KR20170092786A

KR20170092786A - 수지 재활 장치 및 이를 포함하는 수지 재활 시스템

Info

Publication number: KR20170092786A
Application number: KR1020160013881A
Authority: KR
Inventors: 이연정; 박윤근; 유지훈; 김대일; 도경환; 백봉인; 안준우; 이현우; 한엽
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-08-14
Also published as: KR101782341B1

Abstract

지지판, 일측단이 상기 지지판에 결합되는 손바닥 안착부, 엄지 손가락을 제외한 손가락이 각각 위치할 수 있도록 제1 부분 내지 제4 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 일측단은 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 타측단은 제1 톱니기어 내지 제4 톱니기어가 형성되는 손가락 착용부, 상기 지지판에 장착되는 제1 모터 내지 제4 모터, 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하되, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어와 각각 맞물려서 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어를 포함하는 제1 구동부, 상기 지지판에 장착되는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 회전 가능하게 결합되는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되는 제6 모터를 포함하는 제2 구동부 및 상기 제2 구동부와 결합되어 상기 제2 구동부에 의해 움직이는 엄지 손가락 착용부를 포함하는 수지 재활 장치가 개시된다.

Description

수지 재활 장치 및 이를 포함하는 수지 재활 시스템{A HAND REHABILITATION APPARATUS AND SYSTEM INCLUDING THE APPARATUS}

본 발명은 수지 재활 장치, 이를 포함하는 수지 재활 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 단말과 소정의 정보를 송수신하고 해당 정보에 기반하여 동작하는 수지 재활 장치, 이를 포함하는 수지 재활 시스템에 관한 것이다.

최근 출산율 저하로 인해 인구의 고령화가 급격히 진행됨에 따라 다양한 질환의 환자 수가 증가하고 있으며, 특히 뇌병변 질환을 앓고 있는 환자의 비율이 급격히 증가하고 있다.

뇌병변 질환이란, 뇌성마비, 외상성 뇌손상, 뇌졸중 등을 말하며, 이러한 뇌병변 질환에 의해 뇌신경 손상이 발생하고 이와 관련된 영역의 편측 마비를 야기시킨다. 이로 인해, 뇌병변 질환에 의한 편측 마비 증상에 대한 연구 및 그 재활 분야의 연구 필요성이 대두되고 있다.

한편, 종래의 편측 마비 증상에 대한 재활 분야와 관련하여, 재활치료사의 수가 재활이 필요한 환자의 수에 비하여 턱없이 부족하고 이에 재활치료사를 대신할 수 있는 로봇의 개발이 이루어져 시중에 출시되었으나 상지나 하지 부위의 재활을 돕는 로봇이 대부분이며, 손가락 재활을 돕는 로봇의 수는 많지 않은 상황이다.

또한, 종래의 손가락 재활을 돕는 장치는 대부분 환자의 손바닥 및 손등을 덮는 몸체부와 각 손가락에 대응하여 신장 형성되는 손가락부를 포함하며 벨크로 등을 이용하여 고정하는 장갑 형태로써, 이러한 손가락 재활 장치를 편마비 환자가 보조자의 도움 없이 스스로 착용하는 데 어려움이 있다.

또한, 종래의 손가락 재활을 돕는 장치는 대부분 각 손가락에 형성되는 와이어를 제어하여 구동하는 방식을 채택하고 있으나, 시간이 지남에 따라 와이어가 늘어나게 되어 보다 정교한 움직임을 지원하는 데 문제점이 있으며, 검지, 중지, 약지 및 소지에 대응하는 위치에 형성되는 와이어가 엄지 손가락의 움직임을 방해한다는 문제점이 있다.

본 발명의 일측면은 수지 재활 장치, 이를 포함하는 수지 재활 시스템에 관한 것으로, 환자의 손가락이 장치 상부에 올려진 상태에서 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되며, 모터 기어 구동 방식으로 손가락의 움직임을 지원하는 수지 재활 장치, 이를 포함하는 수지 재활 시스템을 제공한다.

본 발명의 일측면은 수지 재활 장치에 있어서, 지지판, 일측단이 상기 지지판에 결합되는 손바닥 안착부, 엄지 손가락을 제외한 손가락이 각각 위치할 수 있도록 제1 부분 내지 제4 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 일측단은 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 타측단은 제1 톱니기어 내지 제4 톱니기어가 형성되는 손가락 착용부, 상기 지지판에 장착되는 제1 모터 내지 제4 모터, 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하되, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어와 각각 맞물려서 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어를 포함하는 제1 구동부, 상기 지지판에 장착되는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 회전 가능하게 결합되는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되는 제6 모터를 포함하는 제2 구동부 및 상기 제2 구동부와 결합되어 상기 제2 구동부에 의해 움직이는 엄지 손가락 착용부를 포함한다.

한편, 상기 손가락 착용부는, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분은 각각 힌지 결합되는 두 개의 링크를 포함하고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 일측단이 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 타측단에 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어는, 소정의 중심각을 갖는 부채꼴의 호 형상이며, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어의 톱니 부분은 상기 제1 회전기어 내지 상기 제4 회전기어와 각각 맞물리고, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어의 톱니 부분의 후면이 상기 손가락 착용부의 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분에 연결될 수 있다.

또한, 상기 손가락 착용부는, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 각각 엄지 손가락을 제외한 손가락의 선단 부위와 대응되는 위치에 각각 상기 손가락 착용부에 가해지는 힘을 감지하는 힘 센서를 포함하고, 엄지 손가락을 제외한 손가락의 선단 부위가 삽입되어 고정되는 제1 삽입부 내지 제4 삽입부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 구동부는, 상기 제2 모터 및 상기 제3 모터에 각각 결합되는 제1 보조기어 및 제2 보조기어를 더 포함하며, 상기 제1 보조기어 및 상기 제2 보조기어는 각각 상기 제2 회전기어 및 상기 제3 회전기어와 맞물려 회전할 수 있다.

또한, 상기 엄지 손가락 착용부는, 상기 제6 모터의 회전력이 발생하는 부분에 장착될 수 있다.

또한, 상기 제2 구동부는, 상기 지지판 바닥면과의 연직 방향을 기준으로 회전하는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 연직 방향을 기준으로 회전하는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되어 피벗 운동하며, 상기 지지판 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 회전력을 발생시키는 제6 모터를 포함하여 상기 엄지 손가락 착용부로 상기 지지판 바닥면과의 연직 방향 또는 수평 방향을 기준으로 회전력을 부가할 수 있다.

또한, 상기 엄지 손가락 착용부는, 엄지 손가락 선단 부위에 대응되는 위치에 상기 엄지 손가락 착용부로 가해지는 힘을 감지하는 힘 센서를 포함하고, 엄지 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되는 엄지 손가락 삽입부가 형성될 수 있다.

