Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR101180087B1 - 능동형 재활운동 장치 및 시스템 - Google Patents

능동형 재활운동 장치 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101180087B1
KR101180087B1 KR1020100038257A KR20100038257A KR101180087B1 KR 101180087 B1 KR101180087 B1 KR 101180087B1 KR 1020100038257 A KR1020100038257 A KR 1020100038257A KR 20100038257 A KR20100038257 A KR 20100038257A KR 101180087 B1 KR101180087 B1 KR 101180087B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rehabilitation
exercise
user
signal
active
Prior art date
Application number
KR1020100038257A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110118879A (ko
Inventor
김근영
Original Assignee
주식회사 바이오닉스
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 주식회사 바이오닉스 filed Critical 주식회사 바이오닉스
Priority to KR1020100038257A priority Critical patent/KR101180087B1/ko
Publication of KR20110118879A publication Critical patent/KR20110118879A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101180087B1 publication Critical patent/KR101180087B1/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
    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/40—Acceleration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A63B2220/836—Sensors arranged on the body of the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/08—Measuring physiological parameters of the user other bio-electrical signals
    • A63B2230/10—Measuring physiological parameters of the user other bio-electrical signals electroencephalographic signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/20—Measuring physiological parameters of the user blood composition characteristics
    • A63B2230/207—P-O2, i.e. partial O2 value
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/40—Measuring physiological parameters of the user respiratory characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/50—Measuring physiological parameters of the user temperature

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서; 상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부; 상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부; 발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부; 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및 상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

