WO2022097933A1 - 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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electrical stimulation
rehabilitation training
motion
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김호진
신준호
조지은
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Definitions

  • the present invention relates to a technique that can improve ankle movement and muscle strength by appropriately controlling an ankle muscle rehabilitation training device to induce a change in the angle of the ankle and at the same time apply electrical stimulation using an electric pad to a specific part of the leg.
  • ankle movement has an important effect on gait stability as well as muscle strength.
  • These ankle movements can be summarized as movements occurring in the sagittal plane, the frontal plane, and the transverse plane, the ankle joint or talocrural joint, and the transverse tarsal joint. joint) and the subtalar joint.
  • Impairment, disability, and loss of lower extremity function due to musculoskeletal and central nervous system diseases can lead to a decrease or loss of walking ability, which is one of the serious causes that impede the performance of independent daily activities.
  • stroke which is one of the central nervous system diseases
  • most patients support 61-80% of their total body weight with the non-injured side lower extremities, indicating asymmetrical posture alignment and deterioration of balance ability.
  • Abnormal gait patterns appearing after stroke include stiff-knee gait during swing phase, genu recuvatum during stance phase, decrease in dorsiflexion in stance phase, and excessive plantar flexion in swing phase. plantar flexion).
  • gait speed, cadence, and stride length are decreased, the double stance period is increased, and the stance period of the injured side is shorter than that of the uninjured side.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of improving ankle muscle strength by inducing a change in the angle of the ankle and at the same time attaching an electric pad to a specific part of the leg and then appropriately adding electrical stimulation according to the ankle rehabilitation operation.
  • the present invention has difficulty in voluntary control of the ankle muscles due to clinical features such as muscle weakness, shortness, spasticity, and decreased sensory function.
  • the purpose of the present invention is to provide a method for applying electrical stimulation to the muscles in accordance with the anatomical biaxial movement of the ankle joint for persons with disabilities suffering from central nervous system damage.
  • the present invention provides an ankle motion providing device 100 that provides dorsiflexion, plantar flexion, abduction, adduction, supination, and pronation motions; and a proximal and distal portion of a representative tibialis anterior of an ankle dorsiflexor.
  • first and second electrode pads P1, P2) respectively attached to the; and third and fourth electrode pads ( P3, P4); and an electrical stimulation providing unit for applying electrical stimulation to the first to fourth electrode pads, and a first operation in which the ankle motion providing device repeats dorsiflexion and plantar flexion movements a plurality of times; and controlling the ankle motion providing device to sequentially perform a second operation of repeating the adduction movement a plurality of times and a third operation of repeating the supination and pronation movements a plurality of times, and the electrical stimulation providing unit is the first to fourth It provides an electrical stimulation-based ankle muscle rehabilitation training apparatus comprising a; a control unit for controlling to apply electrical stimulation to the electrode pad.
  • the controller applies electrical stimulation to the first and second electrode pads P1 and P2 when a dorsiflexion movement occurs during the first operation, and when an abduction movement occurs during the second operation, the third and fourth Applying electrical stimulation to the electrode pads (P3, P4), and applying electrical stimulation to the first to fourth electrode pads (P1, P2, P3, P4) when a supination movement occurs during the third operation, the first operation When the mid-plantar flexion movement, the adduction movement during the second operation, and the pronation movement during the third operation occur, electrical stimulation is not applied to all of the first to fourth electrode pads.
  • dorsiflexion and plantar flexion movements are repeated 20 times in sequence
  • abduction and adduction movements are repeated 20 times in sequence
  • supination and pronation movements are repeated 40 times in sequence.
  • all movements are performed at an appropriate slow speed (for example, 2.14°/sec) in consideration of the occurrence of speed-dependent spasticity in patients with central nervous system damage
  • the dorsiflexion movement is one-time operation.
  • the time required is 10 to 12 seconds
  • the time required for one operation of the plantar flexion, abduction, adduction, supination and pronation, respectively is preferably 10 to 15 seconds.
  • the present invention induces changes in the angle of the ankle such as dorsiflexion, plantar flexion, abduction, adduction, supination, pronation, etc. to the ankle by using an ankle muscle training device while at the same time adding electrical stimulation through an electric pad to a specific muscle part of the leg.
  • an ankle muscle training device through biaxial ankle movement using an ankle muscle training device and electrical stimulation, it can be expected to improve the range of motion of the ankle joint of the disabled with central nervous system damage, reduce pain, and improve ankle sensation and motor function, and also improve balance and gait.
  • the effect of improving ankle control ability occurs in the same daily life.
  • FIG. 1 is a view showing an electrode pad attached to a specific part of the leg in the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is anatomical data of a muscle indicating a place where an electrode pad is attached according to the present invention
  • FIG. 3 is a view of performing dorsiflexion and plantar flexion movements using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view of performing abduction and adduction movements using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view of performing supination and pronation movements using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an example of a training protocol using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exemplary graph showing a voltage applied to an electrode pad and an amount of change in ankle angle during a training process using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an ankle motion providing apparatus among the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the II-II line of the ankle motion providing device of FIG.
  • FIG. 10 is a rear view of the ankle motion providing device of FIG.
  • FIG. 1 is a view showing an electrode pad attached to a specific part of a leg in the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. data
  • FIG. 3 is a view showing dorsiflexion and plantar flexion movements using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a state of performing abduction and adduction movements using It is an example of a training protocol using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to the example
  • FIG. 7 shows the voltage applied to the electrode pad and the amount of change in the ankle angle during the training process using the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention. This is an exemplary graph.
