KR20050119773A - 편마비 환자용 상지 대칭운동 재활훈련기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편마비 환자용 대칭형 상지 재활훈련기구에 관한 것이다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명의 편마비 상지재활기구는, 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부; 일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 기어들을 구비하고, 상기 기어들이 움직여 상기 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭 회전 운동하게 하는 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대위의 일측에 위치하며, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제1기구고정부; 상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며, 회내 및 회외 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제2기구고정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 종래의 편마비의 상지 재활기구의 단점을 보완하여, 부피가 작고, 무게가 가벼우며, 외부전원이 필요하지 않으며, 다기능적인 편마비의 상지 재활기구를 제공한다. 또한, 자신의 건측 손을 이용해 자신의 환측 손을 움직이게 하는 편마비의 상지 재활기구를 제공한다. 또한 본발명은 전완 뿐만 아니라 팔목도 훈련할 수 있는 편마비의 상지 재활기구를 제공한다.

Description

편마비 환자용 상지 대칭운동 재활훈련기구{Upper limb symmetric motion trainer for the rehabilitation of hemiplegic patients}

본 발명은 편마비 환자용 대칭형 상지 재활훈련기구에 관한 것이다.

편마비(偏痲痺)란 오른쪽 또는 왼쪽의 상지와 하지의 근력이 함께 저하되어 움직이지 못하는 상태를 말한다. 일반적으로 편마비를 반신불수(Hemiplegia)라 한다. 편마비는 수의운동(隨意運動)을 관장하는 추체로(錐體路)가 대뇌의 피질 및 피질하, 내포(內包), 뇌간(腦幹) 어느 부위에서 장애를 받아 일어나는데, 그때 추체로가 연수와 척수 경계부에서 대부분이 교차되므로 마비는 장애 쪽과는 반대쪽에서 일어난다. 일반적으로 편마비는 뇌혈관장애 즉 뇌졸증으로 인한 것이 가장 많고, 그 밖에 뇌종양·다발성경화증·두부외상·뇌농양 등에 의해 발병할 때도 있다.

뇌졸중(stroke)은 60세 이상의 연령층에서 신체불구를 일으키는 가장 중요한 병으로서 단일 질환으로서는 암, 교통사고와 함께 사망사고에 대한 주요 3대 원인으로 꼽히고 있으며 전문적인 노동력의 소실과 기능 향상을 고려할 때 보건비용 부담이 가장 높은 질환이다. 또한 뇌졸중은 아주 드문 경우를 제외하고는 뇌의 한쪽에 병변이 한정되어 나타나므로 전형적으로 뇌손상이 있는 반대편 상하지의 마비와 기능장애를 수반하게 된다.

뇌졸중에 의한 편마비 환자들의 상지 재활을 위해 일반적으로 물리치료사가 수동적 운동치료를 수행해야 하는데, 이는 치료사의 상당한 수고를 요구한다.

편마비 치료에서 제일 중요한 것은 대칭성 운동이며, 이 대칭성 운동의 중요한 요소가 무게중심이동(Weight Bearing)이다. 편마비 치료에 많이 이용되는 운동으로서, 팔꿈치·손목·무릎 등의 관절을 축으로 하여 굽히는 굴곡(flexion)과, 반대로 펴는 신전(extention), 상지 또는 하지 등을 안쪽으로 돌려 트는 회내(回內)(pronation)와 반대로 바깥쪽으로 돌려 트는 회외(supination) 등의 운동이 있다. 편마비환자의 아픈측을 환측(Affected Side)이라 하며, 손상받지 않은 반대측을 건측(Unaffected Side)이라 의학용어로 표현한다. 편마비의 경우 건측은 시간이 흐를수록 변형되어 나쁘게 된다. 편마비 환자는 뇌에서 환측을 도와 주어야 한다는 보상작용이 작용하여 환측을 운동시킬때 보상작용이 발생하여 오랜시간이 흐르면서 변형된다. 환측으로 몸무게를 이동시키지 못하는 것도 뇌에서 환측이 위험하다고 지시하여 몸무게 이동을 하지 못하게 하는 것이다.

종래 편마비의 상지 재활기구들은 주로 어깨(shoulder)나 팔꿈치(elbow)에 관한 것을 다루었으며, 손목에 관한 것은 거의 없다.

종래 편마비의 상지 재활기구들은 팔꿈치와 어깨의 운동에 있어서 대칭성의 운동은 이루어지고 있으나, 하나의 재활기구로 단지 하나의 운동기능만을 수행할 수 있게 되어있었다. 그래서 종래에는 편마비의 상지 재활치료의 경우, 상지의 복합적인 운동이 필요한 각 치료마다 다른 재활기구로 옮겨가며 치료를 받아야 하는 불편함이 있다.

