KR20180125145A - 손 재활 디바이스 - Google Patents

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KR20180125145A
KR20180125145A KR1020187021936A KR20187021936A KR20180125145A KR 20180125145 A KR20180125145 A KR 20180125145A KR 1020187021936 A KR1020187021936 A KR 1020187021936A KR 20187021936 A KR20187021936 A KR 20187021936A KR 20180125145 A KR20180125145 A KR 20180125145A
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hand
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KR1020187021936A
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율리어스 클레인
티에리 켈러
요엘 페리
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푼다시온 테크날리아 리서치 앤드 이노베이션
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Abstract

손 재활 디바이스(100)는, 손의 엄지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제1 지지부(124)로서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부(124)는 상기 엄지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제1 지지부(124)가 연결되어 있는 제1 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제1 지지부;
상기 손의 검지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120B)로서, 상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120B)는 상기 검지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120B)가 연결되어 있는 제2 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제2 지지부; 및 상기 손의 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122B)로서, 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122B)는 상기 나머지 3개의 손가락을 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122B)가 연결되어 있는 제3 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제3 지지부를 포함하고, 상기 제1, 제2, 제3 전달 기구는 적어도 하나의 모터에 의해 기동되고, 상기 적어도 하나의 제1 지지부(124), 상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121), 및 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123)의 3개의 구부리기/뻗기 움직임은 서로 독립적이다.

Description

손 재활 디바이스
본 발명은, 장애가 있는 사지를 재활하기 위한 디바이스, 구체적으로는, 장애가 있는 손과 손가락을 재활하기 위한 디바이스의 분야에 관한 것이다.
손가락 기능은, 뇌졸중, 척수 손상, 외상성 뇌 손상, 또는 파킨슨 병과 같은 신경학적 상해의 결과로 손실되거나 손상될 수 있다. 예를 들어, 뇌졸중은 신체의 한쪽 마비를 일으킬 수 있다. 손상된 손가락 기능의 예로는, 손가락 뻗기 실패, 손가락 조정 불량, 손가락 독립성의 상실, 움켜잡거나 조작하는 능력의 불량, 및 일정한 파지력의 제어 불능이 있다. 뇌에는 손상된 신경 연결을 재구성하기 위한 소정의 용량이 있으므로, 손상된 기능을 부분적으로 (또는 심지어 완전하게) 회복할 수 있다.
손가락 재활을 포함한 손 재활을 위한 능동적 장치가 존재한다. 이러한 재활은, 일반적으로 장애가 있는 사지에 관련된 움직임을 반복적으로 수행하여 회복을 촉진하는 데 그 목적이 있다.
잘 알려진 한 유형의 손 재활 시스템은, 몸의 사지 또는 일부를 외부에서 포용하는 로봇 골격인 외골격에 기초한다. 예를 들어, 미국 특허 US-5516249-A는, 손을 삽입할 수 있는 글러브 프레임워크에 기초하는 외골격 제어 장치를 기술하고 있다. 유사한 시스템이 미국 특허 US-8574178-B2에 개시되어 있다. 이러한 유형의 디바이스는, 이동형 부품이 많기 때문에, 복잡하고, 이에 따라 유지보수가 비싸다. 게다가, 이러한 유형의 디바이스에서는, 환자의 손을 장치에 맞추는 데 오랜 시간이 걸린다.
또한, 장애가 있는 팔이 고정되는 지지부 및 손가락 고정부(스트랩)와 클러치 시스템을 각각 포함하는 5개의 서브 시스템을 포함하는 국제 특허출원 WO2010/140984 A1에 개시된 시스템과 같은 덜 복잡한 손가락 재활 시스템이 있다. 각 손가락 스트랩은, 한 방향으로 잡아당기는 (풀리를 통해 안내되는) 케이블 및 다른 방향으로 잡아당기는 보우 스프링에 의해 기동된다. 그러나, 이 시스템은, 컴팩트하지 않음으로 인해 거의 휴대할 수 없다. 게다가, 힘이 각 손가락 고정부에 가해지고 이에 따라 손가락 관절에 집중되므로, 관절에 잠재적 손상을 주며 손가락 기능 재활을 최적화하지 못한다. 또한, 손가락 구부리기는 모터가 아닌 보우 스프링 구성요소에 의해 배타적으로 제공되며, 이는 손가락에 적용되는 제어를 더욱 제어하기 어렵게 한다.
마지막으로, 간단한 저가 디바이스를 사용하면 재활 기간을 연장할 수 있으므로, 치료사에 의한 원격 감시 및/또는 평가를 통해 환자의 집에서 로봇이 지원하는 운동을 할 수 있다. 국제 특허출원번호 W02015/024852 A1은, 엄지 전용 움직임 유닛과 손가락 전용 움직임 유닛을 갖는 손동작 운동 디바이스를 개시하고 있다. 양측 움직임 유닛은 단일 모터에 의해 구동된다. 게다가, W02015/024852 A1에 개시된 디바이스를 포함하는 종래의 손 재활 디바이스는 오른손 또는 왼손과 함께 사용되도록 설계되어, 많은 투자를 필요로 한다.
따라서, 간단한 휴대용 구조를 가지면서 동시에 오른손과 왼손 모두의 다섯 손가락의 최적화된 재활을 가능하게 하는 손가락 기능 재활 디바이스를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 손의 재활을 위한 휴대용 모듈식 디바이스를 제공하는 것이다. 상이한 손가락의 상이한 기능은, 대부분의 파지 유형에 관련된 엄지와 검지의 독립적 재활(기능적 구부리기/뻗기)을 허용하기 때문에, 제안된 디바이스에 의해 최적화된다. 나머지 손가락인 중지, 약지, 무명지는 단일 그룹으로 동시에 움직인다. 핸드헬드 디바이스인 제안된 디바이스는, 파지를 위해 손가락의 자연스럽고 정형화된 궤도를 따라 손가락 끝을 구속함으로써 손가락을 움직인다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 손 재활 디바이스를 제공하며, 손 재활 디바이스는, 손의 엄지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제1 지지부로서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부는 상기 엄지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제1 지지부가 연결되어 있는 제1 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제1 지지부; 상기 손의 검지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제2 지지부로서, 상기 적어도 하나의 제2 지지부는 상기 검지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제2 지지부가 연결되어 있는 제2 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제2 지지부; 및 상기 손의 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제3 지지부로서, 상기 적어도 하나의 제3 지지부는 상기 나머지 3개의 손가락을 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제3 지지부가 연결되어 있는 제3 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제3 지지부를 포함하고, 상기 제1 전달 기구는, 상기 제2 및 제3 전달 기구를 기동하도록 구성된 적어도 하나의 모터와는 다른 하나의 모터에 의해 기동되고, 상기 적어도 하나의 제1 지지부, 상기 적어도 하나의 제2 지지부, 및 상기 적어도 하나의 제3 지지부의 3개의 구부리기/뻗기 움직임은 서로 독립적이다.
특정 실시예에서, 상기 제1, 제2, 및 제3 전달 기구 중 적어도 하나는, 피니언 및 상기 피니언에 의한 움직임을 행하는 크라운을 포함하고, 상기 피니언은 상기 모터에 의한 회전을 행하도록 구성된다. 더욱 구체적으로, 상기 크라운은, 회전시, 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 두 개의 크라운 기어를 잡아당겨 상기 지지부를 구부리기/뻗기식으로 움직이게 하도록 구성된다. 대안으로, 상기 크라운은, 회전시, 두 개의 휠과 상기 두 개의 휠을 함께 연결하는 결합 수단에 의해 형성되는 조립체를 잡아당기도록 구성되고, 여기서, 피니언에 가장 가까운 휠은 고정되고, 나머지 휠과 결합 수단은 크라운이 움직임에 따라 움직인다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제2 지지부는 검지를 위한 단일 지지부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 지지부는 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지를 위한 단일 지지부를 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제2 지지부는 검지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부 및 검지의 중간 마디뼈를 위한 하나의 근위 지지부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 지지부는 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부 및 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 하나의 근위 지지부를 포함한다. 바람직하게, 상기 적어도 하나의 제1 지지부, 상기 검지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부, 및 상기 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부는, 각 전달 기구의 회동부에 부착되는 부품에 의해 각 전달 기구의 이동가능 휠에 결합된다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부, 상기 적어도 하나의 제2 지지부, 및 상기 적어도 하나의 제3 지지부는, 각 전달 기구의 회동부에 부착되는 부품에 의해 각 전달 기구에 결합된다.
특정 실시예에서, 디바이스는 가역적이며, 따라서, 동일한 디바이스가 오른손과 왼손을 재활하도록 기능한다. 디바이스는, 전달 기구가 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 두 개의 크라운 기어를 포함하는 경우 회동 수단에 대하여 지지부와 부품에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 또는 전달 기구가 두 개의 휠과 상기 두 개의 휠을 함께 연결하는 결합 수단을 포함하는 경우, 핀을 들어올리고 대응하는 핀이 관의 반대측 단부의 위치에 자연스럽게 고정될 때까지 휠을 돌리고, 회동 수단에 대하여 지지부와 부품에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 가역적일 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 제1, 제2, 제3 전달 기구의 각각은 대응하는 하나의 모터에 의해 기동된다.
본 발명의 다른 목적은, 각 손가락의 하측(근위) 마디뼈와 중간 마디뼈를 위한 제1 섹션과 각 손가락의 상측(원위) 마디뼈를 위한 제2 섹션인 2개의 섹션에서 적어도 검지, 중지, 약지, 무명지를 재활하도록 구성된 손 재활을 위한 휴대용 모듈식 디바이스를 제공하는 것이다. 이러한 이중 움직임(2개의 섹션에서의 움직임)에 의해, 관절을 강제하지 않고 각 손가락의 구부리기/뻗기가 자연스럽게 수행된다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 손 재활 디바이스를 제공하며, 손 재활 디바이스는, 손의 엄지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제1 지지부로서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부는 상기 엄지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제1 지지부가 연결되어 있는 제1 전달 기구에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제1 지지부; 상기 손의 적어도 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 근위 지지부로서, 상기 적어도 하나의 근위 지지부는, 적어도 하나의 근위 지지부가 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전달 기구에 의해 행해지는 상기 손가락의 상기 중간 마디뼈의 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계된, 적어도 하나의 근위 지지부; 및 상기 손의 적어도 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 원위 지지부로서, 상기 적어도 하나의 원위 지지부는, 적어도 하나의 원위 지지부가 연결되어 있는 상기 적어도 하나의 제2 전달 기구에 의해 행해지는 상기 손가락의 상기 중간 마디뼈의 구부리기/뻗기 움직임에 대한 상기 손가락의 상기 원위 마디뼈의 추가 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계된, 적어도 하나의 원위 지지부를 포함하고, 상기 제1 전달 기구는, 상기 적어도 하나의 제2 전달 기구를 기동하도록 구성된 적어도 하나의 모터와는 다른 하나의 모터에 의해 기동되고, 상기 적어도 하나의 제1 지지부의 구부리기/뻗기 움직임은, 상기 적어도 하나의 근위 지지부와 상기 적어도 하나의 원위 지지부의 구부리기/뻗기 움직임과는 독립적이다.