  • the ankle muscle rehabilitation training apparatus includes an ankle motion providing apparatus 100 that provides dorsiflexion, plantar flexion, abduction, adduction, supination, and pronation motions to the ankle.
  • the specific hardware structure of the ankle motion providing device will be separately described in detail below.
  • the ankle muscle rehabilitation training apparatus of the present invention is attached to the leg first to fourth electrode pads (P1, P2, P3, P4) for applying electrical stimulation, and provides electrical stimulation to these first to fourth electrode pads and an electric stimulation providing unit (not shown), and a controller for controlling the ankle motion providing device 100 and the electrical stimulation providing unit.
  • the first and second electrode pads P1 and P2 are respectively attached to the proximal and distal portions of the typical tibialis anterior of the ankle dorsiflexor.
  • the third and fourth electrode pads P3 and P4 are respectively attached to the proximal and distal portions of the peroneus longus, which is representative of the ankle evertor.
  • FIG. 2 the positions of the tibialis anterior muscle and the peroneus longus muscle are indicated in yellow, and the electrode pads attached to the proximal and distal portions of each are shown in FIG.
  • the first and second electrode pads P1 and P2 have been described as being attached to the tibialis anterior muscle, but they may be attached to other dorsiflexors other than the tibialis anterior muscle. That is, it is preferable to attach to the tibialis anterior, which is a representative of the dorsiflexors, but is not necessarily limited to the tibialis anterior muscle.
  • the third and fourth electrode pads P3 and P4 are attached to the calcaneal muscle, they may be attached to an ankle evertor other than the calcaneal muscle. That is, it is preferable to be attached to a typical abductor muscle, but it is not necessarily limited to the jigol muscle.
  • control unit by operating the ankle motion providing device so that various motions are made on the ankle. Specifically, the control unit controls the ankle motion providing device to perform a first motion of repeating dorsiflexion and plantar flexion motion a plurality of times, a second motion of repeating abduction and adduction motion a plurality of times, and a plurality of supination and pronation motions. The third motion, which is repeated several times, is performed sequentially.
  • the control unit controls the electrical stimulation providing unit so that, when a specific operation is made during the ankle movement, electrical stimulation is applied to any one or both of the first to fourth electrode pads.
  • FIG. 3 shows the first motion, dorsiflexion and plantar flexion movement
  • FIG. 4 shows the second motion, abduction and adduction motion
  • FIG. 5 shows the third motion, supination and pronation, respectively. there is.
  • the electrical stimulation is applied to the first and second electrode pads P1 and P2 only when a dorsiflexion movement occurs during the process of the first operation.
  • electrical stimulation is applied to the third and fourth electrode pads P3 and P4 only when an abduction movement occurs during the second operation.
  • electrical stimulation is applied to the first to fourth electrode pads P1, P2, P3, and P4 only when a supination movement occurs during the third operation.
  • dorsiflexion and plantar flexion motion are repeated 20 times in sequence, and the second motion includes abduction and adduction motions. It is preferably repeated 20 times in sequence, and in the third operation, supination and pronation are sequentially repeated 40 times.
  • the time required for one operation of the dorsiflexion movement is 10 to 12 seconds, and the time required for one operation of each movement of the plantar flexion, abduction, adduction, supination and pronation is 10 to 15 seconds. desirable.
  • the degree of ankle movement is applied as 80% of the individual's maximum joint range of motion, and the application time for each ankle movement can be applied differently for each individual.
  • Ankle movement is performed at an appropriate slow speed (eg, 2.14°/sec) considering the occurrence of velocity-dependent spasticity in patients with central nervous system damage (the possibility that spasticity may occur as the movement speed increases). good to be done And, it is good to limit the total application time to about 30 minutes for ankle movement training in consideration of muscle fatigue caused by continuous electrical stimulation.
  • the present invention provides biaxial ankle movement training for the disabled with central nervous system damage through the above process, and biaxial ankle movement according to the subtalar joint and talocrural joint of the ankle and the ankle accordingly It is characterized by electrical stimulation of muscles. That is, the biaxial ankle movement includes ankle dorsiflexion, plantarflexion, inversion, abduction, supination, pronation, and ankle muscle training apparatus of the present invention. can provide passive biaxial ankle joint movement at a constant speed according to the subject's range of motion.
  • the application time of the electrical stimulation of the ankle muscle during ankle training includes ramp-up and ramp-down of the electrical stimulation while the ankle dorsiflexion, abduction, and supination movements occur, and the corresponding muscle that induces each movement ( It is applied according to biaxial ankle movement to the tibialis anterior and peroneus longus).
  • the present invention provides ankle muscle control by applying electrical stimulation together with ankle movement to the ankle muscle in a state in which voluntary ankle muscle control is difficult due to problems such as weakness and stiffness of the ankle muscle through the above training process. It has the effect of improving the ability.
  • the structure of the ankle motion providing apparatus 100 as an apparatus for providing the control method which is the above-described training providing algorithm, will be described.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing an ankle motion providing device among the ankle muscle rehabilitation training apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the ankle motion providing device of FIG. 10 is a rear view of the ankle motion providing device of FIG.
  • Ankle ankle motion providing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 8 to 10 , a support member 110 , a first motion guide shaft 120 , and an intermediate member 130 . ), and a second movement guide shaft 140 , and a footrest 150 .
  • the support member 110 which forms the skeleton of the ankle ankle motion providing device 100 of the present invention, as shown in Figs.
  • the part may be designed, and both side parts may be designed to have an upwardly protruding shape.
