KR20140089023A - 편마비 환자용 상지 재활훈련장치 - Google Patents

편마비 환자용 상지 재활훈련장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건측 상지(팔)의 운동성을 측정하여 환측 상지에 장착된 구동부를 동작시킴으로써 양쪽이 대칭적인 운동을 일으켜 거울 효과를 얻을 수 있도록 한 편마비 환자용 상지 재활훈련장치에 관한 것으로, 본 발명의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치는, 환측 상지의 상박에 착용되는 상박착용구와; 환측 상지의 하박에 착용되는 하박착용구와; 상기 상박착용구에 대해 하박착용구를 회전시켜 환측 상지의 하박을 팔꿈치에 대해 회전시키는 구동부와; 건측 상지의 팔꿈치 부분에 착용되며, 환자가 건측 상지를 회전시킴에 따라 굽혀지면서 굽힘 각도를 측정하는 각도측정센서를 구비한 데이터슈트와; 상기 데이터슈트의 각도측정센서로부터 측정값에 대한 신호를 받아 상기 구동부의 작동을 제어하여 건측 상지와 환측 상지를 대칭 운동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

편마비 환자용 상지 재활훈련장치{Apparatus for Rehabilitation Training of Upper Limb of Hemiplegic Patients}
본 발명은 상지 재활훈련장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건측 상지(팔)의 운동성을 측정하여 환측 상지에 장착된 구동부를 동작시킴으로써 양쪽이 대칭적인 운동을 일으켜 거울 효과를 얻을 수 있도록 한 편마비 환자용 상지 재활훈련장치에 관한 것이다.
노인이나 근력이 약한 재활 환자들은 젊거나 건강한 사람들에 비해 관절운동에 어려움을 겪고 있으며, 실질적으로 운동이 필요함에도 일반적인 운동기구로는 운동을 하는 것이 현실적으로 어려운 실정이다.
국내 등록특허 제10-0898745호에는 팔에 입을 수 있는 형태의 기구부, 상박의 근육신호 및 팔꿈치의 회전량을 감지하는 감지부, 기구부를 동작하는 제어부로 구성되어 근전도 신호 및 기구부에 가해지는 힘의 정도를 감지하여 팔꿈치를 굽히고 펴는 운동을 수행하도록 된 상지 근력 보조기 및 그 제어방법이 개시되어 있다.
이러한 등록특허의 상지 근력 보조기는 근전도 센서가 이두박근과 삼두박근에 부착되고, 근전도 센서에서의 신호를 기반으로 팔꿈치 관절을 굽히고 펴는 운동을 수행하게 된다.
하지만 이와 같은 종래의 상지 근력 보조기는 편마비 환자의 상지 근력 재활 훈련에는 부적합한 문제가 있다. 편마비(偏痲痺)란 오른쪽 또는 왼쪽의 상지와 하지의 근력이 함께 저하되어 움직이지 못하는 상태를 말하는 것으로, 종래의 편마비 환자를 위한 상지 재활장치들은 팔꿈치의 운동에 있어서 대칭성의 운동은 이루어지고 있으나, 건측 상지의 운동성을 측정하여 환측 상지의 기구부를 제어하기 위한 구성이 복잡하고, 크기가 큰 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구성이 간단하고, 크기가 작아 사용이 편리한 편마비 환자용 상지 재활훈련장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치는, 환측 상지의 상박에 착용되는 상박착용구와; 환측 상지의 하박에 착용되는 하박착용구와; 상기 상박착용구에 대해 하박착용구를 회전시켜 환측 상지의 하박을 팔꿈치에 대해 회전시키는 구동부와; 건측 상지의 팔꿈치 부분에 착용되며, 환자가 건측 상지를 회전시킴에 따라 굽혀지면서 굽힘 각도를 측정하는 각도측정센서를 구비한 데이터슈트와; 상기 데이터슈트의 각도측정센서로부터 측정값에 대한 신호를 받아 상기 구동부의 작동을 제어하여 건측 상지와 환측 상지를 대칭 운동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 각도측정센서는 굽힘 정도에 따라 저항값이 변화되는 유연한 플렉시블센서(Flexible Sensor)인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 건측 상지에 착용된 데이터슈트의 각도측정센서로부터 건측 상지의 팔굽힘 운동을 실시간으로 정확하게 감지하여 환측 상지를 건측 상지와 대칭적으로 운동시킬 수 있다. 따라서, 간단한 구조로 거울효과를 얻을 수 있게 되어 뇌졸증으로 인한 편마비의 치료에 큰 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 편마비 환자용 상지 재활훈련장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치를 이용한 재활훈련 동작을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치의 정면에서 본 사시도이다.
