KR102154320B1 - 상지 및 하지의 모터 재활용 장비 - Google Patents

상지 및 하지의 모터 재활용 장비 Download PDF

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안토니오 마사토 마키야마
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안토니오 마사토 마키야마
토마스 요시오 마키야마
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Abstract

본 발명 특허는 소형, 휴대성, 경량 및 운송 용이성 인 상지 및하지의 모터 재활용 장비를 언급한다. 장비에는 환자 다리의 원 위단, 로봇 팔, 기어 시스템, 두 개의 운동, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어가 환자와 상호 작용할 수 있는 가젯이 있다. 관리 및 제어 시스템을 통해 3 차원 공간에서 운동과 운동을 수행할 수 있으므로 신경학적, 근골격, 근육, 류마티스, 운동 및/또는인지 질병 또는 부상 환자 및 수술 후 회복 환자가 운동 및 회복 할 수 있습니다 상지와하지의 움직임. 이 장비는 교육 및 체력 향상을 목적으로 사용될 수도 있다.

Description

상지 및 하지의 모터 재활용 장비{EQUIPMENT FOR MOTOR REHABILITATION OF UPPER AND LOWER LIMBS}
본 발명 특허는 소형, 휴대성, 경량 및 운송 용이성인 상지 및 하지의 모터 재활용 장비에 관한 것이다. 상기 장비는 환자 사지의 말단부, 로봇 팔, 기어 시스템, 두 개의 모터 및 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어가 환자와 상호 작용할 수 있는 가젯을 구비한다. 관리 및 제어 시스템을 통해 3 차원 공간에서 이동과 운동을 수행할 수 있으므로 신경학적, 근골격, 근육, 류마티스, 운동 및/또는 인지 질병 또는 부상 환자 및 수술 후 회복 환자가 상지 및/또는 하지의 이동을 회복 및 운동할 수 있다. 이 장비는 교육 및 체력 향상을 목적으로 사용될 수도 있다.
신경학적, 근골격계, 근육, 류마티즘, 운동 및/또는 인지 질병 또는 상해는 사람들의 삶을 크게 혼란에 빠뜨릴 수 있으며, 예를 들어, 물건을 집어들기와 같은 단순 활동에서부터 사람의 관리 및 위생 및 장비 취급과 같은 보다 복잡한 활동에 이르기까지 그들의 일상 생활에서 벗어나게 할 수 있다. 그러한 질병 및 부상은 일상 생활에서 기능하는 사람의 능력을 손상시킬 수 있다.
신체적 외상, 퇴행성 질병 또는 뇌졸중(CVA, 뇌 혈관 사고)으로 인한 상해 외에도 수술 후 모터 재활이 필요할 수 있으므로 환자는 일상적인 활동을 재개할 수 있다.
환자의 회복을 돕기 위해 이 지식 분야에서 개발된 기술을 사용함으로써 각 환자에 대해 개별 연습을 수행하는 물리 치료사의 일대일 작업이 존재한다.
이러한 전문가의 연구가 환자 재활, 치료 및 회복에 중요할 수 있지만, 물리 치료 세션은, 일반적으로 환자와 함께 운동을 수행하기 때문에 물리 치료사의 신체적 참여가 필요한 시간 집약적인 작업이다. 이를 통해 환자의 운동 시간은 물리 치료사와의 세션 기간으로 제한된다. 또한, 운동은 치료의 질에 영향을 미칠 물리 치료사의 신체 활동을 필요로 한다. 물리 치료사는 여러 세션 후에 피로감을 느끼게 되어 모든 환자와 일관된 방식으로 운동과 이동을 실행할 힘이 없다.
물리 치료사가 직면하는 또 다른 단점은 환자의 힘, 운동 능력 및 진행 능력을 평가하는 그의 능력이 매우 주관적이라는 것이다. 다시 말해, 객관적인 수치 데이터로 평가 또는 정량적 모니터링이 불가능한 경우, 결과는 부정확한 진단 및 특정 환자에 대한 불충분한 치료의 처방을 가져올 수 있다. 또한, 평가와 모니터링의 주관성으로 인해 2 명 이상의 물리 치료사가 의견 차이가 있을 수 있다.
환자의 모터 재활 및 물리 치료사의 작업을 돕기 위한 시도에서, 기술 분야의 현재 상태에 있고 다음에 언급될 상지 및/또는 하지의 모터 재활을 위해 다양한 유형의 장비가 개발되었다 .
예를 들어, 미국 특허 제8,177,688호는 하지의 재활을 위한 대형 장치를 도시한다. 그것은 운반하기가 어렵고 운동을 수행하는 동안 환자가 서 있어야 할 필요가 있는 작동을 위한 특별한 설치를 필요로 한다. 부상 정도에 따라 환자가 스트랩, 코드 및 기타 장치로 지지되어야 할 수도 있다.
미국 특허 제5,704,881호는 환자가 케이블 세트에 매달려 있는 또 다른 대형 재활 장비를 도시한다.
미국 특허 제6,666,831호는 또한 환자가 몸통에 연결된 케이블에 의해 매달려있는 하지의 재활을 위한 대형 장비를 도시하는데, 여기서, 각 다리는 다리를 들어올리고 내리는 두 개의 기계적 로드에 연결되어 있다.
미국 특허 출원 제2015/0342817호는 수평면상에서 이동을 실행하는 하지에 대한 재활 장비를 도시한다. 환자의 재활을 달성하기 위해 하지는 지지대에 위치한다.
특허 PI 1000960-4는 환자가 케이블을 통해 매달려있고 하지가 모터 재활에 이르도록 상향 및 하향으로 이동되는 하지에 대한 재활 장비를 도시한다.
특허 WO 2014/085810은 스프링 시스템, 피니언 및 랙 기어 및 모터를 사용하여 수평 평면상에서 회전 및 회전 운동 또는 굴곡 및 연장을 한 번에 하나씩 수행하는 손 재활용 장치를 나타낸다.
미국 특허 제7,367,958호는 상지의 움직임을 자극하도록 설계된, 환자의 팔 및 팔뚝에 연결된 전자기 센서를 갖는 교정기를 도시한다.
미국 특허 제5,951,499호는 사지의 회내 및 외전 이동만을 수행하고 장치 내의 상지의 수용에 장시간을 소요하는 팔, 팔뚝 및 손의 재활용 장치를 나타낸다.
미국 특허 출원 제2016/0000633호는 액츄에이터, 관절팔(articulated arms) 및 관절팔의 이동이 관절 운동을 수행하도록 허용하는 시스템을 사용함으로써, 2 차원 평면상에서 한번에 하나씩 운동을 수행할 수 있는 재활용 장비를 도시한다.
미국 특허 제5,466,213호는 2 차원 평면상에서 한 번에 하나씩 운동의 실행을 허용하는 관절팔로 구성된 상지의 재활을 목표로 하는 더 큰 크기의 장치를 도시한다. 이 장치에 의해, 환자는 외측 운동을 갖는 운동 이외에, 회내 및 외전 운동 후에 개별적으로 굴곡 및 신전 운동을 수행할 수 있다. 장치의 크기 때문에 운반이 어려워진다.
미국 특허 제7,618,381호는 손목을 위한 운동의 실행을 위해 환자의 팔뚝과 손목 장치를 지지대 또는 장치에 세트하여 작동하는 상지의 재활 장치를 도시한다. 이 운동은 2 차원 평면에서 수행된다. 손목을 운동하는 장치의 부분에는 작업을 수행하는 3 개의 모터가 있으며 상지의 나머지 부분에 대한 운동 실행을 위해 두 개의 모터에 연결된 관절팔에 연결되어 환자의 팔도 지지대에 놓이게 된다. 그 특성으로 인해, 상기 장치는 운반을 어렵게 하는 치수를 갖는다. 환자의 사지를 장비에 배치하는 데는 시간이 오래 걸리며 사지의 움직임은 수평면에 놓여 한 번에 하나씩 수행되는 지지되를 갖게 된다.
특허 WO 2014/057410은 하지의 재활 및 운동을 위한 외골격을 나타낸다.
특허 WO 2012/176200은 센서 시스템, 액추에이터의 메커니즘 및 건강한 사지에 관한 정보를 획득하고 재활을 필요로하는 구성원을 위한 운동을 생성하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 상지의 재활 치료 장치를 도시한다.
상기한 것은 환자의 상지 또는 하지의 모터 재활의 개선을 나타낼 수 있지만, 현재의 기술 상태를 나타내는 이들 장치는 불편함 및 다른 단점을 갖고 있다.
큰 크기의 재활 장치의 크기에 관한 단점 중 하나는 운송이 어려우며 설치 및 사용을 위해 특별한 위치를 준비할 필요가 있다는 점이다. 이러한 장치로 환자는 장치가 설치된 시설로 이동해야 하므로 운동의 실행은 특수한 위치 스케줄의 사용 가능성으로 제한하고 환자가 수행할 수 있는 운동 횟수를 제한하고 환자의 회복 시간을 늘리는 된다.
다른 단점은 환자의 사지를 장치에 위치시키는데 필요한 시간과 관련이 있다. 대부분의 장치는 사지가 지지물 또는 장치 또는 환자에 있어서 케이블에 의해 현수되도록 설정되어야 하기 때문에 상당한 시간의 물리 치료 세션이 환자의 위치에 사용되어 재활 세션의 연습 시간을 단축시킨다.