  • the first movement guide shaft 120 serves as a hinge of the intermediate member 130 so that the intermediate member 130 is rotated with respect to the support member 110 , and as shown in FIG. 8 , the support member ( 110) may be placed in a vertical state with respect to the front-rear direction, and may be placed in a horizontal state with respect to the ground (refer to 10 of FIG. 9) as shown in FIGS. 8 and 9 . Accordingly, the intermediate member 130 may perform a pitch motion based on the first motion guide shaft 120 .
  • the first movement guide shaft 120 may be provided so that the user's ankle joint (ankle joint) is placed in the axial direction.
  • the foot rotates upward (dorsiflexion) or downward relative to the ankle joint. It can help rehabilitation by inducing a normal change in the angle of the ankle to the ankle joint that is created during walking for people who cannot smoothly generate the necessary ankle movement when walking due to plantarflexion, paralysis of the lower extremities or decreased muscle strength.
  • the intermediate member 130 is provided between the support member 110 and the foot support part 150, and supports the foot support part 150, as shown in FIGS. 8 to 10, the first movement guide It is rotatably provided on the support member 110 with respect to the shaft 120 and rotates together with the first movement guide shaft 120 so that the front part of the foot can be rotated upward or downward based on the ankle joint.
  • the second movement guide shaft 140 serves as a hinge of the footrest 150 so that the footrest 150 is rotated with respect to the intermediate member 130 , and as shown in FIG. 9 , the intermediate member 130 ) may be placed in a state parallel to the front-rear direction and inclined with respect to the ground (10). Accordingly, the intermediate member 130 may perform an approximate roll motion based on the first motion guide shaft 120 .
  • the second movement guide shaft 140 may be provided so that the user's subtalar joint is placed in the axial direction.
  • the foot when the user's foot is placed on the foot support unit 150 and rotated with respect to the second movement guide shaft 140 , the foot may be rotated to the left or to the right based on the subtalar joint, resulting in paralysis of the lower extremities or decreased muscle strength.
  • it can help rehabilitation by inducing a normal change in the angle of the ankle with respect to the subtalar joint, which is generated during walking.
  • the foot support unit 150 is a place where the user's foot is raised, and as shown in FIG. 9 , is rotatably provided on the intermediate member 130 with respect to the second movement guide shaft 140 and guides the second movement. It may be provided inclined with respect to the axis 140 .
  • the second movement guide shaft 140 forms an acute angle ⁇ 1 with the ground 10 toward the front of the intermediate member 130 , and the footrest portion is in front of the intermediate member 130 . toward the second movement guide shaft 140 and an obtuse angle ⁇ 2 may be formed. Accordingly, the subtalar joint of the user's foot can be placed in the axial direction of the second movement guide shaft 140 through the inclined structure of the foot support unit 150 and the second movement guide shaft 140 .
  • the subtalar joint is placed in the axial direction of the second motion guide shaft 140, when the second motion guide shaft 140 is rotated, the front end of the foot support unit 150 moves left and right along the trajectory (T in FIG. 8) ) and can be moved.
  • the left-right movement trajectory T may be a concave-shaped trajectory that gradually increases as it moves left and right with respect to the center thereof. Therefore, it can help rehabilitation by more stably inducing a change in the angle of the ankle with respect to the subtalar joint generated during walking for people who cannot smoothly generate the movement of the ankle required for walking due to paralysis of the lower extremities or decreased muscle strength. .
  • the apparatus 100 for providing ankle motion according to the embodiment of the present invention described above may further include left and right guides 160 .
  • the left and right guide 160 is a component that guides the front end of the foot support 150 in accordance with the left and right movement trajectory T while supporting the front end of the foot support 150 .
  • the left and right guides 160 may include a driven guide member 161 and a driving guide member 162 .
  • the driven guide member 161 is provided at the front end of the intermediate member 130 and has a concave shape corresponding to the left and right movement trajectory T, and the driving guide member 162 protrudes to the front end of the footrest 150 . It is provided so as to be moved along the driven guide member 161 while drawing a left and right movement trajectory (T).
  • the rear end of the footrest 150 is provided on the intermediate member 130 through the second movement guide shaft 140, and the front end of the footrest 150 is provided on the intermediate member 130 through the left and right guides 160. 130), that is, since it has a structure in which both the front end and the rear end of the foot support 150 are supported, it is possible to minimize the operation error and guide the left and right movement of the foot support 150 more stably. there is.
  • the first resistance adding unit 170 is a component for improving the muscular strength of the user's ankle joint by applying a load while the user puts his/her foot on the foot support unit 150 and actively moves the ankle joint, as shown in Figs. As shown in FIG. 10 , it is interlocked with the first movement guide shaft 120 , and resistance can be added to enable dynamic adjustment of the user's active ankle movement based on the first movement guide shaft 120 . .
  • the first resistive force adding unit 170 as shown in FIGS. 8 and 6, the interlocking shaft 171, the rotary disk 172, the first brake 173, and the first control switch ( 174).
  • the interlocking shaft 171 is rotatably provided on the support member 110 and may be linked through the first movement guide shaft 120 and the first power transmission unit D10
  • the rotating disk 172 is the support member ( It is rotatably provided on the 110 , through the first support bracket 111 , and may be linked through the first interlocking shaft 171 and the second power transmission unit D20 .
  • the first brake 173 may apply a braking force to the rotating disk 172 using an electromagnet
  • the first control switch 174 may adjust the strength of the electromagnet of the first brake 173 .
  • the first power transmission unit D10 includes a first pulley D11 provided on the first motion guide shaft 120 and a first pulley D11 provided on the interlocking shaft 171 . It may include a pulley D12 and a first belt D13 connecting the first and second pulleys D11 and D12. As another example, although not shown, the first power transmission unit may have a sprocket-chain structure or a gear assembly structure in which a plurality of gears are engaged.
