KR102591160B1 - 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 하박 프레임; 상기 하박 프레임에 연결되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 1 굴곡 프레임; 상기 제 1 굴곡 프레임의 단부에 배치되는 케이블 지지 파트; 상기 하박 프레임에 배치되는 구동 모터; 및 양단이 상기 구동 모터에 연결되고, 중앙부가 상기 케이블 지지 파트에 걸린 상태로 마련되고, 상기 구동 모터가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 상기 제 1 굴곡 프레임을 변형시키는 케이블을 포함할 수 있다.

Description

정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치{DEVICE TO EXERCISE FINGER JOINT FOR PRECISE REHABILITATION}

본 발명은 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치에 관한 발명입니다.

수부 손상은 응급실 방문의 대략 20%를 차지하는 만큼 비중이 높다. 수부 손상은 의료 및 생산성 비용이 가장 큰 손상이며, 현대 사회의 복잡화에 따른 직업적 손상, 스포츠 손상 또는 고령화에 의해 그 빈도가 증가하고 있는 추세이다.

손가락은 관절 운동을 보조하기 위한 외건을 포함한다. 외건에는 굽힘건(flexor tendon) 및 신전건(extensor tendon)이 있다. 수부 손상이 발생할 경우, 대부분의 상황에서 외건의 손상이 발생한다. 외건의 유착을 방지하기 위해, 수동적으로 손가락 관절을 움직여 줄 필요가 있다. 손가락 상태에 따라, 알맞은 강도로 손가락 관절을 움직여 줄 필요가 있다. 환자 스스로 손가락을 알맞은 힘으로 움직이기는 어렵다. 환자가 부적절한 힘으로 손가락을 움직이게 될 경우, 외건의 유착 및/또는 재파열이 발생할 가능성이 있다. 외건의 유착 및/또는 재파열이 발생하여 재수술이 요구되는 상황이 빈번히 발생하는 추세이다.

종래 지속적 수동 손가락 관절 운동기들은 가격이 매우 비싸고 크기가 커서 실제로 병원에서 잘 사용되지 않는다. 환자들이 집에서 쉽게 사용할 수 있으며, 휴대성이 좋고, 저렴한 가격의 지속적 수동 손가락 관절 운동기가 필요한 실정이다.

전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.

본 발명은 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 하박 프레임; 상기 하박 프레임에 연결되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 1 굴곡 프레임; 상기 제 1 굴곡 프레임의 단부에 배치되는 케이블 지지 파트; 상기 하박 프레임에 배치되는 구동 모터; 및 양단이 상기 구동 모터에 연결되고, 중앙부가 상기 케이블 지지 파트에 걸린 상태로 마련되고, 상기 구동 모터가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 상기 제 1 굴곡 프레임을 변형시키는 케이블을 포함할 수 있다.

상기 구동 모터는, 상기 하박 프레임에 배치되고 동력을 생성하는 모터 바디와, 상기 모터 바디에서 생성된 동력에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 모터 헤드를 포함할 수 있다.

상기 케이블의 제 1 단 및 제 2 단은 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 모터 헤드에 연결될 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 케이블을 통과시키기 위한 두 개의 통과 홀을 포함하고, 상기 하박 프레임의 길이 방향을 따라 상기 구동 모터로부터 이격된 위치에 마련되는 세퍼레이터를 더 포함할 수 있다.

상기 케이블은, 상기 구동 모터가 작동하는 동안, 상기 구동 모터 및 세퍼레이터 사이의 구간에서 꼬임이 발생할 수 있다.

상기 세퍼레이터는 상기 하박 프레임 또는 메인 프레임에 연결될 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 메인 프레임의 다른 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 2 굴곡 프레임; 및 상기 제 2 굴곡 프레임 상에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하는 메인 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 메인 가이드는, 상기 메인 프레임의 법선 방향을 따라 상기 메인 프레임으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다.

상기 메인 가이드는, 상기 하박 프레임의 법선 방향을 따라 상기 세퍼레이터로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 메인 프레임에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하고, 상기 세퍼레이터에 진입하는 상기 케이블의 진입 각도를 설정하는 보조 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 하박 프레임에 배치되는 제 1 고정 부재; 및 상기 메인 프레임에 배치되고, 상기 제 1 고정 부재에 탈착 가능한 제 2 고정 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 세퍼레이터는 상기 제 1 고정 부재 및 제 2 고정 부재 중 어느 하나의 고정 부재와 일체로 형성될 수 있다.