현재 기술 상태의 이들 장치에 의해 가능해진 이동 및 운동은 일상 생활 활동(DLA)에서 수행되는 움직임과 유사하지 않다고 기술되어야 한다. 이것은 운동과 움직임 중에 환자의 사지가 지지대와 장치에 있거나 환자가 케이블에 의해 매달려 있기 때문이며, 이는 일반적으로 일상 생활 상황과 유사하지는 않다. 정상적인 상황에서 사람들은 3 차원 공간에서 주로 곡선 움직임을 수행한다.
이들 장치는 운동의 일체화 없이 한 번에 하나씩 운동을 수행하도록 설계되고, 이는 다시 일상 생활에서 사람들이 수행하는 운동과는 다르다.
본 기술의 현재 상태의 장치의 또 다른 단점은, 뇌의 부분 자극을 생성하는 수평면상에서만 운동을 수행하도록 만들어진다는 것이다. 이것은 수평면 위의 운동에서 수직 방향과 하향 방향을 갖는 중력이 사지의 움직임에 영향을 미치지 않기 때문이다. 이 부분적인 자극은 환자에게 더 길고 덜 효과적인 재활을 야기한다.
본 기술의 현재 상태에 관한 소량의 장비는 운동의 실행 중에 환자와 상호 작용하기 위해 장치에 통합된 소프트웨어 프로그램을 사용한다. 그러나 이러한 소프트웨어 프로그램은 환자의 일상 생활에서 운동과 움직임을 상황에 맞게 설정하고 링크 및 사람의 일상 생활 활동(DLA)과 유사성을 만들지 않고 가상의 설정 없이 이동의 원점 및 대상 지점만 표시하기 때문에 환자를 충분히 자극하지 않고 동기를 부여하지는 않는다. 이와는 별도로, 현재의 소프트웨어 프로그램은 재미있지 않으며 재활 세션 동안 환자의 인지 자극에 도움이 되는 청각 및 시각 디자인을 가지고 있지 않다.
본 특허 출원의 목적인 발명은 현재의 지식을 확장하고 인간 지식의 이 분야에서의 중요한 혁신을을 포함하는 혁신적인 솔루션을 채택함으로써 상지 및 하지의 모터 재활에 도움이 되는 새롭고 독창적이며 창의적인 방법으로 개발되었다.
이 장비는 CVA(뇌 혈관 사고 또는 뇌졸중)를 겪은 환자 또는 파킨슨 병이나 알츠하이머 병의 보다 진보된 단계에 있는 환자 또는 사고 또는 물리적 트라우마를 겪은 사람 환자와 같은 신경학적, 근골격계, 근육계, 류마티스성, 운동성 및/또는인지 질병 또는 상해를 가진 환자에 의해 사용될 수 있다. 또한 수술 후에 회복하는 환자, 운동을 다시 교정하거나 또는 배우려고 하는 환자, 그리고 이러한 질병의 진행을 예방하기 위한 예방 훈련에 사용될 수 있다.
모터 재활에서의 사용과는 별도로, 본 발명 장비는 신체 훈련 및 체력에 큰 효과를 발휘할 수 있다.
상기 장비는 3차원 공간에서의 움직임 및 운동과 함께 작동하고, 환자가 자신의 일상 생활 활동(DLA)에서 수행하는 것과 매우 유사한 움직임을 수행할 수 있도록 우수한 조건을 제공한다. 완전한 바램이 없다면, 이러한 활동의 소정의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다: 한 장소에서 다른 장소로 물건을 옮기고, 물건을 집어 테이블 위에 놓고, 식기와 음식을 입으로 옮기고, 문을 열고, 아침 식사를 제공하고, 과일을 수집하고, 빵을 집어 오븐이나 전자 렌지에 넣고, 공을 차고, 자동차를 가속시키고, 계단을 오르며, 신체 활동, 체력 단련 운동, 및 게임 하기 등.
이러한 움직임은 3차원 공간에 있다. 예를 들어, 움직임에 도달, 교차 움직임, 동측 운동 및 반대쪽 움직임은 특히 수평면에서 수행되고 사지를 지지하는 움직임과 비교할 때보다 큰 근육 활성화를 필요로 하며, 뇌의 보다 큰 자극을 촉진하는데, 왜냐하면 더 많은 수의 근육 그룹을 움직일 필요가 있으며 뇌는 운동을 수행하기 위해 더 많은 수의 신경 회로를 모집해야 하기 때문이다.
사지가 장치에 연결되는 방식은 그것을 공간에 매달리게 하고, 운동은 운동을 일상 생활의 움직임과 매우 유사하게 만드는 중력의 영향 하에 있다. 이러한 움직임을 조정하기 위해 근육 노력과 대뇌 활동을 증가시켜, 재활 과정을 가속화하게 한다.
또한, 사람의 일상 생활 활동(DLA)에서 수행되는 움직임은 주로 본 발명의 장비에 의해 재생되고 운동되는 곡선의 궤도를 갖는다.
이러한 특성들로 인해, 상기 장치는 보다 빠르고 효과적인 재활을 제공한다. 그것은 많은 측면에서 수평면에서만 작동하며 사지는 지지대의 도움을 받아 움직이는 현재 지원되는 장비의 기능을 능가한다. 현재 장비의 이러한 결함은 뇌의 자극을 감소시키고 일상 생활 활동(DLA)과 다른 운동을 유발한다.
본 발명의 장비에서, 액티브 모드에서, 환자는 로봇 팔의 단부를 이동시키고, 이 움직임은 스크린 상에 나타난다.
액티브 보조 모드에서, 장비는 개별 환자의 요구 및 그의 재활 계획에 따라 힘, 변위, 속도 및 가속도를 조절하여 운동 실행에 도움을 준다. 예를 들어 사지의 불규칙한 움직임을 갖는 뇌졸중 환자(CVA, 뇌 혈관 사고)의 모터 재활을 위해 매우 유용한다. 장비는 원하는 궤도 내에서 장비를 유지하기 위해 움직임의 편차를 부드럽게 추적하고 수정할 수 있다.
액티브 보조 모드에서, 훈련 및 체력 운동에 특히 유용한 환자의 운동에 대한 저항성을 제공하도록 장비를 프로그래밍하는 것이 가능하다.
패시브 모드에서, 장비는 확립된 재활 계획에 따라 환자의 사지의 움직임을 안내한다.
이러한 궤도는 환자를 위한 소정의 재활 치료 또는 훈련 및 체력 계획에 따른 변위, 속도 및 가속도를 갖는 치료학적 기능의 움직임 및 운동을 포함한다.
이러한 응용 이외에도, 장비는 환자의 운동 장애 및 회복을 평가, 모니터링 및 진단하는데 사용될 수 있다. 이는 보다 세심한 평가와 보다 효과적이고 신속한 재활 계획을 위해 정확하고 객관적인 수치 데이터를 얻음으로써 힘, 공간 궤도, 속도, 정확도 및 기타 진단 및 후속 변수를 측정함으로써 수행된다.
장비가 작고, 휴대 가능하고, 가볍고, 운반하기 쉽고, 사용에 독점적인 설비를 요구하지 않는다면, 환자의 가정, 재활 클리닉, 물리 치료 클리닉, 의료 클리닉, 병원 및 심지어 훈련 및 체력을 위한 스포츠 센터에서 사용될 수 있다.
본 발명의 장비는 환자의 상지 또는 하지의 말단부, 로봇 팔, 기어 시스템, 두 개의 모터, 하나 또는 두 개의 드라이버, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어 및 관리 및 제어 시스템을 연결하는 가제트를 구비한다.
환자의 사지의 말단부를 모터 재활 장비에 연결시키는 가제트는 환자의 손발에 연결되는지 여부, 원하는 운동 유형에 따라, 그리고 환자가 전개한 후유증의 유형에 따라 다르다.
상지의 재활을 위해, 손과의 연결을 위한 가제트는 바람직하게는 환자의 손가락 또는 손을 위한 구형 또는 해부학적 형상을 가질 것이지만, 핸들, 조이스틱 또는 편안한 그립을 보장하는 다른 형태를 사용할 수도 있다.
내부에서, 상기 가제트는 센서를 포함할 수 있어서, 환자가 손 또는 발로 그것을 누를 수 있어 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 스크린 상에 시각, 소리 또는 다른 유형의 효과를 얻고, 이는 뇌의 인지 기능이 또한 모터 시스템과 함께 운동하기 때문에 환자에게 보다 큰 자극을 발생한다.
하지 재활을 위해, 가제트는 구형, 타원체, 판, 페달 또는 발의 편안한 위치를 보장하는 소정의 다른 형태의 형상을 가질 수 있다.
두 경우 모두, 손과 발을 가제트로 연결하는 것은 장갑 또는 양말, 또는 벨크로(후크 앤 루프 패스너)를 갖는 테이프 및 스트랩으로 행해지는 것이 바람직하며, 이는 환자를 장치에 연결하는데 필요한 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다. 이러한 활동을 위해 손이나 발을 가제트에 위치시키고 장갑이나 양말을 사용하고 테이프 또는 스트랩을 벨크로로 부착하여, 작업을 간소화하고 속도를 높여, 운동의 실행에 더 많은 시간을 할애할 수 있다.
가제트는 바람직하게는 실리콘으로 만들어지지만, 환자와의 연결을 용이하게 하거나 사지의 단부의 촉각 또는 민감도를 자극할 수 있는 표면 피복재, 텍스처 또는 완화제를 제공하거나 제공하지 않는 플라스틱, 중합체, 엘라스토머, 발포체, 목재, 금속 또는 다른 재료가 사용될 수 있다.