  • the second power transmission unit D20 includes a third pulley D21 provided on the interlocking shaft 171 and a fourth pulley provided on the outer peripheral surface of the rotating disk 172 ( D22) and a second belt D23 connecting the third and fourth pulleys D21 and D22 may be included.
  • the second power transmission unit may have a sprocket-chain structure or a gear assembly structure in which a plurality of gears are engaged.
  • a one-way bearing 175 is provided between the interlocking shaft 171 and the third pulley D21 so that a resistance force is added only when the user's ankle is pressed by the foot support 150 .
  • this one-way bearing may be provided between the first motion guide shaft 120 and the first pulley D11 , and the axis of the rotating disk 172 and the first support bracket 111 . It may be provided in between.

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Abstract

본 발명은, 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100);와, 발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)의 대표적인 전경골근(tibialis anterior)의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 제1 및 제2전극패드(P1,P2);와, 발목 외전근(ankle evertor)의 대표적인 장비골근(peroneus longus)의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 제3 및 제4전극패드(P3,P4);와, 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부와, 상기 발목움직임 제공장치가, 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작과, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작과, 회외 및 회내 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작을 속도의존적인 강직(spasticity) 발생을 고려하여 적절한 느린 속도(2.14°/sec)로 순차적으로 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치를 제공한다.

Description

전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치 및 그 제어방법
본 발명은 발목 근육 재활 훈련 장치를 적절히 제어하여, 발목의 각도 변화를 유도함과 동시에 다리의 특정 부위에 전기패드를 이용한 전기자극을 가함으로써 발목 움직임과 근력을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 것이다
일반적으로, 발목 움직임은 근력과 더불어 보행 안정성에 중요한 영향을 미친다. 이러한 발목 움직임은, 시상면(sagittal plane), 관상면(frontal plane), 그리고 횡면(transverse plane)에서 일어나는 운동으로 요약될 수 있고, 발목관절(ankle joint 또는 talocrural joint), 횡족근관절(transverse tarsal joint) 그리고 거골하관절(subtalar joint)의 움직임에 따라 일어난다.
근골격계 및 중추신경계질환으로 인한 하지 기능의 손상, 장애 및 상실은 보행능력의 저하나 상실로 연결될 수 있으며, 이는 독립적인 일상생활동작을 수행을 저해하는 심각한 원인 중에 하나라고 할 수 있다. 특히, 중추신경계질환의 하나인 뇌졸중의 경우, 대부분의 환자는 전체 체중의 61-80%를 비손상 측 하지로 지지하여, 비대칭적인 자세 정렬과 균형 능력의 저하를 나타낸다. 뇌졸중 후 나타나는 비정상적인 보행양상은 유각기 동안의 뻐정다리 보행(stiff-knee gait), 입각기 동안의 전반슬(genu recuvatum), 입각기에서 배측 굴곡(dorsiflexion)의 감소와 유각기에 과도한 족저굴곡(plantar flexion)이다. 또한 보행 속도, 분속수(cadence), 활보장(stride length)가 감소하고, 양하지 지지기(double stance period)가 증가되며, 비손상측에 비해 손상측의 입각기 기간이 짧다.
따라서, 뇌졸중 등 중추신경계 질환을 갖은 장애인의 보행 재활을 위해 기능적 전기자극, 단하지보조기 등이 적용되거나, 치료사에 의한 관절가동범위운동, 스트레칭 운동, 저항 밴드, 수동형 발목훈련기, 직립자세에서의 체중 부하 저항운동을 하는 방법 등이 임상적으로 사용되고 있다. 나아가, 발목의 움직임 범위를 제공하기 위해 발목관절에 대응되는 회전축을 마련하여 이를 모터로 구동시키는 자동형 발목훈련기 또한 사용되고 있다. 하지만, 이러한 방법들은 발목 감각기능과 기능적 움직임 및 근력을 향상시켜 발목 기능을 향상시키기 위한 재활하는데 한계가 있었다.
본 발명은 발목의 각도 변화를 유도함과 동시에 다리의 특정 부위에 전기패드를 부착한 후 전기자극을 발목 재활 동작에 따라 적절히 부가함으로써 발목 근력을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 발목 근육의 약화(muscle weakness), 단축(shortness), 강직(spasticity), 감각기능(sensory function) 저하와 같은 임상적 특징으로 인해 발목근육의 수의적 조절(voluntary control)에 어려움을 겪는 중추신경계 손상 장애인이 발목 관절의 해부학적 2축 움직임에 따라 해당 근육에 전기자극을 적용하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100);와, 발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)의 대표적인 전경골근(tibialis anterior)의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 제1 및 제2전극패드(P1,P2);와, 발목 외전근(ankle evertor)의 대표적인 장비골근(peroneus longus)의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 제3 및 제4전극패드(P3,P4);와, 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부와, 상기 발목움직임 제공장치가, 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작과, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작과, 회외 및 회내 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작을 순차적으로 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치를 제공한다.
상기 제어부는, 상기 제1동작 중 배측굴곡 움직임이 일어날 때 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)에 전기적 자극을 가하고, 상기 제2동작 중 외전 움직임이 일어날 때 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)에 전기적 자극을 가하고, 상기 제3동작 중 회외 움직임이 일어날 때 상기 제1 내지 제4전극패드(P1,P2,P3,P4)에 전기적 자극을 가하고, 상기 제1동작 중 저측굴곡 움직임과, 상기 제2동작 중 내전 움직임과, 상기 제3동작 중 회내 움직임이 일어날 때에는 상기 제1 내지 제4전극패드 모두에 전기적 자극을 가하지 않도록 한다.