또한 종래 편마비의 상지 재활기구들은, 대칭성운동에 있어, 건측의 힘을 전기적 신호로 바꾸어 환측에 전달하는 이차적인 운동전달 형태를 가지므로, 기계 자체적으로 외부전력을 소비한다는 단점이 있다.

또한 종래 편마비의 상지 재활기구들은, 기계의 부피 또한 너무 커서 1인이 기구를 옮길 수 없다는 기구 이동에 대한 단점을 가지고 있었다.

따라서, 종래 편마비의 상지 재활기구들은, 반사 작용(mirror action)에 대한 수행을 하면서도, 부피가 크고, 무게가 무거우며, 외부전원을 사용하며, 다기능적이지 못하다는 단점을 가지고 있다.

특히, 종래 편마비의 상지 재활기구들은, 재활치료사에 의해 수동적인 피드백을 위주로 치료를 받도록 설계되어 있어, 자신에 맞는 치료가 어려웠다. 따라서, 자신의 건측 팔을 이용해 자신의 환측 팔을 움직이게하는 편마비의 상지 재활기구가 요망된다.

따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 종래의 편마비의 상지 재활기구의 단점을 보완하여, 부피가 작고, 무게가 가벼우며, 외부전원이 필요하지 않으며, 다기능적인 편마비의 상지 재활기구를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 자신의 건측 손을 이용해 자신의 환측 손을 움직이게 하는 편마비의 상지 재활기구를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 전완 뿐만 아니라 팔목도 훈련할 수 있는 편마비의 상지 재활훈련기구를 제공하는 것이다.

본 발명은 편마비 환자용 대칭형 상지 재활훈련기구에 관한 것이다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 특징점을 나열하면 다음과 같다.

본 발명의 상지 재활훈련기구는, 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부; 일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 기어들을 구비하고, 상기 기어들이 움직여 상기 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭 회전 운동하게 하는 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대위의 일측에 위치하며, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제1기구고정부; 상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며, 회내 및 회외 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제2기구고정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부는 환자의 마비된 손을 건측과 동일한 위치로 고정시키기 위한 벨크로를 더 구비한다.

상기 기어부는 4개의 평기어 및 8개의 베어링를 구비한다.

상기 4개의 평기어는 두개씩 맞물려지며, 맞물려진 평기어들이 서로 일직선을 이루면서 정해진 위치에서 회전하도록 구성되고, 상기 손잡이대는 상기 4개의 평기어중 양끝의 기어와 연결되어 정해진 궤적으로 대칭회전운동하는 것을 특징으로 한다.

상기 기어부는 제1기구고정부와 제2기구고정부 중의 하나를 택일하여 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부가 장착된 상기 기어부가, 손목의 굴곡과 신전 운동시에 운동의 중심이 지면과 수직으로 향하도록, 상기 제1기구고정부에 고정 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부가 장착된 상기 기어부가, 손목의 회전 중심 축이 지면과 수평한 방향으로 향하도록, 상기 제2기구고정부에 고정 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 팔고정부의 밑면과 받침대의 상면에 벨크로가 부착되어, 팔고정부의 위치를 바꿀 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부; 상기 계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 굴곡 및 신전 재활훈련이 가능한 상지 재활훈련기구는, 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부; 일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대위의 일측에 위치하며 기어부를 고정하는 제1기구고정부; 상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부; 상기 계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 회내 및 회외 재활훈련이 가능한 상지 재활훈련기구는, 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부; 일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며 기어부를 고정하는 제2기구고정부; 상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부; 계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 표시부는, LCD표시부와 랩뷰 소프트웨어(Labview S/W)를 이용한 표시부를 구비한다.

상기 계측회로부는 각도 계측용 가변저항을 포함한다.

또한, 본 발명의 상지 재활훈련기구는, 제1손잡이, 제2손잡이, 제1손잡이연결부, 제2손잡이연결부, 제3손잡이연결부를 각각 구비하는 2개의 손잡이대; 외부 일 측에 상기 2개의 손잡이대가 장착되며, 상기 손잡이대가 장착된 면에서 양측면에 기어부 거치용 돌기를 구비하며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부; 사용자의 전완을 고정하기 위한 제1고정홈을 구비한 팔고정부; 상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대; 상기 받침대위의 한쪽 가장자리에 위치하며, 제2고정홈을 구비하며, 상기 제2고정홈에 기어부 거치용 돌기를 끼워 기어부를 고정하는 제1기구고정부; 상기 받침대의 가운데에 기어부의 전면부와 같은 넓이로 이루어진 관통 공간을 구비하며, 상기 관통 공간에 기어부가 일부만 넣어지도록 기어부 거치용 돌기에 의해 제지되게 하여 기어부를 고정하는 제2기구고정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1손잡이연결부는 상기 제1손잡이의 끝 부분에 연결되어 있으며, 상기 제2손잡이연결부는 상기 제1손잡이와 제2손잡이를 연결하는 부분이며, 상기 제3손잡이연결부는 상기 제2손잡이와 기어부를 연결하는 부분이고, 상기 제1손잡이연결부, 제2손잡이연결부, 제3손잡이연결부 각각은 적어도 하나의 벨크로홀을 구비한다.

