KR20180072264A

KR20180072264A - 손 재활을 위한 악력 측정 장치

Info

Publication number: KR20180072264A
Application number: KR1020160175652A
Authority: KR
Inventors: 안진웅; 곽상원; 이부환
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-29
Also published as: KR101929347B1

Abstract

본 발명은 사용자의 손에 착용하여 악력을 측정하는 장치에 있어서: 에어튜브(14)의 일부를 장갑으로 감싸는 파지수단(10); 상기 에어튜브(14) 상에 공기를 공급하여 설정된 공기압을 유지하는 공압수단(20); 상기 파지수단(10)에 작용하는 악력의 변동을 검출하는 검출수단(30); 및 상기 검출수단(30)의 신호에 대응하여 검출 결과를 출력하는 제어수단(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 손의 방향 구분없이 편안한 파지 상태를 유지하면서 운동력 변화를 정확하게 계측할 수 있고, 재활 운동에 따른 작동 상태를 스마트 기기를 통하여 볼 수 있도록 하며, 이를 이용하여 특정 게임 등의 컨텐츠를 활용하여 재활 운동에 도움을 주는 효과가 있다.

Description

손 재활을 위한 악력 측정 장치{Grip power measuring apparatus for hand rehabilitation}

본 발명은 손 악력 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 손에 장애나 질환을 지닌 사용자의 재활 과정을 모니터링하기 위한 손 재활을 위한 악력 측정 장치에 관한 것이다.

손실된 근골격계의 기능을 정상으로 회복키기 위한 다양한 재활의료기기가 개발되면서 노약자, 고령자, 장애인 등의 의료재활과 원활한 사회활동을 조력하고 있다. 근래 들어 제반 산업의 발전과 더불어 병원이 아닌 가정에서도 재활치료가 가능한 범위가 확대되고 있다. 일상생활에서 긴밀하게 활용되는 손의 경우 악력측정, 게임, 물리적 자극 등을 통한 재활 방식이 보편적이다.

이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1077232호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2014-0143557호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌1은 가동성인 2개의 측정 바, 2개의 측정 바의 외측 방향의 옆면에 부착되어, 그 옆면에 접촉되는 엄지 손가락 및 검지 손가락의 힘을 감지하는 힘 센서, 모터의 구동에 의하여 2개의 측정 바를 서로 반대방향으로 이동시키는 모터부, 모터부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에, 실제 생활에서 일어나는 다양한 상황에서의 쥐는 힘을 측정하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 재활장갑; 상기 재활장갑에 설치되고 공압으로 손가락 또는 손목 굴신을 위한 신장 및 수축부를 구비하는 튜브들; 상기 각 튜브들에 공압을 펌프유닛으로 공급하기 위한 굴신조절유닛; 상기 재활장갑의 움직임 및 운동상태를 검출하기 위한 손가락 재활검출유닛;을 구비한다. 이에, 손가락의 재활성능을 활성화하고, 신경장애 환자의 재활을 돕는 효과를 기대한다.

다만, 선행문헌 1은 엄지와 검지의 힘 측정에 한정되고 선행문헌 2는 저주파 자극과 연계하는 치료를 요지로 하므로 사용자의 손 재활 운동을 유도하기 적합하지 않아 높은 활용성을 기대하기 미흡하다.

1. 한국 등록특허공보 제1077232호 "악력 측정 장치" (공개일자 : 2010.05.31.) 2. 한국 공개특허공보 제2014-0143557호 "수지 및 수부 재활운동장치" (공개일자 : 2014.12.17.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 손에 장애나 질환을 지닌 사용자의 재활 과정을 모니터링함에 있어 손의 방향 구분없이 편안한 파지 상태를 유지하면서 운동력 변화를 정확하게 계측할 수 있는 손 재활을 위한 악력 측정 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 재활 운동에 따른 작동 상태를 스마트 기기를 통하여 볼 수 있도록 하고, 이를 이용하여 특정 게임 등의 컨텐츠를 활용하여 재활 운동에 도움을 주는 손 재활을 위한 악력 측정 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자의 손에 착용하여 악력을 측정하는 장치에 있어서: 에어튜브의 일부를 장갑으로 감싸는 파지수단; 상기 에어튜브 상에 공기를 공급하여 설정된 공기압을 유지하는 공압수단; 상기 파지수단에 작용하는 악력의 변동을 검출하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호에 대응하여 검출 결과를 출력하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파지수단의 장갑은 일측의 4지부와 타측의 엄지부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 공압수단은 에어실린더와 가압기로 다량의 공기를 공급하고, 보조공압기로 소량의 보충용 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검출수단은 에어튜브와 연결되는 공기관 상에 압력센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 검출수단은 에어튜브 상에 심박센서 및 지문인식센서 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 제어기에 탑재된 알고리즘에 따라 사용자의 악력 신호를 입력하고 연산하여 분석하며, 내부의 터치스크린 및 외부의 스마트폰에 표시 가능한 정보로 변환하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 알고리즘은 사용자의 손으로부터 신체에 관련된 정보를 획득하는 서브루틴 프로그램, 악력 신호를 특정의 게임 실행을 위한 입력 신호로 변환하는 서브루틴 프로그램 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 손의 방향 구분없이 편안한 파지 상태를 유지하면서 운동력 변화를 정확하게 계측할 수 있고, 재활 운동에 따른 작동 상태를 스마트 기기를 통하여 볼 수 있도록 하며, 이를 이용하여 특정 게임 등의 컨텐츠를 활용하여 재활 운동에 도움을 주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 파지수단의 다른 예를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 제어수단의 연결 상태를 나타내는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 장치를 게임과 연동하는 상태의 예시도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 사용자의 손에 착용하여 악력을 측정하는 장치에 관하여 제안한다. 노약자, 고령자, 장애인 등의 의료재활이 필요한 사용자를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 손의 쥐기/펴기에 의한 악력 변화를 측정하는 외에 손의 모션을 유도하여 재활을 도모한다.