특정 실시예에서, 상기 제1 및 전달 기구 중 적어도 하나는, 피니언 및 상기 피니언에 의한 움직임을 행하는 크라운을 포함하고, 상기 피니언은 상기 모터에 의한 회전을 행하도록 구성된다. 더욱 구체적으로, 상기 크라운은, 회전시, 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 두 개의 크라운 기어를 잡아당겨 상기 지지부를 구부리기/뻗기식으로 움직이게 하도록 구성된다.
대안으로, 상기 크라운은, 회전시, 두 개의 휠과 상기 두 개의 휠을 함께 연결하는 결합 수단에 의해 형성되는 조립체를 잡아당기도록 구성되고, 여기서, 피니언에 가장 가까운 휠은 고정되고, 나머지 휠과 결합 수단은 크라운이 움직임에 따라 움직인다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 근위 지지부는 상기 검지, 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 단일 지지부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원위 지지부는 상기 검지, 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 단일 지지부를 포함한다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부와 상기 적어도 하나의 근위 지지부는 각 전달 기구의 회동부에 부착되는 부품에 의해 각 전달 기구에 결합되고, 상기 적어도 하나의 원위 지지부는 각 전달 기구의 회동부에 부착되는 부품에 의해 각 전달 기구에 결합된다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 하나의 근위 지지부는, 상기 검지의 중간 마디뼈를 위한 제1 지지부 및 상기 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 제2 지지부를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원위 지지부는, 상기 검지의 원위 마디뼈를 위한 제3 지지부 및 상기 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 제4 지지부를 포함한다. 바람직하게, 디바이스는, 검지의 중간 마디뼈를 위한 상기 제1 근위 지지부와 검지의 원위 마디뼈를 위한 상기 제3 원위 지지부를 기동하기 위한 하나의 전달 기구, 및 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 상기 제2 근위 지지부와 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 상기 제4 원위 지지부를 기동하기 위한 다른 하나의 전달 기구를 더 포함한다.
특정 실시예에서, 디바이스는 가역적이며, 따라서, 동일한 디바이스가 오른손과 왼손을 재활하도록 기능한다. 디바이스는, 전달 기구가 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 두 개의 크라운 기어를 포함하는 경우, 회동 수단에 대하여 지지부와 부품에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 또는 전달 기구가 두 개의 휠과 상기 두 개의 휠을 함께 연결하는 결합 수단을 포함하는 경우, 핀을 들어올리고 대응하는 핀이 관의 반대측 단부의 위치에 자연스럽게 고정될 때까지 휠을 돌리고, 회동 수단에 대하여 지지부와 부품에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 가역적일 수 있다.
특정 실시예에서, 상기 적어도 2개의 전달 기구의 각각은 대응하는 하나의 모터에 의해 기동된다.
본 발명의 추가 이점과 특징은, 다음에 따르는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이며 청구범위에서 특히 언급될 것이다.
설명을 완료하고 발명을 더 잘 이해하도록 도면의 세트를 제공한다. 상기 도면은 본 발명의 설명의 필수적인 부분을 형성하고 본 발명의 실시예를 도시하며, 이는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 본 발명이 어떻게 수행될 수 있는지의 일례로서 해석되어야 한다. 도면은 다음에 따르는 도를 포함한다.
도 1은 본 발명의 가능한 실시예에 따라 오른손을 재활하도록 구성된 손 재활 디바이스의 도이다.
도 2a는 도 1의 손 재활 디바이스의 다른 도를 도시한다.
도 2b는 손 재활 디바이스의 도 2a에 도시된 바와 동일한 도를 도시하며, 기능적 위치에 있는 오른손이 도시되어 있다.
도 3a와 도 3b는 도 1의 손 재활 디바이스의 상이한 도를 도시한다.
도 3c는 4개의 손가락에 대한 손가락 지지부(도 1의 손 재활 디바이스)를 상세하게 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 더욱 일반적인 실시예에 따른 손 재활 디바이스의 상이한 도를 도시한다. 본 실시예에서는, 검지 손가락에 대한 단일 손가락 받침대 및 중지, 약지, 무명지에 의해 형성되는 손가락 그룹에 대한 단일 손가락 받침대가 있다. 도 4e 내지 도 4h는 이러한 더욱 일반적인 실시예의 대체 구현예를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 추가 대체 실시예에 따른 손 재활 디바이스의 상이한 도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 가능한 실시예에 따른 전달 기구를 도시한다.
도 7은 본 발명의 대체 실시예에 따른 전달 기구를 도시한다.
도 8은 도 7의 전달 기구의 분해도를 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 도 7에 도시된 손가락 지지부에 대한 구부리기/뻗기 기구의 몇 개의 위치를 도시한다. 도 9a 내지 도 9c에서, 손가락 지지부에 대한 구부리기/뻗기 기구는 오른손을 재활하도록 구성된다. 이것은, 도 9d 내지 도 9f에서, 왼손을 재활하도록 구성된다.
도 10a 내지 도 10f는 도 7, 도 8, 도 9a 내지 도 9f에 도시한 손가락의 구부리기/뻗기를 위한 기구의 몇 개의 위치를 도시한다(도 10a 내지 도 10c는 오른손, 도 10d 내지 도 10f는 왼손에 해당한다).
도 11a 내지 도 11d는 포함되어 있는 왼손을 재활하도록 구성된 도 1 내지 도 3의 재활 디바이스를 도시한다. 명료함을 이유로, 도에서 엄지를 삭제하였다.
도 12a 내지 도 12d는 포함되어 있는 오른손을 재활하도록 구성된 도 1 내지 도 3의 재활 디바이스를 도시한다. 명료함을 이유로, 도에서 엄지를 삭제하였다.
도 13a 내지 도 13d는 디바이스의 전달 기구의 가역성을 도시한다. 도 13a와 도 13c는 왼손 구성을 도시하고, 도 13b와 도 13d는 대응하는 오른손 구성을 도시한다.
본문에서, "포함한다"라는 용어와 그 파생어("포함하는" 등)는, 배제된 의미로 이해해서는 안 되며, 즉, 이들 용어는, 서술되고 정의된 것이 추가 요소, 단계 등을 포함할 수도 있는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 문맥에서, "대략적으로"라는 용어와 이 용어의 해당 어족("대략" 등)은, 전술한 용어에 수반되는 값에 매우 근접한 값을 나타내는 것으로 이해해야 한다. 즉, 정확한 값으로부터의 합리적인 한도 내의 편차가 수용되어야 하며, 이는 통상의 기술자가 부정확한 측정 등으로 인해 표시된 값으로부터의 이러한 편차가 불가피하다는 점을 이해할 것이기 때문이다. 이는 "약", "쯤", "실질적으로"라는 용어에도 동일하게 적용된다.
다음에 따르는 설명은, 제한적인 의미로 해석되어서는 안 되며, 단지 본 발명의 넓은 원리를 기술할 목적으로 주어진 것이다. 본 발명의 다음 실시예는 본 발명에 따른 장치 및 결과를 도시하는 전술한 도면을 참조하여 예로서 기술될 것이다.
발명을 실시하는 제1 방식의 설명
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 손 재활 디바이스(100)의 상이한 도를 도시한다. 디바이스(100)는 다용도이며, 이는 오른손 또는 왼손을 재활하도록 구성될 수 있음을 의미한다. 이들 도에 도시된 구성은, 오른손 구성이지만, 이후에 설명하듯이 왼손 구성으로 간단히 전환될 수 있다. 디바이스(100)는, 공구 로봇, 조작기 또는 팔 지지부(예를 들어, 테이블 상에 고정된 지지부)와 같은 다른 디바이스 또는 장치에 부착될 수 있고, 또는 사용자의 팔에 직접 부착될 수 있다. 디바이스는, 또한, 핸드헬드 디바이스로서 기능할 수 있다.
휴대용 디바이스(100)는, 손바닥, 손가락, 엄지(손의 내측 부분)가 파지된 디바이스(100)를 둘러싸는 방식으로 훈련할 손에 의해 파지되도록 구성된다. 이러한 특정 구현예에서, 구조(110)는, 도 2b에 도시한 바와 같이 오른손에 의해 파지된다. 핸드헬드 디바이스(100)를 장애가 있는 손으로 파지하는 경우, 엄지와 손가락의 내측 부분은, 여러 지지부 또는 지지부 상에 안착되거나 지지되는 손가락과 엄지를 수용하도록 배치된 "손가락 받침대"(120, 121, 122, 123, 124) 상에 배치된다. 선택적으로, 손가락이 디바이스에 부착되는 것을 보장하도록 스트랩을 포함할 수 있다. 스트랩은, 손가락 구부리기(손 닫기 움직임)에 특히 유용할 수 있다. 도시한 실시예에서, 2개의 손가락 받침대(120, 121)는, 검지(내측 부분)의 중간 마디뼈의 적어도 일부(또는 중간 마디뼈 전체) 및 각 원위 마디뼈를 수용하도록 배치되고, 2개의 손가락 받침대(122, 123)는, 중지, 약지, 무명지(내측 부분)에 의해 형성되는 손가락의 다른 그룹의 중간 마디뼈의 적어도 일부(또는 중간 마디뼈 전체) 및 각 원위 마디뼈를 수용하도록 배치된다. 다시 말하면, 2개의 상측 손가락 받침대(120, 122)는 검지 및 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 각각 종단되는 한편, 2개의 하측 손가락 받침대(122, 123)는 검지 및 중지, 약지, 무명지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 각각 종단된다. 예를 들어, 도 3a에 도시한 바와 같이, 검지를 위한 지지부 또는 받침대(120, 121)는 구조(캐리지)(139)에 부착되며, 이러한 구조는 그 받침대(120, 121)를 위한 전달 기구(114)를 유지한다. 도 3c는 지지부(120, 121)를 위한 부착 수단(144, 141)을 각각 도시한다. 유사하게, 중지, 약지, 무명지를 위한 지지부 또는 받침대(122, 123)는, 그 받침대(122, 123)를 위한 전달 기구(112)를 유지하는 구조(캐리지)(149)에 부착된다. 도 1의 뷰와 도 3a의 회전된 뷰는 엄지를 위한 추가 지지부 또는 받침대(124)를 도시한다. 이러한 엄지 받침대(124)의 나머지 손가락 받침대에 대한 배치는 손의 자연스러운 형상에 맞춰지도록 선택되었다. 엄지를 위한 지지부 또는 받침대(124)는, 그 받침대(124)를 위한 전달 기구(113)를 유지하는 구조(캐리지)(159)에 부착된다. 도면에서, 다른 요소들을 관찰할 수 있는데, 예컨대, 중지, 약지, 무명지를 위한 지지부 또는 받침대(122, 123)를 기동하기 위한 모터(110)(이 모터(110)의 케이싱은, 디바이스가 왼손을 재활하도록 사용되는 경우 왼손용 손바닥 받침대로서 또는 왼손으로 디바이스를 파지하도록 기능함); 검지를 위한 지지부 또는 받침대(120, 121)를 기동하기 위한 모터(111)(이 모터(111)의 케이싱은, 디바이스가 오른손을 재활하도록 사용되는 경우 오른손용 손바닥 받침대로서 또는 오른손으로 디바이스를 파지하도록 기능함); 엄지를 위한 지지부 또는 받침대(124)를 기동하기 위한 모터(109); 모터(110)에 연관된 (캐리지(149) 내에 유지되는) 전달 기구(112); 모터(109)에 연관된 (캐리지(159) 내에 유지되는) 전달 기구(113); 모터(111)에 연관된 (캐리지(139) 내에 유지되는) 전달 기구(114); 및 엄지 조정 기구를 위한 고정 아암(115)을 관찰할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는, 검지를 위한 단일 손가락 받침대(120A), 중지, 약지, 무명지에 의해 형성되는 그룹을 위한 단일 손가락 받침대(122A)가 있는 더욱 일반적인 실시예를 도시한다. 이 경우, 손가락 받침대(120A)는 검지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 종단되는 한편, 손가락 받침대(122A)는 중지, 약지, 무명지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 종단된다. 이들 도에서, 엄지와 대응하는 재활 기구는 명확성을 위해 제거되었다.
