KR20210025844A - 손 재활 운동장치 - Google Patents

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KR20210025844A
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Abstract

본 발명은 손 재활 운동장치에 관한 것으로서, 복수의 손가락에 각각 배치되어, 각 손가락의 움직임을 감지하는 복수의 손가락 움직임 감지센서; 복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에 각각 연결되어, 손목을 향해 길이 연장된 복수의 케이블; 복수의 상기 케이블의 경로를 형성하며, 손등에 착용되는 손등 착용부; 복수의 상기 케이블이 연결되며, 손목에 착용되는 손목 착용부; 및 인쇄회로기판에 실장되며 상기 손목 착용부에 마련되어, 복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에서 감지된 손가락 움직임 데이터를 각각 복수의 상기 케이블을 통해 전송받아 취합하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

손 재활 운동장치{HAND REHABILITATION TRAINING APPARATUS}
본 발명은 손 재활 운동장치에 관한 것이다.
뇌졸중이나 파킨슨병 등의 경우, 병세에 따라 다양한 신체적 변화가 나타난다. 특히, 위와 같은 병의 경우, 손이 마비되고 손가락이 오그라드는 현상이 동반된다.
이러한 손의 마비와 손가락이 오그라드는 현상을 계속적으로 방치하면, 근육이나 관절이 점차 굳어져 움직일 때 통증을 느끼게 되고 신경이 회복되어도 정상적인 활동에 지장을 초래할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 특정 병에 의한 경우 이외에도, 불의의 사고에 의해 손가락의 움직임에 장애를 갖게 되는 경우도 많다.
따라서, 이와 같은 경우에는, 그 마비가 오거나 장애를 갖게 된 손을 계속적으로 움직이게 재활 치료를 하므로써, 혈액순환과 신경소통을 촉진하여 운동 능력을 최대한 유지하게 해주는 것이 매우 중요하다.
이러한 손 재활 운동장치에 대한 종래 기술이 한국등록특허공보 제10-1541082호에 개시되어 있다.
개시된 바와 같이, 종래의 손 재활 운동장치는 재활 운동자의 손가락 마디마다 예컨대, 손바닥에 인접하게 위치한 손가락의 제1마디와, 손가락의 자유단부에 인접한 제2마디에 각각 마디의 움직임을 감지하는 손가락 감지부를 배치하고, 각 손가락 감지부는 고정 끈에 의해 손가락의 해당 마디를 감싸며 고정되는 구성을 가진다.
또한, 종래의 손 재활 운동장치는 재활 운동자의 손가락 첫마디에 배치되는 손가락 감지부로서 제1마디 감지부와 손등에 배치되는 손등 감지부를 연결하는 편평한 케이블 형태의 제1연결부가 손가락의 길이 방향을 따라 배치되는 구조를 가진다.
그런데, 이러한 종래의 손 재활 운동장치는 손등의 움직임 데이터를 취합하는 제어부가 인쇄회로기판에 실장되어 손등에 배치되어 있어, 손등이 움직일 때 재활 운동자에게 불편을 초래하며, 착용감도 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 손 재활 운동장치는 손가락이 오므려진 상태의 재활 운동자의 경우, 손가락을 펴고 쥐는 관절 운동을 할 때 제1연결부(케이블)가 오므려진 손가락의 움직임 방향을 따라 움직이지 않고 손가락의 길이 방향을 따라 움직이므로, 손가락의 관절 운동시 손가락과 케이블 사이에 마찰이 발생하여 손가락 운동이 원활하지 않고 손가락의 움직임에 방해가 되는 문제점이 있다.
그리고, 종래의 손 재활 운동장치의 손가락 감지부는 손가락 감지부를 손가락에 고정하기 위한 끈 형태의 손가락 고정부와 분리되지 않고 일체로 형성되어 있으므로, 대부분의 재활 운동자들이 손가락이 오므려진 상태에서 손 재활 운동장치를 착용하게 되어, 손가락을 펼친 상태에서 착용하기 곤란한 문제점이 있다.
