KR20230020606A

KR20230020606A - 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템

Info

Publication number: KR20230020606A
Application number: KR1020210101863A
Authority: KR
Inventors: 김형식
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2021-08-03
Filing date: 2021-08-03
Publication date: 2023-02-13
Also published as: KR102602872B1; WO2023013882A1

Abstract

본 발명에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템은, 신체의 제1 부위와 신체의 제2 부위 사이의 환부인 관절부위를 치료하기 위한 관절 치료장치로서, 환자가 위치되는 공간을 제공하는 위치유닛, 상기 환부를 기준으로 상기 제 1부위를 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 운동유닛 및 상기 운동유닛을 통해 상기 제1 부위가 회전운동되면서 상기 환부의 위치가 가변됨에 따라 상기 기 설정된 범위가 변동되는 것을 방지하기 위해 상기 환부의 위치를 지속적으로 판단하여 상기 기 설정됨 범위를 유지시키는 판단유닛을 포함하는 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템을 제공한다.

Description

관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템{CONTROL METHOD AND PRESCRIPTION SYSTEM FOR JOINT TREATMENT DEVICE USING JOINT TREATMENT DEIVCE}

본 발명은 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환자의 신체 제1 부위와 제2 부위 사이에 위치한 환부인 관절부위를 기준으로 제1 부위를 회전운동시키면서 가변되는 관절위치를 지속적으로 추적 및 판단하여 치료하기 위한 기 설정된 범위의 회전운동을 유지시켜 관절 치료의 효과를 높이는 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템에 관한 것이다.

인체는 다수의 관절로 형성되고, 관절은 뼈와 뼈 사이에 위치되어 있으며, 관절에 외상이 가해졌거나 수술을 받은 경우에는 관절 내부 조직을 포함한 주위 조직이 손상되고, 통증을 느끼게 되며 관절을 기준으로 움직일 수 있는 반경이 감소하는 경우가 종종 있다.

이를 해결하기 위해 관절부위의 수술도 종종 이루어지고 있으며, 이를 예방하거나 재활치료를 위해 관절부위의 통증이 느껴지는 고령 혹은 관절부위를 상당히 무리하게 이용하게 되는 운동선수 등이 관절부위의 통증을 완화하거나 관절부위의 조직이 손상되는 것을 최소화하면서 관절을 기준으로 움직일 수 있는 범위를 향상시키기 위해 관절부위를 치료할 수 있는 장치를 다양하게 활용하고 있다.

다만, 일반적으로 관절부위를 치료함에 있어서 관절부위를 기준으로 팔이나 다리와 같은 부위를 회전운동시키면서 고령의 노인이나 관절부위에 상당한 무리가 가해졌던 운동선수 등은 관절부위에 통증을 느끼게 되고, 본능적으로 통증을 느끼지 않기 위해 몸을 움직이게 되며 이에 따라 관절부위도 함께 움직이게 된다.

일반적인 관절부위를 치료하는 치료장치는 정해진 범위만큼 팔이나 다리를 이동시켜 관절부위를 운동시키기 때문에 몸이 틀어지거나 움직이면서 관절부위가 움직이게 되면, 운동에 필요한 범위만큼 운동하지 못하고 치료효과가 상당히 낮아질 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

그렇기 때문에, 정해진 범위의 운동을 지속적으로 수행하여 치료효과를 높이기 위한 다양한 방법들이 고안되고 있으며, 이에 대한 수단이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 환자의 신체 제1 부위와 제2 부위 사이에 위치한 환부인 관절부위를 기준으로 제1 부위를 회전운동시키면서 가변되는 관절위치를 지속적으로 추적 및 판단하여 치료하기 위한 기 설정된 범위의 회전운동을 유지시켜 관절 치료의 효과를 높이는 것을 과제로 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템은, 신체의 제1 부위와 신체의 제2 부위 사이의 환부인 관절부위를 치료하기 위한 관절 치료장치로서, 환자가 위치되는 공간을 제공하는 위치유닛, 상기 환부를 기준으로 상기 제 1부위를 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 운동유닛 및 상기 운동유닛을 통해 상기 제1 부위가 회전운동되면서 상기 환부의 위치가 가변됨에 따라 상기 기 설정된 범위가 변동되는 것을 방지하기 위해 상기 환부의 위치를 지속적으로 판단하여 상기 기 설정됨 범위를 유지시키는 판단유닛을 포함한다.

여기서 상기 운동유닛은, 본체부, 상기 본체부에서 상기 위치유닛을 향해 연장되되 다수의 관절로 형성되어 상기 환부를 기준으로 다각도로 상기 제1 부위를 움직여 기 설정된 범위만큼 운동시키는 관절부 및 상기 관절부에 의해 움직여 상기 제1 부위를 회전 운동시키도록 상기 제1부위를 파지하는 파지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 파지부는, 제1 방향과 제2 방향이 형성되도록 일부가 절곡되어 절곡된 부분을 기준으로 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 기 설정된 각도를 이루는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 파지부는, 방향감지부재가 구비되어 상기 절곡된 부분을 기준으로 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 방향정보를 상기 본체부에 전달하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체부는, 기준점을 형성하고, 상기 파지부의 위치를 지속적으로 측정하여 상기 판단유닛에 전달하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 판단유닛은, 상기 본체부에서 전달되는 정보를 통해 상기 본체부와 상기 파지부 사이의 거리를 판단하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 상기 기준점을 향하는 방향에 상기 환부가 위치하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 판단유닛은, 상기 관절부를 제어하여 상기 제1 부위를 초기 운동시키고, 상기 초기 운동을 통해 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 길이를 판단하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 판단유닛은, 상기 본체부로 전달된 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 방향정보와 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 길이를 바탕으로 상기 환부의 위치를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 판단유닛은, 상기 제1 부위의 회전운동을 진행하면서도 지속적으로 상기 방향정보 및 상기 파지부의 위치를 측정하여 상기 환부의 위치가 가변되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 판단유닛은, 상기 관절부에 의해 상기 제1 부위가 상기 환부를 기준으로 회전운동되면서 상기 환부의 위치를 지속적으로 판단하고, 상기 환부의 위치가 가변되었다고 판단되는 경우, 가변된 상기 환부의 위치를 기준으로 상기 기 설정된 범위를 보정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 파지부는, 상기 환부에 가해지는 하중을 판단하기 위해 회전운동하는 상기 제1 부위의 무게를 센싱하는 무게측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 판단유닛은, 상기 무게측정부를 통해 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 상기 환부를 기준으로 상기 제1 부위가 회전운동되면서 가변되는 것을 통해 상기 제1 부위의 무게에서 감소된 무게만큼 상기 환부에 하중이 가해진다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 판단유닛은, 상기 제1 부위를 상하방향으로 움직이면서 상기 무게측정부를 통해 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 최대가 되는 경우를 상기 제1 부위의 무게로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 판단유닛은, 상기 환부에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상이 되는 경우, 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단하여 상기 기 설정된 범위를 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이내가 되도록 보정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 앞서 상술한 관절 치료장치를 제어하는 제어방법으로서, 상기 환부의 위치를 판단하는 판단단계, 상기 제1 부위를 상기 환부를 기준으로 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 치료단계 및 운동하면서 가변되는 상기 환부의 위치에 따라 상기 기 설정된 범위를 지속적으로 수정하는 수정단계를 포함한다.