도 4e 내지 도 4h는, 검지를 위한 단일 손가락 받침대(120B), 중지, 약지, 무명지에 의해 형성되는 그룹을 위한 단일 손가락 받침대(122B)가 있는, 그 더욱 일반적인 실시예의 대체 구현예를 도시한다. 이 경우, 손가락 받침대(120B)는 검지의 중간 마디뼈와 원위 마디뼈 사이에서 종단되는 한편, 손가락 받침대(122B)는 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈와 원위 마디뼈 사이에서 종단된다. 이들 도에서, 엄지와 대응하는 재활 기구는 명확성을 위해 또한 제거되었다.
후술하는 바와 같이, 디바이스의 사용시, 지지부 또는 손가락 받침대(120, 121, 120A, 120B, 122, 123, 122A, 122B, 124)는, 모터(111, 110, 109)에 의해 기동되어 움직이며, 대응하는 손가락 받침대 상에서 지지되는 손가락(및 엄지)의 구부리기/뻗기를 유발한다. 관찰할 수 있는 바와 같이, 디바이스(100)는, (손가락 받침대(122A) 상에 있거나 손가락 받침대(122B) 상에 있거나 손가락 받침대(122, 123) 상에 있는) 단일 그룹에서 재활되는 나머지 3개의 손가락에 대한 (받침대(124)에 의한(예를 들어, 도 3a 참조)) 엄지의 독립적 재활 및 (손가락 받침대(120A)에 의한(도 4a 내지 도 4d) 또는 손가락 받침대(120B)에 의한(도 4e 내지 도 4h) 또는 손가락 받침대(120, 121)에 의한(도 1 내지 도 3c)) 검지의 독립적 재활을 허용한다. 따라서, 디바이스는, 엄지와 검지의 독립적 재활(기능적 구부리기/뻗기)을 허용하며, 이들 손가락은 파지 움직임의 대부분의 유형에 관련된 손가락이다. 나머지 손가락인 중지, 약지, 무명지는 단일 그룹에서 동시에 움직인다. 디바이스(100)는, 다양한 크기의 손과 자기 정렬하도록 손가락 지지부(손가락 받침대)의 수동 회전을 허용한다.
다음으로, 엄지 및 손가락의 구부리기/뻗기를 가능하게 하는 전달 기구(113, 112, 114)를 설명한다. 각 전달 기구(112, 113, 114)는 모터(110, 109, 111)에 의해 기동된다. 예시된 실시예는, 엄지를 위한 독립적 전달 기구(113), 검지를 위한 독립적 전달 기구(114), 및 3개의 손가락을 위한 독립적 전달 기구(112)를 도시한다. 대체 실시예에서는, 엄지를 위한 독립적 전달 기구(113) 및 4개의 손가락을 위한 하나의 독립적 추가 전달 기구가 있다. 이는, 예를 들어, 막대에 의해, 도 4a에서 받침대(120A)를 받침대(122A)와, 또는 도 4e에서 받침대(120B)를 받침대(122B)와, 또는 도 3a나 도 3c에서 받침대(120)를 받침대(122) 및 받침대(121)를 받침대(123)와 연결하거나 고정함으로써 달성된다. 이러한 경우 중 어느 것이든, 2개의 모터 중 하나(모터(111) 또는 모터(110))가 제거될 수 있다. 검지의 독립적 재활이 있는 특정 실시예에서는, (1개 대신) 2개의 독립적 전달 기구가 있는데, 검지를 위한 하나의 독립적 전달 기구(114)와 나머지 3개 손가락을 위한 하나의 독립적 전달 기구(112)이다. 여러 전달 기구의 기능은 동일하며 다음에 설명한다. 다음에, 도 6과 도 7을 각각 참조하여 전달 기구(112, 113, 114)에 대한 2개의 가능한 실시예를 설명한다. 양 실시예는, 이중 기어휠 기구(130, 131)를 포함하며, 관심 있는 운동 범위(ROM) 내에서 동등하다. 도 9a 내지 도 9f는 (이 경우 도 7에 도시된 바와 같이 구현된) 손가락의 구부리기/뻗기 기구의 몇몇 위치를 도시한다.
도 6과 도 7은 이중 기어휠 기구(130, 131)의 2개의 가능한 실시예를 도시한다. 도 6의 이중 기어휠 기구(130)는 이중 치형 기어휠에 기초한 것이다. 도 7의 이중 기어휠 기구(131)는 기계적 결합을 이용한 이중 휠에 기초한 것이다. 기구의 양측 구현예(130, 131)에 있어서, 도 6과 도 7에 도시하지 않은 각 모터(111, 110, 109)는 모터에 의해 회전되는 피니언(132) 상에서 기동한다. 이어서, 피니언(132)은 크라운(133)을 움직이게 한다(크라운(133)은 도 9a 내지 도 9f에 도시되어 있다). 크라운(133)은, 전달 기구(114, 112, 113)(본 실시예에서는, 이중 기어휠 기구(130, 131))를 내부에 수용하는 캐리지(139, 149, 159)에 고정된다. 크라운의 움직임(회전)시, 크라운(133)은 캐리지(139, 149, 159)를 끈다. 다음으로, 검지를 재활하기 위한 구조의 구체적인 경우를 참조한다. 그러나, 다음에 따르는 설명은, 유사하게 3개의 손가락을 재활하기 위한 구조(예를 들어, 도 4a 내지 도 4h 참조) 및 엄지를 재활하기 위한 구조를 가리킨다. 손가락의 중간 마디뼈를 위한 지지부(중간 지지부 또는 근위 지지부)는, 모터(111)의 움직임이 중간 마디뼈를 위해 (크라운(133)의 회전에 의해) 캐리지(139)의 각도 변위 및 지지부(121, 123)의 대응하는 각도 변위를 생성하도록 캐리지(139)에 고정된다. 전달 기구(130, 131)(이중 기어휠)는, 입력 휠(135A, 136A)과 출력 휠(135B, 136B)을 포함한다. 입력 휠(135A, 136A)과 출력 휠(135B, 136B)은, 캐리지(139)가 움직일 때(각도 변위) 입력 휠(135A, 136A)은 움직이지 않지만 출력 휠(135B, 136B)의 회전을 생성하도록 서로 연결된다. 각 손가락(한 손의 검지, 및 다른 손의 중지, 약지, 무명지)이 2개의 섹션(도 1 내지 도 3c)에서 재활되는 특정 실시예에 적용가능한 추가 특징을 다음에 설명한다. 다음에 따르는 설명은 엄지에 완전히 적용되는데, 이는 원위 마디뼈 지지부가 3개의 모든 모듈(검지, 손가락, 엄지)에 있어서 동일하기 때문이다. 손가락의 원위 마디뼈를 위한 지지부(120, 122)(원위 지지부)는, 모터(110, 111, 109)의 움직임이 원위 마디뼈를 위해 캐리지(139)의 각도 변위 및 지지부(120, 122)의 대응하는 각도 변위를 생성하도록 출력 휠(135B, 136B)에 고정된다. 또한, 캐리지(139)의 움직임은 출력 휠(135B, 136B)의 회전을 생성하고, 그 회전은 캐리지(139)의 위치에 대하여 원위 마디뼈를 위한 지지부(120, 122)의 각도 변위를 생성한다. 설명하는 바와 같이, 원위 마디뼈 지지부(121, 123)의 각도 변위는 중간 마디뼈 지지부(120, 122)의 각도 변위보다 크다.
모터(110, 111, 109)는, 디바이스 동작을 위해 사용자에 의해(또는 치료사에 의해) 선택적으로 활성화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 모터는 배터리에 의해 동력을 공급받는다. 대안적으로, 모터는, 종래의 가용 전기에 의해 또는 유압 모터가 설치된 디바이스의 경우에는 압축 공기와 같은 가압 유체에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 간략화를 이유로, 도 6과 도 7에서, 피니언(132)과 크라운(133)은, 케이싱, 하우징, 또는 베이스(134) 내에 수용되어 있기 때문에, 도시되지 않는다. 도 3b는, 모터(109)와 해당 피니언(162), 모터(110)와 해당 피니언(172), 및 모터(111)와 해당 피니언(132)을 명백하게 도시한다.