국내등록특허공보 제10-1541082호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인쇄회로기판에 실장된 제어부를 손목에 배치하여 착용감을 향상시키며, 손등이 움직일 때 재활 운동자가 불편을 느끼지 않고 재활 운동할 수 있는 손 재활 운동장치를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 재활 운동시 케이블과 손가락 사이의 마찰을 줄이며, 손가락의 움직임에 방해 없이 원활하게 재활 운동할 수 있는 손 재활 운동장치를 제공하는 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 손가락이 오므려진 상태에서도 간편하게 착용하여 재활 운동할 수 있는 손 재활 운동장치를 제공하는 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 복수의 손가락에 각각 배치되어, 각 손가락의 움직임을 감지하는 복수의 손가락 움직임 감지센서; 복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에 각각 연결되어, 손목을 향해 길이 연장된 복수의 케이블; 복수의 상기 케이블의 경로를 형성하며, 손등에 착용되는 손등 착용부; 복수의 상기 케이블이 연결되며, 손목에 착용되는 손목 착용부; 및 인쇄회로기판에 실장되며 상기 손목 착용부에 마련되어, 복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에서 감지된 손가락 움직임 데이터를 각각 복수의 상기 케이블을 통해 전송받아 취합하는 제어부를 포함하는, 손 재활 운동장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 손등 착용부에 마련되어, 손등의 움직임을 감지하는 손등 움직임 감지센서; 및 상기 제어부와 상기 손등 움직임 감지센서를 전기적으로 연결하는 보조 케이블을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 손등 움직임 감지센서에서 감지된 손등 움직임 데이터를 상기 보조 케이블을 통해 전송받아 취합할 수 있다.
상기 손등 착용부는 상기 손등 움직임 감지센서가 착탈되는 손등 움직임 감지센서 착탈부를 더 포함할 수 있다.
상기 손등 착용부에 마련되어, 복수의 상기 케이블을 고정 또는 이동가능하게 정렬하는 케이블 정렬부를 더 포함할 수 있다.
상기 케이블 정렬부는 엄지와 인접하게 손등에 배치되고, 상기 손등 움직임 감지 센서 착탈부는 손등의 중앙 영역에 배치될 수 있다.
상기 손목 착용부에 마련되어, 손목의 움직임을 감지하는 손목 움직임 감지센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 손목 움직임 감지센서에서 감지된 손목 움직임 데이터를 전송받아 취합할 수 있다.
상기 손가락 움직임 감지센서가 착탈되는 손가락 움직임 감지센서 착탈부를 가지며, 손가락에 착용되는 손가락 착용부를 더 포함할 수 있다.
복수의 상기 케이블은 벤딩가능한 원형 단면의 전선으로 이루어지며, 각 손가락의 상태에 따른 각 손가락의 관절 운동에 대응하는 길이를 가질 수 있다.
엄지에 착용되는 상기 손가락 착용부에 마련되어, 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나가 접촉하여, 손가락에 발생하는 압력을 측정하는 압력측정센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 압력측정센서에서 측정된 압력 데이터를 전송받아 취합할 수 있다.
상기 손가락 움직임 감지센서, 손등 움직임 감지센서 및 손목 움직임 감지센서는 IMU 센서, 플렉스 센서, 가속도 센서, 자이로스코프 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄회로기판에 실장된 제어부를 손목에 배치하여 착용감을 향상시키며, 손등이 움직일 때 재활 운동자가 불편을 느끼지 않고 재활 운동할 수 있다.
또한, 재활 운동시 케이블과 손가락 사이의 마찰을 줄이며, 손가락의 움직임에 방해 없이 원활하게 재활 운동할 수 있다.
그리고, 본 발명은 손가락이 오므려진 상태에서도 간편하게 착용하여 재활 운동할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치의 정면도,
도 2는 도 1의 배면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치를 착용한 상태의 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치를 착용한 상태의 배면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치를 착용한 상태에서 손 재활 운동을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치를 착용한 상태에서 엄지와 검지를 핀치하는 상태를 도시한 도면,
도 7은 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치의 정면도가 도시되어 있고, 도 2에 도 1의 배면도가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 복수의 손가락 움직임 감지센서(10), 복수의 케이블(30), 손등 착용부(40), 손목 착용부(70), 제어부(110)를 포함한다.
손가락 움직임 감지센서(10)는 손가락에 배치되어, 바람직하게는 손가락 마디에 배치되어, 손가락의 움직임을 감지한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 엄지를 제외한 나머지 손가락에 배치되는 손가락 움직임 감지센서(10)는 손끝으로부터 두 번째의 손가락 마디에 배치되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 손가락 움직임 감지센서(10)는 나머지 손가락 마디에 배치될 수도 있다. 한편, 엄지에 배치되는 손가락 움직임 감지센서(10)는 엄지의 첫 번째 마디에 배치된다.
손가락 움직임 감지센서(10)는 IMU 센서(inertial measurement unit sensor)를 포함한다.
IMU 센서는 MEMS(micro mechanical system) 기반의 9축 IMU 센서일 수 있다. 9축 IMU 센서는 3축 가속도 센서(acceleration sensor)와, 3축 자이로스코프 센서(gyroscope sensor)와, 3축 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor)를 포함한다. 3축 가속도 센서는 x축, y축, z축의 이동관성(가속도)을 측정한다. 3축 자이로스코프 센서는 x축, y축, z축의 회전관성(각속도)을 측정한다. 3축 지자기 센서는 x축, y축, z축의 방위각(지자기의 방향)을 측정한다. 여기서, 손가락 움직임 감지센서(10)로서 IMU 센서 대신, 손가락의 굽힘 변위를 측정하는 플렉스 센서(flex sensor), 가속도 센서 및 자이로스코프 센서가 배치될 수 있다.
