WO2024090650A1 - 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법 - Google Patents

스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법 Download PDF

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이정후
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Definitions

  • This technology relates to rehabilitation exercises that are used by adjusting different resistance values to suit the different muscle strength of the healthy side and the affected side, but allows the user to stably perform rehabilitation exercises in a standing state.
  • rehabilitation exercise equipment that can be used by users with symptoms of hemiplegia of the lower extremities largely uses the form of a bicycle or a stepper.
  • the stepper-type rehabilitation exercise equipment uses an action like walking in place in a limited indoor or outdoor space. It refers to exercise equipment to improve the strength of the lower extremities, and has the advantage of being able to exercise even in narrow places.
  • the pair of footrest parts Rehabilitation exercises are performed by alternately going up and down by wires and cylinders.
  • the conventional stepper device is used based on the resistance value of the same applied wire without considering the difference in muscle strength between the healthy side and the affected side for users with lower extremity hemiplegia, and has the problem of not being able to move the center of gravity to the affected side well. and 3) Because the problem of difficulty in maintaining initial muscle strength on the affected side is overlooked, proper push down of the foot on the affected side cannot occur due to the weakened motor ability of the affected side, and even if a low resistance value is initially set, the weakened muscle strength on the affected side prevents the foot from being pushed down properly. As it does not reflect the weakening of endurance that occurs, fatigue increases and causes people to stop exercising.
  • the present invention measures different muscle strength values on the healthy side and the affected side using a pressure sensor and applies different resistance values to the stepper based on the measurement information to induce optimal weight transfer.
  • the purpose is to provide rehabilitation exercises that not only reduce fatigue but also increase the effectiveness of rehabilitation exercises.
  • Another purpose is to enable rehabilitation exercises to be performed stably while maintaining balance even in a standing state when performing rehabilitation exercises using a stepper.
  • the rehabilitation method for strengthening the affected side of a hemiplegic patient using the stepper device according to the present invention is 1) a method for strengthening the affected side and the affected side using a pair of footrest units (220) installed on the footrest fixing unit (100).
  • Step 3) Adjust the control switch 330 of the cylinder 300 coupled with the footrest 220 on the affected side to match the acquired resistance information or load by controlling the motor unit 340 through the control unit 400. It is characterized in that it includes the step of adjusting the intensity of (320).
  • the muscle strength information in step 1) is preferably obtained through the user's external force applied downward to the plantar pressure sensor 230 provided in the footrest unit 220.
  • step 3 the control switch 330 is rotatably provided on the outer surface of the body 310 constituting the cylinder 300, so that the strength of the rod 320 can be adjusted step by step according to the rotation direction. It is desirable to have it.
  • the footrest unit 220 further includes a rotating piece 240 to compensate for the stiffness or contracture of the user's ankle on the affected side
  • the rotating piece 240 has a lower part with the lower support 210 and It is rotatably coupled, and the upper part is provided so that the plantar pressure sensor 230 is formed on the upper surface, and one side rotates or faces the lower surface of the upper support 220, which is rotatably coupled to the lower support 210, so as to have a predetermined inclination angle.
  • the rotating piece 240 is installed to have an inclination so that it can be returned to its original state by the elastic force of the elastic body after being pressed parallel to the lower support 210 against the external force applied downward to the upper support 220. It is desirable to be
  • the plantar pressure sensor and the control unit different muscle strength values for the healthy side and the affected side are confirmed through the plantar pressure sensor and the control unit, and the resistance value of the cylinder, that is, the strength at which the rod can expand and contract, is determined according to the confirmed results.
  • An effective rehabilitation method is expected by providing different optimal weight transfers through step-by-step adjustments.
  • the user can easily perform steps and perform rehabilitation exercises even in a standing state, which can be expected to improve safety.
  • Figure 1 is a flow chart showing a rehabilitation method for strengthening the affected side of a hemiplegic patient using a stepper device according to the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the stepper device of Figure 1.
  • Figure 3 is a side view of Figure 2.
  • Figure 4 is a view showing the cylinder of Figure 2.
  • Figure 5 is a diagram showing a cylinder with different resistance values adjusted on the sound side and the affected side for the rehabilitation method of strengthening the affected side of a hemiplegic patient using the stepper device according to the present invention.
  • Figure 6 is a diagram illustrating the operational relationship of the footrest portion in the rehabilitation method of strengthening the affected side of a hemiplegic patient using the stepper device according to the present invention.
  • Figure 7 is another embodiment of the footrest portion for the rehabilitation method of strengthening the affected side of a hemiplegic patient using the stepper device according to the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing a power assistance means for the rehabilitation method of strengthening the affected side of a hemiplegic patient using the stepper device according to the present invention.
  • 'rehabilitation method' a rehabilitation method for strengthening the affected side of a hemiplegic patient using a stepper device according to the present invention
  • the rehabilitation method (1) is largely 1) muscle strength values for the sound side and the affected side using a pair of footrest parts (220) installed on the footrest fixing part (100).