상기 케이블 지지 파트의 길이는 상기 두 개의 통과 홀 사이의 거리보다 클 수 있다.

상기 케이블 지지 파트는, 상기 제 1 굴곡 프레임에 배치되는 지지 바디; 및 상기 지지 바디의 상면으로부터 하방으로 함몰 형성되고, 상기 케이블을 수용하는 지지 수용 홈을 포함할 수 있다.

상기 지지 바디는, 상기 제 1 굴곡 프레임의 폭 방향으로 길쭉한 형상을 가질 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 구동 모터를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 신호를 전송 가능한 인터페이스를 더 포함할 수 있다.

상기 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 상기 제 1 굴곡 프레임 상에 배치되고, 상기 제 1 굴곡 프레임의 최대 신전 각도를 설정하는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 하박 프레임; 상기 하박 프레임에 연결되는 메인 프레임; 상기 메인 프레임의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 1 굴곡 프레임; 상기 제 1 굴곡 프레임의 단부에 배치되는 케이블 지지 파트; 상기 하박 프레임에 배치되는 구동 모터; 양단이 상기 구동 모터에 연결되고, 중앙부가 상기 케이블 지지 파트에 걸린 상태로 마련되는 케이블; 상기 구동 모터를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에 신호를 전송 가능한 인터페이스를 포함할 수 있다.

상기 케이블은, 상기 구동 모터가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 상기 제 1 굴곡 프레임을 변형시킬 수 있다.

상기 구동 모터는, 상기 하박 프레임에 배치되고 동력을 생성하는 모터 바디와, 상기 모터 바디에서 생성된 동력에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 모터 헤드를 포함하고, 상기 케이블의 제 1 단 및 제 2 단은 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 모터 헤드에 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 줄 꼬임 액츄에이터를 활용하여 컴팩트한 구조를 구현할 수 있고, 케이블 지지 파트를 통해 굴곡 프레임의 안정적인 변형을 구현할 수 있다.

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 가이드를 통해 케이블의 경로를 적절히 가이드하여, 원위지절간관절(DIP: distal interphalangeal joint), 근위지절간관절(PIP:proximal interphalangeal) 및 중수지절간관절(MCP: metacarpophalangeal)이 골고루 굽혀지도록 굽힘 프레임의 굽힘 동작을 유도할 수 있다.

일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치는, 환자의 손가락 상태에 맞게 움직임을 조절할 수 있도록 하기 위해, 관절 운동 범위, 속도, 횟수 및 유지 시간을 적절히 조절할 수 있다.

도 1은 사람의 손가락 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 3은 도 2의 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치가 굽힘 변형된 모습을 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 4a는 도 2의 절개선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절개한 단면도이다.
도 4b 및 도 4c는 일 실시 예에 따른 구동 모터를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 착용한 모습을 개략적으로 도시하는 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 하박 프레임으로부터 메인 프레임이 분리된 상태를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이다.
도 9 및 도 10은 일 실시 예에 따른 스토퍼를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시 예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시 예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성 요소와, 공동적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시 예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 사람의 손가락 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 사람의 손가락은 관절 운동을 보조하기 위한 굽힘건(flexor tendon) 및 신전건(extensor tendon)을 포함한다. 사람의 손가락은 복수 개의 관절을 포함한다. 복수 개의 관절은 손허리뼈 및 첫마디뼈를 연결하는 관절인 중수지절간관절(MCP: metacarpophalangeal, 이하 "MCP"라고 함)과, 첫마디뼈 및 중간마디뼈를 연결하는 관절인 근위지절간관절(PIP:proximal interphalangeal, 이하 "PIP"라고 함)와, 중간마디뼈 및 끝마디뼈를 연결하는 원위지절간관절(DIP: distal interphalangeal joint, 이하 "DIP"라고 함)를 포함한다. 굽힘건 또는 신전건의 유착 및/또는 재파열을 방지하기 위해서는, MCP, PIP 및 DIP를 적절히 골고루 움직여주는 것이 필요하다.

도 2는 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이고, 도 3은 도 2의 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치가 굽힘 변형된 모습을 개략적으로 도시하는 정면도이고, 도 4a는 도 2의 절개선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절개한 단면도이다.