이러한 손가락 움직임 감지센서(10)는 손가락 착용부(20)에 착탈된다.
손가락 착용부(20)는 손가락에 착용되며, 손가락 튜브(21,21′)와 손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)를 포함한다.
손가락 튜브(21,21′)는 손가락에 끼워 넣을 수 있도록 속이 빈 슬리브 형상을 가진다. 각 손가락 튜브(21,21′)는 해당 손가락 마디에 장착되었을 때, 각 손가락의 끝단이 노출될 수 있는 길이를 가진다. 이러한 손가락 튜브(21,21′)는 손가락에 밀착하며 끼워지도록 탄성 재질 예를 들면, 고무 재질로 만들어지거나, 신축성 재질로 만들어질 수 있다.
손가락 튜브(21,21′)의 양단부에는 한 쌍의 날개(23)가 돌출 형성되어 있다. 각 날개(23)는 손가락의 상부를 부분적으로 감싸며 배치되지만, 각 날개(23)는 손가락 튜브(21,21′)를 손가락에 끼우거나 뺄 때 잡고 사용할 수도 있다.
여기서, 본 실시예에서는 한 쌍의 날개(23)가 손가락의 상부를 부분적으로 감싸도록 손가락 튜브(21,21′)의 양단부에 돌출 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 한 쌍의 날개는 손가락의 하부를 부분적으로 감싸도록 손가락 튜브의 양단부에 돌출 형성되거나, 또는 한 쌍의 날개 중 하나의 날개는 손가락의 상부를 부분적으로 감싸도록 손가락 튜브의 일단부에 돌출 형성되고, 나머지 날개는 손가락의 하부를 부분적으로 감싸도록 손가락 튜브의 타단부에 돌출 형성될 수도 있다.
본 실시예에서는 엄지를 제외한 나머지 손가락에는 손가락 튜브(21)가 손끝으로부터 두 번째의 손가락 마디에 착용되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 손가락 튜브(21)는 나머지 손가락 마디에 착용될 수도 있다. 한편, 엄지에 착용되는 손가락 튜브(21′)에는 손가락의 핀치력을 측정하기 위한 후술할 압력측정센서(100)가 마련될 수 있다.
손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)는 손가락 튜브(21,21′)의 일측에 마련되어, 손가락 움직임 감지센서(10)가 착탈가능하게 끼움 결합된다. 손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)는, 손가락 움직임 감지센서(10)가 삽입 결합되도록, 장방형의 수용홈으로 형성되어 있다.
여기서, 본 실시예에서의 손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)는 장방형의 수용홈으로 형성되어 있지만 이에 한정되지 않고, 손가락 움직임 감지센서 착탈부는 도시되어 있지 않지만 그 상방이 개구된 후크 형상으로 이루어져, 손가락 움직임 감지센서가 손가락 움직임 감지센서 착탈부의 상방에서 하방으로 삽입 결합되어, 손가락 움직임 감지센서 착탈부가 손가락 움직임 감지센서의 양측면을 지지할 수도 있다.
또한, 손가락 착용부의 다른 실시예로서, 도시되어 있지 않지만, 손가락 착용부는 손가락이 관통하며 끼움 결합되는 링 형상을 가질 수도 있다. 손가락 착용부가 링 형상을 가질 경우, 손가락의 관절 운동시 손가락 마디의 일 영역이 부분적으로 수축하더라도 손가락의 관절 운동을 자연스럽게 유도할 수 있다.
그리고, 엄지에 착용되는 손가락 착용부(20)의 경우, 엄지의 끝단을 감싸는 골무 형상을 가질 수도 있다.
한편, 각 손가락 움직임 감지센서(10)는 케이블(30)에 연결된다.
케이블(30)은 각 손가락 움직임 감지센서(10)에 연결되어, 손목을 향해 길이 연장된다.
케이블(30)은 유연하게 벤딩가능한 원형 단면의 전선으로 이루어진다.
이로써, 오므려진 손가락을 포함한 다양한 형태의 손가락에 대응하여 케이블(30)을 배치할 수 있게 된다. 또한, 손가락의 관절 운동시 손가락과 케이블(30) 사이의 마찰을 최소화할 수 있게 된다.
일 예로, 케이블(30)은 손가락을 최대로 굽혔을 때, 케이블(30)이 구부러지지 않고 편평하게 펼쳐지는 상태가 되는 길이를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명에 따른 케이블(30)은 손가락 착용부(20)에 착용된 손가락의 관절 운동에 따라 만곡하게 신축하는 예컨대, 손가락이 최대로 굽혀지지 않을 때, 케이블(30)의 탄성력에 의해 케이블(30)의 일 영역이 탄성력에 의해 부분적으로 만곡되게 돌출되는 형상을 갖게 된다.