상기 기어부는 상기 제1기구고정부와 상기 제2기구고정부 중의 하나를 택일하여 고정하며; 상기 기어부가 상기 제1기구고정부에 고정되면, 재활훈련에 사용되는 손잡이는 상기 제2손잡이가 되고, 환측손을 고정하기위해 사용되는 벨크로홀은 상기 제2손잡이연결부의 벨크로홀 및 상기 제3손잡이연결부의 벨크로홀이 되고; 상기 기어부가 상기 제2기구고정부에 고정되면, 재활훈련에 사용되는 손잡이는 상기 제1손잡이가 되고, 환측손을 고정하기위해 사용되는 벨크로홀은 상기 제1손잡이연결부의 벨크로홀 및 상기 제2손잡이연결부의 벨크로홀이 되는 것을 특징으로 한다.

상기 팔고정부는, 그 외부가 인조가죽으로 덮여있고, 그 내부가 전완에 전체적으로 밀착될 수 있도록 스펀지로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상지대칭운동기구의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상지재활훈련기구의 개략적인 외관의 구조도로서, 도 1의 (a)는 굴곡과 신전의 재활훈련을 수행할 때의 구조도이고, 도 1의 (b)는 회내와 회외의 재활훈련를 수행할 때의 구조도이다.

도 1의 (a) 및 (b)는 손잡이부(100), 기어부(200), 팔고정부(300), 받침대(400), 제1 기구고정부(500), 제2 기구고정부(600)를 구비한다. 도 1의 상지재활훈련기구는, 손잡이부(100)가 부착된 기어부(200)의 고정위치를, 제1 기구고정부(500) 또는 제2 기구고정부(600)로 바꿈에 의해, 굴곡 및 신전 재활훈련(도 1의 (a)) 또는 회내 및 회외의 재활훈련(도 1의 (b))을 선택적으로 수행할 수 있다.

손잡이부(100)는 기어부(200)에 고정, 장착되어 있는 2개의 손잡이대를 구비하는데, 기어부(200)의 기어의 움직임에 따라, 이 두개의 손잡이대가 서로 대칭으로 움직이도록 되어있다. 손잡이부(100)는 환자의 마비된 손을 건측과 동일한 위치로 고정시키기 위한 벨크로(미도시)를 구비하고 있다.

기어부(200)는 기어부(200)의 일 측에 손잡이부(100)가 고정 장착되며, 기어부(200) 내부의 기어들이 움직여 손잡이부(100)의 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭 회전 운동하게 한다. 즉, 기어부(200)는 4개의 평기어를 구비하며 상기 4개의 평기어중 두개씩 맞물려지며, 맞물려진 평기어들이 서로 일직선을 이루면서 정해진 위치에서 회전하도록 구성되고, 양끝의 기어와 연결되어 있는 손잡이부(100)의 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭회전운동하게 한다.

팔고정부(300)는, 사용자의 전완을 팔고정부(300)에 올려놓도록 하여, 전완을 고정하기 위한 수단이다. 이것은 재활훈련중 손목을 제외한 다른 신체가 움직이는 것으로 인해 손목이 덜 움직이게 되고 이로 인해 운동효과가 감소하는 것을 막기 위해서이다. 실제로 환자는 손목이 마비되어 있기 때문에 손목과 함께 어깨나 팔을 움직여 운동을 수행하게 된다. 팔고정부(300)는 굴곡 및 신전 재활훈련시와, 회내 및 회외 재활훈련시 둘다에 공통적으로 쓰인다.

받침대(400)는 손잡이부(100), 기어부(200), 팔고정부(300), 제1 기구고정부(500), 제2 기구고정부(600)를 받쳐주기 위한 수단이다.

제1 기구고정부(500)는 받침대(400) 위의 일측에 위치하며, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부(200)를 제1 기구 고정부(500)에 장착하여 고정하기 위한 수단이다.

제2 기구 고정부(600)는 받침대(400)의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며, 회내 및 회외 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부(200)를 제2 기구 고정부(500)에 장착하여 고정하기 위한 수단이다.

