KR20240052149A - 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하는 운동 시스템으로서, 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치; 및 상기 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용할 경우, 재활 훈련자의 무릎 각도에 따라 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가하는 하지 재활 평가부; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 재활 훈련자의 하지(下肢)의 근수축을 유도하는 운동 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 재활 훈련자의 하체의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치 및 재활 훈련자의 무릎 각도를 기초로, 근수축 유도 정도를 평가하는 하지 재활 평가부를 구비함으로써 하지 근육의 단련 및 하지 제어능력의 향상을 보조하는 훈련 장치에 관한 것이다.
[국가지원 연구개발에 대한 설명]
본 발명은 분당서울대학교병원의 주관 하에 과학기술정보통신부, 산업통상-자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처의 범부처전주기의료기기 연구개발사업 (Aging-in-place를 위한 고령친화 하지근골격 다방향 생체피드백 재활운동 시스템의 상용화, 과제고유번호: 1711138333, KMDF_PR_20200901_0165-03) 의 지원에 의하여 이루어진 것이다.
최근 고령화 사회로 접어들면서 근감소증이나 무릎 퇴행성 관절염 환자의 수가 급증하고 있다. 하지 근육 감소나 퇴행성 질환은 곧 신체기능 저하로 이어져 낙상이나 2차 질환을 유발할 수 있고 결과적으로 고령자의 건강을 크게 위협하고 있다. 이를 예방하기 위해서는 꾸준한 운동을 통해 하지 신경 및 근제어능력을 유지 향상시키는 것이 중요한데, 대부분의 하지 운동 방법이나 운동 기구는 환자의 개별적 특성을 고려하지 않고 경험적 재활치료로 일률적이고 정형화된 치료를 받아야 하는 한계점이 있다. 또한 치료를 받기 위해서는 요양시설 및 병원을 내원하여 치료사에게 치료를 받아야 하는 번거로움이 있다.
이에 본 발명의 목적은, 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여 근수축 유도 정도를 평가하고, 재활 훈련자에게 최적화된 가이드라인을 제공하는 개인 맞춤형 운동 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하는 운동 시스템으로서, 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치; 및 상기 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용할 경우, 재활 훈련자의 무릎 각도를 측정하고, 상기 무릎 각도에 따라 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가하는 하지 재활 평가부; 를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 하지 재활 장치는, 상기 재활 훈련자의 발을 지지하는 발판부; 상기 발판부와 연결되어 재활 훈련자가 하지를 움직일 경우 구동력을 전달하는 지지대; 상기 재활 훈련자가 착석할 수 있는 좌석부; 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위하여 좌석부를 지지하고 좌석부의 높이를 조절할 수 있는 높이조절부; 및 조절된 높이의 좌석부에 재활 훈련자가 착석 시 상기 조절된 높이의 좌석부에 걸리는 하중의 분포를 측정하는 보조력측정부; 를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조력측정부는, 높이조절부에 의해 좌석부의 높이가 증가할수록, 좌석부에 걸리는 하중이 증가하고 그에 따라 보조력이 증가되는 것으로 측정하고, 상기 하지 재활 평가부는,상기 하지 재활 장치의 높이조절부의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 좌석부는 복수의 로드셀을 포함하고, 상기 보조력측정부는 복수의 로드셀에 걸리는 압력을 각각 측정하고, 각 로드셀에서 측정된 개별 압력에 기초하여 최종 보조력을 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 최종 보조력은 각 로드셀에서 측정된 개별 압력들의 대표 값을 기초로 산출될 수 있고, 상기 대표 값은 평균 값일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하지 재활 평가부는 특정 보조력에서 무릎 각도가 증가함에 따라 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로한 근수축 유도 정도의 변화량에 의하여 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력인지 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 하지 재활 평가부가 평가한 재활 훈련자에게 맞춤화된 근수축 유도 정도를 기초로, 재활 훈련자에게 운동 강도, 운동 빈도, 운동 횟수 및 훈련 모드 중 적어도 하나 이상의 훈련 가이드 라인을 제공하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 하지 재활 평가부는 프로브를 이용한 영상초음파를 통해, 무릎 각도에 따른 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 근수축은 편심성 근수축을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 재활 훈련자가 좌석부에 걸터 앉아 편심성 근수축 훈련을 하는 경우, 로드셀이 좌석부 바닥에 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 상기 재활 훈련자에게 제공하는 피드백부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 훈련 시스템은 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공한다. 본 발명은 재활 훈련자가 하지 재활 장치를 이용할 경우, 상기 하지 재활 장치의 높이조절부의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단할 수 있고, 이에 따라 활동범위가 넓지 않은 취약계층 및 고령화 계층에 적합한 효과가 있다.
