KR20160066645A - 손 재활 장치 및 방법 - Google Patents

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김동현
박정호
이상욱
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한국과학기술원
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Abstract

손 재활 장치 및 이에 적용되는 손 재활 방법이 제공된다. 본 손 재활 장치는 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 와이어 가이드부 및 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 적어도 하나의 모터를 포함하는 동작부를 포함할 수 있게 되어, 손 재활 장치는 구조가 단순해지고 가벼우며 비교적 낮은 비용으로 제작될 수 있게 된다.

Description

손 재활 장치 및 방법{Hand rehab device and method}
본 발명은 손 재활 장치 및 이를 이용한 손 재활 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마비된 손의 재활 훈련을 위한 손 재활 장치 및 이에 적용되는 손 재활 방법에 관한 것이다.
의학상으로 뇌혈관 장애(medically as a Cerebro vascular accident; CVA)로서 이미 알려진, 뇌졸중은 뇌로의 혈액 공급에 있어서의 장애에 의해 급속하게 전개되는 뇌 기능(들)의 손실이다. 뇌졸중은 폐색(동맥 색전증) 또는 출혈(혈액의 누출)에 의해 유발되는 국소빈혈(혈액 흐름의 부족) 때문일 수 있다. 결과적으로, 뇌의 영향을 받은 영역이 기능할 수 없게 되어 신체의 일 측부 상의 하나 또는 둘 이상의 사지들의 움직임의 불능을 초래한다.
미국에서, 700,000명 초과의 사람들이 매년 뇌졸중을 당하며, 대략 이러한 사람들의 2/3가 생존하여 재활 치료가 필요하다. 재활 치료의 목표들은 생존자가 가능한 자활하여 가능한 최상의 삶의 질을 얻도록 하는 것이다.
재활 치료가 뇌 손상을 반전시키지 않는다는 점에서 재활 치료가 뇌졸중을 "치유"하지는 못하지만, 재활 치료는 실질적으로 사람들이 최상의 가능한 장기적 결실을 얻게 할 수 있다.
마비는 뇌졸중으로부터 초래되는 가장 통상적인 장애들 중 하나이다. 마비는 보통 뇌졸중에 의해 손상된 뇌 측의 반대의 신체 측 상에 일어나며 얼굴, 팔, 다리, 또는 신체의 전체 측에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 일 측 마비는 반신 불수로 불린다(일 측 무력감은 반신 마비로 불린다). 반신 불수 또는 반신 마비된 뇌졸중 환자들은 걷거나 물체들을 파지하는 것과 같은 일상 활동들에 어려움을 가질 수 있다.
뇌졸중이 일어난 후, 손상된 엽(lobe)은 손상된 엽의 사지들(교차 사지들)을 제어하는 능력을 상실하지만, 이웃하는 엽은 손상되지 않고 손상되지 않은 엽의 사지들을 완전히 제어할 수 있는 상태로 남아 있을 수 있다. 하나의 엽이 반대 측 사지들뿐만 아니라 같은 측 상의 사지들도 또한 제어하도록 훈련될 수 있다는 것이 임상적으로 증명되었다. 이러한 사실은 뇌졸중환자들에 대한 물리적 치료 처치의 배후 원동력이 된다.
물리적 치료를 요구하는, 사지의 기능 장애 및 움직이고 일상 생활의 기능적 활동들을 수행하는 것에 대한 불능은 두 개 이상의 유형의 손상들; 신경 손상들 및 물리적 손상들에 의해 유발된다. 신경 손상들은 뇌에 대한 외부 기계적 힘에 의한 외상성 뇌 손상(TBI) 및 뇌를 손상시키는 내부 결함들, 예를 들면 뇌졸중에 의한 비-외상성 뇌 손상들을 포함할 수 있다. 물리적 손상들은 사지들 중 하나에 대한 직접적인 외력에 의해 유발된 손상들이다.
뇌졸중 또는 사지의 기능 장애를 유발하는 임의의 다른 손상을 겪는 사람은 장애를 가진 사지의 정상적인 기능을 가능한 많이 회복할 수 있도록, 많은 시간들의 물리적 치료가 필요하다. 최상의 결과를 위해, 물리적 치료는 손상 후 가능한 빨리; 뇌졸중의 경우 바람직하게는 24 내지 48 시간 내에 시작하여야 한다. 그러나, 재활 센터들의 부족, 물리 치료사들 및 전문가들의 부족 때문에, 평균적으로 환자는 중대한 기간이 지나간 후 치료를 시작하고, 물리적 치료를 시작한 후, 환자는 단지 부정기적인 세션(infrequent session) 만을 받는다.
손이 마비된 환자를 위한 다양한 재활 훈련 장치이 존재하지만, 단순히 손의 힘을 보조해주거나 쥐는 작업을 도와주는 기능만을 하고 있다. 또한, 재활 훈련 로봇들이 존재하지만, 대부분이 복잡한 구조를 가지고 가격이 비싸기 때문에 일반적인 손 마비 환자들이 이용하기 어렵다는 문제점이 있다.
이에 따라, 손 마비 환자의 재활을 도와주는 단순하고 저렴한 장치를 개발할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결되어 있고 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 손 재활 장치 및 이를 이용한 손 재활 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치는, 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 와이어 가이드부; 및 상기 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 동작부;를 포함한다.
그리고, 상기 와이어 가이드부는, 손가락의 마디 및 손가락 끝에 끼워지는 3개의 링타입 가이드;를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 와이어 가이드부는, 상기 3개의 링타입 가이드에 연결되어, 상기 3개의 링타입 가이드에 힘을 인가하는 3개의 와이어;를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 3개의 와이어는, 각각 손가락의 주요 힘줄에 대응되도록 상기 3개의 링타입 가이드에 연결될 수도 있다.
