KR102816879B1 - 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 편마비가 존재하는 사용자에 대하여 재활운동 전의 근력과 재할운동을 실시하는 과정에서의 근력 차이를 실시간으로 확인하여 그에 맞는 페달부의 회전속도를 제어하여 재활운동의 효과를 극대화할 수 있는 재활기기를 이용한 재활방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 1)몸체부 양측으로 노출된 한 쌍의 페달부 회전을 통해 하지에 대하여 건측과 환측에 근력정보를 개별 획득하여 제어부에 전송하는 단계와, 2)속도조절부의 제어를 통해 건측에 대한 상기 페달부의 부하량과 환측에 대한 상기 페달부의 부하량을 연산하여 재활운동에 필요한 운동강도를 설정하는 단계 및 3)재활운동을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 한 쌍의 상기 페달부에 대한 부하량을 확인하여 환측에 의해 회전하는 상기 페달부의 회전속도를 상기 속도조절부에 의해 제어하는 단계를 포함하되, 상기 3)단계에서는 상기 1)단계의 근력정보 또는 상기 페달부에 의해 몸체부 내에서 회전하는 한 쌍의 디스크를 서로 연결하는 탄성 복원이 가능한 뒤틀림 측정바(235)의 뒤틀림 정도를 실시간으로 센싱한 뒤틀림 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 이용하여 상기 디스크의 회전속도가 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법{Rehabilitation method using rehabilitation equipment to strengthen the affected side of hemiplegic patients}

본 기술은 편마비가 존재하는 사용자에 대하여 재활운동 전의 근력과 재할운동을 실시하는 과정에서의 근력 차이를 실시간으로 확인하여 그에 맞는 페달부의 회전속도를 제어하여 재활운동의 효과를 극대화할 수 있는 재활기기를 이용한 재활방법에 관한 것이다.

일반적으로 뇌졸중은 상지나 하지 중 어느 한 부분의 신체에 대한 편마비, 편측 감각의 소실, 인지 기능의 저하 등 여러 가지 장애를 일으킨다.

이러한 뇌졸중 환자들중 일부는 보행이 불가능하게 되기도 하며, 보행이 가능한 환자들 중 일부는 보호자의 도움이 절대적으로 필요하거나 근위약, 경직, 균형 감각의 장애 등으로 인하여 비정상적인 보행을 보이게 되는 경우가 발생한다.

특히, 보행능력은 뇌졸중으로 인한 편마비 환자의 남은 삶의 질을 결정할 수 있을 만큼 중요한 문제로 재활치료에 있어 보행 훈련을 보다 효과적으로 하기 위해 다양한 연구와 노력들이 있어왔다.

뇌졸중 초기 보행이 불가능한 환자들에게 가장 흔히 쓰는 치료법중 하나가 트레드밀 보행 훈련방법이며, 이 외에도 환자의 환측 하지 기능이 어느 정도 호전되어 직립이 가능해 지면 환측 하지에 체중을 부하 하는 훈련을 할 수 있다.

1994년 Nugent등은 직립이 가능한 뇌졸중 환자들을 대상으로 체중부하 훈련을 실시한 결과 반복 횟수가 많을수록 보행의 개선이 두드러짐을 보고한 바 있다.

앞서 언급한 트레드밀 보행 훈련과 환측 하지의 체중부하 훈련 등과 같은 하지의 강제적 사용을 유도하는 재활치료방법으로서, 국내 특허출원 제10-2004-001684-4호에서와 같이 재활치료를 위한 환자가 보드 위에 눕거나 엎드린 자세로 발을 발판에 올려놓은 안정적인 자세로 운동할 수 있도록 하여 환자의 심리적 불안감을 해소하고 보드의 경사각도를 조절함으로서, 환자에게 적합한 운동을 실시할 수 있도록 한 재활치료용 슬라이드 보드 운동기구를 제안한 바 있다.

그러나, 상기 재활치료용 슬라이드 보드 운동기구는 고정프레임 및 발 받침이 일체로 구성됨에 따라 환자의 두발이 모두 발 받침에 지지되는 구조로서, 편마비 환자의 재활 치료를 위해 환측 하지에 하중을 가하는 운동을 실시하게 될 경우, 환자가 무의식적으로 마비가 없는 쪽에 하중을 싣게 되어 운동효과가 반감되는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위한 종래 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-0599467호 "편마비 하지 재활 치료용 장치"(등록일자 : 2006.07.04)에 개시된 바와 같이, 바닥에 지지되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임으로부터 일정 높이 평행한 상태로 승/하강되도록 설치되는 승강 프레임; 상기 승강 프레임을 베이스 프레임 상부에 승/하강 가능한 상태로 지지시키는 가변지그; 상기 베이스 프레임 상에 설치되어 가변지그의 축방향 폭 길이를 조절시켜 승강 프레임을 승강 및 하강 작동시키도록 된 승강 장치; 상기 승강 프레임의 일끝 단변부를 정점으로 하여 회동되는 회동 결합부를 하부 적정위치에 형성하고, 상기 회동 결합부 상부 일측으로 환자의 상체를 지지시킨 상태에서 상하 슬라이드 되도록 슬라이드 등판이 설치되는 등판부를 형성하며, 상기 등판부의 하측에 환자의 몸무게를 지탱시켜 설 수 있도록 하는 좌/우측 발판이 각각 높낮이 조절이 가능한 상태로 설치되는 발판부를 형성하도록 된 테이블; 상기 승강 프레임 상에 설치되어 상기 테이블이 회동 결합부를 중심으로 적정 각도 회동되어 세워지거나 눕혀지도록 작동하는 경사조절장치를 포함하는 구성으로 이루어진다.