또한, 개인 맞춤형 훈련으로 운동 강도, 운동 빈도, 운동 횟수, 훈련 모드 등을 포함하는 가이드라인을 제공하여 재활 운동의 효과를 극대화할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명 또는 종래 기술의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예에 대한 설명에서 필요한 도면이 아래에서 간단히 소개된다. 아래의 도면들은 본 명세서의 실시예를 설명하기 목적일 뿐 한정의 목적이 아니라는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 설명의 명료성을 위해 도면의 일부 구성요소들에 대한 표현이 과장되거나 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 좌석부가 포함하는 복수의 로드셀의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 재활 평가부가 재활 훈련자의 무릎 각도에 따라, 근수축 유도 정도를 평가하는 방법을 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 우상근 각도(Pennation angle)를 비교한 결과이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 근다발 길이(Fascicle length)를 비교한 결과이다.
도 1은 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 좌석부가 포함하는 복수의 로드셀의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 재활 평가부가 재활 훈련자의 무릎 각도에 따라, 근수축 유도 정도를 평가하는 방법을 도시한다.
도 5a는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 우상근 각도(Pennation angle)를 비교한 결과이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 근다발 길이(Fascicle length)를 비교한 결과이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 훈련 시스템의 구성요소들에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템(1)은 하지 재활 장치(100), 하지 재활 평가부(200), 가이드부(300) 및 피드백부(400)를 포함할 수 있다. 하지 재활 장치(100)는 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공한다. 상기 하지 재활 장치(100)는 발판부, 지지대, 좌석부, 높이조절부 및 보조력측정부를 포함할 수 있고, 각 구성은 후술할 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다.
하지 재활 평가부(200)는 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용할 경우, 재활 훈련자의 무릎 각도를 측정하고, 상기 무릎 각도에 따라 우상근 각도(Pennation angle), 근다발 길이(Fascicle length) 및 근육 두께(Thickness) 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가한다.
재활 훈련자의 운동은 저항성 근력 운동을 포함할 수 있다. 일 예로, 재활 훈련자의 운동은 등속성 수축 운동을 포함할 수 있다. 이 경우, 재활 훈련자의 운동 타입은 재활 훈련자가 의도하는 하지 재활 장치(100)의 동작 방향과 하지 재활 장치(100)에 인가되는 로드의 방향이 실질적으로 동일한 압축성 수축 운동(concentric contraction exercise) 및 재활 훈련자가 의도하는 하지 재활 장치(100)의 동작 방향과 하지 재활 장치(100)에 인가되는 로드의 방향이 실질적으로 반대인 편심성 수축 운동(eccentric contraction exercise) 중 어느 하나로 결정될 수 있다. 본 발명에서 언급되는 근수축 운동은 상기 편심성 수축 운동에 적합할 수 있다.
예컨대 근육의 수축 운동이 일어나면 근육의 두께는 증가한다. 반면 근육의 이완 운동이 일어나면 근육의 두께는 감소한다. 우상근 각도(pennation angle)의 크기는 재활 훈련자의 신체 운동에 따라 변화할 수 있다. 골격근의 역학 구조를 측정하기 위해 근육 두께, 우상근 각도 그리고 근다발 길이(fascicle length) 등을 측정할 수 있는데, 근육 두께는 근육의 건막(aponeuroses)으로부터 수직한 방향으로 측정되며, 근다발 길이는 근섬유가 배열된 방향으로 건막(aponeuroses)이 포함되지 않도록 측정된다. 그리고 우상근 각도(pennation angle)는 건막과 근다발속이 이루는 각도를 의미하며, 근육의 심부 건막에 연결된 근다발속의 각으로 측정된다.