또한, 이동 단말과 통신을 수행하여 사용자로부터 입력받는 자동 모드, 수동 모드 또는 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 수신하며, 수신한 동작 모드에 따라 상기 제1 구동부 또는 상기 제2 구동부를 제어하는 장치 제어부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면은 수지 재활 시스템에 있어서, 환자로부터 자동 모드, 수동 모드 및 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 입력받는 이동 단말 및 상기 이동 단말과 통신을 수행하여 환자로부터 입력받은 자동 모드, 수동 모드 및 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 수신하고, 상기 환자의 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되고, 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 가해지는 힘을 측정하며, 상기 동작 모드 및 측정한 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 가해지는 힘에 따라 상기 환자의 각 손가락의 움직임을 지원하되, 수평 방향을 기준으로 회전하는 제1 구동부를 통해 엄지 손가락을 제외한 손가락의 움직임을 지원하고, 수평 방향 또는 연직 방향을 기준으로 회전하는 제2 구동부를 통해 엄지 손가락의 움직임을 지원하는 수지 재활 장치를 포함한다.

한편, 상기 제1 구동부는, 수평 방향을 기준으로 회전하는 제1 모터 내지 제4 모터 및 각각 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 구동부는, 연직 방향을 기준으로 회전하는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 연직 방향을 기준으로 회전하는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되며 수평 방향을 기준으로 회전하는 제6 모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수지 재활 장치는, 상기 환자의 손바닥이 올려지는 손바닥 안착부, 엄지 손가락을 제외한 각 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되는 손가락 착용부 및 상기 환자의 엄지 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되는 엄지 손가락 착용부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 손가락 착용부는, 상기 환자의 엄지 손가락을 제외한 각 손가락이 위치하는 제1 부분 내지 제4 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분은 각각 힌지 결합되는 두 개의 링크로 구성되며, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 일측단이 상기 손바닥 안착부와 결합되고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 타측단에 제1 톱니기어 내지 제4 톱니기어가 형성될 수 있다.

또한, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어는, 소정의 중심각을 갖는 부채꼴의 호 형상이며, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어의 톱니 부분은 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어와 각각 맞물리고, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어의 톱니 부분의 후면이 상기 손가락 착용부의 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분에 연결될 수 있다.

또한, 상기 수지 재활 장치는, 상기 이동 단말로부터 상기 자동 모드를 수신하는 경우, 미리 설정된 운동 범위 및 반복 횟수에 따라 상기 제1 모터 내지 상기 제6 모터의 회전 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말은, 상기 환자로부터 상기 수동 모드를 입력받는 경우, 운동하고자 하는 손가락, 운동 범위 및 반복 횟수를 입력받기 위한 화면을 출력하고, 상기 환자로부터 해당 정보를 입력받아 상기 수지 재활 장치로 송신하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수지 재활 장치는, 상기 이동 단말로부터 수신하는 상기 운동하고자 하는 손가락, 운동 범위 및 반복 횟수에 따라 상기 제1 모터 내지 상기 제6 모터의 회전 동작을 제어할 수 있다.

또한, 상기 수지 재활 장치는, 상기 이동 단말로부터 상기 게임 모드를 수신하는 경우, 상기 제1 모터 내지 상기 제6 모터 중에서 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 힘이 가해지는 손가락에 대응하는 모터의 회전 동작을 제어하고, 해당 정보를 상기 이동 단말로 송신하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 이동 단말은, 상기 환자로부터 상기 게임 모드를 입력받는 경우, 각 손가락의 움직임을 유도하는 소정의 게임 화면을 출력하고, 상기 수지 재활 장치로부터 수신하는 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 힘이 가해지는 손가락에 대한 정보와 현재 출력한 게임 화면을 매칭하여 점수를 카운트할 수 있다.

또한, 상기 수지 재활 장치는, 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 가해지는 힘을 측정하여 미리 정해진 임계치와 비교하고, 측정한 힘이 미리 정해진 임계치보다 큰 경우 상기 제1 모터 내지 상기 제6 모터를 초기화 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 환자의 손가락이 장치 상부에 올려진 상태에서 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되며, 모터 기어 구동 방식으로 손가락의 움직임을 지원하는 수지 재활 장치, 이를 포함하는 수지 재활 시스템을 제공함으로써, 보조자 없이 환자 스스로 재활이 필요한 손가락을 장치에 용이하게 고정한 뒤 재활 운동을 진행할 수 있으며, 엄지 손가락의 보다 넓은 운동 범위를 보장하고, 전체 손가락의 운동 범위 및 각도 등을 제어하는 데 있어서 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수지 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 손바닥 안착부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 손가락 착용부를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 제1 구동부를 도시한 도면이다.
도 9는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 제2 구동부를 도시한 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 엄지 손가락 착용부를 도시한 도면이다.
도 11은 제2 구동부에 엄지 손가락 착용부가 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 12 내지 도 14는 이동 단말로부터 출력되는 화면의 일 예를 도시한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템(1000)은 수지 재활 장치(100) 및 이동 단말(200)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템(1000)은 수지 재활 장치(100)와 이동 단말(200)간에 통신을 수행하여 소정의 정보를 송수신할 수 있으며, 송수신한 정보에 기반하여 수지 재활 장치(100)에 고정되는 환자의 손가락에 대하여 재활 운동을 지원할 수 있다. 특히, 수지 재활 장치(100)는 환자의 손가락이 장치 상부에 올려진 상태에서 환자의 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정될 수 있으므로, 환자 스스로 재활이 필요한 손가락을 장치에 용이하게 고정한 뒤 이동 단말(200)을 통해 수지 재활 장치(100)를 제어함으로써 재활 운동을 진행할 수 있다. 이때, 수지 재활 장치(100)는 모터 기어 구동 방식으로 환자의 손가락의 운동 범위 등을 제어할 수 있으므로 그 제어의 정밀도를 높일 수 있으며, 엄지 손가락의 보다 넓은 운동 범위를 보장할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템(1000)에 포함되는 수지 재활 장치(100) 및 이동 단말(200)에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수지 재활 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 지지판(110), 손바닥 안착부(120), 손가락 착용부(130), 제1 구동부(140), 제2 구동부(150), 엄지 손가락 착용부(160) 및 장치 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 수지 재활 장치(100)는 오른쪽 손가락의 재활 운동을 지원할 수 있도록 오른쪽 손가락과 대응되는 형상으로 구현된 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 왼쪽 손가락과 대응되는 형상으로 구현될 수 있음은 물론이다.

이러한, 수지 재활 장치(100)는 손바닥 안착부(120)의 상부에 환자의 손바닥이 올려지고, 손가락 착용부(130)에 엄지 손가락을 제외한 나머지 손가락, 즉, 검지, 중지, 약지 및 소지의 선단 부위가 삽입되어 고정되며, 엄지 손가락 착용부(160)에 엄지 손가락의 선단 부위가 삽입되어 고정될 수 있다. 이때, 손가락 착용부(130) 및 엄지 손가락 착용부(160)는 각각 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)에 의해 움직일 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)에 의해 손가락 착용부(130) 및 엄지 손가락 착용부(160)에 삽입되어 고정되는 환자의 다섯 손가락의 재활 운동을 지원할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 수지 재활 장치(100)는 내부 공간을 갖는 박스 형상의 지지판(110)을 포함할 수 있다. 지지판(110)은, 예를 들어, 40X25X15cm규격의 렉산(Lexan) 재질로 구현될 수 있다. 이러한 지지판(110)의 상측면에는 비상 버튼(111) 및 복수의 LED 모듈(112)이 구현될 수 있으며, 지지판(110)의 좌측면 또는 우측면에는 전원 연결부(미도시)가 구현될 수 있다.