즉, 도1의 상지재활훈련기구에서는 훈련을 위해 사용자가 전완을 팔고정부(300)에 올려 놓고 손으로 손잡이부(100)의 손잡이대를 잡는다. 이때 기어부(200)를 제1 고정부에 고정시켰으면 굴곡 및 신전 재활훈련을 할수 있고, 기어부(200)를 제2 고정부에 고정시켰으면 회내 및 회외 재활훈련을 할 수 있다.

이렇게 손잡이부(100)가 고정, 장착된 기어부(200)를 제1 고정부 또는 제2 고정부에 위치하게 함으로써, 손목의 굴곡과 신전 운동시에 운동의 중심이 지면과 수직으로 향하도록, 회내와 회외 운동시에 손목의 회전 중심 축이 지면과 수평한 방향으로 향하도록 만들어 주게 된다. 도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 상지재활기구는 종래에 비해 부피가 작으며, 다기능을 구비하며, 별도의 외부전원이 필요하지 않는다.

도 2는 도1의 손잡이부(100)와 기어부(200)의 연결을 설명하기위한 설명도이다. 도 2와 같이 손잡이부(100)는 두개의 손잡이대로 이루어지며, 각 손잡이대는 기어부(200)의 일 측에 고정 장착되는데, 특히, 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 기어부(200)의 4개의 평기어중, 양끝의 기어에 각 손잡이대가 각각 연결된다. 따라서, 도 2에서 기어부(200)의 일측의 양쪽 가장자리에 손잡이대가 각각 장착되어 있다. 각 손잡이대는 제1손잡이(110), 제2손잡이(120), 제1손잡이연결부(130), 제2손잡이연결부(140), 제3손잡이연결부(150)를 구비하는데, 이는 도3의 설명부분에서 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 도2의 손잡이대의 설명도이다. 손잡이부(100)는 두개의 손잡이대로 이루어지며, 각 손잡이대는 제1손잡이(110), 제2손잡이(120), 제1손잡이연결부(130), 제2손잡이연결부(140), 제3손잡이연결부(150)를 구비한다.

제1손잡이(110)는 회외 및 회내 재활훈련을 수행하기위한 손잡이이다. 즉, 손잡이부(100)가 부착된 기어부(200)가 제2 기구 고정부(500)에 장착, 고정하여 도 1의 (b)와 같이 되었을 때, 사용자는 손으로 제1손잡이(110)를 붙잡고 회외 및 회내 재활훈련을 수행할 수 있다.

제2손잡이(120)는 굴곡(屈曲) 및 신전(伸展) 재활훈련을 수행하기 위한 손잡이이다. 즉, 손잡이부(100)가 부착된 기어부(200)가 제1 기구고정부(500)에 장착, 고정하여 도 1의 (a)와 같이 되었을 때, 사용자는 손으로 제2손잡이(120)를 붙잡고 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행할 수 있다.

제1손잡이연결부(130)는 제1손잡이(110)의 끝 부분에 연결되어 있으며, 제1손잡이를 잡았을때 미끄러지지 않도록 저지해주는 역활을 한다. 또한, 제1손잡이연결부(130)는 제1벨크로홀(135)를 구비한다. 제1벨크로홀(135)은 제2벨크로홀(145)과 함께 환측손을 고정시키기 위한 벨크로를 달기 위한 부분이다.

제2손잡이연결부(140)은 제1손잡이(110)과 제2손잡이(120)을 연결하기위한 부분이며, 제2벨크로홀(145)와 제3벨크로홀(147)을 구비한다. 제2벨크로홀(145)은 제1벨크로홀(135)과 함께 환측손을 고정시키기 위한 벨크로를 달기 위한 부분이고, 제3벨크로홀(147)은 제4벨크로홀(155)과 함께 환측손을 고정시키기 위한 벨크로를 달기 위한 부분이다.

제3손잡이연결부(140)은 제2손잡이(110)와 기어부(200)를 연결하기위한 부분이며, 제4벨크로홀(155)을 구비한다. 제4벨크로홀(155)은 제3벨크로홀(147)과 함께 환측손을 고정시키기 위한 벨크로를 달기 위한 부분이다.

각 손잡이의 길이는 약 90mm 이다. 손잡이부와 기어가 연결되었을 때, 손잡이부의 회전중심으로부터 굴곡, 신전을 위한 손잡이 까지의 거리는 약 55mm이다.

도 4a는 도1의 손잡이부와 기어부의 연결상태도이다. 기어부(200) 내부는 네 개의 평기어, 즉, 제1기어(220), 제2기어(230), 제3기어(240), 제4기어(250)들로 이루어지며, 이 기어들은 기어부 케이스(260)에 장착되어 있는 한 기어당 2개의 베어링(210)으로 총 8개의 베어링(210)에 의해 고정된다. 기어부(200)는 그것의 양 측면에 기어부 거치용 돌기(270)을 구비하는데, 기어부 거치용 돌기(270)는 제1기구고정부(500)에 있는 제2기구고정홈(550)의 크기와 같으며, 그 홈에 고정하여, 재활훈련중 기구가 흔들리지 않도록 하여 정확히 훈련 과제를 수행할 수 있게 한다.