도 6에서, 전달 기구(이중 기어휠 기구)(130)는, 2개의 치형 기어휠인, 각 치형부에 의해 맞물리는 입력 치형 기어휠(135A)과 출력 치형 기어휠(135B)(기어 트레인이라고도 함)에 의해 형성된다. 입력 치형 기어휠(135A)은, 캐리지가 크라운(133)의 회전에 의해 회전하는 경우 입력 치형 기어휠(135A)이 움직이지 않도록 캐리지(139)의 회전 축(160)에 장착된다. 출력 치형 기어휠(135B)은 해당 축(180)을 통해 캐리지(139)에 장착되고, 이에 따라 출력 치형 기어휠(135B)은 캐리지(139)가 움직일 때 움직이지만 캐리지(139)에서 자유롭게 회전할 수 있다. 캐리지(139)의 움직임이 출력 치형 기어휠(135A)을 끌 때 입력 치형 기어휠(135A)이 (치형 에지를 통해) 출력 치형 기어휠(135B)에 맞물림에 따라, 출력 치형 기어휠(135B)은 입력 치형 기어휠(135A)에 대하여 강제로 회전하게 된다. 중간 마디뼈 지지부(121, 123)는 캐리지(139)에 고정되는 한편 원위 마디뼈 지지부(120, 122)는 출력 치형 기어휠(135B)에 고정된다. 이러한 식으로, 중간 마디뼈 지지부(121, 123)의 각도 변위는 캐리지(139)의 변위인 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122)의 각도 변위는 캐리지의 변위 더하기 출력 치형 기어휠(135B)의 회전이다. 원위 마디뼈 지지부(121, 123)와 중간 마디뼈 지지부(120, 122)의 각도 변위는, 손가락(검지, 엄지, 또는 나머지 손가락)의 구부리기/뻗기를 생성한다.
도 7에서, 전달 기구(이중 기어휠 기구)(131)는, 2개의 디스크 또는 휠인 서로 직접적으로 접촉하지 않는 입력 휠(136A)과 출력 휠(136B), 및 2개의 디스크 또는 휠을 함께 연결하는 결합 수단 또는 기계적 결합부(예컨대, 커플링 로드)(137)에 의해 형성된다. 결합 수단(137)은, 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 거리가 고정되도록 입력 및 출력 휠(136A, 136B)에 고정된다.
입력 휠(136A)은, 크라운(133)의 회전에 의해 캐리지가 회전하는 경우 입력 휠(136A)이 움직이지 않도록 캐리지(139)의 회전 축(160)에 장착된다. 출력 휠(136B)은 해당 축(180)을 통해 캐리지에 장착된다. 이에 따라, 출력 휠(136B)은, 캐리지(139)가 움직일 때 움직이지만, 캐리지(139)에서 자유롭게 회전할 수 있다. 입력 휠(136A)이 (커플링 로드(137)를 통해) 출력 휠(136B)에 맞물림에 따라, 캐리지(139)의 움직임이 출력 휠(136B)을 끌 때, 출력 휠(136B)은, 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 거리를 유지하도록 연결 로드(137)에 의해 강제로 회전하게 된다. 근위 마디뼈 지지부(121, 123)는 캐리지(139)에 고정되는 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122)는 출력 휠(136B)에 고정된다. 이러한 식으로, 근위 마디뼈 지지부(121, 123)의 각도 변위는 캐리지(139)의 변위인 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122)의 각도 변위는 캐리지의 변위 더하기 출력 휠(136B)의 회전이다. 원위 마디뼈 지지부(120, 122)와 근위 마디뼈 지지부(121, 123)의 각도 변위는 손가락(검지, 엄지, 또는 나머지 손가락)의 구부리기/뻗기를 생성할 수 있다.
도 8은 도 7의 전달 기구(이중 기어휠 기구)(131)의 분해도를 도시한다. 제1 케이싱, 하우징, 또는 베이스(134)는 피니언(132)을 수용하고 크라운(133)을 부분적으로 수용한다. 대략적으로 피니언(132)을 참조하지만 대응하여 피니언(162, 172)(예를 들어, 도 3b 참조)을 참조할 수 있다는 점에 유의한다. 이는 도 6에 도시한 전달 기구(130)에서도 동일하다. 제2 케이싱 또는 캐리지(139)는, 고정된 휠(136B), 움직이는 휠(136A), 및 기계적 결합부(137)를 수용한다(도 6의 전달 기구(130)에서, 캐리지(139)는 이중 치형 기어휠을 수용한다). 도 6의 전달 기구(이중 기어휠 기구)(130)에서와 같이, 크라운(133)은 캐리지(139)의 하측 부분에 고정된다. 도시한 실시예에서, 입력 휠(136A)과 출력 휠(136B)은 동일하며, 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 고정된 거리를 확립하는 임의의 종류의 기계적 부착부(137)(연결 로드)에 의해 서로 고정되고 서로 평행하게 배치된 2개의 평평한 디스크에 의해 형성된다. 입력 휠(136A)과 캐리지(139)는 세장형 관(elongated canal; 141A)을 포함하며, 이 관은 손가락을 위한 최대 가능 연장 움직임을 제어하도록 캐리지(139)의 각도 변위를 위한 2개의 단부 위치(P1, P2)를 한정한다. 핀(138B)은 링크(기계적 부착부)(137)를 위한 근위 회동지점을 구속하는 데 사용된다. 오른손 구성을 위해, 회동지점은 좌측에 있다(도 8의 상부). 왼손 구성을 위해, 회동지점은 우측에 있다. 핀(138B)은 핀(138A)과 정확하게 동일한 기능을 가지며, 즉, 링크(기계적 부착부)(137)를 위한 원위 회동지점의 위치를 한정하도록 기능한다. 오른손 구성을 위해, 원위 회동지점은 우측에 있다. 왼손 구성을 위해, 그 지점은 좌측에 있다. 핀(138C)은 캐리지(139) 상에 장착된다. 핀(138C)의 샤프트(238C)는 세장형 관(141B)에 수용되며, 이에 따라 캐리지(139)의 각도 변위 동안 관(141B)은 핀(138C) 둘레로 움직이지만, (손가락을 위해 확립된 최대 연장 움직임에 따라) 캐리지(139)에 대해 부여되는 스트로크의 종료시 핀의 샤프트(238C)와 충돌한다. 입력 휠(136A)에 한정된 이러한 2개의 위치(P1, P2)는 또한 디바이스의 가역적 특징을 구현할 수 있게 한다. 또한, 이러한 위치는 예를 들어, 모터 고장시 사용자를 부상으로부터 방지하므로, 안전에 기여한다. 디바이스가 왼손을 재활하도록 구성되는 경우, 핀(138C)은 위치(P1)에 둔다. 역으로, 디바이스가 오른손을 재활하도록 구성되는 경우, 핀(138C)은 위치(P2)에 둔다. 중간 마디뼈를 위한 지지부 또는 받침대(검지의 경우 121, 중지, 약지, 무명지의 경우 123)는 부착 수단(141)에 의해 캐리지(139)에 결합된다.
도 8은 2개의 섹션에서 손가락 재활을 행하는 특정 실시예를 도시한다. 이러한 2-섹션 재활을 달성하기 위해, 원위 마디뼈를 위한 지지부 또는 받침대(검지의 경우 120, 중지, 약지, 무명지의 경우 122)는 지지부(120, 122)가 고정되어 있는 부품(144)에 의해 출력 휠(136B)에 결합된다. 이 부품(144)은 일 단부에서 (예를 들어. 스크류(145)에 의해) 부품(144)에 연결되고, 타 단부에서 (예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 스크류(146)에 의해) 출력 휠(136B)과 제2 하우징(139)에 연결된 회동 수단(142)에 의해 출력 휠(136B)에 연결된다. 이러한 연결은, 캐리지(139)에 의해 달성되는 최대 회전에 대한 원위 지지부(120)(또는 122)의 추가적인 이동을 가능하게 한다. 따라서, 원위 마디뼈에 의해 이동하게 되는 각도는 근위 마디뼈에 의해 이동하게 되는 각도보다 크다. 특정 실시예에서, 디바이스는 근위 마디뼈에 의해 이동하는 각도의 대략 두 배인 각도만큼 원위 마디뼈를 이동시키도록 설계된다. 도 8은 또한, 근위 마디뼈를 위한 지지부(검지의 경우 121, 중지, 약지, 무명지의 경우 123) 및 지지부가 고정된 부품(141)을 도시한다. 이 부품(141)은 지지부에 연결된다. 이들 부품(141, 144)과 이들의 대응 지지부도 도 3c에 도시되어 있다.
도 9a 내지 도 9f는 손가락의 구부리기/뻗기 기구의 여러 위치를 도시한다(이 경우, 기구(131)는 도 7에 도시한 바와 같이 구현된다). 이들 위치는, 2개의 마디뼈를 위한 2-섹션이 구현된다면, 검지를 가리킬 수 있거나, 다른 3개의 손가락을 가리킬 수 있고, 심지어 엄지를 가리킬 수 있다. 도 9a 내지 도 9c는 오른손을 위한 시퀀스(sequence)를 가리킨다. 도 9a는 실질적으로 최대 연장이 있는 위치를 가리키는 한편, 도 9c는 실질적으로 최대 구부리기가 있는 위치를 가리킨다. 도 9d 내지 도 9f는 왼손을 위한 시퀀스를 가리킨다. 도 9d는 실질적으로 최대 연장이 있는 위치를 가리키는 한편, 도 9f는 실질적으로 최대 구부리기가 있는 위치를 가리킨다. 관찰할 수 있는 바와 같이, 휠(136A)과 핀(138B)은 하우징, 케이싱, 또는 베이스(134)에 대하여 고정된 상태로 있다. 캐리지(139)는 모터(미도시)에 의해 움직이는 피니언(162)(또는 132, 172)에 의해 작동하는 크라운(133)에 의해 회전하게 된다. 크라운(133)은 캐리지(139)를 끌고, 이에 따라 기계적 결합부(137)가 출력 휠(136B)을 움직인다.
도 10a 내지 도 10f는 검지의 구부리기/뻗기 기구의 여러 위치를 도시한다(오른손은 도 10a 내지 도 10c이고, 왼손은 도 10d 내지 도 10f에 해당한다).
도 11a 내지 도 11d는 예를 들어, 도 1에 도시된 손 재활 디바이스의 다른 도를 도시하지만, 이 경우, 재활을 위한 기능적 위치에 있는 것으로 예시되어 있는 왼손을 재활하도록 구성된 손 재활 디바이스를 도시한다. 이들 도에서, 검지를 위한 전달 기구(114)의 케이싱은 이중 기어휠 기구(131)의 기능을 나타내도록 삭제되었다. 중지, 약지, 무명지의 그룹을 위한 전달 기구(112)는 유사한 방식으로 기능한다. 도 11b에서는, 중지, 약지, 무명지의 그룹을 위한 전달 기구(112)를 기동하는 모터(110)가 수용된 케이싱(151)이 도시되어 있다. 모터의 위치는 디바이스의 상이한 설계에 있어서 달라질 수 있다는 점에 주목한다. 참조번호(152)는 모터(111)가 수용된 케이싱이다. 검지를 위한 전달 기구(114)를 수용하는 케이싱은 전달 기구(114)를 나타내도록 삭제되었다. 3개의 손가락을 위한 전달 기구(112)도 도시되어 있다(이 경우에는, 해당 케이싱에 의해 숨겨진다). 엄지는 명료성을 위해 이들 도면에서 삭제되었다. 도 12a 내지 도 12d는, 이 경우 오른손을 재활하도록 구성된 동일한 손 재활 디바이스의 상이한 도를 도시한다. 역시, 엄지는 명료성을 위해 이들 도에서 삭제되었다.