능동형 재활운동 장치 및 시스템{Active rehabilitation exercise apparatus and system}
본 발명은 재활운동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정함으로써 별도의 기기 조작 없이 사용자의 재활 치료를 수행할 수 있는 능동형 재활운동 장치 및 시스템 및 재활 운동 형태에 따라 FES(Functional Electrical stimulation, 기능적 전기 자극) 신호를 사용함으로써 보다 효율적으로 재활 치료를 수행할 수 있는 능동형 재활운동 장치 및 시스템에 관한 것이다.
재활치료는 질병이나 사고 등으로 신체에 손상을 입었을 때, 손상 부위의 기능적 회복을 위해 수행하는 일련의 처치과정을 말한다.
따라서, 사고가 발생하거나 뇌졸중, 외상성 뇌손상 또는 뇌성마비 등에 의한 신체 기능의 손상, 또는 노화로 인한 근력의 약화, 각종 성인병에 의해 신체 기능이 손상된 환자에 대해서는, 손상된 신체 기능의 일부 혹은 전부를 회복하기 위해 의사나 재활치료사 등의 전문가에 의해 장기적이고 체계적인 물리적 재활 치료를 제공받아야 한다.
그러나 의사나 재활 치료사의 의해 제공되는 프로그램으로 물리적 재활 치료를 위해서 사용자, 즉 재활 치료 대상 환자는 재활 치료 센터를 직접 방문해야 하고, 보행이 어려운 재활 치료 대상 환자는 반드시 보호자의 보호를 받아야 하는 불편함이 있다.
또한 재활치료 대상 환자에 대한 운동처방 관리를 의사나 재활치료사가 기록 및 분석해야 하기 때문에 적정 운동량에 대한 피드백을 구하는데 번거로움이 발생하고, 이로 인해 재활치료 대상 환자가 기존의 치료 센터가 아닌 다른 곳에서 재활 치료를 받기에는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 유비쿼터스 네트워크를 통한 재활운동 기기를 이용하여 운동처방에 따른 재활운동 데이터를 수집하여 재활치료 대상 환자가 다른 이의 도움없이 재활치료를 수행할 수 있는 방법이 제안되고 있다.
그러나, 이러한 경우에 있어서도, 재활운동을 수행하기 위해서는 재활치료 대상 환자가 직접 재활운동 기기를 선택 및 조작해야한다는 번거로움이 발생한다.
또한, 단순히 재활운동만을 통한 재활치료는 그 치료기간에 있어서 오랜 시간을 필요로 하기 때문에, 재활치료 대상 환자로 하여금 효율적인 재활치료에는 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 사용자가 재활운동을 시작하려고 할 때, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정함으로써 별도의 기기 조작 없이 재활 치료를 수행할 수 있는 능동형 재활운동 장치 및 시스템의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자가 재활 운동뿐만 아니라 재활 운동 형태에 따라 FES(Functional Electrical stimulation, 기능적 전기 자극) 신호를 사용함으로써 보다 효율적으로 재활 치료를 수행할 수 있는 능동형 재활운동 장치 및 시스템의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서; 상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부; 상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부; 발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부; 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및 상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 사용자의 재활운동 형태에 따라 FES(Functional Electrical stimulation) 신호를 발생하는 FES 신호 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 전동형 구동부에서 발생된 보조 동력이 상기 재활운동부에 대해 동작 하중이 부가되거나 또는 감소되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 제 2 및 제 3 생체신호에 의해 측정된 신호를 외부의 의료기관으로 전송하고, 상기 사용자에 대한 재활운동 처방데이터를 수신하는 의료단말 인터페이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 제 1 생체신호 측정센서가, 상기 사용자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 제 2 생체신호 측정센서가, 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 지자기(Magnetic Field)를 이용하여 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 제 3 생체신호 측정센서가, 심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 이용하여 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치는, 상기 처방데이터가 운동의 형태, 운동의 강도 및 운동 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 사용자의 필요한 재활운동량에 대한 정보를 입력하여 재활운동 처방데이터를 생성하는 의료 단말; 상기 처방데이터를 수신하고, 수신된 상기 처방데이터에 따라 재활운동 기구를 동작시켜 사용자의 운동 처방을 수행하고, 운동 처방 수행 중 발생하는 사용자의 신체정보를 측정하는 능동형 재활운동 장치; 및 측정된 상기 사용자의 신체정보 및 상기 처방데이터를 능동형 재활운동 장치 및 상기 의료 단말로부터 각각 수신하여 상기 사용자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단 서버; 를 포함하고, 상기 서버에서 분석된 재활정보가 실시간으로 상기 의료 단말에 피드백되어, 상기 의료 단말로부터 상기 사용자에 대한 변경된 재활운동 처방데이터가 상기 능동형 재활운동 장치에 전송되고, 상기 능동형 재활운동 장치는, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서; 상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부; 상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부; 