  • step 1) uses the control unit 400, which controls the stepper device 2, which will be explained later, to measure the muscle strength value of the lower extremity with hemiplegia, that is, to the sound side and the affected side applied by both feet of the user, respectively.
  • This is a step to obtain muscle strength information that can numerically confirm the external force.
  • step 1) the user raises the foot on the sound side and the affected side using a pair of footrest units 220, as shown, and then applies an external force downward to detect the plantar pressure sensor 230. ) is transmitted to the control unit 400 to obtain muscle strength information for the healthy side and the affected side, respectively.
  • control unit 400 determines the relatively lower external force information as the affected side.
  • the user may specify the position of the footrest unit 220 for the healthy side and the affected side in advance through the display provided in the control unit 400, and use the plantar pressure sensor 230 provided in each footrest unit 200. It is also possible to determine the external force on the healthy side and the affected side through the external force information transmitted from ).
  • step 2) the control unit 400 calculates a resistance value to adjust the strength of the cylinder 300 constituting the stepper device 2 based on the external force information on the affected side. do.
  • the control unit 400 allows the user to easily transfer weight with respect to the pair of footrest units 220 and perform rehabilitation exercises. After calculating the resistance information for the affected side so that it can be executed, the resistance value, which is a numerical value corresponding to the calculated resistance information, is displayed.
  • the external force information is transmitted to the control unit 400 under the condition that the cylinders 300 operated by hydraulic pressure, etc. provided in each of the pair of footrest units 220 have the same strength.
  • the resistance information is used to adjust downward the intensity level of the cylinder 300 for the affected side.
  • step 3 the user adjusts the intensity level of the cylinder 300 for the affected side using the confirmed resistance value by the control switch 330 and applies it to the rod 320.
  • rehabilitation exercises in the form of walking with both feet are performed to facilitate weight transfer between the healthy side and the affected side.
  • step 3 in addition to controlling the pressure of the rod 320 whose length is extended by adjusting the control switch 330, the cylinder 300 is operated by a motor unit 340 including a deceleration function. ) can be used, and in this case, the motor unit 340 is controlled through the control unit 400 to change the pressure of the rod 320 in real time for the healthy side and the affected side. It is also possible to specify and quickly change the pressure value (degree of pressing) of the unit 200 (see (b) in FIG. 4).
  • the stepper device (2) in the present invention used to execute the above-described control method (1) largely includes a footrest fixing part 100, a foothold part 200, Includes a cylinder 300 and a control unit 400.
  • the footrest fixing unit 100 as well as the control unit 400, as well as the footrest unit 200 and cylinder 300, which will be described later, are rotatably installed. It is fixedly installed so that it can be moved indoors or outdoors on the floor or ground, so that a user with hemiplegia can easily perform rehabilitation exercises, and includes a fixture 110 and an armrest member 120.
  • the fixture 110 is provided with a detachable sliding pad at the bottom so that it stably sits on the ground, but on the outer surface, a pair of footrest parts 200 and a cylinder 300 are rotatable. Ensure that it can be installed symmetrically.
  • a pillar protrusion is formed on the outer surface of the fixture 110 and protrudes upward, and an insertion hole 111 is formed on the upper surface of the pillar protrusion so that the control unit 400 can be detachably mounted.
  • control unit 400 mounted on the insertion hole 111 is electrically connected to the plantar pressure sensor 230 and calculates numerical values for the different external forces on the affected side and the sound side detected through the plantar pressure sensor 230. , it is desirable to be able to display it.
  • control unit 400 may be used with the cylinder 300 consisting of a servo cylinder in addition to the plantar pressure sensor 230 when the cylinder 300, which will be described later, is used as a servo cylinder that does not require the control switch 330. It can be electrically connected, and through this, the rod of the servo cylinder can be controlled electrically to adjust the strength of the extension and contraction of the rod 320.
  • the above mechanical The cylinder 300 equipped with the control switch 330 capable of adjusting the strength of the rod 320 will be described as an example.
  • the armrest member 120 is configured to provide convenience for rehabilitation exercise in consideration of the user's physical characteristics and safety, and includes a vertical bar 121, an arm support bar 123, and a harness 125. ), and if necessary, the armrest member 120 can be omitted and used.
  • the vertical bar 121 has a length in the vertical direction so that the lower part can be inserted into the insertion hole 111, and the upper part is formed to be detachable or integrated with the arm support bar 123.
  • the arm support bar 123 is overall formed into a ' ⁇ ' or 'U' shape and is placed on the upper part of the vertical bar 121, and a control unit 400 is provided on the upper part of the arm support bar 123.
  • both ends of the arm support bar 123 may be further provided with anti-slip pads so that the user can easily grip and perform rehabilitation exercises.
  • the harness 125 can be molded to have a predetermined length and area using an elastic material, and is preferably molded into a mesh shape to provide a breathable function.