근육의 수축 이완 운동에 따라 근육의 두께가 변화하며, 근섬유의 배열도 달라진다. 그리고 이에 따라 우상근 각도의 크기도 변화하게 된다. 예컨대 근육의 최대 수축 시 근육 두께와 우상근 각도는 최대값을 가질 수 있다.
예컨대 하지 재활 평가부(200)는 프로브를 포함하는 영상초음파 기기를 통해, 재활 훈련자의 하지 부위에 대해 촬영된 초음파 이미지 상에서 신체 신호인 근육 두께와 우상근의 각도, 근다발 길이 등을 측정하고, 상기 하지 재활 평가부(200)는 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 각각의 측정 값을 비교하여 재활 훈련자에게 맞춤화된 근수축 유도 정도를 평가할 수 있다.
일 실시예에서, 프로브는 하지 재활 평가부(200)를 연결하는 케이블 등을 더 포함할 수 있다. 프로브는 신체에 부착되어 근육의 변화를 촬영하는 초음파 기기 일 수 있다. 특히 특히 골격근 의 기능을 평가하고 분석하는데 있어서 구조 특성인 근 섬유의 크기나 두께, 섬유 형태 등을 파악하고 분석하는 것이 중요하다. 따라서 골격근의 구조 특성을 평가하기 하여 컴퓨터 단층촬영(computerized tomography, CT), 자기공명영상(magnetic resonance image, MRI), 초음파 촬영(ultrasonography, US)과 같은 다양한 영상진단 기술이 활용될 수 있다. 일 실시예에서의 프로브는 스트랩과 같은 결착수단으로 사용자의 신체에 결박되거나 밀착됨으로써 측정 부위에 고정될 수 있다.
가이드부(300)는 하지 재활 평가부(200)가 평가한 재활 훈련자에게 맞춤화된 근수축 유도 정도를 기초로, 재활 훈련자에게 운동 강도, 운동 빈도, 운동 횟수 및 훈련 모드 중 적어도 하나 이상의 훈련 가이드 라인을 제공한다. 훈련 모드는 환자의 관절 가동범위, 회동 속도 및 가속도, 관절에 가해지는 저항력, 근자극 신호의 강도, 재활 운동 시간, 재활 반복 횟수 등 환자 정보를 기반으로 선택될 수 있는 다양한 종류의 운동정보이다.
피드백부(400)는 재활 훈련자로 하여금 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 상기 재활 훈련자에게 제공한다. 상기 근수축 유도 정도는 음성 및/또는 시각 정보로서 제공될 수 있다. 예를 들어, 피드백부(400)는 근육 두께를 그래프 상에 실시간으로 표시함으로써, 그래프를 통해 시점별 상기 근육 두께 및 시간의 흐름에 따른 상기 근육 두께의 변화를 가시화하여 제공한다.
도 2는 일 실시예에 따른 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치의 구조를 도시한 측면도이다.
도 2를 참조하면, 하지 재활 장치(100)는 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하고, 상기 재활 훈련자의 발을 지지하는 발판부(110), 상기 발판부와 연결되어 재활 훈련자가 하지를 움직일 경우 구동력을 전달하는 지지대(120), 상기 재활 훈련자가 착석할 수 있는 좌석부(130), 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위하여 좌석부(130)를 지지하고 좌석부의 높이를 조절할 수 있는 높이조절부(140) 및 상기 높이조절부의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용시 좌석부에 걸리는 하중의 분포를 측정하는 보조력측정부(150)를 포함할 수 있다.
상기 발판부(110)는 재활 훈련자가 발을 딛고 서기 위한 구성요소로서 발바닥을 본 뜬 형태로 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 재활 훈련자의 하지와 발판을 단단히 고정하기 위한 벨크로 등을 추가적으로 구비할 수 있다.