또한, 상기 와이어 가이드부는, 손가락의 굽어진 정도를 감지하는 센서;를 더 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 센서는, 일 단이 상기 동작부에 연결되고, 손가락 마디에 끼워진 링타입 가이드를 통과하는 스트립 형태이며, 타 단이 손가락 끝에 끼워진 링타입 가이드에 연결될 수도 있다.
또한, 상기 동작부는, 상기 적어도 하나의 와이어에 각각 연결되어 힘을 인가하는 적어도 하나의 모터;를 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 3개의 링타입 가이드는, 손가락 끝마디에 끼워지는 제1 링타입 가이드; 손가락 중간마디에 끼워지는 제2 링타입 가이드; 및 손가락 첫마디에 끼워지는 제3 링타입 가이드;를 포함할 수도 있다.
또한, 상기 3개의 링타입 가이드 각각은, 상기 와이어가 통과하거나 연결되는 제1 구멍; 및 상기 센서가 통과하거나 끼워지는 제2 구멍;을 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치에 의한 손 재활 방법은, 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 링타입의 와이어 가이드가 배치되는 단계; 및 상기 손가락의 움직임에 따라, 상기 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 와이어와 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 적어도 하나의 모터로 손 재활 장치 및 방법을 제공할 수 있게 되어, 손 재활 장치는 구조가 단순해지고 가벼우며 비교적 낮은 비용으로 제작될 수 있게 된다.
도 1은 사람 손의 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치를 착용한 손에 착용한 것을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치의 와이어 가이드부의 구조를 상세히 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치의 와이어 가이드부를 위에서 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 와이어 가이드의 착용 상태를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 링타입 가이드의 센서가 꽂아지는 구멍을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 링타입 가이드에 센서가 끼워지는 구멍을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 동작부의 3개의 모터가 도시된 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 사람 손의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 사람의 손은 다양한 뻐, 근육 인대들로 구성되어 있다. 여기에서, 손가락뼈(phalanx)은 3개의 마디뼈로 구성되어 있으며, 손가락의 움직임을 위해서 4개의 주요 힘줄(Major Muscle-Tendon)가 포함되어 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 주요 힘줄은 총지신근(EDC : Extensor Digitorum Communis), 심지굴근(FDP : Flexor Digitorum Profundus), 및 두개의 골간근(RI : Radial Interossei, UI : Ulnar Interossei)이다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 손가락은 첫마디(Proximal), 중간마디(Middle), 및 끝마디(Distal)의 3개의 마디로 구성된다.
뇌졸중 등으로 인해 손에 마비가 온 환자의 경우, 이와 같은 손의 힘줄들에 대한 재활이 필요하다. 따라서, 이하에서는, 손의 힘줄들을 보조해줄 수 있는 손 재활 장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치를 착용한 손에 착용한 것을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 손 재활 장치는 와이어 가이드부(Wire Guide)(100) 및 동작부(Actuation module)(200)를 포함한다.
와이어 가이드부(100)는 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된다. 구체적으로, 와이어 가이드부(100)는 손가락 마디 및 손끝에 끼워지는 3개의 링타입 가이드와 이에 연결되어 힘줄의 역할을 수행하는 3개의 와이어를 포함한다. 와이어 가이드부(100)는 손가락에 적절한 힘이 가해지도록 와이어 등이 연결되어 손가락의 움직임을 보조해주는 기능을 수행한다.
동작부(100)는 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 적어도 하나의 모터(210, 220, 230)를 포함한다. 동작부(200)는 손목과 팔꿈치를 감싸는 형태로 고정되는 팔덮개에 3개의 모터(210, 220, 230)가 고정되어 있다. 동작부(200)의 3개의 모터(210, 220, 230)는 와이어 가이드부(100)의 3개의 와이어와 연결되어 적절한 힘이 인가되도록 제어하게 된다. 이를 통해, 동작부(200)는 와이어가 손가락의 힘줄을 보조해주는 역할을 수행할 수 있도록 동작하게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치의 와이어 가이드부(100)의 구조를 상세히 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 와이어 가이드부(100)는 손가락의 마디 및 손가락 끝에 끼워지는 3개의 링타입 가이드(110, 120, 130)를 포함한다. 구체적으로, 3개의 링타입 가이드(110, 120, 130)는 손가락 끝마디에 끼워지는 제1 링타입 가이드(110), 손가락 중간마디에 끼워지는 제2 링타입 가이드(120) 및 손가락 첫마디에 끼워지는 제3 링타입 가이드(130)로 구성되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어 가이드부(100)는 3개의 링타입 가이드에 연결되어, 3개의 링타입 가이드에 힘을 인가하는 3개의 와이어(140, 150, 160)를 포함한다. 