  • the harness 125 can be formed with a wider central area so that the user's buttocks or back (waist area) can be stably supported, and if necessary, rehabilitation exercise can be performed in the form of sitting astride through the relatively large central area. Make it executable.
  • both sides of the harness 125 are detachably fastened to both ends of the arm support bar 123.
  • the armrest member 120 in the present invention is further provided with a cushion pad 127 formed of a cushion material on the inner surface of the arm support bar 123 as needed to further improve the user's safety during rehabilitation exercise. It is also possible to use the above-described armrest member 120, if necessary, separated from the insertion hole 111. In this case, the insertion hole 111 may be provided with a control unit 400. You can.
  • the footrest unit 200 measures different external forces applied downward to the sound side and the affected side while both feet of the user are seated, and sends the measurement information to the control unit 400. It is configured to enable rehabilitation of walking motion while simultaneously transmitting the motion and includes a lower support 210, an upper support 220, a plantar pressure sensor 230, and a rotating piece 240.
  • a pair of lower supports 210 are arranged symmetrically on both sides of the fixture 110 so that both feet on the healthy side and the affected side can be used, and one side of each is rotatably coupled to the fixture 110.
  • the lower part is rotatably coupled to the rod 320 of the cylinder 300.
  • the upper stand 220 is arranged to be located above each lower stand 210, and as shown, one side is rotatably coupled to the upper part of the lower stand 210 so that the user can stand on it using both feet. It satisfies the structure that can be achieved.
  • the outer surface of the upper support 220 is provided with a detachable fixing band 223 that can be fixed to the upper support 220 by pressing the instep of the user being interviewed, so that when the user performs rehabilitation exercise in a walking exercise method, the lower part is provided. Of course, this prevents unwanted separation from the upper support 220 during the process of lifting the foot upward.
  • control unit 400 is provided with a plantar pressure sensor ( 230) may be provided.
  • the plantar pressure sensors 230 may be used in a form in which a plurality of plantar pressure sensors 230 are evenly distributed over the area of the upper support 220, and a plurality of muscle strength values transmitted to the control unit 400 through the plurality of plantar pressure sensors 230 It is also possible for the control unit 400 to calculate and display the average value.
  • a user who performs rehabilitation exercise through a pair of footrest units 200 experiences a difference in muscle strength between the healthy side and the affected side, and the control unit 400 bases the strength value transmitted from the footrest unit 200 on the user.
  • the control unit 400 bases the strength value transmitted from the footrest unit 200 on the user.
  • the rotation piece 240 is configured to compensate for stiffness or contracture of the ankle portion on the affected side through rotation when an external force is applied downward to the footrest portion 200.
  • the lower part of the rotary piece 240 is rotatably coupled to the upper part of the lower support 210, and the upper part is installed so that it can be supported and rotated on the lower surface of the upper support 220.
  • the rotating piece 240 is installed to have an inclination angle so that it can be easily rotated against the external force applied downward to the upper support 220 and placed parallel to the lower support 210, and the upper support 220 It is desirable to install it so that it can be returned to its original position by the elastic force of an elastic body such as a coil spring or torsion spring so that it can be returned to its original position after the external force is relieved.
  • an elastic body such as a coil spring or torsion spring
  • a power auxiliary means 250 may be further provided to assist the lifting force with respect to the footrest 200 used for rehabilitation exercise of the affected side
  • the power auxiliary means is an example. It may be in the form of a wire that is individually connected to a pair of footrest parts 200 so that the user can hold it and then lift the footrest part 200 belonging to the affected side by force (see Figure 8).
  • the cylinder 300 applies resistance to the external force in the process of applying downward external force to the footrest unit 200 described above by the user to enable rehabilitation exercise. It includes a body 310, a rod 320, and an adjustment switch 330.
  • one side of the body 310 is rotatably coupled to the fixture 110, and a column-shaped rod 320 is inserted into the other opened side so that it can expand and contract, thereby causing piston movement by hydraulic pressure. Satisfies the normal cylinder structure as much as possible.
  • the end of the rod 320 is rotatably coupled to the lower surface of the lower support 210, so that resistance is generated through the rod 320, which contracts when an external force is generated downward, to enable rehabilitation exercises to improve muscle strength, etc. It is desirable to do so.
  • control switch 330 is configured to gradually apply the strength of the resistance value to the expanding and contracting rod 320 through a rotatable switch and a printed unit on the outer surface of the body 310. It is used by adjusting the resistance value of the rod 320.
  • the control unit 400 adjusts the resistance of the cylinder 300 according to the muscle strength value.
  • a method of displaying the value so that the user can recognize it can be used.
  • the pressure on the rod 320 of the cylinder 300 can be adjusted through electrical control of the control unit 400.
  • An electric cylinder with a deceleration function can be used, and through the use of such an electric cylinder, the pressure of the rod 320 is manually adjusted in real time according to the pressure value (pressing force) of the footrest 200 on the affected side. This can enable rapid adjustment.