여기서 상기 판단단계는, 상기 위치유닛에 환자가 위치되고, 상기 환자의 제1 부위에 상기 파지부를 장착하여 초기 운동을 시작하는 초기과정, 상기 초기 운동을 통해 상기 파지부에서 상기 환부까지의 거리를 계산하여 길이정보를 산출하는 산출과정, 상기 본체부를 기준으로 상기 파지부의 위치를 지속적으로 판단하여 위치정보를 생성하는 위치추적과정 및 상기 산출과정 및 상기 위치추적과정을 통해 생성된 상기 길이정보 및 상기 위치정보를 통해 상기 환부의 위치를 판단하는 판단과정을 포함한다.

여기서 산출과정은, 상기 파지부가 제1 방향 및 제2 방향을 갖도록 기 설정된 각도를 가지고 절곡된 상태에서 상기 파지부의 절곡된 부분과 접하는 제1 가상선과 상기 환부가 위치한 제1 방향 또는 제2 방향 중 어느 한 방향으로 형성되는 제2 가상선 사이의 제1 각도를 산출하는 각도계산과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출과정은, 하나의 축을 고정한 상태에서 상기 제1 부위를 초기 운동하기 전에 상기 파지부에서 상기 본체부까지의 위치를 y1, z1로 판단하고, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 제1 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 산출과정은, 상기 각도계산과정에서 도출된 제1 각도를 바탕으로 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 위치를 특정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 산출과정은, 상하방향으로 상기 제1 부위를 소정각도 회전운동시키고, 상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 사이의 제2 각도를 산출하는 가변각도계산과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 산출과정은, 상기 제1 부위를 제2 각도만큼 움직인 상태에서 가변된 상기 파지부에서 상기 본체부까지의 위치를 y2, z2로 판단하고, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 상기 가변각도계산과정에서 산출된 상기 제2 각도를 이용하여 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 제2 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출과정은, 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치의 축성분끼리의 차이를 산출하고, 상기 초기 운동상태에서 외부의 힘이 작용하지 않는 상태로 정의하여 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 계산하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 산출과정은, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L은 y2와 y1의 차이와 비례하게 산출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산출과정은, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L은 상기 제2 각도의 축 성분과 대응되는 상기 제1 각도의 축 성분의 차이에 반비례하게 산출하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 산출과정은, 관계식을 통해 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L의 길이를 산출하는 것을 특징으로 한다.

[관계식]

: 파지부의 절곡된 부분에서 환부까지의 거리

: 제1 위치에서 파지부의 위치

: 제2 위치에서 파지부의 위치

: 제1 각도

: 제2 각도

한편, 상기 제1 부위의 무게를 지속적으로 측정하여 상기 환부에 가해지는 하중을 계산하는 강도조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 강도조절단계는, 상하 방향으로 상기 제1 부위를 이동시키면서 상기 제1 부위의 무게를 계산하는 하중계산과정, 상기 하중계산과정에서 계산된 상기 제1 부위의 무게를 기준으로 상기 무게측정부에서 측정되는 상기 제1 부위의 무게의 감소여부에 따라 상기 환부에 가해지는 하중을 판단하는 측정과정 및 상기 측정과정에서 판단되는 상기 환부에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상인지 판단하는 임계과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 하중계산과정은, 하나의 축을 고정시킨 상태에서 상기 제1 부위를 상하 방향으로 이동시키고, 상기 무게측정부에서 측정되는 무게가 최대가 되는 값을 상기 제1 부위의 무게로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측정과정은, 상기 무게측정부에서 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 감소된 정도만큼 상기 환부에 하중이 가해지는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 임계과정은, 상기 운동단계를 통해 상기 제1 부위가 회전운동하면서 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이상이 되는 것으로 측정되는 경우, 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수정단계는, 상기 임계과정을 통해 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단되는 경우, 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이내가 되도록 상기 기 설정된 범위를 수정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 판단과정은, 상기 운동단계에서 상기 산출과정과 상기 위치추적과정을 지속적으로 수행하여 상기 길이정보와 상기 위치정보를 토대로 상기 환부의 위치를 계속적으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수정단계는, 상기 파지부가 기 설정된 범위만큼 이동하도록 상기 팔을 회전운동시키면서도 상기 환부의 위치가 가변되며 상기 기 설정된 범위가 가변되며 치료효과가 감소하는 것을 방지하도록 상기 기 설정된 범위를 지속적으로 보정하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 처방 시스템은, 환자의 신체 제1 부위와 제2 부위 사이의 환부를 치료하기 위한 처방 시스템으로서, 앞서 상술한 관절 치료장치, 상기 제1 부위가 상기 환부를 기준으로 회전운동되는 기 설정된 범위를 판단하여 처방정보를 생성하는 처방장치 및 상기 환자가 상기 관절 치료장치를 통해 상기 환부를 치료하면서 상기 환부에 가해지는 하중 또는 상기 환부의 위치에 따라 갱신되는 상기 처방정보를 저장하는 정보처리장치를 포함한다.

여기서 상기 처방장치는, 상기 제1 부위가 회전운동되면서 상기 환자의 통증 여부에 따라 가변되는 상기 환부의 위치 및 상기 환부에 가해지는 하중을 통해 상기 환자가 상기 환부를 치료하기 위한 상기 기 설정된 범위의 상기 처방정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정보처리장치는, 상기 제1 부위의 회전운동에 따라 가변되는 상기 환부의 위치, 상기 환부에 가해지는 하중을 지속적으로 저장하여 상기 환자의 치료과정정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 정보처리장치는, 상기 제1 부위가 회전운동되는 상기 기 설정된 범위의 가변여부와 상기 팔이 회전운동되면서 상기 환부에 가해지는 하중의 가변상태를 판단하여 상기 환자의 상기 처방정보가 적합한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정보처리장치는, 하나의 상기 관절 치료장치에서 저장된 상기 치료과정정보를 동일한 상기 정보처리장치를 공유하는 또 다른 상기 관절 치료장치에 상기 치료과정정보를 공유하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템은 환자의 신체 제1 부위와 제2 부위 사이에 위치한 환부인 관절부위를 기준으로 제1 부위를 회전운동시키면서 가변되는 관절위치를 지속적으로 추적 및 판단하여 치료하기 위한 기 설정된 범위의 회전운동을 유지시켜 관절 치료의 효과를 높이는 효과가 있다.

또한, 환부에 가해지는 하중에 따라 환부에 무리가 가는지 여부를 판단하여 환부에 무리가 가지 않도록 기 설정된 범위를 조정하여 환자가 느끼는 통증을 완화시키고, 운동 강도를 조절할 수 있는 효과가 있을 수 있다.