이 때, 3개의 와이어(140, 150, 160)는 각각 손가락의 주요 힘줄에 대응되도록 3개의 링타입 가이드(140, 150, 160)에 연결된다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 와이어(140)는 총지신근(EDC : Extensor Digitorum Communis)에 대응되는 위치에, 제2 와이어(150)는 심지굴근(FDP : Flexor Digitorum Profundus)에 대응되는 위치에, 및 제3 와이어(160)는 두개의 골간근(RI : Radial Interossei, UI : Ulnar Interossei)에 대응되는 위치에 연결될 수 있다. 이와 같이, 와이어 가이드부(100)의 3개의 와이어(140, 150, 160)는 각각 동작부(200)의 모터에 연결되어 힘줄과 같은 기능을 수행하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 손 재활 장치의 와이어 가이드부(100)를 위에서 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 와이어 가이드부(100)는 위에서 봤을때 3개의 링타입 가이드(110, 120, 130)가 손가락에 끼워져 있음을 쉽게 확인할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 와이어(140)는 손가락의 윗부분을 통과하도록 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 링타입 가이드(110, 120, 130)는 스트립 형태의 센서(400)가 꽂아져 있는 것을 확인할 수 있다.
다시 말해, 와이어 가이드부(100)는 손가락의 굽어진 정도를 감지하는 센서(400)를 더 포함한다. 여기에서, 센서(400)는 스트립 형태이며, 일 단이 동작부(200)에 연결되고, 3개의 링타입 가이드 중 손가락 마디에 끼워진 2개의 링타입 가이드(120, 130)를 통과하며, 타단이 손가락 끝에 끼워진 링타입 가이드(110)에 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 센서(400)는 손가락이 굽어진 정도를 감지할 수 있게 되며, 감지된 손가락의 굽은 정도에 대한 정보를 동작부(200)로 전달하게 된다. 그러면, 동작부(200)는 손가락의 굽은 정도에 대한 정보를 이용하여 와이어에 적절한 힘이 가해지도록 모터들을 제어하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제2 와이어 가이드(120)의 착용 상태를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 와이어 가이드(120)가 중간 마디에 끼워질 경우, 앞뒤로 흔들리지 않을 뿐만 아니라, 링타입 가이드가 회전하지 않게 되기 때문에, 제2 와이어 가이드(120)는 안정적으로 위치를 유지할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 실시예의 와이어 가이드들(110, 120, 130)은 링타입으로 구현되었기 때문에 위치가 변하지 않고 안정적으로 장착되어 있을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 링타입 가이드의 센서가 꽂아지는 구멍(125)을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 랑타입 가이드(120)에는 센서(400)가 통과하거나 끼워지는 구멍(125)가 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 링타입 가이드(120)에는 와이어가 통과하거나 연결되는 구멍(121, 122)이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다 .
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 링타입 가이드(110)에 센서(400)가 끼워지는 구멍(115)을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 끝마디의 링타입 가이드(110)에는 센서(400)가 끼워지는 구멍(115)이 포함된 것을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 동작부(200)의 3개의 모터(210,220,230)가 도시된 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 동작부(200)는 3개의 와이어(140, 150, 160)에 각각 연결되어 힘을 인가하는 3개의 모터(210,220,230)를 포함한다. 구체적으로, 제1 모터(210)에는 제1 와이어(140)가 연결되고, 제2 모터(220)에는 제2 와이어(150)가 연결되며, 제3 모터(230)에는 제3 와이어(160)가 연결된다. 그리고, 동작부(200)는 3개의 모터(210,220,230) 각각을 제어함으로써 3개의 와이어(140, 150, 160)를 제어할 수 있게 되며, 결국 손가락의 힘줄에 해당되는 와이어를 제어하게 되므로 손 재활 훈련에 도움을 줄 수 있게 된다.
이와 같은 구조의 손 재활 장치는 비교적 간단한 구조를 가지고 가벼우며 상대적으로 낮은 비용으로 제조가 가능해지게 된다.
한편, 이와 같은 손 재활 장치를 이용하여 손 재활 방법을 제공할 수 있게 된다. 구체적으로, 손 재활 장치는 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 링타입의 와이어 가이드가 배치된다. 그리고, 손 재활 장치는 손가락의 움직임에 따라, 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하게 된다.
이와 같은 과정을 통해, 손 재활 장치는 손이 마비된 환자의 손을 재활 하는 방법을 제공할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
100 : 와이어 가이드부 110 : 제1 링타입 가이드
120 : 제2 링타입 가이드 130 : 제3 링타입 가이드
140 : 제1 와이어 150 : 제2 와이어
160 : 제3 와이어 200 : 동작부
210 : 제1 모터 220 : 제2 모터
230 : 제3 모터 400 : 센서