  • control unit 400 be remotely operated by the user or a guardian assisting the user for smooth control of the electric cylinder.
  • the relief method (1) according to the present invention is different from the conventional one in that different muscle force values for the healthy side and the affected side are confirmed through the plantar pressure sensor and the control unit, and according to the confirmed results, the resistance value of the cylinder, i.e. , the strength at which the rod can expand and contract is adjusted in stages to provide different optimal weight transfers, which is expected to be an effective rehabilitation method.
  • the user can easily perform steps and perform rehabilitation exercises even in a standing state, which can be expected to improve safety.

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Abstract

본 기술은 건측과 환측의 서로 다른 근력에 맞게 서로 다른 저항값으로 조절하여 사용하되 사용자가 기립 상태에서 안정적으로 재활운동을 실시할 수 있는 재활운동에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1)발판고정부에 설치된 한 쌍의 발판부를 이용하여 건측과 환측에 대한 근력값인 근력정보를 제어부에서 각각 획득하는 단계와, 2)획득한 근력정보를 기반으로 환측에 대한 상기 발판부의 저항값인 저항정보를 상기 제어부에서 연산하는 단계 및 3)획득한 저항정보에 부합되게 환측의 상기 발판부와 결합하는 실린더의 조절스위치를 조절하여 로드의 강도를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법
본 기술은 건측과 환측의 서로 다른 근력에 맞게 서로 다른 저항값으로 조절하여 사용하되 사용자가 기립 상태에서 안정적으로 재활운동을 실시할 수 있는 재활운동에 관한 것이다.
일반적으로 하지의 편마비 증상을 갖고 있는 사용자가 사용할 수 있는 재활운동기구는 크게 자전거의 형태나 스탭퍼의 형태를 사용하고 있으며, 특히 스탭퍼형태의 재활운동기구는 한정된 실내외 공간에서 제자리에서 걷는 듯한 행동을 통해 하지에 대한 근력을 향상시키기 위한 운동기구를 의미하며, 협소한 장소에서도 운동이 가능하다는 장점을 갖게 된다.
즉, 정상적인 근력을 갖는 건측과 마비의 증상이 있는 환측에 대한 하지인 양발이 한 쌍의 발판부에 지지될 수 있도록 사용자가 스탭퍼에 올라가서 양발이 서로 교차되게 걷는 동작을 취하면 한 쌍의 발판부가 서로 교번되게 와이어 및 실린더에 의해 승강하면서 재활운동을 실시하게 된다.
그러나, 종래의 스탭퍼기구는 하지 편마비 사용자에 대하여 건측과 환측에 대한 근력의 차이를 고려하지 않고 동일하게 적용된 와이어의 저항값을 기반으로 사용한다는 점과, 환측으로 무게중심의 이동을 잘하지 못하는 문제와 3) 환측은 초기 근력이 유지되기 어렵다는 문제를 간과하기 때문에 환측의 약화된 운동능력으로 제대로 환측발 딛기(push down)이 일어나지 못하며, 낮은 저항값을 초기에 설정하였더라도 환측의 약화된 근력으로 인해 발생하는 지구력 약화를 반영하지 못해 나아가서는 피로도가 상승하여 운동을 중단하게하는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 대부분의 편마비 환자는 재활운동을 위한 각각의 발판부가 갖는 저항력과 관련하여 건측에 가해지는 근력에 비하여 환측에 가해지는 근력의 차이가 있기 때문이다.
