로, 효과적으로 관절각 회복 운동을 할 수 있도록 한다.

또한, 재활 시스템(1000)은 근전도(EMG) 측정을 통해 등척성 운동(isometric exercise)을 수행할 수 있다. 재활 시스템(1000)은 다리 근육에 힘을 주는 일정 시간 동안 근육 활성도를 측정할 수 있다. 재활 시스템(1000)은 등척성 운동의 근육활성도가 기준 미달 시에 전기 자극을 인가하거나 사용자 맞춤형 재활 운동 프로그램을 제공할 수 있다.

상술한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술한 실시 예들 이외에도, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

1000: 재활 시스템
1100: 재활 운동 장치
1110, 1120: 제 1 및 제 2 본체부
1200: 사용자 전자 장치
1300: 재활 프로그램 추천 서버
1400: 네트워크

Claims

사용자의 재활 운동 정보를 측정하기 위한 재활 운동 장치에 있어서,
제 1 신체 부위에 착용하고, 제 1 전기 자극부를 갖는 제 1 본체부; 및
상기 제 1 본체부와 연결되고, 상기 제 1 신체 부위와 관절로 연결되는 제 2 신체 부위에 착용하고, 제 2 전기 자극부를 갖는 제 2 본체부를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 전기 자극부는 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 전극과 신경지배근의 전기 자극에 대한 반응을 감지하기 위한 전극이 어레이 형태로 배열된 전기 자극 패드를 포함하고, 상기 어레이 형태로 배열된 전기 자극 패드를 이용하여 신경지배근의 전기 자극 신호를 인가하는 위치를 선택하여 상기 제 1 신체 부위 또는 상기 제 2 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하고 반응을 감지하고,
상기 제 1 및 제 2 본체부 중에서 적어도 하나에 메인 컨트롤 유닛을 포함하고,
상기 메인 컨트롤 유닛은,
신경지배근의 전기 자극 신호를 발생하고, 선택된 위치의 상기 제 1 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 제 1 기능성 전기 자극 발생기와, 선택된 위치의 상기 제 2 신체 부위의 근육에 신경지배근의 전기 자극을 인가하기 위한 제 2 기능성 전기 자극 발생기를 포함하는 자극 신호 발생 회로;
상기 제 1 신체 부위의 근전도를 측정하기 위한 제 1 근전도 측정 센서와 상기 제 2 신체 부위의 근전도를 측정하기 위한 제 2 근전도 측정 센서를 포함하는 움직임 측정 센싱 회로; 및
상기 제 1 신체 부위와 상기 제 2 신체 부위의 관절각의 가동범위(ROM)을 측정하기 위한 관절각 측정회로를 포함하는 재활 운동 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 본체부는 케이블을 통해 연결되고,
상기 메인 컨트롤 유닛은,
과충전 보호 기능을 갖는 충전 회로와 상기 충전 회로에 의해 충전되는 배터리를 갖고, 상기 배터리를 사용하여 상기 상기 제 1 및 제 2 본체부에 동작 전원을 제공하기 위한 전원부;
상기 배터리의 동작 전압을 여러 레벨의 전압으로 변환하여 구동 전원을 생성하기 위한 변환부;
상기 배터리의 충전 상태 또는 상기 재활 운동 장치의 동작 상태를 표기하기 위한 표시부; 및
사용자 전자 장치와 통신하기 위한 통신부를 더 포함하고,
상기 변환기의 구동 전원을 이용하여 상기 자극 신호 발생 회로, 상기 움직임 측정 센싱 회로, 그리고 상기 관절각 측정 회로를 구동하는 재활 운동 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 본체부는 관절 표시부를 갖는 재활 운동 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전기 자극부는 근전도를 측정하기 위한 EMG 센서를 포함하고, 상기 EMG 센서를 통해 근육 신호 주파수 및 근육 피로도를 분석하는 재활 운동 장치.