기존 편마비 하지 재활기구와 관련된 다른 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-0795195호 "편마비 환자의 보행훈련기구"(등록일자 : 2008.01.09)에 개시된 바와 같이, 환자 스스로 직립할 수 있도록 지지하는 다수의 지지바가 형성된 몸체와; 상기 몸체의 하단에 설치되고, 동력에 의해 선회운동하면서 환자의 직립위치를 변위시키는 콘베어부; 상기 몸체의 일측에 마련되고, 정, 역회전하는 모터; 및 상기 모터의 정, 역회전에 따라 회전되고, 외주에 와이어가 권선되면서 당김 및 풀림되도록 하는 권선롤러;로 구성되어, 환자의 환측 하지를 커버하는 환측커프스에 연결된 와이어를 당김과 풀림을 반복시켜, 환측 하지를 강제 운동시키는 동력부; 상기 몸체의 일측에는 다수의 레이저 센서로 구성되어, 콘베어부를 통해 직립한 환자의 하지 이동을 감지하기 위한 이동감지부; 상기 이동감지부의 신호에 따라 콘베어부의 선회 속도와 동력부의 당김과 풀림을 제어하는 제어부; 및 상기 몸체의 일측에 마련되고, 상기 제어부에 의해 콘베어부의 선회속도와 동력부의 당김과 풀림을 제어하는 수치 등을 표시하여, 환자의 상태에 따라 운동량의 조절 및 현재의 운동량 등을 보여줄 수 있도록 다수의 조작버튼 및 디스플레이가 형성된 디스플레이부;로 구성된 것이다.

그런데, 기존 편마비 하지 재활기구는 사용자인 편마비 환자의 상태(건측과 환측 간의 근력에 대한 차이)에 관계없이 동력(모터의 회전 구동력)으로 재활운동을 강제하도록 되어 있으므로, 사용자 본인이 재활상태를 확인하기 어렵다는 문제점은 물론, 이로 인한 재활의 노력성이 저하되는 문제점을 함께 갖게 된다.

한국 등록특허공보 제10-0599467호 "편마비 하지 재활 치료용 장치"(등록일자 : 2006.07.04) 한국 등록특허공보 제10-0795195호 "편마비 환자의 보행훈련기구"(등록일자 : 2008.01.09)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 편마비 상태인 사용자 본인이 건측 하지와 환측 하지에 대한 상태를 미리 확인 후, 재활을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 환측에 대한 근력 차이를 확인하여 그에 따른 부하량을 자동 또는 수동으로 제어할 수 있는 장치를 제안함에 따라 재활에 대한 효과를 실질적으로 확인할 수 있는 재활방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.