도 5는 도 1의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편마비 환자용 상지 재활훈련장치를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치는 마비가 된 환측 상지(PA)(Paralyzed upper limb)의 상박에 착용되는 상박착용구(10)와, 환측 상지의 하박에 착용되는 하박착용구(20)와, 상기 상박착용구(10)에 대해 하박착용구(20)를 회전시켜 환측 상지의 하박을 팔꿈치에 대해 회전시키는 구동부(30)와, 스스로 움직일 수 있는 건측 상지(HA)(Healthy uppper limb)의 팔꿈치 부분에 착용되고 환자가 건측 상지(HA)를 회전시킴에 따라 굽혀지면서 굽힘 각도를 측정하는 각도측정센서(41)를 구비한 데이터슈트(40)와, 상기 데이터슈트(40)의 각도측정센서(41)와 전기적으로 연결되어 각도측정센서(41)로부터 신호를 받아 상기 구동부(30)의 작동을 제어하여 건측 상지와 환측 상지를 대칭 운동시키는 제어부(60)를 포함한다.
상기 상박착용구(10) 및 하박착용구(20)는 상부면이 개방된 대략 반원통형으로 이루어져 환자가 상박착용구(10) 및 하박착용구(20)의 개방된 상부면을 통해 환측 상지를 삽입하여 안착시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 구동부(30)는 상기 상박착용구(10)의 양측부에 고정되는 제1,2고정부재(31a, 31b)와, 일단이 상기 제1,2고정부재(31a, 31b) 각각에 회전가능하게 연결되고 타단이 상기 하박착용구(20)에 고정되는 제1,2회동부재(32a, 32b)와, 상기 제1,2고정부재(31a, 31b)에 고정되는 제1,2마운트블록(33a, 33b)과, 상기 제1마운트블록(33a)에 고정되며 상기 제어부(60)로부터 신호를 받아 상기 제1회동부재(32a)에 회전력을 전달하는 모터(34)와, 상기 제1마운트블록(33a)에 설치되어 상기 제1회동부재(32a)를 감지하여 모터(34)의 작동을 중지시킴으로써 제1,2회동부재(32a, 32b)의 회전각도를 소정범위, 예를 들어 -5° ~ 145°로 제한하는 2개의 리미트센서(37)를 포함한 구성으로 이루어진다. 미설명부호 34a는 상기 제2마운트블록(33b)의 중심부에 상기 제2회동부재(32b)와 연결되도록 설치되어 제2회동부재(32b)의 회전 각도를 측정하는 포텐셔미터(Potentionmeter)로서, 상기 모터(34)로서 디지털 서보모터를 사용하는 경우에는 포텐셔미터(34a)를 구성하지 않아도 무방하다.
상기 제1,2고정부재(31a, 31b)는 부채꼴 형태로 이루어져, 일단이 상기 상박착용구(10)에 고정되게 결합된다. 상기 제1,2고정부재(31a, 31b)의 일단부에는 상기 제1,2회동부재(32a, 32b)를 회동 가능하게 연결하기 위한 베어링(38a)이 삽입되는 베어링결합홀(31c)이 형성되어 있다.
