KR20210138434A

KR20210138434A - 상지 건 고정 보조기

Info

Publication number: KR20210138434A
Application number: KR1020200056753A
Authority: KR
Inventors: 이보름; 유현준; 이상백
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-19
Also published as: KR102352899B1

Abstract

본 발명은 상지 건 고정 보조기에 관한 것으로서, 환자의 고정대상 팔에 설치되는 지지대와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 환자의 손가락이 구부려지거나 펴질 수 있도록 상기 팔에 대해 손목을 구부리는 동작부를 구비한다.
본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기는 동작부에 의해 건 고정 동작을 유도하여 환자의 손가락을 구부리거나 펼 수 있으며, 구조가 비교적 단순하여 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 3D 프린터를 이용하여 환자의 신체 구조에 적합하게 제작가능하다는 장점이 있다.

Description

상지 건 고정 보조기{Tenodesis action support device}

본 발명은 상지 건 고정 보조기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건 고정 (tenodesis action)동작을 유도하여 손가락을 구부리거나 펼 수 있는 상지 건 고정 보조기에 관한 것이다.

최근 노약자, 장애인 등 거동이 불편한 자들을 위한 일상생활 보조기구가 다양하게 개발되고 있으며, 장애의 종류 및 불편한 상태 등을 고려하여 적합한 목적과 용도로 개발되고 있다.

장애인용 상지 보조 기기도 손이나 팔의 동작이 불편한 장애인을 위해 다양하게 개발되고 있으며, 현재까지는 주로 외부에서 도움을 주는 상지 보조 로봇의 형태로 많이 개발되고 있다.

외부에서 도움을 주는 상지 보조 로봇의 경우, 예를 들어, 대한민국 특허공개 10-2011-0112690호에 공개된 바와같이, 사용자와는 별도로 위치한 로봇이 자체적인 식사 공급 메커니즘 및 동작을 구현하여 식사를 공급하는 구조이다.

그러나, 상기 외부의 상지 보조 로봇에서는, 상기 보조 로봇의 구동을 위해 보조인 도움이 반드시 필요하며, 보조 로봇의 식사 제공 패턴이 사용자에 따라 가변적이 않아 사용자가 많은 불편을 느끼는 문제가있다.

또한, 사용자가 팔에 직접 착용하는 착용기구는 구조가 복잡하고, 제작하는데 많은 비용이 소요되고, 사용자의 신체 구조에 적합한 구조로 제작하는데 어려움이 있다.

등록특허공보 제10-1237245호: 식사 보조 로봇

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 건 고정 (tenodesis action)동작을 유도하여 환자의 손가락을 구부리거나 펼 수 있으며, 구조가 비교적 단순하고, 3D 프린터를 이용하여 제작된 상지 건 고정 보조기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기는 환자의 고정대상 팔에 설치되는 지지대와, 상기 지지대에 설치되며, 상기 환자의 손가락이 구부려지거나 펴질 수 있도록 상기 팔에 대해 손목을 구부리는 동작부를 구비한다.

상기 동작부는 상기 환자의 손 등에 착용되는 손등 착용부재와, 상기 손목이 구부려질 수 있도록 상기 손등 착용부재에, 상기 지지대에 인접되는 방향으로 당김력을 제공하는 외력인가유닛을 구비한다.

상기 외력인가유닛은 일단이 상기 손등 착용부재에 연결되는 제1연결 와이어와, 상기 제1연결 와이어의 타단부에 연결되며, 상기 제1연결 와이어를 통해 상기 손등 착용부재에 당김력을 인가하는 구동부재를 구비한다.

상기 구동부재는 상기 제1연결 와이어의 타단부를 상기 환자의 팔의 길이방향을 따라 이동시킨다.

한편, 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기는 상기 손등 착용부재가 상기 지지대 측으로 당겨질 경우, 상기 환자의 손가락이 구부려지도록 상기 손가락의 동작을 가이드하는 손가락 지지부를 더 구비한다.