가제트는 로보트 팔에 고정될 수 있거나 로봇 팔과 관련하여 이동성을 허용하기 위해 유니버셜 조인트, 베어링 시스템 또는 구형 조인트를 내부에 포함할 수 있다.
로봇 팔과 관련하여 가제트의 회전 운동이 손목과 환자의 사지의 더 많은 결합된 운동의 실행을 가능하게 하여, 회복력을 높이고 발명된 장비에 더 많은 융통성을 가져온다는 점에서, 바람직하게는 베어링 시스템, 유니버설 조인트 또는 구형 조인트가 사용될 것이다.
예를 들어, 상지의 재활에서, 베어링 시스템 또는 유니버설 조인트 또는 구형 조인트의 사용은 환자가 팔뚝, 팔 및 어깨에 대한 운동과 조합하여 손목의 회전을 할 수 있게 한다. 하지의 재활의 경우, 발목은 무릎, 다리 및 엉덩이의 움직임과 함께 회전 운동을 할 수 있다.
본 발명의 장비에서, 환자의 사지와 장치의 유일한 연결 지점은 이 가제트를 통해 이루어진다는 점을 강조해야 한다. 이 방법으로 환자의 전체 사지는 어떠한 지지 또는 지지 장치도 없이 중력의 작용하에 공간에 매달려 있으며 3차원 공간에서 자유롭게 움직일 수 있어, 재활 운동과 움직임이 사람이 일상 생활에서 실행하는 움직임에 보다 밀접하게 근사하게 한다.
이와는 별도로, 3차원 공간에서의 움직임과 함께 이러한 형태의 연결은 운동을 더욱 복잡하게 만들고, 사지의 모든 부분 및 관절에 대해 통합되고 동시적인 운동의 실행을 제공하며, 환자의 근육계의 보다 큰 노력을 필요로 하고, 뇌의 보다 큰 자극을 제공하고 곡선 궤도를 가진 운동의 실행을 허용하여, 환자에게 유익하고 모터 재활을 가속화한다.
훈련 및 체력 운동의 경우에, 운동을 위한 특정 근육의 노력을 요구하거나 양을 조절하는 것이 가능하여, 보다 빠르고 효과적인 결과를 유도한다.
로봇 팔은 바람직하게는 길이가 1cm 내지 100cm 사이인 보다 큰 로드와, 길이가 5cm 내지 50cm 사이인 보다 작은 로드로 구성되어, 이들 두 개의 로드의 결합 부는 서로에 대해 임의의 각도를 형성할 수 있다.
로드는 직선일 수 있거나 로봇 팔이 직선 또는 약간의 만곡부 및 5cm 내지 100cm의 길이를 갖든지, 작은 로드와만 호환될 수 있도록 어떤 종류의 곡률을 가질 수 있다.
로못 팔은 금속, 플라스틱, 목재, 중합체 또는 표면 피복재, 완화제 또는 텍스처를 나타내는 또는 나타내지 않는 다른 유형의 재료로 이루어질 수 있다.
팔의 코어는 또한 이들 재료로 제조될 수 있으며 언급된 재료로 표면 피복재 또는 마감재 또는 완화제 또는 텍스처를 적용할 수 있다. 바람직한 구성에서, 로봇 팔은 금속 코어와 플라스틱 커버링을 갖는다.
한쪽 단부에서, 로봇 팔은 환자의 손 또는 발에 대한 가제트에 연결되고, 다른 한편으로는 위성 시스템과 함께 기어 시스템에 연결되어, 기어 시스템에 대한 고정이 나사, 핀, 접착제, 접착제, 글루 또는 기타 고정 요소에 의해 행해진다.
기어 시스템은 두 개의 대향 기어, 스파이더 기어 및 이들 사이에 위치된 연결 요소로 구성된다.
대향 기어는 반축 및/또는 부싱을 통해 모터에 연결되고, 스파이더 기어는 로봇 팔에 연결되고 대향 기어에 수직인 위치에 있다.
기어는 원추형 또는 반구형이며, 직선형 또는 나선형 치형을 가질 수 있으며 클리어런스 또는 백래시를 방지하는 메커니즘을 갖거나 갖지 않을 수 있다.
기어들 사이의 연결 요소는 구형 또는 다면체의 다각형 또는 원형 베이스 프리즘의 형상을 가질 수 있다.
이 연결 요소는 스파이더 기어에 핀을 통해 연결되고 대향하는 기어와 접촉한다. 연결 요소는 3개의 기어 사이의 연결을 유지 관리한다.
모터는 토크 및 회전을 대향하는 기어에 전달하고, 이는 차례로 스파이더 기어의 움직임을 발생시키며, 이는 로봇 팔의 움직임을 생성하여, 주어진 궤도, 속도 및 가속을 위한 3차원 공간을 통해 환자의 사지를 변위시킨다. 이러한 움직임은 일상 생활에서 건강한 사람들이 실행하는 것과 매우 유사하다는 것을 강조해야 한다.
기어 시스템의 동작 및 그 결과를 로봇 팔의 움직임으로 예시하기 위해, 우리는, 완전함의 의도없이, 기어의 몇몇 유형의 회전을 언급할 수 있다.
동일한 축을 중심으로 동일한 방향으로 회전하고 동일한 크기로 회전하는 두 개의 대향 기어의 경우에, 연결 요소 및 스파이더 기어는 대향 기어의 수평축에 수직인 평면 상에서 곡선 운동을 추적할 것이고, 로봇 팔과 환자의 사지가 이 동일한 수직 평면에서 이러한 유형의 운동을 추적하게 한다.
상지의 경우, 손, 팔뚝, 팔 및 어깨는 굴곡 및 신장 운동을 수행할 것이다. 손을 연결하는 가제트가 베어링 시스템 또는 유니버설 조인트 또는 구형 조인트를 가지고 있다고 가정하면, 손목은 나머지 사지의 굴곡 및 확장 운동과 연동하여 회전 운동을 실행한다.
운동이 하지에 적용되면, 굴곡 및 연장 운동은 발, 다리, 허벅지 및 엉덩이에서 발생하여, 발목이 여전히 회전 운동을 수행하게 된다.
공통 축선을 중심으로 반대 방향으로 회전하지만 동일한 크기를 갖는 두 개의 대향 기어의 경우, 스파이더 기어는 자신의 중심 축을 중심으로 회전할 것이고, 연결 요소는 동일한 위치에 유지될 것이고 로봇 팔은 스파이더 기어의 중심 축에 수직인 평면에서 곡선 궤도을 가진 움직임을 추적한다.
결과적으로, 상지의 경우에, 사지는 직각 평면상의 곡선 궤도로 움직일 것이고, 이는 사지의 관절 및 근육을 위한 결합되고 통합된 운동을 생성할 것이다. 하지의 경우, 발의 외전과 반전이 일어난다; 발목 관절의 신전 및 굴곡; 무릎의 굴곡, 신전 및 회전, 왜냐하면 환자가 앉아서 무릎이 운동을 수행하기 위해 굴곡 상태에 있는 것으로 밝혀졌기 때문이다.
대향하는 기어가 상이한 크기를 갖는 회전을 갖는 가설에 있어서, 동일한 방향 또는 반대 방향이든지, 또는 대향 기어가 회전하고 다른 대향 기어가 움직이지 않는 경우에도, 연결 요소 및 스파이더 기어의 움직임은 로봇 팔 및 환자의 상지에서 3차원 공간에서 곡선 경사 궤도를 갖는 운동을 생성하는 수평면과 관련하여 빗각 평면 상에 있고, 이는 이 궤도의 과정에서, 리칭 운동, 십자가 운동, 동측 운동, 대측성 운동, 회내 및 외전, 굴곡 및 신전, 내전 및 외전을 실행할 수 있다. 하지의 경우, 무릎의 내부 및 외부 회전에 해당하는 회내 및 외전을 제외하고는, 움직임이 유사한다. 이러한 움직임은 더 많은 수의 근육 그룹을 움직일 필요가 있고 뇌는 운동을 수행하기 위해 더 많은 수의 신경 회로를 모집하여 보다 신속하고 보다 효과적인 재활을 환자에게 제공하기 때문에 더 큰 근육 활성화와 더 큰 자극을 필요로 한다.
따라서, 기어의 움직임이 3차원 공간에서 매우 다양한 궤도를 생성하여 다양한 운동 및 재활 운동 및 훈련 및 체력 운동을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
발명된 장비의 중요한 특징은 환자의 사지에 적용되는 운동이 통합된다는 것이다. 그들은 동시에 다양한 근육 그룹을 운동한다; 그것들은 중력의 영향을 받아서 수행된다; 이들은 건강한 사람들이 일상 생활에서 행하는 움직임에 훨씬 가까운 3차원 공간에서의 곡선 궤도를 묘사한다.
따라서, 기어 시스템에 의해 발생된 운동 및 공간에서의 현수된 사지의 위치 결정은 동시에 로봇 팔의 단부의 궤도을 사용하여 사지의 몇 가지 기능적 재활 운동을 실행할 수 있게 한다. 예를 들어, 평면 궤도로 운동을 수행하는 기술의 현재 상태 장비를 극복한, 후 측방, 십자, 동측, 대측성, 외전 및 반전, 내전 및 외전, 굴곡 및 신장 및 내회 및 외전 운동은 한 번에 하나씩 그리고 환자의 사지가 지지대에 위치된 상태에서 행해진다.
각각의 대향 기어는 반축 및/또는 부싱을 통해 모터에 연결되고, 대향 기어와 모터 사이에 기어 감속 박스가 있을 수도 있고 없을 수도 있다.