도 4b 및 도 4c는 일 실시 예에 따른 구동 모터를 개략적으로 도시하는 도면이다.도 5 및 도 6은 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 착용한 모습을 개략적으로 도시하는 측면도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치(100, 이하 "관절 운동 장치"라고 함)는 사용자의 하박 및 손등에 착용되어 사용자의 손가락 운동을 보조할 수 있다. 관절 운동 장치(100)는 손가락의 굽힘 운동 및/또는 신전 운동을 보조할 수 있다.

예를 들어, 관절 운동 장치(100)는, 초기 상태에 신전 상태로 마련된 프레임을 장력을 이용하여 변형시키는 방식으로 손가락 관절의 굽힘 운동을 보조할 수 있다. 그 다음, 장력을 해제하는 동안 프레임은 탄성에 의해 원래 상태로 복원될 수 있고, 프레임이 원래 상태로 복원되는 동안, 다시 말하면 프레임이 신전되는 동안, 사용자의 손가락은 스트랩에 의해 신전 운동이 보조될 수 있다. 다른 예로, 사용자는 프레임에 의해 굽힘 운동만을 보조 받고, 스스로의 힘으로 신전 운동을 수행할 수도 있다.

예를 들어, 관절 운동 장치(100)는, 초기 상태에 굽힘 상태로 마련된 프레임을 장력을 이용하여 변형시키는 방식으로 손가락 관절의 신전 운동을 보조할 수 있다. 이 경우, 관절 운동 장치(100)는 굽힘 운동을 보조하는 때와 다른 라우팅(routing) 배치를 가질 수 있다. 예를 들어, 관절 운동 장치(100)가 신전 운동을 보조하는 상황에서는 라우팅이 손등 방향으로 마련될 수 있다. 이 때 프레임에는 사용자의 손가락을 감싸는 스트랩이 마련될 수 있고, 스트랩은 사용자의 손가락이 프레임과 함께 동작하도록 보조할 수 있다. 그 다음, 장력을 해제하는 동안 프레임은 탄성에 의해 원래 상태로 복원될 수 있고, 프레임이 원래 상태로 복원되는 동안, 다시 말하면 프레임이 굽힘되는 동안, 사용자의 손가락은 프레임에 의해 굽힘 운동이 보조될 수 있다.

관절 운동 장치(100)는, 하박 프레임(11), 메인 프레임(12), 제 1 굴곡 프레임(13), 케이블 지지 파트(14), 구동 모터(15), 케이블(16), 세퍼레이터(17), 제 2 굴곡 프레임(18), 메인 가이드(191a, 191b), 보조 가이드(192a, 192b), 제 1 고정 부재(81), 제 2 고정 부재(71), 연결 부재(61), 인터페이스(80), 제어부(C), 스트랩(82), 하박 패드(91), 메인 패드(92) 및 엄지 패드(98)를 포함할 수 있다.

하박 프레임(11)은 사용자의 하박의 상면에 배치될 수 있다. 하박 프레임(11)은 스트랩(82) 등으로 사용자의 하박에 고정될 수 있다. 도면에서, 스트랩(82)이 하박 프레임(11)에만 구비된 것으로 도시되나 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 메인 프레임(12)에 연결되어 메인 프레임(12)을 사용자의 손등에 고정시키는 스트랩(미도시), 제 1 굴곡 프레임(13)에 연결되어 제 1 굴곡 프레임(13)을 사용자의 손가락에 고정시키는 스트랩(미도시) 등이 구비될 수 있음을 밝혀 둔다. 하박 프레임(11)은 플레이트 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 하박 프레임(11)은 사용자의 하박을 감싸는 방식으로 굴곡 형상을 가질 수 있다.

메인 프레임(12)은 사용자의 손등에 배치될 수 있다. 메인 프레임(12)은 스트랩 등으로 사용자의 손등에 고정될 수 있다. 메인 프레임(12)은 예를 들어 3D 프린팅 방식으로 사용자의 손등의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 메인 프레임(12)은 하박 프레임(11)에 연결될 수 있다.