상기 손가락 지지부는 상기 환자의 손가락 끝에 각각 착용되는 복수의 착용링과, 상기 손등 착용부재가 상기 당김력이 인가될 경우, 상기 손가락이 구부려지되, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 해제될 경우, 상기 손가락이 펴지도록 일단이 상기 착용링에 고정되며, 타단은 상기 지지대에 설치되는 복수의 제2연결 와이어를 구비한다.

상기 착용링은 상기 환자의 손가락 끝이 삽입될 수 있도록 제1중공이 마련되며, 외주면에 상기 제2연결 와이어의 일단부가 고정되기 위한 고정돌기가 형성된다.

상기 손가락 지지부는 상기 제2연결 와이어를 상기 환자의 손바닥에 밀착시킬 수 있도록 상기 환자의 손바닥에 착용되는 바닥지지부재를 더 구비할 수도 있다.

상기 바닥지지부재는 지지유닛에 의해 상기 손등 착용부재에 지지되며, 상기 손바닥에 대향되는 측면에, 상기 제2연결 와이어가 통과될 수 있도록 가이드홈이 형성된다.

상기 손등 착용부재 및 바닥지지부재는 3D 프린터에 의해 출력된 것이 바람직하다.

상기 손가락 지지부는 상기 제2연결 와이어를 상기 환자의 손가락에 밀착시킬 수 있도록 상기 손가락에 착용되는 보조밀착부를 더 구비할 수도 있다.

상기 보조밀착부는 상기 착용링과 환자의 손등 사이의 손가락에 착용되는 것으로서, 상기 환자의 손가락이 관통될 수 있도록 제2중공이 형성된 다수의 지지링과, 상기 지지링의 외주면에 형성되며, 상기 제2연결 와이어가 관통될 수 있도록 삽입공이 형성된 지지돌기를 구비한다.

상기 착용링 및 지지링은 3D 프린터에 의해 출력된 것이 바람직하다.

상기 지지대는 상기 환자의 팔뚝에 접촉하는 것으로서, 단부가, 상기 환자의 손목에 인접된 손바닥 일부분에 접촉되도록 소정길이 연장된 제1부목과, 상기 팔뚝을 중심으로 상기 제1부목에 대향되는 상기 환자의 팔뚝에 접촉되며, 상기 외력인가유닛이 설치되는 제2부목과, 상기 제1 및 제2부목을 상호 결합시키는 결합유닛을 구비한다.

상기 제1 및 제2부목 중 어느 하나는 양측에 각각 관통되게 제1 및 제2관통구가 형성되고, 상기 결합유닛은 상기 제1 및 제2관통구에 각각 관통되게 삽입될 수 있도록 상기 제1 및 제2부목 중 다른 하나의 양측에 각각 형성되며, 단부가 상호 탈착가능하게 형성된 제1 및 제2벨크로 부재를 구비한다.

상기 제1 및 제2부목은 3D 프린터에 의해 출력된 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기는 상기 환자의 고정대상 팔의 근육 움직임을 감지하여 상기 팔의 근육 움직임에 따라 상기 외력인가유닛이 작동되도록 제어하는 제어유닛을 더 구비할 수도 있다.

상기 제어유닛은 상기 환자의 팔에 부착되어 상기 팔의 근전도 신호를 출력하는 근전도 센서와, 상기 근전도 센서에서 출력되는 근전도 신호를 토대로 상기 외력인가유닛의 작동을 제어하는 조작제어모듈을 구비한다.

상기 근전도 센서는 상기 팔의 이두근의 근전도 신호를 출력할 수 있도록 상기 이두근에 대응되는 위치의 상기 팔에 부착되는 것이 바람직하다.

