KR102070890B1 - 손 재활 훈련 장치 - Google Patents

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KR102070890B1
KR102070890B1 KR1020180121097A KR20180121097A KR102070890B1 KR 102070890 B1 KR102070890 B1 KR 102070890B1 KR 1020180121097 A KR1020180121097 A KR 1020180121097A KR 20180121097 A KR20180121097 A KR 20180121097A KR 102070890 B1 KR102070890 B1 KR 102070890B1
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김대진
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이익호
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재단법인 대구경북과학기술원
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임이 제1 축에 대하여 회전가능하게 연결되는 제1 손목 훈련 유닛, 상기 제1 축에 수직한 제2 축에 대하여 회전하도록 상기 베이스 프레임에 연결되는 파지 훈련 유닛을 포함하고, 상기 파지 훈련 유닛은, 일측이 상기 베이스 프레임과 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 지지부재 및 상기 한 쌍의 지지부재의 타측 사이에 배치되며, 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제1 파지 부재를 포함하는, 손 재활 훈련 장치를 제공한다.

Description

손 재활 훈련 장치{Hand rehabilitation training apparatus}
본 발명은 손 재활 훈련 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 훈련자의 파지 훈련뿐만 아니라, 손목의 업침/뒤침과 굽힘/폄 훈련이 가능한 손 재활 훈련 장치에 관한 것이다.
손은 사람을 동물과 구별짓는 중요한 요소로서, 그 구조와 기능도 복잡하다. 손은 사람의 팔목 아래, 손바닥, 손등, 손가락으로 이루어지며, 각 뼈들이 관절로 연결되어 세밀하고 많은 기능을 하게 된다.
한편, 뇌졸중이나 파킨슨병 등의 경우, 병세에 따라 다양한 신체적 변화가 나타나며, 특히, 손이 마비되고 손가락이 오그라드는 현상이 동반된다. 이러한 손의 마비와 손가락이 오그라드는 현상을 계속적으로 방치하면, 근육이나 관절이 점차 굳어져 움직일 때 통증을 느끼게 되고 신경이 회복되어도 정상적인 활동에 지장을 초래할 수 있다. 또는, 불의의 사고에 의해 손가락의 움직임에 장애를 갖게 되는 경우도 있는데, 전술한 경우들과 같이 손을 부상당한 경우, 장애의 극복뿐만 아니라 일상생활에서의 불편 해소를 위해서라도 지속적인 손의 재활 훈련이 필요하다. 이에 손의 파지 운동 등을 반복 훈련할 수 있는 손 재활 훈련 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-2015-0072782 A, 2015.06.30
본 발명은, 손의 파지 훈련뿐만 아니라, 손목의 업침/뒤침 운동, 굽힘/폄 운동에 대한 훈련을 유도할 수 있는 손 재활 훈련 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예는, 베이스 프레임, 상기 베이스 프레임이 제1 축에 대하여 회전가능하게 연결되는 제1 손목 훈련 유닛, 상기 제1 축에 수직한 제2 축에 대하여 회전하도록 상기 베이스 프레임에 연결되는 파지 훈련 유닛을 포함하고, 상기 파지 훈련 유닛은, 일측이 상기 베이스 프레임과 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 지지부재 및 상기 한 쌍의 지지부재의 타측 사이에 배치되며, 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제1 파지 부재를 포함하는, 손 재활 훈련 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파지 훈련 유닛은 상기 제1 부하훈련값과 다른 제2 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제2 파지 부재를 더 포함하되, 상기 제1 파지 부재 및 상기 제2 파지 부재 중 어느 하나가 선택되어 상기 한 쌍의 지지부재에 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파지 부재는 상기 제2 축에 평행하게 배치되며 사용자의 손바닥을 지지하는 고정부와, 상기 고정부와 이격되게 배치되며 사용자의 손가락 움직임에 따라 상기 고정부를 향하여 이동가능하게 설치되는 이동부와, 상기 고정부와 이동부 사이에 배치되어 상기 제1 부하훈련값을 제공하는 제1 스프링을 구비하는 파지 훈련 