전술한 바와 같이, 디바이스는 가역적일 수 있다. 이는 동일한 디바이스를 사용하여 오른손과 왼손 모두를 재활할 수 있음을 의미한다. 도 6에 도시한 전달 기구는, "오른손 구성"으로부터 "왼손 구성"으로 또는 역으로 전환하기 위해 어떠한 재구성도 필요로 하지 않는다. 즉, 가역성이 자동이다. 도 13a 내지 도 13d는 도 7의 전달 기구의 가역 능력을 도시한다. 하나의 디바이스에 3개의 전달 기구(검지, 3개의 손가락, 및 엄지)가 있으므로, 각 손가락이 휠(136A, 136B)을 재배향하고 핀(138B, 138C)과의 고정을 필요로 하기 때문에, 재구성을 3번 행해야 한다. 즉, 재구성을 수행하기 위해서는, 핀(138B, 138C)을 들어야 하고, 이어서 휠을 돌려야 하며, 이에 따라 핀이 단부에 둥근 구멍이 있는 원형 홈(관)의 반대측 단부의 제 위치에 자연스럽게 고정된다. 대안적으로, 공정을 간략화하도록 핀(138B, 138C)은 하나의 단일 기구일 수 있다. 또한, 엄지 고정 기구도 재구성될 필요가 있다. 도 8을 다시 참조하여, 재구성 동안 지지부(120)(또는 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트는 스크류(145)에 대하여 자유롭게 움직인다. 유사하게는, 지지부(121)(또는 123)와 부품(141)에 의해 형성되는 세트는 (도 6의 전달 기구와 도 7의 전달 기구 모두에 있어서) 대응하는 스크류에 대하여 자유롭게 움직인다.
도 13a와 도 13c는 왼손 구성을 도시하는 한편, 도 13b와 도 13d는 대응하는 오른손 재구성을 도시한다. 왼손으로부터 오른손으로의 재구성 공정(오른손으로부터 왼손으로와 유사함)에 있어서, 하우징 또는 베이스는 위치를 변경하지 않는다. 왼손 구성에서 출력 휠(136B)의 위치(P2)(도 8 참조)에 있는 핀(138B)은 위치(P1)로 움직인다(도 8 참조). 기계적 결합부(전달 막대)(137)는 휠(136A, 136B)이 위치를 변경할 때 자연스럽게 재배향된다. 핀(138B)도 위치를 위치(P2')(왼손 구성)로부터 위치(P1')(오른손 구성)로 변경한다. 회동 축(160)은 모터의 위치와는 독립적으로 왼손 구성과 오른손 구성 모두에 있어서 유지된다. 케이싱, 하우징, 또는 캐리지(139)는 이러한 회동 축(160) 주위로 회동하거나 회전한다. 핀(138A)은 재구성에 있어서 어떠한 영향도 미치지 않는다. 전술한 바와 같이, 도 6에 도시한 전달 기구는 지지부(120)(또는 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트의 자유 움직임 및 지지부(121)(또는 123)와 부품(141)에 의해 형성되는 세트의 자유 움직임을 제외하고는 재구성되도록 하기 위한 어떠한 변경도 필요로 하지 않는다. 양측 기구에 있어서, 모터 고장 시 손의 과다한 이동을 방지하도록 안전 핀을 추가할 수 있다.
디바이스(100)는, 왼손 동작과 오른손 동작의 각각에 대하여 지원되는 2개의 대칭적 파지 모드인, (예를 들어, 유리를 파지하기 위한) 원통형 모드 및 3-손가락 파지(주로, MCP 동작)를 위한 "오픈 핀치/클램프"를 허용한다.
발명을 실시하는 제2 방식의 설명
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 본 발명의 가능한 실시예에 따른 손 재활 디바이스(100)의 상이한 도를 도시한다. 디바이스(100)는 다용도이며, 이는 오른손 또는 왼손을 재활하도록 구성될 수 있음을 의미한다. 이들 도에 도시된 구성은 오른손 구성이지만, 이후에 설명될 바와 같이 왼손 구성으로 간단히 전환될 수 있다. 디바이스(100)는 공구 로봇, 조작기 또는 팔 지지부(예를 들어, 테이블 상에 고정된 지지부)와 같은 다른 디바이스 또는 장치에 부착될 수 있고, 또는 사용자의 팔에 직접 부착될 수 있다. 디바이스는 또한, 핸드헬드 디바이스로서 기능할 수 있다.
휴대용 디바이스(100)는 손바닥, 손가락, 엄지(손의 내측 부분)가 파지된 디바이스(100)를 둘러싸는 방식으로, 훈련할 손에 의해 파지되도록 구성된다. 이러한 특정 구현예에서, 구조(110)는 도 2b에 도시한 바와 같이 오른손에 의해 파지된다. 핸드헬드 디바이스(100)를 장애가 있는 손으로 파지하는 경우, 엄지와 손가락의 내측 부분은 여러 지지부 또는 지지부 상에 안착되거나 지지되는 손가락과 엄지를 수용하도록 배치된 "손가락 받침대"(120, 121, 122, 123, 124) 상에 배치된다. 선택적으로, 손가락이 디바이스에 부착되는 것을 보장하도록 스트랩을 포함할 수 있다. 스트랩은 손가락 구부리기(손 닫기 움직임)에 특히 유용할 수 있다. 도시한 실시예에서, 2개의 손가락 받침대(120, 121)는 검지(내측 부분)의 중간 마디뼈의 적어도 일부(또는 중간 마디뼈 전체) 및 각 원위 마디뼈를 수용하도록 배치되고, 2개의 손가락 받침대(122, 123)는, 중지, 약지, 무명지(내측 부분)에 의해 형성되는 손가락의 다른 그룹의 중간 마디뼈의 적어도 일부(또는 중간 마디뼈 전체) 및 각 원위 마디뼈를 수용하도록 배치된다. 다시 말하면, 2개의 상측 손가락 받침대(120, 122)는 검지 및 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 각각 종단되는 한편, 2개의 하측 손가락 받침대(122, 123)는 검지 및 중지, 약지, 무명지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 각각 종단된다. 예를 들어 도 3a에 도시한 바와 같이, 검지를 위한 지지부 또는 받침대(120, 121)는 구조(캐리지)(139)에 부착되며, 이러한 구조는 그 받침대(120, 121)를 위한 전달 기구(114)를 유지한다. 도 3c는 지지부(120, 121)를 위한 부착 수단(144, 141)을 각각 도시한다. 유사하게는, 중지, 약지, 무명지를 위한 지지부 또는 받침대(122, 123)는 그 받침대(122, 123)를 위한 전달 기구(112)를 유지하는 구조(캐리지)(149)에 부착된다. 도 1의 뷰와 도 3a의 회전된 뷰는 엄지를 위한 추가 지지부 또는 받침대(124)를 도시한다. 이러한 엄지 받침대(124)의 나머지 손가락 받침대에 대한 배치는 손의 자연스러운 형상에 맞춰지도록 선택되었다. 엄지를 위한 지지부 또는 받침대(124)는, 그 받침대(124)를 위한 전달 기구(113)를 유지하는 구조(캐리지)(159)에 부착된다. 도면에서, 다른 요소들을 관찰할 수 있는데, 예컨대, 중지, 약지, 무명지를 위한 지지부 또는 받침대(122, 123)를 기동하기 위한 모터(110)(이 모터(110)의 케이싱은, 디바이스가 왼손을 재활하도록 사용되는 경우 왼손용 손바닥 받침대로서 또는 왼손으로 디바이스를 파지하도록 기능함); 검지를 위한 지지부 또는 받침대(120, 121)를 기동하기 위한 모터(111)(이 모터(111)의 케이싱은, 디바이스가 오른손을 재활하도록 사용되는 경우 오른손용 손바닥 받침대로서 또는 오른손으로 디바이스를 파지하도록 기능함); 엄지를 위한 지지부 또는 받침대(124)를 기동하기 위한 모터(109); 모터(110)에 연관된 (캐리지(149) 내에 유지되는) 전달 기구(112); 모터(109)에 연관된 (캐리지(159) 내에 유지되는) 전달 기구(113); 모터(111)에 연관된 (캐리지(139) 내에 유지되는) 전달 기구(114); 및 엄지 조정 기구를 위한 고정 아암(115)을 관찰할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 검지, 중지, 약지, 무명지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈를 위한 단일 근위 손가락 받침대 또는 지지부(123C)가 있고 검지, 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 단일 원위 손가락 받침대 또는 지지부(122C)가 있는 더욱 일반적인 실시예의 3개의 도를 도시한다. 따라서, 디바이스는 2개의 섹션인, 각 손가락의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈를 포함하는 제1 섹션 및 각 손가락의 원위 마디뼈를 포함하는 제2 섹션에서의 적어도 검지, 중지, 약지, 무명지의 재활을 허용한다. 이 경우, 원위 손가락 받침대(122C)는 검지, 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 종단되는 한편, 근위 손가락 받침대(123C)는 검지, 중지, 약지, 무명지의 근위 마디뼈와 중간 마디뼈 사이에서 종단된다. 이러한 이중 움직임(2개의 섹션에서의 움직임)에 의해, 관절을 강제하지 않고서 각 손가락의 구부리기/뻗기가 자연스럽게 수행된다. 이들 도에서, 엄지 및 대응하는 재활 기구는 명확성을 위해 제거되었다. 도 1 내지 도 3c에 도시한 가장 바람직한 실시예에서, 이러한 2-섹션 재활과는 별개로, 중지, 약지, 무명지에 의해 형성되는 그룹에 대하여 검지의 독립적 재활이 존재한다.