상기 조작제어모듈은 상기 근전도 센서에서 출력되는 근전도 신호 값이 기설정된 기준값을 초과할 경우, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 제공되도록 상기 외력인가유닛을 제어하고, 상기 근전도 신호 값이 상기 기준값을 초과한 이후에, 상기 근전도 센서에서 제공되는 근전도 신호 값이 상기 기준값을 재차 초과할 경우, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 해제되도록 상기 외력인가유닛을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기는 동작부에 의해 건 고정 동작을 유도하여 환자의 손가락을 구부리거나 펼 수 있으며, 구조가 비교적 단순하여 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 3D 프린터를 이용하여 환자의 신체 구조에 적합하게 제작가능하다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기에 대한 사시도이고,
도 3은 도 1의 상지 건 고정 보조기의 제2부목에 대한 사시도이고,
도 4는 도 1의 상지 건 고정 보조기의 제1부목에 대한 사시도이고,
도 5는 도 1의 상지 건 고정 보조기의 착용링에 대한 사시도이고,
도 6은 도 1의 상지 건 고정 보조기의 지지링에 대한 사시도이고,
도 7은 도 1의 상지 건 고정 보조기의 손등 착용부재 및 바닥지지부재에 대한 사시도이고,
도 8은 도 1의 상지 건 고정 보조기에 대한 블럭도이고,
도 9는 도 1의 상지 건 고정 보조기의 제어부에 대한 개념도이고,
도 10은 도 1의 상지 건 고정 보조기에 대한 작동 상태도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상지 건 고정 보조기에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 8에는 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 상지 건 고정 보조기(100)는 환자(10)의 고정대상 팔에 설치되는 지지대(200)와, 상기 지지대(200)에 설치되며, 상기 환자(10)의 손가락이 구부려지거나 펴질 수 있도록 상기 팔에 대해 손목을 구부리는 동작부(300)와, 동작부(300)에 의해 손목이 구부럴질 경우, 상기 환자(10)의 손가락의 동작을 가이드하는 손가락 지지부(400)와, 상기 동작부(300)를 제어하는 제어부(500)를 구비한다.

상기 지지대(200)는 제1부목(210), 제2부목(220) 및 결합유닛(230)을 구비한다.

제1부목(210)은 환자(10)의 팔뚝에 접촉하는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성되며, 환자(10)의 팔의 길이방향을 따라 소정길이 연장된다. 여기서, 제1부목(210)은 전단부가 환자(10)의 손목에 인접된 손바닥 일부분에 접촉되도록 소정길이 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 제1부목(210)은 좌우측에 각각 제1 및 제2관통구(211,212)가 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2관통구(211,212)는 상하방향으로 관통되게 상기 제1부목(210)에 형성되며, 복수개가 각각 전후방향을 따라 상호 이격되게 형성된다.

제2부목(220)은 팔뚝을 중심으로 상기 제1부목(210)에 대향되는 상기 환자(10)의 팔뚝에 접촉되는 것으로서, 소정의 두께를 갖는 판형으로 형성된다. 이때, 제2부목(220)은 전단부가 손등에 간섭되지 않도록 제1부목(210)보다 짧은 길이로 연장되는 것이 바람직하다. 또한, 제2부목(220)의 상면에는 후술되는 동작부(300)의 외력인가유닛(320)이 설치된다. 여기서, 제1 및 제2부목(210,220)은 환자(10)의 팔뚝 형상에 대응되는 형상으로 3D 프린터에 의해 출력된다.

결합유닛(230)은 상기 제2부목(220)에 설치되는 제1 및 제2벨크로 부재(231,232)를 구비한다.

제1벨크로 부재(231)는 상기 제1부목(210)의 제1관통구(211)에 관통되게 삽입될 수 있도록 제2부목(220)의 좌측에 일단부가 고정된다. 이때, 제1벨크로 부재(231)는 제1관통구(211)들에 대응되게 복수개가 제2부목(220)에 전후방향을 따라 상호 이격되게 설치된다.

제2벨크로 부재(232)는 제2부목(220)의 제2관통구(212)에 관통되게 삽입될 수 있도록 제2부목(220)의 우측에 일단부가 고정된다. 이때, 제2벨크로 부재(232)는 제2관통구(212)들에 대응되게 복수개가 제2부목(220)에 전후방향을 따라 상호 이격되게 설치된다. 상기 제2벨크로 부재(232)는 제2관통구(212)를 관통한 타단부가 제1벨크로 부재(231)의 타단부에 탈착가능하게 결속되어 제1 및 제2부목(210,220)을 상호 결합시킨다. 이때, 결합유닛(230)은 이에 한정하는 것이 아니라 제1 및 제2부목(210,220)을 환자(10)의 팔에 고정시킬 수 있도록 상호 결속시키는 결속수단이면 무엇이든 적용가능하다.