모터는 0.05 Nm 내지 50 Nm의 토크를 가지며, 관리 및 제어 시스템에 정보를 전송하는 위치 센서를 갖는다.
모터는 각각의 대향하는 기어와 정렬될 수 있거나 또는 이들에 수직하게 위치될 수 있어서, 기어에서 기어로의 운동의 전달이 커넥터 또는 "L"자형 기어 감속 박스를 사용할 것이다.
본 발명의 바람직한 구성에서, 각각의 모터는 논리 신호를 전기 신호로 변환하는 컨버터인 드라이버에 연결되고, 데이터 동기화를 위해 장치의 두 개의 드라이버 사이에 연결이 있다. 그러나 두 개의 모터의 작용을 하는 하나의 드라이버만을 구비할 수도 있다.
드라이버는 관리 및 제어 시스템으로부터 나오는 논리 신호를 수신하고, 이들 논리 신호를 전기 신호로 변환하여 회전 및 토크를 생성하기 위해 모터로 보내질 것이다.
관리 및 제어 시스템은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어로부터 정보를 수신하고, 기어, 로봇 팔, 환자의 사지의 움직임을 상호 작용 방식으로 제어함으로써, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어, 드라이버 및 모터 사이의 데이터 전송을 실시간으로 관리 및 제어한다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 환자와 시각적 상호 작용을 하며 모터 재활 운동 및 운동 및 체력 훈련에 적용될 운동의 정보 및 데이터를 포함한다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어로부터 수신된 데이터에 의해, 관리 및 제어 시스템은 이동의 힘 및 가속도와 함께 환자에 의해 수행될 궤도을 계산하고, 드라이버에 논리 신호를 전송하며, 모터를 움직일 전기 신호로 변환하여, 기어에 회전과 토크를 발생시킨다. 결과적으로, 특정 힘과 가속도로 주어진 궤도에서 기어, 로봇 팔과 환자의 사지의 움직임을 갖게 된다.
데이터를 송신하는 동시에, 관리 및 제어 시스템은 환자의 움직임에 관한 정보로 피드백을 수신하고, 이들을 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어로부터 수신된 정보와 비교하고, 궤도를 재계산하고, 그 신호를 모터에 송신하여 환자의 움직임의 궤도, 힘 및 가속을 교정하기 위해 회전 및 토크를 생성한다. 동시에, 이 정보를 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 전송하여 화면이나 모니터에 움직임의 수정을 표시한다.
환자와 상호 작용하는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 친근하고 즐겁고 동기 부여적인 그래픽 인터페이스를 갖는다. 그것은 한 지점에서 다른 지점으로 물건을 운반하는 것, 선반에서 물건을 집어 테이블에 올려놓는 것, 문을 여는 것, 아침 식사 제공, 과일 바구니에서 과일을 집고 접시에 담기, 과일 수집, 빵을 집고 오븐 또는 전자 렌지에 놓기, 신체 활동 및 체력 단련, 게임 하기, 자동차 가속, 공을 차기, 계단 오르기 등과 같은 일상 생활 상황을 시뮬레이트하기 위한 인물, 컬러 및 사운드를 갖는 게임, 다양한 시나리오와 환경을 갖는다.
이러한 모든 상황에서, 환자의 손 또는 발의 3차원 형상은 항상 스크린 또는 모니터 상에 나타나며, 이러한 방식으로 사지의 대응하는 기능적 움직임을 시뮬레이션하여, 그/그녀는 치료 중 영향을 받는 사지를 사용하여 그의/그녀의 상상력 그 상황의 현실성에 대한 역동성을 자극하여, 운동에 상응하는 손상된 대뇌 영역의 활성화 및 재활을 행한다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 환자의 손 또는 발에 대응하는 로봇 팔의 단부의 움직임을 나타내고, 이들을 가상 시나리오 또는 게임에 배치하여, 환자가 가상 환경에 통합된 것처럼 느낄 수 있게 하고, 3차원 공간에서의 손 또는 발 운동 궤도의 보기 및 움직임을 수행하려는 동기를 가질 수 있다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어를 통한 장비와 환자 간의 이러한 상호 작용은 환자가 재미있는 방식으로 자신의 사지의 움직임을 시각적으로 피드백할 수 있고 그것은 현실을 시뮬레이션하기 때문에 모터 재활 과정에 매우 중요하다; 3차원 공간에서의 운동이 재활 운동 및 신체 건강 운동을 위해 계획된 것과 다를 때, 장비가 사지에 가하는 힘 및 위치, 궤도, 힘 및 가속도의 보정을 느낄 수 있다.
개선 및 재활은 환자의 모터 및 근육계뿐만 아니라 인지 기능에도 일어난다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 텔레비전 스크린, 컴퓨터 모니터, 프로젝터 또는 환자에 의한 시각화를 허용하는 임의의 매체를 통해 디스플레이될 수 있다.
게임 및 가상 시나리오를 갖는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 임의의 추가 부분 없이 동작할 수 있지만, 게임 또는 가상 시나리오로의 환자의 몰입을 향상시키고 인지 자극을 확장시키기 위해, 가상 및/또는 증강 현실 안경이 사용이 가능한다.
본 발명의 장비는 VGA, HDMI 및/또는 DVI와 같은 표준 시장 포맷의 비디오 포트를 갖는다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 다른 특징은 그것이 멀티 플레이어가 될 수 있다는 것이다. 서로 다른 장비를 사용하는 두 명 이상의 환자가 동일한 게임, 환경 또는 가상 현실 시나리오에서 상호 작용할 수 있어, 운동이 건강한 사람들이 일상 생활 활동(DLA)에서 수행하는 것과 훨씬 유사하게 만든다.
가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 각 환자의 특정 요구에 대해 프로그래밍될 수 있고, 이러한 프로그래밍 후에 환자는 물리 치료사의 개별 감독 없이도 자신의 운동을 수행할 수 있다.
본 발명의 장비는 작고, 휴대 가능하며, 가볍고 운송이 용이하다. 환자는 집에서 할 수 있는 만큼 또는 원하는 만큼 많이 운동을 할 수 있기 때문에, 재활 또는 훈련과 신체 건강 과정을 빠르게 할 수 있다.
이는 또한 장비의 부분이 있는 위치에 있거나 또는 심지어 원격지에 있는지 여부와 상관없이, 동시에 여러 환자의 운동에 참석하고 감독할 수 있기 때문에 물리 치료사의 작업을 용이하게 한다.
각 환자의 운동 계획은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 저장되어 패스워드에 의해 또는 생체 인식 제어에 의해 액세스될 수 있다.
또한, 장비는 태블릿과 같은 터치 스크린 장치 또는 키보드 및 마우스와 같은 다른 외부 장치를 구비하여 장비의 제어 기능에 액세스한다. 이를 통해 물리 치료사 또는 환자는 재활 또는 체력 훈련의 파라미터에 액세스할 수 있다.
설명의 목적으로 본 발명의 이해를 돕기 위해, 다음의 개략적인 도면이 제시된다.
도 1은 장비(1), 비상 버튼(2), 태블릿(3), 생체 인식 판독기(4), 상지의 단부를 위한 구형 가제트(5) 및 로봇 팔(6)을 관찰할 수 있는 상지 및 하지용 모터 재활 장비를 도시한 사시도이다.
도 2는 장비(1), 비상 버튼(2), 태블릿(3), 상지의 단부를 위한 해부학적 형태의 가제트(7)및 로봇 팔(6)을 관찰할 수 있는 상지 및 하지용 모터 재활 장비를 도시한 사시도이다.
도 3은 장비(1), 비상 버튼(2), 태블릿(3), 하지의 단부를 위한 페달 포맷의 가제트(8) 및 로봇 팔(6)을 관찰할 수 있는 상지 및 하지의 모터 재활 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 휴대용 케이스(9) 내부의 장비(1)를 도시한다.
도 5는 구형 가제트(5), 유니버설 조인트(10), 센서(45), 큰 로드(11), 작은 로드(12)를 도시하는 로봇 팔의 도면을 도시한다. 이 도면에서는 큰 로드와 작은 로드가 코어(13)와 표면 피복(14)을 가지고 있음을 볼 수 있다.
도 6은 로봇 팔(6), 구형 가제트(5), 대향 기어(15), 연결 요소(16) 및 스파이더 기어(17)로 구성된 기어 시스템, 모터(19) 및 기어 감속 박스(20)에 각각의 대향 기어를 상호 연결하는 부싱(18)의 도면을 도시한다.
도 7은 대향 기어(15), 연결 요소(16), 스파이더 기어(17), 스파이더 기어에서 연결 요소로의 고정 핀(21), 로봇 팔의 작은 로드(12)에서의 스파이더 기어의 고정 나사(22), 큰 로드(11) 및 부싱(18)을 보여주는 기어 시스템의 횡단면도이다.
도 8은 구형 가제트(5), 로봇 팔(6), 태블릿(1) 및 생체 인식 판독기(4)를 제공하는, 대향 기어의 축에 수직으로 위치된 모터를 갖는 외부 구성의 장비(3)를 도시한다.
도 9는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23), 관리 및 제어 시스템(24), 드라이버(25), 모터(19), 대향 기어(15), 스파이더 기어(17), 로봇 팔(6) 및 환자의 사지(26) 사이의 관계의 개략도를 도시한다. 도면에서 순향 정보 경로(27)와 그 피드백 경로가 또한 나타난다(28).
도 10은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23)의 게임, 시나리오 및 가상 환경을 나타내는 모니터(29)를 구비한 장비(1)를 도시하고, 이들 모두 태블릿(30) 상에 위치된다.