아울러, 편마비 환자들이 균형장애가 있는 경우가 많으며 이러한 환자들이 안전하게 기립하여 스탭을 밟으면서 재활을 실행할 수 있는 재활방법이 절실하게 필요하다.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 압력센서를 이용하여 건측과 환측에 서로 다른 근력값을 측정하여 그 측정정보를 기반으로 스탭퍼에 대한 저항값을 달리 적용하여 최적의 무게이동을 유도하여 피로도 저하는 물론, 재활운동의 효과를 높일 수 있도록 하는 재활운동을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
또한, 스탭퍼를 이용한 재활운동을 실행시에 기립상태에서도 균형을 유지하면서 안정적으로 재활은동을 실행할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법은 1)발판고정부(100)에 설치된 한 쌍의 발판부(220)를 이용하여 건측과 환측에 대한 근력값인 근력정보를 제어부(400)에서 각각 획득하는 단계와, 2)획득한 근력정보를 기반으로 환측에 대한 상기 발판부(220)의 저항값인 저항정보를 상기 제어부(400)에서 연산하는 단계 및 3)획득한 저항정보에 부합되게 환측의 상기 발판부(220)와 결합하는 실린더(300)의 조절스위치(330)를 조절하거나 제어부(400)를 통해 모터부(340)를 제어하여 로드(320)의 강도를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 1)단계의 근력정보는 상기 발판부(220)에 구비된 족저압센서(230)에 하방으로 가해지는 사용자의 외력을 통하여 획득하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 3)단계에서 상기 조절스위치(330)는 상기 실린더(300)를 구성하는 몸체(310) 외면에 회전가능하게 구비되어 회전방향에 따라 단계별로 상기 로드(320)의 강도가 조절될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발판부(220)는 환측에 대한 사용자의 발목 부분의 경직이나 구축 부분을 보상하기 위한 회전편(240)을 더 포함하되, 상기 회전편(240)은 하부가 하부받침대(210)와 회전가능하게 결합하되 상부는 상기 족저압센서(230)가 상면에 형성되되 일측이 상기 하부받침대(210)와 회전가능하게 결합하는 상부받침대(220) 하면과 회전 또는 면접하여 소정의 경사각을 갖도록 구비되며, 상기 회전편(240)은 상기 상부받침대(220)의 하방으로 가해지는 외력에 대하여 상기 하부받침대(210)와 평행하도록 눌린 이후에 탄성체의 탄성력에 의해 원상태로 복귀할 수 있도록 경사도를 갖도록 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 건측과 환측에 대한 서로 다른 근력값을 족저압센서와 제어부를 통해 확인하되 그 확인된 결과에 따라 실린더의 저항값 즉, 로드가 신장수축할 수 있는 강도가 단계별로 조절하여 서로 다른 최적의 무게이동을 제공하여 효과적인 재활방법을 기대하게 된다.
또한, 종래와는 차별적으로 암레스트부재를 이용하여 사용자가 기립 상태에서도 사용자가 용이하게 스탭을 진행하면서 재활운동을 실행할 수 있어 안전성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 도 1에 대한 스탭퍼장치를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 대한 측면도.
도 4는 도 2에 대한 실린더를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법에 대한 건측과 환측에 서로 다른 저항값이 조절된 실린더를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법에 대한 발판부의 작용관계도.
도 7은 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법에 대한 발판부의 다른 실시예.
도 8은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법에 대한 동력보조수단을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법(이하, 간략하게 '재활방법'이라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 재활방법(1)은 크게 1)발판고정부(100)에 설치된 한 쌍의 발판부(220)를 이용하여 건측과 환측에 대한 근력값인 근력정보를 제어부(400)에서 각각 획득하는 단계(S10), 2)획득한 근력정보를 기반으로 환측에 대한 상기 발판부(220)의 저항값인 저항정보를 상기 제어부(400)에서 연산하는 단계(S20) 및 3)획득한 저항정보에 부합되게 환측의 상기 발판부(220)와 결합하는 실린더(300)의 조절스위치(330)를 조절하여 로드(320)의 강도를 조절하는 단계(S30)을 포함한다.
더욱 상세하게 설명하면, 1)단계는 후에 설명하고자 하는 스탭퍼장치(2)를 제어하는 제어부(400)를 이용하여 편마비가 있는 하지의 근력값 즉, 사용자의 양발에 의해 각각 가해지는 건측과 환측에 대한 외력을 수치적으로 확인할 수 있는 근력정보를 획득하기 위한 단계이다.
이러한 1)단계에서의 근력정보를 획득하기 위해 사용자는 도시한 바와 같이, 한 쌍의 발판부(220)를 이용하여 건측과 환측에 대한 발을 올린 후, 하방으로 외력을 가하여 족저압센서(230)에 가해지는 압력정보를 제어부(400)에 전송하여 건측과 환측에 대한 각각의 근력정보를 획득한다.
즉, 제어부(400)는 건측과 환측에 대한 외력정보가 한 쌍의 족저압센서(230)를 통해 전송되면 상대적으로 떨어지는 외력정보를 환측으로 판단한다.
물론, 필요에 따라 사용자는 제어부(400)에 구비된 디스플레이를 통해 미리 건측과 환측에 대한 발판부(220)의 위치를 지정한 상태에서 각각의 상기 발판부(200)에 구비된 족저압센서(230)에서 전송되는 외력정보를 통하여 건측과 환측에 대한 외력을 판단하는 것도 가능하다.
상술한 1)단계가 마감되면 2)단계의 실행을 위해 제어부(400)는 환측에 대한 외력정보를 기반으로 스탭퍼장치(2)를 구성하는 실린더(300)의 강도를 조절하기 위한 저항값을 연산한다.
부연하면, 제어부(400)는 한 쌍의 족저압센서(230)를 통해 건측과 환측에 대한 외력정보가 전송되면 한 쌍의 발판부(220)에 대하여 사용자가 용이하게 무게이동을 실행하면서 재활운동을 실행할 수 있게 환측에 대한 저항정보를 연산 후, 연산된 저항정보에 해당하는 수치인 저항값을 디스플레이 하는 것이다.