상술한 종래의 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법은 1)몸체부(100) 양측으로 노출된 한 쌍의 페달부(200) 회전을 통해 하지에 대하여 건측과 환측에 근력정보를 개별 획득하여 제어부(150)에 전송하는 단계와, 2)속도조절부(300)의 제어를 통해 건측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량과 환측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량을 연산하여 재활운동에 필요한 운동강도를 설정하는 단계 및 3)재활운동을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 한 쌍의 상기 페달부(200)에 대한 부하량을 확인하여 환측에 의해 회전하는 상기 페달부(200)의 회전속도를 상기 속도조절부(300)에 의해 제어하는 단계를 포함하되, 상기 3)단계에서는 상기 1)단계의 근력정보 또는 상기 페달부(200)에 의해 몸체부(100) 내에서 회전하는 한 쌍의 디스크(120)를 서로 연결하는 탄성 복원이 가능한 뒤틀림 측정바(235)의 뒤틀림 정도를 실시간으로 센싱한 뒤틀림 정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 이용하여 상기 디스크(120)의 회전속도가 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 1)단계에서의 근력정보는 복수의 사이클로 한 쌍의 상기 페달부(200)가 회전시에 회전감지센서(130)를 통한 디스크(120)의 회전속도정보, 페달(221)에 구비된 센서부재(223)로 측정되는 가압정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 기반으로 획득하며, 상기 센서부재(223)는 상기 페달(221)의 하부에 구비되되 사용자의 발바닥을 통해 상기 페달(221)의 하방으로 가해지는 가압력을 측정하는 하부센서(225), 상기 페달(221)의 상부에 구비되되 사용자의 발등을 통해 상기 페달(221)의 상방으로 가해지는 가압력을 측정하는 상부센서(227)를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 2)단계에서 재활운동에 필요한 운동강도는 환측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량이 건측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량과 동일하게 적용되도록 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 속도조절부(300)는 디스크(120) 외면과 면접할 수 있게 돌출 형성된 고정패드(310) 및 상기 고정패드(310)와 대향되게 몸체부(100) 내에서 이동가능하게 설치되되 이동 방향에 따라 상기 디스크(120) 외면과 면접 또는 해지되어 상기 고정패드(310)와 함께 상기 디스크(120)의 회전속도를 제어할 수 있도록 설치되는 조절부재(320)를 포함하되, 상기 조절부재(320)는 제어부(150)의 제어를 통해 신장 수축하는 로드의 길이가 조절될 수 있도록 상기 고정패드(310)와 서로 대칭되게 상기 몸체부(100)에 설치되는 서보실린더(321), 상기 서보실린더(321) 로드와 결합하여 상기 고정패드(310)와 함께 상기 디스크(120)를 가압하여 상기 디스크(120)의 회전속도를 조절하는 조절패드(323)를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 사용자의 건측과 환측에 대한 근력정보를 기반으로 한 쌍의 페달부 속도가 동일하도록 부하량을 제어한 상태에서 건측에 속하는 페달부의 운동부하에 비하여 환측에 속하는 페달부의 운동부하를 적용함으로써, 환측에 대한 재활운동의 효과를 극대화할 수 있는 효과를 기대하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법을 활용하기 위한 재활기기를 나타낸 정면도.
도 3은 도 2에 대한 측면도.
도 4는 도 2에 대한 재활기기를 구성하는 페달부 및 속도조절부를 나타낸 단면도.
도 5는 도 4에 대한 분해도.
도 6은 도 4에 대한 속도조절부의 작용관계를 나타낸 확대도.
도 7은 도 4에 대한 페달부를 구성하는 발판부재를 나타낸 사시도.
도 8은 도 2에 대한 제어부의 연결관계도.

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 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법(이하, 간략하게 '재활방법'이라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

설명에 앞서, 하기에 기재된 환측은 하지마비가 존재하는 사용자의 하체를 의미하며, 건측은 하지마비가 존재하지 않는 사용자의 하체를 의미한다는 점에 유의한다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 재활방법(1)은 크게 1)몸체부(100) 양측으로 노출된 한 쌍의 페달부(200) 회전을 통해 하지에 대하여 건측과 환측에 근력정보를 개별 획득하여 제어부(150)에 전송하는 단계(S10), 2)속도조절부(300)의 제어를 통해 건측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량과 환측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량을 연산하여 재활운동에 필요한 운동강도를 설정하는 단계(S20) 및 3)재활운동을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 한 쌍의 상기 페달부(200)에 대한 부하량을 확인하여 환측에 의해 회전하는 상기 페달부(200)의 회전속도를 상기 속도조절부(300)에 의해 제어하는 단계(S30)을 포함한다.

더욱 상세하게 설명하면, 1)단계의 실행을 위해 사용자는 몸체부(100) 양측으로 노출된 한 쌍의 페달부(200)를 이용하여 건측과 환측의 하체가 자전거를 타는 형태로 거치될 수 있도록 안장에 탑승하여 복수회의 사이클(예를 들어, 페달부가 한바퀴 회전하는 동작)로 상기 페달부(200)를 회전시켜 건측과 환측에 대한 근력정보를 개별적으로 획득 후, 제어부(150)에 전송시켜 상기 제어부(150)를 통해 획득한 근력정보를 기반으로 효과적인 재활운동에 필요한 환측과 건측에 대한 부하값을 동일하게 적용시키며, 일예로 하기에는 한 쌍의 페달부(200)에 대하여 제어부(150)를 통해 임의로 설정된 부하값은 모두 '4'인 것을 가정한다.

이 과정에서 근력정보는 디스크(120) 외면에 구비된 마킹부(121)를 감지할 수 있게 몸체부(100) 내측인 작동공간부(111)에 배치된 회전감지센서(130)를 통해 상기 디스크(120)에 대한 회전속도정보 및 페달(221)에 구비된 센서부재(223)로 측정되는 가압정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 이용하여 획득한 근력정보가 디스플레이 형태의 제어부(150)에 표시될 수 있도록 한다.

