WO2013165224A1 - 슬관절 운동기구 및 운동방법 - Google Patents

슬관절 운동기구 및 운동방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2013165224A1
WO2013165224A1 PCT/KR2013/003883 KR2013003883W WO2013165224A1 WO 2013165224 A1 WO2013165224 A1 WO 2013165224A1 KR 2013003883 W KR2013003883 W KR 2013003883W WO 2013165224 A1 WO2013165224 A1 WO 2013165224A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
section
support
bending
knee
user
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/003883
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
권오수
Original Assignee
가톨릭대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가톨릭대학교 산학협력단 filed Critical 가톨릭대학교 산학협력단
Publication of WO2013165224A1 publication Critical patent/WO2013165224A1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4001—Arrangements for attaching the exercising apparatus to the user's body, e.g. belts, shoes or gloves specially adapted therefor
    • A63B21/4011—Arrangements for attaching the exercising apparatus to the user's body, e.g. belts, shoes or gloves specially adapted therefor to the lower limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4041—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof characterised by the movements of the interface
    • A63B21/4047—Pivoting movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/03508—For a single arm or leg
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/04—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs
    • A63B23/0494—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously for lower limbs primarily by articulating the knee joints
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/005—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters
    • A63B21/0058—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using motors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2208/00—Characteristics or parameters related to the user or player
    • A63B2208/02—Characteristics or parameters related to the user or player posture
    • A63B2208/0228—Sitting on the buttocks
    • A63B2208/0233—Sitting on the buttocks in 90/90 position, like on a chair

Definitions

  • the present invention relates to a knee joint exercise device and a method of exercising, and to a knee joint exercise device capable of performing the exercise suitable for one's condition alone by a patient without the help of a physical therapist.
  • knee joint exercise devices have been developed to strengthen the knee joints, but conventional orthopedic surgery machines are used for rehabilitation after knee joint surgery to exercise the patient's legs only by passive mechanical force in the patient's upright position. It is a form that makes it.
  • Such knee joint exercise equipment requires a lot of space in the longitudinal direction while lying down, and does not restrict the relative movement of the hip joint, the movement effect on the knee joint is greatly reduced.
  • the angle of the knee extension section should be adjusted by the power of the machine according to the degree of recovery of the patient, the conventional exercise equipment has a limitation that must be assisted by the rehabilitation therapist.
  • the conventional exercise equipment must be assisted by a rehabilitation therapist to prevent the generation of the joint during the exercise of the knee joint during exercise.
  • the object of the present invention devised in view of the above point is to exercise while adjusting the angle of the magnetic movement section for moving the knee by the magnetic force and the magnetic movement section for moving the knee by the force of the machine according to the degree of rehabilitation of the knee alone.
  • the present invention provides a knee joint exercise device and exercise method.
  • another object of the present invention is to provide a knee joint exercise device and exercise method that can improve the rehabilitation effect by maintaining a state stopped for a certain time at the maximum angle and maximum bending angle of the knee joint.
  • the knee joint exercise device for achieving the object of the present invention as described above is a seat that the user can sit; A first support mounted to the seat to fix the thigh of the user; A second support rotatably coupled to the first support and supporting the calf of the user; Drive means mounted to a portion at which the first support and the second support are connected to rotate the second support; A motion change sensor for detecting a motion change of the second support that rotates; And a control unit controlling a driving force of the driving means required for rehabilitation treatment according to the measured value change detected by the movement change detecting sensor.
  • the control unit may change the movement change during rotation in a section in which the user moves his knee by magnetic force. It measures and controls the driving force of the section which moves a knee by inertia by the said drive means.
  • the motion change sensor is an angle sensor or encoder mounted at a portion where the first support and the second support are connected to detect an angular velocity change generated when the second support is rotated. .
  • the movement change sensor is a torque sensor mounted on a portion where the first support and the second support are connected to measure a change in torque value generated when the second support is rotated.
  • the control unit is a second start section for starting the movement without the initial load in the state that the user's knees folded in the entire ⁇ rotation section of the second support, the user Is divided into a magnetic force section, which stretches the knee to a position where the knee can be unfolded by magnetic force, an inertia section that additionally stretches the user's knee by the driving means, and a stop section, which stops the user's knee extension, and the magnetic force section.
  • the inertia ⁇ section is started.
  • control unit reduces the rotation section of the inertia section as the rotation section of the magnetic section section is increased based on the entire rotation section that is initially set.
  • the controller sets the rotational speed of the drive means to any one of a constant speed, a deceleration, and an acceleration in the period of inertia.
  • the controller proceeds with the deceleration of the driving means in the stop section, and finally maintains the stop state for a predetermined time.
  • the control unit is a bending start section in which the user starts the movement without the initial load in the state in which the user stretches the knees of the second support;
  • the magnetic bending section is divided into a magnetic bending section for folding the knee to the position to be folded by magnetic force, an inertia bending section for additionally bending the user's knee by the driving means, and a bending stop section for stopping the user from bending the knee.
  • the inertia bending section is started.
  • control unit reduces the inertia bending section by increasing the magnetic bending section on the basis of the entire rotation section that is initially set.
  • the controller sets the rotational speed of the drive means to any one of the constant speed, deceleration, and acceleration in the inertia bending section.
  • the controller proceeds to decelerate the driving means in the bending stop section, and finally maintains the stop state for a predetermined time.
  • the knee joint exercise method for achieving the object of the present invention as described above is a knee joint exercise method of the knee joint exercise mechanism, the user is sitting on the seat to fix the thigh and the calf to the first support and the second support, rehabilitation exercise Preparing the preparation step; A start step of starting a workout without an initial load in a state where a user's knee is folded; A magnetic force stroke step of extending the position of the user's knee to the magnetic force while detecting the movement change of the second support by the movement change sensor in the magnetic force zone; An inertia step of additionally unfolding said second support by a drive means controlled according to a change in the measured value detected by said motion change detection sensor; ⁇ stop step of stopping the knee stretch of the user; to carry out the knee joint exercise.
  • the preparing step may include a total turning section setting step of setting a total turning section in which the second support is rotated; An exercise value setting step of setting an angular velocity or a rotation torque value in the start stage; A rotational speed setting step of setting the rotational speed of the driving means to any one of a constant speed, a deceleration, and an acceleration in the step of inertia; And a reference value setting step of setting a reference value for determining whether or not the magnetic force movement occurs in the magnetic force section.
  • driving of the driving means is started when the angular velocity value measured by the motion change detection sensor in the magnetic force b step is smaller than the angular velocity reference value set in the motion value setting step.
  • step of inertia when the torque value measured by the motion change detection sensor in the step of magnetic force is smaller than the torque reference value set in the motion value setting step, driving of the driving means is started.