여기서, 케이블(30)은 손가락 움직임 감지센서(10)와 손등 착용부(40)를 상호 연결하는 기능 이외에, 손가락 움직임 감지센서(10)에 전력을 공급하고, 손가락 움직임 감지센서(10)에서 감지된 손가락 움직임 데이터를 제어부(110)로 전송시키는 기능을 가질 수도 있다.
손등 착용부(40)는 인간의 손등과 유사한 형상을 가지며, 재활 운동자의 손등에 착용된다.
손등 착용부(40)에는 손가락 움직임 감지센서(10)와 제어부(110)를 연결하는 복수의 케이블(30)의 경로가 형성되어 있다.
구체적으로, 손등 착용부(40)의 일측에는 복수의 케이블(30)이 고정 또는 이동가능하게 정렬되는 케이블 정렬부(41)가 마련되어 있으며, 이에 손등 착용부(40)에는 복수의 케이블(30)의 경로가 형성된다.
케이블 정렬부(41)는 엄지를 제외한 나머지 손가락에 대응하는 케이블(30)이 정렬되도록 복수의 튜브가 나란하게 배치된 형상을 가진다. 케이블 정렬부(41)는 손등 착용부(40)의 일측에 편중되게 예컨대, 엄지와 인접하게 손등 착용부(40)에 배치된다.
케이블 정렬부(41)는 도 7에 도시된 바와 같이, 각 케이블(30)을 수용하며 부분적으로 둘러싸는 복수의 돌기 형상을 가지며, 이에 각 케이블(30)을 케이블 정렬부(41)에 분리가능하게 장착할 수 있다.
따라서, 각 케이블(30)이 케이블 정렬부(41)에 분리가능하게 장착함으로써, 각 손가락 마디에 배치되는 손가락 움직임 감지센서(10)와 케이블 정렬부(41) 사이의 거리에 대응하여 각 케이블(30)의 길이를 조절할 수 있게 된다.
또한, 약지와 소지에 각각 배치되는 손가락 움직임 감지센서(10)와 케이블 정렬부(41) 사이의 길이가 길어짐에 따라, 검지 및 중지에 배치되는 케이블(30)과의 간섭되는 형상을 방지할 수 있게 된다.
특히, 착용자마다 손가락 길이가 다르더라도, 케이블 정렬부(41)에 의해 케이블(30)의 길이를 착용자의 손가락 길이에 맞추어 제공할 수 있게 된다.
본 실시예에서는 각 손가락 움직임 감지센서(10)에 연결된 복수의 케이블(30) 중 엄지와 검지를 제외한 나머지 케이블(30)들은 각 손가락의 길이방향을 따라 나란하게 배치되지 않고, 케이블 정렬부(41)에 의해 엄지 측 가까이에 편중하며 배치되어 있다. 이에 따라, 오므려진 손가락을 갖는 재활 운동자의 경우, 케이블(30)이 손가락 상태 및 그에 따른 움직임에 대응하여 벤딩가능하게 되어, 손가락의 관절 운동시 케이블(30)이 손등에서 미끄러지는 불편감을 해소하며 재활 운동을 할 수 있게 된다.
그리고, 엄지용 케이블(30)은 후술할 압력측정센서용 케이블(105)과 함께 손등 착용부(40)의 밴드(51) 일측에 마련된다. 엄지용 케이블(30)은 엄지용 케이블 정렬부(43)에 고정 또는 이동가능하게 정렬된다.
또한, 손등 착용부(40)의 타측에는 예컨대, 손등의 중앙 영역에는 손등 움직임 감지센서(60)가 착탈되는 손등 움직임 감지센서 착탈부(45)가 마련되어 있다.
이와 같이, 손등 움직임 감지센서(60)가 손등 착용부(40)의 중앙 영역에 배치됨에 따라, 손가락의 관절 운동시 재활 운동하고자 하는 손등의 움직임 측정도를 향상시킬 수 있게 된다.
손등 움직임 감지센서 착탈부(45)는, 손등 움직임 감지센서(60)가 삽입 결합되도록, 장방형의 수용홈으로 형성되어 있다.
여기서, 본 실시예에서의 손등 움직임 감지센서 착탈부(45)는 장방형의 수용홈으로 형성되어 있지만 이에 한정되지 않고, 손등 움직임 감지센서 착탈부는 도시되어 있지 않지만 그 상방이 개구된 후크 형상으로 이루어져, 손등 움직임 감지센서가 손등 움직임 감지센서 착탈부의 상방에서 하방으로 삽입 결합되어, 손등 움직임 감지센서 착탈부가 손등 움직임 감지센서의 양측면을 지지할 수도 있다.