여기서, 한 쌍의 페달(221)에 각각 구비되는 센서부재(223)는 족저압 즉, 사용자의 발바닥을 통해 상기 페달(221) 하방으로 가해지는 가압력을 측정하기 위한 하부센서(225) 및 상기 페달(221)의 상부에 구비되되 사용자의 발등을 통해 상기 페달(221)의 상방으로 가해지는 가압력을 측정하는 상부센서(227)를 포함하며, 이에 대한 상세한 설명은 후에 설명하는 재활기기(2)에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.

이후, 2)단계에서는 환측에 대한 최대의 근력정보를 기반으로 해당 환측에 속하는 페달부(200)의 회전속도가 건측에 속하는 페달부(200)의 회전속도와 동일하게 적용될 수 있는 측정값을 제어부(150)에 의해 획득하여 이를 환측에 속하는 페달부(200)에 적용시켜 재활운동을 실시한다.

부연하면, 사용자는 상술한 1)단계를 통해 획득한 근력정보를 기반으로 환측에 대한 재활운동의 효과를 극대화할 수 있게 해당 환측에 속하는 페달부(200)에 강제적으로 부하를 조절하여 건측에 속하는 페달부(200)와 동일한 부하량이 설정될 수 있도록 함에 따라 한 쌍의 상기 페달부(200)가 동일한 회전속도를 유지하면서 재활운동을 실시하기 위한 운동강도가 자동으로 설정될 수 있도록 하는 것이다.

이때, 환측에 대한 인위적인 부하조절은 고정패드(310)와 조절패드(323)를 포함하는 속도조절부(300)가 디스크(120) 외면을 가압하여 부하를 조절하도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 상술한 1)단계에서 건측과 환측에 대한 부하값(예를 들어, '4'로 설정된 상태)이 설정된 상태에서 제어부(150)는 환측에 대한 근력정보의 최대치를 기반으로 해당 환측의 부하값(에를 들어, '4'로 설정된 부하값을 '1.6'으로 하향 조정)을 연산하여 건측과 환측에 속하는 한 쌍의 페달부(200)에 대한 회전속도가 동일하게 적용될 수 있게 제어하여 자동으로 설정된 운동강도를 통해 재활운동을 실행하는 것이다.

이후, 2)단계가 마감되면 재활운동을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 한 쌍의 페달부(200)에 대한 부하량을 디스플레이 형태의 제어부(150)를 통해 확인하면서 환측에 의해 회전하는 상기 페달부(200)의 회전속도를 속도조절부(300)에 의해 제어하는 3)단계를 실행하게 된다.

이는 사용자가 재활운동을 실행시에 특히, 환측의 근력이 일정하지 못하고 악화되는 경향이 존재하는데, 본 발명인 3)단계를 통해 환측의 근력저하에 따른 근력정보와 건측에 대한 근력정보를 실시간으로 지속되게 확인을 실행하면서 사용자 본인이 신체에 무리가 가지 않는 선에서 속도조절부(300)를 통해 디스크(120)의 회전속도를 유지하는데 필요한 최대의 부하량을 조절하면서 재활운동을 실행하게 하는 것이다.

이 과정에서 디스크(120) 회전속도에 따른 속도조절부(300)를 이용한 부하량의 조절은 제어부(150)에 저장된 알고리즘을 통하여 자동으로 조절되는 자동모드를 선택하거나 사용자가 직접 상기 제어부(150)를 조작하여 부하량을 조절할 수 있는 수동모드 중 어느 하나의 모드를 선택하여 제어할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 재활방법(1)에 사용되는 자전거의 형태를 갖는 본 발명에 따른 재활기기(2)는 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 크게 몸체부(100), 페달부(200) 및 속도조절부(300)를 포함한다.

더욱 상세하세 설명하면, 상기 몸체부(100)는 도 5에 도시한 바와 같이, 건측과 환측이 존재하는 하지를 이용하여 사용자가 자전거의 형태로 탑승하되 후에 설명하고자 하는 페달부(200)와 속도조절부(300)를 통해 재활운동을 실시할 수 있도록 하기 위한 구성으로 하우징(110), 디스크(120), 회전감지센서(130), 핸들프레임(141), 안장프레임(143) 및 제어부(150)를 포함한다.

예컨대 하우징(110)은 도시한 바와 같이, 내부에 작동공간부(111)가 형성된 함체의 형상으로 성형되되 양측에는 한 쌍의 디스크(120)와 개별 연결되는 한 쌍의 페달부(200)가 회전가능하게 설치된다.

하우징(110)은 케이스(145) 내부에 배치될 수 있도록 볼트나 나사 등과 같은 체결수단을 통해 상기 케이스(145)와 분리 가능하게 결합하여 유지보수의 용이성을 갖도록 한다.