한편, 도시된 예에서는 제1부목(210)에 제1 및 제2관통구(211,212)가 형성되고, 제2부목(220)에 결합유닛(230)이 설치된 구조가 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라 제2부목(220)에 제1 및 제2관통구(211,212)가 형성되고, 제1부목(210)에 결합유닛(230)이 설치될 수도 있다.

동작부(300)는 상기 환자(10)의 손 등에 착용되는 손등 착용부재(310)와, 상기 손목이 구부려질 수 있도록 상기 손등 착용부재(310)에, 상기 지지대(200)에 인접되는 방향으로 당김력을 제공하는 외력인가유닛(320)을 구비한다.

상기 손등 착용부재(310)는 환자(10)의 손등에 착용되는 것으로서, 후술되는 손가락 지지부(400)의 바닥지지부재(430)에 결합되어 환자(10)의 손등에 결속된다. 상기 손등 착용부재(310)는 중지에 인접된 손등의 일부분을 덮도록 형성되며, 3D 프린터에 의해 환자(10)의 손등 형상에 대응되는 형상으로 출력된다. 한편, 손등 착용부재(310)는 상면에 외력인가유닛(320)에 연결될 수 있도록 결합돌기가 형성되어 있다.

외력인가유닛(320)은 일단이 상기 손등 착용부재(310)에 연결되는 제1연결 와이어(321)와, 상기 제1연결 와이어(321)의 타단부에 연결되며, 상기 제1연결 와이어(321)를 통해 상기 손등 착용부재(310)에 당김력을 인가하는 구동부재(322)를 구비한다.

제1연결 와이어(321)는 일단이 손등 착용부재(310)의 결합돌기에 고정되며, 타단은 구동부재(322)에 연결된다. 제1연결 와이어(321)는 소정의 강도를 갖는 나일론과 같은 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 구동부재(322)는 제2부목(220) 상면에 설치되며, 제1연결 와이어(321)의 타단부를 상기 환자(10)의 팔의 길이방향을 따라 이동시키는 것으로서, 리니어 모터가 적용된다. 구동부재(322)는 제1연결 와이어(321)를 팔의 팔꿈치 방향으로 이동시켜 손등 착용부재(310)에 당김력을 제공하는데, 이때, 건 고정 동작(Tenodesis action)에 의해 환장의 손가락은 굽혀져 물건을 잡을 수도 있다. 한편, 구동부재(322)는 제1연결 와이어(321)를 손가락 방향으로 이동시켜 손등 착용부재(310)에 제공되는 당김력을 해제할 수 있다.

손가락 지지부(400)는 상기 손등 착용부재(310)가 상기 지지대(200) 측으로 당겨질 경우, 상기 환자(10)의 손가락이 구부려지도록 상기 손가락의 동작을 가이드하는 것으로서, 착용링(410), 제2연결 와이어(420), 바닥지지부재(430) 및 보조밀착부(440)를 구비한다.

착용링(410)은 복수개가 환작의 손가락 끝에 각각 착용된다. 여기서, 상기 착용링(410)은 환자(10)의 손가락 끝이 삽입될 수 있도록 제1중공(411)이 마련되며, 외주면에 제2연결 와이어(420)의 일단부가 고정되기 위한 고정돌기(412)가 형성된다. 상기 고정돌기(412)는 제2연결 와이어(420)의 일단부가 묶여 고정될 수 있도록 관통되게 결속구가 형성되는 것이 바람직하다. 도시된 예에서는 상기 착용링(410)이 엄지, 검지 및 중지에 착용된 구조가 도시되어 있으나, 상기 착용링(410)은 이에 한정하는 것이 아니라 다양한 손가락에 착용될 수 있다. 또한, 상기 착용링(410)은 착용되는 환자(10)의 손가락 형상에 대응되게 제1중공(411)이 형성되도록 3D 프린터에 의해 출력되는 것이 바람직하다.