아울러, 서버에는 환자가 치료하는 모든 과정에 대한 치료과정정보가 저장되어 환자는 관절 치료장치가 구비된 어느 곳에서도 처방정보를 활용하여 치료할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다.
그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 대략적인 구성을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 사용자가 위치한 상태를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제어방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 판단단계를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 산출과정을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 강도조절단계를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 파지부를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 초기과정을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제1 위치를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제2 위치를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 수정단계를 설명하기 위해 도시한 도면;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 하중계산과정을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 무게 측정방법을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 처방 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 개념을 설명하기 위해 도시한 도면; 및
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 서버 공유를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

먼저 도 1 및 도 2를 통해서 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템에 대한 대략적인 구성과 형태를 설명할 수 있다.

구체적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 대략적인 구성을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 사용자가 위치한 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치(10)는 환부(J)인 관절부위를 회전운동시키기 위해 사용자가 위치되는 공간을 제공하는 위치유닛(100), 상기 위치유닛(100)과 인접하게 배치되는 운동유닛 및 상기 운동유닛을 통해 상기 제1 부위(A)가 회전운동되면서 상기 환부(J)의 위치가 가변됨에 따라 기 설정된 범위가 변동되는 것을 방지하기 위해 상기 환부(J)의 위치를 지속적으로 판단하여 상기 기 설정된 범위를 유지시키는 판단유닛을 포함할 수 있다.

여기서 상기 위치유닛(100)은 일반적인 의자 같은 형태로 구비될 수 있고, 상기 사용자의 신체의 제1 부위(A)와 신체의 제2 부위(B)의 형태에 맞게 형성될 수도 있다.

예를 들어, 상기 사용자의 상기 환부(J)가 어깨관절인 경우는 일반적인 의자 형태를 취할 수도 있고, 상기 사용자의 상기 환부(J)가 무릎관절인 경우는 상기 사용자가 앉으면서도 상기 제1 부위(A)에 해당하는 정강이는 자유롭게 회전운동되도록 형성될 수 있고, 상기 제2 부위(B)에 해당하는 허벅지는 안착된 상태로 구성될 수 있는 것이다.

한편, 상기 운동유닛은 기준점을 형성하는 본체부(222), 상기 본체부(222)에서 상기 제1 부위(A)를 향해 연장되되, 다수의 관절로 형성되어 상기 환부(J)를 기준으로 다각도로 상기 제1 부위(A)를 움직여 상기 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 관절부(224), 상기 관절부(224)에 의해 움직여 상기 제1 부위(A)를 회전 운동시키도록 상기 제1 부위(A)를 파지하는 파지부(226) 및 상기 제1 부위(A)를 회전 운동시키면서 상기 제2 부위(B)가 움직이는 것을 최소화하여 상기 환부(J)의 위치가 가변되는 것을 최소화시키는 고정부(228)를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 본체부(222)는 상기 판단유닛이 상기 환부(J)의 위치를 파악하는 기준점을 형성할 수 있다.

또한, 상기 관절부(224)는 상기 본체부(222)와 상기 파지부(226)를 연결하며, 상기 파지부(226)를 다각도로 움직여 상기 환부(J)를 운동시킬 수 있다.

한편, 상기 파지부(226)는 상기 제1 부위(A)와 대응되게 형성될 수 있으며, 상기 환부(J)의 위치를 특정하기 위해 제1 방향(T1) 및 제2 방향(T2)을 형성하도록 기 설정된 각도(θ)만큼 절곡되어 있을 수 있고, 절곡된 부분을 기준으로 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2)을 특정하도록 방향감지부재가 구비되어 있을 수 있고, 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2)에 대한 정보를 상기 본체부(222)에 전달하여 상기 본체부(222)를 기준으로 상기 파지부(226)가 떨어진 위치를 상기 판단유닛에서 파악할 수 있고, 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2)의 방향정보를 통해 상기 환부(J)의 위치를 특정할 수 있다.

또한, 상기 파지부(226)에는 상기 제1 부위(A)의 무게(m)를 측정하여 상기 환부(J)에 가해지는 하중을 판단하도록 무게측정부가 구비되어 있을 수 있다.

이에 대해서는 추후 상술할 도면을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.

한편, 상기 고정부(228)는 도 2에 도시된 바와 같이 운동하려는 상기 환부(J)에 접촉되지 않는 범위에서 상기 제2 부위(B)를 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 고정부(228)는 단일 벨트 형태로 구비되어 일측의 어깨에서 허리까지 연장되도록 형성되거나 양측의 어깨에서 양 허리부분까지 연장되도록 이중 벨트 형태로 형성되거나, 상체 혹은 하체를 고정시키도록 상기 제2 부위(B)를 감싸는 형태로 구비될 수도 있으며, 반드시 제시된 형태에 제한되는 것은 아니며, 상기 제2 부위(B)를 고정하여 상기 환부(J)의 움직임을 최소화시키는 형태면 어떤 형태로든 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 상기 판단유닛은, 앞서 제시한 바와 같이 상기 본체부(222)에서 전달되는 상기 방향정보와 상기 본체부(222)가 형성하는 기준점과 상기 파지부(226) 사이의 거리를 판단하고, 상기 제1 방향(T1) 및 상기 제2 방향(T2) 중 상기 기준점을 향하는 방향에 상기 환부(J)가 위치하는 것으로 판단할 수 있다.

아울러 상기 관절부(224)를 제어하여 상기 제1 부위(A)를 초기 운동시키고, 상기 초기 운동을 통해 상기 파지부(226)의 절곡된 부분에서 상기 환부(J)까지의 길이를 판단할 수 있다.

이는 상기 방향정보를 통해 상기 환부(J)의 방향을 특정하였으므로, 상기 환부(J)의 위치를 특정하기 위해서는 상기 환부(J)까지의 거리를 산출하면 상기 환부(J)의 위치를 특정할 수 있으며, 상기 본체부(222)에서 상기 파지부(226) 사이의 거리를 지속적으로 측정하면서도 상기 파지부(226)에서 상기 제1 방향(T1) 및 상기 제2 방향(T2)에 대한 정보를 지속적으로 전달받아 산출된 거리를 바탕으로 상기 환부(J)의 위치를 지속적으로 판단할 수 있다.

그렇기 때문에 상기 환부(J)의 위치가 가변되더라도 상기 사용자가 운동해야하는 상기 기 설정된 범위를 변화된 상기 환부(J)를 바탕으로 보정하여 정확한 범위를 운동할 수 있게 되고 이는 치료효과를 상승시킬 수 있는 장점이 있을 수 있다.

다만, 본 발명의 상세한 설명에서 설명하는 기 설정된 범위는 상하방향, 좌우방향을 모두 포함할 수 있으며, 상기 환부(J)의 가변되기 이전의 상기 기 설정된 범위와 상기 환부(J)의 위치가 가변된 이후의 상기 기 설정된 범위의 크기는 실질적으로 동일하나, 상기 환부(J)를 기준으로 상기 기 설정된 범위의 엔드 포인트까지 운동범위로 설정된다고 가정하였을 때에 초기위치에서 상기 기 설정된 범위에서의 엔드 포인트와 상기 환부(J)가 가변된 이후의 엔드 포인트의 위치는 동일한 상태라면 실질적으로 움직여야할 기 설정된 범위보다 좁게 운동을 하게 되는 것이다.