본 발명에 따르면 파지수단(10)이 에어튜브(14)의 일부를 장갑으로 감싸는 구조를 지닌다. 파지수단(10)은 사용자의 손을 장갑에 수용하고 에어튜브(14)의 신축을 유발한다. 도 1에서 프레임(12)에 지지되는 에어튜브(14)가 장갑의 손바닥 부분에 수용되도록 결합된 상태를 예시한다. 장갑과 에어튜브(14)는 신축성, 내마모성, 단열성을 지닌 수지재를 사용한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파지수단(10)의 장갑은 일측의 4지부(16)와 타측의 엄지부(18)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 에어튜브(14)를 기준으로 일측의 4지부(16) 및 타측의 엄지부(18)가 각각 대향하도록 배치된다. 장갑이 4지부(16)와 엄지부(18)로 구분되므로 착탈이 용이할 뿐더러 손가락 장애가 있는 경우에도 에어튜브(14)를 편안하게 파지할 수 있다.

이때, 도 2와 같이 파지수단(10)의 장갑의 엄지부(18)를 2개로 형성하면 사용자의 오른손과 왼손에 대한 구분없이 사용 가능하다. 4지부(16)는 오른손과 왼손에 구애되지 않는 대칭적인 형태로 형성한다.

또, 본 발명에 따르면 공압수단(20)이 상기 에어튜브(14) 상에 공기를 공급하여 설정된 공기압을 유지한다. 공압수단(20)은 사용자의 신체 조건에 대응하여 장갑을 끼고 에어튜브(14)를 파지하기 편안한 상태의 공기압을 유지한다. 물론 에어튜브(14)의 공기압은 후술하는 제어수단(40)과 연계되어 사용자 선택에 의한 조절이 가능하도록 구성한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 공압수단(20)은 에어실린더(25)와 가압기(26)로 다량의 공기를 공급하고, 보조공압기(28)로 소량의 보충용 공기를 공급하는 것을 특징으로 한다. 도 1에서 에어튜브(14)와 에어실린더(25)가 공기관(21)을 개재하여 연결된 상태를 예시한다. 에어실린더(25)는 에어튜브(14)가 크게 수축된 상태에서 다량의 공기를 신속하게 주입하는 경우에 사용한다. 가압기(26)는 모터를 기반으로 하여 에어실린더(25)의 피스톤에 대한 왕복운동을 유발한다. 보조공압기(28)는 공기관(21) 상에 밸브(23)를 개재하여 연결되며, 에어튜브(14)와 공기관(21)으로 누출되는 소량의 공기를 보충하는 경우에 사용한다.