이를 위해, 사용자는 상술한 1)단계를 실행시에 한 쌍의 발판부(220)에 각각 구비된 유압 등으로 동작하는 실린더(300)가 동일한 강도를 갖는 조건에서 외력정보가 제어부(400)에 전송된 후, 저항정보를 통해 환측에 대한 상기 실린더(300)의 강도 단계를 하향되게 조정할 수 있도록 사용한다.
상술한 2)단계를 통해 저항정보를 획득하면 마지막 3)단계로, 사용자는 확인된 저항값으로 환측에 대한 실린더(300) 강도의 단계를 조절스위치(330)에 의해 조절하여 로드(320)에 가해지는 압력을 서로 달리함에 따라 건측과 환측의 무게이동이 용이하게 양발로 걷는 형태(스탭방식)인 재활운동을 실시하게 된다.
아울러, 3)단계에서 실린더(300)는 조절스위치(330)의 조절을 통해 길이가 신장되는 로드(320)의 압력을 조절하는 방법 이외에 상기 실린더(300)가 감속기능이 포함된 모터부(340)를 갖는 전기실린더를 사용할 수 있으며, 이 경우에 상기 모터부(340)는 상기 제어부(400)를 통해 제어되어 상기 로드(320)의 압력이 가변됨에 따라 건측과 환측에 대한 실시간으로 변경되는 발판부(200)의 압력값(누르는 정도)을 특정하여 신속하게 변경시키는 것도 가능하다(도 4의 (b) 참조).
한편, 상술한 제어방법(1)의 실행을 위해 사용되는 본 발명에서의 스탭퍼장치(2)는 도 2 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 크게 발판고정부(100), 발판부(200), 실린더(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 발판고정부(100)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(400)는 물론, 후에 설명하는 발판부(200)와 실린더(300)가 회전가능하게 설치되어 실내외 바닥이나 지면 등에 이동이 가능하도록 고정설치되어 편마비 환자인 사용자가 용이하게 재활운동을 실시할 수 있도록 하기 위한 구성으로 고정체(110) 및 암레스트부재(120)를 포함한다.
예컨대 고정체(110)는 도시한 바와 같이, 하부에는 미끄럼패드가 탈착 가능하게 구비되어 지면에 안정적으로 안착하되 외면에는 각각 한 쌍으로 구성되는 발판부(200) 및 실린더(300)가 회전가능하게 대칭으로 설치될 수 있도록 한다.
고정체(110) 외면에는 상방으로 돌출된 기둥돌기가 형성되되 상기 기둥돌기 상면에는 삽입공(111)이 형성되어 제어부(400)가 탈부착 가능하게 장착될 수 있도록 한다.
이때, 삽입공(111)에 장착된 제어부(400)는 족저압센서(230)와 전기적으로 연결되어 상기 족저압센서(230)를 통해 감지되는 환측과 건측의 서로 다른 외력에 대하여 수치로 연산 후, 표시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도시하지는 않았으나, 제어부(400)는 후에 설명하는 실린더(300)가 조절스위치(330)가 불필요한 서보실린더로 사용되는 경우에 족저압센서(230) 이외에 서보실린더로 구성된 상기 실린더(300)와도 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 서보실린더의 로드가 전기적인 제어를 통해 로드(320)의 신장수축하는 강도의 조절이 가능하도록 할 수 있으나, 본 발명의 요지를 명확하게 이해시키기 위해 하기에는 기계적으로 상기 로드(320)의 강도를 조절할 수 있는 상기 조절스위치(330)가 구비된 실린더(300)를 일예로 하여 설명하도록 한다.
또한, 도 7을 더 참조하면, 암레스트부재(120)는 사용자의 신체적 특성이나 안전성을 고려하여 재활운동에 편의성을 제공하기 위한 구성으로 수직바(121), 암지지바(123) 및 하네스(125)를 포함하며, 필요에 따라 상기 암레스트부재(120)는 생략하여 사용하는 것도 가능하다.
수직바(121)는 도시한 바와 같이, 하부가 삽입공(111)에 삽입 설치될 수 있도록 수직방향으로 길이를 가지며, 상부에는 암지지바(123)와 탈착 또는 일체형으로 형성된다.
암지지바(123)는 전체적으로 'ㄷ'자 또는 'U'자 형상으로 성형되어 수직바(121) 상부에 배치되며, 상기 암지지바(123) 상부에는 제어부(400)가 구비된다.
아울러, 도시하지는 않았으나, 암지지바(123) 양단은 사용자가 용이하게 파지하여 재활운동을 실행할 수 있도록 미끄럼방지 패드가 더 구비될 수 있다.
하네스(125)는 신축성이 있는 재질을 이용하여 소정의 길이와 면적을 갖도록 성형될 수 있으며, 바람직하게는 메쉬의 형상으로 성형되어 통기성의 기능이 부과될 수 있도록 한다.
하네스(125)는 사용자의 둔부나 등(허리 부분)이 안정적으로 지지될 수 있도록 중앙부의 면적이 더 넓게 형성될 수 있으며, 필요에 따라 상대적으로 면적이 넓은 중앙부를 통하여 걸터 앉은 형태로 재활운동을 실행할 수 있도록 한다.