제2연결 와이어(420)는 상기 손등 착용부재(310)가 상기 당김력이 인가될 경우, 상기 손가락이 구부려지되, 상기 손등 착용부재(310)에 상기 당김력이 해제될 경우, 상기 손가락이 펴지도록 일단이 상기 착용링(410)에 고정되며, 타단은 상기 지지대(200)에 설치된다. 제2연결 와이어(420)는 다수개가, 일단이 각 착용링(410)의 고정돌기(412)에 고정되며, 타단은 제1부목(210)에 고정된다. 이때, 제2연결 와이어(420)는 손바닥이 팔뚝에 평행한 상태에서, 제1부목(210)에서 각 손가락 끝까지의 길이에 대응되는 길이로 연장된다.

바닥지지부재(430)는 상기 제2연결 와이어(420)를 상기 환자(10)의 손바닥에 밀착시킬 수 있도록 상기 환자(10)의 손바닥에 착용되는 것으로서, 지지유닛(431)에 의해 상기 손등 착용부재(310)에 지지된다. 상기 지지유닛(431)은 바닥지지부재(430)의 양측에 각각 마련되며, 바닥지지부재(430)에 대해 상방으로 연장되되, 상단부가 손등 착용부재(310)의 양측에 각각 고정된다.

상기 바닥지지부재(430)는 중지에 인접된 손바닥 일부분에 대응되는 형상으로 형성되며, 손바닥에 대향되는 상면에, 상기 제2연결 와이어(420)가 통과될 수 있도록 다수의 가이드홈(432)이 형성되어 있다. 상기 가이드홈(432)은 바닥지지부재(430)의 상면으로부터 하방으로 소정깊이 인입되게 형성되며, 바닥지지부재(430)의 후단부에서 각 손가락 방향으로 연장형성된다. 또한, 상기 바닥지지부재(430)는 엄지에 착용된 착용링(410)에 연결되는 제2연결 와이어(420)가 관통될 수 있도록 중앙부에 관통되게 지지홀이 형성되어 있다. 상기 가이드홈(432) 및 지지홀에 각 제2연결 와이어(420)가 삽입되므로 제2연결 와이어(420)들이 상호 엉키는 것이 방지된다.

한편, 바닥지지부재(430) 및 손등 착용부재(310)는 일체로, 환자(10)의 손등 및 손바닥 형상에 대응되게 3D프린터에 의해 출력되는 것이 바람직하다.

보조밀착부(440)는 제2연결 와이어(420)를 상기 환자(10)의 손가락에 밀착시킬 수 있도록 상기 손가락에 착용되는 것으로서, 다수의 지지링(441) 및 지지돌기(442)를 구비한다.

지지링(441)은 착용링(410)과 환자(10)의 손등 사이의 손가락에 착용되는 것으로서, 환장의 손가락이 관통될 수 있도록 제2중공(443)이 형성되어 있다. 지지돌기(442)는 지지링(441)의 외주면에 형성되며, 제2연결 와이어(420)가 관통될 수 있도록 삽입공이 형성되어 있다. 상기 삽입공은 전후방향으로 관통되게 지지돌기(442)에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 지지링(441) 및 지지돌기(442)는 착용되는 환자(10)의 손가락 형상에 대응되는 형상으로 형성되도록 3D 프린터에 의해 출력되는 것이 바람직하다. 상기 제어부(500)는 도 9를 참조하면, 상기 환자(10)의 고정대상 팔의 근육 움직임을 감지하여 상기 팔의 근육 움직임에 따라 상기 외력인가유닛(320)이 작동되도록 제어하는 것으로서, 근전도 센서(510) 및 조작제어모듈(520)을 구비한다.