  • the knee joint exercise method for achieving the object of the present invention as described above is a knee joint exercise method of the knee joint exercise mechanism, the user is sitting on the seat to fix the thigh and the calf to the first support and the second support, rehabilitation exercise Preparing the preparation step; A bending start step in which the user starts the exercise without the initial load while the knee is straight; A magnetic bending step of bending to a position where the user can bend the knee by magnetic force while detecting the movement change of the second support by the movement change sensor in the magnetic bending section; A bending force bending step of additionally bending the second support by a driving means controlled according to a change in the measured value detected by the motion change detecting sensor; Stop the bending of the user to stop bending the knee: perform a knee joint exercise.
  • the preparing step may include a total rotation section setting step of setting a total rotation section in which the second support is rotated; An exercise value setting step of setting an angular velocity or a rotation torque value in the bending start step; A rotational speed setting step of setting the rotational speed of the driving means to any one of a constant speed, a deceleration, and an acceleration in the inertia bending step; A reference value setting step of setting a reference value for determining whether or not the magnetic movement in the magnetic bending step; And a resistance setting step of setting a resistance force acting in a direction opposite to the force applied by the user in the magnetic bending step.
  • driving of the driving means is started when the angular velocity value measured by the motion change detection sensor in the inertia bending step is smaller than the set angular velocity value set in the exercise value setting step.
  • driving of the driving means is started when the torque value measured by the motion change sensor in the inertia bending step is smaller than the set torque value set in the motion value setting step.
  • the knee exercise device and the exercise method according to the present invention can improve the rehabilitation effect because the knee exercise can be performed by the patient alone without the help of a rehabilitation therapist. And it can maintain the state stopped for a certain time in the maximum stretched or bent state, it is possible to set the time has the effect of improving the rehabilitation effect.
  • the patient can perform the rehabilitation exercise by themselves, considering the active movement of the patient, and prevents the leg from bending about 5 to 10 degrees while the leg is floating through the knee fixation during the whole body of the leg. The effect is improved.
  • FIG. 1 is a side view showing a preferred knee exercise device of the present invention
  • Figure 2 is a state diagram showing the state of motion of the knee exercise equipment
  • FIG. 3 is a state diagram showing a bent udon state of the knee joint exercise device
  • Figure 4 is a flow chart showing the movement of the knee exercise device.
  • FIG. 1 is a side view showing a preferred knee exercise device of the present invention
  • Figure 2 is a state diagram showing the kinematic state of the knee exercise equipment
  • Figure 3 is a state diagram showing a bent udon state of the knee exercise equipment
  • Figure 4 Is a flow chart showing the movement process of the knee exercise equipment.
  • the knee exercise device which is a preferred embodiment of the present invention, includes a seat 1, a first support 10 mounted on the seat 1, and a first support on which the user can sit.
  • a second support 20 which is rotatably coupled to 10, and a driving means 31 mounted on the engaging portion of the first support 10 and the second support 20 to rotate the second support 20;
  • a motion change sensor 32 for detecting a motion change of the rotating second support 20, and a controller 33 for controlling the driving means 31.
  • the seat 1 is configured in such a way that the user can sit on the hips, it is preferable that the backrest structure.
  • the seat 1 is mounted on the lower side of the seat 1, but the mounting position is not limited to the inner bottom, and may be configured as a separate device.
  • the first support 10 may be configured to have a length corresponding to the length of the thigh of the user, and may be configured to be detachably mounted to the seat 1. At this time, the first support 10 is preferably horizontal to the buttock portion of the seat 1, it may be of a structure that is hinged to adjust the angle. In addition, the first support 10 is mounted with a fixing member 11 for fixing the thigh. Fixing member 11 is made of a band shape that can be wound around the thigh, it is possible to apply a Velcro tape structure to increase the ease of use. The fixing member 11 can be applied to any structure that can stably support the thigh in addition to the Velcro tape structure.
  • the second support 20 has a length corresponding to the length of the calf of the user, is hinged to the first support (10).
  • the other end of the second support 20 is preferably mounted on the footrest 22 that can support the sole.
  • the second support 20 is mounted with a fixing member 21 for fixing the calf.
  • Fixing member 21 is made of a band shape that can be wound around the thigh, it can be applied to the Velcro tape structure to increase the ease of use.
  • the fixing member 11 can be applied to any structure that can stably support the thigh in addition to the Velcro tape structure.
  • the drive means 31 is preferably made of a drive motor fixed to the first support 10 to rotate the second support (20).
  • a piston and a cylinder may be connected in a link structure to rotate the second support 20.
  • the motion change detection sensor 32 is mounted on a portion where the first support 10 and the second support 20 are connected, and is composed of an angle sensor or an encoder for detecting a change in angular velocity generated when the second support 20 is rotated. Can be.
  • the angle sensor or encoder may be mounted on the first support 10 or the second support 20 to measure the angular velocity of the second support 20 that rotates.
  • the motion change sensor 32 is mounted on a portion where the first support 10 and the second support 20 are connected, and a torque sensor for measuring a change in torque value generated when the second support 20 is rotated. It can replace the angle sensor or encoder.
  • the second support may be a load cell mounted at a portion where the piston is connected instead of the torque sensor. 20) may be configured to calculate a torque value generated during the rotation.
  • (a2), by the drive means 31 is divided into the inertia ⁇ section (a3) to further bend the user's knees, the stop section (a4) to stop bending the knee, the motion change sensor (a2) in the magnetic force ⁇ section (a2) If the measured value measured by 32 is smaller than the preset reference value, the driving means 31 is controlled to start the inertia power section a3. That is, the rehabilitation exercise is performed while reducing the rotation section of the inertia section (a3) as the rotation section of the magnetic force section (a2) is increased based on the entire rotation section set initially.
  • the controller 33 may set the rotational speed of the driving means 31 to any one of a constant speed, a deceleration, and an acceleration in the inertia ⁇ section a3 and the inertia bending section b3 to be described later. This is to improve the rehabilitation treatment effect by adjusting the rotational speed of the drive means 31 in accordance with the pain or treatment state of the patient.
  • control unit 33 proceeds to decelerate the driving means 31 in the stop stop section a4 or the bend stop section b4 to be described later, and finally controls to maintain the stop state for a predetermined time.
  • start start section (a1) and the start start section (b1) to be described later to start the exercise without the initial load is a section to help the start of the initial knee movement by operating the drive means so as not to cause a strain on the knee of the patient.
  • the initial knee movement may be started by the patient's own force, it is preferable to improve the rehabilitation effect by operating the drive means.
  • (b2) divided into an inertia bending section (b3) to bend the knee additionally by the drive means (31), a bending stop section (b4) to stop bending the knee, the motion change sensor 32 in the magnetic bending section (b2) If the measured value measured by) is smaller than the preset reference value, control to start the inertia bending section (b3). That is, the rehabilitation exercise is performed while reducing the rotation section of the inertia bending section b3 as the rotation section of the magnetic bending section b2 is increased based on the initially set rotation section B.
  • controller 33 reduces the inertia bending section b3 by the angle at which the magnetic bending section b2 is increased based on the entire rotation section B that is initially set.