도 11은 환자의 사지가 3차원 공간에 현수되고 가제트(5)에 의해서만 장비에 연결되어 있음을 나타내는, 가제트(5) 상의 상지(31)와 손(32)을 갖는 환자(47)를 도시한다.
도 12는 벨크로(후크 앤 루프 패스너)(33)로 테이프를 통해 가제트에 연결된 환자의 손(32)을 도시한다.
도 13은 벨크로(후크 및 루프 패스너)(33)로 테이프를 통해 가제트(8)에 연결된 환자의 발(34)을 도시하며, 다리(35)가 3차원 공간에 현수되고 장비(1)가 바닥에 위치한다는 것이 관찰될 수 있다.
도 14는 공통 축을 중심으로 같은 방향으로 동일 크기로 회전(36a 및 36b)하는 대향 기어를 도시한다.
도 15는 도 14에 도시된 회전(36a 및 36b)에 의해 발생된 로봇 팔(6)의 움직임의 궤도(37)를 나타낸다. 이러한 회전들로, 로봇 팔은 대향 기어의 수평축에 수직인 평면에서 곡선 운동을 추적한다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(48a)와 어두운 톤의 최종 위치(48b)를 도시한다.
도 16은 공통 축을 중심으로 반대 방향으로 동일한 크기를 갖는 회전(38a 및 38b)을 갖는 대향 기어를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 회전(38a 및 38b)에 의해 발생된 로봇 팔(6)의 움직임의 궤도(39)를 도시한다. 이러한 회전들로, 로봇 팔(6)은 대향 기어들의 수평축에 평행한 평면 상의 곡선 궤도 상의 움직임을 나타낸다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(49a)와 어두운 톤의 최종 위치(49b)를 도시한다.
도 18은 상이한 크기(40a 및 40b) 및 반대 방향을 갖는 회전을 갖는 대향 기어를 도시한다.
도 19는 도 18에 도시된 회전(40a 및 40b)에 의해 발생된 로봇 팔(6)의 움직임의 궤도(41)를 도시한다. 이러한 회전들로, 로봇 팔(6)은 3차원 공간에서, 곡선 궤도를 가지며 대향 기어의 축을 자르는 수평면에 대해 비스듬한 운동을 추적한다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(50a)와 어두운 톤의 최종 위치(50b)를 도시한다. 장비는 사시도로 도시된다.
도 20은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 의해 도시된 로봇 팔(6)의 운동의 궤도(37) 및 운동(42)의 대응 궤도를 도시한다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(48a)와 어두운 톤의 최종 위치(48b)를 보여준다. 가상 손(46)은 또한 환자의 손과 가상 이미지를 연관시키는 역할을 하는 것으로 도시된다. 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 화면 색상은 색의 사용, 시나리오의 재미있는 측면 및 환자의 일상 생활과 유사한 동기 환경을 보여주기 위해 유지되었다.
도 21은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 의해 도시된 로봇 팔(6)의 운동의 궤도(39) 및 해당 운동(43)을 도시한다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(49a)와 어두운 톤의 최종 위치(49b)를 보여준다. 화면 상에 디스플레이되는 가상 손(46)이 또한 도시되어 있으며, 환자의 손과 가상 이미지를 연관시키는 역할을 한다. 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 화면 색상은 색의 사용, 시나리오의 재미있는 측면 및 환자의 일상 생활과 유사한 동기 환경을 보여주기 위해 유지되었다.
도 22는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 의해 도시된 로봇 팔(6)의 운동의 궤도(41) 및 각 운동(44)을 도시한다. 도면은 밝은 색조의 로봇 팔의 초기 위치(50a)와 어두운 톤의 최종 위치(50b)를 보여준다. 가상 손(46)은 또한 스크린 상에 디스플레이되고 환자의 손을 가상 이미지와 연관시키는 역할을 한다. 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 화면 색상은 색의 사용, 시나리오의 재미있는 측면 및 환자의 일상 생활 현실과 유사한 동기 환경을 보여주기 위해 유지되었다. 도 22는 도 19에 도시된 동일한 운동을 사시도로 도시한 정면도의 장비를 도시한다.
도 23은 임상 시험에서, 모터 재활 치료를 위해 발명된 장비를 사용하기 전에 만성 환자의 도달 운동의 5개의 궤도를 도시한다.
도 24는 임상 시험에서, 18회의 세션 동안 발명된 장비를 사용한 후 동일한 만성 환자의 도달 운동에 대한 5개의 궤도를 도시한다.
발명된 장비에 대한 더 많은 정보를 제공하기 위해, 다음 단락에서 도면을 기반으로 한 설명을 제공한다.
본 발명의 장비(1)는 신경학, 근골격계, 근육계, 류마티스, 모터 및/또는 인지 질병 또는 손상을 가진 환자에 의해 사용될 수 있으며; 사고 또는 신체적 트라우마를 입은 환자; 수술 후 회복 과정에 있는 환자; 다시 운동을 교정하거나 배워야하는 환자; 이러한 질병의 진행을 예방하기 위해 예방 훈련을 실시해야 하는 환자 및 훈련 및 체력을 찾는 개인에 사용될 수 있다.
장비(1)는 3차원 공간에서 움직임과 운동을 한다. 이는 사지를 공간에서 중력의 영향 하에 현수되게 할 수 있다. 이는 곡선 궤도를 따라 움직임을 허용한다.
이러한 특징을 통해, 움직임과 운동은 더욱 복잡하고 통합되고, 사람들이 일상 생활 활동(DLA)에서 수행하는 것과 유사한다. 이러한 운동은 또한 더 큰 근육 활성화와 많은 수의 근육 그룹과 사지 관절의 사용을 필요로 한다. 이런 식으로 이 운동은 뇌의 자극을 촉진시켜, 뇌가 더 많은 수의 신경 회로를 모집하여 운동을 수행해야 하며, 이는 개인의 능력을 보다 완전하고 신속하며 효과적으로 재활시킨다.
또한 장비(1)는 힘, 공간 궤도, 속도, 정확도 및 기타 진단 및 추적 변수의 측정을 허용하기 때문에 환자 재활의 평가, 진단 및 모니터링에 성공적으로 사용될 수 있어, 보다 세밀한 평가와 보다 효과적이고 신속한 재활 계획 수립을 위해 정확하고 객관적인 수치 데이터를 얻을 수 있다.
훈련 및 체력 운동의 경우, 장비는 색, 소리 및 게임으로 재미있고 동기 부여가 되는 가상 환경에서 연습을 설정하여 개인의 보다 빠르고 효과적인 개발을 목표로 하는 운동 및 움직임 연습을 허용한다.
장비는 작고 가볍고 운반이 용이하며, 설치를 위해 미리 준비된 시설이 필요하지 않다. 환자의 집, 재활 클리닉, 물리 치료 클리닉, 의료 클리닉, 병원 및 스포츠 센터에서 사용할 수 있는 휴대용 케이스(9) 안에서 운반될 수 있다.
이를 사용하기 위해, 운동이 상지를 위한 운동인 경우에는 테이블에, 운동이 하지의 운동을 위한 운동이면 바닥에 놓여야 한다. 환자는 장비 앞에 앉거나 서있어야 한다. 손(32) 또는 발(34)은 장갑이나 양말, 테이프 또는 벨크로(후크 및 루프 패스너)가 달린 스트랩(33)으로 가제트(5, 7 또는 8)에 연결되어야 한다.
상지 재활 사례의 경우, 가제트는 환자의 손가락 또는 손의 구형(5) 또는 해부학적 형상(7)의 형태를 취하는 것이 바람직하지만, 가제트를 핸들, 조이스틱 또는 환자의 손이 잡을 수 있는 다른 포맷으로 채용하는 것도 가능하다.
하지 재활 사례에서, 가제트는 바람직하게는 구형, 타원형, 판형, 페달(8) 또는 발의 위치 결정을 허용하는 다른 형태의 형상을 가질 것이다.
재료 측면에서, 가제트(5, 7 또는 8)는 바람직하게는 실리콘으로 제조되지만, 플라스틱, 중합체, 엘라스토머, 발포체, 목재, 금속 또는 다른 재료가 사용될 수 있으며, 표면 피복재, 텍스처 또는 환자의 말단부와의 연결을 용이하게 하거나 또는 촉각적 측면 또는 개인의 감수성을 자극할 수 있는 완화제를 제공하거나 또는 제공하지 않을 수 있다.
환자의 사지와 장비를 연결하는 유일한 지점은 중력의 작용하에 어떠한 지지대나 지지 장치도 없이 사지를 공간에 현수되게 하고 3차원 공간에서 자유롭게 움직여, 재활 운동과 움직임이 사람이 일상 생활 활동(DLA)에서 수행하는 움직임과 매우 유사하여 더 빠르고 더 효과적인 결과를 이끌도록 허용하는 가제트를 통해 가능하다는 것을 강조하는 것이 중요하다.
가제트(5, 7 또는 8)는 로봇 팔(6) 상에 고정될 수 있거나, 로봇과 관련하여 이동성을 허용하도록 유니버설 조인트, 베어링 시스템 또는 구형 조인트(10)를 그 안에 수용하여, 바람직하게는 베어링 시스템, 유니버설 조인트 또는 구형 조인트가 로봇 팔과 관련하여 가제트의 회전 운동을 허용하여 환자의 사지의 더 많은 수의 움직임을 유도하도록 사용된다.
가제트는 내부에 센서(45)를 포함할 수 있어 환자가 이를 눌러 뇌의 인지 기능을 개인의 모터 시스템을 위한 운동과 함께 자극하는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 화면에서 시각적, 소리 또는 다른 유형의 효과를 얻을 수 있다.