한편, 손등 착용부(40)는 손등 장착수단(50)에 의해 손에 장착된다. 본 실시예에서는 손등 장착수단(50)으로서, 밴드(51)와 로킹돌기(55)를 포함한다.
밴드(51)는 손등 착용부(40)의 양측에 배치되어 있다. 밴드(51)에는 로킹돌기(55)가 끼움 결합되는 로킹홈(53)이 관통 형성되어 있다. 로킹홈(53)은 원형의 단면형상을 갖지만, 로킹홈(53)은 원형 이외에, 타원형, 다각형 등의 단면형상을 가질 수 있다.
이에 의해, 손등 착용부(40)의 로킹돌기(55)를 로킹홈(53)에 끼움 결합함에 따라, 손등 착용부(40)는 재활 운동자의 손등에 안정적으로 착용될 수 있게 된다.
여기서, 본 실시예에서는 손등 장착수단(50)으로서 로킹홈(53)과 로킹돌기(55)가 마련되어 있지만 이에 한정되지 않고, 벨크로 천, 양면테이프 등이 마련될 수도 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 손등의 움직임을 감지하는 손등 움직임 감지센서(60)를 더 포함할 수 있다.
손등 움직임 감지센서(60)는 손등 착용부(40)의 손등 움직임 감지센서 착탈부(45)에 착탈가능하게 끼움 결합된다.
손등 움직임 감지센서(60)는 보조 케이블(65)에 의해 제어부(110)와 전기적으로 연결된다. 손등 움직임 감지센서(60)에서 감지된 손등 움직임 데이터는 보조 케이블(65)을 통해 제어부(110)로 전송된다.
한편, 손등 움직임 감지센서(60)는 IMU 센서(inertial measurement unit sensor)를 포함한다.
IMU 센서는 MEMS(micro mechanical system) 기반의 9축 IMU 센서일 수 있으며, 9축 IMU 센서는 3축 가속도 센서와, 3축 자이로스코프 센서와, 3축 지자기 센서를 포함한다. 여기서, 손등 움직임 감지센서(60)로서 IMU 센서 대신, 플렉스 센서, 가속도 센서 및 자이로스코프 센서가 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 손목 착용부(70)를 포함할 수 있다.
손목 착용부(70)는 인쇄회로기판에 실장된 제어부(110)를 수용하는 속이 빈 통 형상의 하우징(71)을 포함한다.
하우징(71)에는 손가락 움직임 감지센서(10)와, 손등 움직임 감지센서(60)와, 후술할 손목 움직임 감지센서(90)와 후술할 통신 모듈(120)에 전원을 공급하기 위한 배터리(미도시)가 수용된다.
하우징(71)은 손목 장착수단(80)에 의해 재활 운동자의 손목에 착용된다. 본 실시예에서는 손목 장착수단(80)으로서, 스트랩(81)과 로킹돌기(85)를 포함한다.
스트랩(81)은 일정 길이의 띠 형상을 가지며, 2개의 스트랩(81)이 하우징(71)의 양측에 간격을 두고 배치되어 있다. 스트랩(81)에는 스트랩(81)의 길이방향을 따라 복수의 로킹홈(83)이 관통 형성되어 있다. 로킹홈(83)은 원형의 단면형상을 갖지만, 로킹홈(83)은 원형 이외에, 타원형, 다각형 등의 단면형상을 가질 수 있다.
로킹돌기(85)는 스트랩(81)의 일측에 돌출 형성되어 있고, 로킹돌기(85)는 스트랩(81)에 형성된 복수의 로킹홈(83) 중 어느 하나에 선택적으로 끼움 결합된다.
이에 의해, 손목 착용부(70)의 로킹돌기(85)를 로킹홈(83)에 끼움 결합함에 따라, 손목 착용부(70)는 재활 운동자의 손목에 안정적으로 착용될 수 있게 된다.
여기서, 본 실시예에서는 손목 장착수단(80)으로서 로킹홈(83)과 로킹돌기(85)가 마련되어 있지만 이에 한정되지 않고, 벨크로 천, 양면테이프 등이 마련될 수도 있다.
또한, 하우징(71)에는 본 발명에 따른 손 재활 운동장치(1)의 작동을 온 또는 오프하는 작동 버튼(73)과, 작동 상태를 표시하는 표시램프(75)가 마련되어 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 손목의 움직임을 감지하는 손목 움직임 감지센서(90)를 더 포함할 수 있다.
손목 움직임 감지센서(90)는 손목 착용부(70)의 하우징(71)에 수용되어, 손목의 움직임을 감지한다.
손목 움직임 감지센서(90)는 IMU 센서(inertial measurement unit sensor)를 포함한다.
IMU 센서는 MEMS(micro mechanical system) 기반의 9축 IMU 센서일 수 있으며, 9축 IMU 센서는 3축 가속도 센서와, 3축 자이로스코프 센서와, 3축 지자기 센서를 포함한다.