  • Preparatory step (S1) is a preparatory step for starting the ⁇ exercise, the total rotation section setting step (S11) and the ⁇ start step (S2) to set the total rotation section (A) in which the second support 20 is rotated
  • the rotational speed of the drive means 31 in the motion value setting step (S12) for setting the angular velocity (W) or the rotational torque (T) value in the step (a3) It consists of a rotational speed setting step (S13) to set one, and a reference value setting step (S14) for setting the reference values (W1, T1) for determining whether or not the magnetic motion in the magnetic force section (a2).
  • the preparation step (S6) for starting the bending movement the total rotation section setting step (S61) for setting the total rotation section (B) in which the second support 20 is rotated, the angular velocity in the bending start step (S7) (W) or a reference value setting step (S64) of setting the reference value (S2, T2) for determining whether the magnetic force movement in the bending step (S9) and the exercise value setting step (S62) for setting the value of the rotation torque (T).
  • a resistance setting step (S65) for setting a resistance force (F1) acting in a direction opposite to the force applied by the user in the magnetic bending step (S8).
  • the angular velocity and rotation torque in the exercise value setting step S62 may be set to be the same as or different from the angular velocity and rotation torque values in the exercise value setting step S12 described above.
  • the start step (S2) to start the exercise without the initial load in the folded state of the user.
  • the user may rotate by magnetic force, it is preferable to help the rotation of the knee by operating the drive means (31).
  • the knee joint is prevented from being excessive.
  • the angular velocity W and the torque T of the second support 20 rotated by the driving means 31 are set at the reference value. W3) and torques T1 and T3.
  • the user performs the magnetic force step (S3) to extend to the position where the user can stretch the knee by the magnetic force.
  • the motion change sensor 32 is operated to detect the change in motion.
  • the movement change refers to the angular velocity (W2) or torque (T2).
  • the magnetic force step S4 is performed.
  • the driving force step S4 for starting the driving means 32 is performed. Conduct.
  • the inertia step (S4) the sum of the start section (a1), the magnetic force section (a2), and the inertia section (a3) is equal to the total rotation section (A) minus the ⁇ stop section (a4).
  • the stop step (S5) At the moment of performing the stop step (S5). That is, if the sum of the starting section a1, the magnetic section a2 and the inertia section a3 is greater than or equal to the total rotation section A minus the stopping section a4, the stopping step S5. ).
  • the angular velocity or torque is reduced, and finally the stop state is maintained for a predetermined time.
  • the knee bending motion is performed.
  • the user When the bending motion of the knee is started, the user performs a bending start step (S7) in which the user starts the exercise without the initial load in the state where the knee is extended. At this time, the user may rotate by magnetic force, it is preferable to help the rotation of the knee by operating the drive means (31). In the initial knee straightening operation, the knee joint is prevented so that the angular velocity (W) and torque (T) of the second support (20) rotated by the driving means (31) are the angular velocity (W1, W3) set at the reference value. ) And torques T1 and T3.
  • the magnetic bending step S8 is performed to bend to a position where the user can bend the knee by magnetic force. While performing the magnetic bending step (S8) by operating the motion change sensor 32 to detect the motion change. At this time, the movement change refers to the angular velocity (W4) or torque (T4).
  • the inertia bending step S9 is performed.
  • the driving means 32 starts the inertia bending step S9 at which the driving starts.
  • the inertia bending step (S9) the sum of the bending start section (b1), the magnetic bending section (b2), and the inertia bending section (b3) is equal to the total rotation section (B) minus the bending stop section (b4).
  • the moment the bending stop step (S10) is performed. That is, if the sum of the bending start section b1, the magnetic bending section b2, and the inertia bending section b3 is greater than or equal to the bending stop section b4 in the total rotation section B, the bending stop step S10 is performed. It is. In the bending stop section b4 carried out in the bending stop step A10, the angular velocity or the torque is reduced, and finally the stop state is maintained for a predetermined time.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

본 발명은 슬관절 운동기구 및 운동방법으로서, 사용자가 앉을 수 있는 좌석(1)와, 상기 좌석(1)에 장착되고 사용자의 대퇴부를 고정시키는 제1지지대(10)와, 상기 제1지지대(10)에 회동가능하게 결합되며 사용자의 종아리를 지지하는 제2지지대(20)와, 상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대(20)를 회동시키는 구동수단(31)과, 회동하는 상기 제2지지대(20)의 운동변화를 감지하는 운동변화 감지센서(32)와, 상기 운동변화 감지센서(32)에서 감지된 측정값 변화에 따라 재활치료에 필요한 상기 구동수단의 구동력을 제어하는 제어부(33)로 구성됨으로써, 상기 제어부(33)는 사용자가 자력으로 무릎을 움직이는 구간에서의 회동 시 운동변화를 측정하여 상기 구동수단(31)에 의해 타력으로 무릎을 움직이는 구간의 구동력을 제어하는 것이다.

Description

슬관절 운동기구 및 운동방법
본 발명은 슬관절 운동기구 및 운동방법에 관한 것으로서, 물리치료사의 도움 없이 환자 혼자서 본인의 상태에 적합한 운동을 실시할 수 있는 슬관절 운동기구에 관한 것이다.
일반적으로 무릎 인대를 다치거나 다리의 근육이 약해진 사람의 경우, 무릎 사용시 안정성을 향상시키기 위해 대퇴사두근이 발달할 필요가 있는데, 이를 위해서는 Leg extension machine 등의 근력운동기구를 사용한다. 하지만 기구를 사용하기 위해서는 헬스장으로 가거나 직접 기구를 구매하여 사용해야 하기 때문에 많은 제한이 있다.
상기와 같은 슬관절 강화를 위해 많은 슬관절 운동기구가 개발되었으나, 종래의 정형외과에서 슬관절 수술 후에 재활을 위하여 사용되는 운동기구는 환자가 똑바로 누운 자세에서 오직 수동적인 기계의 힘에 의해서만 환자의 다리를 운동시켜주는 형태이다. 이러한 슬관절 운동기구는 누운 상태에서 길이방향으로 기구를 사용해야 하므로 공간을 많이 필요로하고, 고관절의 상대운동을 제한하여 주지 않는 경우 슬관절에 대한 운동효과가 많이 감소된다. 또한 효과적인 재활을 위해서는 환자의 회복 정도에 따라 기계의 힘으로 무릎을 펴는 구간의 각도를 조절하여야 하나, 종래의 운동기구는 재활치료사의 도움을 받아야만 하는 한계가 있다. 또한 종래의 운동기구는 운동 중 슬관절 운동 중 관절에 무리가 발생되지 않도록 반드시 재활치료사의 도움을 받아야 한다.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 환자 혼자서도 슬관절의 재활 정도에 따라 자력으로 무릎을 움직이는 자력운동구간과 기계의 힘으로 무릎을 움직이는 타력운동구간의 각도를 조절하면서 운동을 실시할 수 있는 슬관절 운동기구 및 운동방법을 제공함에 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 슬 관절을 최대로 펴는 각도와 최대로 굽히는 각도에서 일정시간 멈춘 상태를 유지할 수 있도록 하여 재활효과를 향상시킬 수 있는 슬관절 운동기구 및 운동방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명이 목적을 달성하기 위한 슬관절 운동기구는 사용자가 앉을 수 있는 좌석; 상기 좌석에 장착되고 사용자의 대퇴부를 고정시키는 제1지지대; 상기 제1지지대에 회동가능하게 결합되며 사용자의 종아리를 지지하는 제2지지대; 상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대를 회동시키는 구동수단; 회동하는 상기 제2지지대의 운동변화를 감지하는 운동변화 감지센서; 및 상기 운동변화 감지센서에서 감지된 측정값 변화에 따라 재활치료에 필요한 상기 구동수단의 구동력을 제어하는 제어부;를 포함하여, 상기 제어부는 사용자가 자력으로 무릎을 움직이는 구간에서의 회동 시 운동변화를 측정하여 상기 구동수단에 의해 타력으로 무릎을 움직이는 구간의 구동력을 제어한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 운동변화 감지센서는, 상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대의 회동 시 발생되는 각속도 변화를 감지하는 각도센서나, 엔코더이다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 운동변화 감지센서는, 상기 제1지지대와 상기 제2지지대가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대의 회동 시 발생되는 토크값의 변화를 측정하는 토크센서이다.