도 4b는 도1의 손잡이부와 기어부의 연결구성도이다. 기어(220, 230, 240, 250)의 중심축간 간격은 60mm이며, 베어링(210)의 크기는 외경 47mm 내경 20mm이다. 기어부(200)의 총 외관은 가로 290mm, 세로 90mm, 폭은 112mm이다.

손잡이대(101, 102)와 기어(220, 230, 240, 250)가 움직이는 원리는 다음과 같다. 사용자가 오른쪽 손잡이대(101)를 잡고 회전시키면, 이 오른쪽 손잡이대(101)와 연결된 맨 오른쪽의 기어인 제4기어(250)가 오른쪽 손잡이대(101)의 움직임과 같은 방향으로 움직이게 된다. 이때 회전하는 제4기어(250)와 톱니가 맞물려 있는 제3기어(240)가 반대 방향으로 같은 속력으로 회전하고, 그 옆의 기어인 제2기어(230)를 같은 속도로 제4기어(250)와 같은 속력으로 같은 방향으로 회전 시킨다. 이렇게 회전된 제2기어(230)는 마지막으로 맨 왼쪽 기어인 제1기어(220)를 제4기어(250)와 같은 속력으로 반대방향으로 회전 시키며, 이 맨 왼쪽 기어인 제1기어(220)와 연결된 왼쪽 손잡이대(102)는 오른쪽 손잡이(101)와 반대방향(대칭적)으로 회전하게 된다. 이러한 회전운동은 모두 동시에 이루어지므로, 마찬가지로 왼쪽손잡이대(102)에 힘을 가하는 경우에도, 오른쪽손잡이대(101)가 왼쪽 손잡이대(102)와 대칭적으로 움직이게 된다. 기어 뒤축에 연결된 손잡이의 각도 계측용 가변저항(미도시)에 따라, 오른쪽 손잡이대(101)의 경우 시계방향으로 150도, 반 시계방향으로 150도까지 움직일 수 있고, 왼쪽 손잡이대(102)의 경우도 반시계방향으로 150도 시계방향으로 150도 까지 움직일 수 있다. 도 4에서 알수 있듯이, 본 발명에서는 자신의 건측 손을 이용해 자신의 환측 손을 움직이게 하는 상지재활훈련을 할 수 있다..

도 5는 도1의 기구고정부 및 팔고정부를 설명하기위한 설명도이다.

팔고정부(300)는, 상지대칭 재활훈련시 환자의 전완을 고정시키기 위한 제1고정홈(350)을 구비한다. 팔 고정부는 환자의 피부와 직접 닿게 되므로 욕창 및 피부염 방지를 위하여 외부는 인조가죽으로 이루어 져있으며, 내부는 팔고정부가 전완에 전체적으로 밀착될 수 있도록 하기 위해 스펀지로 구성되었다. 그러므로 본발명의 상지재활기구는 무게가 가볍다.

기어부 케이스(260)가 장착되어 고정되는 제1기구고정부(500)는 제2고정홈(550)을 가지고 있으며, 회외 및 회내 재활훈련을 수행할 때(도 1의 (b)) 제2고정홈(550)에 기어부 거치용 돌기(270)를 넣어 고정시킨다.

제2기구고정부(600)는 관통 공간으로 이루어지며, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행할때(도 1의(a)) 이 관통 공간에 기어부 케이스(260)가 일부만 넣어지도록 기어부 거치용 돌기(270)에 의해 제지되게 되어 있다. 상기 관통 공간은 기어부 케이스(260)의 전면부(가로와 세로)와 같은 넓이로 이루어져 있다. 따라서, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행할때(도 1의(a))의 손잡이부(100)의 높이는 기어부 거치용 돌기(270)와 손잡이부(100)에 따라 결정된다. 이때 받침대(400)의 상면과 제3손잡이연결부(140)의 윗면이 이루는 높이는, 받침대(400)와 팔고정부(300)의 제1고정홈(350) 사이의 높이와 동일하다.

또한, 받침대(400)의 상면은 환자의 전완 길이 및 재활훈련시 불편함 여부에 따라 팔고정부(300)의 위치를 바꿀 수 있도록 벨크로가 부착되어 있으며, 팔고정부(300) 밑바닥에 부착된 벨크로와 함께 팔고정부(300)를 받침대(400)에 고정시킨다.