따라서, 손목의 움직임을 감지하는 IMU 센서는, 아래쪽 방향으로의 손목 구부림(flexion), 위쪽 방향으로의 손목 폄(extension), 왼쪽 방향으로의 손목 구부림(Radial flexion), 오른쪽 방향으로의 손목 구부림(Ulnar flexion), 손목 회전(rotation) 등을 감지할 수 있다. 여기서, 손목 움직임 감지센서(90)로서 IMU 센서 대신, 플렉스 센서, 가속도 센서 및 자이로스코프 센서가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 압력측정센서(100)를 더 포함할 수 있다.
압력측정센서(100)는 손가락에 발생하는 압력을 측정한다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)를 착용한 상태에서 엄지와 검지를 핀치하는 상태를 도시한 도면이 도시되어 있다.
압력측정센서(100)는 로드셀 형태를 가질 수 있으며, 엄지에 착용되는 손가락 착용부(20)에 마련된다.
이에, 압력측정센서(100)는 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나와 접촉하여 엄지와의 압력 예컨대, 엄지와의 핀치력을 측정한다.
압력측정센서(100)는 압력측정센서용 케이블(105)에 의해 손목 착용부(70)에 마련된 제어부(110)와 전기적으로 연결되어 있다.
제어부(110)는 인쇄회로기판에 실장되고, 손목 착용부(70)에 마련된다.
제어부(110)는 복수의 손가락 움직임 감지센서(10)와 복수의 케이블(30)에 의해 전기적으로 연결되어, 각 손가락 움직임 감지센서(10)에서 감지된 손가락 움직임 데이터를 전송받아 취합한다.
또한, 제어부(110)는 손목 움직임 감지센서(90)와 보조 케이블(65)에 의해 전기적으로 연결되어, 손목 움직임 감지센서(90)에서 감지된 손목 움직임 데이터를 전송받아 취합한다.
그리고, 제어부(110)는 압력측정센서(100)와 압력측정센서용 케이블(105)에 의해 전기적으로 연결되어, 압력측정센서(100)에서 측정된 압력 데이터를 전송받아 취합한다.
그리고, 제어부(110)는 손가락, 손목 및 손등의 각 움직임 데이터와, 압력 데이터를 통신 모듈(120)을 통해 통신 단말(미도시)인 서버, 단말기 등으로 전송할 수 있다.
통신 모듈(120)은 손목 착용부(70)의 하우징(71)에 마련될 수 있다.
통신 모듈(120)은 통신 단말과 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)가 데이터 통신이 가능하도록 동기화된다. 통신 모듈(120)은 각 손가락 움직임 감지센서(10)와, 손등 움직임 감지센서(60)와, 손목 움직임 감지센서(90)에서 감지된 손가락, 손목 및 손등의 각 움직임 데이터, 그리고 압력측정센서(100)에서 측정된 압력 데이터를 실시간으로 통신 단말에 제공하게 된다.
통신 단말은 본 발명에 따른 손 재활 운동장치(1)로부터 통신 모듈(120)을 통해 전송된 재활 운동자의 손 동작 정보 예컨대, 손가락, 손목 및 손등의 각 움직임 데이터, 그리고 압력측정센서(100)에서 측정된 압력 데이터를 실시간으로 수신하고, 수신된 재활 운동자의 손 동작 정보에 상응하는 가상의 손 모양 객체를 생성하여 디스플레이 화면을 통해 표시할 수 있다.
이에 따라, 재활 운동자는 손가락 재활 운동 과정에서의 자신의 손 동작을 화면을 통해 시각적으로 즉시 확인할 수 있게 됨으로써, 재활 운동에 동기를 부여받을 수 있어 재활 운동에 흥미를 가질 수 있게 된다.
여기서, 본 실시예에서는 제어부(110)가 케이블(30,65,105)에 의해 각 손가락 움직임 감지센서(10), 손등 움직임 감지센서(60), 손목 움직임 감지센서(90), 압력측정센서(100)와 통신가능하게 연결되는 것으로 설명하고 있지만 이에 한정되지 않고, 제어부(110)는 무선통신방식으로 각 손가락 움직임 감지센서(10), 손등 움직임 감지센서(60), 손목 움직임 감지센서(90), 압력측정센서(100)와 통신가능하게 연결되어, 각 손가락 움직임 감지센서(10), 손등 움직임 감지센서(60), 손목 움직임 감지센서(90), 압력측정센서(100)에서 감지된 손가락, 손목 및 손등의 각 움직임 데이터 및 압력 데이터를 전송받을 수 있다. 무선통신방식으로는 근거리무선통신(near field communication, NFC), 무선 유에스비(wireless USB), 울트라와이드밴드(ultra wide band, UWB), 와이파이(WiFi), 블루투스(bluetooth), 지그비(ZIGBEE), 무선 주파수 통신(radio frequency, RF), 및 적외선 통신(infrared data association, IrDA)을 예로 들 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)를 착용하는 과정에 대해 설명한다.