재활 훈련자가 발판부(110) 위에 발을 올린 채 상하로 움직이면, 지지대(120)는 회전축을 따라 상하로 회전하고, 따라서 재활 훈련자는 회전하고자 하는 방향으로부터 저항을 받게 되고 이러한 동작을 반복함으로써 하지 근육 및 신경을 단련할 수 있다.
좌석부(130)는 복수의 로드셀(Load Cell)을 포함한다. 각 로드셀은 재활 훈련자가 좌석부(130)에 착석할 때 해당 부분에 가해지는 압력을 측정하도록 구성된다. 보조력측정부(150)는 복수의 로드셀에 걸리는 압력을 각각 측정 및 종합하여 최종 보조력을 산출할 수 있다. 상기 보조력측정부(150)는 각 로드셀에서 측정된 개별 압력들의 대표 값을 최종 보조력 값으로 산출할 수도 있다. 상기 대표 값은, 예를 들어 평균 값일 수도 있으나, 이에 제한되진 않는다.
일 실시예에서, 편심성 근수축 훈련시 좌석부에 착석하는 것보다는 걸터 앉을 수 있다. 이 경우에는 로드셀이 기기 바닥에 위치하여 측정할 수 있다. 보조력측정부(150)는, 높이조절부(140)에 의해 좌석부(130)의 높이가 증가할수록, 좌석부에 걸리는 하중이 증가하고 그에 따라 보조력이 증가되는 것으로 측정하고, 상기 하지 재활 평가부(200)는, 상기 하지 재활 장치(100)의 높이조절부(140)의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 좌석부가 포함하는 복수의 로드셀의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 좌석부(130)는 복수의 로드셀(131)을 포함하고, 보조력측정부(150)는 복수의 로드셀(131)에 걸리는 압력을 각각 측정 및 종합하여 최종 보조력을 산출할 수 있다. 로드셀(131)은 좌석부 표면 또는 내부에 형성되며, 재활 환자가 상기 좌석부에 가하는 하중의 크기나 이동 상태를 파악할 수 있다. 높이조절부(140)에 의해 좌석부(130)의 높이가 증가할수록, 좌석부의 복수의 로드셀(131)에 걸리는 하중이 증가하고 그에 따라 보조력이 증가되는 것으로 측정하고, 상기 하지 재활 평가부(200)는, 상기 하지 재활 장치(100)의 높이조절부(140)의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 재활 평가부가 재활 훈련자의 무릎 각도에 따라, 근수축 유도 정도를 평가하는 방법을 도시한다.
도 4를 참조하면, 하지 재활 평가부(200)는 프로브를 포함하는 영상초음파 기기를 통해, 재활 훈련자의 하지 부위에 대해 촬영된 초음파 이미지 상에서 신체 신호인 근육 두께와 우상근의 각도, 근다발 길이 등을 측정하고, 상기 하지 재활 평가부(200)는 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 각각의 측정 값을 비교하여 재활 훈련자에게 맞춤화된 근수축 유도 정도를 평가할 수 있다. 상기 하지 재활 평가부는 특정 보조력에서 무릎 각도가 증가함에 따라 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로한 근수축 유도 정도의 변화량에 의하여 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력인지 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 무릎의 각도는 재활 훈련자가 서있을 때(0 °), 60°, 80°로 구분하고, 좌석부의 높이 조절을 기초로 보조력의 증가에 따라 근수축 유도 정도를 산출할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 우상근 각도(Pennation angle)를 비교한 결과이다.
도 5a를 참조하면, 우상근 각도의 크기는 재활 훈련자의 신체 운동에 따라 변화할 수 있다. 특히, 근육의 최대 수축 시 우상근 각도는 최대값을 가질 수 있다. 무릎 각도가 증가함에 따라 우상근 각도는 최대값을 가질 수 있다. 보조력이 작을 수록 근활성도가 향상될 수 있다.
도 5b는 일 실시예에 따른 하지 재활 평가부가 무릎각도가 증가함에 따라, 각각의 보조력의 크기에 따른, 근다발 길이(Fascicle length)를 비교한 결과이다.