도 5에 도시된 로봇 팔(6)은 길이가 1cm 내지 100cm 사이인 보다 큰 로드(11) 및 길이가 5cm에서 50cm 사이인 보다 작은 로드(12)에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
로드는 직선일 수 있거나 어떤 종류의 곡률을 가질 수 있으며, 이들 사이의 결합은 서로 어떤 각도를 형성할 수 있다.
직선 또는 약간의 곡률을 가진 길이가 5cm에서 100cm 사이인 작은 로드가 있는 로봇 팔을 가질 수도 있다.
로봇 팔(6)은 견고하고 금속, 플라스틱, 목재, 중합체 또는 표면 피복재, 완화제 또는 텍스처를 갖거나 갖지 않는 다른 유형의 재료로 제조될 수 있다. 또한 이 재료로 만든 코어로 제조될 수 있으며, 언급된 재료로 만든 표면 피복재, 완화제 또는 텍스처를 가질 수 있다. 양호한 구성에서 로봇 팔은 금속 코어(13)와 플라스틱 커버(14)를 갖는다.
일 단부에서는, 로봇 팔(6)은 환자의 손 또는 발을 위한 가제트에 연결되고, 다른 단부에서는 위성 장치와 함께 기어 시스템에 연결되어, 기어 시스템에 대한 고정이 나사(22), 핀, 접착제, 글루 또는 기타 고정 요소를 통해 수행된다.
기어 시스템은 두 개의 대향 기어(15), 스파이더 기어(17) 및 이들 사이에 위치한 연결 요소(16)로 구성된다.
기어는 원추형 또는 반구형이며, 직선형 또는 나선형 치형을 가질 수 있으며 클리어런스 또는 백래시를 방지하는 메커니즘이 있거나 없을 수도 있다.
상기 기어들 사이의 연결 요소(16)는 다면체 또는 원형 베이스 프리즘의 형상, 구형 형상 또는 다면체의 형상을 가질 수 있다. 고정 핀(21)을 통해 스파이더 기어(17)에 연결되고 대향 기어(15)와 접촉하여, 3개의 기어 사이의 연결을 유지한다.
스파이더 기어(17)는 로봇 팔(6)에 연결되어 대향 기어(15)에 수직인 위치에 있다.
각각의 대향 기어는 반축 및/또는 부싱(18)을 통해 모터(19)에 연결되고, 대향 기어(15)와 이에 대응하는 모터(19) 사이에 기어 감속 박스(20)가 존재하거나 또는 존재하지 않을 수 있다.
기어의 움직임의 조합은 3차원 공간에서 로봇 팔과 환자의 사지에 대한 광범위한 궤도를 생성하여, 여러 가지 재활 및 훈련, 체력 운동 및 운동의 실행을 가능하게 한다.
완전하지는 않지만, 기어의 이러한 움직임의 일부 조합 및 로봇 팔 및 환자의 사지의 궤도의 결과를 예시하기 위해, 본 발명자들은 이하의 예들을 제시한다.
두 대향 기어(15)가 공통 축을 중심으로 동일한 크기(36a 및 36b)로 동일한 방향으로 회전할 때, 연결 요소(16)와 스파이더 기어(17)는 대향 기어의 수평 축에 수직인 평면 상에서 곡선 궤도를 추적하여, 로봇 팔 및 환자의 사지가 이 동일한 수직 평면 상에서 곡선 궤도(37)를 그리게 하여, 로봇 팔을 위치(48a)에서 위치(48b)로 안내하고, 이는 도 14 및 도 15를 관찰될 수 있다.
두 대향 기어(15)가 공통 축선을 중심으로 반대 방향으로 회전하지만 동일한 크기(38a 및 38b)로 회전하는 경우, 스파이더 기어(17)는 자신의 중심 축을 중심으로 회전하고, 연결 요소는 같은 위치에서 유지되고 로봇 팔과 환자의 사지는 스파이더 기어의 중심 축에 수직인 평면에서 곡선 궤도를 가진 움직임(39)을 추적하여, 로봇 팔을 초기 위치(49a)에서 최종 위치(49b)로 이동하게 하고, 이는 도 16 및 도 17에서 관찰될 수 있다.
대향 기어가 다른 크기 및 반대 방향(40a 및 40b)으로 회전하는 경우, 연결 요소(16) 및 스파이더 기어(17)는 대향 기어의 축과 교차하는 수평면에 대해 비스듬한 평면 상에서 움직이고, 로봇 팔과 환자의 사지가 3차원 공간(41)에서 곡선의 경사 궤도로 움직이게 한다. 도 18 및 도 19는 이러한 상황을 도시하고, 도 19는 발명된 장치 및 로봇 팔의 초기 위치(50a) 및 곡선의 경사 궤도(41)를 갖는 이동의 단부까지의 최종 위치(50b)를 사시도로 도시한다.
운동(19)은 0.05Nm과 50Nm 사이의 토크를 가지며, 관리 및 제어 시스템에 정보를 전송하는 위치 센서를 가지고 있다.
이들은 대응하는 대향 기어와 정렬되거나 또는 이들에 수직으로 위치될 수 있으므로, 이러한 경우 모터에서 대향 기어로의 운동의 전달은 커넥터 또는 "L"자 형태 기어 감속 박스를 사용할 것이다.
바람직하게는, 각각의 모터(19)는 논리 신호를 전기 신호로 변환하는 컨버터인 드라이버(25)에 연결되고, 데이터 동기화를 위해 장치의 두 개의 드라이버 사이에 연결부가 있다. 그러나 두 개의 모터의 역할을 하는 드라이버가 하나만 있을 수도 있다.
드라이버는 관리 및 제어 시스템(24)으로부터 나오는 논리 신호를 수신하고, 이들 논리 신호를 전기 신호로 변환하여 모터(19)로 보내어 기어의 회전 및 토크를 생성한다.
관리 및 제어 시스템(24)은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23)로부터 정보(27)를 수신하고, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23), 드라이버(25), 모터(19) 사이의 데이터 전송을 실시간으로 관리하고 제어하여, 기어(15, 17), 로봇 암(6) 및 환자의 사지의 움직임을 제어한다.
내부적으로, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23)는 관리 및 제어 시스템(24)에 이 정보(27)를 전송함으로써 모터 재활 훈련 또는 훈련 및 체력 운동에 적용될 운동의 정보 및 데이터를 유지하고, 상기 관리 및 제어 시스템은 환자에 의해 수행될 궤도 및 운동의 힘 및 가속도를 계산하고 드라이버(25)에 논리 신호를 보내서 이들을 전기 신호로 변환시켜, 모터(19)의 움직임을 생성하여 기어의 회전과 토크를 생성한다.
이것으로, 우리는 일정한 힘과 가속으로 주어진 궤도에서 기어, 로봇 팔과 환자의 사지의 움직임을 갖게 될 것이다.
또한, 관리 및 제어 시스템(24)은 환자의 움직임에 관한 정보를 갖는 피드백(28)을 수신하고, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어로부터 수신된 정보와 비교하고, 궤도를 재계산하고, 신호를 모터에 보내어 환자의 움직임의 궤도, 힘 및 가속도를 교정하기 위한 회전 및 토크를 실행한다.
환자와의 시각적 상호 작용에서, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어(23)는 컴퓨터 모니터(29) 상에, 텔레비전 스크린 상에, 프로젝터 상에 또는 임의의 다른 시각적 미디어 상에, 게임, 시나리오 및 사람들의 일상 생활 상황을 시뮬레이션하기 위해 인물, 색상 및 소리가 있는 환경을 제공하여, 환자에게 친근하고 재미있고 동기가 있는 그래픽 인터페이스를 제공한다.
환자가 게임 및 가상 시나리오에 몰두하는 것을 용이하게 하고 인지 자극을 확대하기 위해, 가상 및/또는 증강 현실 안경을 사용할 수 있다. 그러나 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 안경을 사용하지 않고도 정상적으로 작동한다.
상지 및 하지에 대한 모터 재활 장비의 다양한 구성 요소 간의 상호 작용을 설명하기 위해, 다음의 단락에서 몇 가지 추가적인 예가 제시될 것이며, 이는 본 발명의 모든 측면을 완전하게 또는 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
테이블 상에 있는 물체를 픽업하여 3차원 공간의 곡선 궤도를 통해 그것의 앞 찬장에 놓는 것으로 구성되는 상지의 재활 운동(42)을 고려하면, 이는 도 20을 통해 관찰될 수 있다. 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 정보 및 데이터를 운동(42)으로부터 관리 및 제어 시스템으로 전송하며, 이 시스템은 이 운동의 궤도, 힘 및 가속도를 계산한다. 이러한 정보 또는 논리 신호는 드라이버에 전달되고, 여기서 이들은 전기 신호로 변환되어, 모터로 전달되고, 이는 차례로 회전과 토크를 연결 요소와 스파이더 기어를 움직이는 대향 기어로 전달하여, 환자의 사지를 움직이는 로봇 팔의 움직임(37)을 생성한다. 환자의 사지에 전달된 움직임은 화면에 표시되고 환자는 가상의 손(46)을 볼 것이며, 이는 인지 기능뿐만 아니라 환자의 모터 시스템의 자극도 허용한다.
움직임의 가상 궤도(42)는 3차원 구형 공간에서 직선 궤도(37)을 갖는다. 이는 대향 기어가 공통 축을 중심으로 같은 방향으로 회전하고 동일한 크기(36a 및 36b)를 가지기 때문에 가능한다. 이로써, 연결 요소, 스파이더 기어, 로봇 팔 및 환자의 사지는 대향 기어의 수평축에 수직인 평면 상에 곡선 궤도(37)를 추적한다.