또한, 보다 바람직하게는, 사용자가 다리를 펴는 운동을 하는 경우, 상기 제어부는 상기 제2 지지대의 전체 폄 회동구간을 사용자의 무릎이 접힌 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작구간과, 사용자가 무릎을 자력으로 펼 수 있는 위치까지 펴는 자력 폄구간과, 상기 구동수단에 의해 사용자의 무릎을 추가적으로 펴는 타력 폄구간과, 사용자의 무릎 펴기를 중단하는 폄 정지구간으로 구분하고, 상기 자력 폄구간에서 상기 운동변화 감지센서에 의해 측정된 측정값이 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 타력 폄구간을 시작한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 초기 설정되는 전체 회동구간을 기준으로 상기 자력 폄구간의 회전구간이 증가된 만큼 상기 타력 폄구간의 회전구간을 감소시킨다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 타력 폄구간에서 상기 구동수단의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 폄 정지구간에서 상기 구동수단의 감속을 진행하고, 마지막에 정지상태를 기 설정된 시간만큼 유지한다.
또한, 보다 바람직하게는, 사용자가 다리를 굽히는 운동을 하는 경우, 상기 제어부는 상기 제2지지대의 전체 회동구간을 사용자가 무릎이 펴진 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작구간과, 사용자가 무릎을 자력으로 접을 수 있는 위치까지 접는 자력 굽힘구간과, 상기 구동수단에 의해 사용자의 무릎을 추가적으로 굽히는 타력 굽힘구간과, 사용자가 무릎 굽히기를 중단하는 굽힘 정지구간으로 구분하고, 상기 자력 굽힘구간에서 상기 운동변화 감지센서에 의해 측정된 측정값의 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 타력 굽힘구간을 시작한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 초기 설정되는 전체 회동구간을 기준으로 상기 자력 굽힘구간이 증가된 만큼 상기 타력 굽힘구간을 감소시킨다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는 상기 타력 굽힘구간에서 상기 구동수단의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 굽힘 정지구간에서 상기 구동수단의 감속을 진행하고, 마지막에 정지상태를 기 설정된 시간만큼 유지한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 슬관절 운동방법은 슬관절 운동기구의 슬관절 운동방법으로서, 사용자가 좌석에 앉은 상태로 상기 제1지지대와 상기 제2지지대에 대퇴부와 종아리를 고정시키고, 재활운동을 준비하는 준비단계; 사용자의 무릎이 접힌 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작단계; 자력 폄구간에서 운동변화 감지센서로 상기 제2지지대의 운동변화를 감지하면서 사용자가 무릎을 자력으로 펼 수 있는 위치까지 펴는 자력 폄단계; 상기 운동변화 감지센서에서 감지된 측정값 변화에 따라 제어되는 구동수단에 의해 상기 제2지지대를 추가적으로 펴는 타력 폄단계; 사용자의 무릎 펴기를 중단하는 폄 정지단계;를 실시하여 슬관절 운동을 실시한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 준비단계는, 상기 제2지지대가 회동되는 총 회동구간을 설정하는 총 회동구간 설정단계; 상기 폄 시작단계에서의 각속도나, 회전 토오크 값을 설정하는 운동값 설정단계; 상기 타력 폄단계에서 상기 구동수단의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 회전속도 설정단계; 및 상기 자력 폄구간에서 자력 운동 여부를 판단하는 기준값을 설정하는 기준값 설정단계;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 타력 폄단계에서는, 상기 자력 폄단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 각속도 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 각속도 기준값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 타력 폄단계에서는, 상기 자력 폄단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 토오크 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 토오크 기준값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 슬관절 운동방법은 슬관절 운동기구의 슬관절 운동방법으로서, 사용자가 좌석에 앉은 상태로 상기 제1지지대와 상기 제2지지대에 대퇴부와 종아리를 고정시키고, 재활운동을 준비하는 준비단계; 사용자가 무릎이 펴진 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작단계; 자력 굽힘 구간에서 운동변화 감지센서로 상기 제2지지대의 운동변화를 감지하면서 사용자가 무릎을 자력으로 굽힐 수 있는 위치까지 굽히는 자력 굽힘단계; 상기 운동변화 감지센서에서 감지된 측정값 변화에 따라 제어되는 구동수단에 의해 상기 제2지지대를 추가적으로 굽히는 타력 굽힘단계; 사용자의 무릎 굽히기를 중단하는 굽힘 정지단계:를 실시하여 슬관절 운동을 실시한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 준비단계는, 상기 제2지지대가 회동되는 총 회동구간을 설정하는 총 회동구간 설정단계; 상기 굽힘 시작단계에서의 각속도나, 회전 토오크 값을 설정하는 운동값 설정단계; 상기 타력 굽힘단계에서 상기 구동수단의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 회전속도 설정단계; 상기 자력 굽힙단계에서 자력 운동 여부를 판단하는 기준값을 설정하는 기준값 설정단계; 및 상기 자력 굽힘단계에서 사용자가 가하는 힘에 반대되는 방향으로 작용되는 저항력을 설정하는 저항력 설정단계;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 타력 굽힘단계에서는, 상기 타력 굽힘단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 각속도 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 설정 각속도 값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 타력 굽힘단계에서는, 상기 타력 굽힘단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 토오크 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 설정 토오크 값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작한다.
이와 같이 본 발명에 의한 슬관전 운동기구 및 운동방법은 재활치료사의 도움없이 환자 혼자서도 자력으로 무릎운동이 가능하므로 재활효과를 향상시킬 수 있다. 그리고 최대로 펴거나 굽힌 상태에서 일정시간 멈춘 상태를 유지할 수 있고, 그 시간을 설정할 수 있으므로 재활효과가 향상되는 효과가 있다.
또한, 각종 슬관절 수술 후에 환자에게 가장 편안하고 안정적인 자세에서 동통을 최소화하고 환자 상체의 활용이 자유로워져 재활운동 중에 지루함을 덜 수 있다.