도 6는 굴곡 및 신전 훈련시 도1의 손잡이부의 동작 설명도이다. 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행하기 위해서, 도 1의(a)와 같이, 기어부 케이스(100)가 제1기구고정부(500)에 장착, 고정된다. 굴곡 및 신전 운동을 수행하기 위해서는, 손잡이부(100)의 회전중심축이 지면과 수직방향으로 향하게 해야 한다. 도 6의 (a)는 환자의 손목이 90도 신전 되었을 때 손잡이부(100)의 위치를 나타내며, 도 6의 (b)는 환자가 운동을 수행하지 않고 있을 때 손잡이(100)의 위치를 나타내고, 도 6의 (c)는 환자가 손목을 90도 굴곡시킬 때 손잡이부(100)의 위치를 나타낸다.

도 7은 회내 및 회외 훈련시 도1의 손잡이부의 동작 설명도이다. 회내 및 회외 재활훈련을 수행하기 위해서, 도 1의 (b)와 같이 기어부 케이스(100)가 제2 기구고정부(600)에 장착하여 고정한다. 회내 및 회외 운동을 수행하기 위해서는 손잡이부(100)의 회전중심축이 지면과 수평한 방향으로 놓이도록 해야한다. 도 7의 (a)는 환자의 전완이 90도 회외했을 때 손잡이부(100)의 위치를 나타내며, 도 7의 (b)는 환자가 운동을 수행하지 않고 있을 때 손잡이부(100)의 위치를 나타내고, 도 7의 (c)는 환자가 손목을 90도 회내했을 때 손잡이의 위치를 나타낸다.

도 8은 정면에서 손잡이부의 움직임을 나타낸 그림이다. 도 6의 (a), (b), (c) 및 도 7의 (a), (b), (c)에 대한 재활훈련시 손잡이부의 동작을 각각의 전면에서 보면 도 8의 (a), (b), (c)와 같다. 본 발명에서 손잡이부(100)의 왼쪽손잡이대(102)과 오른쪽손잡이대(101)는 동일한 속도로 대칭된 움직임을 보이게 된다. 따라서 본 발명의 상지대칭운동기구는 건측의 움직임 및 기능과 동일한 움직임 및 기능을 환측에 전달함으로써 보다 효율적인 재활훈련을 유도할 수 있다.

본 발명의 상지재활훈련기구는 표시부(미도시)를 구비하고 있다. 본 발명의 상지재활훈련기구의 표시부는 외부의 LCD 표시부와 랩뷰 소프트웨어(LabView S/W(National Instrument Ltd., USA))를 이용한 표시부로 이루어진다. 이 두 표시부는 공통적으로 기어부(200)의 계측회로부에 포함된 5k옴의 가변저항으로부터 바뀌어져 나오는 전기신호를 수신한다. 이 신호는 가변저항과 LCD사이를 연결하는 계측회로를 통하여 환자가 손잡이의 위치를 알 수 있도록 각도로 변환되어 LCD에 표시 하고, 실험자가 환자의 운동 시 손잡이 위치와 속도를 알 수 있도록 랩뷰에 각도와 그래프로 표시한다. LCD 표시부의 경우, 마이크로콘트롤러을 이용하여 전압값을 각도로 변환하며, 이때의 각도는 -150도에서 150도까지 표시하도록 되어 있는데, 상기 전압값에 맞는 각도는 기 저장된 각도 계산 테이블에 따라 구해진다. 상기 마이크로콘트롤러로 PIC16C73를 사용할 수 있다. 랩뷰 표시부의 경우 실험자가 환자의 변화 추이를 보기 위한 방법으로 설계하였으며, 각도가 숫자와 그래프로 표시되고 일정 시간동안 측정된 값들을 텍스트 파일로 저장 할 수 있도록 하였다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상지재활훈련기구의 표시부의 개략적인 흐름도이다.

LCD표시부의 마이크로로콘트롤러와 랩뷰표시부는 각도 계측용 가변저항으로부터 출력되는 전기신호를 수신한다(s1000).

LCD표시부의 경우, 마이크로콘트롤러에서 수신된 전기신호 즉, 전압값에 대응되는 각도를 기 저장된 각도 계산 테이블에서 검색하고(s1100), 검색된 데이터가 상기 전압값에 대응된 각도로서 지정하는 각도-전압 변환을 행하고(s1200), 이를 LCD표시부로 출력한다(s1300).

랩뷰표시부의 경우, 랩뷰소프트웨어의 소정의 프로그램을 이용하여 각도 계측용 가변저항으로부터 출력되는 전기신호를 연속적으로 수신하여 환자의 운동의 속도 및 각도를 검지하여(s2100), 이로부터 속도 및 각도 데이터 그래프를 표시하며(s2200), 일정시간 측정된 운동 데이터인 속도 및 각도를 저장한다(s2300).