상기 제1동작은 배측굴곡과 저측굴곡 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제2동작은 외전과 내전 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제3동작은 회외와 회내 움직임이 차례로 40회 반복되는 것이 바람직하며, 모든 움직임은 중추신경계 손상 환자의 속도의존적인 강직(spasticity) 발생을 고려하여 적절한 느린속도(예를 들어 2.14°/sec)로 시행하는 것이 바람직하고, 상기 배측굴곡 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 12초이며, 상기 저측굴곡, 외전, 내전, 회외 및 회내 각각 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 15초인 것이 바람직하다.
본 발명은 발목 근육 훈련 장치를 이용하여 발목에 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 등의 발목의 각도 변화를 유도하면서 동시에 다리의 특정 근육 부위에 전기패드를 통한 전기자극을 부가함으로써, 발목 근육 훈련장치와 전기자극을 이용한 2축 발목 움직임을 통하여 중추신경계 손상 장애인의 발목관절 가동범위를 향상시키고, 통증을 감소시키며, 발목 감각 및 운동기능 향상을 기대할 수 있으며, 또한 균형과 보행과 같은 일상생활에서 발목 조절 능력이 향상되는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치에서 다리의 특정 부위에 전극패드가 부착된 모습이며,
도 2는 본 발명에 따라 전극패드가 부착되는 곳을 표시한 근육의 해부학적 자료이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 실시하는 모습이며,
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 외전 및 내전 움직임을 실시하는 모습이며,
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 회외 및 회내 움직임을 실시하는 모습이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용한 훈련 프로토콜의 일 예이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용한 훈련 과정 중 전극패드에 가해지는 전압과 발목 각도 변화량을 보여주는 예시적인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치 중 발목움직임 제공장치를 개략적으로 나타낸 사시도이며,
도 9는 도 8의 발목움직임 제공장치를 II-II 선으로 잘라 본 단면도이며,
도 10은 도 8의 발목움직임 제공장치의 배면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들이며 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치에서 다리의 특정 부위에 전극패드가 부착된 모습이며, 도 2는 본 발명에 따라 전극패드가 부착되는 곳을 표시한 근육의 해부학적 자료이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 실시하는 모습이며, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 외전 및 내전 움직임을 실시하는 모습이며, 도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용하여 회외 및 회내 움직임을 실시하는 모습이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용한 훈련 프로토콜의 일 예이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치를 이용한 훈련 과정 중 전극패드에 가해지는 전압과 발목 각도 변화량을 보여주는 예시적인 그래프이다.
[발목 근육 재활 훈련 장치를 이용한 제어 알고리즘]
본 발명에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치의 구성을 보면, 먼저 발목에 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100)를 포함한다. 발목움직임 제공장치의 구체적인 하드웨어 구조에 대해서는 아래에서 별도로 상세히 설명하도록 한다.
또한, 본 발명의 발목 근육 재활 훈련 장치는 다리에 부착되어 전기적 자극을 가하는 제1 내지 제4전극패드(P1,P2, P3, P4)와, 이들 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 제공하는 전기자극 제공부(미도시)와, 상기 발목움직임 제공장치(100) 및 전기자극 제공부를 제어하는 제어부를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)의 대표적인 전경골근(tibialis anterior)의 근위부와 원위부에 각각 부착된다. 그리고, 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 발목 외전근(ankle evertor)의 대표적인 장비골근(peroneus longus)의 근위부와 원위부에 각각 부착된다.
도 2에는 전경골근(tibialis anterior muscle)과 장비골근(peroneus longus muscle)의 위치가 노란색으로 표시되어 있으며 이들 각각의 근위부와 원위부에 전극패드가 부착된 모습이 도 1에 도시되어 있다.
이상 설명에서는 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 전경골근에 부착되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 전경골근이 아닌 다른 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)에 부착될 수도 있다. 즉, 배측굴곡근 중 대표적인 전경골근에 부착되는 것이 바람직하나 반드시 전경골근에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 장비골근에 부착되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 장비골근이 아닌 다른 발목 외전근(ankle evertor)에 부착될 수도 있다. 즉, 외전근 중 대표적인 장비골근에 부착되는 것이 바람직하나 반드시 장비골근에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 발목움직임 제공장치를 동작시켜서 발목에 다양한 동작이 이루어지도록 한다. 구체적으로 상기 제어부는 상기 발목움직임 제공장치를 제어하여, 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작과, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작과, 회외 및 회내 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작을 순차적으로 하도록 한다.
상기 제어부는 전기자극 제공부를 제어하여 발목움직임 동작 중 특정한 동작이 이루어질 때 상기 제1 내지 제4전극패드 중 어느 하나 또는 모두에 전기적 자극이 가해지도록 한다.
도 3은 상기 제1동작인 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 보여주고, 도 4은 상기 제2동작인 외전 및 내전 움직임을 보여주고, 도 5은 상기 제3동작인 회외 및 회내 움직임을 각각 보여주고 있다.
본 발명에 따라 전기적 자극이 가해지는 것을 보면, 상기 제1동작의 과정 중에는 배측굴곡 움직임이 일어날 때만 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)에 전기적 자극을 가한다. 그리고, 상기 제2동작 중 외전 움직임이 일어날 때만 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)에 전기적 자극을 가한다. 그리고, 상기 제3동작 중 회외 움직임이 일어날 때만 상기 제1 내지 제4전극패드(P1,P2,P3,P4)에 전기적 자극을 가하게 된다.