저항부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파지부재는 상기 고정부와 상기 이동부 사이에 배치되어 상기 이동부의 이동을 가이드하는 파지 훈련 가이드부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파지부재의 상기 훈련 저항부는 상기 제1 부하훈련값과 다른 제2 부하훈련값을 제공하는 제2 스프링을 더 구비하되, 상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링 중 어느 하나가 선택적으로 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 파지 부재는 상기 고정부 또는 상기 이동부에 배치되어 사용자가 손 쥐기 운동을 수행할 때 파지력을 측정하는 파지력 측정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파지 훈련 유닛과 상기 베이스 프레임 사이에 배치되며, 사용자가 상기 파지 훈련 유닛을 파지한 상태에서 손목의 굽힘 및 폄 운동을 유도하는 제2 손목 훈련 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 손목 훈련 유닛은 상기 손목의 굽힘 및 폄 운동에 의한 제2 관절각을 측정하는 제2 관절각 측정부 및 상기 손목의 굽힘 및 폄 운동에 대하여 제2 부하저항력을 조절하는 제2 부하 저항 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 손목 훈련 유닛은 사용자가 상기 파지 훈련 유닛을 파지한 상태에서 손목의 업침 및 뒤침 운동에 의한 제1 관절각을 측정하는 제1 관절각 측정부 및 상기 손목의 업침 및 뒤침 운동에 대하여 제1 부하저항력을 조절하는 제1 부하 저항 조절부를 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 손 재활 훈련 장치는 파지 훈련뿐만 아니라, 손목의 업침 및 뒤침 운동, 굽힘 및 폄 운동에 대한 훈련이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 손 재활 훈련 장치는 상지 재활 로봇에 체결하여 고령자의 팔 운동과 동시에 손 운동이 가능할 수 있게 되며, 비교적 손쉽게 저항력을 달리 할 수 있게 되어 사용자의 상태에 따라 선택적인 저항 운동이 가능할 수 있게 된다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 손 재활 훈련 장치의 일부 구성요소를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 파지 훈련 유닛을 설명하기 위한 사시도 및 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치를 구비하는 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 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.
본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치(10)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 손 재활 훈련 장치(10)의 일부 구성요소를 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 3 및 도 4는 도 1의 파지 훈련 유닛(300)을 설명하기 위한 사시도 및 측면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치(10)는 베이스 프레임(100), 제1 손목 훈련 유닛(200), 파지 훈련 유닛(300), 제2 손목 훈련 유닛(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다. 또한, 손 재활 훈련 장치(10)는 팔 받침 유닛(600)을 더 포함할 수 있다.
베이스 프레임(100)은 손 재활 훈련 장치(10)의 골격을 형성하며, 'ㄷ'자 형상으로 형성될 수 있다. 베이스 프레임(100)은 제1 손목 훈련 유닛(200)과 연결되며, 사용자가 후술하는 파지 훈련 유닛(300)을 파지한 상태에서 손목의 업침/뒤침 운동을 하게 되면 제1 축(Ax1)에 대하여 제1 회전(R1)이 가능할 수 있다. 베이스 프레임(100)은 'ㄷ'형태의 내부에 파지 훈련 유닛(300)을 배치시킬 수 있으며, 타측에 사용자의 팔을 안착시킬 수 있는 팔 받침 유닛(600)이 배치될 수 있다.
제1 손목 훈련 유닛(200)은 일측이 상기한 베이스 프레임(100)과 연결될 수 있다. 제1 손목 훈련 유닛(200)은 도시하지 않았지만 베이스 프레임(100)이 제1 축(Ax1)에 대하여 회전가능하도록, 베어링과 같이 회전을 유도하는 구성요소들을 포함하여 베이스 프레임(100)과 연결될 수 있다. 제1 손목 훈련 유닛(200)은 외관을 구성하는 제1 몸체(201)를 구비하며, 제1 몸체(201)의 내부에 제1 관절각 측정부(210) 및 제1 부하 저항 조절부(220)를 구비할 수 있다.