또한 환자의 능동적인 움직임을 고려, 종래의 수동적인 재활기구와 다르게 환자 스스로 재활운동을 할 수 있게 하였으며, 다리 전신 시 무릎 고정을 통해 다리가 뜨면서 5도에서 10도 정도 구부러져 있는 상태를 방지하므로 재활효과가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 슬관절 운동기구를 도시한 측면도,
도 2는 슬관절 운동기구의 폄 운동 상태를 도시한 상태도,
도 3은 슬관절 운동기구의 굽힘 우동 상태를 도시한 상태도,
도 4는 슬관절 운동기구의 운동과정을 도시한 플로우 차트.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 슬관절 운동기구 및 운동방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 바람직한 슬관절 운동기구를 도시한 측면도이고, 도 2는 슬관절 운동기구의 폄 운동 상태를 도시한 상태도이고, 도 3은 슬관절 운동기구의 굽힘 우동 상태를 도시한 상태도이고, 도 4는 슬관절 운동기구의 운동과정을 도시한 플로우 차트이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 슬관절 운동기구는 사용자가 앉을 수 있는 좌석(1)과, 좌석(1)에 장착되는 제1지지대(10)와, 제1지지대(10)에 회동 가능하게 결합되는 제2지지대(20)와, 제1지지대(10)와 제2지지대(20)의 결합부에 장착되어 제2지지대(20)를 회동시키는 구동수단(31)과, 회동하는 제2지지대(20)의 운동변화를 감지하는 운동변화 감지센서(32)와, 구동수단(31)을 제어하는 제어부(33)로 구성된다.
좌석(1)은 사용자가 엉덩이를 얹고 앉을 수 있는 구조로 구성되며, 등받이가 있는 구조가 바람직하다. 좌석(1)의 내부 하측에 장착되는 것이 바람직하나, 장착위치가 내부 하단에만 한정되는 것은 아니며, 별도의 장치로 구성될 수도 있다.
제1 지지대(10)는 사용자의 대퇴부 길이에 대응되는 길이로 구성되고, 좌석(1)에 탈부착 가능하게 장착되는 구조로 구성될 수도 있다. 이때, 제1 지지대(10)는 좌석(1)의 엉덩이받이 부분과 수평을 이루는 것이 바람직하나, 그 각도를 조절할 수 있도록 힌지결합되는 구조로 구성될 수도 있다. 또한 제1 지지대(10)에는 대퇴부를 고정시키는 고정부재(11)가 장착된다. 고정부재(11)는 대퇴부를 감을 수 있는 밴드형상으로 이루어지며, 사용의 편의성을 높이기 위해 벨크로 테이프 구조를 적용할 수 있다. 고정부재(11)는 벨크로 테이프 구조 이외에 대퇴부를 안정적으로 지지할 수 있는 모든 구조를 적용하는 것이 가능하다.
제2지지대(20)는 사용자의 종아리 길이에 대응되는 길이로 구성되고, 제1지지대(10)에 힌지결합된다. 제2지지대(20)의 타측 끝단에는 발바닥을 받칠 수 있는 발판(22)에 장착되는 것이 바람직하다. 또한 제2지지대(20)에는 종아리를 고정시키는 고정부재(21)가 장착된다. 고정부재(21)는 대퇴부를 감을 수 있는 밴드형상으로 이루어지며, 사용의 편의성을 높이기 위해 벨크로 테이프 구조를 적용할 수 있다. 고정부재(11)는 벨크로 테이프 구조 이외에 대퇴부를 안정적으로 지지할 수 있는 모든 구조를 적용하는 것이 가능하다.
구동수단(31)은 제1지지대(10)에 고정되어 제2지지대(20)를 회동시키는 구동모터로 이루어지는 것이 바람직하다. 도시된 구동모터 이외에 피스톤과 실린더가 링크 구조로 연결되어 제2지지대(20)를 회동시키는 구조를 적용할 수도 있다.
운동변화 감지센서(32)는 제1지지대(10)와 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 제2지지대(20)의 회동시 발생되는 각속도 변화를 감지하는 각도센서나 엔코더로 구성될 수 있다. 이러한 각도센서나 엔코더가 제1지지대(10) 또는 제2 지지대(20)에 장착되어 회동하는 제2지지대(20)의 각속도를 측정할 수 있다. 마찬가지로 운동변화 감지센서(32)는 제1지지대(10)와 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 제2지지대(20)의 회동 시 발생되는 토크값의 변화를 측정하는 토크센서가 각도센서나 엔코더를 대신할 수 있다. 또는 구동수단이 피스톤과 실린더가 링크 구조로 제1지지대(10) 및 제2지지대(20)에 연결된 구조로 구성되는 경우에는 토크센서 대신에 피스톤이 연결되는 부위에 장착되는 로드셀로 제2지지대(20)의 회동 시 발생되는 토크값을 산출하는 구조로 구성될 수도 있다.
상기 제어부(33)가 다리를 펴는 운동을 하는 경우에는, 전체 폄 회동구간(A)을 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작구간(a1), 자력으로 무릎을 접을 수 있는 위치까지 접는 자력 폄구간(a2), 구동수단(31)에 의해 사용자의 무릎을 추가적으로 굽히는 타력 폄구간(a3), 무릎 굽히기는 중단하는 정지구간(a4)로 구분하고, 자력 폄구간(a2)에서 운동변화 감지센서(32)에 의해 측정된 측정값이 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 타력 폄구간(a3)을 시작할 수 있도록 구동수단(31)을 제어한다. 즉, 초기 설정되는 전체 회동구간을 기준으로 자력 폄구간(a2)의 회전구간이 증가된 만큼 타력 폄구간(a3)의 회전구간을 감소시키면서 재활 운동을 실시하는 것이다.
또한 제어부(33)는 타력 폄구간(a3)이나 후술할 타력 굽힘구간(b3)에서 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정할 수 있다. 이는 환자의 동통이나 치료 상태에 알맞게 구동수단(31)의 회전속도를 조절함으로써 재활 치료 효과를 향상시키는 것이다.
또한 제어부(33)는 폄 정지구간(a4)이나 후술할 굽힘 정지구간(b4)에서 구동수단(31)의 감속을 진행하고, 마지막으로 정지상태를 기 설정된 시간만큼 유지하도록 제어한다.
또한 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작구간(a1) 및 후술할 굽힘 시작구간(b1)은 구동수단을 작동시켜 초기 무릎운동의 시작을 돕는 구간으로 환자의 무릎에 무리가 발생되지 않도록 하는 것이다. 이때, 환자의 자력으로 초기 무릎운동을 시작할 수도 있으나, 구동수단을 작동시켜 재활효과를 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 제어부(33)가 다리를 굽히는 운동을 하는 경우에는, 전체 굽힘 회동구간(B)을 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작구간(b1), 자력으로 무릎을 접을 수 있는 위치까지 접는 자력 굽힘구간(b2), 구동수단(31)에 의해 무릎을 추가적으로 굽히는 타력 굽힘구간(b3), 무릎 굽히기를 중단하는 굽힘 정지구간(b4)으로 구분하고, 자력 굽힘구간(b2)에서 운동변화 감지센서(32)에 의해 측정된 측정값의 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 타력 굽힘구간(b3)을 시작할 수 있도록 제어한다. 즉, 초기 설정된 전체 회동구간(B)을 기준으로 자력 굽힘구간(b2)의 회전구간이 증가된 만큼 타력 굽힘구간(b3)의 회전구간을 감소시키면서 재활운동을 실시하는 것이다.