즉, 본 발명에서는 상기 제1동작 중 저측굴곡 움직임과, 상기 제2동작 중 내전 움직임과, 상기 제3동작 중 회내 움직임이 일어날 때에는 상기 제1 내지 제4전극패드 모두에 전기적 자극을 가하지 않도록 한다.
그리고, 본 발명에서 상기 제1동작 내지 제3동작이 가해지는 횟수와 시간을 보면, 상기 제1동작은 배측굴곡과 저측굴곡 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제2동작은 외전과 내전 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제3동작은 회외와 회내 움직임이 차례로 40회 반복되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 배측굴곡 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 12초이며, 상기 저측굴곡, 외전, 내전, 회외 및 회내 각각 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 15초인 것이 바람직하다.
발목 움직임의 정도는 개개인의 최대 관절가동범위의 80%로 적용하며, 발목 움직임 별 적용 시간은 개인별로 상이하게 적용될 수 있다. 발목 움직임은 중추신경계 손상 환자의 속도의존적인 강직(spasticity) 발생(움직임 속도가 빨라질수록 강직이 발생할 수 있는 가능성)을 고려하여 적절한 느린 속도(예를 들어, 2.14°/sec)의 속도로 동작이 이루어지는 것이 좋다. 그리고, 발목 움직임 훈련은 지속적 전기자극으로 인한 근피로(muscle fatigue)를 고려하여 총 적용 시간을 대략 30분으로 제한하는 것이 좋다.
본 발명은 위와 같은 과정을 통해서, 중추신경계 손상 장애인을 위한 2축 발목 움직임 훈련을 제공하며, 발목의 거골하관절(subtalar joint)과 거퇴관절(talocrural joint)에 따른 2축 발목 움직임과 이에 따른 발목근육의 전기자극을 주는 것이 특징이다. 즉, 2축 발목 움직임은 발목 배측굴곡(dorsiflexion), 저측굴곡(plantarflexion), 내전(inversion), 외전(eversion), 회외(pronation), 회내(supination)를 포함하며, 본 발명의 발목 근육 훈련 장치는 대상자의 관절 가동범위에 따라 일정한 속도로 수동(passive) 2축 발목 관절 움직임을 제공할 수 있다.
본 발명은, 발목 훈련 시 발목근육의 전기자극의 적용 시점은 발목 배측굴곡, 외전, 회외 움직임 일어나는 동안 전기자극의 ramp-up, ramp-down을 포함하여 적용하며, 각 움직임을 유발하는 해당 근육(전경골근(tibialis anterior), 장비골근(peroneus longus))에 2축 발목 움직임에 따라 적용하게 된다.
본 발명은 위와 같은 훈련 과정을 통해서 발목 근육의 약화, 경직 등의 문제로 인한 수의적인 발목근육조절(Voluntary ankle muscle control)이 어려운 상태에서 발목 근육에 발목 움직임과 함께 전기자극을 적용하여 발목 근육 조절능력이 향상되는 효과를 발휘한다.
[발목 근육 재활 훈련 장치의 하드웨어 구조]
이하에서는 상기 설명한 훈련 제공 알고리즘인 제어방법을 제공하는 장치로서 발목움직임 제공장치(100)의 구조에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 재활 훈련 장치 중 발목움직임 제공장치를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 9는 도 8의 발목움직임 제공장치를 II-II 선으로 잘라 본 단면도이며, 도 10은 도 8의 발목움직임 제공장치의 배면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발목 발목움직임 제공장치(100)는, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 지지 부재(110)와, 제1 움직임 안내축(120)과, 중간 부재(130)와, 제2 움직임 안내축(140)과, 발 받침부(150) 등을 포함한다.
지지 부재(110)는, 본 발명의 발목 발목움직임 제공장치(100)의 뼈대를 이루는 것으로, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 지면(도 9의 10 참조) 등 평평한 곳에 놓이도록 그 아래 부분이 설계될 수 있으며, 그 양 측 부분이 상향 돌출된 형상을 가지도록 설계될 수 있다.
제1 움직임 안내축(120)은, 지지 부재(110)에 대해 중간 부재(130)가 회전되도록 중간 부재(130)의 힌지(hinge) 역할을 하는 것으로, 도 8에 도시된 바와 같이 지지 부재(110)의 전후 방향에 대해 수직한 상태로 놓이고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 지면(도 9의 10 참조)에 대해 수평인 상태로 놓일 수 있다. 따라서, 중간 부재(130)는 제1 움직임 안내축(120)을 기준으로 피치 동작(pitch motion)을 수행할 수 있다.
특히, 제1 움직임 안내축(120)은 그 축 방향에 사용자의 발목 관절(ankle joint)이 놓이도록 구비될 수 있다.
따라서, 사용자의 발이 중간 부재(130)에 구비된 발 받침부(150)에 놓여 제1 움직임 안내축(120)을 기준으로 회전될 경우 발이 발목 관절을 기준으로 위로 회전되거나(dorsiflexion) 아래로 회전될 수 있어(plantarflexion), 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 발목 관절에 대한 발목의 각도 변화를 정상적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.
중간 부재(130)는, 지지 부재(110)와 발 받침부(150) 사이에 구비되며, 발 받침부(150)를 지지하는 것으로, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 움직임 안내축(120)을 기준으로 지지 부재(110)에 회동 가능하게 구비되어, 제1 움직임 안내축(120)과 함께 회전되어 발의 앞부분이 발목 관절을 기준으로 위로 회전되거나 아래로 회전될 수 있다.