제1 몸체(201)는 타측을 통해 별도의 상지 훈련 장치(미도시)에 고정 장착될 수도 있고, 탈부착 가능하도록 장착될 수도 있다. 사용자는 제1 몸체(201)를 상지 훈련 장치(미도시)에 장착시킨 후 파지 훈련 유닛(300)을 파지한 상태에서 손목을 비틀어 업침/뒤침 훈련을 수행할 수 있다.
제1 관절각 측정부(210)는 제1 축(Ax1)에 대한 베이스 프레임(100)의 제1 회전(R1)을 측정하여 사용자의 제1 관절각을 나타내는 제2 신호(S2)를 생성하여 제어부(500)로 제공할 수 있다. 이때, 사용자가 전술한 팔 받침 유닛(600)에 팔을 안착시킨 후 파지 훈련 유닛(300)을 파지하는 경우, 사용자마다 제1 축(Ax1)에 대하여 손목의 관절각의 초기값이 다를 수 있다. 다시 말해, 사용자마다 초기 손목이 뒤틀려있는 정도가 다를 수 있다.
제1 관절각 측정부(210)는 사용자가 처음 파지 훈련 유닛(330)을 파지하였을 때의 위치를 제1 기준값으로 설정한 후, 상기 제1 기준값에 대하여 베이스 프레임(100)이 회전되는 정도를 측정함으로써, 제1 관절각을 나타내는 제2 신호(S2)를 생성할 수 있다.
제1 부하 저항 조절부(220)는 사용자의 손목의 업침 및 뒤침 운동에 대하여 제1 부하저항력을 조절할 수 있다. 제1 부하 저항 조절부(220)는 제1 축(Ax1)으로부터 연장되어 상기 베이스 프레임(100)과 연결되는 제 1 샤프트(미도시)의 회전을 제동하는 제동수단을 구비할 수 있다. 제1 부하 저항 조절부(220)는 사용자에 의해 훈련 난이도가 선택될 수 있으며, 선택된 훈련 난이도에 적합한 제1 부하저항력을 갖도록 제어부(500)에 의해 제동수단이 제어될 수 있다.
한편, 제2 손목 훈련 유닛(400)은 파지 훈련 유닛(300)과 베이스 프레임(100) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 파지 훈련 유닛(300)은 베이스 프레임 (100)에 대하여 회전가능하게 연결되는데, 이때, 파지 훈련 유닛(300)과 베이스 프레임(100)이 연결되는 위치에 제2 손목 훈련 유닛(400)이 구비될 수 있다. 제2 손목 훈련 유닛(400)은 제1 축(Ax1)에 수직한 제2 축(Ax2)에 대한 손목의 회전 운동을 유도할 수 있다.
제2 손목 훈련 유닛(400)은 사용자가 파지 훈련 유닛(300)을 파지 한 상태에서 제2 축(Ax2)에 대하여 손목을 제2 회전(R2)시킴으로써, 손목의 굽힘/폄 운동을 유도할 수 있다. 제2 손목 훈련 유닛(400)은 베이스 프레임(100) 내부에 위치하는 제2 관절각 측정부(410) 및 제2 부하 저항 조절부(420)를 구비할 수 있다.
제2 관절각 측정부(410)는 제2 축(Ax2)에 대한 파지 훈련 유닛(300)의 제2 회전(R2)을 측정하여 사용자의 제2 관절각을 나타내는 제3 신호(S3)를 생성하여 제어부(500)로 제공할 수 있다. 사용자가 전술한 팔 받침 유닛(600)에 팔을 안착시킨 후 파지 훈련 유닛(300)을 파지하고, 손목의 굽힘/폄 운동을 수행하는 경우, 파지 훈련 유닛(300)의 제2 회전(R2)을 감지할 수 있다. 이때, 사용자마다 초기 손목 굽혀진 정도가 다를 수 있으므로, 제2 관절각 측정부(410)는 사용자가 처음 파지 훈련 유닛(330)을 파지하였을 때의 위치를 제2 기준값으로 설정한 후, 상기 제2 기준값에 대하여 파지 훈련 유닛(300)이 회전되는 정도를 측정함으로써, 제2 관절각을 나타내는 제3 신호(S3)를 생성할 수 있다.