하박 프레임(11) 및 메인 프레임(12)은 서로 탈착 가능할 수 있다. 하박 프레임(11)에는 제 1 고정 부재(81)가 마련되고, 메인 프레임(12)에는 제 2 고정 부재(71)가 마련될 수 있다. 하박 프레임(11) 및 메인 프레임(12)은, 제 1 고정 부재(81) 및 제 2 고정 부재(71)를 통해, 서로 탈착 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 고정 부재(81) 및 제 2 고정 부재(71)를 연결하는 연결 부재(61)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 연결 부재(61)는 제 1 고정 부재(81) 및 제 2 고정 부재(71)를 관통하는 볼트와, 볼트에 체결되는 너트를 포함할 수 있다.

제 1 굴곡 프레임(13)은 메인 프레임(12)의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 굴곡 프레임(13)은 메인 프레임(12)의 상단 모서리로부터 연장 형성되고, 메인 프레임(12)이 손등을 마주하는 방향으로 굴곡 형성될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 굴곡 프레임(13)은 메인 프레임(12)의 법선 방향으로 굴곡 형성될 수 있다. 제 1 굴곡 프레임(13)은 메인 프레임(12)과 일체로 형성될 수 있다. 제 1 굴곡 프레임(13)은 탄성을 가질 수 있다. 제 1 굴곡 프레임(13)은 케이블(16)의 장력에 의해 변형되고, 장력이 해제될 경우 원래의 형상으로 복원될 수 있다. 제 1 굴곡 프레임(13)은 사용자의 검지, 중지, 약지 및 새끼 손가락 중 적어도 하나 이상의 손가락을 커버할 수 있다.

제 1 굴곡 프레임(13)의 단부에는 실리콘이 마련될 수 있고, PIP가 구부러지는 동안 DIP가 동시에 구부러질 수 있도록 보조될 수 있다.

케이블 지지 파트(14)는 제 1 굴곡 프레임(13)의 단부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 케이블 지지 파트(14)는 제 1 굴곡 프레임(13)의 상단부에 배치될 수 있다. 케이블 지지 파트(14)는 케이블(16)을 지지할 수 있다. 케이블 지지 파트(14)는 제 1 굴곡 프레임(13)의 폭 방향을 따라 길쭉한 형상을 가질 수 있다. 케이블 지지 파트(14)의 길이는 후술하는 세퍼레이터(17)의 두 개의 통과 홀 사이의 거리보다 클 수 있다. 이와 같은 형상에 따르면, 제 1 굴곡 프레임(13)은 단부에서 케이블(16)로부터 넓은 범위에서 장력을 인가 받을 수 있다. 예를 들어, 케이블 지지 파트(14)는 케이블(16)의 일단을 지지하는 것이 아니라, 케이블(16)의 일부 영역을 지지하므로, 케이블(16)로부터 인가되는 장력에 의해 뒤틀림이 발생하는 것이 방지될 수 있다.

케이블 지지 파트(14)는 제 1 굴곡 프레임(13)에 배치되는 지지 바디(141)와, 지지 바디(141)의 상면으로부터 하방으로 함몰 형성되고 케이블(16)을 수용하는 지지 수용 홈(142)을 포함할 수 있다. 사용자는 케이블(16)은 지지 수용 홈(142)에 거는 방식으로, 간편하게 케이블(16)을 케이블 지지 파트(14)에 연결할 수 있고, 지지 수용 홈(142)에 걸려 있는 케이블(16)을 상방으로 분리시키는 방식으로, 간편하게 케이블(16)을 케이블 지지 파트(14)로부터 분리시킬 수 있다. 지지 바디(141)는 제 1 굴곡 프레임(13)의 폭 방향으로 길쭉한 형상을 가질 수 있다.

제 1 굴곡 프레임(13)이 메인 프레임(12)으로부터 굴곡되어 있으므로, 케이블 지지 파트(14)에 수용된 케이블(16)은 초기 상태, 다시 말하면 제 1 굴곡 프레임(13)이 신전 상태에 있을 때에도 케이블 지지 파트(14) 내부에서 하방으로 장력을 인가하는 상태로 마련된다(도 5 참조). 또한, 제 1 굴곡 프레임(13)이 굴곡된 상태에서도, 케이블(16)은 케이블 지지 파트(14) 내부에서 하방으로 장력을 인가하는 상태로 마련된다(도 6 참조). 이와 같은 구조에 따르면, 지지 수용 홈(142)이 개구된 상태로 마련되더라도, 케이블(16)은 케이블 지지 파트(14)로부터 분리되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 굴곡 프레임(13)이 완전히 구부러진 상태에서, 사용자의 손가락 끝은 손바닥에 닿을 수 있다.