발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부; 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및 상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 능동형 재활운동 장치가, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서; 상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부; 상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부; 발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부; 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및 상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 능동형 재활운동 장치가, 상기 사용자의 생체신호와 연동하는 FES(Functional Electrical stimulation) 신호를 발생하는 FES 신호 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 전동형 구동부에서 발생된 보조 동력이 상기 재활운동부에 대해 동작 하중이 부가되거나 또는 감소되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 능동형 재활운동 장치가, 상기 제 2 및 제 3 생체신호에 의해 측정된 신호를 외부의 의료기관으로 전송하고, 상기 사용자에 대한 재활운동 처방데이터를 수신하는 의료단말 인터페이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 제 1 생체신호 측정센서가, 상기 사용자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 제 2 생체신호 측정센서가, 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 지자기(Magnetic Field)를 이용하여 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 제 3 생체신호 측정센서가, 심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 이용하여 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 재활운동 진단 서버가 적어도 하나 이상의 능동형 재활운동 장치를 통합하여 수신된 각각의 사용자 재활정보를 분석하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템은, 상기 처방데이터가 운동의 형태, 운동의 강도 및 운동 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 능동형 재활운동 장치 및 시스템은, 사용자가 재활운동을 시작하려고 할 때, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정함으로써 별도의 기기 조작 없이 재활 치료를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 능동형 재활운동 장치 및 시스템은, 사용자가 재활 운동뿐만 아니라 재활 운동 형태에 따라 FES(Functional Electrical stimulation, 기능적 전기 자극) 신호를 사용함으로써 보다 효율적으로 재활 치료를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 능동형 재활운동 장치 및 시스템은, 의료분야뿐만 아니라 사용자의 상해예방 및 운동능력 향상 등의 다양한 분야에 폭넓게 응용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 재활운동 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 상지 FES 자극 부위를 나타내는 도면이다.
도 6은 하지 FES 자극 부위를 나타내는 도면이다.
도 7은 FES 신호를 제어하는 회로도이다.
도 8은 FES 신호의 오차보정을 포함하는 자극 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 9는 지능형 재활훈련을 위한 동기유발 운동 컨텐츠를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 어느 하나의 구성요소는 다른 구성요소로 직접 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동형 재활운동 장치(100)를 나타내는 도면이다. 먼저, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 재활운동 장치(100)는 재활운동 제어부(10), 사용자의 생체신호를 측정하는 센서부(20), 구동부(30), FES 신호 제어부(40) 및 의료단말 인터페이스(50)를 포함할 수 있다.
제 1 생체신호 측정센서(21)는 사용자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하기 위한 것으로, 사용자가 운동을 시작하려고 할 때 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정할 수 있다. 근전도의 경우 FFT(Fast Fourier transform)와 Envelop를 통한 스펙트로그램(spectrogrma)을 통해 힘을 예측하는 것으로, 임피던스의 경우 근육의 수축 이완에 다른 신체 두 지점간 임피던스 변화를 관절의 회전 각도로 변환해서 사용하고 또, 뇌파의 경우 근육의 움직임의 300ms 전에 나타나는 P300신호를 이용한다. 그러므로, 근육의 힘을 임피던스 측정을 통하여 근육의 움직임(각도)을 뇌파(P300신호)를 통해서 해당 근육의 운동에 대한 예측을 할 수 있다.
지능형 재활운동 제어부(10)는 제 1 생체신호 측정센서(21)에서 측정된 신호를 입력받아 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 재활운동 정보와 의료단말 인터페이스(50)를 통해 수신된 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 보조 동력부(33)로 출력한다. 재활운동 처방데이터에는 사용자에 대한 운동의 형태, 운동의 강도 및 운동 지속시간 등이 포함된다.
구동신호를 입력받은 보조 동력부(33)는 상지 운동부(31) 또는 하지 운동부(32)에 동력을 발생하는 전동형 구동부(30)로 보조 동력을 발생한다. 이 보조 동력은 상지 운동부(31) 및 하지 운동부(32)의 동작 하중을 가중시키거나 또는 감소시킨다. 따라서, 운동 능력이 떨어지는 사용자에 대해서는 동작 하중을 감소시킴으로써 재활운동을 가능하게 한다.