또한 제어부(33)는 초기 설정되는 전체 회동구간(B)을 기준으로 자력 굽힘구간(b2)이 증가된 각도만큼 타력 굽힘구간(b3)을 감소시킨다.
상기와 같이 구성된 슬관절 운동기구의 운동과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이 사용자가 슬관절 운동을 시작하려면 우선, 좌석에 앉아 제1지지대(10)와 제2지지대(20)에 대퇴부와 종아리를 고정시키고 재활운동을 준비하는 준비단계(S1, S6)를 실시한다.
준비단계(S1)는 폄 운동을 시작하기 위한 준비단계로서, 제2지지대(20)가 회동되는 총 회동구간(A)을 설정하는 총 회동구간 설정단계(S11)와, 폄 시작단계(S2)에서의 각속도(W)나 회전 토오크(T) 값을 설정하는 운동값 설정단계(S12)와, 타력 폄단계(a3)에서 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 회전속도 설정단계(S13)와, 자력 폄구간(a2)에서 자력 운동 여부를 판단하는 기준값(W1, T1)을 설정하는 기준값 설정단계(S14)로 이루어진다.
또한 굽힘 운동을 시작하기 위한 준비단계(S6)는, 제2지지대(20)가 회동되는 총 회동구간(B)을 설정하는 총 회동구간 설정단계(S61)와, 굽힘 시작단계(S7)에서 각속도(W)나 회전 토오크(T) 값을 설정하는 운동값 설정단계(S62)와, 타력 굽힘단계(S9)에서 자력 운동여부를 판단하는 기준값(S2, T2)을 설정하는 기준값 설정단계(S64)와, 자력 굽힘단계(S8)에서 사용자가 가하는 힘에 반대되는 방향으로 작용되는 저항력(F1)을 설정하는 저항력 설정단계(S65)로 이루어진다. 운동값 설정단계(S62)에서의 각속도와 회전 토오크는 앞서 설명한 운동값 설정단계(S12)에서의 각속도 및 회전 토오크 값과 동일하게 설정할 수도 있고, 서로 다르게 설정할 수도 있다.
이러한 준비단계(S1, S6)가 완료되면, 사용자의 무릎이 접힌 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작단계(S2)를 실시한다. 이때, 사용자가 자력으로 회동을 시킬 수도 있으나, 구동수단(31)을 작동시켜 무릎의 회동을 돕는 것이 바람직하다. 초기 무릎을 펴는 동작에서 슬관절에 무리가 되지 않도록 하는 것으로, 이때 구동수단(31)에 의해 회동되는 제2지지대(20)의 각속도(W) 및 토오크(T)는 기준값에서 설정되는 각속도(W1, W3)와 토오크(T1, T3)보다 크다.
폄 시작단계(S2)가 완료되면, 사용자가 자력으로 무릎을 펼 수 있는 위치까지 펴는 자력 폄단계(S3)를 실시한다. 자력 폄단계(S3)를 실시하면서 운동변화 감지센서(32)를 작동시켜 운동변화를 감지한다. 이때 운동변화는 각속도(W2)나 토오크(T2)를 일컫는다.
자력 폄단계(S3) 다음으로 타력 폄단계(S4)를 실시한다. 자력 폄단계(S3)에서 감지된 측정값(W2 or T2)이 앞서 설명한 각속도 기준값(W1)이나 토오크 기준값(T1)보다 작은 경우 구동수단(32)의 구동을 시작하는 타력 폄단계(S4)를 실시한다.
타력 폄단계(S4)를 진행하면서 폄시작구간(a1), 자력 폄구간(a2), 타력 폄구간(a3)의 합이 총 회동구간(A)에서 폄 정지구간(a4)을 뺀 값과 동일하게 되는 순간 폄 정지단계(S5)를 실시한다. 즉, 폄시작구간(a1), 자력 폄구간(a2), 타력 폄구간(a3)의 합이 총 회동구간(A)에서 폄 정지구간(a4)을 뺀 값보다 크거나 같으면 폄 정지단계(S5)를 실시하는 것이다.
폄정지단계(S5)에서 실시되는 폄 정지구간(a4)에서는 각속도나 토오크를 감소시키고, 마지막에 일정시간동안 정지상태를 유지시킨다.
상기와 같이 무릎의 폄 운동이 완료된 이후에는 무릎의 굽힘 운동을 실시한다.
무릎의 굽힘 운동을 시작하면, 사용자가 무릎이 펴진 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작단계(S7)를 실시한다. 이때 사용자가 자력으로 회동을 시킬 수도 있으나, 구동수단(31)을 작동시켜 무릎의 회동을 돕는 것이 바람직하다. 초기 무릎을 펴는 동작에서 슬관절에 무리가 되지 않도록 하는 것으로 이때 구동수단(31)에 의해 회동되는 제2지지대(20)의 각속도(W) 및 토오크(T)는 기준값에서 설정되는 각속도(W1, W3) 및 토오크(T1, T3)보다 크다.
굽힘 시작단계(S7)가 완료되면, 사용자가 자력으로 무릎을 굽힐 수 있는 위치까지 굽히는 자력 굽힘단계(S8)를 실시한다. 자력 굽힘단계(S8)를 실시하면서 운동변화 감지센서(32)를 작동시켜 운동변화를 감지한다. 이때 운동변화는 각속도(W4)나 토오크(T4)를 일컫는다.
자력 굽힘단계(S8) 다음으로 타력 굽힘단계(S9)를 실시한다. 자력 굽힘단계(S8)에서 감지된 측정값(W4 or T4)이 앞서 설명한 각속도 기준값(W3)이나 토오크 기준값(T3) 보다 작은 경우 구동수단(32)이 구동을 시작하는 타력 굽힘단계(S9)를 실시한다.
타력 굽힘단계(S9)를 진행하면서 굽힘시작구간(b1), 자력 굽힘구간(b2), 타력 굽힘구간(b3)의 합이 총 회동구간(B)에서 굽힘 정지구간(b4)을 뺀 값과 동일하게 되는 순간 굽힘 정지단계(S10)를 실시한다. 즉, 굽힘시작구간(b1), 자력 굽힘구간(b2), 타력 굽힘구간(b3)의 합이 총 회동구간(B)에서 굽힘 정지구간(b4)보다 크거나 같으면 굽힘 정지단계(S10)를 실시하는 것이다. 굽힘 정지단계(A10)에서 실시되는 굽힘 정지구간(b4)에서는 각속도나 토오크를 감소시키고, 마지막에 일정시간동안 정지상태를 유지시킨다.