하우징(110) 상부에는 한 쌍의 디스크(120)를 가압하여 상기 디스크(120)의 회전속도를 제어하기 위한 한 쌍의 속도조절부(300)가 설치되며, 이를 위해 상기 하우징(110) 내부에는 한 쌍의 홈부(113) 및 관통공(115)이 형성된다.

여기서, 홈부(113)에는 고정패드(310)가 고정설치되며, 관통공(115)에는 서보실린더(321)가 관통삽입되어 디스크(120)를 사이에 두고 상기 고정패드(310) 방향으로 조절패드(323)가 왕복 이동할 수 있도록 설치되며, 이에 대한 상세한 설명은 후에 설명하는 속도조절부(300)에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.

또한, 디스크(120)는 도시한 바와 같이, 금속재질을 이용하여 전체적으로 원판의 형상을 갖도록 성형하되 작동공간부(111) 내에 한 쌍이 서로 이웃하게 회전가능하도록 배치된다.

각각의 디스크(120)는 지름 중앙부 일측이 회전축부재(210)와 결합하며, 타측은 연결관(231)과 연결되어 페달(221)을 통한 사용자의 외력(예를 들어, 발을 구름)을 가해지면 상기 회전축부재(210)의 회전을 통해 상기 디스크(120)가 회전하기 위한 동력이 전달될 수 있도록 한다.

이때, 각각의 디스크(120) 상부는 속도조절부(300)를 구성하는 고정패드(310)와 조절패드(323)의 가압으로 인한 저항의 발생을 통해 회전속도가 조절될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 회전감지센서(130)는 한 쌍의 디스크(120)에 대한 회전속도를 개별적으로 감지할 수 있도록 제어부(150)와 전기적으로 연결될 수 있게 작동공간부(111) 내부에 한 쌍이 상기 디스크(120)와 대향하도록 설치된다.

이때, 디스크(120) 외면 즉, 회전감지센서(130)와 서로 마주보는 외면에는 상기 회전감지센서(130)에 의해 센싱되는 적어도 하나 이상의 마킹부(121)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 케이스부재(140)는 본 발명에 따른 재활기기(2)의 외부바디를 형성하되 사용자가 용이하게 자전거를 타는 것과 동일하게 착석하여 재활운동을 실행할 수 있도록 하기 위한 구성으로 케이스(145), 핸들프레임(141) 및 안장프레임(143)을 포함한다.

케이스(145)는 상술한 하우징(110)이 내부에서 고정 설치될 수 있게 상기 하우징(110)을 외부로부터 보호할 수 있게 감싸도록 체결수단을 통해 탈착 가능하게 결합하며, 이를 위해 상기 케이스(145)는 두 몸체로 성형될 수 있다.

이때, 케이스(145) 양측 외부에는 상기 케이스(145) 외부에서 사용자가 안장프레임(143)에 착석하여 한 쌍의 페달(221)을 굴러 디스크(120)가 회전할 수 있도록 회전축부재(210)가 각각 관통 삽입되는 것이 바람직하다.

핸들프레임(141)은 도시한 바와 같이, 케이스(145) 전면 상부에 소정 높이를 갖도록 돌출 형성된 형상으로 이루어져 사용자가 양손으로 파지할 수 있도록 한다.

물론, 도시하지는 않았으나, 본 발명에서의 핸들프레임(141)은 텔레스코픽 타입이나 이중관 구조로 성형되어 핸들의 높이가 조절될 수 있도록 하는 것도 가능하다.

안장프레임(143)은 도시한 바와 같이, 케이스(145) 상면에 소정의 높이를 갖도록 성형되되 그 상부에 구비된 안장에 사용자가 앉아서 핸들을 파지 후, 한 쌍의 페달(221)을 굴러 재활운동의 편의성을 제공한다.

여기서, 안장프레임(143) 역시, 상술한 핸들프레임(141)과 같이 안장에 대한 높이 조절이 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 제어부(150)는 본 발명에 따른 상술한 회전감지센서(130)는 물론, 후에 설명하고자 하는 센서부재(223), 뒤틀림 측정바(235), 구동모터(237) 및 서보실린더(321) 중 적어도 어느 하나를 전기적으로 제어함과 동시에 그 제어되는 상황을 실시간으로 사용자가 확인하면서 재활운동을 실행할 수 있도록 한 쌍의 핸들 사이에 디스플레이 형태로 제공된다.

제어부(150)는 터치 입력이 가능한 것을 사용하여 입력의 편의성을 제공하며, 입력정보는 물론, 근력정보와 디스크(120)의 회전속도에 대한 데이터 값이 숫자 등으로 디스플레이될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 페달부(200)는 상술한 한 쌍의 디스크(120)를 회전시키기 위한 동력을 제공하되 건측과 환측에 대한 근력을 측정하여 제어부(150)를 통해 상기 디스크(120)의 회전속도가 제어될 수 있도록 하기 위한 구성으로 회전축부재(210), 발판부재(220) 및 근력동기화부재(230)를 포함한다.