여기에서, 비상 버튼(111)은, 수지 재활 장치(100)의 하드웨어 또는 소프트웨어의 결함, 환자의 제어 미숙 등으로 인하여 수지 재활 장치(100)에 고정된 환자의 손가락에 비정상적인 움직임이 지원되는 경우 환자에게 치명적인 결과를 초래할 수 있으므로, 수지 재활 장치(100)의 움직임을 즉시 중단하고 수지 재활 장치(100)에 고정된 손가락을 초기 상태, 즉, 손가락의 관절이 구부러지지 않은 상태로 되돌릴 수 있도록 마련된 것으로, 이러한 비상 버튼(111)이 입력되는 경우, 해당 신호는 장치 제어부(미도시)로 전달되어 제1 구동부(140) 또는 제2 구동부(150)의 동작이 제어될 수 있다.

또한, 복수의 LED 모듈(112)은 수지 재활 장치(100)의 현재 구동 상태를 나타내기 위한 것으로, 장치 제어부(미도시)에 의해 점등될 수 있다. 예를 들어, 복수의 LED 모듈(112)은 수지 재활 장치(100)에 전원이 공급되는지 여부, 수지 재활 장치(100)와 이동 단말(200)간에 통신이 가능한지 여부, 수지 재활 장치(100)의 동작 모드 등을 나타낼 수 있도록 장치 제어부(미도시)의 제어에 의해 점등되거나 소등될 수 있다.

또한, 전원 연결부(미도시)는 수지 재활 장치(100)의 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있도록, 외부 전원과 연결될 수 있다. 예를 들어, 전원 연결부(미도시)는 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)와 연결되어, 외부 전원을 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)로 전달할 수 있다.

또한, 지지판(110)의 상측면에는 손바닥 안착부(120)가 장착될 수 있으며, 소정의 형상을 갖는 구멍이 형성되어 내부 공간의 일부분이 노출될 수 있다. 이때, 지지판(110)의 내부 공간에는 제1 구동부(140) 및 제2 구동부가 장착될 수 있으며, 제1 구동부(140)의 일부분은 지지판(110)의 상측면에 형성된 구멍을 통해 외부 공간으로 돌출될 수 있다.

구체적으로는, 손바닥 안착부(120)의 일측은 지지판(110) 상측면의 소정의 형상으로 형성된 구멍의 외곽선을 따라 장착되며, 손바닥 안착부(120)의 타측은 지지판(110) 상측면의 소정의 형상으로 형성된 구멍과 대응되는 지지판(110)의 외부 공간에 위치할 수 있다. 또한, 손가락 착용부(130)의 일측은 손바닥 안착부(120)의 타측과 연결되고, 손가락 착용부(130)의 타측은 제1 구동부(140)의 지지판(110)의 외부 공간으로 돌출된 일부분과 맞물릴 수 있다. 즉, 손가락 착용부(130)는 지지판(110)의 상측면에 소정의 형상으로 형성된 구멍에 대응되는 지지판(110)의 외부 공간에 위치할 수 있다. 이때, 손가락 착용부(130)는 제1 구동부(140)에 의해 움직일 수 있으며, 그 운동 범위는 지지판(110)에 형성된 구멍을 통해 지지판(110)의 외부 공간과 내부 공간을 모두 포함할 수 있다.

이에 더하여, 지지판(110)의 내부 공간에 장착되는 제2 구동부(150)에는 엄지 손가락 착용부(160)가 장착될 수 있다. 즉, 엄지 손가락 착용부(160)의 일측은 제2 구동부(150)에 장착되어 지지판(110)의 내부 공간에 위치할 수 있으며, 엄지 손가락 착용부(160)의 타측은 지지판(110)에 형성된 구멍을 통해 지지판(110)의 외부 공간에 위치할 수 있다. 일반적으로, 엄지 손가락의 운동 범위는 원뿔 형상을 나타내므로, 환자의 엄지 손가락이 삽입되어 고정되는 엄지 손가락 착용부(160)는 그 운동 범위가 원뿔 형상을 나타낼 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 각각 연직 방향 및 수평 방향을 기준으로 회전하는 2개의 모터를 포함하는 제2 구동부(150)를 통해 엄지 손가락의 움직임을 지원하며, 또한, 엄지 손가락의 넓은 운동 범위를 보장할 수 있도록 지지판(110)의 상측면에 그에 대응하는 형상을 갖는 구멍이 형성될 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수지 재활 장치(100’)는 지지판(110’)의 외부 공간으로 도출되는 제1 구동부의 일부분을 가리기 위한 가림판(110-1)을 더 포함할 수 있다. 이러한, 가림판(110-1)에 의해 제1 구동부의 외부 공간으로 도출되는 일부분이 가려짐으로써, 환자의 거부감을 최소화할 수 있다.

한편, 도 4는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 손바닥 안착부를 구체적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 손바닥 안착부(120)는 일측에 지지판 결합부재(121)가 형성되고, 타측에 손가락 결합부재(123)가 형성되며, 지지판 결합부재(121)와 손가락 결합부재(123)를 연결하는 손바닥 안착부재(122)를 포함하여 구현될 수 있다.

구체적으로는, 지지판 결합부재(121)는 손바닥 안착부(120)를 지지판(110)의 상측면에 결합하기 위한 것으로, 이를 위해, 지지판 결합부재(121)에는 복수의 관통홀(121a)이 형성될 수 있다. 이때, 지지판(110)의 상측면에는 복수의 끼움 돌기가 형성되어 지지판 결합부재(121)에 형성되는 복수의 관통홀(121a)과 결합될 수 있다. 또한, 지지판 결합부재(121)에는 환자의 손목 부위가 위치하게 되므로 평평한 형상으로 구현되는 것이 바람직하다.

또한, 손바닥 안착부재(122)는 지지판 결합부재(121)로부터 대각선 방향으로 뻗어나가는 형상으로서, 일반적으로 사람의 손바닥과 대응되게 굴곡진 형상으로 구현될 수 있다. 이러한, 손바닥 안착부재(122) 상부에 환자의 손이 얹혀지는 경우, 환자의 손목은 자연스럽게 꺾인 상태가 될 수 있으며, 엄지 손가락을 제외한 손가락은 전방을 향할 수 있다. 이때, 손바닥 안착부재(122)의 전단에는 손가락 결합부재(123)가 형성되어 손가락 착용부(130)와 결합될 수 있다.