상기와 같은 과정을 반복하면서 슬관절 운동을 실시하는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (19)

  1. 사용자가 앉을 수 있는 좌석(1);
    상기 좌석(1)에 장착되고 사용자의 대퇴부를 고정시키는 제1지지대(10);
    상기 제1지지대(10)에 회동가능하게 결합되며 사용자의 종아리를 지지하는 제2지지대(20);
    상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대(20)를 회동시키는 구동수단(31);
    회동하는 상기 제2지지대(20)의 운동변화를 감지하는 운동변화 감지센서(32); 및
    상기 운동변화 감지센서(32)에서 감지된 측정값 변화에 따라 재활치료에 필요한 상기 구동수단의 구동력을 제어하는 제어부(33);를 포함하여,
    상기 제어부(33)는 사용자가 자력으로 무릎을 움직이는 구간에서의 회동 시 운동변화를 측정하여 상기 구동수단(31)에 의해 타력으로 무릎을 움직이는 구간의 구동력을 제어하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 운동변화 감지센서(32)는,
    상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대(20)의 회동 시 발생되는 각속도 변화를 감지하는 각도센서나, 엔코더인 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 운동변화 감지센서(32)는,
    상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)가 연결되는 부위에 장착되어 상기 제2지지대(20)의 회동 시 발생되는 토크값의 변화를 측정하는 토크센서인 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자가 다리를 펴는 운동을 하는 경우, 상기 제어부(33)는 상기 제2 지지대(20)의 전체 폄 회동구간(A)을
    사용자의 무릎이 접힌 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작구간(a1)과,
    사용자가 무릎을 자력으로 펼 수 있는 위치까지 펴는 자력 폄구간(a2)과,
    상기 구동수단에(31) 의해 사용자의 무릎을 추가적으로 펴는 타력 폄구간(a3)과,
    사용자의 무릎 펴기를 중단하는 폄 정지구간(a4)으로 구분하고,
    상기 자력 폄구간(a2)에서 상기 운동변화 감지센서(32)에 의해 측정된 측정값이 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 타력 폄구간(a3)을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부(33)는 초기 설정되는 전체 회동구간을 기준으로 상기 자력 폄구간(a2)의 회전구간이 증가된 만큼 상기 타력 폄구간(a3)의 회전구간을 감소시키는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제어부(33)는 상기 타력 폄구간(a3)에서 상기 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제어부(33)는, 상기 폄 정지구간(a4)에서 상기 구동수단(31)의 감속을 진행하고, 마지막에 정지상태를 기 설정된 시간만큼 유지하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자가 다리를 굽히는 운동을 하는 경우, 상기 제어부(33)는 상기 제2지지대(20)의 전체 회동구간(B)을
    사용자가 무릎이 펴진 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작구간(b1)과,
    사용자가 무릎을 자력으로 접을 수 있는 위치까지 접는 자력 굽힘구간(b2)과,
    상기 구동수단(31)에 의해 사용자의 무릎을 추가적으로 굽히는 타력 굽힘구간(b3)과,
    사용자가 무릎 굽히기를 중단하는 굽힘 정지구간(b4)으로 구분하고,
    상기 자력 굽힘구간(b2)에서 상기 운동변화 감지센서(32)에 의해 측정된 측정값의 기 설정된 기준값 보다 작은 경우 상기 타력 굽힘구간(b3)을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제어부(33)는 초기 설정되는 전체 회동구간(B)을 기준으로 상기 자력 굽힘구간(b2)이 증가된 만큼 상기 타력 굽힘구간(b3)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제어부(33)는 상기 타력 굽힘구간(b3)에서 상기 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 제어부(33)는, 상기 굽힘 정지구간(b4)에서 상기 구동수단(31)의 감속을 진행하고, 마지막에 정지상태를 기 설정된 시간만큼 유지하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동기구.
  12. 제 1항에 따른 슬관절 운동기구의 슬관절 운동방법으로서,
    사용자가 좌석에 앉은 상태로 상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)에 대퇴부와 종아리를 고정시키고, 재활운동을 준비하는 준비단계(S1);
    사용자의 무릎이 접힌 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 폄 시작단계(S2);
    자력 폄구간(a2)에서 운동변화 감지센서(32)로 상기 제2지지대(20)의 운동변화를 감지하면서 사용자가 무릎을 자력으로 펼 수 있는 위치까지 펴는 자력 폄단계(S3);
    상기 운동변화 감지센서(32)에서 감지된 측정값 변화에 따라 제어되는 구동수단(31)에 의해 상기 제2지지대(20)를 추가적으로 펴는 타력 폄단계(S4);
    사용자의 무릎 펴기를 중단하는 폄 정지단계(S5);를 실시하여 슬관절 운동을 실시하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 준비단계(S1)는,
    상기 제2지지대(20)가 회동되는 총 회동구간을 설정하는 총 회동구간 설정단계(S11);
    상기 폄 시작단계에서의 각속도(W3)나, 회전 토오크(T3) 값을 설정하는 운동값 설정단계(S12);
    상기 타력 폄단계(a3)에서 상기 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 회전속도 설정단계(S13); 및
    상기 자력 폄구간(a2)에서 자력 운동 여부를 판단하는 기준값(W1, T1)을 설정하는 기준값 설정단계(S14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 타력 폄단계(S4)에서는,
    상기 자력 폄단계(S3)에서 운동변화 감지센서(32)에 측정되는 각속도(W2) 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 각속도 기준값(W1)보다 작은 경우 상기 구동수단(32)의 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 타력 폄단계(S4)에서는,
    상기 자력 폄단계(S3)에서 운동변화 감지센서(32)에 측정되는 토오크 값(T1)이 상기 운동값 설정단계(S12)에서 설정된 토오크 기준값(T)보다 작은 경우 상기 구동수단(32)의 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  16. 제 1항에 따른 슬관절 운동기구의 슬관절 운동방법으로서,
    사용자가 좌석(1)에 앉은 상태로 상기 제1지지대(10)와 상기 제2지지대(20)에 대퇴부와 종아리를 고정시키고, 재활운동을 준비하는 준비단계(S6);
    사용자가 무릎이 펴진 상태에서 초기 부하 없이 운동을 시작하는 굽힘 시작단계(S7);
    자력 굽힘 구간(b2)에서 운동변화 감지센서(32)로 상기 제2지지대(20)의 운동변화를 감지하면서 사용자가 무릎을 자력으로 굽힐 수 있는 위치까지 굽히는 자력 굽힘단계(S8);
    상기 운동변화 감지센서(32)에서 감지된 측정값 변화에 따라 제어되는 구동수단(31)에 의해 상기 제2지지대(20)를 추가적으로 굽히는 타력 굽힘단계(S9);
    사용자의 무릎 굽히기를 중단하는 굽힘 정지단계(S10):를 실시하여 슬관절 운동을 실시하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 준비단계(S6)는,
    상기 제2지지대(20)가 회동되는 총 회동구간을 설정하는 총 회동구간 설정단계(S61);
    상기 굽힘 시작단계(S7)에서의 각속도나, 회전 토오크 값을 설정하는 운동값 설정단계(S62);
    상기 타력 굽힘단계(S9)에서 상기 구동수단(31)의 회전속도를 정속도, 감속도 및 가속도 중 어느 하나로 설정하는 회전속도 설정단계(S63);
    상기 자력 굽힙단계(S9)에서 자력 운동 여부를 판단하는 기준값(W2, T2)을 설정하는 기준값 설정단계(S64); 및
    상기 자력 굽힘단계에서 사용자가 가하는 힘에 반대되는 방향으로 작용되는 저항력(F1)을 설정하는 저항력 설정단계(S65);를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 타력 굽힘단계에서는,
    상기 타력 굽힘단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 각속도 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 설정 각속도 값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 타력 굽힘단계에서는,
    상기 타력 굽힘단계에서 운동변화 감지센서에 측정되는 토오크 값이 상기 운동값 설정단계에서 설정된 설정 토오크 값보다 작은 경우 상기 구동수단의 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 슬관절 운동방법.