예컨대 회전축부재(210)는 페달(221)과 디스크(120)를 연결시키되 사용자에 의해 상기 페달(221)에 외력을 가하는 구름동작을 실행시에 상기 디스크(120)가 회전하기 위한 동력을 전달시키기 위한 구성으로 수직체(211) 및 수평체(213)를 포함하며, 도시한 바와 같이, 케이스(145) 외부로 노출되게 하우징(110)을 관통하여 상기 디스크(120)와 결합할 수 있게 상기 케이스(145) 외측으로 한 쌍이 설치된다.

이를 위해, 수직체(211)는 하부가 페달(221)과 회전가능하게 결합하되 상부는 수평체(213) 일측과 회전가능하게 결합하며, 상기 수평체(213) 타측은 케이스(145) 및 하우징(110)을 관통하여 디스크(120)와 결합하는 구조를 갖는다.

또한, 발판부재(220)는 발구름에 의한 사용자의 외력을 통해 상술한 회전축부재(210)를 회전시키되 외력에 따른 건측과 환측의 근력을 개별 감지하여 그 감지정보를 제어부(150)에 전송시키기 위한 구성으로 페달(221) 및 센서부재(223)를 포함한다.

페달(221)은 건측과 환측에 대한 사용자의 발이 착용되기 위한 구성으로 통상의 자전거에 구비된 페달과 동일 구조를 갖기에 상세한 설명은 생략하도록 하며, 도시한 바와 같이, 한 쌍으로 구성된 각각의 수직체(211) 하부에 회전가능하게 설치된다.

센서부재(223)는 상술한 각각의 페달(221)의 하부와 상부에 개별 설치되어 건측과 환측에 대한 사용자의 근력을 감지 후, 그 감지정보를 제어부(150)에 전송하기 위해 하부센서(225) 및 상부센서(227)를 포함한다.

여기서, 하부센서(225)는 사용자의 발바닥과 접촉하는 페달(221)의 바닥면에 설치되되 회전축부재(210)를 회전시키기 위하여 하방으로 가해지는 건측과 환측에 대한 사용자의 족저압 근력을 측정하여 제어부(150)에 전송한다.

상부센서(227)는 도시한 바와 같이, 사용자의 발등과 접촉하는 페달(221) 상부에 구비되되 회전축부재(210)를 회전시키기 위하여 상방으로 가해지는 건측과 환측에 대한 사용자의 근력을 측정하여 제어부(150)에 전송한다.

아울러, 하부센서(225)와 하부센서(225)에 의해 측정된 사용자의 근력정보는 실시간으로 사용자가 확인할 수 있게 디스플레이될 수 있도록 한다.

또한, 근력동기화부재(230)는 상술한 발판부재(220)에 가해지는 근력 차이에 따라 발생하는 뒤틀림의 정도에 따라 수동모드 또는 자동모드로 설정된 제어부(150)에 의해 디스크(120)의 회전속도가 제어될 수 있도록 하기 위한 구성으로 연결관(231), 뒤틀림 측정바(235) 및 구동모터(237)를 포함하며, 상기 구동모터(237)는 상기 제어부(150)가 자동모드로 설정된 상태에서만 동작할 수 있다는 점에 유의한다.

연결관(231)은 도시한 바와 같이, 길이방향으로 중공부를 갖는 파이프 형상으로 이루어지되 한 쌍의 디스크(120) 사이에 위치하도록 작동공간부(111)에 배치되며, 양측이 각각 상기 디스크(120) 외면과 연결되어 함께 회전할 수 있는 구조를 갖는다.

뒤틀림 측정바(235)는 도시한 바와 같이, 연결관(231) 내측으로 삽입되되 양측이 서로 마주보는 한 쌍의 디스크(120) 외면과 축 결합하여 케이스(145) 양측으로 구비된 한 쌍의 회전축부재(210)가 서로 연결되는 구조를 갖도록 한다.

이때, 뒤틀림 측정바(235)는 탄성 복원이 가능한 탄성력에 의해 뒤틀림이 가능한 재질의 것을 사용하되 뒤틀리는 정도를 센싱 후, 제어부(150)에 그 감지정보를 전송시킬 수 있는 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 사용자가 한 쌍의 페달(221) 중 어느 하나에는 건측에 대한 발이 착용되고 다른 하나에는 환측에 대한 발을 착용한 상태에서 자전거를 타듯이 한 쌍의 상기 페달(221)을 구르면 뒤틀림 측정바(235)에 의해 서로 연결된 한 쌍의 회전축부재(210) 및 한 쌍의 디스크(120)가 함께 회전하게 되며, 그 근력정보는 센서부재(223)에 감지되어 실시간으로 제어부(150)에 전송되어 재활운동을 실행하게 된다.