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 종래의 편마비의 상지 재활기구의 단점을 보완하여, 부피가 작고, 무게가 가벼우며, 외부전원이 필요하지 않으며, 다기능적인 편마비의 상지 재활기구를 제공한다. 또한, 자신의 건측 손을 이용해 자신의 환측 손을 움직이게 하는 편마비의 상지 재활기구를 제공한다. 또한 본발명은 전완 뿐만 아니라 팔목도 훈련할 수 있는 편마비의 상지 재활기구를 제공한다.

본 발명인 상지대칭운동기구는 보다 효과적인 편마비환자의 재활훈련을 유도할 수 있으며, 뇌졸중 환자는 대부분의 경우에 뇌의 손상이 한쪽에 한정되어 나타나므로 뇌손상이 있은 반대편의 상.하지 마비와 기능장애를 동반하게 된다. 따라서 뇌졸중 환자들의 신체의 기능 회복을 위해 일정한 과제를 수행할 수 있는 재활훈련기구를 개발하여 정상적인 상지운동 훈련을 유도하는 편마비 환자용 대칭형 상지 재활기구를 제공한다. 또한 종래의 재활기구들은 상지의 굴곡, 신전을 하는 기능만을 했지만, 본 발명은 종래의 재활기구에 추가적으로 회내와 회외를 할 수 있도록 하여, 팔 기능을 위한 필수적인 두 운동을 한가지 기구를 사용하여 치료할 수 있도록 하는 상지 재활기구를 제공한다. 또한 본 발명은 환자가 자신의 건측을 이용하여 환측의 운동정도를 조절할 수 있게 하여 재활치료사의 도움없이 자신이 스스로 훈련을 할 수 있는 상지 재활기구를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상지재활훈련기구의 개략적인 외관의 구조도이다.

도 2는 도1의 손잡이부와 기어부의 연결을 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 도2의 손잡이대의 설명도이다.

도 4a는 도1의 손잡이부와 기어부의 연결상태도이다.

도 4b는 도1의 손잡이부와 기어부의 연결구성도이다.

도 5는 도1의 기구고정부 및 팔고정부를 설명하기위한 설명도이다.

도 6는 굴곡 및 신전 훈련시 도1의 손잡이부의 동작 설명도이다.

도 7은 회내 및 회외 훈련시 도1의 손잡이부의 동작 설명도이다.

도 8은 기어의 회전에 따른 손잡이부의 동작 설명도이다.

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상지재활훈련기구의 표시부의 개략적인 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100: 손잡이부 101: 오른쪽 손잡이대

102: 왼쪽 손잡이대 110: 제1손잡이

120: 제2손잡이 130: 제1손잡이연결부

135: 제1벨크로홀 140: 제2손잡이연결부

145: 제2벨크로홀 147: 제3벨크로홀

150: 제3손잡이연결부 155: 제4벨크로홀

200: 기어부 210: 베어링

220: 제1기어 230: 제2기어

240: 제3기어 250: 제4기어

260: 기어부 케이스 270: 기어부 거치용 돌기

300: 팔고정부 350: 제1고정홈

400: 받침대

500: 제1기구고정부 550: 제2고정홈

600: 제2기구고정부

Claims (17)

1. 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부;

   일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 기어들을 구비하고, 상기 기어들이 움직여 상기 손잡이대들을 정해진 궤적으로 대칭 회전 운동하게 하는 기어부;

   사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부;

   상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대;

   상기 받침대위의 일측에 위치하며, 굴곡 및 신전 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제1기구고정부;

   상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며, 회내 및 회외 재활훈련을 수행하기 위해서 기어부를 고정하는 제2기구고정부;

   를 구비하는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
2. 제1항에 있어서,

   상기 손잡이부는 환자의 마비된 손을 건측과 동일한 위치로 고정시키기 위한 벨크로를 더 구비하는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기어부는 4개의 평기어 및 8개의 베어링를 구비하는 것을 특징으로 하는 상지 재활훈련기구.
4. 제3항에 있어서,

   상기 4개의 평기어는 두개씩 맞물려지며, 맞물려진 평기어들이 서로 일직선을 이루면서 정해진 위치에서 회전하도록 구성되고, 상기 손잡이대는 상기 4개의 평기어중 양끝의 기어와 연결되어 정해진 궤적으로 대칭회전운동하는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
5. 제1항에 있어서,

   상기 기어부는 제1기구고정부와 제2기구고정부 중의 하나를 택일하여 고정되는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
6. 제1항에 있어서,