PCT/KR2013/003883 2012-05-04 2013-05-03 슬관절 운동기구 및 운동방법 WO2013165224A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047507A KR101360325B1 (ko) 2012-05-04 2012-05-04 슬관절 운동기구 및 운동방법
KR10-2012-0047507 2012-05-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013165224A1 true WO2013165224A1 (ko) 2013-11-07

Family

ID=49514559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/003883 WO2013165224A1 (ko) 2012-05-04 2013-05-03 슬관절 운동기구 및 운동방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101360325B1 (ko)
WO (1) WO2013165224A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105944328A (zh) * 2016-04-11 2016-09-21 北京阳光鹿童医院管理有限公司 荡腿辅助器
CN108324501A (zh) * 2018-03-10 2018-07-27 河南欢徕科技有限公司 一种家用简易膝关节康复机器人
CN111012629A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 王星亮 膝关节康复治疗训练器
CN112999054A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 南宁市第五人民医院 一种精神科医疗康复用的腿部刺激装置
CN113749874A (zh) * 2020-06-03 2021-12-07 中国人民解放军空军军医大学 骨科膝关节辅助屈伸功能锻炼装置
CN113967013A (zh) * 2020-07-22 2022-01-25 株式会社海科识 关节康复运动装置及关节康复运动装置的控制方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6276439B1 (ja) * 2017-02-22 2018-02-07 株式会社Ｍｋｒ−Ｊ 膝関節刺激装置
WO2021096128A1 (ko) * 2019-11-15 2021-05-20 에이치로보틱스 주식회사 상지 및 하지용 재활 운동 장치
KR102559266B1 (ko) * 2021-01-12 2023-07-26 에이치로보틱스 주식회사 상지 및 하지용 재활 운동 시스템
US20240149109A1 (en) * 2021-03-17 2024-05-09 Hexarhumancare Co., Ltd Knee joint rehabilitation apparatus for wheelchair

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006325755A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Ikuo Honma シクソトロピーによる筋肉トレーニング方法及び筋肉トレーニング装置
KR100658981B1 (ko) * 2006-01-13 2006-12-21 광주과학기술원 중력보상이 이루어지는 하지재활운동기구
JP2009213538A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Toyota Motor Corp アシスト装具、及びその制御方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0741083B2 (ja) * 1989-01-12 1995-05-10 セノー株式会社 筋力負荷提供装置
JP2011125601A (ja) 2009-12-21 2011-06-30 Tokai Rubber Ind Ltd 下半身の拘縮防止装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006325755A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Ikuo Honma シクソトロピーによる筋肉トレーニング方法及び筋肉トレーニング装置
KR100658981B1 (ko) * 2006-01-13 2006-12-21 광주과학기술원 중력보상이 이루어지는 하지재활운동기구
JP2009213538A (ja) * 2008-03-07 2009-09-24 Toyota Motor Corp アシスト装具、及びその制御方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105944328A (zh) * 2016-04-11 2016-09-21 北京阳光鹿童医院管理有限公司 荡腿辅助器
CN108324501A (zh) * 2018-03-10 2018-07-27 河南欢徕科技有限公司 一种家用简易膝关节康复机器人
CN108324501B (zh) * 2018-03-10 2024-05-17 南京栖霞科技产业发展有限公司 一种家用简易膝关节康复机器人
CN111012629A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 王星亮 膝关节康复治疗训练器
CN113749874A (zh) * 2020-06-03 2021-12-07 中国人民解放军空军军医大学 骨科膝关节辅助屈伸功能锻炼装置
CN113967013A (zh) * 2020-07-22 2022-01-25 株式会社海科识 关节康复运动装置及关节康复运动装置的控制方法
CN112999054A (zh) * 2021-03-02 2021-06-22 南宁市第五人民医院 一种精神科医疗康复用的腿部刺激装置
CN112999054B (zh) * 2021-03-02 2022-09-06 南宁市第五人民医院 一种精神科医疗康复用的腿部刺激装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130123959A (ko) 2013-11-13
KR101360325B1 (ko) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013165224A1 (ko) 슬관절 운동기구 및 운동방법
KR101168207B1 (ko) 게임기능이 구비된 하지 재활 훈련시스템
WO2019151663A1 (ko) 상하지 보행 재활 기기
CN201005935Y (zh) 多体位外骨骼下肢康复训练机器人
WO2014112743A1 (ko) 근육 운동 장치
WO2018080190A2 (ko) 곡선운동이 가능한 하지 재활운동장치
WO2010082719A1 (ko) 다리의 재활훈련장치
WO2014001853A1 (en) Rehabilitative walker
KR20110066567A (ko) 공압근육을 이용한 양팔 재활 운동 기구
US5520615A (en) Shoulder stretching and rotation machine
WO2012008664A1 (ko) 하반신 마비 환자용 로잉운동기
CN109248408A (zh) 一种全身康复机器人
CN109276407B (zh) 肘关节训练适配件及康复训练设备
CN106974797B (zh) 一种步态康复训练装置
KR101964039B1 (ko) 고령자 맞춤형 하지 통합 재활 운동기구
CN110448863A (zh) 一种躯干肌肉激活康复训练装置
WO2017116175A1 (ko) 근육 강화용 수동 및 능동 구동장치
KR20190037662A (ko) 재활운동용 에르고미터
JP2005205001A (ja) 脚振り出し補助機構、これを備えた移動補助器、およびサドル付き移動補助器
WO2022211317A1 (ko) 재활 운동 장치
RU2240851C1 (ru) Тренировочное устройство для восстановления двигательной активности ног
RU199435U1 (ru) Устройство для тренировки опорно-двигательного аппарата и двигательной реабилитации
DK179003B1 (en) Apparatus for training, investigating and re-educating neuro-muscular functions in a subject
CA2544645A1 (en) Passive gravity-balanced assistive devices
CN209123286U (zh) 一种全身康复机器人

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13784274

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13784274

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1