손가락 결합부재(123)는 엄지 손가락을 제외한 손가락이 위치하게 되는 손가락 착용부(130)와 결합될 수 있다. 이를 위해, 손가락 결합부재(123)는 일반적으로 사람의 손바닥 전단에서 검지, 중지, 약지 및 소지에 대응되는 위치에 각각 서로 대향하는 두 개의 연결부재를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 손가락 결합부재(123)의 제1 부분은 검지 손가락이 위치하게 되는 손가락 착용부(130)의 제1 부분과 결합되며, 이를 위해, 제1 연결부재(123-1) 및 제2 연결부재(123-2)를 포함할 수 있다. 손가락 결합부재(123)의 제1 부분에 포함되는 제1 연결부재(123-1) 및 제2 연결부재(123-2)는 동일한 형상으로, 손가락 착용부(130)의 제1 부분과 결합될 수 있도록 관통홀(123a)이 형성될 수 있다.

한편, 도 5는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 손가락 착용부를 구체적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 손가락 착용부(130)는 손가락에 굴곡 및 신전 운동을 지원할 수 있도록 제1 링크(131-1), 제2 링크(131-2) 및 제1 톱니기어(131-3)를 포함할 수 있으며, 손가락의 선단 부위가 고정될 수 있도록 제1 삽입부(131-4)를 포함할 수 있다. 한편, 손가락 착용부(130)는 환자의 검지가 착용되는 제1 부분, 중지가 착용되는 제2 부분, 약지가 착용되는 제3 부분 및 소지가 착용되는 제4 부분을 포함하여 구성될 수 있으나, 도 5에서는 환자의 검지가 착용되는 제1 부분만을 예로 들어 도시하였다. 이하에서는, 손가락 착용부(130)에서 환자의 검지가 착용되는 제1 부분에 대하여 설명하기로 하고, 그 밖의 중지, 약지 및 소지가 착용되는 제2 부분 내지 제4 부분에 대해서는 제1 부분과 동일한 구조로 되어 있으므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

구체적으로는, 제1 링크(131-1) 및 제2 링크(131-2)는 제1 고정 핀(131-2a) 및 제2 고정 핀(131-2b)에 의해 힌지 결합될 수 있으며, 이러한 제1 링크(131-1) 및 제2 링크(131-2) 상부에 환자의 검지 손가락이 위치할 수 있다. 이때, 제1 링크(131-1)의 일측에는 끼움 돌기(131-1a)가 형성될 수 있으며, 이러한 끼움 돌기(131-a)가 손가락 결합부재(123)에 형성되는 관통홀(123a)에 끼워짐으로써, 제1 링크(131-1)와 손가락 결합부재(123)가 결합될 수 있다. 또한, 제2 링크(131-2)의 일측에는 손가락의 선단 부위를 삽입 고정하기 위한 제1 삽입부(131-4)가 형성될 수 있으며, 손가락의 선단 부위와 대응하는 위치에 해당 손가락으로부터 제2 링크(131-2), 즉, 수지 재활 장치(100)로 가해지는 힘을 측정하기 위한 소정의 힘 센서, 일예로, FSR 센서가 포함될 수 있다. 이때, 힘 센서에서 측정하는 힘은 장치 제어부(미도시)로 전달되어 해당 정보에 따라 제1 구동부(140)가 제어될 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

또한, 제2 링크(131-2)의 일측에는 제1 톱니기어(131-3)가 연결될 수 있다. 제1 톱니기어(131-3)는 소정의 중심각을 갖는 부채꼴의 호 형상일 수 있으며, 그 중심각에 따라 검지 손가락의 운동범위가 결정될 수 있다. 또한, 제1 톱니기어(131-3)의 톱니부분은 제1 구동부(140)에 포함되는 제1 회전기어(145)와 맞물리고, 톱니부분의 후면이 제2 링크(131-2)의 일측과 연결될 수 있다. 이러한, 제1 톱니기어(131-3)는 제1 구동부(140)에 포함되는 제1 모터(141)에 의해 제1 회전기어(145)와 맞물려 회전할 수 있으며, 이에 따라 제1 톱니기어(131-3)와 연결되는 제2 링크(131-2) 또한 회동할 수 있다. 이와 관련하여, 도 6 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8은 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 제1 구동부를 도시한 도면이다.

먼저, 도 6 (a)를 참조하면, 제1 구동부(140)는 손가락 착용부(130)로 움직임을 제공할 수 있으며, 이를 위해, 제1 모터(141) 및 제1 회전기어(145)를 포함할 수 있다. 한편, 제1 구동부(140)는 손가락 착용부(130)의 제1 부분과 맞물리는 제1 부분, 손가락 착용부(130)의 제2 부분과 맞물리는 제2 부분, 손가락 착용부(130)의 제3 부분과 맞물리는 제3 부분 및 손가락 착용부(130)의 제4 부분과 맞물리는 제4 부분을 포함하여 구성될 수 있으며, 이때, 제1 구동부(140)의 제1 부분과 제4 부분이 동일한 구조이고, 제1 구동부(140)의 제2 부분과 제3 부분이 동일한 구조일 수 있다. 도 6(a) 및 도 6(b)에는 제1 구동부(140)의 제1 부분을 예로 들어 도시하였으며, 제1 구동부(140)의 제4 부분에 대해서는 제1 부분과 동일한 구조, 즉, 제1 구동부(140)의 제4 부분은 제4 모터(144) 및 제4 회전기어(148)를 포함하는 구조로 되어 있으므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

구체적으로는, 제1 모터(141)는 제1 모터 결합부재(141-1)에 의해 지지판(110)의 내측 공간에 장착될 수 있다. 이를 위해, 제1 모터 결합부재(141-1)에는 복수의 관통 홀(141a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 회전기어(145)는 제1 모터(141)에 의해 회전 가능하게 제1 모터(141)에 장착될 수 있으며, 제1 회전기어(145)는 손가락 착용부(130)의 움직임을 지원할 수 있도록 제1 톱니기어(131-3)와 맞물려 회전하는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 제1 모터(141)는 지지판(110)의 내측 바닥면에서 제1 회전기어(145)와 제1 톱니기어(131-3)가 맞물릴 수 있는 위치에 장착될 수 있으며, 이때, 지지판(110)의 내측 바닥면의 해당 위치에는 제1 모터 결합부재(141-1)에 형성된 복수의 관통 홀(141a)과 대응되는 복수의 결합돌기가 형성될 수 있다.

또한, 제1 모터(141)는 외부 전원부(미도시)를 통해 외부 전원으로부터 소정의 전원을 공급받아 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전 동작을 수행할 수 있다. 이때, 제1 모터(141)는 제어부와 연결되어, 제어부의 제어에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하거나, 회전 동작을 중단할 수 있다. 또한, 제1 회전기어(145)는 제1 모터(141)의 회전력이 발생하는 부분에 장착되어 제1 모터(141)의 회전 동작에 따라 회전될 수 있다. 이때, 제1 회전기어(145)의 톱니 부분은 제1 톱니기어(131-3)와 맞물릴 수 있도록 그에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

이러한, 제1 구동부(140)의 제1 부분 및 제4 부분에 의해 손가락 착용부(130), 특히, 검지 손가락 및 소지 손가락이 각각 위치하는 손가락 착용부(130)의 제1 부분 및 제4 부분의 움직임을 유도할 수 있다.