이 과정에서 환측의 페달(221)과 연결된 회전축부재(210)의 회전속도가 건측과 대비하여 떨어지는 현상이 발생하게 되어 한 쌍의 회전축부재(210)의 회전속도에 미묘한 차이점이 발생하게 되고, 이는 디스크(120)의 회전속도는 물론, 탄성력에 의해 뒤틀림 측정바(235)의 뒤틀림이 발생하는 원인이 되게 된다.

하여, 제어부(150)는 뒤틀림 측정바(235)의 뒤틀림 정도를 실시간으로 센싱하게 되고, 그 뒤틀림에 대한 정도가 상기 제어부(150)에 저장된 설정값 이상으로 판단되면 상기 제어부(150)는 근력이 떨어진 페달(221)인 환측과 연동하는 디스크(120)에 존재하는 속도조절부(300)를 컨트롤하여 상기 디스크(120)에 가해지는 저항값을 줄여 사용자가 받는 근력부담을 해소함에 따라 환측에 대한 운동효과를 극대화할 수 있도록 하는 것이다.

구동모터(237)는 케이스(145) 내부에 설치되되 작동공간부(111) 내부에 구비된 연결관(231) 외면과 회전가능하게 결합할 수 있도록 체인(239) 또는 벨트(미도시) 등이 하우징(110)을 관통하여 상기 연결관(231) 외면과 회전가능하게 결합한다.

한편, 본 발명에서의 체인(239)과 연결된 연결관(231)을 회전시켜 한 쌍의 디스크(120) 및 회전축부재(210)를 회전시키기 위한 구동모터(237)는 제어부(150)의 제어로 실행되는 수동모드가 아닌, 자동모드를 통해 구현될 수 있도록 한다.

이러한 자동모드 상에서의 구동모터(237)의 동작은 편마비를 갖는 사용자 중에 운동을 혼자서는 실행할 수 없는 의식 저하의 사용자인 경우에 구동모터(237)의 동력을 통하여 강제적으로 재활운동의 효과를 구현할 수 있기에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

그리고, 상기 속도조절부(300)는 상술한 뒤틀림 측정바(235)의 감지정보에 반응하여 제어부(150)의 제어를 통해 회전하는 각각의 디스크(120)에 대한 회전속도가 제어될 수 있도록 하기 위한 구성으로 고정패드(310) 및 조절부재(320)를 포함한다.

예컨대 고정패드(310)는 도시한 바와 같이, 하우징(110)에 형성된 홈부(113)에 고정 설치되되 바람직하게는 디스크(120) 외면과 면접할 수 있도록 설치된다.

아울러, 고정패드(310) 및 조절패드(323)는 마찰에 대한 저항력이 높은 러버재질을 사용할 수 있다.

또한, 조절패드(323)는 상술항 고정패드(310) 상방으로 조절패드(323)를 이동시켜 디스크(120) 회전속도가 감속될 수 있도록 하기 위한 구성으로 서보실린더(321) 및 조절패드(323)를 포함한다.

서보실린더(321)는 도시한 바와 같이, 제어부(150)와 전기적으로 연결될 수 있게 하우징(110)에 형성된 관통공(115)에 삽입 설치되며, 신장 가능한 로드 단부에는 조절패드(323)가 장착되어 디스크(120)를 사이에 두고 일측에는 상기 조절패드(323)가 배치되고, 타측에는 고정패드(310)가 배치될 수 있는 구조를 갖는다.

이때, 제어부(150)는 상술한 센서부재(223)를 통하여 건측과 환측에 대한 근력정보 및 회전감지센서(130)에 의한 디스크(120)의 회전속도가 전송되면 서보실린더(321)를 제어하여 건측의 설정값을 기준으로 환측도 동일한 설정값을 갖도록 제어한 상태에서 재활운동을 실행하도록 하는 것이 바람직하다.

하여, 사용자는 수동모드 또는 자동모드 상에서 환측의 근력저하로 인한 환측의 디스크(120) 회전속도가 저하되면 제어부(150)의 제어를 통해 상기 디스크(120)과 면접하는 조절패드(323)의 가압력이 약해질 수 있도록 서보실린더(321)를 제어하는 저항값의 감소를 구현하여 재활운동의 지속성을 통한 향상 효과를 구현하도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 재활기기(2)를 이용한 재활방법(1)은 종래와는 차별적으로 사용자의 건측과 환측에 대한 근력정보를 기반으로 한 쌍의 페달부(200) 속도가 동일하도록 부하량을 제어한 상태에서 건측에 속하는 페달부(200)의 운동부하에 비하여 환측에 속하는 페달부(200)의 운동부하를 적용함으로써, 환측에 대한 재활운동의 효과를 극대화할 수 있는 효과를 기대하게 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.