도 5b를 참조하면, 근다발 길이 또한 재활 훈련자의 신체 운동에 따라 변화할 수 있는데, 무릎 각도가 증가함에 따라 근다발 길이는 최대값을 가질 수 있다. 보조력이 작을 수록 근활성도가 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 실시예에 따른 훈련 시스템은 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치 와 상기 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용할 경우, 재활 훈련자의 무릎 각도를 기초로, 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가하는 하지 재활 평가부; 를 구비한다. 상기 하지 재활 평가부는, 상기 하지 재활 장치의 높이조절부의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단하고, 이에 따라 활동범위가 넓지 않은 취약계층 및 고령화 계층에 적합한 효과가 있다. 또한, 개인 맞춤형 훈련으로 운동 강도, 운동 빈도, 운동 횟수, 훈련 모드 등을 포함하는 가이드라인을 제공하여 재활 운동의 효과를 극대화할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- 재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하는 운동 시스템으로서,
재활 훈련자의 하지의 근수축을 유도하여, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위한 하지 재활 장치; 및
상기 재활 훈련자가 상기 하지 재활 장치를 이용할 경우, 재활 훈련자의 무릎 각도를 측정하고, 상기 무릎 각도에 따라 우상근 각도(Pennation angle), 근다발 길이(Fascicle length) 및 근육 두께(Thickness) 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가하는 하지 재활 평가부; 를 포함하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하지 재활 장치는,
상기 재활 훈련자의 발을 지지하는 발판부;
상기 발판부와 연결되어 재활 훈련자가 하지를 움직일 경우 구동력을 전달하는 지지대;
상기 재활 훈련자가 착석할 수 있는 좌석부;
상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 훈련을 제공하기 위하여 좌석부를 지지하고 좌석부의 높이를 조절할 수 있는 높이조절부; 및
조절된 높이의 좌석부에 재활 훈련자가 착석시 상기 조절된 높이의 좌석부에 걸리는 하중의 분포를 측정하는 보조력측정부; 를 포함하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 보조력측정부는, 높이조절부에 의해 좌석부의 높이가 증가할수록, 좌석부에 걸리는 하중이 증가하고 그에 따라 보조력이 증가되는 것으로 측정하고,
상기 하지 재활 평가부는,
상기 하지 재활 장치의 높이조절부의 좌석부에 대한 높이 조절을 기초로, 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력을 판단하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 좌석부는 복수의 로드셀(Load cell)을 포함하고,
상기 보조력측정부는 복수의 로드셀에 걸리는 압력을 각각 측정하고,
각 로드셀에서 측정된 개별 압력에 기초하여 최종 보조력을 산출하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 최종 보조력은 각 로드셀에서 측정된 개별 압력들의 대표 값을 기초로 산출될 수 있고,
상기 대표 값은 평균 값인, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 하지 재활 평가부는 특정 보조력에서 무릎 각도가 증가함에 따라 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로한 근수축 유도 정도의 변화량에 의하여 상기 재활 훈련자에게 맞춤화된 보조력인지 판단하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제3항에 있어서,
하지 재활 평가부가 평가한 재활 훈련자에게 맞춤화된 근수축 유도 정도를 기초로, 재활 훈련자에게 운동 강도, 운동 빈도, 운동 횟수 및 훈련 모드 중 적어도 하나 이상의 훈련 가이드 라인을 제공하는 가이드부를 더 포함하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하지 재활 평가부는 프로브를 이용한 영상초음파를 통해, 무릎 각도에 따른 우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 평가하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 근수축은 편심성 근수축을 의미하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 재활 훈련자가 좌석부에 걸터 앉아 편심성 근수축 훈련을 하는 경우, 로드셀이 좌석부 바닥에 위치하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
- 제1항에 있어서,
우상근 각도, 근다발 길이 및 근육 두께 중 적어도 하나를 기초로 근수축 유도 정도를 상기 재활 훈련자에게 제공하는 피드백부를 더 포함하는, 개인 맞춤형 근수축 유도 운동 시스템.
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