예를 들어, 도 6(a)와 같이, 초기 상태, 즉, 제1 모터(141)가 동작하지 않는 상태에서는 손가락 착용부(130)의 제1 링크(131-1)와 제2 링크(131-2)가 일직선 상태일 수 있다. 따라서, 제1 링크(131-1)와 제2 링크(131-2) 상에 위치하게 되는 검지 손가락의 관절은 구부러지지 않고 자연스럽게 펴진 상태일 수 있다.

한편, 도 6(b)와 같이, 제1 모터(141)가 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 시계방향으로 회전하면, 제1 회전기어(145) 또한 시계방향으로 회전하고, 따라서, 제1 회전기어(145)와 맞물려 회전하는 제1 톱니기어(131-3)에 의해 제2 링크(131-2)가 회동될 수 있다. 즉, 손가락 착용부(130)의 제1 링크(131-1)와 제2 링크(131-2)가 소정의 각도로 구부러져, 제1 링크(131-1) 및 제2 링크(131-2) 상부에 위치하는 검지 손가락의 굴곡 운동을 지원할 수 있다. 특히, 검지 손가락의 선단 부위로부터 두 번째 관절(PIP)의 굴곡 운동을 지원할 수 있다. 이때, 엄지 손가락을 제외한 손가락의 두 번째 관절(PIP)의 굴곡 운동 시 해당 관절의 안쪽과 바깥쪽의 길이가 달라지는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 이러한 점을 고려하여 손가락 착용부(130)가 제1 링크(131-1)와 제2 링크(131-2)의 두 개의 링크로 구현될 수 있다.

또한, 도 6(b)와 같은 상태에서, 제1 모터(141)가 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 반시계방향으로 회전하면, 제1 회전기어(145) 또한 반시계방향으로 회전하고, 따라서, 제1 회전기어(145)와 맞물려 회전하는 제1 톱니기어(131-3)에 의해 제2 링크(131-2)가 회동되어 도 6(a)와 같은 초기 상태로 돌아갈 수 있다. 즉, 손가락 착용부(130)의 제1 링크(131-1)와 제2 링크(131-2)가 일직선 상태로 돌아감에 따라, 제1 링크(131-1) 및 제2 링크(131-2) 상부에 위치하는 검지 손가락의 신전 운동을 지원할 수 있다.

한편, 도 7(a)를 참조하면, 제1 구동부(140)의 제2 부분, 즉, 손가락 착용부(130)의 제2 부분과 맞물리는 부분은, 제2 모터(142), 제2 회전기어(146) 및 제1 보조기어(146-1)를 포함할 수 있다. 한편, 상술한 바와 같이 제1 구동부(140)의 제2 부분은 제1 구동부(140)의 제3 부분과 동일한 구조일 수 있다. 도 7(a) 및 도 7(b)에서는 제1 구동부(140)의 제2 부분을 예로 들어 도시하였으며, 제1 구동부(140)의 제3 부분에 대해서는 제2 부분과 동일한 구조, 즉, 제1 구동부(140)의 제3 부분은 제3 모터(143), 제3 회전기어(147) 및 제2 보조기어(147-1)를 포함하는 구조로 되어 있으므로, 그 설명은 생략하기로 한다.

구체적으로는, 제2 모터(142)는 제2 모터 결합부재(142-1)에 의해 지지판(110)의 내측 공간에 장착될 수 있다. 이를 위해, 제2 모터 결합부재(142-1)에는 복수의 관통 홀(142a)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 보조기어(146-1)는 제2 모터(142)에 의해 회전 가능하게 제2 모터(142)에 장착될 수 있다. 또한, 제2 회전기어(146)는 제1 기어 결합부재(146-2)에 의해 지지판(110)의 내측 공간에 장착될 수 있다. 이를 위해, 제1 기어 결합부재(146-2)에는 복수의 관통홀(146a)이 형성될 수 있다. 이때, 제2 회전기어(146)는 손가락 착용부(130)의 움직임을 지원할 수 있도록 제1 보조기어(146-1) 및 제2 톱니기어(132-3)와 맞물려 회전하는 것이 바람직하다. 이러한 점을 고려하여, 제2 회전기어(146)는 지지판(110)의 내측 바닥면에서 제2 톱니기어(132-3)와 맞물릴 수 있는 위치에 장착되고, 제2 모터(142)는 지지판(110)의 내측 바닥면에서 제1 보조기어(146-1)와 제2 회전기어(146)가 맞물릴 수 있는 위치에 장착될 수 있다. 이때, 지지판(110)의 내측 바닥면의 해당 위치에는 제1 기어 결합부재(146-2)에 형성되는 복수의 관통홀(146a) 및 제2 모터 결합부재(142-1)에 형성되는 복수의 관통 홀(142a)과 대응되는 복수의 결합돌기가 형성될 수 있다.

또한, 제2 모터(142)는 외부 전원부를 통해 외부 전원으로부터 소정의 전원을 공급받아 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전 동작을 수행할 수 있다. 이때, 제2 모터(142)는 제어부와 연결되어, 제어부의 제어에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하거나, 회전 동작을 중단할 수 있다. 또한, 제1 보조기어(146-1)는 제2 모터(142)의 회전력이 발생하는 부분에 장착되어 제2 모터(142)의 회전 동작에 따라 회전될 수 있다. 이때 제1 보조기어(146-1)는 제2 회전기어(146)와 맞물려 회전할 수 있도록 톱니 부분이 제2 회전기어(146)의 톱니 부분에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 회전기어(146)는 제2 톱니기어(132-3)와 맞물려 회전할 수 있도록 톱니 부분이 제2 톱니기어(132-3)의 톱니 부분에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 보조기어(146-1), 제2 회전기어(146) 및 제2 톱니기어(132-3)의 톱니 부분은 모두 동일한 형상으로 형성되어 서로 맞물려 회전할 수 있다.

이러한, 제1 구동부(140)의 제2 부분 및 제3 부분에 의해 손가락 착용부(130), 특히, 중지 손가락 및 약지 손가락이 각각 위치하는 손가락 착용부(130)의 제2 부분 및 제3 부분의 움직임을 유도할 수 있다.

예를 들어, 도 7(a)와 같이, 초기 상태, 즉, 제2 모터(142)가 동작하지 않는 상태에서는 손가락 착용부(130)의 제3 링크(132-1)와 제4 링크(132-2)가 일직선 상태일 수 있다. 따라서, 제3 링크(132-1)와 제4 링크(132-2) 상에 위치하게 되는 중지 손가락의 관절은 구부러지지 않고 자연스럽게 펴진 상태일 수 있다.