상지 운동부(31) 또는 하지 운동부(32)를 통해 사용자가 재활운동을 수행하는 동안 제 2 생체신호 측정센서(22)에서는 가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 지자기(Magnetic Field)를 이용하여 사용자의 물리적 운동량을 측정한다. 이 제 2 생체신호 측정센서(22)는 사용자에 직접 부착되거나 재활운동 장치(100)에 장착될 수 있다. 또한, 제 3 생체신호 측정센서(23)는 사용자의 재활운동 시, 심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 측정하여 현재 사용자의 운동부하 및 피로도를 측정할 수 있다.
또한, FES 신호 제어부(40)에서는, 사용자의 재활운동 형태에 따라 도 5 내지 8에 나타낸 바와 같이, 기능적 전기 자극을 위한 FES(Functional Electrical stimulation) 장치(41, 42)를 상지 FES 자극 부위 및 하지 FES 자극 부위에 부착하여 무선 또는 유선으로 FES 신호를 발생한다. 따라서, 마비된 근육을 지배하는 운동점에 중추신경과 유사한 전기자극을 가하여 인위적인 동작 훈련을 할 수 있도록 한다. 특히, FES 자극시 근지구력과 관련한 섬유보다 근력관련 섬유가 먼저 자극된다. 따라서, 오차 보정을 포함하는 자극알고리즘을 통하여 선택적 자극을 위한 전극 및 패턴을 추출하여 근력관련 섬유만을 선택적으로 자극함으로써 장시간 자극시 효과가 감소되는 등의 지구력 유지의 어려움을 해소할 수 있다.
측정 센서(20)를 통해 측정된 사용자의 현재 재활운동 상태정보는 IEEE11073 기반, USB 또는 블루투스 등의 의료단말 인터페이스(50)를 통해 외부의 의료기관에 전달되고, 사용자의 재활운동 상태정보에 따라 재활운동 처방데이터는 적절히 조절되어, 다시 의료단말 인터페이스(50)를 통해 수신되면 지능형 재활운동 제어부(10)에서는 사용자 상태에 다른 보조 동력 등의 조절을 통해 사용자에 대한 운동 강도의 조절을 행할 수 있다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 보행이 불편한 사용자의 경우, 휠체어(34)에 앉은 채로 재활운동을 수행할 수 있지만, 사용자의 상태 및 운동의 형태에 따라, 휠체어(34)는 다양한 형태로 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일시예에 따른 능동형 재활운동 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 능동형 재활운동 시스템은 사용자의 필요한 재활운동량에 대한 정보를 입력하여 재활운동 처방데이터를 생성하는 의료 단말(300), 인터넷 등의 무선 통신 또는 유선의 네트워크(500)를 이용하여 처방데이터를 수신하고, 수신된 처방데이터에 따라 능동형 재활운동 장치를 동작시켜 사용자의 운동 처방을 수행하고, 운동 처방 수행 중 발생하는 사용자의 신체정보를 측정하는 능동형 재활운동 장치(100), 측정된 사용자의 신체정보 및 처방데이터를 능동형 재활운동 장치 및 상기 의료 단말로부터 각각 수신하여 상기 사용자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단 서버(200) 및 재활운동 진단 서버(200)로부터 사용자의 재활정보를 실시간으로 전송받아 재활정보를 모니터링하기 위한 PC 또는 휴대용 단말기 등의 개인 단말(400)을 포함할 수 있다. 또한, 재활운동 진단 서버(200)는 복수의 능동형 재활운동 장치를 통합하여 수신된 각각의 사용자 재활정보를 분석할 수 있다.
우선, 병원 등의 의료 기관에서 의사는 사용자의 질환이나 상태에 따라 재활운동처방데이터를 의료 단말(300)에 입력한다. 이 재활운동 처방데이터에는 사용자에 대해 필요한 운동의 형태, 운동의 강도, 운동 지속시간 등이 포함될 수 있다. 또한, 능동형 재활운동 장치(100)에서는 사용자에 대해 흥미유발 및 운동효과를 증대하기 위해, 도 9와 같은 지능형 동기유발 컨텐츠, 예를 들면, 일상생활에서의 운동기능을 보조하는 물건 들어 옮기기, 컵 집어 물 따르기, TV 켜기, 유리창 닦기 등, 또 게임 형태를 통한, 야구공 던지기, 축구 골키퍼로 축구공 막아내기, 움직이는 풍선 터트리기, 수영 모션 하기 등 다양한 프로그램을 재활운동 처방데이터와 연동하여 도시하지는 않았지만, 표시장치를 통하여 제공할 수 있다.
의료 단말(300)에 입력된 재활운동 처방데이터는 네트워크(500)를 통해 재활운동 진단 서버(200)로 표준 프로토콜로서 전송되어 저장되고, 능동형 재활운동 장치(100)로 전달된다.
능동형 재활운동 장치(100)에서는 사용자에 따른 재활운동 처방데이터를 관리하며, 사용자에 대한 운동량을 조절한다.
먼저, 사용자가 재활운동을 시작하기 전에 능동형 재활운동 장치(100)에서는 재활운동 처방데이터에 맞게 적절한 운동부, 예를 들면, 상지 운동부(31) 또는 하지 운동부(32)를 선택하여 운동강도, 지속시간 등을 자동으로 설정한다.
이렇게 설정된 재활운동을 사용자가 수행하는 동안 측정 센서(20)를 통해 측정되는 다양한 심전도, 산소포화도, 호흡, 체온, 땀 분비 등의 자료는 재활운동 진단 서버(200)로 수집되어 재활운동 처방데이터와 비교 분석된 후, 의료기관의 의료 단말(300)로 실시간으로 전송된다.
따라서, 의사는 의료 단말(300)을 통해 피드백된 정보에 근거하여 사용자에 대한 재활운동 처방데이터를 적절히 조절할 수 있다.
또한, 능동형 재활운동 장치(100)에 별도의 비상 호출 수단을 구비하여 응급상황 시 사용자는 그 응급 상황과 관련한 정보를 의료 단말(300)로 전송하거나, 사용자가 무리한 재활운동을 행하는 경우 재활운동 진단 서버(200)에서는 능동형 재활운동 장치(100)에 대해 보조 동력 또는 브레이크 시스템의 구동을 수행할 있도록 설정할 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10 : 지능형 재활운동 제어부 20 : 측정 센서
30 : 구동부 40 : FES 신호 제어부
50 : 의료단말 인터페이스 21 : 제 1 생체신호 측정센서
22 : 제 2 생체신호 측정센서 23 : 제 3 생체신호 측정센서
31 : 상지 운동부 32 : 하지 운동부
33 : 보조 동력부 41, 42 : FES 자극 장치
100 : 능동형 재활운동 장치 200 : 재활운동 진단 서버
300 : 의료 단말 400 : 개인 단말
500 : 네트워크