후술하는 바와 같이, 디바이스의 사용시, 지지부 또는 손가락 받침대(120, 121, 122, 123, 122C, 123C, 124)는 모터(110 111, 109, 110B)에 의해 기동되어 움직이며(모터(110B)는 도시하지 않으며, 도 5a 내지 도 5c의 4개 손가락을 위한 모터임), 대응하는 손가락 받침대 상에서 지지되는 손가락(및 엄지)의 구부리기/뻗기를 유발한다. 관찰할 수 있는 바와 같이, 디바이스(100)는, (받침대(124)에 의한(예를 들어, 도 3a 참조)) 엄지의 독립적 재활 및 (손가락 받침대(122C, 123C)(도 5a 내지 도 5c) 또는 손가락 받침대(120, 121, 122, 123)(도 1 내지 도 3c)에 의한) 4개 손가락의 2개 섹션에서의 독립적 재활을 허용한다. 이러한 특정 실시예에서는, 단일 그룹에서 재활되는 3개의 나머지 손가락에 대한 검지의 독립적 재활이 달성된다. 따라서, 이러한 특정 실시예에서, 2개의 섹션(근위 및 중간 마디뼈를 위한 제1 섹션 및 원위 마디뼈를 위한 제2 섹션)에서 손가락을 재활하는 것과는 별개로, 디바이스는, 엄지와 검지의 독립적 재활(기능적 구부리기/뻗기)을 허용하며, 이들 손가락은 파지 움직임의 대부분의 유형에 관련된 손가락이다. 나머지 손가락인 중지, 약지, 무명지는 단일 그룹에서 동시에 움직인다. 디바이스(100)는, 다양한 크기의 손과 자기 정렬하도록 손가락 지지부(손가락 받침대)의 수동 회전을 허용한다.
다음으로, 엄지 및 손가락의 구부리기/뻗기를 가능하게 하는 전달 기구(112, 113, 114, 112B)(도 1 내지 도 3c는 112, 113, 114, 도 5a 내지 도 5c는 112B에 해당)를 설명한다. 각 전달 기구(112, 113, 114, 112B)는 모터(110, 109, 111, 110B)에 의해 기동된다. 엄지를 위한 독립적 전달 기구(113), 및 4개의 손가락을 위한 적어도 하나의 독립적 추가 전달 기구(112B)가 존재한다. 검지가 독립적으로 재활되는 특정 실시예에서는, (1개의 전달 기구(112B) 대신) 2개의 독립적 추가 전달 기구(112, 114)가 있는데, 하나는 검지를 위한 독립적 전달 기구(114)이고 하나는 나머지 3개의 손가락을 위한 독립적 전달 기구(112)이다. 대체 실시예에서, 엄지를 위한 독립적 전달 기구(113) 및 검지의 독립적 안착이 있더라도 4개의 손가락을 위한 하나의 독립적 단일 추가 전달 기구가 있다. 이는 예를 들어, 막대에 의해, 도 4a에서 받침대(120A)를 받침대(122A)와, 또는 도 4e에서 받침대(120B)를 받침대(122B)와, 또는 도 3a에서 받침대(120)를 받침대(123) 및 받침대(121)를 받침대(123)와 연결하거나 고정함으로써 달성된다. 이러한 경우 중 어느 것이든, 2개의 모터 중 하나(모터(111) 또는 모터(110))가 제거될 수 있다. 여러 전달 기구의 기능은 동일하며 다음에 설명한다. 다음으로, 도 6과 도 7을 각각 참조하여 전달 기구에 대한 2개의 가능한 실시예를 설명한다. 양 실시예는, 이중 기어휠 기구(130, 131)를 포함하며, 관심 있는 운동 범위(ROM) 내에서 동등하다. 도 9a 내지 도 9f는 (이 경우 도 7에 도시된 바와 같이 구현된) 손가락의 구부리기/뻗기 기구의 몇몇 위치를 도시한다.
도 6과 도 7은 이중 기어휠 기구(130, 131)의 2개의 가능한 실시예를 도시한다. 도 6의 이중 기어휠 기구(130)는 이중 치형 기어휠에 기초한 것이다. 도 7의 이중 기어휠 기구(131)는 기계적 결합을 이용한 이중 휠에 기초한 것이다. 기구의 양측 구현예(130, 131)에 있어서, 도 6과 도 7에 도시하지 않은 각 모터(111, 110, 109)는 모터에 의해 회전되는 피니언(132) 상에서 기동한다. 이어서, 피니언(132)은 크라운(133)을 움직이게 한다(크라운(133)은 도 9a 내지 도 9f에 도시되어 있다). 크라운(133)은 전달 기구(114, 112, 113)(본 실시예에서는, 이중 기어휠 기구(130, 131))를 내부에 수용하는 캐리지(139, 149, 159)에 고정된다. 크라운의 움직임(회전)시, 크라운(133)은 캐리지(139, 149, 159)를 끈다. 다음 설명은, 검지 또는 3개의 손가락(중지, 약지, 무명지) 또는 4개의 손가락(검지, 중지, 약지, 무명지) 또는 엄지를 재활하기 위한 구조에 해당한다. 손가락의 중간 마디뼈를 위한 지지부(중간 지지부 또는 근위 지지부)(121, 123, 123C)는, 모터(111, 110, 110B)의 움직임이 중간 마디뼈를 위해 (크라운(133)의 회전에 의해) 캐리지(139)의 각도 변위 및 지지부(121, 123, 123C)의 대응하는 각도 변위를 생성하도록 캐리지(139)에 고정된다. 전달 기구(130, 131)(이중 기어휠)는, 입력 휠(135A, 136A)과 출력 휠(135B, 136B)을 포함한다. 입력 휠(135A, 136A)과 출력 휠(135B, 136B)은 캐리지(139)가 움직일 때(각도 변위) 입력 휠(135A, 136A)이 움직이지 않지만, 출력 휠(135B, 136B)의 회전을 생성하도록 서로 연결된다. 각 손가락(한 손의 검지, 및 다른 손의 중지, 약지, 무명지)이 2개의 섹션(도 1 내지 도 3c)에서 재활되는 특정 실시예에 적용 가능한 추가 특징을 다음에 설명한다. 다음에 따르는 설명은 엄지에 완전히 적용되는데, 이는 원위 마디뼈 지지부가 3개의 모든 모듈(검지, 손가락, 엄지)에 있어서 동일하기 때문이다. 손가락의 원위 마디뼈를 위한 지지부(120, 122, 122C)(원위 지지부)는 모터(110, 111, 109, 110B)의 움직임이 원위 마디뼈를 위해 캐리지(139)의 각도 변위 및 지지부(120, 122)의 대응하는 각도 변위를 생성하도록 출력 휠(135B, 136B)에 고정된다. 또한, 캐리지(139)의 움직임은 출력 휠(135B, 136B)의 회전을 생성하고, 그 회전은 캐리지(139)의 위치에 대하여 원위 마디뼈를 위한 지지부(120, 122)의 각도 변위를 생성한다. 설명하는 바와 같이, 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)의 각도 변위는 중간 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)의 각도 변위보다 크다.
모터(110, 111, 109, 110B)는 디바이스의 작동을 위해 사용자에 의해(또는 치료사에 의해) 선택적으로 활성화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 모터는 배터리에 의해 동력을 공급받는다. 대안적으로, 모터는 종래의 가용 전기에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 간략화를 이유로, 도 6과 도 7에서, 피니언(132)과 크라운(133)은 케이싱, 하우징 또는 베이스(134) 내에 수용되어 있기 때문에, 도시되지 않는다. 도 3b는 모터(109)와 해당 피니언(612), 모터(110)와 해당 피니언(172), 및 모터(111)와 해당 피니언(132)을 명백하게 도시한다.
도 6에서, 전달 기구(이중 기어휠 기구)(130)는 2개의 치형 기어휠인 각 치형부에 의해 맞물리는 입력 치형 기어휠(135A)과 출력 치형 기어휠(135B)(기어 트레인이라고도 함)에 의해 형성된다. 입력 치형 기어휠(135A)은 캐리지가 크라운(133)의 회전에 의해 회전하는 경우 입력 치형 기어휠(135A)이 움직이지 않도록 캐리지(139)의 회전 축(160)에 장착된다. 출력 치형 기어휠(135B)은 해당 축(180)을 통해 캐리지(139)에 장착되고, 이에 따라 출력 치형 기어휠(135B)은 캐리지(139)가 움직일 때 움직이지만 캐리지(139)에서 자유롭게 회전할 수 있다. 캐리지(139)의 움직임이 출력 치형 기어휠(135A)을 끌 때 입력 치형 기어휠(135A)이 (치형 에지를 통해) 출력 치형 기어휠(135B)에 맞물림에 따라, 출력 치형 기어휠(136B)은 입력 치형 기어휠(136A)에 대하여 강제로 회전하게 된다. 중간 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)는 캐리지(139)에 고정되는 한편 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)는 출력 치형 기어휠(135B)에 고정된다. 이러한 식으로, 중간 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)의 각도 변위는 캐리지(139)의 변위인 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)의 각도 변위는 캐리지의 변위 더하기 출력 치형 기어휠(135B)의 회전이다. 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)와 근위 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)의 각도 변위는 손가락(검지, 엄지, 또는 나머지 손가락)의 구부리기/뻗기를 생성할 수 있다.
도 7에서, 전달 기구(이중 기어휠 기구)(131)는 2개의 디스크 또는 휠인 서로 직접적으로 접촉하지 않는 입력 휠(136A)과 출력 휠(136B), 및 2개의 디스크 또는 휠을 함께 연결하는 결합 수단 또는 기계적 결합부(예컨대, 커플링 로드)(137)에 의해 형성된다. 결합 수단(137)은 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 거리가 고정되도록 입력 및 출력 휠(136A, 136B)에 고정된다.
입력 휠(136A)은 크라운(133)의 회전에 의해 캐리지가 회전하는 경우 입력 휠(136A)이 움직이지 않도록 캐리지(139)의 회전 축(160)에 장착된다. 출력 휠(136B)은 해당 축(180)을 통해 캐리지에 장착된다. 이에 따라, 출력 휠(136B)은, 캐리지(139)가 움직일 때 움직이지만, 캐리지(139)에서 자유롭게 회전할 수 있다. 입력 휠(136A)이 (커플링 로드(137)를 통해) 출력 휠(136B)에 맞물림에 따라, 캐리지(139)의 움직임이 출력 휠(136B)을 끌 때, 출력 휠(136B)은 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 거리를 유지하도록 연결 로드(137)에 의해 강제로 회전하게 된다. 근위 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)는 캐리지(139)에 고정되는 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)는 출력 휠(136B)에 고정된다. 이러한 식으로, 근위 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)의 각도 변위는 캐리지(139)의 변위인 한편, 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)의 각도 변위는 캐리지의 변위 더하기 출력 휠(136B)의 회전이다. 원위 마디뼈 지지부(120, 122, 122C)와 근위 마디뼈 지지부(121, 123, 123C)의 각도 변위는 손가락(검지, 엄지, 또는 나머지 손가락)의 구부리기/뻗기를 생성할 수 있다.