제2 움직임 안내축(140)은, 중간 부재(130)에 대해 발 받침부(150)가 회전되도록 발 받침부(150)의 힌지 역할을 하는 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이 중간 부재(130)의 전후 방향에 대해 평행한 상태로 놓이고 지면(10)에 대해 경사진 상태로 놓일 수 있다. 따라서, 중간 부재(130)는 제1 움직임 안내축(120)을 기준으로 대략적인 롤 동작(roll motion)을 수행할 수 있다.
특히, 제2 움직임 안내축(140)은 그 축 방향에 사용자의 거골하관절(subtalar joint)이 놓이도록 구비될 수 있다.
따라서, 사용자의 발이 발 받침부(150)에 놓여 제2 움직임 안내축(140)을 기준으로 회전될 경우 발이 거골하관절을 기준으로 좌측으로 회전되거나 우측으로 회전될 수 있어, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 거골하관절에 대한 발목의 각도 변화를 정상적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.
발 받침부(150)는, 사용자의 발이 올려지는 곳으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 움직임 안내축(140)을 기준으로 중간 부재(130)에 회동 가능하게 구비되고 제2 움직임 안내축(140)에 대해 경사져 구비될 수 있다.
특히, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 움직임 안내축(140)은 중간 부재(130)의 전방을 향해 지면(10)과 예각(θ1)을 이루고, 발 받침부는 중간 부재(130)의 전방을 향해 제2 움직임 안내축(140)과 둔각(θ2)을 이룰 수 있다. 따라서, 이러한 발 받침부(150)와 제2 움직임 안내축(140)의 경사진 구조를 통해 제2 움직임 안내축(140)의 축 방향에 사용자의 발의 거골하관절이 놓일 수 있게 된다.
나아가, 제2 움직임 안내축(140)의 축 방향에 거골하관절이 놓이게 되므로, 제2 움직임 안내축(140)이 회전될 경우 발 받침부(150)의 전단부는 좌우 이동 궤적(도 8의 T)을 그리며 이동될 수 있다. 구체적으로, 좌우 이동 궤적(T)은 그 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 이동될수록 점점 높아지는 오목한 형상의 궤적일 수 있다. 따라서, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 거골하관절에 대한 발목의 각도 변화를 보다 안정적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 발목 발목움직임 제공장치(100)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 좌우 안내부(160)를 더 포함할 수 있다.
좌우 안내부(160)는 발 받침부(150)의 전단부를 지지하면서 발 받침부(150)의 전단부를 좌우 이동 궤적(T)에 맞게 안내하는 구성요소이다. 예를 들어, 좌우 안내부(160)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 피동 안내 부재(161)와 구동 안내 부재(162)를 포함할 수 있다. 피동 안내 부재(161)는 중간 부재(130)의 전단부에 구비되며 좌우 이동 궤적(T)에 상응하는 오목한 형상을 가지고, 구동 안내 부재(162)는 발 받침부(150)의 전단부에 돌출되게 구비되며 피동 안내 부재(161)를 따라 좌우 이동 궤적(T)을 그리며 이동된다.
따라서, 발 받침부(150)의 후단부는 제2 움직임 안내축(140)을 통해 중간 부재(130)에 구비되고, 발 받침부(150)의 전단부는 좌우 안내부(160)를 통해 중간 부재(130)에 지지되므로, 즉 발 받침부(150)의 전단부와 후단부가 모두 지지되는 구조를 가지므로, 동작 오차를 최소화할 수 있어 보다 안정적으로 발 받침부(150)의 좌우 이동을 안내할 수 있다.
제1 저항력 부가부(170)는, 사용자가 발을 발 받침부(150)에 올려 놓고 발목관절을 능동적으로 움직이는 동안 부하를 가해 사용자의 발목관절의 근력을 향상시키기 위한 구성요소로, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 움직임 안내축(120)에 연동되며 제1 움직임 안내축(120)을 기준으로 한 사용자의 능동적인 발목 움직임에 대해 강약 조절이 가능하도록 저항력을 부가할 수 있다.
예를 들어, 제1 저항력 부가부(170)는, 도 8 및 도 6에 도시된 바와 같이, 연동축(171), 회전 원판(172), 제1 제동기(173), 그리고 제1 조절 스위치(174)를 포함할 수 있다. 연동축(171)은 지지 부재(110)에 회동 가능하게 구비되며 제1 움직임 안내축(120)과 제1 동력 전달부(D10)를 통해 연동될 수 있고, 회전 원판(172)은 지지 부재(110)에 제1 지지 브라켓(111)을 통해 회동 가능하게 구비되며 제1 연동축(171)과 제2 동력 전달부(D20)를 통해 연동될 수 있다. 제1 제동기(173)는 회전 원판(172)에 전자석을 이용하여 제동력을 가할 수 있고, 제1 조절 스위치(174)는 제1 제동기(173)의 전자석의 강도를 조절할 수 있다.
제1 동력 전달부(D10)는, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 움직임 안내축(120)에 구비되는 제1 풀리(D11)와, 연동축(171)에 구비되는 제1 풀리(D12)와, 그리고 제1 및 제2 풀리(D11)(D12)를 연결하는 제1 벨트(D13)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 제1 동력 전달부는 스프라켓-체인(sprocket-chain) 구조나 복수의 기어가 맞물리는 기어 어셈블리(gear assembly) 구조 등을 가질 수도 있다.