이를 위해 하네스(125) 양측은 암지지바(123) 양단과 분리 가능하게 체결되어 사용된다.
한편, 본 발명에서의 암레스트부재(120)는 필요에 따라 암지지바(123) 내면에 쿠션재질로 성형되는 쿠션패드(127)가 더 구비되어 재활운동시에 사용자의 안전성이 더욱 향상될 수 있도록 하는 것도 가능하며, 필요에 따라 상술한 암레스트부재(120)는 삽입공(111)에서 분리된 상태로 사용되는 것도 가능하며, 이 경우에 상기 삽입공(111)에는 제어부(400)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 발판부(200)는 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 사용자의 양발이 안착하되 건측과 환측에 대한 하방으로 가해지는 서로 다른 외력을 측정하여 그 측정정보를 제어부(400)에 전송시킴과 동시에 걷는 동작의 재활운동이 가능하게 하기 위한 구성으로 하부받침대(210), 상부받침대(220), 족저압센서(230) 및 회전편(240)을 포함한다.
예컨대 하부받침대(210)는 건측과 환측에 대한 양발이 사용가능할 수 있도록 한 쌍이 서로 대칭되게 고정체(110) 양측에 대칭되게 배치되되 각각의 일측이 상기 고정체(110)와 회전가능하게 결합하며, 하부에는 실린더(300)의 로드(320)와 회전가능하게 결합한다.
또한, 상부받침대(220)는 각각의 하부받침대(210) 상부에 위치하도록 배치되되 도시한 바와 같이, 일측이 상기 하부받침대(210) 상부와 회전가능하게 결합하여 사용자가 양발을 이용하여 딛고 올라설 수 있는 구조를 만족한다.
상부받침대(220) 외면에는 면접하는 사용자의 발등을 가압하여 상기 상부받침대(220)에 고정시킬 수 있는 탈부착 가능한 고정밴드(223)가 구비되어 걷는 운동 방식으로 사용자가 재활운동을 실행시에 하방은 물론, 상방으로 발을 들어올리는 과정에서 상기 상부받침대(220)와 원하지 않는 이탈이 발생하는 것을 방지하게 된다.
이러한 사용자가 재활운동을 실행하는 과정에서 제어부(400)가 환측과 건측에 대한 각각의 근력값을 측정할 수 있게 상부받침대(220) 상면에는 하방으로 가해지는 근력값을 측정하기 위한 족저압센서(230)가 구비될 수 있다.
이때, 족저압센서(230)는 상부받침대(220) 면적에 대하여 다수가 고르게 분포된 형태로 사용될 수 있으며, 다수의 상기 족저압센서(230)를 통해 제어부(400)로 전송된 다수의 근력값은 상기 제어부(400)에서 평균값을 연산하여 디스플레이될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
부연하면, 한 쌍의 발판부(200)를 통해 재활운동을 실행하는 사용자는 건측과 환측에 대한 근력차이가 발생하게 되며, 제어부(400)는 상기 발판부(200)에서 전송되는 근력값을 기반으로 건측과 환측에 대한 서로 다른 저항값 즉, 실린더(300)의 로드(320)가 신장수축하는 강도를 정해줄 수 있는 저항값을 디스플레이하여 한 쌍의 상기 발판부(200)의 무게중심 이동이 원활할 수 있도록 유도하여 재활운동에 대한 효과를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다(도 5 참조).
회전편(240)은 발판부(200)에 하방으로 외력이 가해지면 회전을 통해 환측에 대한 발목 부분의 경직이나 구축 부분을 보상하기 위한 구성이다.
이를 위해, 회전편(240)은 도시한 바와 같이, 하부가 하부받침대(210) 상부와 회전가능하게 결합하되 상부는 상부받침대(220) 하면에 지지 회전할 수 있도록 설치된다.
이때, 회전편(240)은 상부받침대(220)의 하방으로 가해지는 외력에 대하여 용이하게 회전하여 하부받침대(210)와 평행하게 배치될 수 있도록 경사각을 갖도록 설치되며, 상기 상부받침대(220)의 외력이 해소된 이후에 원위치로 복귀할 수 있도록 코일스프링이나 토션스프링 등과 같은 탄성체의 탄성력에 의해 복귀가 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 다른 실시예로 환측의 재활운동에 사용되는 발판부(200)에 대하여 들어올려지는 힘을 보조하기 위한 동력보조수단(250)을 더 구비할 수 있으며, 상기 동력보조수단은 일예로 한 쌍의 발판부(200)와 개별 연결되어 사용자가 파지 후, 환측에 속하는 상기 발판부(200)를 완력에 의해 들어올릴 수 있는 와이어의 형태가 될 수 있다(도 8 참조).