환자가 계획된 운동과 반대되는 힘을 행사하거나 운동을 위해 할당된 궤도에서 벗어나는 경우, 관리 및 제어 시스템은 이 피드백을 수신하고, 궤도, 힘 및/또는 가속도를 재계산하고, 이러한 데이터를 드라이버에 대한 논리 신호의 형태로 전송하고, 이는 환자의 운동의 궤도, 힘 및/또는 가속도를 보정할 목적으로 기어에 회전 및 토크를 전달하기 위해 모터에 전기 신호를 전송한다. 동시에, 관리 및 제어 시스템은 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 논리 신호를 보내서 화면 또는 모니터 상에 상지 또는 하지의 궤도의 보정을 표시한다.
환자의 운동을 위한 원하는 움직임(43)이 주어진 환경에서 수평면 상에서 객체를 측방향으로 이동시키는 것이면, 정보 전송 시퀀스는 동일할 것이다; 그러나, 대향 기어의 운동은 공통 축을 중심으로 반대 방향으로 회전하고 동일한 크기로 회전할 것이다. 이를 통해, 스파이더 기어는 자신의 중심 축을 중심으로 회전하고 연결 요소는 동일한 위치에 유지되며 로봇 팔과 환자의 사지는 대향 기어의 수평 축에 평행한 수평면에서 곡선 궤도로 측면 이동을 하게 된다. 이를 통해 환자는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 화면에서 움직임(43)과 가상 손(46)을 보게 될 것이고, 장비가 로봇 팔을 위치(49a)에서 위치(49b)로 인도하는 곡선 궤도(39)를 나타낼 것이다.
다른 상황에서, 도 22에서 볼 수 있듯이, 운동이 테이블 위에 있는 접시의 과일을 집어들고 과일의 초기 위치의 위 및 우측의 위치에 놓인 과일 바구니 위에 놓는 것이라면, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 운동의 정보를 관리 및 제어 시스템으로 전송하며, 이는 궤도, 힘 및 가속도를 계산하여, 이러한 정보를 드라이버에 알리며, 이는 이 정보를 모터에 전달하여 회전과 토크를 발생시킨다. 이에 의해, 대향하는 기어들은 공통 축에 대해 반대 방향으로 그리고 상이한 크기로 회전하고, 연결 요소, 스파이더 기어, 로봇 팔 및 환자의 사지가 대향하는 기어의 수평축을 절단하는 수평면에 대한 곡선 경사 궤도로 3차원 공간에서 움직임(41)을 그리게 한다. 환자는 가상 손(46)과 함께 화면에서 움직임(44)을 볼 것이고, 로봇 팔의 단부는 위치(50a)에서(50b)로 가는 궤도(41)를 그린다.
재활 훈련에 적용된 것 외에도, 본 발명의 장비는 훈련 및 체력 단련에도 사용될 수 있다. 이 경우, 장비는 주로 액티브 보조 모드에서 작동하여 사람이 수행할 움직임에 대한 저항력을 제공하므로, 노력이 더 강하고 안내되어 보다 빠르고 효율적인 체력 운동을 제공할 수 있다.
이 특허 문헌에 제시된 장비를 개발하는 동안, 본 발명자들은 몇 가지 임상 시험을 수행하고 우수한 결과를 얻었으며, 재활 운동의 효능을 높이고, 환자의 반응을 개선하며 환자를 치료에 참여시켰다.
임상 시험 중 하나에서, 뇌졸중으로 인한 부상 및 후유증을 가진 8명의 환자의 운동의 힘, 궤도, 속도 및 정확도를 평가하여 각 경우의 초기 상황을 확립하고 재활 치료를 정의하여 적용된다. 이들 환자들은 전통적인 모터 스케일에 의해 만성으로 간주된다.
다음으로, 18 재활 세션을 각 1시간 동안 실시하여, 각 환자가 부상당한 사지로 세션당 690 내지 900 사이의 리칭 운동을 수행하도록 하였다. 이러한 움직임은 어깨의 굴곡, 신장, 외전 및 내전을 일으켰다; 팔꿈치의 신장과 굴곡; 손목의 굴곡, 신장, 내전 및 외전; 동측 움직임과 대측성 움직임.
18 재활 세션 후에, 환자의 평가를 한 번 더 실시하여 어깨, 팔꿈치 및 손목의 움직임이 더 큰 강도도, 환자의 사지의 모터 및 기능적 능력의 향상이 확인되었다; 굴곡, 신장, 내부 및 외부 회전, 사지의 외전 및 내전의 개선; 운동에서의 궤도의 정확성 및 운동의 힘 및 속도의 향상.
이러한 운동이 물리 치료사에 의해 수행되고 발명된 장비를 사용하지 않으면, 환자는 세션당 80 내지 100회의 운동을 수행했을 것이고, 이는 오래 걸리고 회복은 덜 효과적이라는 점을 강조할 가치가 있다.
다른 임상 시험은 중력에 반하는 어려운 수직 운동을 만든 뇌 손상을 나타내는 만성 환자들에 대해 수행되었다.
장비는 환자의 초기 및 최종 상태를 평가하는데 사용되었고, 이들 환자를 운동시키는데도 사용되었다.
운동을 수행하기 위해, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 테이블의 재료를 집어 이를 찬장에 배치하여 4가지 다른 재료에 대한 운동을 반복하는 시나리오를 제시했다. 따라서 각 환자는 3차원 공간에서 5개의 다른 궤도로 움직임을 수행해야 했다.
본 발명의 장비로 운동하기 전에, 환자는 찬장에 재료를 놓는 수직 운동을 수행할 수 없었으며, 장비를 사용한 18회의 재활 세션 후에, 이들 만성 환자는 테이블 상의 재료를 집어 이를 찬장에 배치할 수 있었다.
환자의 이러한 전형적인 예를 시각화하기 위해, 도 23은 본 발명의 장비를 사용하기 전의 5개의 궤도 각각에서의 3차원 도달 움직임의 2차원 평면 상의 투영을 도시하고, 도 24는 재활 치료 후의 5개의 궤도로 이러한 도달 운동의 동일한 투영을 도시한다.
도 23 및 도 24를 관찰하면, 이 모터 재활 장비로 치료한 후에 환자가 더 큰 진폭 및 신장을 갖는 운동을 수행할 수 있었다는 것을 검증할 수 있다.
본 발명의 장비는 기술의 현재 상태의 문제를 해결할 수 있고, 인간 지식의 이 분야의 확장에 기여하고, 상지 및 하지의 모터 재활을 위한 그리고 사람의 훈련 및 체력 단련을 위한 치료 운동 및 움직임을 수행하는 새롭고 독창적인 방법을 제시할 수 있다.
중력의 작용 하에, 사지가 현수되고 곡선 궤도를 갖는 3차원 공간에서의 움직임 및 운동의 실행은 움직임이 보다 복잡하고 통합되기 때문에 큰 이점을 나타낸다. 그들은 일상 생활 활동(DLA)에서 사람이 수행하는 것과 더 유사한다; 그들은 더 큰 근육 활성화를 필요로 한다; 그들은 더 많은 수의 근육 그룹과 사지 관절을 움직이며 환자의 뇌에서 훨씬 더 많은 자극을 만들어 개인의 능력의 더 빠르고 효과적인 재활을 가능하게 한다.
본 발명의 장비의 또 다른 이점은 친숙하고 재미있고 동기 부여가 되는 그래픽 인터페이스를 갖는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 사용과 관련되며, 이는 게임, 시나리오 및 인물, 색상 및 소리가 있는 환경을 가지며, 운동은 사람들의 일상 생활 상황과 매우 유사한 게임, 시나리오 및 가상 환경에서 맥락화된다. 이를 통해, 환자는 운동의 유용성을 이해할 수 있고 환자가 자신의 재활 또는 훈련에 더 많이 관여하게 되고 환자 모터 시스템의 자극뿐만 인지 기능의 자극도 있기 때무넹, 운동을 실행하도록 동기 부여가 된다.
이 장비의 또 다른 장점은 환자가 장비를 집에서 가지고 다니며 재활 훈련을 할 수 있는 만큼 또는 원하는 만큼 여러 번 수행할 수 있기 때문에 소형이며 휴대 가능하고 가볍고 운반하기 쉽고 설치 및 사용에 특별한 설비가 필요 없다는 점이며, 이는 환자는 회복의 속도를 증가시킬 수 있다. 훈련 및 체력 단련을 위해 장비를 사용하는 경우, 장비를 어느 곳으로나 운반할 수 있고 하루에 여러 번 운동을 수행할 수 있기 때문에 이 장점은 계속 가치가 있다.
각 환자에 대해 운동을 프로그래밍할 수 있는 가능성은 환자가 장비와 상호 작용하고 재활을 위해 규정된 운동을 수행하기 때문에 본 발명의 장비의 또 다른 이점을 구성한다. 따라서 물리 치료사는 운동을 감독하며 같은 기간에 다른 환자에게 자유롭게 참석할 수 있다.
기어 시스템의 구성은 단순하고 콤팩트하며 기능적이며 두 개의 모터만을 사용하여 3차원 공간에서 움직임 및 운동을 수행할 수 있어 장비가 콤팩트하고, 경량이며, 운반하기 쉽고 제조 비용이 저렴하기 때문에 다른 이점이 있다.
따라서 본 발명의 장비는 환자가 재활 운동을 수행하도록 돕고 사람들이 더 빠르고 더 나은 신체적 건강을 얻을 수 있도록 돕는다.

Claims (33)

  1. 3차원 공간에서 곡선형 궤도를 가진 이동 및 운동의 실행을 허용하는, 환자의 상지 및 하지의 모터 재활용 장비에 있어서,
    상기 장비는,
    중력의 작용으로 상기 환자의 사지가 3차원 공간에 현수되어 유지되도록 상기 환자의 사지의 말단부에 연결되도록 구성된 가제트;
    상기 가제트에 연결된 로봇 팔;
    제1 대향 기어, 제2 대향 기어, 스파이더 기어 및 연결 요소를 포함하는 기어 시스템 - 상기 기어 시스템은 상기 스파이더 기어를 통해 상기 로봇 팔에 연결됨 - ;
    상기 제1 대향 기어에 연결된 제1 모터 및 상기 제2 대향 기어에 연결된 제2 모터;
    선택적으로, 각각의 모터와 대향 기어를, 각각 연결하는 두 개의 기어 감속 박스;
    상기 모터에 대한 적어도 하나의 드라이버;
    가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어;
    상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어로부터 정보를 수신하고 상기 로봇 팔을 제어하도록 구성된 관리 및 제어 시스템; 및
    상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어를 상기 환자에게 표시하도록 구성된 텔레비전 화면, 컴퓨터 모니터, 프로젝터 또는 임의의 적합한 매체를 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가제트는, 구 형상, 상기 환자의 손가락 또는 손의 해부학적 형상, 핸들 형상, 조이스틱 형상 또는 상기 환자가 가제트를 파지할 수 있는 다른 형상을 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가제트는 상기 환자의 손가락 또는 손을 위한 구 형상 또는 해부학적 형상을 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가제트는, 시각적, 청각적, 또는 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 다른 유형의 효과를 얻을 수 있도록, 상기 환자가 상기 가제트를 밀거나 누르게 허용하는 센서를 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가제트는, 구, 타원형, 플레이트, 페달 또는 상기 환자의 발의 위치 결정을 허용하는 임의의 다른 형상인, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가제트는, 글러브, 양말, 또는 테이프 및 훅과 루프 패스너를 구비한 스트랩을 포함하며, 상기 글러브, 양말, 또는 테이프 및 스트랩은 상기 환자의 사지의 말단부에 연결되도록 구성되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  7. 제1항에 있어서, 상기 가제트는, 실리콘, 플라스틱, 중합체, 엘라스토머, 발포체, 목재, 금속으로 제조되고, 선택적으로, 표면 피복재, 텍스처 또는 릴리프가 상기 가제트에 적용되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제7항에 있어서, 상기 가제트는 실리콘으로 제조되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  9. 제1항에 있어서, 상기 가제트와 상기 로봇 팔 사이의 상대적 이동이 방지되도록, 상기 가제트는 상기 로봇 팔에 고정되거나, 또는 상기 가제트는 베어링 시스템, 유니버셜 조인트 또는 구형 조인트에 의해 상기 로봇 팔에 연결되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가제트는 베어링 시스템, 유니버셜 조인트 또는 구형 조인트에 의해 상기 로봇 팔에 연결되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  11. 제1항에 있어서, 상기 로봇 팔은 1 cm 내지 100 cm 사이의 길이를 갖는 더 큰 로드 및 5 cm 내지 50 cm 사이의 길이를 갖는 더 작은 로드를 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  12. 제11항에 있어서, 상기 더 큰 로드 및 상기 더 작은 로드는 각각 직선이거나 또는 각각 곡률을 가지고, 상기 더 큰 로드 및 상기 더 작은 로드 사이에 각도가 형성되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  13. 제1항에 있어서, 상기 로봇 팔은 5 cm 내지 100 cm의 길이를 갖는 하나의 로드를 포함하고, 상기 하나의 로드는 직선이거나 곡률을 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  14. 제1항에 있어서, 상기 로봇 팔은, 금속, 플라스틱, 목재, 또는 중합체로 제조되며, 선택적으로, 표면 피복재, 릴리프 또는 텍스처가 상기 로봇 팔에 적용되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  15. 제1항에 있어서, 상기 로봇 팔은, 금속, 플라스틱, 목재, 중합체 또는 다른 적합한 재료로 제조된 코어를 가지고, 상기 로봇 팔은, 금속, 플라스틱, 목재, 중합체 또는 다른 적합한 재료로 제조된 표면 피복재, 릴리프 또는 텍스처를 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제15항에 있어서, 상기 코어는 금속으로 제조되고, 상기 로봇 팔은 상기 코어에 적용된 표면 피복재를 가지며, 상기 표면 피복재는 플라스틱으로 제조되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  17. 제1항에 있어서, 상기 로봇 팔은 나사, 핀, 접착제, 글루 또는 다른 적합한 고정 매체를 통해 상기 스파이더 기어 상에 연결되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  18. 제1항에 있어서, 각각의 대향 기어는 반 축 및/또는 부싱을 통해 각각의 모터에 연결되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  19. 제1항에 있어서, 상기 스파이더 기어는 고정 핀을 통해 상기 연결 요소에 연결되고, 상기 스파이더 기어는 상기 제1 및 제2 대향 기어에 수직인 위치에 있는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  20. 제1항에 있어서, 상기 스파이더 기어, 상기 제1 대향 기어 및 상기 제2 대향 기어는 원추형 또는 반구형이며, 직선형 또는 나선형 치를 가지며, 선택적으로, 상기 장비는, 상기 스파이더 기어, 상기 제1 대향 기어 및 상기 제2 대향 기어의 클리어런스 또는 백래시를 방지하는 메커니즘을 가지는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  21. 제1항에 있어서, 상기 연결 요소는 다각형 또는 원형 베이스를 갖는 프리즘의 형상, 구의 형상 또는 다면체의 형상을 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  22. 제1항에 있어서, 상기 제1 대향 기어와 상기 제1 모터 사이에 기어 감속 박스를 포함하고, 상기 제2 대향 기어와 상기 제2 모터 사이에 기어 감속 박스를 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터는 0.05 Nm 내지 50 Nm의 토크를 제공할 수 있고, 상기 제1 및 제2 모터는 위치 센서를 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  24. 제1항에 있어서, 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터는 각각 상기 제1 대향 기어 및 상기 제2 대향 기어와 정렬되거나, 또는 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터는 상기 제1 대향 기어 및 상기 제2 대향 기어에 각각 수직하게 위치되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  25. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 드라이버는 상기 관리 및 제어 시스템으로부터 논리 신호를 수신하고, 상기 논리 신호를 전기 신호로 변환하여, 상기 제1 및 제2 모터에 상기 전기 신호를 전송하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  26. 제1항에 있어서, 상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는, 친숙하고, 즐겁고, 동기 부여가 있는 그래픽 인터페이스를 갖고, 상기 환자의 일상 생활의 상황을 시뮬레이션하는 게임, 시나리오, 환경, 도면, 색상 및 소리 중 하나 이상을 포함하고, 상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는, 상기 텔레비전 화면, 상기 컴퓨터 모니터, 상기 프로젝터 또는 상기 임의의 적합한 매체를 통하여, 상기 환자의 움직임 및 상기 환자의 움직임에 대한 교정을 나타내고, 하나 이상의 환자에 의해 동시에 사용되도록 구성되는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  27. 제1항에 있어서, 상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어는 상기 환자의 움직임 및 운동에 기초된 정보 및 데이터를 저장하도록 구성된 데이터베이스를 갖는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  28. 제1항에 있어서, 상기 관리 및 제어 시스템은 상기 환자에 의해 실행되는 각 움직임과 연관된 궤도, 힘 및 가속도를 계산하고, 상기 관리 및 제어 시스템은 계산된 궤도, 힘 및 가속도에 기초된 논리 신호를 상기 적어도 하나의 드라이버에 보내고;
    상기 관리 및 제어 시스템은 상기 적어도 하나의 드라이버로부터 수신된 피드백에 따라 상기 환자에 의해 실행되는 상기 움직임과 연관된 상기 궤도, 힘 및 가속도를 재계산하고;
    상기 관리 및 제어 시스템은, 상기 환자의 움직임을 교정하기 위해 재계산된 궤도, 힘 및 가속도에 기초된 논리 신호를 상기 적어도 하나의 드라이버에 다시 보내고;
    상기 관리 및 제어 시스템은 상기 텔레비전 화면, 상기 컴퓨터 모니터, 상기 프로젝터 또는 상기 임의의 적합한 매체를 통해 상기 환자의 움직임의 교정을 보여주는 상기 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어에 논리 신호를 보내는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  29. 제1항에 있어서, 바람직하게는, USB 포트, VGA 포트, HDMI 포트 및/또는 DVI포트를 포함하는 적어도 하나의 비디오 포트를 더 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  30. 제1항에 있어서, 상기 장비의 제어 인터페이스 기능에 액세스 가능하도록 구성된 터치 스크린 장치 또는 다른 외부 장치를 더 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  31. 제1항에 있어서, 상기 장비는 휴대 가능하고, 사용을 위해 독점적으로 설치되는 것을 필요로 하지 않는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  32. 제1항에 있어서, 가상 및/또는 증강 현실 소프트웨어의 시각화를 위한 가상 및/또는 증강 현실 안경을 더 포함하는, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
  33. 제30항에 있어서, 상기 터치 스크린 장치는 태블릿이며, 상기 다른 외부 장치는 키보드 및/또는 마우스인, 상지 및 하지의 모터 재활용 장비.
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