또한, 제2 동력 전달부(D20)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 연동축(171)에 구비되는 제3 풀리(D21)와, 회전 원판(172)의 외주면에 구비되는 제4 풀리(D22), 제3 및 제4 풀리(D21)(D22)를 연결하는 제2 벨트(D23)를 포함할 수 있다. 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 제2 동력 전달부는 스프라켓-체인 구조나 복수의 기어가 맞물리는 기어 어셈블리 구조 등을 가질 수도 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 발 받침부(150)를 사용자의 발목으로 누를 때에만 저항력이 부가되도록 연동축(171)과 제3 풀리(D21) 사이에 원웨이 베어링(175)이 구비될 수 있다. 다른 예로, 도시되지는 않았지만, 이러한 원웨이 베어링은 제1 움직임 안내축(120)과 제1 풀리(D11) 사이에 구비될 수도 있고, 회전 원판(172)과 제1 지지 브라켓(111)의 축 사이에 구비될 수도 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 배측굴곡, 저측굴곡, 외전 및 내전, 회내 및 회외 동작을 제공하는 기능적 2축 발목움직임 제공장치(100);
    발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)에 각각 부착되는 제1 및 제2전극패드(P1,P2);
    발목 외전근(ankle evertor)에 각각 부착되는 제3 및 제4전극패드(P3,P4);
    상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부;
    상기 발목움직임 제공장치가, 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작과, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작, 회내 및 회외 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작 을 순차적으로 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 발목 배측굴곡근(Dorsiflexor)의 근위부와 원위부에 각각 부착되고,
    상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 발목 외전근(Everter)의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1동작 중 배측굴곡 움직임이 일어날 때 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)에 전기적 자극을 가하고,
    상기 제2동작 중 외전 움직임이 일어날 때 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)에 전기적 자극을 가하고,
    상기 제3동작 중 회외 움직임이 일어날 때 상기 제1 내지 제4전극패드(P1,P2,P3,P4)에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1동작 중 저측굴곡 움직임과, 상기 제2동작 중 내전 움직임과, 상기 제3동작 중 회내 움직임이 일어날 때에는 상기 제1 내지 제4전극패드 모두에 전기적 자극을 가하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1동작은 배측굴곡과 저측굴곡 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제2동작은 외전과 내전 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제3동작은 회외와 회내 움직임이 차례로 40회 반복되도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 동작 각각은 속도 의존적 강직 발생을 고려하여 느린 속도로 동작이 이루어지며,
    상기 배측굴곡 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 12초이며,
    상기 저측굴곡, 외전, 내전, 회외 및 회내 각각 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 15초인 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  7. 배측굴곡 및 저측굴곡 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100);
    발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)에 각각 부착되는 제1 및 제2전극패드(P1,P2);
    상기 제1 내지 제2전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부;
    상기 발목움직임 제공장치가 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제1 내지 제2전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 발목 배측굴곡근(Dorsiflexor) 의 근위부와 원위부에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제1동작 중 배측굴곡 움직임이 일어날 때 상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  10. 외전 및 내전 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100);
    발목 외전근(ankle evertor)에 각각 부착되는 제3 및 제4전극패드(P3,P4);
    상기 제3 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부;
    상기 발목움직임 제공장치가, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작을 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제3 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 발목 외전근(Ankle Everter) 근위부와 원위부에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제2동작 중 외전 움직임이 일어날 때 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  13. 회외 및 회내 동작을 제공하는 발목움직임 제공장치(100);
    발목 배측굴곡근(ankle dorsiflexor)에 각각 부착되는 제1 및 제2전극패드(P1,P2)와 발목 외전근(ankle evertor)에 각각 부착되는 제3 및 제4전극패드(P3,P4);
    상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하는 전기자극 제공부;
    상기 발목움직임 제공장치가, 회외 및 회내 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작을 하도록, 상기 발목움직임 제공장치를 제어하고, 상기 전기자극 제공부가 상기 제1 내지 제4전극패드에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 발목 배측굴곡근(Dorsiflexor) 의 근위부와 원위부에 각각 부착되고, 상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 발목 외전근(Ankle Everter) 근위부와 원위부에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 제3동작 중 회외 움직임이 일어날 때 상기 제1 및 제4전극패드(P1,P2,P3,P4)에 전기적 자극을 가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 장치.
  16. 발목움직임 제공장치(100)와 제1 및 제2전극패드(P1,P2)와, 제3 및 제4전극패드(P3,P4)를 이용한 발목 근육 재활 훈련 제어방법으로서,
    상기 제1 및 제2전극패드(P1,P2)는 발목 배측굴곡근(Dorsiflexor) 의 근위부와 원위부에 각각 부착하는 단계;
    상기 제3 및 제4전극패드(P3,P4)는 발목 외전근(Everter) 근위부와 원위부에 각각 부착하는 단계;
    상기 발목움직임 제공장치를 이용하여 배측굴곡과 저측굴곡 움직임을 복수 회 반복하는 제1동작과, 외전 및 내전 움직임을 복수 회 반복하는 제2동작, 회외 및 외내 움직임을 복수 회 반복하는 제3동작을 순차적으로 제공하는 단계;
    상기 제1 내지 제4전극패드가 전기적 자극을 가하는 단계;를 포함하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1동작은 배측굴곡과 저측굴곡 움직임이 차례로 20회 반복되고, 상기 제2동작은 외전과 내전 움직임이 차례로 20회 반복되며, 상기 제3동작은 회외와 회내 움직임이 차례로 40회 반복되도록 하는 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배측굴곡, 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 동작 각각은 속도 의존적 강직 발생을 고려하여 느린 속도로 동작이 이루어지며,
    상기 배측굴곡 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 12초이며,
    상기 저측굴곡, 외전, 내전, 회외, 회내 각각 움직임의 1회 동작에 소요되는 시간은 10초 내지 15초인 것을 특징으로 하는 전기자극 기반의 발목 근육 재활 훈련 제어방법.
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