제2 부하 저항 조절부(420)는 사용자의 굽힘 및 폄 운동에 대하여 제2 부하저항력을 조절할 수 있다. 제2 부하 저항 조절부(420)는 제2 축(Ax2)으로 연장되어 파지 훈련 유닛(300)의 지지부재(313)와 연결되는 제2 샤프트(미도시)의 회전을 제동하는 제동수단을 구비할 수 있다. 제2 부하 저항 조절부(420)는 사용자에 의해 훈련 난이도가 선택될 수 있으며, 선택된 훈련 난이도에 적합한 제2 부하저항력을 갖도록 제어부(500)에 의해 제동수단이 제어될 수 있다.
한편, 파지 훈련 유닛(300)은 제1 축(Ax1)에 수직한 제2 축(Ax2)에 대하여 회전하도록 베이스 프레임(100)에 연결될 수 있다. 파지 훈련 유닛(300)은 'ㄷ'자 형태의 베이스 프레임(100)의 내부에 위치할 수 있으며, 한 쌍의 지지부재(311, 313)를 통해 제2 축(Ax2)에 대하여 회전가능하도록 연결될 수 있다. 파지 훈련 유닛(300)은 도시하지 않았지만 베이스 프레임(100)이 제2 축(Ax1)에 대하여 회전가능하도록, 베어링과 같이 회전을 유도하는 구성요소들을 포함하여 베이스 프레임(100)과 연결될 수 있다.
한 쌍의 지지부재(311, 313)는 베이스 프레임(100)의 내측에 평행하게 배치되며, 일측(E1)을 통해 베이스 프레임(100)과 연결될 수 있다. 한 쌍의 지지부재(311, 313)는 제1 축(Ax1)이 연장되는 제1 방향(x 방향)으로 길이가 연장될 수 있으며, 일측(E1)과 대향되는 타측(E2)에 제1 파지 부재(330)가 배치될 수 있다.
제1 파지 부재(330)는 한 쌍의 지지부재(311, 313)의 타측(E2) 사이에 배치되어 한 쌍의 지지부재(311, 313)을 연결할 수 있다. 제1 파지 부재(330)는 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 기능을 수행할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 파지 부재(330)는 제2 축(Ax2)에 평행하게 배치되며 사용자의 손바닥을 지지하는 고정부(335)와, 고정부(335)에 이격되게 배치되며 사용자의 손가락 움직임에 따라 고정부(335)를 향하여 이동가능하게 설치되는 이동부(336)를 구비할 수 있다. 다시 말해, 고정부(335)는 사용자의 손바닥이 안착되고, 이동부(336)는 사용자의 손가락이 안착되어, 사용자가 손 쥐기 운동을 하는 경우 이동부(336)가 고정부(335)를 향해 이동하게 된다.
한편, 제1 파지 부재(330)는 고정부(335)와 이동부(336)의 단부에 배치되어, 고정부(335)를 고정시킴과 동시에 이동부(336)가 이동될 수 있도록 설치되는 장착부(331)를 포함할 수 있다. 장착부(331)는 고정부(335)와 이동부(336)의 일단 및 타단에 한 쌍으로 배치될 수 있으며, 장착부(331)를 통해 제1 파지 부재(330)는 한 쌍의 지지부재(331, 313)와 연결될 수 있다.
이때, 고정부(335)와 이동부(336) 사이에는 제1 부하훈련값을 제공하는 제1 스프링을 구비하는 파지 훈련 저항부(333)가 배치되어, 사용자의 손 쥐기 운동에 적합한 부하 저항을 제공할 수 있다. 제1 부하훈련값은 제1 스프링상수 값일 수 있다. 또한, 제1 파지 부재(330)는 고정부(335)와 이동부(336) 사이에 배치되어 이동부(336)의 이동을 가이드 하는 파지 훈련 가이드부(334)를 더 포함할 수 있다.