한편, 도 7(b)와 같이, 제2 모터(142)가 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 반시계방향으로 회전하면, 제1 보조기어(146-1) 또한 반시계방향으로 회전하고, 따라서, 제1 보조기어(146-1)와 맞물려 회전하는 제2 회전기어(146)는 시계방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 제2 회전기어(146)와 맞물려 회전하는 제2 톱니기어(132-3)에 의해 제4 링크(132-2)가 회동될 수 있다. 즉, 손가락 착용부(130)의 제3 링크(132-1)와 제4 링크(132-2)가 소정의 각도로 구부러져, 제3 링크(132-1) 및 제4 링크(132-2) 상부에 위치하는 중지 손가락, 특히, 중지 손가락의 선단 부위로부터 두 번째 관절(PIP)의 굴곡 운동을 지원할 수 있다.

또한, 도 7(b)와 같은 상태에서, 제2 모터(142)가 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 시계방향으로 회전하면, 제1 보조기어(146-1) 또한 시계방향으로 회전하고, 따라서, 제1 보조기어(146-1)와 맞물려 회전하는 제2 회전기어(146)는 반시계방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 제2 회전기어(146)와 맞물려 회전하는 제2 톱니기어(132-3)에 의해 제4 링크(132-2)가 회동되어 도 7(a)와 같은 초기 상태로 돌아갈 수 있다. 즉, 손가락 착용부(130)의 제3 링크(132-1)와 제4 링크(132-2)가 일직선 상태로 돌아감에 따라, 제3 링크(132-1) 및 제4 링크(132-2) 상부에 위치하는 중지 손가락의 신전 운동을 지원할 수 있다.

이와 같이, 도 8을 참조하면, 제1 구동부(140)는 제1 모터(141) 및 제1 회전기어(145)를 포함하여 검지 손가락의 움직임을 지원하는 제1 부분, 제2 모터(142), 제1 보조기어(146-1) 및 제2 회전기어(146)를 포함하여 중지 손가락의 움직임을 지원하는 제2 부분, 제3 모터(143), 제2 보조기어(147-1) 및 제3 회전기어(147)를 포함하여 약지 손가락의 움직임을 지원하는 제3 부분, 제4 모터(144) 및 제4 회전기어(148)를 포함하여 소지 손가락의 움직임을 지원하는 제4 부분을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 구동부(140)의 제1 부분 내지 제4 부분은 각각 손가락 착용부(130)의 제1 부분 내지 제4 부분과 맞물릴 수 있도록 지지판(110)의 내측 바닥면에 장착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 이와 같은 복수의 모터 및 기어를 이용하여 엄지 손가락을 제외한 손가락의 움직임을 제어함으로써 그 정밀도를 높일 수 있다.

한편, 도 9는 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 제2 구동부를 도시한 도면이고, 도 10은 도 2에 도시된 수지 재활 장치에 포함되는 엄지 손가락 착용부를 도시한 도면이며, 도 11은 제2 구동부에 엄지 손가락 착용부가 장착된 상태를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 제2 구동부(150)는 엄지 손가락 착용부(160)로 움직임을 제공할 수 있으며, 이를 위해, 제5 모터(151) 및 제6 모터(152)를 포함할 수 있다. 이때, 제5 모터(151) 및 제6 모터(152)는 모터 연결부재(153)에 의해 결합될 수 있다.

구체적으로는, 제5 모터(151)는 제5 모터 결합부재(151-1) 및 제6 모터 결합부재(151-2)에 의해 지지판(110)의 내측 공간에 장착될 수 있다. 이때, 모터 연결부재(153)는 “ㄷ”자 형상으로, 모터 연결부재(153)의 윗면과 아랫면이 제5 모터(151)의 회전력이 발생하는 부분에 장착되어 제5 모터(151)의 회전 동작에 따라 회전될 수 있다. 즉, 모터 연결부재(153)은 제5 모터(151)에 의해 지지판(110) 바닥면과의 연직 방향(Z축)을 기준으로 회전될 수 있다.

제6 모터(152)의 일측면은 이러한 모터 연결부재(153)의 외측면에 부착되어 제5 모터(151)의 회전 동작에 따라 지지판(110) 바닥면과의 연직 방향을 따라 피벗 운동할 수 있다. 이때, 제6 모터(152)는 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향(X축)을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향으로의 회전력을 발생시킬 수 있으며, 제6 모터(152)의 회전력이 발생하는 부분에는 엄지 손가락 착용부(160)가 장착될 수 있다. 이와 관련하여 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하기로 한다.

도 10을 참조하면, 엄지 손가락 착용부(160)는 엄지 링크(161), 엄지 손가락 삽입부(162) 및 엄지 손가락 모터 결합부재(163)를 포함할 수 있다.

구체적으로는, 엄지 손가락 모터 결합부재(163)는 제6 모터(152)의 회전력이 발생하는 부분에 결합될 수 있다. 이를 위해, 엄지 손가락 모터 결합부재(163)에는 복수의 관통홀(163a)이 형성될 수 있다. 이러한 엄지 손가락 모터 결합부재(163)는 도 11을 참조하면, 제2 구동부(150)와 결합되어, 제2 구동부(150)에 의해 지지판(110) 바닥면과의 수평 방향 또는 연직 방향을 따라 이동할 수 있다. 일반적으로, 엄지 손가락의 운동 범위는 원뿔 형상을 나타내므로, 환자의 엄지 손가락이 삽입되어 고정되는 엄지 손가락 착용부(160)는 그 운동 범위가 원뿔 형상을 나타낼 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 제5 모터(151), 제5 모터(151)에 의해 회전 가능하게 결합되는 모터 연결부재(153) 및 모터 연결부재(153)에 부착되는 제6 모터(152)를 이용하여 엄지 손가락이 위치하는 엄지 손가락 착용부(160)의 움직임을 지원함으로써, 엄지 손가락의 움짐임을 제한하지 않으며 원뿔 형상의 운동 범위를 보장할 수 있다. 이때, 모터 연결부재(153)가 구동 조인트로 구현되는 경우, 엄지 손가락 착용부(160)는 모터 연결부재(153)에 의해 Y축 방향으로의 움직임 또한 지원받을 수 있다.

다시 도 10을 참조하면, 엄지 링크(161)는 엄지 손가락 모터 결합부재(163)로부터 일직선으로 뻗은 형상으로, 일반적으로 사람의 엄지 손가락 길이에 대응하는 길이로 형성될 수 있다. 이러한 엄지 링크(161)의 일측에는 엄지 손가락의 선단 부위를 삽입 고정하기 위한 엄지 손가락 삽입부(162)가 형성될 수 있으며, 엄지 손가락의 선단 부위와 대응하는 위치에 엄지 손가락으로부터 엄지 링크(161), 즉, 수지 재활 장치(100)로 가해지는 힘을 측정하기 위한 소정의 힘 센서, 일예로, FSR 센서가 포함될 수 있다. 이때, 힘 센서에서 측정하는 힘은 장치 제어부(미도시)로 전달되어 해당 정보에 따라 제2 구동부(150)가 제어될 수 있다. 이와 관련하여, 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

한편, 손바닥 안착부(120)에 환자의 손바닥이 올려지는 경우, 엄지 손가락 착용부(160)에 환자의 엄지 손가락이 자연스럽게 위치하여야 하며, 이러한 점을 고려하여 지지판(110)의 내측 공간에 엄지 손가락 착용부(160)가 장착되는 제2 구동부(150)를 장착시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 수지 재활 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 장치 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이러한 장치 제어부(미도시)는 MCU로 구현되어 지지판(110)의 내측 공간에 마련될 수 있다.