그렇기 때문에 이를 상기 환부(J)를 기준으로 보정하여 상기 기 설정된 범위를 유지한 상태로 운동할 수 있도록 하는 것이며, 상기 기 설정된 범위가 의미하는 것은 상기 환부(J)를 기준으로 상기 제1 부위(A)를 회전 운동시킬 엔드 포인트의 위치까지의 거리 및 범위를 의미하는 것일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법에 대해서 도 3 내지 도 6을 통해 간략하게 설명할 수 있다.

구체적으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제어방법에 대해 설명하기 위해 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 판단단계를 설명하기 위해 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 산출과정을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 강도조절단계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치(10) 제어방법은 상기 제1 부위(A)와 상기 제2 부위(B) 사이에 위치한 상기 환부(J)의 위치를 판단하는 판단단계(S10), 상기 제1 부위(A)를 상기 환부(J)를 기준으로 상기 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 운동단계(S20), 운동하면서 가변되는 상기 환부(J)의 위치에 따라 상기 기 설정된 범위를 지속적으로 수정하는 수정단계(S30) 및 상기 환부(J)에 가해지는 하중을 산출하여 상기 환부(J)에 무리가 가지 않도록 상기 기 설정된 범위를 추가적으로 보정하는 강도조절단계(S40)를 포함할 수 있다.

먼저 상기 판단단계(S10)는 상기 환부(J)의 위치를 특정하기 위한 단계일 수 있으며, 상기 판단단계(S10)는 초기과정(S12), 산출과정(S14), 위치추적과정(S16), 판단과정(S18)을 포함할 수 있다.

여기서 상기 초기과정(S12)은 상기 제1 부위(A)와 상기 제2 부위(B) 사이에 위치한 상기 환부(J)의 위치를 특정하기 위해 상기 제1 부위(A)에 상기 파지부(226)를 장착하여 초기 운동시키는 과정일 수 있다.

이 때, 상기 초기과정(S12)에서 진행되는 초기 운동은 하나의 축을 고정한 상태에서 상기 제1 부위(A)의 위치를 가변시키는 것으로 운동시킬 수 있으며, 대표적으로는 좌우방향의 X축을 고정한 상태에서 상하방향의 Z축을 변화시키며, 전후방향의 Y축에서 상기 파지부(226)의 절곡된 부분의 거리를 판단할 수 있다.

이와 같이 상기 초기과정(S12)이 진행되는 동안 상기 파지부(226)의 절곡된 부분에서 상기 환부(J)까지의 거리를 산출하는 산출과정(S14)이 진행될 수 있다.

여기서 상기 산출과정(S14)은 추후 상술할 도면을 통해 보다 상세하게 설명하겠지만, 상기 제1 부위(A)가 상하방향으로 움직이면서 상기 파지부(226)의 절곡된 부분의 위치가 가변되는 것을 바탕으로 상기 환부(J)까지의 길이를 길이정보로 산출할 수 있다.

또한, 상기 산출과정(S14)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 파지부(226)가 상기 제1 방향(T1) 및 상기 제2 방향(T2)을 갖도록 기 설정된 각도(θ)를 가지고 절곡된 상태에서 상기 파지부(226)의 절곡된 부분과 접하는 전후방향의 Y축과 평행한 제1 가상선(D1)과 상기 환부(J)가 위치한 상기 제1 방향(T1) 또는 상기 제2 방향(T2) 중 어느 한 방향과 평행하게 형성되는 제2 가상선(D2) 사이의 제1 각도(a1)를 산출하는 각도계산과정(S141) 및 상하방향인 Z축 방향으로 상기 제1 부위(A)를 소정각도 회전 운동시키고, 상기 제1 가상선(D1)과 상기 제2 가상선(D2) 사이의 제2 각도(a2)를 산출하는 가변각도계산과정(S142)를 포함할 수 있다.

한편, 위치추적과정(S16)은 상기 본체부(222)를 기준으로 상기 파지부(226)의 위치를 지속적으로 판단하여 상기 파지부(226)의 위치정보를 생성할 수 있다.

또한, 상기 판단과정(S18)은 상기 산출과정(S14) 및 상기 위치추적과정(S16)을 통해 생성된 상기 길이정보와 상기 위치정보를 바탕으로 상기 환부(J)의 위치를 특정할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 강도조절단계(S40)는 하나의 축을 고정시킨 상태에서 상기 제1 부위(A)를 상하방향으로 이동시키면서 상기 제1 부위(A)의 무게(m)를 계산하는 하중계산과정(S42), 상기 하중계산과정에서 계산된 상기 제1 부위(A)의 무게(m)를 기준으로 상기 무게측정부에서 측정되는 상기 제1 부위(A)의 무게(m)의 감소여부에 따라 상기 환부에 가해지는 하중을 판단하는 측정과정(S44) 및 상기 측정과정(S44)에서 판단되는 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상인지 판단하는 임계과정(S46)을 포함할 수 있다.

앞서 상술한 관절 치료장치의 제어방법에 대해서 보다 상세하게 설명하기 위해 도 7 내지 도 13을 활용할 수 있다.

구체적으로, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 파지부를 설명하기 위해 도시한 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 초기과정을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제1 위치를 설명하기 위해 도시한 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 제2 위치를 설명하기 위해 도시한 도면, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 수정단계를 설명하기 위해 도시한 도면, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 하중계산과정을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 무게 측정방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저 도 7에 도시된 바와 같이 상기 파지부(226)는 기 설정된 각도(θ)를 가지도록 절곡된 상태이며, 절곡된 양 방향이 서로 다른 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2)을 향하고 있을 수 있다.

여기서 상기 파지부(226)는 일측면은 상기 제1 방향(T1) 및 상기 제2 방향(T2)이 형성되도록 강성을 가진 재질로 형성되고, 타측면은 상기 제1 부위(A)에 장착될 수 있도록 플렉서블한 재질로 형성되어 있을 수 있다.

이와 같이 상기 파지부(226)는 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2)이 특정하게 정해진 상태이기 때문에 상기 본체부(222)에서 상기 파지부(226)의 위치를 판단하는 위치정보와 상기 파지부(226)에서 상기 본체부(222)로 전달되는 방향정보를 통해 상기 제1 방향(T1)과 상기 제2 방향(T2) 중에서 상기 본체부(222)를 향하는 방향을 상기 환부(J)가 위치한 것으로 판단할 수 있다.

이를 바탕으로 상기 관절 치료장치(10)를 제어하여 도 8과 같이 상기 초기과정(S12)을 진행할 수 있다.