제1 파지 부재(330)는 고정부(335) 또는 이동부(336)에 배치되어 사용자가 손 쥐기 운동을 수행할 때 파지력을 측정하는 파지력 측정부(332)를 포함할 수 있다. 파지력 측정부(332)는 고정부(335)의 일면 또는 이동부(336)의 일면에 배치될 수 있는데, 이때, 상기한 일면은 고정부(335)와 이동부(336)가 서로 마주보는 면일 수 있다. 파지력 측정부(332)는 거리 센서 또는 변위 센서일 수 있으며, 예를 들어, 거리 센서로 구비되는 경우, 고정부(335)에 대한 이동부(336)의 거리를 측정하여 제1 신호(S1)를 생성하고 제어부(500)로 제공할 수 있다. 이때, 제어부(500)는 상기한 제1 부하저항값이 사전에 저장되며, 제1 신호(S1)가 제공되면, 상기한 제1 부하저항값과 제1 신호(S1)를 이용하여 파지력을 도출할 수 있다.
다른 실시예로서, 파지 훈련 유닛(300)은 제1 부하훈련값과 다른 제2 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제2 파지 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때, 파지 훈련 유닛(300)은 제1 파지 부재(330) 및 제2 파지 부재(미도시) 중 어느 하나가 선택되어 한 쌍의 지지 부재(311, 313)에 장착될 수 있다. 다시 말해, 파지 훈련 유닛(300)은 서로 다른 부하훈련값을 갖는 둘 이상의 파지 부재를 구비할 수 있으며, 사용자의 선택 또는 필요에 따라 교체장착할 수 있다. 제1 파지 부재(330) 및 제2 파지 부재(미도시)는 각각 서로 다른 스프링 상수를 갖는 스프링을 구비하는 파지 훈련 저항부(333)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 파지 훈련 유닛(300)은 상기한 바와 같이, 제1 파지 부재(330)와 동일한 구성을 갖는 제2 파지 부재(미도시)를 별도로 구비하지 않고, 제1 부하저항값과 다른 제2 부하저항값을 갖는 제2 스프링(미도시)을 더 구비하여, 제2 스프링(미도시)을 교체함으로써 파지 훈련에 필요한 부하 저항을 조절할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치(10)를 구비하는 시스템(1)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 손 재활 훈련 장치(10)는 파지 훈련 유닛(300), 제1 손목 훈련 유닛(200) 및 제2 손목 훈련 유닛(300)을 통해 사용자의 파지력에 대한 제1 신호(S1), 손목의 업침/뒤침에 따른 제1 관절각에 대한 제2 신호(S2) 및 손목의 굽힘/폄에 따른 제2 관절각에 대한 제3 신호(S3)를 측정하여 제어부(500)로 제공할 수 있다. 제어부(500)는 제공된 제1 신호(S1) 내지 제3 신호(S3)를 이용하여 사용자의 훈련 상태를 판단하고, 훈련에 적합한 부하저항값을 갖도록 제1 부하 저항 조절부(220) 및 제2 부하 저항 조절부(420)를 제어할 수 있다.
손 재활 훈련 장치(10)는 도시하지 않았지만, 유선 또는 무선 통신부(미도시)를 더 구비하여, 사용자의 훈련 상태를 네트워크(30)를 통해 외부의 사용자 단말(20)로 전송할 수 있다. 여기서, 사용자 단말(20)은 유무선 통신 환경에서 웹 서비스를 이용할 수 있고, 훈련 상태를 외부로 표시할 수 있는 디스플레이부를 포함하며, 터치 스크린을 구비하는 통신 단말을 의미한다. 사용자 단말(20)은 사용자의 퍼스널 컴퓨터(21)일 수도 있고, 또는 사용자의 휴대용 단말(22)일 수도 있다. 사용자 단말(20)은 사용자로부터 데이터를 입력받는 입력 장치를 더 구비할 수 있다. 입력 장치는 예를 들어, 키보드, 마우스, 트랙볼, 마이크, 버튼, 터치패널 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
사용자는 처음, 손 재활 훈련 장치(10)를 통해 현재 훈련 상태에 대한 데이터를 사용자 단말(20)을 통해 확인할 수 있다. 상기한 시스템(1)은 사용자의 훈련 상태에 따라 적합한 훈련 난이도를 갖도록 제어부(500)를 통해 제1 부하 저항 조절부(220) 및 제2 부하 저항 조절부(420)를 제어하거나, 파지 훈련 유닛(300)이 적합한 부하저항값을 갖도록 파지 부재 또는 스프링을 교체하라는 메시지를 사용자 단말을 통해 제공할 수도 있다. 또는 사용자의 선택에 따라 사용자 단말(20)에 입력되는 입력신호에 의해, 제1 부하 저항 조절부(220) 및 제2 부하 저장 조절부(420)를 제어할 수도 있다.