Claims (8)

  1. 손가락에 끼워지고 손가락에 힘을 인가하는 적어도 하나의 와이어가 연결된 와이어 가이드부; 및
    상기 적어도 하나의 와이어에 연결되어 설정된 힘을 인가하는 동작부;를 포함하는 손 재활 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 가이드부는,
    손가락의 마디 및 손가락 끝에 끼워지는 3개의 링타입 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 와이어 가이드부는,
    상기 3개의 링타입 가이드에 연결되어, 상기 3개의 링타입 가이드에 힘을 인가하는 3개의 와이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 3개의 와이어는,
    각각 손가락의 주요 힘줄에 대응되도록 상기 3개의 링타입 가이드에 연결되는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 가이드부는,
    손가락의 굽어진 정도를 감지하는 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서는,
    일 단이 상기 동작부에 연결되고, 손가락 마디에 끼워진 링타입 가이드를 통과하는 스트립 형태이며, 타 단이 손가락 끝에 끼워진 링타입 가이드에 연결되는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동작부는,
    상기 적어도 하나의 와이어에 각각 연결되어 힘을 인가하는 적어도 하나의 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 3개의 링타입 가이드는,
    손가락 끝마디에 끼워지는 제1 링타입 가이드;
    손가락 중간마디에 끼워지는 제2 링타입 가이드; 및
    손가락 첫마디에 끼워지는 제3 링타입 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 손 재활 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200097509A (ko) * 2019-02-08 2020-08-19 주식회사 네오펙트 손 재활 훈련장치
KR20200097849A (ko) * 2019-02-08 2020-08-20 주식회사 네오펙트 손 재활 훈련장치
KR20210025844A (ko) * 2019-08-28 2021-03-10 주식회사 네오펙트 손 재활 운동장치
KR20210049525A (ko) * 2019-10-25 2021-05-06 서울대학교산학협력단 착용이 가능한 상지 재활 장치

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