이 때, 실제 장치의 동작은 3차원에서 움직이기 때문에 간단한 예시를 위해 X축 방향의 움직임이 없는 상태로 가정하여 상기 파지부(226)의 절곡된 부분에서 상기 환부(J)까지의 길이 L을 좌우방향인 X축 방향을 고정시킨 상태에서 상기 파지부(226)를 상기 관절부위(J)를 기준으로 상하방향으로 회전운동시키기 때문에 변동되는 값은 Y축 값과 Z축 값만 변화하게 될 수 있다.

그러므로, 상기 본체부(222)에서 상기 파지부(226)까지의 거리를 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 각각의 축성분을 y1, z1으로 판단하며, 상기 제1 가상선(D1)과 상기 제2 가상선(D2) 사이의 제1 각도(a1)를 산출한 상태에서 상기 파지부(226)의 절곡된 부분에서 상기 환부(J)까지의 길이 L에 대해 각각 Y축 성분과 Z축 성분으로 분할할 수 있다.

즉, 아직 알 수 없는 임의의 값 길이 L에 대해 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부(J)의 위치를 임의로 특정할 수 있고, 이에 대한 방정식으로 산출되는 임의의 상기 환부(J)의 위치를 제1 위치(S1)로 판단할 수 있다.

또한, 도 8에서와 같이 상기 환부(J)를 기준으로 상하방향으로 상기 제1 부위(A)를 소정각도 상승시킨 상태에서 상기 제1 각도(a1)를 산출할 때와 유사하게 상기 제2 각도(a2)를 산출하고, 이 때의 상기 본체부(222)를 기준으로 상기 파지부(226)의 위치를 각각 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 y2, z2로 판단하고, 상기 제2 각도(a2)를 바탕으로 임의의 길이 L은 고정되어 있으므로, 이에 대한 방정식을 통해 상기 환부(J)의 제2 위치(S2)를 판단할 수 있다.

이를 보다 세부적으로 설명하면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 위치(S1)에서 상기 본체부(222)의 방향이 도 7을 기준으로 상기 제2 방향(T2)에 위치된 것으로 판단되는 경우, 상기 제1 가상선(D1)은 Y축과 평행한 가상선을 형성하고, 상기 제2 가상선(D2)은 상기 제2 방향(T2)을 따라 형성되어 있을 수 있고, 상기 제1 가상선(D1)과 상기 제2 가상선(D2) 사이의 제1 각도(a1)를 판단할 수 있다.

이를 바탕으로 상기 본체부(222)에서 상기 파지부(226)까지의 거리는 Y축상에서 y1이며, 길이 L에 대한 Y축 성분은 L cos(a1)이 되므로, y1에서 L cos(a1)의 값을 제외하면 상기 환부(J)의 상기 제1 위치(S1)에서의 Y축 상에서 위치가 판단되며, Z축도 이와 같은 방법으로 수행하여 상기 제1 위치(S1)에서 상기 환부(J)를 특정할 수 있다.

이를 보다 간편하게 계산하면 아래와 같은 (식1)을 이룰 수 있다.

(식1)

이와 같이 상기 제1 위치(S1)에 대한 방정식이 형성되면, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1 부위(A)를 소정각도 상하방향으로 움직여 상기 제2 위치(S2)에 대한 방정식을 유사하게 형성할 수 있다.

이 때, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제1 가상선(D1)은 상기 제1 위치(S1)에서와 동일하게 Y축 상에 평행하며 상기 파지부(226)의 위치가 Z축 상에서 상하방향으로 이동되었으므로 상기 제2 각도(a2)는 상기 제1 각도(a1)와 서로 다른 값을 가질 수 있다.

이에 따라 앞서 상기 제1 위치(S1)의 방정식과 유사한 방식으로 상기 제2 위치(S2)에 대한 방정식을 형성하면 아래와 같은 (식2)를 이룰 수 있다.

(식2)

다만, 여기서 외부의 힘이 작용하지 않은 상태, 즉 상기 환부(J)의 위치가 가변되지 않은 상태라면 사실상 상기 제1 위치(S1)와 상기 제2 위치(S2)는 서로 같은 위치값을 가지게 되므로 (식1)과 (식2)가 서로 같다는 수식을 세우면 결과적으로는 아래와 같은 (식3)을 얻을 수 있다.

(식3)

이와 같은 과정을 통해 L값을 특정할 수 있게 된다.

이를 이용하여 상기 판단과정(S18)에서 상기 산출과정(S14)을 통해 얻은 L값의 길이정보와 상기 파지부(226)의 위치정보와 상기 파지부(226)의 방향정보를 토대로 상기 환부(J)의 위치를 특정할 수 있게 되고, 이에 따라 상기 환부(J)를 지속적으로 판단할 수 있는 토대를 형성할 수 있다.

이와 같이 상기 판단단계(S10)를 통해 상기 환부(J)의 위치를 특정한 경우, 상기 환부(J)를 운동시키기 위해 상기 제1 부위(A)를 회전운동시키는 상기 운동단계(S20)를 수행할 수 있다.

다만, 상기 운동단계(S20)를 수행하면서 도 11에 도시된 바와 같이 통증 혹은 불편함으로 인해 상기 관절위치(J)가 가변되면 상기 기 설정된 범위가 변동되며 운동효과가 감소할 수 있으므로, 상기 운동단계(S20)를 수행하면서도 지속적으로 상기 환부(J)의 위치를 판단하여 상기 기 설정된 범위를 보정하는 상기 수정단계(S30)를 진행할 수 있다.

여기서 상기 수정단계(S30)는 상기 판단과정(S18)을 상기 운동단계(S20)에서도 지속적으로 수행하여 가변되는 상기 관절위치(J)를 판단하고, 상기 기 설정된 범위에서 상기 파지부(226)가 이동하는 엔드 포인트에 대해 상기 관절위치(J)가 가변된 정도를 가감하여 상기 기 설정된 범위를 보정할 수 있다.

다만, 이는 2차원 상에서 계산하여 측정하는 방법을 예시로 사용할 뿐, 실제적인 움직임은 3차원 상에서 움직이기 때문에 이와 같은 움직임을 3차원으로 확장하여 고려할 필요가 있다.

이와 같은 상황을 가정하기 위해서, 앞서 상기 제1 각도(a1)와 상기 제2 각도(a2)를 가정하였으며, 이는 YZ 평면상에서 움직임에 대한 각도 변화이므로, 이를 3차원으로 확대하여 제3 각도와 제4 각도를 판별할 필요가 있다.

즉, 상기 산출과정(S14) 혹은 상기 운동단계(S20)에서는 2차원으로 계산된 정보를 3차원으로 확대하여 판단하는 확대과정을 추가적으로 수행할 수 있다.

이는 상기 환부(J)를 기준으로 회전운동하면서 YZ축 상에서는 원의 둘레를 따라 이동하는 곡면운동이 되지만, 3차원으로 확장하여 고려하면 이는 구면을 따라 이동하는 경로를 형성하므로, 이를 3차원으로 해석하면 상기 제1 위치(S1)와 상기 제2 위치(S2)는 아래와 같은 (식4)의 형태를 취할 수 있다.