근전도 센서(510)는 환자(10)의 팔에 부착되어 팔의 근전도 신호를 출력한다. 이때, 근전도 신호검출모듈은 팔의 이두근의 근전도 신호를 출력할 수 있도록 이두근에 대응되는 위치의 팔에 부착되는 것이 바람직하다. 여기서, 근전도 센서(510)는 근전도 신호를 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 센싱수단이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 조작제어모듈(520)은 근전도 센서(510)에서 출력되는 근전도 신호를 토대로 상기 외력인가유닛(320)의 작동을 제어하는 것으로서, 신호 처리부(521) 및 동작모듈(522)을 구비한다.

상기 신호 처리부(521)는 도면에 도시되진 않았지만, 증폭부, 대역통과 필터, 정류부 및 적분기를 구비한다. 상기 증폭부는 근전도 ps서로부터 출력되는 근전도 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기가 적용된다. 상기 대역통과 필터는 증폭부를 통해 출력되는 신호 중 노이즈 성분을 제거하기 위해 기설정된 범위의 대역의 근전도 신호만 통과할 수 있는 것이 적용되는 것이 바람직하다. 정류부는 대역통과 필터를 통해 출력되는 신호 중 접지 전위를 기준으로 상위 또는 하위 중 어느 하나의 출력되도록 구축될 수 있다. 적분기는 정류부를 통해 출력되는 신호를 적분하여 전압신호를 출력한다. 이때, 적분기는 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 변환기를 더 구비할 수도 있다.

동작모듈(522)은 신호 처리부(521)에서 제공되는 근전도 신호를 토대로 외력인가유닛(320)의 구동부재(322) 작동을 제어한다. 여기서, 동작모듈(522)은 신호 처리부(521)에서 전달된 근전도 신호 값이 기설정된 기준값을 초과할 경우, 손등 착용부재(310)에 당김력이 제공되도록 구동부재(322)를 작동시킨다. 즉, 동작모듈(522)은 제1연결 와이어(321)가 환자(10)의 팔꿈치 측으로 이동되도록 구동부재(322)를 작동시킨다. 이때, 동작모듈(522)은 근전도 신호 값이 상기 기준값을 초과한 이후에, 상기 근전도 센서(510)에서 제공되는 근전도 신호 값이 상기 기준값을 재차 초과할 경우, 상기 손등 착용부재(310)에 상기 당김력이 해제되도록 상기 외력인가유닛(320)을 제어한다. 즉, 동작모듈(522)은 근전도 신호 값이 상기 기준값을 재차 초과할 경우, 제1연결 와이어(321)의 타단부가 손바닥 측으로 이동되도록 구동부재(322)를 작동시킨다.

한편, 도면에 도시되진 않았지만, 제어유닛은 환자(10) 또는 보호자가 구동부재(322)의 작동에 대한 신호를 입력할 수 있도록 입력 스위치를 더 구비하고, 입력 스위치에 입력된 신호에 따라 구동부재(322)를 제어할 수도 있다.

상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기(100)의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다.

환자(10)가 팔이나 손목을 움직이려는 동작을 수행하면 이두근이 수축 또는 이완되고, 이러한 이두근의 움직임에 따라 근전도 센서(510)를 통해 근전도 신호가 출력된다. 이때, 근전도 센서(510)에서 출력되는 근전도 신호 값이 기설정된 기준 값을 초과하면, 제어유닛은 환자(10)가 손을 움직이려는 동작을 수행하고자 하는 것으로 판단하고, 손등 착용부재(310)에 당김력이 제공되도록 구동부재(322)를 작동시킨다. 손등 착용부재(310)에 의해 손목이 구부러지면, 건 고정 동작 및 손가락 지지부(400)에 의해 손가락이 구부려져 환자(10)가 물건을 파지할 수 있다.

이때, 근전도 센서(510)에서 출력되는 근전도 신호 값이 기준 값 이하로 감소하더라도 손등 착용부재(310)에 당김력이 제공된 상태가 유지되도록 구동부재(322)가 작동하는 것이 바람직하다.