구체적으로는, 장치 제어부(미도시)는 이동 단말(200)과 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치 제어부(미도시)는 이동 단말(200)과 블루투스, RFID, 적외선 통신, UWB, Zigbee 통신 등을 수행하기 위한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다. 장치 제어부(미도시)는 이러한 근거리 통신 모듈을 통해 손가락 착용부(130) 및 엄지 손가락 착용부(160)에 포함되는 힘 센서에서 측정하는 환자의 손가락으로부터 수지 재활 장치(100)로 가해지는 힘 정보를 이동 단말(200)로 송신할 수 있다. 또한, 장치 제어부(미도시)는 근거리 통신 모듈을 통해 비상 버튼(111)이 입력됨에 따라 발생하는 신호를 이동 단말로 송신할 수 있다.

또한, 장치 제어부(미도시)는 근거리 통신 모듈을 통해 이동 단말(200)로부터 수지 재활 장치(100)의 동작 모드에 대한 정보를 수신하고, 해당 동작 모드에 따라 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)를 제어할 수 있다. 여기에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 장치(100)는 수동 모드, 자동 모드 또는 게임 모드 중 하나의 동작 모드에 따라 동작할 수 있으며, 이러한 동작 모드는 이동 단말(200)을 통해 사용자로부터 선택받을 수 있다. 이와 관련하여 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

또한, 장치 제어부(미도시)는 비상 버튼(111)이 입력되거나, 손가락 착용부(130) 또는 엄지 손가락 착용부(160)에 포함되는 힘 센서에서 측정하는 힘이 미리 정해진 임계치보다 큰 경우, 사용자의 손가락에 비정상적인 움직임이 지원되어 무의식적으로 손가락으로부터 수지 재활 장치(100)로 큰 힘이 가해진 것으로 판단할 수 있으며, 이에 따라, 제1 구동부(140) 또는 제2 구동부(150)의 동작을 즉시 중단한 뒤, 사용자의 손가락을 초기 상태, 즉, 관절이 구부러지지 않은 상태로 되돌릴 수 있도록 제1 구동부(140) 또는 제2 구동부(150)를 제어할 수 있다.

또한, 장치 제어부(미도시)는 수지 재활 장치(100)에 전원이 공급되는지 여부, 수지 재활 장치(100)와 이동 단말(200)간에 통신이 가능한지 여부, 수지 재활 장치(100)의 동작 모드 등을 나타낼 수 있도록 복수의 LED 모듈(112)의 점등 또는 소등을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수지 재활 시스템(1000)에 포함되는 이동 단말(200)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이동 단말(200)은 스마트폰일 수 있으며, 통신이 가능하고 정보의 입출력이 가능하며 휴대가 가능한 단말기라면 모두 이동 단말에 포함될 수 있다. 이러한 이동 단말(200)은 사용자의 요청에 의해 수지 재활 장치(100)의 제어를 수행하는 애플리케이션이 설치되어 작동할 수 있다.

구체적으로는, 이동 단말(200)은 수지 재활 장치(100)에 포함되는 장치 제어부(미도시)와 근거리 통신을 수행하여 소정의 정보를 송수신할 수 있다. 또한, 이동 단말(200)은 환자로부터 수지 재활 장치(100)의 동작 모드를 입력받을 수 있다. 이를 위해, 이동 단말(200)은 수지 재활 장치(100)의 동작 모드를 입력받기 위한 소정의 화면을 출력할 수 있다. 이와 관련하여 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명하기로 한다

도 12 내지 도 14는 이동 단말로부터 출력되는 화면의 일 예를 도시한 도면이다.

먼저, 도 12를 참조하면, 이동 단말(200)은 사용자로부터 수지 재활 장치(100)의 동작 모드를 입력받기 위한 모드 선택 화면을 출력할 수 있다. 여기에서, 수지 재활 장치(100)의 동작 모드는 자동 모드, 수동 모드 및 게임 모드를 포함할 수 있다. 이때, 이동 단말(200)에서 출력하는 모드 선택 화면에는 장치 초기화 버튼이 포함될 수 있다. 장치 초기화 버튼이란, 수지 재활 장치(100)의 움직임을 즉시 중단하고 수지 재활 장치(100)에 고정된 손가락을 초기 상태, 즉, 손가락의 관절이 구부러지지 않은 상태로 되돌릴 수 있도록 마련된 것으로, 이러한 장치 초기화 버튼이 입력되는 경우, 이동 단말(200)은 제1 구동부(140) 또는 제2 구동부(150)의 동작을 제어할 수 있도록 해당 정보를 장치 제어부(미도시)로 송신할 수 있다.

또한, 이동 단말(200)은 사용자로부터 자동 모드를 입력받으면, 미리 설정된 운동 범위 및 반복 횟수에 따라 랜덤하게 환자의 재활 운동을 지원할 수 있도록 해당 신호를 장치 제어부(미도시)로 송신할 수 있다. 여기에서, 장치 제어부(미도시)는 이동 단말로부터 자동 모드 설정 신호를 수신하면, 미리 설정된 운동 범위 및 반복 횟수에 따라 제1 구동부(140) 및 제2 구동부(150)에 포함되는 복수의 모터를 제어할 수 있다.

또한, 이동 단말(200)은 사용자로부터 수동 모드를 입력받으면, 도 13과 같은 화면을 출력할 수 있다. 수동 모드는 운동하고자 하는 손가락, 운동 범위 및 반복 횟수 등을 사용자가 직접 설정하는 동작 모드로서, 이동 단말(200)은 도 13과 같은 화면을 출력하여 사용자로부터 운동하고자 하는 손가락, 운동 범위 및 반복 횟수 등을 입력받으면, 해당 정보를 장치 제어부(미도시)로 송신할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 검지, 중지 및 약지 손가락을 선택하고, 재활 범위는 4, 반복 횟수를 7로 선택하면, 이동 단말(200)은 해당 정보를 장치 제어부(미도시)로 송신할 수 있다. 장치 제어부(미도시)는 이동 단말(200)로부터 수신한 정보에 따라 검지, 중지 및 약지 손가락의 움직임을 지원하는 제1 구동부(140)에 포함되는 제1 모터(141), 제2 모터(142) 및 제3 모터(143)의 회전 각도를 제어할 수 있다.