먼저, 엄지의 첫 번째 마디와, 검지, 중지, 약지, 소지의 각 두 번째 마디에 손가락 착용부(20)를 착용한다.
다음, 손등 착용부(40)와 손목 착용부(70)를 각각, 손등 착용수단(50)과 손목 착용수단(80)을 이용하여, 손등과 손목에 착용한다.
이어서, 손목 착용부(70)에 지지된 케이블(30)을 손등 착용부(40)의 케이블 정렬부(41) 및 엄지용 케이블 정렬부(43)를 거쳐 각 손가락 착용부(20)를 향해 배치한다.
이어서, 각 케이블(30)의 일단부에 연결된 손가락 움직임 감지센서(10)를 각 손가락 착용부(20)의 손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)에 삽입 결합한다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 재활 운동하고자 하는 손에 장착된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는, 각 손가락 착용부(20)를 각 손가락에 먼저 착용한 후, 손가락 움직임 감지센서(10)를 손가락 착용부(20)의 손가락 움직임 감지센서 착탈부(25)에 장착함으로써, 재활 운동자의 손가락이 오므려진 상태에서도 간편하게 착용하여 사용할 수 있어, 재활 운동자의 편의성이 향상된다.
또한, 다양한 손가락 상태에 대응하며 다양한 길이의 케이블(30)를 마련할 수 있고, 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)가 착용되는 손가락 상태에 대응하는 케이블(30)을 선택하여, 해당 케이블(30)을 손가락 움직임 감지센서(10)와 손목 착용부(70)에 연결할 수 있고, 다양한 손가락 상태에 대응하여 케이블(30)만을 교체하며 착용할 수 있어 손가락 상태에 관계없이 사용할 수 있게 된다.
이에 따라, 재활 운동자는 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)를 착용한 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 손가락을 관절 운동할 때, 각 손가락 움직임 감지센서(10)에서 감지된 손가락 움직임 데이터에 의거하여 각 손가락의 굽힘도를 제어부(110)를 통해 확인하며 재활 운동할 수 있게 된다.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 엄지에 착용되는 손가락 착용부(20)에 마련된 압력측정센서(100)를 향해 검지를 접촉 또는 이격시킴으로써, 엄지와 검지를 핀치 운동시킬 수 있게 된다.
이 때, 검지가 압력측정센서(100)를 접촉 또는 이격할 때, 엄지와 검지의 각 손가락 움직임 감지센서(10)에서 감지된 손가락 움직임 데이터에 의거하여 엄지와 검지가 어떠한 형태로 핀치 운동하는지 예컨대, 손가락의 굽힘도를 제어부(110)를 통해 확인할 수 있게 된다.
예컨대, 각 손가락 움직임 감지센서(10)에서 감지된 손가락 움직임 데이터에 의거하여 검지와 엄지가 정상적으로 접촉하는지 또는, 검지와 엄지가 측면 접촉하는지 등, 핀치 운동 상태를 확인할 수 있게 된다. 동시에, 검지가 압력측정센서(100)를 접촉할 때, 압력측정센서(100)는 엄지와 검지에 의해 핀치 압력을 측정한다. 압력측정센서(100)에서 측정된 압력 데이터에 의거하여 엄지와 검지가 어느 정도의 힘에 의해 핀치 운동하였는지를 예컨대, 엄지와 검지에 의해 발생한 핀치력이 얼마인지를 제어부(110)를 통해 확인할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 손 재활 운동장치(1)는 손가락을 핀치 운동할 때, 손가락의 굽힘도와 손가락에 가해지는 압력을 동시에 측정하며 재활 운동할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 손 재활 운동장치(1)는, 각 손가락과 손목만을 고정한 상태에서 손등을 운동하면, 손등 움직임 감지센서(60)에서 감지된 손등 움직임 데이터에 의거하여 손등이 어떠한 형태로 운동하는지 예컨대, 손등을 굽히거나, 트위스팅하는 정도를 제어부(110)를 통해 확인할 수 있게 된다.
그리고, 각 손가락과 손등을 고정한 상태에서 손목을 운동하면, 손목 움직임 감지센서(90)에서 감지된 손목 움직임 데이터에 의거하여 손목이 어떠한 형태로 관절 운동하는지 예컨대, 손목을 상하로 움직이거나, 트위스팅하는 정도를 제어부(110)를 통해 확인할 수 있게 된다.