한편, 손등 착용부재(310)에 당김력이 작용된 상태 즉, 근전도 신호 값이 상기 기준값을 초과한 이후에, 상기 근전도 센서(510)에서 제공되는 근전도 신호 값이 상기 기준값을 재차 초과할 경우, 제어유닛은 환자(10)가 물체에 대한 파지 상태를 해제하고자 하는 것으로 판단하고, 손등 착용부재(310)에 당김력이 해제되도록 구동부재(322)를 작동시킨다. 도 10에는 본 발명의 상지 건 고정 보조기(100)의 다양한 작동 상태에 대한 도면이 도시되어 있다.

상술된 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기(100)는 동작부(300)에 의해 건 고정 동작을 유도하여 환자(10)의 손가락을 구부리거나 펼 수 있으며, 구조가 비교적 단순하여 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 3D 프린터를 이용하여 환자(10)의 신체 구조에 적합하게 제작가능하다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기(100)에 대한 성능 시험을 실시하였다. 하기의 표1에는 상기 성능 시험에 참여했던 피시험자에 대한 정보이다.

하기의 표2는 상지 건 고정 보조기(100)를 사용한 상태(Assisted with orthosis)와, 상지 건 고정 보조기(100)를 미사용한 상태(Base-line)에서의 상기 피시험자들에 대한 손 기능 평가에 대한 검사 결과이다.

하기의 표3은 상지 건 고정 보조기(100)를 사용한 상태(Assisted with orthosis)와, 상지 건 고정 보조기(100)를 미사용한 상태(Base-line)에서의 상기 피시험자들의 일상 생활 수행 동작 평가에 대한 결과이다.

하기의 표 4는 본 발명의 상지 건 고정 보조기(100)에 대한 피험자들의 만족도 조사 결과이다.

상기의 표를 참조하면, 본 발명에 따른 상지 건 고정 보조기(100)는 손 기능 평가 및 일상 생활 수행 동작에 대해 비교적 우수한 성능을 제공하며, 피시험자들에게 큰 만족도를 제공함을 알 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100: 상지 건 고정 보조기
200: 지지대
210: 제1부목
220: 제2부목
230: 결합유닛
300: 동작부
310: 손등 착용부재
320: 외력인가유닛
321: 제1연결 와이어
322: 구동부재
400: 손가락 지지부
410: 착용링
420: 제2연결 와이어
430: 바닥지지부재
440: 보조밀착부
441: 지지링
442: 지지돌기
500: 제어부
510: 근전도 센서
520: 조작제어모듈
521: 신호 처리부
522: 동작 제어부