도 8은 도 7의 전달 기구(이중 기어휠 기구)(131)의 분해도를 도시한다. 제1 케이싱, 하우징, 또는 베이스(134)는 피니언(132)을 수용하고, 크라운(133)을 부분적으로 수용한다. 대략적으로 피니언(132)을 참조하지만, 대응하여 피니언(162, 172)(예를 들어, 도 3b 참조)을 참조할 수 있다는 점에 유의한다. 이는 도 6에 도시한 전달 기구(130)에서도 동일하다. 제2 케이싱 또는 캐리지(139)는 고정된 휠(136B), 움직이는 휠(136A) 및 기계적 결합부(137)를 수용한다(도 6의 전달 기구(130)에서, 캐리지(139)는 이중 치형 기어휠을 수용한다). 도 6의 전달 기구(이중 기어휠 기구)(130)에서와 같이, 크라운(133)은 캐리지(139)의 하측 부분에 고정된다. 도시한 실시예에서, 입력 휠(136A)과 출력 휠(136B)은, 동일하며, 입력 및 출력 휠(136A, 136B)의 연결 지점 사이의 고정된 거리를 확립하는 임의의 종류의 기계적 부착부(137)(연결 로드)에 의해 서로 고정되고 서로 평행하게 배치된 2개의 평평한 디스크에 의해 형성된다. 입력 휠(136A)과 캐리지(139)는 세장형 관(141A)을 포함하며, 이 관은 손가락을 위한 최대 가능 연장 움직임을 제어하도록 캐리지(139)의 각도 변위를 위한 2개의 단부 위치(P1, P2)를 한정한다. 핀(138B)은 링크(기계적 부착부)(137)를 위한 근위 회동지점을 구속하는 데 사용된다. 오른손 구성을 위해, 회동지점은 좌측에 있다(도 8의 상부). 왼손 구성을 위해, 회동지점은 우측에 있다. 핀(138B)은 핀(138A)과 정확하게 동일한 기능을 가지며, 즉 링크(기계적 부착부)(137)를 위한 원위 회동지점의 위치를 한정하도록 기능한다. 오른손 구성을 위해, 원위 회동지점은 우측에 있다. 왼손 구성을 위해, 그 지점은 좌측에 있다. 핀(138C)은 캐리지(139) 상에 장착된다. 핀(138C)의 샤프트(238C)는 세장형 관(141B)에 수용되며, 이에 따라 캐리지(139)의 각도 변위 동안 관(141B)은 핀(138C) 둘레로 움직이지만, (손가락을 위해 확립된 최대 연장 움직임에 따라) 캐리지(139)를 위해 부여되는 스트로크의 종료시 핀의 샤프트(238C)와 충돌한다. 입력 휠(136A)에 한정된 이러한 2개의 위치(P1, P2)는 또한, 디바이스의 가역적 특징을 구현할 수 있게 한다. 또한, 이러한 위치는 예를 들어, 모터 고장 시 사용자를 부상으로부터 방지하므로, 안전에 기여한다. 디바이스가 왼손을 재활하도록 구성되는 경우, 핀(138C)은 위치(P1)에 둔다. 역으로, 디바이스가 오른손을 재활하도록 구성되는 경우, 핀(138C)은 위치(P2)에 둔다. 중간 마디뼈를 위한 지지부 또는 받침대(검지의 경우 121, 중지, 약지, 무명지의 경우 123), 4개 손가락 전체를 위한 단일 근위 지지부의 경우 122C)는 부착 수단(141)에 의해 캐리지(139)에 결합된다.
도 8은 2개의 섹션에서 손가락 재활을 행하는 특정 실시예를 도시한다. 이러한 2-섹션 재활을 달성하기 위해, 원위 마디뼈를 위한 지지부 또는 받침대(검지의 경우 120, 중지, 약지, 무명지의 경우 122, 4개의 손가락 전체를 위한 단일 원위 지지부의 경우 123C)는 지지부(120, 122, 123C)가 고정되어 있는 부품(144)에 의해 출력 휠(136B)에 결합된다. 이 부품(144)은 일 단부에서 (예를 들어, 스크류(145)에 의해) 부품(144)에 연결되고, 타 단부(142B)에서 (예를 들어, 스크류(146)에 의해) 출력 휠(136B)과 제2 하우징(139)에 연결된 회동 수단(142)에 의해 출력 휠(136B)에 연결된다. 이러한 연결은 캐리지(139)에 의해 달성되는 최대 회전에 대한 원위 지지부(120)(또는 122, 123C)의 추가 이동을 가능하게 한다. 따라서, 원위 마디뼈에 의해 이동하게 되는 각도는 근위 마디뼈에 의해 이동하게 되는 각도보다 크다. 특정 실시예에서, 디바이스는 근위 마디뼈가 이동하는 각도의 대략 두 배인 각도만큼 원위 마디뼈를 이동시키도록 설계된다. 도 8은 또한 근위 마디뼈를 위한 지지부(검지의 경우 121, 중지, 약지, 무명지의 경우 123, 4개의 손가락의 경우 123C) 및 지지부가 고정된 부품(141)을 도시한다. 이 부품(141)은 지지부에 연결된다. 이들 부품(141, 144)과 이들의 대응 지지부도 도 3c에 도시되어 있다.
도 9a 내지 도 9f는 손가락의 구부리기/뻗기 기구의 여러 위치를 도시한다(이 경우, 기구(131)는 도 7에 도시한 바와 같이 구현된다). 이들 위치는, 2개의 마디뼈를 위한 2개 섹션이 구현된다면, 검지를 가리킬 수 있거나, 다른 3개의 손가락을 가리킬 수 있고, 심지어 엄지를 가리킬 수 있다. 도 9a 내지 도 9c는 오른손을 위한 시퀀스를 가리킨다. 도 9a는 실질적으로 최대 연장이 있는 위치를 가리키는 한편, 도 9c는 실질적으로 최대 구부리기가 있는 위치를 가리킨다. 도 9d 내지 도 9f는 왼손을 위한 시퀀스를 가리킨다. 도 9d는 실질적으로 최대 연장이 있는 위치를 가리키는 한편, 도 9f는 실질적으로 최대 구부리기가 있는 위치를 가리킨다. 관찰할 수 있는 바와 같이, 휠(136A)과 핀(138B)은 하우징, 케이싱 또는 베이스(134)에 대하여 고정된 상태로 있다. 캐리지(139)는 모터(미도시)에 의해 움직이는 피니언(162)(또는 132, 172)에 의해 작동하는 크라운(133)에 의해 회전하게 된다. 크라운(133)은 캐리지(139)를 끌고, 이에 따라 기계적 결합부(137)가 출력 휠(136B)을 움직인다.
도 10a 내지 도 10f는 검지의 구부리기/뻗기 기구의 여러 위치를 도시한다(오른손은 도 10a 내지 도 10c이고, 왼손은 도 10d 내지 도 10f에 해당한다).
도 11a 내지 도 11d는 예를 들어, 도 1에 도시된 손 재활 디바이스의 다른 도를 도시하지만, 이 경우 재활을 위한 기능적 위치에 있는 것으로 예시되어 있는 왼손을 재활하도록 구성된 손 재활 디바이스를 도시한다. 이들 도에서, 검지를 위한 전달 기구의 케이싱은 이중 기어휠 기구(131)의 기능을 나타내도록 삭제되었다. 중지, 약지, 무명지의 그룹을 위한 전달 기구(112)는 유사한 방식으로 기능한다. 검지, 중지, 약지, 무명지의 그룹을 위한 전달 기구(112C)는 유사한 방식으로 기능한다. 도 11b에서는, 중지, 약지, 무명지의 그룹을 위한 전달 기구(112)를 기동하는 모터(110)가 수용된 케이싱(151)이 도시되어 있다. 모터의 위치는 디바이스의 상이한 설계에 있어서 달라질 수 있다는 점에 주목한다. 참조번호(152)는 모터(111)가 수용된 케이싱이다. 검지를 위한 전달 기구(114)를 수용하는 케이싱은 전달 기구(114)를 나타내도록 삭제되었다. 3개의 손가락을 위한 전달 기구(112)도 도시되어 있다(이 경우에는, 해당 케이싱에 의해 숨겨진다). 엄지는 명료성을 위해 이들 도에서 삭제되었다. 도 12a 내지 도 12d는 이 경우 오른손을 재활하도록 구성된 동일한 손 재활 디바이스의 다른 도를 도시한다. 역시, 엄지는 명료성을 위해 이들 도에서 삭제되었다.
전술한 바와 같이, 디바이스는 가역적일 수 있다. 이는 동일한 디바이스를 사용하여 오른손과 왼손 모두를 재활할 수 있음을 의미한다. 도 6에 도시한 전달 기구는, "오른손 구성"으로부터 "왼손 구성"으로 또는 역으로 전환하기 위해 어떠한 재구성도 필요로 하지 않는다. 즉, 가역성이 자동이다. 도 13a 내지 도 13d는 도 7의 전달 기구의 가역 능력을 도시한다. 하나의 디바이스에 3개의 전달 기구(검지, 3개의 손가락, 및 엄지)가 있으므로, 각 손가락이 휠(136A, 136B)을 재배향하고 핀(138B, 138C)과의 고정을 필요로 하기 때문에, 재구성을 3번 행해야 한다. 즉, 재구성을 수행하기 위해서는 핀(138B, 138C)을 들어야 하고, 이어서 휠을 돌려야 하며, 이에 따라 핀이 단부에 둥근 구멍이 있는 원형 홈(관)의 반대측 단부의 제 위치에 자연스럽게 고정된다. 대안적으로, 공정을 간략화하도록 핀(138B, 138C)이 하나의 단일 기구일 수 있다. 또한, 엄지 고정 기구도 재구성될 필요가 있다. 도 8을 다시 참조하여, 재구성 동안 지지부(120)(또는 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트는 스크류(145)에 대하여 자유롭게 움직인다. 유사하게는, 지지부(121)(또는 123)와 부품(141)에 의해 형성되는 세트는 (도 6의 전달 기구와 도 7의 전달 기구 모두에 있어서) 대응 스크류에 대하여 자유롭게 움직인다.
도 13a와 도 13c는 왼손 구성을 도시하는 한편, 도 13b와 도 13d는 대응하는 오른손 재구성을 도시한다. 왼손으로부터 오른손으로의 재구성 공정(오른손으로부터 왼손으로와 유사함)에 있어서, 하우징 또는 베이스는 위치를 변경하지 않는다. 왼손 구성에서 출력 휠(136B)의 위치(P2)(도 8 참조)에 있는 핀(138B)은 위치(P1)로 움직인다(도 8 참조). 기계적 결합부(전달 막대)(137)는 휠(136A, 136B)이 위치를 변경할 때 자연스럽게 재배향된다. 핀(138B)도 위치를 위치(P2')(왼손 구성)로부터 위치(P1')(오른손 구성)로 변경한다. 회동 축(160)은 모터의 위치와는 독립적으로 왼손 구성과 오른손 구성 모두에 있어서 유지된다. 제2 케이싱, 하우징 또는 캐리지(139)는 이러한 회동 축(160) 주위로 회동하거나 회전한다. 핀(138A)은 재구성에 있어서 어떠한 영향도 미치지 않는다. 전술한 바와 같이, 도 6에 도시한 전달 기구는 지지부(120)(또는 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트의 자유 움직임 및 지지부(121)(또는 123)와 부품(141)에 의해 형성되는 세트의 자유 움직임을 제외하고는 재구성되게 하기 위한 어떠한 변경도 필요로 하지 않는다. 양측 기구에 있어서, 모터 고장 시 손의 과다한 이동을 방지하도록 안전 핀을 추가할 수 있다.