또, 본 발명에 따르면 검출수단(30)이 상기 파지수단(10)에 작용하는 악력의 변동을 검출한다. 검출수단(30)은 사용자가 장갑을 통하여 에어튜브(14)를 누르는 힘에 비례하여 발생하는 신호로 악력에 관련되는 제반 정보를 획득함을 주요 기능으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 검출수단(30)은 에어튜브(14)와 연결되는 공기관(21) 상에 압력센서(32)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 압력센서(32)를 장갑에 설치하는 것보다 공기관(21)에 설치하는 것이 정확성 측면에서 유리하다. 압력센서(32)는 공기압 변동을 전기적 신호로 변환하는 방식을 택한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 검출수단(30)은 에어튜브(14) 상에 심박센서(34) 및 지문인식센서(36) 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 심박센서(34)는 사용자의 재활운동 과정에서 맥박에 대응한 신호를 검출한다. 지문인식센서(36)는 사용자의 손가락이나 손바닥 지문을 스캐킹하여 검출한다. 심박센서(34)는 사용자 손과 접촉하는 장갑의 내면에 설치하지만, 지문인식센서(36)는 장갑의 내면에 한정되지 않고 개구 주변에 설치하여도 무방하다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 검출수단(30)의 신호에 대응하여 검출 결과를 출력한다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어기(42)를 기반으로 한다. 본 발명의 설정된 제어 알고리즘은 메모리에 다수의 프로그램 형태로 저장되고 갱신된다. 입력인터페이스에는 압력센서(32), 심박센서(34), 지문인식센서(36) 등이 연결되고, 출력인터페이스에는 밸브(23), 가압기(26), 보조공압기(28) 등이 연결된다. 이외에 제어기(42)는 유무선으로 정보를 송수신하기 위한 통신모듈(46)을 구비한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 제어기(42)에 탑재된 알고리즘에 따라 사용자의 악력 신호를 입력하고 연산하여 분석하며, 내부의 터치스크린(44) 및 외부의 스마트폰(48)에 표시 가능한 정보로 변환하는 것을 특징으로 한다. 제어기(42)는 터치스크린(44)으로 통한 선택 입력에 대응하여 설정된 알고리즘으로 악력의 변동에 대한 정보를 출력한다. 출력 정보는 터치스크린(44) 및 스마트폰(48)에 그래픽으로 표시하는 것이 좋다.

작동의 일예로서, 사용자가 장갑에 손을 넣고 터치스크린(44)의 버튼을 누르면 가압기(26)가 작동하여 에어튜브(14)에 공기가 충진되고, 원하는 공기압에서 버튼을 누르면 가압기(26)가 정지되고, 사용자의 쥐기/펴기 운동에 대응하여 발생되는 압력센서(32)의 신호가 제어기(42)로 입력되고, 제어기(42)는 악력의 변동을 설정된 디스플레이에 그래픽으로 표시한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 알고리즘은 사용자의 손으로부터 신체에 관련된 정보를 획득하는 서브루틴 프로그램, 악력 신호를 특정의 게임 실행을 위한 입력 신호로 변환하는 서브루틴 프로그램 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 전자의 서브루틴 프로그램은 심박센서(34)와 지문인식센서(36)의 신호를 입력하여 사용자의 과도한 운동 상태를 알리거나 다수의 사용자를 인식하여 개별적인 맞춤 정보를 제공한다. 후자의 서브루틴 프로그램은 압력센서(32)의 신호에 대응하여 도 4와 같은 모션 연동 기반의 각종 게임을 실행할 수 있다.

예컨대, 도 4(a)처럼 과일에서 즙을 짜는 경우 악력에 비례하여 즙량을 다르게 표출할 수 있다. 도 4(b)와 같은 낚시 게임의 경우, 악력의 변동 속도에 비례하여 낚시줄을 풀고 감는 속도를 연동시키고, 악력의 크기에 비례하여 낚시대를 들어올리는 힘(높이)을 연동시킨다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 파지수단 14: 에어튜브
16: 4지부 18: 엄지부
20: 공압수단 21: 공기관
23: 밸브 25: 에어실린더
26: 가압기 28: 보조공압기
30: 검출수단 32: 압력센서
34: 심박센서 36: 지문인식센서
40: 제어수단 42: 제어기
44: 터치스크린 46: 통신모듈
48: 스마트폰

Claims

사용자의 손에 착용하여 악력을 측정하는 장치에 있어서:
에어튜브(14)의 일부를 장갑으로 감싸는 파지수단(10);
상기 에어튜브(14) 상에 공기를 공급하여 설정된 공기압을 유지하는 공압수단(20);
상기 파지수단(10)에 작용하는 악력의 변동을 검출하는 검출수단(30); 및
상기 검출수단(30)의 신호에 대응하여 검출 결과를 출력하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 파지수단(10)의 장갑은 일측의 4지부(16)와 타측의 엄지부(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공압수단(20)은 에어실린더(25)와 가압기(26)로 다량의 공기를 공급하고, 보조공압기(28)로 소량의 보충용 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 검출수단(30)은 에어튜브(14)와 연결되는 공기관(21) 상에 압력센서(32)를 구비하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 검출수단(30)은 에어튜브(14) 상에 심박센서(34) 및 지문인식센서(36) 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어수단(40)은 제어기(42)에 탑재된 알고리즘에 따라 사용자의 악력 신호를 입력하고 연산하여 분석하며, 내부의 터치스크린(44) 및 외부의 스마트폰(48)에 표시 가능한 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 알고리즘은 사용자의 손으로부터 신체에 관련된 정보를 획득하는 서브루틴 프로그램, 악력 신호를 특정의 게임 실행을 위한 입력 신호로 변환하는 서브루틴 프로그램 중 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 손 재활을 위한 악력 측정 장치.