Claims

환자의 고정대상 팔에 설치되는 지지대; 및
상기 지지대에 설치되며, 상기 환자의 손가락이 구부려지거나 펴질 수 있도록 상기 팔에 대해 손목을 구부리는 동작부;를 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제1항에 있어서,
상기 동작부는
상기 환자의 손 등에 착용되는 손등 착용부재; 및
상기 손목이 구부려질 수 있도록 상기 손등 착용부재에, 상기 지지대에 인접되는 방향으로 당김력을 제공하는 외력인가유닛;을 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제2항에 있어서,
상기 외력인가유닛은
일단이 상기 손등 착용부재에 연결되는 제1연결 와이어; 및
상기 제1연결 와이어의 타단부에 연결되며, 상기 제1연결 와이어를 통해 상기 손등 착용부재에 당김력을 인가하는 구동부재;를 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제3항에 있어서,
상기 구동부재는 상기 제1연결 와이어의 타단부를 상기 환자의 팔의 길이방향을 따라 이동시키는,
상지 건 고정 보조기.
제2항에 있어서,
상기 손등 착용부재가 상기 지지대 측으로 당겨질 경우, 상기 환자의 손가락이 구부려지도록 상기 손가락의 동작을 가이드하는 손가락 지지부;를 더 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제5항에 있어서,
상기 손가락 지지부는
상기 환자의 손가락 끝에 각각 착용되는 복수의 착용링;
상기 손등 착용부재가 상기 당김력이 인가될 경우, 상기 손가락이 구부려지되, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 해제될 경우, 상기 손가락이 펴지도록 일단이 상기 착용링에 고정되며, 타단은 상기 지지대에 설치되는 복수의 제2연결 와이어;를 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제6항에 있어서,
상기 착용링은 상기 환자의 손가락 끝이 삽입될 수 있도록 제1중공이 마련되며, 외주면에 상기 제2연결 와이어의 일단부가 고정되기 위한 고정돌기가 형성된,
상지 건 고정 보조기.
제6항에 있어서,
상기 손가락 지지부는 상기 제2연결 와이어를 상기 환자의 손바닥에 밀착시킬 수 있도록 상기 환자의 손바닥에 착용되는 바닥지지부재;를 더 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제8항에 있어서,
상기 바닥지지부재는 지지유닛에 의해 상기 손등 착용부재에 지지되며, 상기 손바닥에 대향되는 측면에, 상기 제2연결 와이어가 통과될 수 있도록 가이드홈이 형성된,
상지 건 고정 보조기.
제9항에 있어서,
상기 손등 착용부재 및 바닥지지부재는 3D 프린터에 의해 출력된,
상지 건 고정 보조기.
제6항에 있어서,
상기 손가락 지지부는 상기 제2연결 와이어를 상기 환자의 손가락에 밀착시킬 수 있도록 상기 손가락에 착용되는 보조밀착부;를 더 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제11항에 있어서,
상기 보조밀착부는
상기 착용링과 환자의 손등 사이의 손가락에 착용되는 것으로서, 상기 환자의 손가락이 관통될 수 있도록 제2중공이 형성된 다수의 지지링; 및
상기 지지링의 외주면에 형성되며, 상기 제2연결 와이어가 관통될 수 있도록 삽입공이 형성된 지지돌기;를 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제12항에 있어서,
상기 착용링 및 지지링은 3D 프린터에 의해 출력된,
상지 건 고정 보조기.
제2항에 있어서,
상기 지지대는
상기 환자의 팔뚝에 접촉하는 것으로서, 단부가, 상기 환자의 손목에 인접된 손바닥 일부분에 접촉되도록 소정길이 연장된 제1부목;
상기 팔뚝을 중심으로 상기 제1부목에 대향되는 상기 환자의 팔뚝에 접촉되며, 상기 외력인가유닛이 설치되는 제2부목; 및
상기 제1 및 제2부목을 상호 결합시키는 결합유닛;을 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2부목 중 어느 하나는 양측에 각각 관통되게 제1 및 제2관통구가 형성되고,
상기 결합유닛은 상기 제1 및 제2관통구에 각각 관통되게 삽입될 수 있도록 상기 제1 및 제2부목 중 다른 하나의 양측에 각각 형성되며, 단부가 상호 탈착가능하게 형성된 제1 및 제2벨크로 부재;를 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2부목은 3D 프린터에 의해 출력된,
상지 건 고정 보조기.
제2항에 있어서,
상기 환자의 고정대상 팔의 근육 움직임을 감지하여 상기 팔의 근육 움직임에 따라 상기 외력인가유닛이 작동되도록 제어하는 제어유닛;을 더 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제17항에 있어서,
상기 제어유닛은
상기 환자의 팔에 부착되어 상기 팔의 근전도 신호를 출력하는 근전도 센서; 및
상기 근전도 센서에서 출력되는 근전도 신호를 토대로 상기 외력인가유닛의 작동을 제어하는 조작제어모듈;을 구비하는,
상지 건 고정 보조기.
제18항에 있어서,
상기 근전도 센서는 상기 팔의 이두근의 근전도 신호를 출력할 수 있도록 상기 이두근에 대응되는 위치의 상기 팔에 부착되는,
상지 건 고정 보조기.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 조작제어모듈은 상기 근전도 센서에서 출력되는 근전도 신호 값이 기설정된 기준값을 초과할 경우, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 제공되도록 상기 외력인가유닛을 제어하고, 상기 근전도 신호 값이 상기 기준값을 초과한 이후에, 상기 근전도 센서에서 제공되는 근전도 신호 값이 상기 기준값을 재차 초과할 경우, 상기 손등 착용부재에 상기 당김력이 해제되도록 상기 외력인가유닛을 제어하는,
상지 건 고정 보조기.