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WO2015147584A1 - 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치 - Google Patents

상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치 Download PDF

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Publication number
WO2015147584A1
WO2015147584A1 PCT/KR2015/003018 KR2015003018W WO2015147584A1 WO 2015147584 A1 WO2015147584 A1 WO 2015147584A1 KR 2015003018 W KR2015003018 W KR 2015003018W WO 2015147584 A1 WO2015147584 A1 WO 2015147584A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gravity
upper limb
shoulder joint
rehabilitation
limb rehabilitation
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/003018
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English (en)
French (fr)
Inventor
박형순
송원경
박정호
이경섭
전경훈
한기완
고병우
Original Assignee
대한민국(국립재활원장)
한국과학기술원
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a shoulder joint tracking device in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation, and more particularly, can be utilized by attaching an upper limb rehabilitation device that can not follow the existing shoulder joint,
  • the present invention relates to a shoulder tracking device in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation to compensate for gravity of the weight and ensure natural movement of the shoulder joint.
  • the conventional arm assisting device may be configured to include five joints, as shown in Figure 1, two of the five joints are actuators Driven by the user, the remaining joint is driven by the user's force.
  • the above-described conventional arm assist device for upper limb rehabilitation is composed of several sensors and actuators, which is complicated in structure, high in manufacturing cost, and has a large weight or size of the device. There is also a large and cumbersome installation.
  • the present invention is simple in structure, light in weight and relatively small in size, and can be attached to the weight of the arm and the arm at the same time following the movement of the shoulder joint according to the arm movement.
  • An object of the present invention is to provide a shoulder joint tracking device in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation, which compensates for the gravity of the assisting device.
  • the shoulder joint tracking device for compensating gravity for upper limb rehabilitation is formed on the vertical axis, the vertical end standing vertically, the lower end of the vertical axis, the mounting portion mounted on the wheelchair, the gravity is formed on the vertical axis
  • Gravity compensation unit for compensating for, and receiving the support of the gravity compensation unit is characterized in that it comprises a rehabilitation device mounting portion, one end is coupled to the vertical axis so as to be capable of linear movement, the other end is equipped with various upper limb rehabilitation device.
  • the gravity compensating unit of the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation is coupled to the vertical axis through the hole formed in the bottom, the spring is fitted to the lower case, the inner peripheral surface of the lower case And an upper case inserted into the sliding method between the outer circumferential surface of the spring, a stopper for limiting the movement of the rehabilitation device mounting portion upward by a predetermined height, and a damper connected to the spring.
  • the rehabilitation device mounting portion of the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation in accordance with the present invention is coupled to the vertical axis between the upper stopper and the upper case of the lower to perform a vertical linear movement, and at the same time to rotate the vertical axis Linear bushing, 'b ⁇ shaped connecting bar formed horizontally in the rear bush, a rotary shaft formed in a cylindrical shape with the lower part coupled to the' b ⁇ shaped connecting bar standing up in the vertical direction in parallel with the vertical axis, and one end of the upper part of the rotating shaft It is connected with, 'b ⁇ shaped connection bar around the axis of rotation is formed to be rotatable by a predetermined angle, characterized in that it comprises a' b 'shaped connection bar, the other end is equipped with various upper limb rehabilitation device.
  • the shoulder joint tracking device which is gravity-compensated for upper extremity rehabilitation according to the present invention can compensate for gravity acting on the upper limb by directly applying a force to the exercise assisting device mounted on the arm in the opposite direction of gravity, As a result, it does not require separate control to compensate for gravity, so patients with stroke, spinal cord injury, muscle disease, and patients with weakened shoulder muscles can reduce the pain caused by subluxation of the shoulder joints and assist arm movement to rehabilitate It is effective to increase the effect and increase the satisfaction of daily life.
  • the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation automatically reaches the equilibrium point of gravity compensation when the arm of the patient is attached, does not require separate control in the actual rehabilitation treatment site It is easy to use and maintain for non-technical people in the field of machinery and control.
  • the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation has a simple kinematic structure compared to the existing inventions, can significantly reduce the risk of injury to the patient's body exposed to the operating part of the instrument It has an effect.
  • FIG. 1 is a perspective view of an arm assist device for conventional upper limb rehabilitation
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a shoulder joint tracking device in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • FIG. 3 is a partially exploded perspective view of a gravity compensation unit according to the present invention.
  • Figure 4 is an enlarged view showing an enlarged rehabilitation device mounting portion of the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention
  • FIG. 5 is a view showing an actual use example of the shoulder joint tracking device that the gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a shoulder joint tracking device in which gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation is a vertical axis 10, the mounting portion 20, gravity compensation unit 30, and rehabilitation device mounting portion 40 Include.
  • the vertical axis 10 is in a vertically standing state, and forms the basic axis of the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • the mounting portion 20 is formed on the distal end of the vertical shaft 10, so that the shoulder follower of the gravity compensation for upper limb rehabilitation according to the present invention can be mounted on a wheelchair or desk.
  • the gravity compensator 30 formed on the vertical axis 10 includes a lower case 31, a spring 32, an upper case 33, and a stopper 34 as shown in FIG. 3.
  • Figure 3 is a partially exploded perspective view of the gravity compensation unit according to the present invention.
  • the lower case 31 is a hole formed in the bottom surface and is fixedly coupled in a state where the vertical shaft 10 penetrates.
  • the spring 32 is inserted into the vertical shaft 10 like a ring and accommodated in the lower case 31 having a large diameter to support the weight of the rehabilitation device mounting portion 40 which is upper and mounted by an elastic force.
  • the spring 32 is configured in parallel as a damper to reduce the overshoot of the shoulder movement (overshoot), or to the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for the upper limb rehabilitation according to the present invention
  • the vibration generated by the upper limb rehabilitation assist device in the form of an exoskeleton robot or an end-effector based robot that is attached and used may be suppressed.
  • the upper case 33 has a diameter smaller than the diameter of the lower case 31, but is designed to be larger than the diameter of the spring 32, and is designed to be shorter than the spring 32, so that the spring 32 It is accommodated in the lower case 31 in the accommodated state.
  • the lower case 31 and the upper case 33 are configured in a sliding manner, and according to the height of the existing rehabilitation apparatus, the spring 32 The fixed point of) can be easily adjusted, and in the vertical direction, it can allow free vertical movement while compensating the gravity for any weight without any additional adjustment.
  • the stopper 34 is formed on an upper portion of the linear bush 41 formed at one end of the rehabilitation device mounting portion 40 to stop the rehabilitation device mounting portion 40 from moving upward at a predetermined height.
  • the spring 32 constant k is determined by the following equation according to the vertical stroke of the shoulder joint and the load to be compensated for.
  • the gravity compensation tolerance E is an allowable difference value between the maximum value and the minimum value of the compensation force within the vertical movement range of the shoulder joint. Due to the characteristics of the gravity compensation device using the spring 32, it is impossible to compensate a constant force in all ranges of motion, but by adjusting the spring constant of the tolerance, the severity of the symptoms of rehabilitation target and gravity for rehabilitation of the upper limb according to the present invention It may be determined in consideration of the environment in which the shoulder joint tracking device is installed.
  • the rehabilitation device mounting portion 40 As mentioned briefly above, the linear bush 41, 'b' shaped connecting bar 42, the rotating shaft 43, and 'b' shaped And a connection bar 44.
  • Figure 4 is an enlarged view showing an enlarged rehabilitation device mounting portion of the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • the linear bush 41 is coupled to the vertical axis 10 between the upper stopper 34 and the upper case 33 at the upper side to perform a vertical linear movement according to the vertical movement of the shoulder joint, and at the same time the shoulder joint The vertical shaft 10 is rotated to move freely on this plane.
  • the 'b ⁇ shaped connecting bar 42 is formed in the horizontal direction in the linear bush 41, the rotating shaft 43 is cylindrical, the lower portion is coupled to the' b ⁇ shaped connecting bar 42 and It is formed standing up parallel to the vertical axis (10).
  • the 'a ⁇ shaped connecting bar 44 is connected to an upper portion of the rotating shaft 43 having one end erected in parallel with the vertical shaft 10, and the' b ⁇ shaped connecting bar (centered around the rotating shaft 43) 42) and rotatable by a predetermined angle.
  • connection bar 44 is equipped with various upper limb rehabilitation device for upper limb rehabilitation.
  • the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation is equipped with the upper limb rehabilitation device for upper limb rehabilitation on the 'b ⁇ shaped connecting bar 44 of the rehabilitation device mounting portion 40 described above, and load When applied, the equilibrium point at which the spring 32 is compressed is automatically determined according to the magnitude of the load and does not require any adjustment.
  • the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for upper limb rehabilitation is rehabilitation of the upper limbs on the 'b' shaped connection bar 44 of the rehabilitation device mounting portion 40 described above
  • the two rotation axis that is, by including the linear bush 41 and the rotation axis 43, to allow the free parallel movement of the shoulder joint in the horizontal plane to allow the user's movement To follow.
  • Figure 5 is a view showing an actual use example of the shoulder joint tracking device that gravity is compensated for upper limb rehabilitation according to the present invention.
  • the shoulder joint tracking device for gravity compensation for upper limb rehabilitation is the linear bush 41 coupled to the vertical axis 10 between the upper stopper 34 and the upper case 33 of the lower portion. ) Enables up and down linear movement according to the vertical movement of the shoulder joint.