(식4)

이는 상기 제2 위치(S2)에서도 유사하며, 여기서 b1은 구면운동을 고려하여 XY축상에서 상기 본체부(222)를 기준으로 상기 파지부(226)가 가변된 상기 제3 각도를 의미할 수 있으며, 상기 제2 위치(S2)에서 XY축상에서 상기 본체부(222)를 기준으로 상기 파지부(226)가 가변된 상기 제4 각도를 b2라고 가정할 때에 아래와 같은 (식5)의 형태를 취할 수 있다.

(식5)

이와 같이 상기 제1 위치(S1)와 상기 제2 위치(S2)에 대한 값을 각각 산출할 수 있으며, 이는 구면운동을 산출하는 방법에서는 자명한 사실이므로, X축상의 가변정도와 Z축 상에서의 가변정도는 단순하게 생략하도록 한다.

앞서 상술한 바와 같이 3차원으로 확장하여 판단하는 확대과정을 수행한 이후에는 상기 파지부(226)의 절곡된 부분에서 상기 환부(J)까지의 길이 L을 확장하여 판단하기 위해 아래와 같은 (식6)을 활용할 수 있다.

(식6)

제시된 (식6)과 같이 각각 X축과 Y축에 대해서도 산출하면 아래와 같은 (식7)과 (식8)이 산출되고, (식8)의 경우는 Z축에 대한 변화이므로, XY축 평면상의 변화를 고려할 필요가 없으므로, (식6) 및 (식7)보다 간략화될 수 있다.

(식7)

(식8)

위와 같이 (식6),(식7),(식8)을 통해서 길이 L을 산출할 수 있고, 이와 같이 지속적인 상기 제1 각도(a1), 상기 제2 각도(a2), 상기 제3 각도(b1), 상기 제4 각도(b2)의 변화를 감지하여 상기 환부(J)의 위치를 판별하는 것에 정확성을 높일 수 있다.

특히, 이는 상기 환부(J)의 위치가 가변되더라도, 상기 환부(J)를 기준으로 상기 제1 부위(A)가 회전되는 엔드 포인트가 항상 유지되도록 하여 운동효과를 효율적으로 상승시킬 수 있다는 장점이 있을 수 있다.

한편, 이와 같이 상기 환부(J)의 위치를 특정하여 상기 운동단계(S20)를 수행하면서도 상기 환부(J)에 가해지는 하중에 의해 통증을 느껴 오히려 상기 환부(J)에 무리를 주는 사태를 방지하기 위해 도 12에 도시된 바와 같이 상기 강도조절단계(S40)를 수행할 수 있다.

여기서 상기 강도조절단계(S40)는 상하방향으로 상기 제1 부위(A)를 이동시키면서 상기 제1 부위(A)의 무게(m)를 측정하고, 이는 상기 초기 운동 상태와 유사하므로, 상기 초기과정(S12)과 동시에 진행될 수 있다.

즉, 상기 제1 위치(S1)에서 상기 제2 위치(S2)로 이동되는 동안 상기 제1 부위(A)의 무게(m)를 지속적으로 측정하고 이를 통해 상기 제1 부위(A)의 무게(m)가 최대가 되는 지점에서의 무게(m)를 상기 제1 부위(A)의 무게(m)로 판단할 수 있다.

이는 상기 제1 부위(A)가 가진 하중이 상기 환부(J)에 분산되어 상기 제1 부위(A)의 무게(m)가 상하방향의 위치마다 달라질 수 있음을 판단하여 제일 높은 지점에서 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 없는 상태로 계산할 수 있는 것이다.

즉, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제1 부위(A)의 무게(m)는 일정한 기점을 기준으로 점점 낮아지거나 높아지는 확률분포 그래프와 유사한 그래프를 형성하고, 이 때에 가장 높은 최고점을 상기 제1 부위(A)의 무게로 판단하여, 상기 제1 부위(A)의 무게(m)에서 감소된 만큼 상기 환부(J)에 하중이 가해지는 것으로 판단하여 상기 환부(J)에 가해지는 하중을 판단하는 상기 측정과정(S44)를 수행할 수 있다.

이에 따라, 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상이 되면 상기 환부(J)에 무리가 가능 것으로 판단하는 상기 임계과정(S46)을 수행하고, 상기 기 설정된 수치 이상이 되는 것으로 판단되는 경우에는 상기 수정단계(S30)에서 상기 강도조절단계(S40)를 통해 판단된 내용을 바탕으로 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이내가 되는 범위에서 상기 기 설정된 범위를 수정하도록 할 수 있다.

한편, 앞서 상술한 관절 치료장치(10)를 이용하여 상기 환부(J)를 치료하기 위한 처방 시스템에 대해서 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명할 수 있다.

구체적으로, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 처방 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 개념을 설명하기 위해 도시한 도면 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템의 서버 공유를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

먼저 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 처방 시스템은 상기 관절 치료장치(10), 상기 제1 부위(A)가 상기 환부(J)를 기준으로 회전운동되는 기 설정된 범위를 판단하여 처방정보를 생성하는 처방장치(20) 및 상기 환자(J)가 상기 관절 치료장치(10)를 통해 상기 환부(J)를 치료하면서 상기 환부(J)에 가해지는 하중 또는 상기 환부(J)의 위치에 따라 갱신되는 상기 처방정보를 저장하는 정보처리장치(30)를 포함할 수 있다.

여기서 상기 처방장치(20)는 기계적 판단에 의해 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이내에서 상기 제1 부위(A)가 상기 환부(J)를 기준으로 회전운동되는 상기 기 설정된 범위를 자체적으로 판단할 수도 있고, 전문가가 직접 상기 기 설정된 범위를 상기 처방장치(20)에 저장하여 수동으로 정보를 입력할 수도 있다.

또한, 상기 처방장치(20)는 상기 제1 부위(A)가 회전운동되면서 상기 환자의 통증 여부에 따라 상기 환부(J)의 위치가 지나치게 가변되는 것으로 판단되면, 상기 기 설정된 수치 이내에서도 상기 환부(J)에 무리가 간다고 판단하고 상기 환부를 치료하기 위한 상기 기 설정된 범위를 수정하여 상기 처방정보를 형성할 수 있다.

한편, 상기 정보처리장치(30)는 도 15에 도시된 바와 같이 상기 처방장치(20)에서 형성된 상기 처방정보를 전달받아 지속적으로 저장하며, 상기 환자가 치료받는 과정에서 상기 환부(J)의 가변위치, 가변정도, 상기 환부(J)에 가해지는 하중 등을 지속적으로 서버(34)에 저장하여 상기 환자의 치료과정정보를 형성할 수 있다.

또한, 상기 정보처리장치(30)는 상기 처방장치(20)에서 상기 처장정보를 전달받아 상기 환자가 상기 환부(J)를 치료하는 과정에서 상기 환부(J)의 위치와 상기 환부(J)에 가해지는 하중이 지나치게 변동되는 것으로 판단되는 경우에는 상기 처방정보를 갱신하도록 상기 처방장치(20)에 신호를 전달하여 상기 관절 치료장치(10)를 재설정하는 보정부(34)를 포함할 수도 있다.