상기 제1,2회동부재(32a, 32b)는 일단이 상기 제1,2고정부재(31a, 31b)에 대해 회전이 가능하게 연결되고, 타단이 상기 하박착용구(20)와 고정되게 결합된다. 상기 제1,2회동부재(32a, 32b)의 중심부는 상기 모터(34)에 의해 회전하는 구동축(36)에 연결되어 구동축(36)과 함께 회전한다. 상기 구동축(36)의 선단부는 상기 제1,2고정부재(31a, 31b)에 설치된 베어링(38a)의 내측에 결합되어 제1고정부재(31a)에 대해서 회전이 자유로운 상태로 지지된다. 따라서, 모터(34)의 작동에 의해 구동축(36)이 회전하게 되면, 이 구동축(36)에 연결된 제1회동부재(32a)가 구동축(36)과 함께 제1고정부재(31a)에 대해 상대 회전하게 된다.
상기 제1,2마운트블록(33a, 33b)은 상기 제1,2회동부재(32a, 32b)의 외측에서 상기 제1,2고정부재(31a, 31b)에 고정되게 결합된다. 상기 제1마운트블록(33a)에는 상기 제1회동부재(32a)를 회전시키기 위한 모터(34)와 상기 모터(34)와 축결합되어 모터(34)의 회전운동을 감속시켜 상기 구동축(36)으로 전달하는 감속기어박스(35)가 설치된다. 도면에 도시하지는 않았으나 상기 감속기어박스(35) 내에는 모터(34)의 축과 연결되는 복수개의 기어 셋트(set)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 제1마운트블록(33a)의 중앙부에는 상기 구동축(36)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(39a)이 설치된다.
상기 데이터슈트(40)는 환자의 건강한 팔, 즉 스스로 움직일 수 있는 건측 상지(HA)의 팔꿈치 부분에 감겨져 착용되며, 환자가 팔을 굽히는 동작에 의해 자연스럽게 굽혀지거나 펴질 수 있도록 유연한 천이나 수지 재질로 이루어진다. 상기 데이터슈트(40)는 밴드 형태로 이루어져 팔에 감겨지며, 끝단부에는 벨크로 테이프와 같은 착탈수단이 설치되어 팔에 용이하게 착용되고 분리될 수 있다.
상기 데이터슈트(40)에는 환자가 건측 상지(HA)를 굽히고 펼치는 동작에 따라 굽혀지면서 굽힘 각도를 측정하는 각도측정센서(41)가 설치된다. 상기 각도측정센서(41)로는 굽힘 정도에 따라 저항값이 변화되는 유연한 플렉시블센서(Flexible Sensor)를 적용하는 것이 바람직하다.
상기 구동부(30)의 모터(34)를 동작시키는 제어부(60)는 상기 각도측정센서(41)와 전기적으로 연결되어 각도측정센서(41)로부터 측정값에 대한 신호를 받아 상기 모터(34)의 작동을 제어하여 건측 상지와 환측 상지를 대칭 운동시키는 작용을 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 편마비 환자용 상지 재활훈련장치는 다음과 같이 작동한다.
환자가 마비된 환측 상지(PA)의 상박을 상박착용구(10)의 상부 개구부를 통해 삽입하여 안착시키고 하박을 하박착용구(20)의 상부 개구부를 통해 삽입하여 안착시킨다. 그리고, 건강한 쪽의 건측 상지(HA)의 팔꿈치 부분에 데이터슈트(40)를 감아서 착용한다.
이 상태에서 환자가 건측 상지(HA)를 들어올리게 되면, 데이터슈트(40) 내의 각도측정센서(41)가 굽힘 각도를 측정하여 실시간으로 측정값을 제어부(60)로 전송한다. 상기 제어부(60)는 상기 각도측정센서(41)로부터 전송된 신호에 따라 모터(34)에 제어신호를 인가하여 모터(34)를 동작시킨다.
상기 모터(34)가 동작하게 되면, 모터(34)의 회전력이 감속기어박스(35) 내의 기어 셋트(미도시)를 통해 구동축(36)에 전달되어 구동축(36)이 회전하게 되고, 구동축(36)과 연결된 제1회동부재(32a)가 제1고정부재(31a)에 대해 회전하게 된다. 이에 따라 하박착용구(20)가 상박착용구(10)에 회동하게 되어 환측 상지(PA)의 하박이 들어올려지게 된다. 이 때, 제1회동부재(32a)가 소정의 각도 이상 회전되어 리미트센서(37)와 대응하는 위치에 오게 되면, 리미트센서(37)가 이를 감지하여 모터(34)을 작동을 정지시켜 회전각을 제한한다. 이러한 제1회동부재(32a)의 회전각은 -5° ~ 145°정도로 제한되는 것이 바람직하다.
그리고 건측 상지(HA)가 펴지게 되면, 상기 각도측정센서(41)로부터의 측정값 신호에 의해 제어부(60)가 모터(34)를 반대로 회전시켜 구동축(36) 및 제1회동부재(32a)를 반대로 회전시키고, 이에 따라 하박착용구(20)가 이전과는 반대로 회전하여 환측 상지(PA)가 펼쳐지는 운동을 하게 된다.
이와 같은 환측 상지(PA)의 굽힘 및 펼침 운동은 건측 상지(HA)의 굽힘 및 펼침 운동과 대칭적으로 진행된다. 다시 말해서 본 발명의 상지 재활훈련장치는 건측 상지(HA)에 착용된 데이터슈트(40)의 각도측정센서(41)로부터 건측 상지(HA)의 팔굽힘 운동을 실시간으로 정확하게 감지하여 환측 상지(PA)를 건측 상지(HA)와 대칭적으로 운동시킬 수 있다. 따라서, 거울효과를 얻을 수 있게 되어 뇌졸증으로 인한 편마비의 치료에 큰 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
HA : 건측 상지 PA : 환측 상지
10 : 상박착용구 20 : 하박착용구
30 : 구동부 31a, 31b : 제1,2고정부재
32a, 32b : 제1,2회동부재 33a, 33b : 제1,2마운트블록
34 : 모터 35 : 감속기어박스
36 : 구동축 37 : 리미트센서
38a, 38b : 베어링 39a, 39b : 베어링
40 : 데이터슈트 41 : 각도측정센서

Claims (4)

  1. 환측 상지(PA)의 상박에 착용되는 상박착용구(10)와;
    환측 상지의 하박에 착용되는 하박착용구(20)와;
    상기 상박착용구(10)에 대해 하박착용구(20)를 회전시켜 환측 상지의 하박을 팔꿈치에 대해 회전시키는 구동부(30)와;
    건측 상지(HA)의 팔꿈치 부분에 착용되며, 환자가 건측 상지를 회전시킴에 따라 굽혀지면서 굽힘 각도를 측정하는 각도측정센서(41)를 구비한 데이터슈트(40)와;
    상기 데이터슈트(40)의 각도측정센서(41)로부터 측정값에 대한 신호를 받아 상기 구동부(30)의 작동을 제어하여 건측 상지와 환측 상지를 대칭 운동시키는 제어부(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 편마비 환자용 상지 재활훈련장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각도측정센서(41)는 굽힘 정도에 따라 저항값이 변화되는 유연한 플렉시블센서(Flexible Sensor)인 것을 특징으로 하는 편마비 환자용 상지 재활훈련장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동부(30)는,
    상기 상박착용구(10)의 양측부에 고정되는 제1,2고정부재(31a, 31b)와;
    일단이 상기 제1,2고정부재(31a, 31b) 각각에 회전가능하게 연결되고 타단이 상기 하박착용구(20)에 고정되는 제1,2회동부재(32a, 32b)와;
    상기 제1,2고정부재(31a, 31b)에 고정되는 제1,2마운트블록(33a, 33b)과;
    상기 제1마운트블록(33a)에 고정되며 상기 제어부(60)로부터 신호를 받아 상기 제1회동부재(32a)에 회전력을 전달하는 모터(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 편마비 환자용 상지 재활훈련장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구동부(30)는, 상기 제1마운트블록(33a) 또는 제2마운트블록(33b)에 설치되어 상기 제1회동부재(32a) 또는 제2회동부재(32b)를 감지하여 모터(34)의 작동을 중지시킴으로써 제1,2회동부재(32a, 32b)의 회전각도를 제한하는 리미트센서(37)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팔꿈치 재활훈련장치.
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