또한, 각 손가락과 손등과 손목을 복합적으로 운동하면, 손가락 움직임 감지센서(10), 손등 움직임 감지센서(60), 손목 움직임 감지센서(90)에서 감지된 손가락, 손목, 손등의 각 움직임 데이터에 의거하여 손이 어떠한 형태로 운동하는지를 제어부(110)를 통해 확인할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따른 손 재활 운동장치(1)에 있어서, 손가락 움직임 감지센서(10)와 손등 움직임 감지센서(60)와 손목 움직임 감지센서(90)가 IMU 센서로 구성된 경우, 재활 운동 전에 항시 각 움직임 감지센서(10,60,90)의 초기화 과정이 불필요하므로, 재활 운동자의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 발명에 따른 손 재활 운동장치(1)는 손가락 움직임 감지센서(10)와 케이블(30)이 엄지, 검지, 중지, 약지, 소지 각각에 대응하도록 마련되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 다른 실시예로서 손가락 움직임 감지센서(10)와 케이블(30)은 엄지, 검지, 중지, 약지, 소지 중 하나 이상에 대응하여 마련될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 인쇄회로기판에 실장된 제어부를 손목에 배치하여 착용감을 향상시키고, 손등이 움직일 때 재활 운동자가 불편을 느끼지 않고 재활 운동할 수 있게 된다.
또한, 재활 운동시 케이블과 손가락 사이의 마찰을 줄이며, 손가락의 움직임에 방해 없이 원활하게 재활 운동할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 손가락이 오므려진 상태에서도 간편하게 착용하여 재활 운동할 수 있게 된다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 손 재활 운동장치
10: 손가락 움직임 감지센서
20: 손가락 착용부
30: 케이블
40: 손등 착용부
60: 손등 움직임 감지센서
70: 손목 착용부
90: 손목 움직임 감지센서
100: 압력센서
110: 제어부

Claims (12)

  1. 복수의 손가락에 각각 배치되어, 각 손가락의 움직임을 감지하는 복수의 손가락 움직임 감지센서;
    복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에 각각 연결되어, 손목을 향해 길이 연장된 복수의 케이블;
    복수의 상기 케이블의 경로를 형성하며, 손등에 착용되는 손등 착용부;
    복수의 상기 케이블이 연결되며, 손목에 착용되는 손목 착용부; 및
    인쇄회로기판에 실장되며 상기 손목 착용부에 마련되어, 복수의 상기 손가락 움직임 감지센서에서 감지된 손가락 움직임 데이터를 각각 복수의 상기 케이블을 통해 전송받아 취합하는 제어부를 포함하는, 손 재활 운동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 손등 착용부에 마련되어, 손등의 움직임을 감지하는 손등 움직임 감지센서; 및
    상기 제어부와 상기 손등 움직임 감지센서를 전기적으로 연결하는 보조 케이블을 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 손등 움직임 감지센서에서 감지된 손등 움직임 데이터를 상기 보조 케이블을 통해 전송받아 취합하는, 손 재활 운동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 손등 착용부는 상기 손등 움직임 감지센서가 착탈되는 손등 움직임 감지센서 착탈부를 더 포함하는, 손 재활 운동장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 손등 착용부에 마련되어, 복수의 상기 케이블을 고정 또는 이동가능하게 정렬하는 케이블 정렬부를 더 포함하는, 손 재활 운동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이블 정렬부는 엄지와 인접하게 손등에 배치되고, 상기 손등 움직임 감지 센서 착탈부는 손등의 중앙 영역에 배치되는, 손 재활 운동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 손목 착용부에 마련되어, 손목의 움직임을 감지하는 손목 움직임 감지센서를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 손목 움직임 감지센서에서 감지된 손목 움직임 데이터를 전송받아 취합하는, 손 재활 운동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 손가락 움직임 감지센서가 착탈되는 손가락 움직임 감지센서 착탈부를 가지며, 손가락에 착용되는 손가락 착용부를 더 포함하는, 손 재활 운동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 케이블은 벤딩가능한 원형 단면의 전선으로 이루어지며, 각 손가락의 상태에 따른 각 손가락의 관절 운동에 대응하는 길이를 갖는, 손 재활 운동장치.
  9. 제1항에 있어서,
    엄지에 착용되는 상기 손가락 착용부에 마련되어, 검지, 중지, 약지, 소지 중 어느 하나가 접촉하여, 손가락에 발생하는 압력을 측정하는 압력측정센서를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 압력측정센서에서 측정된 압력 데이터를 전송받아 취합하는, 손 재활 운동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 손가락 움직임 감지센서는 IMU 센서, 플렉스 센서, 가속도 센서, 자이로스코프 센서 중 어느 하나를 포함하는, 손 재활 운동장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 손등 움직임 감지센서는 IMU 센서, 플렉스 센서, 가속도 센서, 자이로스코프 센서 중 어느 하나를 포함하는, 손 재활 운동장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 손목 움직임 감지센서는 IMU 센서, 플렉스 센서, 가속도 센서, 자이로스코프 센서 중 어느 하나를 포함하는, 손 재활 운동장치.
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