   상기 손잡이부가 장착된 상기 기어부가, 손목의 굴곡과 신전 운동시에 운동의 중심이 지면과 수직으로 향하도록, 상기 제1기구고정부에 고정 장착되는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
7. 제1항에 있어서,

   상기 손잡이부가 장착된 상기 기어부가, 손목의 회전 중심 축이 지면과 수평한 방향으로 향하도록, 상기 제2기구고정부에 고정 장착되는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 팔고정부의 밑면과 받침대의 상면에 벨크로가 부착되어, 팔고정부의 위치를 바꿀 수 있게 되어 있는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
9. 제1항에 있어서,

   상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부;

   상기 계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활훈련기구.
10. 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부;

    일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부;

    사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부;

    상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대;

    상기 받침대위의 일측에 위치하며 기어부를 고정하는 제1기구고정부;

    상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부;

    상기 계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;

    를 구비하는 것을 특징으로하는 굴곡 및 신전 재활훈련이 가능한 상지 재활훈련기구.
11. 2개의 손잡이대를 구비하는 손잡이부;

    일 측에 상기 손잡이부의 2개의 손잡이대가 장착되며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부;

    사용자의 전완을 고정하기 위한 팔고정부;

    상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대;

    상기 받침대의 가운데 있는 관통 공간으로 구성되며 기어부를 고정하는 제2기구고정부;

    상기 손잡이부 위치에 따른 각도를 계측하여 전기적 신호를 출력하는 계측회로부;

    계측회로부의 출력신호를 수신하여 표시하는 표시부;

    를 구비하는 것을 특징으로하는 회내 및 회외 재활훈련이 가능한 상지 재활훈련기구
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 표시부는

    LCD표시부와 랩뷰 소프트웨어(Labview S/W)를 이용한 표시부를 구비한 것을 특징으로 상지 재활훈련기구.
13. 제9항 또는 제10항에 있어서,

    상기 계측회로부는 각도 계측용 가변저항을 포함하는 것을 특징으로 상지 재활훈련기구.
14. 제1손잡이, 제2손잡이, 제1손잡이연결부, 제2손잡이연결부, 제3손잡이연결부를 각각 구비하는 2개의 손잡이대;

    외부 일 측에 상기 2개의 손잡이대가 장착되며, 상기 손잡이대가 장착된 면에서 양측면에 기어부 거치용 돌기를 구비하며, 내부에 4개의 평기어와 8개의 베어링으로 이루어진 기어부;

    사용자의 전완을 고정하기 위한 제1고정홈을 구비한 팔고정부;

    상기 손잡이부, 기어부, 팔고정부를 받쳐주기 위한 받침대;

    상기 받침대위의 한쪽 가장자리에 위치하며, 제2고정홈을 구비하며, 상기 제2고정홈에 기어부 거치용 돌기를 끼워 기어부를 고정하는 제1기구고정부;

    상기 받침대의 가운데에 기어부의 전면부와 같은 넓이로 이루어진 관통 공간을 구비하며, 상기 관통 공간에 기어부가 일부만 넣어지도록 기어부 거치용 돌기에 의해 제지되게 하여 기어부를 고정하는 제2기구고정부;

    를 구비하는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
15. 제14항에 있어서,

    상기 제1손잡이연결부는 상기 제1손잡이의 끝 부분에 연결되어 있으며,

    상기 제2손잡이연결부는 상기 제1손잡이와 제2손잡이를 연결하는 부분이며,

    상기 제3손잡이연결부는 상기 제2손잡이와 기어부를 연결하는 부분이고,

    상기 제1손잡이연결부, 제2손잡이연결부, 제3손잡이연결부 각각은 적어도 하나의 벨크로홀을 구비하는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
16. 제15항에 있어서,

    상기 기어부는 상기 제1기구고정부와 상기 제2기구고정부 중의 하나를 택일하여 고정하며;

    상기 기어부가 상기 제1기구고정부에 고정되면, 재활훈련에 사용되는 손잡이는 상기 제2손잡이가 되고, 환측손을 고정하기위해 사용되는 벨크로홀은 상기 제2손잡이연결부의 벨크로홀 및 상기 제3손잡이연결부의 벨크로홀이 되고;

    상기 기어부가 상기 제2기구고정부에 고정되면, 재활훈련에 사용되는 손잡이는 상기 제1손잡이가 되고, 환측손을 고정하기위해 사용되는 벨크로홀은 상기 제1손잡이연결부의 벨크로홀 및 상기 제2손잡이연결부의 벨크로홀이 되는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.
17. 제14항에 있어서

    상기 팔고정부는, 그 외부가 인조가죽으로 덮여있고, 그 내부가 전완에 전체적으로 밀착될 수 있도록 스펀지로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 상지 재활훈련기구.