1: 본 발명에 따른 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법
2: 본 발명에 따른 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기
100: 몸체부
110: 하우징 111: 작동공간부
113: 홈부 115: 관통공
120: 디스크 121: 마킹부
130: 회전감지센서 140: 케이스부재
141: 핸들프레임 143: 안장프레임
145: 케이스 150: 제어부
200: 페달부
210: 회전축부재 211: 수직체
213: 수평체 220: 발판부재
221: 페달 223: 센서부재
225: 하부센서 227: 상부센서
230: 근력동기화부재 231: 연결관
235: 뒤틀림 측정바 237: 구동모터
239: 체인
300: 속도조절부
310: 고정패드 320: 조절부재
321: 서보실린더 323: 조절패드

Claims (4)

1)몸체부(100) 양측으로 노출된 한 쌍의 페달부(200) 회전을 통해 하지에 대하여 건측과 환측에 근력정보를 개별 획득하여 제어부(150)에 전송하는 단계;
2)속도조절부(300)의 제어를 통해 건측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량과 환측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량을 연산하여 재활운동에 필요한 운동강도를 설정하는 단계; 및
3)재활운동을 실행하는 과정에서 실시간으로 변동되는 한 쌍의 상기 페달부(200)에 대한 부하량을 근력동기화부재(230)에 의해 확인하여 환측에 의해 회전하는 상기 페달부(200)의 회전속도를 상기 속도조절부(300)에 의해 제어하는 단계;를 포함하되,
상기 근력동기화부재(230)는 길이방향으로 중공부를 갖는 파이프 형상으로 이루어지되 양측이 한 쌍의 디스크(120)와 연결되는 연결관(231)과, 양측이 한 쌍의 디스크(120)와 연결될 수 있게 상기 연결관(231) 내부에 구비되되 한 쌍의 회전축부재(210)가 서로 다른 회전속도로 회전시에 뒤틀어진 정도에 대한 감지정보를 제어부(150)에 전송하는 뒤틀림 측정바(235)를 포함하며,
상기 3)단계에서는 상기 1)단계의 근력정보 또는 상기 페달부(200)에 의해 몸체부(100) 내에서 회전하는 한 쌍의 디스크(120)를 서로 연결하는 탄성 복원이 가능한 상기 뒤틀림 측정바(235)로 확인된 뒤틀림에 대한 감지정보가 제어부(150)에 저장된 설정값 이상이면 상기 속도조절부(300)를 제어하여 환측과 연동하는 상기 디스크(120)의 회전속도가 제어될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법.

제1항에 있어서,
상기 1)단계에서의 근력정보는
복수의 사이클로 한 쌍의 상기 페달부(200)가 회전시에 회전감지센서(130)를 통한 디스크(120)의 회전속도정보, 페달(221)에 구비된 센서부재(223)로 측정되는 가압정보 중 적어도 어느 하나의 정보를 기반으로 획득하며,
상기 센서부재(223)는
상기 페달(221)의 하부에 구비되되 사용자의 발바닥을 통해 상기 페달(221)의 하방으로 가해지는 가압력을 측정하는 하부센서(225), 상기 페달(221)의 상부에 구비되되 사용자의 발등을 통해 상기 페달(221)의 상방으로 가해지는 가압력을 측정하는 상부센서(227)를 포함하는 것을 특징으로 하는 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법.

제1항에 있어서,
상기 2)단계에서 재활운동에 필요한 운동강도는
환측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량이 건측에 대한 상기 페달부(200)의 부하량과 동일하게 적용되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법.

제1항에 있어서,
상기 속도조절부(300)는
디스크(120) 외면과 면접할 수 있게 돌출 형성된 고정패드(310); 및
상기 고정패드(310)와 대향되게 몸체부(100) 내에서 이동가능하게 설치되되 이동 방향에 따라 상기 디스크(120) 외면과 면접 또는 해지되어 상기 고정패드(310)와 함께 상기 디스크(120)의 회전속도를 제어할 수 있도록 설치되는 조절부재(320);를 포함하되,
상기 조절부재(320)는
제어부(150)의 제어를 통해 신장 수축하는 로드의 길이가 조절될 수 있도록 상기 고정패드(310)와 서로 대칭되게 상기 몸체부(100)에 설치되는 서보실린더(321), 상기 서보실린더(321) 로드와 결합하여 상기 고정패드(310)와 함께 상기 디스크(120)를 가압하여 상기 디스크(120)의 회전속도를 조절하는 조절패드(323)를 포함하는 것을 특징으로 하는 편마비 환자의 환측 강화를 위한 재활기기를 이용한 재활방법.

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