디바이스(100)는 왼손 동작과 오른손 동작의 각각에 대하여 지원되는 2개의 대칭적 파지 모드인, (예를 들어 유리를 파지하기 위한) 원통형 모드 및 3-손가락 파지(주로, MCP 동작)를 위한 "오픈 핀치/클램프"를 허용한다.
결론적으로, 간단하면서 휴대할 수 있는 재활용 핸드헬드 디바이스가 제공된다. 디바이스는 엄지의 독립적 재활(구부리기/뻗기) 및 단일 그룹으로 재활되는 나머지 손가락(중지, 약지, 무명지)에 대한 검지의 독립적 재활을 허용한다. 또한, 디바이스는 2개의 구부리기/뻗기 섹션인, 근위 및 중간 마디뼈를 위한 제1 섹션과 원위 마디뼈를 위한 제2 섹션에서의 손가락의 재활을 허용한다. 이러한 이중 섹션 재활은, 손가락의 관절을 강제하지 않고서 손가락을 자연스럽게 벌릴 수 있게 한다. 마지막으로, 디바이스는 가역적이며, 이는 사용자에 의해 또는 치료사에 의해 행해질 수 있는 간단한 재구성에 의해, 동일한 디바이스를 사용하여 장애가 있는 오른손과 장애가 있는 왼손을 재활할 수 있음을 의미한다.
반면, 본 발명은 본원에 기술된 특정 실시예(들)에 명백하게 한정되지 않으며, 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 일반적 범위 내에서 (예를 들어, 재료, 치수, 구성요소, 형상 등의 선택에 관해서) 통상의 기술자가 고려할 수 있는 임의의 변형예도 포함한다.

Claims (15)

  1. 손 재활 디바이스(100)로서,
    손의 엄지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제1 지지부(124)로서, 상기 적어도 하나의 제1 지지부(124)는 상기 엄지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제1 지지부(124)가 연결되어 있는 제1 전달 기구(113)에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제1 지지부;
    상기 손의 검지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B)로서, 상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B)는 상기 검지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B)가 연결되어 있는 제2 전달 기구(114)에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제2 지지부; 및
    상기 손의 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)로서, 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)는 상기 나머지 3개의 손가락을 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)가 연결되어 있는 제3 전달 기구(112)에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제3 지지부를 포함하고,
    상기 제1 전달 기구(113)는, 상기 제2 및 제3 전달 기구(114, 112)를 기동하도록 구성된 적어도 하나의 모터(111, 110)와는 다른 하나의 모터(109)에 의해 기동되고,
    상기 적어도 하나의 제1 지지부(124), 상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B), 및 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)의 3개의 구부리기/뻗기 움직임은 서로 독립적인 것을 특징으로 하는 손 재활 디바이스(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 및 제3 전달 기구(113, 114, 112) 중 적어도 하나는, 피니언(132) 및 상기 피니언(132)에 의한 움직임을 행하는 크라운(133)을 포함하고, 상기 피니언은 상기 모터(109, 111, 110)에 의한 회전을 행하도록 구성된, 손 재활 디바이스(100).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크라운(133)은, 회전시, 각 돌출부 또는 치형부(teeth)에 의해 상호연결된 2개의 크라운 기어(135A, 135B)를 잡아당겨 상기 지지부(120, 121, 120A, 120B; 122, 123, 122A, 122B; 124)를 구부리기/뻗기식으로 움직이게 하도록 구성된, 손 재활 디바이스(100).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 크라운(133)은, 회전시, 2개의 휠(136A, 136B)과 상기 2개의 휠(136A, 136B)을 함께 연결하는 결합 수단(137)에 의해 형성되는 조립체를 잡아당기도록 구성되고, 피니언(132)에 가장 가까운 휠(136B)은 고정되고, 나머지 휠(136A)과 결합 수단(137)은 크라운(133)이 움직임에 따라 움직이는, 손 재활 디바이스(100).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B)는 검지를 위한 단일 지지부(120A, 120B)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)는 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지를 위한 단일 지지부(122A, 122B)를 포함하는, 손 재활 디바이스(100).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 지지부(120, 121, 120A, 120B)는 검지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부(120) 및 검지의 중간 마디뼈를 위한 하나의 근위 지지부(121)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제3 지지부(122, 123, 122A, 122B)는 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 하나의 원위 지지부(122) 및 나머지 3개의 손가락인 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 하나의 근위 지지부(123)를 포함하는, 손 재활 디바이스(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    디바이스는 가역적일 수 있고, 따라서, 동일한 디바이스(100)가 오른손과 왼손을 재활하도록 기능하고,
    디바이스(100)는,
    전달 기구(113, 114, 112, 112B)가 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 2개의 크라운 기어(135A, 135B)를 포함하는 경우 회동 수단(142)에 대하여 지지부(120, 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 또는
    전달 기구(113, 114, 112, 112B)가 2개의 휠(136A, 136B)과 상기 2개의 휠(136A, 136B)을 함께 연결하는 결합 수단(137)을 포함하는 경우, 핀(138B, 138C)을 들어올리고 대응하는 핀이 관(canal; 141A, 141B)의 반대측 단부의 위치에 자연스럽게 고정될 때까지 휠을 돌리고, 회동 수단(142)에 대하여 지지부(120, 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 가역적일 수 있는, 손 재활 디바이스(100).
  8. 손 재활 디바이스(100)로서,
    손의 엄지를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 제1 지지부(124)로서, 상기 하나의 제1 지지부(124)는 상기 엄지를 재활하기 위한 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계되고, 상기 구부리기/뻗기 움직임은 적어도 하나의 제1 지지부(124)가 연결되어 있는 제1 전달 기구(113)에 의해 행해지는, 적어도 하나의 제1 지지부;
    상기 손의 적어도 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)로서, 상기 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)는, 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)가 연결되어 있는 적어도 하나의 제2 전달 기구(112B, 114, 112)에 의해 행해지는 상기 손가락의 상기 중간 마디뼈의 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계된, 적어도 하나의 근위 지지부; 및
    상기 손의 적어도 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)로서, 상기 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)는, 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)가 연결되어 있는 상기 적어도 하나의 제2 전달 기구(112B, 114, 112)에 의해 행해지는 상기 손가락의 상기 중간 마디뼈의 구부리기/뻗기 움직임에 대한 상기 손가락의 상기 원위 마디뼈의 추가 구부리기/뻗기 움직임을 수행하도록 설계된, 적어도 하나의 원위 지지부를 포함하고,
    상기 제1 전달 기구(113)는, 상기 적어도 하나의 제2 전달 기구(112B, 114, 112)를 기동하도록 구성된 적어도 하나의 모터(111, 110)와는 다른 하나의 모터(109)에 의해 기동되고,
    상기 적어도 하나의 제1 지지부(124)의 구부리기/뻗기 움직임은, 상기 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)와 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)의 구부리기/뻗기 움직임과는 독립적인 것을 특징으로 하는 손 재활 디바이스(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 전달 기구(130, 131) 중 적어도 하나는, 피니언(132) 및 상기 피니언(132)에 의한 움직임을 행하는 크라운(133)을 포함하고, 상기 피니언은 상기 모터(109, 110B)에 의한 회전을 행하도록 구성된, 손 재활 디바이스(100).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 크라운(133)은, 회전시, 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 2개의 크라운 기어(135A, 135B)를 잡아당겨 상기 지지부(124; 123C, 121, 123; 122C, 120, 122)를 구부리기/뻗기식으로 움직이게 하도록 구성된, 손 재활 디바이스(100).
  11. 제9항에 있어서,
    상기 크라운(133)은, 회전시, 2개의 휠(136A, 136B)과 상기 2개의 휠(136A, 136B)을 함께 연결하는 결합 수단(137)에 의해 형성되는 조립체를 잡아당기도록 구성되고, 피니언(132)에 가장 가까운 휠(136B)은 고정되고, 나머지 휠(136A)과 결합 수단(137)은 크라운(133)이 움직임에 따라 움직이는, 손 재활 디바이스(100).
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)는 상기 검지, 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 단일 지지부(123C)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)는 상기 검지, 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 단일 지지부(122C)를 포함하는, 손 재활 디바이스(100).
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 근위 지지부(123C, 121, 123)는, 상기 검지의 중간 마디뼈를 위한 제1 지지부(121) 및 상기 중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 제2 지지부(123)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 원위 지지부(122C, 120, 122)는, 상기 검지의 원위 마디뼈를 위한 제3 지지부(120) 및 상기 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 제4 지지부(122)를 포함하는, 손 재활 디바이스(100).
  14. 제13항에 있어서,
    검지의 중간 마디뼈를 위한 상기 제1 근위 지지부(121)와 검지의 원위 마디뼈를 위한 상기 제3 원위 지지부(120)를 기동하기 위한 하나의 전달 기구(114), 및
    중지, 약지, 무명지의 중간 마디뼈를 위한 상기 제2 근위 지지부(123)와 중지, 약지, 무명지의 원위 마디뼈를 위한 상기 제4 원위 지지부(122)를 기동하기 위한 다른 하나의 전달 기구(112)를 더 포함하는, 손 재활 디바이스(100).
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    디바이스는, 가역적일 수 있고, 따라서, 동일한 디바이스(100)가 오른손과 왼손을 재활하도록 기능하고,
    디바이스(100)는,
    전달 기구(113, 114, 112, 112B)가 각 돌출부 또는 치형부에 의해 상호연결된 2개의 크라운 기어(135A, 135B)를 포함하는 경우, 회동 수단(142)에 대하여 지지부(120, 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 또는
    전달 기구(113, 114, 112, 112B)가 2개의 휠(136A, 136B)과 상기 2개의 휠(136A, 136B)을 함께 연결하는 결합 수단(137)을 포함하는 경우, 핀(138B, 138C)을 들어올리고 대응하는 핀이 관(141A, 141B)의 반대측 단부의 위치에 자연스럽게 고정될 때까지 휠을 돌리고, 회동 수단(142)에 대하여 지지부(120, 122)와 부품(144)에 의해 형성되는 세트를 자유롭게 움직임으로써, 가역적일 수 있는, 손 재활 디바이스(100).
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