이에 따라 상기 서버(32)에는 상기 환자가 치료하는 모든 과정에 대한 상기 치료과정정보가 저장되어 상기 환자는 상기 관절 치료장치(10)가 구비된 어느 곳에서도 상기 처방정보를 활용하여 치료할 수 있다.

구체적으로, 도 16에 도시된 바와 같이 동일한 상기 서버(32)를 공유하는 제1 관절 치료장치(12)와 제2 관절 치료장치(14)가 있으면, 상기 제1 관절 치료장치(12)에서 형성된 상기 치료과정정보가 상기 서버(32)에 지속적으로 누적되므로, 상기 제1 관절 치료장치(12)를 활용할 수 없어 상기 제2 관절 치료장치(14)를 이용하려고 하는 경우에도 공유된 상기 서버(32)를 통해 상기 치료과정정보를 불러와 상기 환자에게 적합한 상기 처방정보를 적용하여 상기 환부(J)를 치료하도록 상기 제1 부위(A)를 회전운동시킬 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 관절 치료장치(12)만을 이용해야 하는 불편함을 해소할 수 있어 장소적, 시간적 제한을 완화할 수 있고, 상기 환자에 대한 빅데이터를 상기 서버(32)에 저장된 상기 치료과정정보를 통해 치료의 진척도, 상기 환부(J)에 가해지는 무리 등을 보다 효과적으로 판단하도록 할 수 있는 장점이 있을 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 관절 치료장치를 이용한 관절 치료장치의 제어방법 및 처방 시스템을 통해 상기 환부(J)를 기준으로 상기 제1 부위(A)가 움직이는 운동범위를 객관적으로 판단할 수 있으며, 상기 환부(J)에 가해지는 하중을 판단하여 상기 환부(J)에 무리가 가해지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있을 수 있다.

또한, 상기 환부(J)를 치료하는 과정에서 상기 환자가 느끼는 통증의 정도, 상기 환부(J)의 위치변화, 상기 환부(J)에 가해지는 하중 등 다양한 변화의 양상을 통해 상기 환자에게 발생될 수 있는 질환의 추정진단이 가능하다는 효과도 있을 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

: 기 설정된 각도
A: 제1 부위
B: 제2 부위
a1: 제1 각도
a2: 제2 각도
D1: 제1 가상선
D2: 제2 가상선
J: 환부
m: 무게
S1: 제1 위치
S2: 제2 위치
S10: 판단단계
S12: 초기과정
S14: 산출과정
S142: 각도계산과정
S144: 가변각도계산과정
S16: 위치추적과정
S18: 판단과정
S20: 운동단계
S30: 수정단계
S40: 강도조절단계
S42: 하중계산과정
S44: 측정과정
S46: 임계과정
T1: 제1 방향
T2: 제2 방향
10: 관절 치료장치
12: 제1 관절 치료장치
14: 제2 관절 치료장치
20: 처방장치
30: 정보처리장치
32: 서버
34: 보정부
100: 위치유닛
222: 본체부
224: 관절부
226: 파지부
228: 고정부

Claims

신체의 제1 부위와 신체의 제2 부위 사이의 환부인 관절부위를 치료하기 위한 관절 치료장치로서,
환자가 위치되는 공간을 제공하는 위치유닛;
상기 환부를 기준으로 상기 제 1부위를 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 운동유닛; 및
상기 운동유닛을 통해 상기 제1 부위가 회전운동되면서 상기 환부의 위치가 가변됨에 따라 상기 기 설정된 범위가 변동되는 것을 방지하기 위해 상기 환부의 위치를 지속적으로 판단하여 상기 기 설정됨 범위를 유지시키는 판단유닛을 포함하는,
관절 치료장치.
제1항에 있어서,
상기 운동유닛은,
본체부;
상기 본체부에서 상기 위치유닛을 향해 연장되되 다수의 관절로 형성되어 상기 환부를 기준으로 다각도로 상기 제1 부위를 움직여 기 설정된 범위만큼 운동시키는 관절부; 및
상기 관절부에 의해 움직여 상기 제1 부위를 회전 운동시키도록 상기 제1부위를 파지하는 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제2항에 있어서,
상기 파지부는,
제1 방향과 제2 방향이 형성되도록 일부가 절곡되어 절곡된 부분을 기준으로 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 기 설정된 각도를 이루는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제3항에 있어서,
상기 파지부는,
방향감지부재가 구비되어 상기 절곡된 부분을 기준으로 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 방향정보를 상기 본체부에 전달하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제4항에 있어서,
상기 본체부는,
기준점을 형성하고, 상기 파지부의 위치를 지속적으로 측정하여 상기 판단유닛에 전달하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제5항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 본체부에서 전달되는 정보를 통해 상기 본체부와 상기 파지부 사이의 거리를 판단하고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 상기 기준점을 향하는 방향에 상기 환부가 위치하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제6항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 관절부를 제어하여 상기 제1 부위를 초기 운동시키고, 상기 초기 운동을 통해 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 길이를 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제7항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 본체부로 전달된 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 방향정보와 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 길이를 바탕으로 상기 환부의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제8항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 제1 부위의 회전운동을 진행하면서도 지속적으로 상기 방향정보 및 상기 파지부의 위치를 측정하여 상기 환부의 위치가 가변되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제9항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 관절부에 의해 상기 제1 부위가 상기 환부를 기준으로 회전운동되면서 상기 환부의 위치를 지속적으로 판단하고, 상기 환부의 위치가 가변되었다고 판단되는 경우, 가변된 상기 환부의 위치를 기준으로 상기 기 설정된 범위를 보정하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제2항에 있어서,
상기 파지부는,
상기 환부에 가해지는 하중을 판단하기 위해 회전운동하는 상기 제1 부위의 무게를 센싱하는 무게측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제11항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 무게측정부를 통해 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 상기 환부를 기준으로 상기 제1 부위가 회전운동되면서 가변되는 것을 통해 상기 제1 부위의 무게에서 감소된 무게만큼 상기 환부에 하중이 가해진다고 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제12항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 제1 부위를 상하방향으로 움직이면서 상기 무게측정부를 통해 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 최대가 되는 경우를 상기 제1 부위의 무게로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제13항에 있어서,
상기 판단유닛은,
상기 환부에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상이 되는 경우, 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단하여 상기 기 설정된 범위를 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이내가 되도록 보정하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 관절 치료장치를 제어하는 제어방법으로서,
상기 환부의 위치를 판단하는 판단단계;
상기 제1 부위를 상기 환부를 기준으로 기 설정된 범위만큼 회전운동시키는 치료단계; 및
운동하면서 가변되는 상기 환부의 위치에 따라 상기 기 설정된 범위를 지속적으로 수정하는 수정단계를 포함하는,
관절 치료장치 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 판단단계는,
상기 위치유닛에 환자가 위치되고, 상기 환자의 제1 부위에 상기 파지부를 장착하여 초기 운동을 시작하는 초기과정;
상기 초기 운동을 통해 상기 파지부에서 상기 환부까지의 거리를 계산하여 길이정보를 산출하는 산출과정;
상기 본체부를 기준으로 상기 파지부의 위치를 지속적으로 판단하여 위치정보를 생성하는 위치추적과정; 및
상기 산출과정 및 상기 위치추적과정을 통해 생성된 상기 길이정보 및 상기 위치정보를 통해 상기 환부의 위치를 판단하는 판단과정을 포함하는,
관절 치료장치 제어방법.
제16항에 있어서,
산출과정은,
상기 파지부가 제1 방향 및 제2 방향을 갖도록 기 설정된 각도를 가지고 절곡된 상태에서 상기 파지부의 절곡된 부분과 접하는 제1 가상선과 상기 환부가 위치한 제1 방향 또는 제2 방향 중 어느 한 방향으로 형성되는 제2 가상선 사이의 제1 각도를 산출하는 각도계산과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제17항에 있어서,
상기 산출과정은,
하나의 축을 고정한 상태에서 상기 제1 부위를 초기 운동하기 전에 상기 파지부에서 상기 본체부까지의 위치를 y1, z1로 판단하고, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 제1 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제18항에 있어서,
상기 산출과정은,
상기 각도계산과정에서 도출된 제1 각도를 바탕으로 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제18항에 있어서,
상기 산출과정은,
상하방향으로 상기 제1 부위를 소정각도 회전운동시키고, 상기 제1 가상선과 상기 제2 가상선 사이의 제2 각도를 산출하는 가변각도계산과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제20항에 있어서,
상기 산출과정은,
상기 제1 부위를 제2 각도만큼 움직인 상태에서 가변된 상기 파지부에서 상기 본체부까지의 위치를 y2, z2로 판단하고, 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 상기 가변각도계산과정에서 산출된 상기 제2 각도를 이용하여 Y축과 Z축 성분으로 분할하여 상기 환부의 제2 위치를 파악하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제21항에 있어서,
상기 산출과정은,
상기 제2 위치에서 상기 제1 위치의 축성분끼리의 차이를 산출하고, 상기 초기 운동상태에서 외부의 힘이 작용하지 않는 상태로 정의하여 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L을 계산하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제22항에 있어서,
상기 산출과정은,
상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L은 y2와 y1의 차이와 비례하게 산출하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제23항에 있어서,
상기 산출과정은,
상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L은 상기 제2 각도의 축 성분과 대응되는 상기 제1 각도의 축 성분의 차이에 반비례하게 산출하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제24항에 있어서,
상기 산출과정은,
관계식을 통해 상기 파지부의 절곡된 부분에서 상기 환부까지의 거리 L의 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
[관계식]