또한, 이동 단말(200)은 사용자로부터 게임 모드를 입력받으면, 도 14와 같은 화면을 출력할 수 있다. 게임 모드란, 이동 단말(200)은 엄지, 검지, 중지, 약지 및 소지 손가락 중 하나의 손가락의 움직임을 유도하는 화면을 출력하고, 환자가 이동 단말(200)로부터 출력되는 화면에 따라 그에 대응하는 손가락을 움직이면, 손가락 착용부(130) 또는 엄지 손가락 착용부(160)에 포함되는 힘 센서는 해당 힘을 감지할 수 있으며, 이에 따라, 장치 제어부(미도시)는 해당 손가락의 움직임을 지원하는 모터를 구동시킬 수 있다. 이때, 장치 제어부(미도시)는 힘을 감지한 손가락에 대한 정보를 이동 단말(200)로 송신할 수 있다. 이동 단말(200)은 장치 제어부(미도시)로부터 힘이 가해진 손가락에 대한 정보를 수신하여, 환자가 힘을 준 손가락과 출력한 화면에서 움직임을 유도한 손가락이 동일한 경우에만 점수를 카운트할 수 있다.

예를 들어, 도 14를 참조하면, 첫 번째 땅굴 내지 다섯 번째 땅굴은 각각 엄지, 검지, 중지, 약지 및 소지 손가락에 대응될 수 있으며, 땅굴에서 두더지가 나타나면 환자는 해당 땅굴에 대응되는 손가락을 움직일 수 있다. 이때, 환자가 중지 손가락을 움직이기 위해 중지 손가락에 힘을 주면, 손가락 착용부(130)에 포함되는 힘 센서는 해당 힘을 감지하고, 그 정보를 장치 제어부(미도시)로 전달할 수 있다. 이때, 장치 제어부(미도시)는 중지 손가락의 움직임을 지원할 수 있도록 제1 구동부(140)에 포함되는 제2 모터(142)의 회전 동작을 제어하고, 해당 정보를 이동 단말(200)로 송신할 수 있다. 이동 단말(200)은 현재 움직임을 유도한 손가락과 장치 제어부(미도시)로부터 수신한 힘이 가해진 손가락 정보를 매칭하여 그 결과에 따라 점수를 카운트할 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1000: 수지 재활 시스템
100: 수지 재활 장치
200: 이동 단말
110: 지지판
120: 손바닥 안착부
130: 손가락 착용부
140: 제1 구동부
150: 제2 구동부
160: 엄지 손가락 착용부

Claims

지지판;
일측단이 상기 지지판에 결합되는 손바닥 안착부;
엄지 손가락을 제외한 손가락이 각각 위치할 수 있도록 제1 부분 내지 제4 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 일측단은 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 타측단은 제1 톱니기어 내지 제4 톱니기어가 형성되는 손가락 착용부;
상기 지지판에 장착되는 제1 모터 내지 제4 모터, 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하되, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어와 각각 맞물려서 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어를 포함하는 제1 구동부;
상기 지지판에 장착되는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 회전 가능하게 결합되는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되는 제6 모터를 포함하는 제2 구동부; 및
상기 제2 구동부와 결합되어 상기 제2 구동부에 의해 움직이는 엄지 손가락 착용부를 포함하는 수지 재활 장치.
제1항에 있어서,
상기 손가락 착용부는,
상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분은 각각 힌지 결합되는 두 개의 링크를 포함하고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 일측단이 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 타측단에 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어가 형성되는 수지 재활 장치.
제1항에 있어서,
상기 엄지 손가락 착용부는,
상기 제6 모터의 회전력이 발생하는 부분에 장착되는 수지 재활 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 구동부는,
상기 지지판 바닥면과의 연직 방향을 기준으로 회전하는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 연직 방향을 기준으로 회전하는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되어 피벗 운동하며, 상기 지지판 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 회전력을 발생시키는 제6 모터를 포함하여 상기 엄지 손가락 착용부로 상기 지지판 바닥면과의 연직 방향 또는 수평 방향을 기준으로 회전력을 부가하는 수지 재활 장치.
지지판;
일측단이 상기 지지판에 결합되는 손바닥 안착부;
엄지 손가락을 제외한 손가락이 각각 위치할 수 있도록 제1 부분 내지 제4 부분을 포함하며, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 일측단은 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분의 타측단은 제1 톱니기어 내지 제4 톱니기어가 형성되는 손가락 착용부;
상기 지지판에 장착되는 제1 모터 내지 제4 모터, 상기 제1 모터 내지 상기 제4 모터에 의해 회전하되, 상기 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어와 각각 맞물려서 회전하는 제1 회전기어 내지 제4 회전기어를 포함하는 제1 구동부;
상기 지지판에 장착되는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 회전 가능하게 결합되는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되는 제6 모터를 포함하는 제2 구동부;
상기 제2 구동부와 결합되어 상기 제2 구동부에 의해 움직이는 엄지 손가락 착용부; 및
이동 단말과 통신을 수행하여 사용자로부터 입력받는 자동 모드, 수동 모드 또는 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 수신하며, 수신한 동작 모드에 따라 상기 제1 구동부 또는 상기 제2 구동부를 제어하는 장치 제어부를 포함하는 수지 재활 장치.
제5항에 있어서,
상기 손가락 착용부는,
상기 제1 부분 내지 상기 제4 부분은 각각 힌지 결합되는 두 개의 링크를 포함하고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 일측단이 상기 손바닥 안착부의 타측단에 결합되고, 상기 힌지 결합된 두 개의 링크의 타측단에 제1 톱니기어 내지 상기 제4 톱니기어가 형성되는 수지 재활 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 구동부는,
상기 지지판 바닥면과의 연직 방향을 기준으로 회전하는 제5 모터, 상기 제5 모터에 의해 연직 방향을 기준으로 회전하는 모터 연결부재 및 상기 모터 연결부재에 부착되어 피벗 운동하며, 상기 지지판 바닥면과의 수평 방향을 기준으로 회전력을 발생시키는 제6 모터를 포함하여 상기 엄지 손가락 착용부로 상기 지지판 바닥면과의 연직 방향 또는 수평 방향을 기준으로 회전력을 부가하는 수지 재활 장치.
환자로부터 자동 모드, 수동 모드 및 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 입력받는 이동 단말; 및
상기 이동 단말과 통신을 수행하여 환자로부터 입력받은 자동 모드, 수동 모드 및 게임 모드 중 하나의 동작 모드를 수신하고, 상기 환자의 손가락 선단 부위가 삽입되어 고정되고, 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 가해지는 힘을 측정하며, 상기 동작 모드 및 측정한 상기 환자의 손가락 선단 부위로부터 가해지는 힘에 따라 상기 환자의 각 손가락의 움직임을 지원하되, 수평 방향을 기준으로 회전하는 제1 구동부를 통해 엄지 손가락을 제외한 손가락의 움직임을 지원하고, 수평 방향 또는 연직 방향을 기준으로 회전하는 제2 구동부를 통해 엄지 손가락의 움직임을 지원하는 수지 재활 장치를 포함하는 수지 재활 시스템.