Claims (18)

  1. 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서;
    상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부;
    상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부;
    발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부;
    상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및
    상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 능동형 재활운동 장치는,
    상기 사용자의 재활운동 형태에 따라 FES(Functional Electrical stimulation) 신호를 발생하는 FES 신호 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전동형 구동부에서 발생된 보조 동력은 상기 재활운동부에 대해 동작 하중이 부가되거나 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 능동형 재활운동 장치는,
    상기 제 2 및 제 3 생체신호에 의해 측정된 신호를 외부의 의료기관으로 전송하고, 상기 사용자에 대한 재활운동 처방데이터를 수신하는 의료단말 인터페이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 생체신호 측정센서는,
    상기 사용자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 생체신호 측정센서는,
    가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 지자기(Magnetic Field)를 이용하여 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 생체신호 측정센서는,
    심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 이용하여 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 처방데이터는 운동의 형태, 운동의 강도 및 운동 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 장치.
  9. 사용자의 필요한 재활운동량에 대한 정보를 입력하여 재활운동 처방데이터를 생성하는 의료 단말;
    상기 처방데이터를 수신하고, 수신된 상기 처방데이터에 따라 재활운동 기구를 동작시켜 사용자의 운동 처방을 수행하고, 운동 처방 수행 중 발생하는 사용자의 신체정보를 측정하는 능동형 재활운동 장치; 및
    측정된 상기 사용자의 신체정보 및 상기 처방데이터를 능동형 재활운동 장치 및 상기 의료 단말로부터 각각 수신하여 상기 사용자의 재활정보를 분석하는 재활운동 진단 서버; 를 포함하고,
    상기 서버에서 분석된 재활정보가 실시간으로 상기 의료 단말에 피드백되어, 상기 의료 단말로부터 상기 사용자에 대한 변경된 재활운동 처방데이터가 상기 능동형 재활운동 장치에 전송되고,
    상기 능동형 재활운동 장치는, 사용자의 모션 및 운동 의도파악을 측정하는 제 1 생체신호 측정센서; 상기 제 1 생체신호 측정센서에서 측정된 신호를 입력받아 상기 사용자에 대한 재활운동 정보를 예측하고, 예측된 상기 재활운동 정보와 상기 사용자의 재활운동 처방데이터를 비교하여, 상기 사용자의 재활운동을 위한 보조 동력을 발생하도록 구동신호를 출력하는 지능형 재활운동 제어부; 상기 구동신호를 입력받아 보조 동력을 발생하는 전동형 구동부; 발생된 상기 보조 동력을 통해 사용자의 상지 또는 하지 대한 재활운동을 수행하는 재활운동부; 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 제 2 생체신호 측정센서; 및 상기 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 제 3 생체신호 측정센서;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 능동형 재활운동 장치는,
    상기 사용자의 생체신호와 연동하는 FES(Functional Electrical stimulation) 신호를 발생하는 FES 신호 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전동형 구동부에서 발생된 보조 동력은 상기 재활운동부에 대해 동작 하중이 부가되거나 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 능동형 재활운동 장치는,
    상기 제 2 및 제 3 생체신호에 의해 측정된 신호를 외부의 의료기관으로 전송하고, 상기 사용자에 대한 재활운동 처방데이터를 수신하는 의료단말 인터페이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서, 제 1 생체신호 측정센서는,
    상기 사용자의 근전도(Electromyography), 임피던스(Impedance) 및 뇌파(Electroencephalogram)를 측정하여 운동정보를 예측하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 제 2 생체신호 측정센서는,
    가속도계(Accelenometer), 자이로(Gyro) 및 지자기(Magnetic Field)를 이용하여 상기 사용자의 물리적 운동량을 측정하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 제 3 생체신호 측정센서는,
    심전도(ECG), 산소포화도(SpO2), 호흡(Resp) 및 체온(Temp)을 이용하여 사용자에 대한 운동부하 및 피로도를 측정하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 재활운동 진단 서버는 적어도 하나 이상의 상기 능동형 재활운동 장치를 통합하여 수신된 각각의 사용자 재활정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
  18. 제 9 항에 있어서,
    상기 처방데이터는 운동의 형태, 운동의 강도 및 운동 지속시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 재활운동 시스템.
KR1020100038257A 2010-04-26 2010-04-26 능동형 재활운동 장치 및 시스템 KR101180087B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100038257A KR101180087B1 (ko) 2010-04-26 2010-04-26 능동형 재활운동 장치 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100038257A KR101180087B1 (ko) 2010-04-26 2010-04-26 능동형 재활운동 장치 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110118879A KR20110118879A (ko) 2011-11-02
KR101180087B1 true KR101180087B1 (ko) 2012-09-05