구동 모터(15)는 케이블(16)에 동력을 전달할 수 있다. 구동 모터(15)는 케이블(16)에 꼬임을 발생시키는 방식으로, 케이블(16)로부터 케이블 지지 파트(14)에 인가되는 장력의 세기를 조절할 수 있다. 구동 모터(15)는 하박 프레임(11)에 배치될 수 있다. 구동 모터(15)가 하박 프레임(11)에 배치됨에 따라, 사용자의 손목에 가해지는 부하가 감소할 수 있다.

구동 모터(15)는 하박 프레임(11)에 배치되고, 동력을 생성하는 모터 바디(151)와, 모터 바디(151)에서 생성된 동력에 의해 회전축(A)을 중심으로 회전하는 모터 헤드(152)를 포함할 수 있다.

모터 헤드(152)는 모터 바디(151)로부터 돌출 형성되는 모터 축(152a)과, 모터 축(152a)에 고정되는 제 1 샤프트(152)와, 제 1 샤프트(152)에 탈착 가능하도록 나사 결합되고 케이블(16)의 양단을 지지하는 제 2 샤프트(152c)를 포함할 수 있다. 케이블(16)이 구동 중 마모에 의해 손상될 경우, 제 2 샤프트(152c)를 분리하여 케이블(16) 및 제 2 샤프트(152c)를 일체로 교체 가능하다.케이블(16)은 양단이 구동 모터(15)에 연결되고, 중앙부가 케이블 지지 파트(14)에 걸린 상태로 마련될 수 있다. 케이블(16)의 제 1 단(16a) 및 제 2 단(16b)은 모터 헤드(152)의 회전축(A)으로부터 이격된 위치에서 모터 헤드(152)에 연결될 수 있다. 케이블(16)은 구동 모터(15)가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 제 1 굴곡 프레임(13)을 변형시킬 수 있다. 케이블(16)은 구동 모터(15)가 작동하는 동안, 구동 모터(15) 및 세퍼레이터(17) 사이의 구간에서 꼬임이 발생할 수 있다.

세퍼레이터(17)는, 케이블(16)을 통과시키기 위한 두 개의 통과 홀(171, 172)을 포함하고, 하박 프레임(11)의 길이 방향을 따라 구동 모터(15)로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다. 케이블(16)은 세퍼레이터(17)가 분리되는 위치를 설정해 줄 수 있고, 이를 통해, 케이블(16)에 꼬임이 원활하게 발생하도록 보조할 수 있다.

세퍼레이터(17)는 하박 프레임(11) 또는 메인 프레임(12) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 세퍼레이터(17)는 도면에 도시된 바와 같이 하박 프레임(11) 상에 배치될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 세퍼레이터(17)에 케이블(16)이 걸린 상태를 유지하면서, 메인 프레임(12)을 하박 프레임(11)으로부터 분리시킬 수 있다. 세퍼레이터(17)는 세퍼레이터 바디(170)와, 세퍼레이터 바디(170)에 관통 형성되고 케이블(16)의 제 1 부분을 가이드하는 제 1 통과 홀(171)과, 케이블(16)의 제 2 부분을 가이드하는 제 2 통과 홀(172)을 포함할 수 있다. 제 1 통과 홀(171) 및 제 2 통과 홀(172)은 상방으로 개구되는 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 형상을 통해, 사용자는 케이블(16)을 세퍼레이터(17)에 손쉽게 끼울 수 있다.

케이블(16) 중 제 1 단(16a)으로부터 제 1 통과 홀(171)을 통과하는 부분을 제 1 파트(161)라고 지칭하고, 제 2 단(16b)로부터 제 2 통과 홀(172)을 통과하는 부분을 제 2 파트(162)라고 지칭한다. 케이블(16)의 제 1 파트(161) 및 제 2 파트(162)는 구동 모터(15)가 작동하는 동안 서로 꼬일 수 있다.

세퍼레이터(17)는 제 1 고정 부재(81) 또는 제 2 고정 부재(71) 중 어느 하나의 고정 부재와 일체로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 세퍼레이터(17)를 별도로 하박 프레임(11) 또는 메인 프레임(12)에 부착하는 공정이 요구되지 않는다.

제 2 굴곡 프레임(18)은 메인 프레임(12)의 다른 하나의 모서리로부터 연장 형성되고, 제 1 굴곡 프레임(13)과 교차하는 제 2 방향으로 굴곡진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 사람이 손에 힘을 주지 않은 상태에서, 사용자의 검지, 중지, 약지 및 새끼 손가락은 손바닥이 마주하는 공간의 전방 부분을 커버할 수 있고, 사용자의 엄지 손가락은 손바닥이 마주하는 공간의 측방 부분을 커버할 수 있다. 제 1 굴곡 프레임(13)은 사용자의 검지, 중지, 약지 및 새끼 손가락에 대응되도록 초기 형상을 가질 수 있고, 제 2 굴곡 프레임(18)은 사용자의 엄지 손가락에 대응되도록 초기 형상을 가질 수 있다.

메인 가이드(191a, 191b)는 케이블(16)을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 제 1 메인 가이드(191a)는 제 2 굴곡 프레임(18) 상에 배치되어, 케이블(16)을 가이드할 수 있다. 제 1 메인 가이드(191a)는 메인 프레임(12)이 아닌 제 2 굴곡 프레임(18) 상에 배치되므로, 메인 프레임(12)의 법선 방향을 따라 메인 프레임(12)으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다(도 5 참조). 제 1 메인 가이드(191a)는 하박 프레임(11)의 법선 방향을 따라 세퍼레이터(17)로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 케이블(16)은, 관절 운동 장치(100)의 측면에서 바라볼 때를 기준으로, 제 1 굴곡 프레임(13)과 상대적으로 큰 각도를 이루면서 제 1 메인 가이드(191a)로부터 케이블 지지 파트(14)에 연결될 수 있다. 결과적으로, 케이블(16)은. 제 1 굴곡 프레임(13)의 단부만을 굴곡시키는 것이 아니라, 메인 프레임(12) 및 제 1 굴곡 프레임(13)의 연결 부분도 적절하게 굴곡시킬 수 있다. 청구범위에서 기재된 메인 가이드는 제 1 메인 가이드를 지칭하는 것임일 밝혀 둔다. 제 2 메인 가이드(191b)는 메인 프레임(12)의 일 측부에 마련되어, 케이블(16)을 가이드할 수 있다.

보조 가이드(192a, 192b)는 메인 프레임(12)에 배치되어, 케이블(16)을 가이드할 수 있다. 제 1 보조 가이드(192a) 및 제 2 보조 가이드(192b)는 세퍼레이터(17)에 진입하는 케이블(16)의 진입 각도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 보조 가이드(192a)는 제 1 메인 가이드(191a) 및 세퍼레이터(17) 사이에 마련되어, 케이블(16)이 상대적으로 큰 각도를 이루며, 세퍼레이터(17)의 제 2 통과 홀(172)로 진입할 수 있도록 보조할 수 있다. 한편, 제 2 보조 가이드(192b)는 제 2 메인 가이드(192a) 및 세퍼레이터(17) 사이에 마련되어, 케이블(16)이 상대적으로 큰 각도를 이루며, 세퍼레이터(17)의 제 1 통과 홀(171)로 진입할 수 있도록 보조할 수 있다. 케이블(16)과 가이드들 간의 마찰을 줄이기 위한 곡률을 만들기 위해, 가이드, 즉 보조 가이드는 복수 개가 마련될 수 있다.

메인 가이드 및 보조 가이드는 상방으로 개구되어 있어, 케이블을 수용할 수 있다. 사용자는 케이블을 하측으로 끼우는 방식으로, 케이블을 메인 가이드 또는 보조 가이드에 장착시킬 수 있다.

인터페이스(80)는 신호를 입력 받아 제어부로 전송할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스(80)는 사용자가 터치 가능한 터치 패드를 포함할 수 있다. 사용자는 구동 모터(15)의 작동 시간, 세기, 반복 횟수 및 유지 시간 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.

제어부(C)는 인터페이스(80)에서 입력 받은 신호에 기초하여, 구동 모터(15)를 제어할 수 있다.

하박 패드(91)는 하박 프레임(11)의 하면에 부착되어, 착용감을 향상시킬 수 있다. 메인 패드(92)는 메인 프레임(12) 및 제 1 굴곡 프레임(13)의 하면에 부착되어, 착용감을 향상시킬 수 있다. 엄지 패드(98)는 제 2 굴곡 프레임(18)의 하면에 부착되어, 착용감을 향상시킬 수 있다. 하박 패드(91), 메인 패드(92) 및 엄지 패드(98) 각각은 실리콘 소재일 수 있다.

도 7은 일 실시 예에 따른 하박 프레임으로부터 메인 프레임이 분리된 상태를 개략적으로 도시하는 정면도이다.

도 7을 참조하면, 사용자는 하박 프레임(11)으로부터 메인 프레임을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자는 케이블(16)의 일 포인트(P)를 절개하고, 연결 부재를 제거하는 방식으로, 하박 프레임(11)으로부터 메인 프레임을 분리시킬 수 있다. 구체적으로, 제 1 고정 부재(81)에 고정된 제 2 고정 부재를 분리시키는 방식으로, 메인 프레임이 분리될 수 있다. 메인 프레임이 제거되더라도, 케이블(16)은 구동 모터(15)에 연결된 상태로 유지되고, 두 부분이 케이블 지지 파트(14)에 연결된 상태로 유지될 수 있다. 하박 프레임(11) 및 메인 프레임(12)을 탈착 가능하게 설계함으로써, 메인 프레임(12) 상에서 구조적 손상이 있거나, 케이블(16)의 손상이 있을 때 교체가 용이할 수 있다. 케이블(16)의 탈부착이 가능하므로, 케이블(16)을 보조기로부터 탈착한 뒤 메인 프레임(12)을 교체하고, 케이블(16)을 다시 부착하여 재사용 가능하게 할 수 있다.

사용자는 새로운 메인 프레임을 하박 프레임(11)에 부착하고, 일 포인트(P)를 다시 묶어서, 케이블 지지 파트에 케이블(16)을 거는 방식으로, 관절 운동 장치를 조립할 수 있다.

도 8은 일 실시 예에 따른 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 도 9 및 도 10은 일 실시 예에 따른 스토퍼를 개략적으로 도시하는 단면도이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 관절 운동 장치(200)는 하박 프레임(21), 메인 프레임(22), 제 1 굴곡 프레임(23), 제 2 굴곡 프레임(28), 케이블 지지 파트(24), 케이블(26) 및 스토퍼(29)를 포함할 수 있다.

스토퍼(29)는 제 1 굴곡 프레임(23) 상에 배치되고, 제 1 굴곡 프레임(23)의 최대 신전 각도를 설정할 수 있다. 예를 들어, 스토퍼(29)는 제 1 굴곡 프레임(23)의 길이 방향을 따라 배치되는 제 1 스토퍼 블록(291) 및 제 2 스토퍼 블록(292)을 포함할 수 있다. 제 1 스토퍼 블록(291) 및 제 2 스토퍼 블록(292)은 서로 분리되어 있다가, 케이블(26)의 장력에 의해 제 1 굴곡 프레임(23)이 신전되어 일정 각도에 도달할 경우, 서로 접촉하여, 제 1 굴곡 프레임(23)의 과도한 신전을 방지할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