그리고, 상기 실린더(300)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 사용자에 의해 상술한 발판부(200)가 하방으로 외력이 가해지는 과정에서 그 외력에 저항을 가하여 재활운동이 가능하게 하기 위한 구성으로 몸체(310), 로드(320) 및 조절스위치(330)를 포함한다.
예컨대 몸체(310)는 도시한 바와 같이, 일측이 고정체(110)와 회전가능하게 결합하며, 개구된 타측은 기둥형상으로 이루어진 로드(320)가 신장수축 가능하게 삽입되어 유압에 의해 피스톤운동이 가능한 통상의 실린더 구조를 만족한다.
이때, 로드(320)의 단부는 하부받침대(210) 하면과 회전가능게 결합하여 하방으로 외력이 발생시에 수축하는 상기 로드(320)를 통해 저항이 생성되어 근력 향상 등을 위한 재활운동이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 조절스위치(330)는 도시한 바와 같이, 신장수축하는 로드(320)에 대한 저항값에 대한 강도를 단계별로 적용시키기 위한 구성으로 몸체(310) 외면에 회전가능한 스위치 및 인쇄된 단위를 통해 상기 로드(320)에 대한 저항값을 조절하여 사용한다.
일예로, 실린더(300)의 저항값 조절은 상술한 족저압센서(230)를 통해 근력값이 제어부(400)에 전송되면 상기 제어부(400)는 해당 근력값에 따른 상기 실린더(300)의 저항값을 사용자가 인지할 수 있도록 디스플레이하는 방식을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서의 실린더(300)는 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어부(400)의 전기적인 제어를 통해 상기 실린더(300)의 로드(320)에 대한 압력이 조절될 수 있는 감속기능을 갖는 전기실린더를 사용할 수 있으며, 이러한 전기실린더의 사용을 통해 수동으로 상기 로드(320)의 압력조절을 환측에 대한 발판부(200)의 압력값(누르는 힘)에 따라 실시간으로 대응하여 신속한 조절이 가능하게 할 수 있다.
이때, 도시되어 있지 않으나, 원활한 전기실린더의 제어를 위해 제어부(400)는 사용자 또는 해당 사용자를 보조하는 보호자에 의해 원격으로 조작될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제활방법(1)은 종래와는 차별적으로 건측과 환측에 대한 서로 다른 근력값을 족저압센서와 제어부를 통해 확인하되 그 확인된 결과에 따라 실린더의 저항값 즉, 로드가 신장수축할 수 있는 강도가 단계별로 조절하여 서로 다른 최적의 무게이동을 제공하여 효과적인 재활방법을 기대하게 된다.
또한, 종래와는 차별적으로 암레스트부재를 이용하여 사용자가 기립 상태에서도 사용자가 용이하게 스탭을 진행하면서 재활운동을 실행할 수 있어 안전성이 향상되는 효과를 기대할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

1)발판고정부(100)에 설치된 한 쌍의 발판부(220)를 이용하여 건측과 환측에 대한 근력값인 근력정보를 제어부(400)에서 각각 획득하는 단계;
2)획득한 근력정보를 기반으로 환측에 대한 상기 발판부(220)의 저항값인 저항정보를 상기 제어부(400)에서 연산하는 단계; 및
3)획득한 저항정보에 부합되게 환측의 상기 발판부(220)와 결합하는 실린더(300)의 조절스위치(330)를 조절하거나 제어부(400)를 통해 모터부(340)를 제어하여 로드(320)의 강도를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법.
제1항에 있어서,
상기 1)단계의 근력정보는
상기 발판부(220)에 구비된 족저압센서(230)에 하방으로 가해지는 사용자의 외력을 통하여 획득하는 것을 특징으로 하는 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법.
제1항에 있어서,
상기 3)단계에서 상기 조절스위치(330)는
상기 실린더(300)를 구성하는 몸체(310) 외면에 회전가능하게 구비되어 회전방향에 따라 단계별로 상기 로드(320)의 강도가 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법.
제2항에 있어서,
상기 발판부(220)는
환측에 대한 사용자의 발목 부분의 경직이나 구축 부분을 보상하기 위한 회전편(240);을 더 포함하되,
상기 회전편(240)은
하부가 하부받침대(210)와 회전가능하게 결합하되 상부는 상기 족저압센서(230)가 상면에 형성되되 일측이 상기 하부받침대(210)와 회전가능하게 결합하는 상부받침대(220) 하면과 회전 또는 면접하여 소정의 경사각을 갖도록 구비되며,
상기 회전편(240)은 상기 상부받침대(220)의 하방으로 가해지는 외력에 대하여 상기 하부받침대(210)와 평행하도록 눌린 이후에 탄성체의 탄성력에 의해 원상태로 복귀할 수 있도록 경사도를 갖도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법.
PCT/KR2022/018174 2022-10-24 2022-11-17 스탭퍼장치를 이용한 편마비 환자의 환측 강화 재활방법 WO2024090650A1 (ko)

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