Family

ID=45390531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100038257A KR101180087B1 (ko) 2010-04-26 2010-04-26 능동형 재활운동 장치 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101180087B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101377711B1 (ko) 2012-12-06 2014-04-02 대구가톨릭대학교산학협력단 재활치료, 및 종합 평가시스템
KR101392065B1 (ko) 2013-01-15 2014-05-27 전북대학교산학협력단 지체 부자유자를 위한 능동형 재활 운동 장치
KR101490410B1 (ko) 2013-04-25 2015-02-06 세종대학교산학협력단 신체 상태 기반 운동／재활 난이도 제어 장치 및 방법
KR101569848B1 (ko) * 2014-04-16 2015-11-18 한국기계연구원 근거리 무선통신을 이용한 재활시스템 및 이를 이용한 재활방법
EP3826026A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-26 Thomas Platz Robotic device for use in neurorehabilitation therapy

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4919366B1 (ja) * 2011-11-17 2012-04-18 義昭 佐藤 筋肉増強器具及びその制御方法
KR101320632B1 (ko) * 2012-03-12 2013-10-23 건국대학교 산학협력단 근전도-제어형 바이오피드백 운동장치 및 그 방법
KR101911218B1 (ko) 2012-10-30 2018-10-24 삼성전자주식회사 운동량 계산 방법 및 장치
KR20140061170A (ko) 2012-11-13 2014-05-21 재단법인대구경북과학기술원 재활 훈련 시스템 및 방법
KR101502765B1 (ko) * 2013-12-23 2015-03-18 정대영 생체 정보 측정을 이용한 운동 가이드 시스템 및 방법
KR101896510B1 (ko) * 2016-08-24 2018-09-10 주식회사 네오펙트 훈련비율 결정방법 및 프로그램
KR101988847B1 (ko) * 2018-09-03 2019-06-13 주식회사 네오펙트 훈련비율 결정방법 및 프로그램
KR102621630B1 (ko) * 2020-12-09 2024-01-04 사스메도 가부시키가이샤 운동 습관 정착 지원 시스템 및 기록 매체에 저장된 운동 습관 정착 지원용 프로그램