1. 하박 프레임;
   상기 하박 프레임에 연결되는 메인 프레임;
   상기 메인 프레임의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 1 굴곡 프레임;
   상기 메인 프레임의 다른 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 2 굴곡 프레임;
   상기 제 1 굴곡 프레임의 단부에 배치되는 케이블 지지 파트;
   상기 하박 프레임에 배치되는 구동 모터;
   양단이 상기 구동 모터에 연결되고, 중앙부가 상기 케이블 지지 파트에 걸린 상태로 마련되고, 상기 구동 모터가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 상기 제 1 굴곡 프레임을 변형시키는 케이블;
   상기 제 2 굴곡 프레임 상에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하는 메인 가이드; 및
   상기 메인 프레임에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하고, 상기 케이블의 경로를 설정하는 보조 가이드를 포함하고,
   상기 메인 가이드는, 상기 메인 프레임의 법선 방향을 따라 상기 메인 프레임으로부터 이격된 위치에 마련되고,
   상기 케이블의 양단은 상기 구동 모터에 연결되고, 상기 케이블의 일부는 상기 제 1 굴곡 프레임에 걸리고, 상기 케이블의 다른 일부는 상기 제 2 굴곡 프레임에 걸린 상태로 마련되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 모터는, 상기 하박 프레임에 배치되고 동력을 생성하는 모터 바디와, 상기 모터 바디에서 생성된 동력에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 모터 헤드를 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 케이블의 제 1 단 및 제 2 단은 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 모터 헤드에 연결되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이블을 통과시키기 위한 두 개의 통과 홀을 포함하고, 상기 하박 프레임의 길이 방향을 따라 상기 구동 모터로부터 이격된 위치에 마련되는 세퍼레이터를 더 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 케이블은, 상기 구동 모터가 작동하는 동안, 상기 구동 모터 및 세퍼레이터 사이의 구간에서 꼬임이 발생하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 세퍼레이터는 상기 하박 프레임 또는 메인 프레임에 연결되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 4 항에 있어서,
   상기 메인 가이드는, 상기 하박 프레임의 법선 방향을 따라 상기 세퍼레이터로부터 이격된 위치에 마련되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
   
10. 삭제
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 하박 프레임에 배치되는 제 1 고정 부재; 및
    상기 메인 프레임에 배치되고, 상기 제 1 고정 부재에 탈착 가능한 제 2 고정 부재를 더 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 상기 제 1 고정 부재 및 제 2 고정 부재 중 어느 하나의 고정 부재와 일체로 형성되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
13. 제 4 항에 있어서,
    상기 케이블 지지 파트의 길이는 상기 두 개의 통과 홀 사이의 거리보다 큰, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이블 지지 파트는,
    상기 제 1 굴곡 프레임에 배치되는 지지 바디; 및
    상기 지지 바디의 상면으로부터 하방으로 함몰 형성되고, 상기 케이블을 수용하는 지지 수용 홈을 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 지지 바디는, 상기 제 1 굴곡 프레임의 폭 방향으로 길쭉한 형상을 갖는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 모터를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부에 신호를 전송 가능한 인터페이스를 더 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 굴곡 프레임 상에 배치되고, 상기 제 1 굴곡 프레임의 최대 신전 각도를 설정하는 스토퍼를 더 포함하는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
18. 하박 프레임;
    상기 하박 프레임에 연결되는 메인 프레임;
    상기 메인 프레임의 어느 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 제 1 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 1 굴곡 프레임;
    상기 메인 프레임의 다른 하나의 모서리로부터 연장 형성되고 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향으로 굴곡진 형상을 갖는 제 2 굴곡 프레임;
    상기 제 1 굴곡 프레임의 단부에 배치되는 케이블 지지 파트;
    상기 하박 프레임에 배치되는 구동 모터;
    양단이 상기 구동 모터에 연결되고, 중앙부가 상기 케이블 지지 파트에 걸린 상태로 마련되는 케이블;
    상기 구동 모터를 제어하는 제어부;
    상기 제어부에 신호를 전송 가능한 인터페이스;
    상기 제 2 굴곡 프레임 상에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하는 메인 가이드; 및
    상기 메인 프레임에 배치되어 상기 케이블을 가이드 하고, 상기 케이블의 경로를 설정하는 보조 가이드를 포함하고,
    상기 메인 가이드는, 상기 메인 프레임의 법선 방향을 따라 상기 메인 프레임으로부터 이격된 위치에 마련되고,
    상기 케이블의 양단은 상기 구동 모터에 연결되고, 상기 케이블의 일부는 상기 제 1 굴곡 프레임에 걸리고, 상기 케이블의 다른 일부는 상기 제 2 굴곡 프레임에 걸린 상태로 마련되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 케이블은, 상기 구동 모터가 작동하는 동안 꼬임이 발생하여 상기 제 1 굴곡 프레임을 변형시키는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.
    
20. 제 18 항에 있어서,
    상기 구동 모터는, 상기 하박 프레임에 배치되고 동력을 생성하는 모터 바디와, 상기 모터 바디에서 생성된 동력에 의해 회전축을 중심으로 회전하는 모터 헤드를 포함하고,
    상기 케이블의 제 1 단 및 제 2 단은 상기 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 모터 헤드에 연결되는, 정밀 재활을 위한 손가락 관절 운동 장치.

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