: 파지부의 절곡된 부분에서 환부까지의 거리

: 제1 위치에서 파지부의 위치

: 제2 위치에서 파지부의 위치

: 제1 각도

: 제2 각도
제15항에 있어서,
상기 제1 부위의 무게를 지속적으로 측정하여 상기 환부에 가해지는 하중을 계산하는 강도조절단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제26항에 있어서,
상기 강도조절단계는,
상하 방향으로 상기 제1 부위를 이동시키면서 상기 제1 부위의 무게를 계산하는 하중계산과정;
상기 하중계산과정에서 계산된 상기 제1 부위의 무게를 기준으로 상기 무게측정부에서 측정되는 상기 제1 부위의 무게의 감소여부에 따라 상기 환부에 가해지는 하중을 판단하는 측정과정; 및
상기 측정과정에서 판단되는 상기 환부에 가해지는 하중이 기 설정된 수치 이상인지 판단하는 임계과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 하중계산과정은,
하나의 축을 고정시킨 상태에서 상기 제1 부위를 상하 방향으로 이동시키고, 상기 무게측정부에서 측정되는 무게가 최대가 되는 값을 상기 제1 부위의 무게로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 측정과정은,
상기 무게측정부에서 측정되는 상기 제1 부위의 무게가 감소된 정도만큼 상기 환부에 하중이 가해지는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제27항에 있어서,
상기 임계과정은,
상기 운동단계를 통해 상기 제1 부위가 회전운동하면서 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이상이 되는 것으로 측정되는 경우, 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제30항에 있어서,
상기 수정단계는,
상기 임계과정을 통해 상기 환부에 무리가 가는 것으로 판단되는 경우, 상기 환부에 가해지는 하중이 상기 기 설정된 수치 이내가 되도록 상기 기 설정된 범위를 수정하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 판단과정은,
상기 운동단계에서 상기 산출과정과 상기 위치추적과정을 지속적으로 수행하여 상기 길이정보와 상기 위치정보를 토대로 상기 환부의 위치를 계속적으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 수정단계는,
상기 파지부가 기 설정된 범위만큼 이동하도록 상기 팔을 회전운동시키면서도 상기 환부의 위치가 가변되며 상기 기 설정된 범위가 가변되며 치료효과가 감소하는 것을 방지하도록 상기 기 설정된 범위를 지속적으로 보정하는 것을 특징으로 하는,
관절 치료장치 제어방법.
환자의 신체 제1 부위와 제2 부위 사이의 환부를 치료하기 위한 처방 시스템으로서,
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 관절 치료장치;
상기 제1 부위가 상기 환부를 기준으로 회전운동되는 기 설정된 범위를 판단하여 처방정보를 생성하는 처방장치; 및
상기 환자가 상기 관절 치료장치를 통해 상기 환부를 치료하면서 상기 환부에 가해지는 하중 또는 상기 환부의 위치에 따라 갱신되는 상기 처방정보를 저장하는 정보처리장치를 포함하는,
처방 시스템.
제34항에 있어서,
상기 처방장치는,
상기 제1 부위가 회전운동되면서 상기 환자의 통증 여부에 따라 가변되는 상기 환부의 위치 및 상기 환부에 가해지는 하중을 통해 상기 환자가 상기 환부를 치료하기 위한 상기 기 설정된 범위의 상기 처방정보를 생성하는 것을 특징으로 하는,
처방 시스템.
제34항에 있어서,
상기 정보처리장치는,
상기 제1 부위의 회전운동에 따라 가변되는 상기 환부의 위치, 상기 환부에 가해지는 하중을 지속적으로 저장하여 상기 환자의 치료과정정보를 생성하는 것을 특징으로 하는,
처방 시스템.
제36항에 있어서,
상기 정보처리장치는,
상기 제1 부위가 회전운동되는 상기 기 설정된 범위의 가변여부와 상기 팔이 회전운동되면서 상기 환부에 가해지는 하중의 가변상태를 판단하여 상기 환자의 상기 처방정보가 적합한지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
처방 시스템.
제36항에 있어서,
상기 정보처리장치는,
하나의 상기 관절 치료장치에서 저장된 상기 치료과정정보를 동일한 상기 정보처리장치를 공유하는 또 다른 상기 관절 치료장치에 상기 치료과정정보를 공유하는 것을 특징으로 하는,
처방 시스템.