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101377711B1 (ko) 2012-12-06 2014-04-02 대구가톨릭대학교산학협력단 재활치료, 및 종합 평가시스템
KR101392065B1 (ko) 2013-01-15 2014-05-27 전북대학교산학협력단 지체 부자유자를 위한 능동형 재활 운동 장치
KR101490410B1 (ko) 2013-04-25 2015-02-06 세종대학교산학협력단 신체 상태 기반 운동／재활 난이도 제어 장치 및 방법
KR101569848B1 (ko) * 2014-04-16 2015-11-18 한국기계연구원 근거리 무선통신을 이용한 재활시스템 및 이를 이용한 재활방법
EP3826026A1 (en) * 2019-11-22 2021-05-26 Thomas Platz Robotic device for use in neurorehabilitation therapy

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110118879A (ko) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101180087B1 (ko) 능동형 재활운동 장치 및 시스템
US20220313996A1 (en) Monitoring and management of physiologic parameters of a subject
KR101221046B1 (ko) 지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템
Bayon et al. Development and evaluation of a novel robotic platform for gait rehabilitation in patients with Cerebral Palsy: CPWalker
JP6742196B2 (ja) 生体活動検出装置および生体活動検出システム
Contreras-Vidal et al. NeuroRex: A clinical neural interface roadmap for EEG-based brain machine interfaces to a lower body robotic exoskeleton
KR100750597B1 (ko) 운동 처방 기능을 포함하는 걷기 운동 기구
JP2021505336A (ja) 患者治療システム及び方法
KR101566788B1 (ko) 하지기능 및 보행기능을 위한 뇌-컴퓨터 인터페이스를 기반한 기능적 전기자극치료기
McCrimmon et al. Performance assessment of a custom, portable, and low-cost brain–computer interface platform
Chung et al. Effects of brain-computer interface-based functional electrical stimulation on balance and gait function in patients with stroke: preliminary results
Kojović et al. Sensor-driven four-channel stimulation of paretic leg: functional electrical walking therapy
De Venuto et al. Combining EEG and EMG signals in a wireless system for preventing fall in neurodegenerative diseases
Calabrò et al. Robotic rehabilitation in spinal cord injury: A pilot study on end-effectors and neurophysiological outcomes
JP4505617B2 (ja) リハビリテーション支援装置
Kasai et al. The effect of a hybrid assistive limb® on sit-to-stand and standing patterns of stroke patients
JP2015211705A (ja) Ｂｍｉ運動補助装置
Gomez-Vargas et al. Therapy with t-flex ankle-exoskeleton for motor recovery: A case study with a stroke survivor
KR101033373B1 (ko) 심폐부하지표를 이용한 운동 보조장치 및 운동방법
Solanki et al. Implications of physiology-sensitive gait exercise on the lower limb electromyographic activity of hemiplegic post-stroke patients: a feasibility study in low resource settings
WO2023196805A2 (en) Wearable electronic for digital healthcare
Chen et al. An EMG feedback control functional electrical stimulation cycling system
US20220355107A1 (en) Apparatus and method for automated control of a transcutaneous electrical nerve stimulation (tens) device based on tens user's activity type, level and duration
Almutairi et al. Walking with and without a robotic exoskeleton in people with incomplete spinal cord injury compared to a typical gait pattern
Liu et al. A robotic gait training system integrating split-belt treadmill, footprint sensing and synchronous EEG recording for neuro-motor recovery

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150828

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160829

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170828

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee