KR20150072782A - 손의 쥐는 힘 측정 장치 - Google Patents

손의 쥐는 힘 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 측정자 손의 쥐는 힘을 전기 신호 또는 기계적 신호로 측정하는 측정부, 측정부가 측정한 전기 신호 또는 기계적 신호를 디지털 데이터로 변환하는 제어부, 및 제어부에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 표시하는 표시부를 포함하여, 쥐는 힘에 영향을 주는 근육들을 세분화하여 각 근육의 쥐는 힘 평가가 가능하여, 경직 중재(intervention)를 위한 근육 선택에 이용될 수 있는 효과가 있다.

Description

손의 쥐는 힘 측정 장치{MEASURING INSTRUMENT ON GRIP FORCE OF HANDS}
본 발명은 손의 쥐는 힘 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뇌졸중을 비롯한 상위신경손상 환자들의 쥐는 힘에 영향을 미치는 근육들의 영향을 시간 변화에 따라 간접적으로 전산화된 정량화가 가능하고, 추가적으로 쥐는 힘을 모니터로 표시해주므로, 힘의 조절이 잘 되지 않는 경우 바이오 피드백의 용도로도 사용이 가능한, 손의 쥐는 힘 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 뇌졸중(stroke)은 혈액 순환계 질환 중에서는 국내 사망원인 1위의 질환으로써, 그 후유증으로 생존자의 약 85%에게서는 수의적 및 선택적 근육의 수축활동이 어려운 기능적 마비장애를 동반하게 된다. 그 대표적인 증상의 하나가 상지 편마비이다.
뇌졸중 환자 외의 척수손상, 외상성 뇌손상, 뇌종양 등의 상위운동신경손상이 있는 경우 이러한 마비 증상, 즉 근력 저하와 함께 경직이 동반되는 현상인 spastic paresis 등의 증상이 나타나게　된다.
한편 경직과 근력저하 모두 정량적인 평가가 필요하고, 작용부인 근육의 세분화가 필요하나, 이에 대한 연구는 부족하다.
따라서 이를 위해 각각의 동작을 시켜가며 각 근육의 힘을 간접적으로 분석할 수 있다. 예를 들어 손목의 위치를 달리하여 손가락의 굽힘을 시킨다면 전완부에 위치한 근육인 FCR (Flexor Carpi Radialis), FCU (Flexor Carpi Ulnaris), PL (Palmaris Longus) 등의 힘을 간접적으로 알 수 있게 된다.
종래에 손굽힘 근육을 평가하는 데에는 아날로그 형식의 악력측정계, 근력측정계, dynamometer 등이 주로 사용되어 왔으나, 수치가 전산화되어 있지 않아, 눈금을 보며 기록을 별도로 해야 하는 불편함이 있으며, 전산화되어 있는 평가도구 또한 시간의 변화에 따르는 힘의 변화를 평가할 수 없이 단 한 번의 힘을 평가하는 데 그치는 문제점이 있다. 따라서 시간의 변화에　따르는 근지구력 등의 평가에는 제한점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1077232호(2011.10.20)
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 뇌졸중을 비롯한 상위신경손상 환자들의 쥐는 힘에 영향을 미치는 근육들의 영향을 시간 변화에 따라 간접적으로 전산화된 정량화가 가능하고, 추가적으로 쥐는 힘을 모니터로 표시해주므로, 힘의 조절이 잘 되지 않는 경우 바이오 피드백의 용도로도 사용이 가능한, 손의 쥐는 힘 측정 장치의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 측정자 손의 쥐는 힘을 전기 신호 또는 기계적 신호로 측정하는 측정부, 측정부가 측정한 전기 신호 또는 기계적 신호를 디지털 데이터로 변환하는 제어부, 및 제어부에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 표시하는 표시부,를 포함하되, 측정부는 측정자의 신체조건에 맞게 손의 쥐는 힘 측정 장치의 높이를 조절하는 높이 조절부, 측정자의 팔을 지지하는 전완 받침대, 측정자의 팔이 전화 받침대(120)에 놓인 상태에서 손목을 특정 각도로 고정하는 손목 고정부, 및 측정자가 손을 쥠에 따라 쥐는 힘을 측정하는 복수의 힘 센서가 구비된 측정 및 회전모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치의 제어부는 측정자가 측정 및 회전모듈을 쥠으로써, 힘 센서가 측정하는 힘의 전기 또는 기계적인 아날로그 신호를 수신하는 신호 수신부, 신호 수신부가 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부, 및 신호 변환부가 변환한 디지털 신호를 표시부에 전송하는 데이터 전송부,를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치의 표시부(300)는 데이터 전송부가 전송한 디지털 신호를 바탕으로 측정자의 쥐는 힘의 변화를 표시하는 모니터부, 및 데이터 전송부가 전송한 디지털 신호를 저장하여 관리하는 저장부,를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 쥐는 힘에 영향을 주는 근육들을 세분화하여 각 근육의 쥐는 힘 평가가 가능하여, 경직 중재(intervention)를 위한 근육 선택에 이용될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 엄지손가락이나 두 번째에서 다섯 번째 손가락의 위치를 달리하여 평가하는 경우, 엄지손가락이 쥐는 힘에 미치는 영향을 평가 가능하고, 시간에 따라 쥐는 힘을 평가할 수 있어, 근지구력 등의 데이터 산출이 가능하고, 양손의 힘을 동시에 평가하는 경우 상위신경손상 환자에서 나오는 시너지를 간접적으로 예측할 수 있으며, 쥐는 힘을 그래프로 표시하여, 쥐는 힘의 이완이 되지 않는 경우 바이오피드백의 용도로도 이용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 측정 및 회전모듈이 세로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치의 블록도를 도시한 도면,
도 3는 측정 및 회전모듈이 세로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 측정자가 사용중인 상태를 도시한 도면,
도 4은 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치의 측정 및 회전모듈이 특정 축을 기준으로 회전하는 도면,
도 5는 측정 및 회전모듈이 가로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 도시한 도면,
도 6은 측정 및 회전모듈이 가로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 측정자가 사용중인 상태를 도시한 도면, 및
도 7은 측정 및 회전모듈과 전완 받침대가 일체형으로 결합된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 제어부(200)와 표시부(300) 및, 높이 조절부(110), 전완 받침대(120), 손목 고정부(130), 측정 및 회전모듈(140)을 포함하는 측정부(100)로 구성된다.
한편, 상기 제어부(200)는 전원부(210), 신호 수신부(220), 신호 변환부(230), 데이터 전송부(240)를 더 포함하고, 상기 표시부(300)는 모니터부(310), 저장부(320)를 더 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이 상기 높이 조절부(110)는 상하로 이동함으로써, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 이용하여 손의 쥐는 힘 측정을 위해 의자에 착석한 측정자의 신체조건에 맞게 상기 전완 받침대(120) 및 상기 측정모듈 및 회전장치(140) 등이 배치된 테이블과, 상기 테이블 전방으로 배치된 표시부(300)의 높이를 조절한다.
상기 전완 받침대(120)는 측정자의 팔뚝을 받치고, 상기 손목 고정부(130)는 측정자의 손목을 특정 각도로 고정하여, 측정자의 움직임을 최대한 구속하여 자세를 바르게 고정하고, 측정자 손의 쥐는 힘 측정시, 순수한 손의 쥐는힘 이외의 팔뚝에서 전달되는 힘 등이 전달되는 것을 방지하여 정확한 쥐는 힘이 측정될 수 있도록 한다.
상기 측정 및 회전모듈(140)은 측정자가 손으로 쥐는 구성으로, 2~5번째 손가락의 힘을 측정하는 힘센서와 엄지손가락의 힘을 측정하는 힘 센서로 이루어져 있다.
상기 측정 및 회전모듈(140)은 엄지손가락 힘을 측정하는 힘센서의 위치를 쥐는 손의 두 번째 손가락의 위치에 대칭되게 두거나, 쥐는 손의 2~5번째 손가락의 중간과 대응되는 위치에 두어, 엄지손갈락의 위치에 따라 달라지는 쥐는 힘의 변화량을 정략적으로 평가할 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 정량적인 손의 쥐는 동작의 손가락 별 힘 크기 또는 2~5번째 손가락과 엄지손가락 간의 힘의 크기를 측정할 수 있고, 힘 크기를 바이오피드백으로 활용할 수 있다.
상기 측정 및 회전모듈(140)에 사용되는 힘센서는 힘의 크기에 비례하여 전기 또는 기계식 신호가 변화하는 로드셀, 스트레인게이지 등이 해당된다.
상기 신호 수신부(220)는 상기 측정 및 회전모듈(140)을 측정자가 손으로 쥠으로써, 측정되는 힘의 전기 신호 또는 기계적 신호를 상기 제어부(220)로 수신하고, 상기 신호 변환부(230)는 상기 신호 수신부(220)가 수신한 아날로그 형태의 전기 신호를 디지털 데이터로 변환한다.
상기 데이터 전송부(240)는 상기 신호 변환부(230)가 변환한 디지털 데이터를 상기 표시부(300)에 전송한다.
상기 표시부(300)의 모니터부(310)는 상기 디지털 데이터를 바탕으로 측정자의 쥐는 힘의 변화 양상을 표시하여 보여주고, 상기 모니터부(310)에 내장되거나 하부에 구비된 상기 저장부(320)는 상기 디지털 데이터를 저장 관리한다.
상기 전원부(210)는 상기 제어부(200) 자체와 상기 표시부(300) 및 측정부(100)에서 필요로 하는 전원을 인가하여 각 구성이 원활하게 작동될 수 있도록 한다.
한편, 상기 상기 측정 및 회전모듈(140)의 배치 구조에 따라 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 측정 및 회전모듈(140)이 상기 테이블에서 기립되게 형성되어, 측정자가 팔꿈치의 회내/회외(Pronation/Spination)동작을 하지 않고 기본적이 자세로 상기 측정 및 회전모듈(140)을 손으로 쥐는 힘 측정한다.
참고로, 도 3은 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 측정자가 사용중인 상태를 도시한 도면이다.
또한, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 측정 및 회전모듈(140)이 회전가능하게 형성되어, 측정자가 손목의 위치를 굽히고 펴는 각도조정을 통해 변경하여 상기 측정 및 회전모듈(140)을 쥐는 손의 쥐는 힘을 측정할수 있다.
본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 상술한 바와 같이 손목관절의 각도를 달리하여, 끝마디뼈(distal phalanx), 중간마디뼈(middle phalanx), 첫마디뼈(proximal phalanx)에서 가해지는 힘을 측정한다.
참고로, 도 4은 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치의 측정 및 회전모듈이 특정 축을 기준으로 회전하는 도면이다.
또한, 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 팔꿈치가 회내(Pronation)동작을 하여 상기 측정 및 회전모듈(140)을 쥘수 있도록, 상기 측정 및 회전모듈(140)이 가로 방향으로 형성될 수 있다.
참고로, 도 5는 측정 및 회전모듈이 가로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 도시한 도면이고, 도 6은 측정 및 회전모듈이 가로방향으로 형성된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 측정자가 사용중인 상태를 도시한 도면이다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전완 받침대(120)와 상기 측정 및 회전 모듈(140)을 일체형으로 결합하여, 손목의 굽힘, 또는 폄 자세와 어깨의 외전/내전 자세도 함께 조정할 수 있다.
참고로, 도 7은 측정 및 회전모듈과 전완 받침대가 일체형으로 결합된 본 발명에 따른 손의 쥐는 힘 측정 장치를 도시한 도면이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 측정부
110 : 높이 조절부
120 : 전완 받침대
130 : 손목 고정부
140 : 측정 및 회전모듈
200 : 제어부
210 : 전원부
220 : 신호 수신부
230 : 신호 변환부
240 : 데이터 전송부
300 : 표시부
310 : 모니터부
320 : 저장부

Claims (9)

  1. 측정자 손의 쥐는 힘을 전기 신호 또는 기계적 신호로 측정하는 측정부(100);
    상기 측정부(100)가 측정한 전기 신호 또는 기계적 신호를 디지털 데이터로 변환하는 제어부(200); 및
    상기 제어부(200)에서 변환된 디지털 신호를 수신하여 표시하는 표시부(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정부(100)는
    상기 측정자의 신체조건에 맞게 상기 손의 쥐는 힘 측정 장치의 높이를 조절하는 높이 조절부(110);
    상기 측정자의 팔을 지지하는 전완 받침대(120);
    상기 측정자의 팔이 상기 전화 받침대(120)에 놓인 상태에서 손목을 특정 각도로 고정하는 손목 고정부(130); 및
    상기 측정자가 손을 쥠에 따라 쥐는 힘을 측정하는 복수의 힘 센서가 구비된 측정 및 회전모듈(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부(200)는
    상기 측정자가 상기 측정 및 회전모듈(140)을 쥠으로써, 상기 힘 센서가 측정하는 힘의 전기 또는 기계적인 아날로그 신호를 수신하는 신호 수신부(220);
    상기 신호 수신부(220)가 수신한 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부(230); 및
    상기 신호 변환부(230)가 변환한 디지털 신호를 상기 표시부(300)에 전송하는 데이터 전송부(240);를 포함하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 표시부(300)는
    상기 데이터 전송부(240)가 전송한 상기 디지털 신호를 바탕으로 상기 측정자의 쥐는 힘의 변화를 표시하는 모니터부(310); 및
    상기 데이터 전송부(240)가 전송한 상기 디지털 신호를 저장하여 관리하는 저장부(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 측정 및 회전모듈(140)은
    수직방향으로 기립되게 형성되어 상기 측정자가 팔꿈치의 회내/회외(Pronation/Spination)동작 없이 손으로 쥐는 힘을 측정하거나,
    수평방향으로 형성되어 상기 측정자가 팔꿈치의 회내(Pronation)동작을 수반하여 손으로 쥐는 힘을 측정하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 측정 및 회전모듈(140)은
    엄지손가락 힘을 측정하는 힘센서의 위치를 쥐는 손의 두 번째 손가락의 위치에 대칭되게 두거나, 쥐는 손의 2~5번째 손가락의 중간과 대응되는 위치에 두어, 엄지손갈락의 위치에 따라 달라지는 쥐는 힘의 변화량을 정략적으로 측정하는 것을 특지응로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 측정 및 회전모듈(140)은
    두 번째에서 다섯 번째 손가락의 끝마디뼈(distal phalanx), 중간마디뼈(middle phalanx), 첫마디뼈(proximal phalanx)에서 손가락과 힘 센서를 접촉시켜 위치에 따라 달라지는 쥐는 힘의 변화량을 정략적으로 측정하는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정 장치.
  8. 제 6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 정량적으로 측정된 쥐는 힘의 크기는 바이오 피드백으로 활용되는 것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 측정 및 회전모듈(140)를 구성하는 복수의 힘 센서는 힘의 크기에 비례하여 전기 또는 기계적인 신호가 변화하는 로드셀, 또는 스트레인게이지 인것을 특징으로 하는 손의 쥐는 힘 측정장치.
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