한편, 제어부(500)는 사용자의 훈련 상태를 기록하고, 그래프와 같은 형태를 통해 사용자에게 데이터로서 제공할 수 있다. 제어부(500)는 손 재활 훈련 장치(10) 내에 배치될 수도 있으나, 사용자 단말(20)에 배치되어 네트워크(30)를 통해 손 재활 훈련 장치(10)를 제어할 수도 있다.
이와 같이 제어부(500)는 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 훈련 장치(10)를 사용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 사용자(H)는 손 재활 훈련 장치(10)의 파지 훈련 유닛(300)을 파지한 상태에서 손목을 비틀어 업침 및 뒤침 운동을 수행할 수 있다. 이때, 손 재활 훈련 장치(10)의 제1 손목 훈련 유닛(200)은 고정된 상태에서 베이스 프레임(100)이 사용자의 업침/뒤침 운동에 의해 제1 축(Ax1)에 대하여 회전하게 된다. 이때, 제1 손목 훈련 유닛(200)은 제1 관절각 측정부(210)에 의해 측정된 제1 관절각에 따라 제1 부하 저항을 조절함으로써, 사용자에 업침/뒤침 운동에 적합한 훈련을 제공할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 사용자(H)는 손 재활 장치(10)의 파지 훈련 유닛(300)을 파지한 상태에서 손목을 굽혀 굽힘 및 폄 운동을 수행할 수 있다. 이때, 제2 축(Ax2)에 대하여 베이스 프레임(100)에 회전가능하게 연결된 파지 훈련 유닛(300)은 사용자의 굽힘/폄 운동에 의해 베이스 프레임(100)에 대하여 상대적으로 회전하게 된다. 이때, 제2 손목 훈련 유닛(400)은 제2 관절각 측정부(410)에 의해 측정된 제2 관절각에 따라 제2 부하 저항을 조절함으로써, 사용자에 굽힘/폄 운동에 적합한 훈련을 제공할 수 있다.
또한, 사용자(H)는 손 재활 훈련 장치(10)의 파지 훈련 유닛(300)을 통해 손 쥐기 운동을 수행할 수 있으며, 손 재활 훈련 장치(10)는 파지 훈련 저항부(333)에서 측정된 사용자의 파지력에 근거하여 이에 대응되는 부하 저항값을 사용자에 제공할 수 있고, 제공된 부하 저항값에 맞는 파지 부재를 교체함으로써, 손 쥐기 운동에 적합한 훈련을 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 손 재활 훈련 장치는 파지 훈련뿐만 아니라, 손목의 업침 및 뒤침 운동, 굽힘 및 폄 운동에 대한 훈련이 가능할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 손 재활 훈련 장치는 상지 재활 로봇에 체결하여 고령자의 팔 운동과 동시에 손 운동이 가능할 수 있게 되며, 비교적 손쉽게 저항력을 달리 할 수 있게 되어 사용자의 상태에 따라 선택적인 저항 운동이 가능할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 손 재활 훈련 장치
100 : 베이스 프레임
200 : 제1 손목 훈련 유닛
300 : 파지 훈련 유닛
400 : 제2 손목 훈련 유닛
500 : 제어부
600 : 팔 받침 유닛

Claims (9)

  1. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임이 제1 축에 대하여 회전가능하게 연결되는 제1 손목 훈련 유닛;
    상기 제1 축에 수직한 제2 축에 대하여 회전하도록 상기 베이스 프레임에 연결되는 파지 훈련 유닛;을 포함하고,
    상기 파지 훈련 유닛은,
    일측이 상기 베이스 프레임과 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 지지부재; 및
    상기 한 쌍의 지지부재의 타측 사이에 배치되며, 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제1 파지 부재;를 포함하고,
    상기 제1 파지 부재는 상기 제2 축에 평행하게 배치되며 사용자의 손바닥을 지지하는 고정부와, 상기 고정부와 이격되게 배치되며 사용자의 손가락 움직임에 따라 상기 고정부를 향하여 이동가능하게 설치되는 이동부와, 상기 고정부와 이동부 사이에 배치되어 상기 제1 부하훈련값을 제공하는 제1 스프링을 구비하는 파지 훈련 저항부;를 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
  2. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임이 제1 축에 대하여 회전가능하게 연결되는 제1 손목 훈련 유닛;
    상기 제1 축에 수직한 제2 축에 대하여 회전하도록 상기 베이스 프레임에 연결되는 파지 훈련 유닛;을 포함하고,
    상기 파지 훈련 유닛은,
    일측이 상기 베이스 프레임과 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 지지부재; 및
    상기 한 쌍의 지지부재의 타측 사이에 배치되며, 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제1 파지 부재;를 포함하고,
    상기 파지 훈련 유닛은 상기 제1 부하훈련값과 다른 제2 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제2 파지 부재;를 더 포함하되, 상기 제1 파지 부재 및 상기 제2 파지 부재 중 어느 하나가 선택되어 상기 한 쌍의 지지부재에 장착되는, 손 재활 훈련 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 파지부재는 상기 고정부와 상기 이동부 사이에 배치되어 상기 이동부의 이동을 가이드하는 파지 훈련 가이드부;를 더 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 파지부재의 상기 훈련 저항부는 상기 제1 부하훈련값과 다른 제2 부하훈련값을 제공하는 제2 스프링을 더 구비하되, 상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링 중 어느 하나가 선택적으로 구비되는, 손 재활 훈련 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 파지 부재는 상기 고정부 또는 상기 이동부에 배치되어 사용자가 손 쥐기 운동을 수행할 때 파지력을 측정하는 파지력 측정부;를 더 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 파지 훈련 유닛과 상기 베이스 프레임 사이에 배치되며, 사용자가 상기 파지 훈련 유닛을 파지한 상태에서 손목의 굽힘 및 폄 운동을 유도하는 제2 손목 훈련 유닛;을 더 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 손목 훈련 유닛은 상기 손목의 굽힘 및 폄 운동에 의한 제2 관절각을 측정하는 제2 관절각 측정부 및 상기 손목의 굽힘 및 폄 운동에 대하여 제2 부하저항력을 조절하는 제2 부하 저항 조절부를 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
  9. 베이스 프레임;
    상기 베이스 프레임이 제1 축에 대하여 회전가능하게 연결되는 제1 손목 훈련 유닛;
    상기 제1 축에 수직한 제2 축에 대하여 회전하도록 상기 베이스 프레임에 연결되는 파지 훈련 유닛;을 포함하고,
    상기 파지 훈련 유닛은,
    일측이 상기 베이스 프레임과 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 지지부재; 및
    상기 한 쌍의 지지부재의 타측 사이에 배치되며, 사용자가 파지한 상태에서 제1 부하훈련값에 대한 손 쥐기 운동을 유도하는 제1 파지 부재;를 포함하고,상기 제1 손목 훈련 유닛은 사용자가 상기 파지 훈련 유닛을 파지한 상태에서 손목의 업침 및 뒤침 운동에 의한 제1 관절각을 측정하는 제1 관절각 측정부 및 상기 손목의 업침 및 뒤침 운동에 대하여 제1 부하저항력을 조절하는 제1 부하 저항 조절부를 포함하는, 손 재활 훈련 장치.
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