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Abstract

본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직하게 기립된 수직축, 수직축의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부, 수직축에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부, 및 중력 보상부의 지지를 받아 일단이 수직축에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부를 포함하여, 뇌졸중, 척추손상, 근육병 환자를 비롯하여 어깨 근육이 약화된 환자들의 어깨 관절 아탈구(Subluxation)로 인한 통증을 줄이고 팔의 움직임을 보조하여 재활 운동의 효과를 높이고 및 일상생활의 만족도를 높이는 효과가 있다. (대표도) 도 2

Description

상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치
본 발명은 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 어깨관절 추종을 할 수 없는 상지 재활 장치를 부착하여 활용할 수 있고, 상지 및 부착되는 보조장치 자체의 무게의 중력을 보상하여 어깨관절의 자연스러운 움직임을 보장하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 관한 것이다.
종래 상지 재활은 줄을 도르레에 걸어 상지 재활 장치와 팔의 각 부분의 무게를 받치는 기존의 counter-balance 방법을 통해 이루어져 왔지만, 종래의 상기 counter-balance 방식은 줄을 걸기 위해 재활 장치와 별도로 높은 틀을 필요로 하는 번거로운 문제점이 있다.
도 1에 도시된 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치에 대하여 살펴보면, 종래 팔 보조 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 5개의 조인트를 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 5개의 조인트 중 2개의 조인트는 액추에이터에 의해서 구동되고, 나머지 조인트는 사용자의 힘에 의해서 구동된다.
상술한 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치는 여러 개의 센서와 액추에이터로 구성되어 구조가 복잡하고, 제작비용이 높은 문제점이 있으며, 장치의 무게나 크기도 커서 장애인을 포함한 사용자가 사용하기에 활동의 제약도 크고 설치가 번거로운 문제점이 있다.
(선행기술문헌)
(특허문헌)
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0080656호(2011.07.13)
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 구조가 단순하고 장치의 무게가 가볍고 크기도 비교적 작은,팔 움직임에 따라 어깨관절이 움직이는 것을 추종하는 것과 동시에 팔의 무게와 팔에 부착될 수 있는 보조 장치의 중력을 보상하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직하게 기립된 수직축, 수직축의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부, 수직축에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부, 및 중력 보상부의 지지를 받아 일단이 수직축에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 중력 보상부는 저면에 형성된 구멍으로 수직축이 관통 결합된 하부 케이스, 수직축에 끼워져 하부 케이스에 수용되는 스프링, 하부 케이스의 내주면과 상기 스프링의 외주면 사이로 슬라이딩 방식으로 삽입결합되는 상부 케이스, 재활장치 장착부가 일정 높이 이상 상부로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼, 및 스프링과 연결된 댐퍼(damper)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부는 상부의 스토퍼와 하부의 상부 케이스 사이의 수직축에 결합되어 상하 직선운동을 하고, 동시에 수직축을 회동하는 리니어 부쉬, 리이어 부쉬에서 수평방향으로 형성되어 있는 `ㄴ`자형 연결바, 원통형으로 하부가 `ㄴ`자형 연결바에 결합되어 수직축과 평형하게 수직방향으로 기립되어 형성된 회전축, 및 일단이 회전축의 상부와 연결되어, 회전축을 중심으로 `ㄴ`자형 연결바와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 `ㄱ`자형 연결바,를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 팔에 장착된 운동 보조 장치에 직접 중력의 반대 방향으로 힘을 가해주어 상지에 작용하는 중력을 보상할 수 있고, 팔의 움직임에 따라 중력 보상을 위해 별도의 제어를 필요로 하지 않아, 뇌졸중, 척추손상, 근육병 환자를 비롯하여 어깨 근육이 약화된 환자들의 어깨 관절 아탈구(Subluxation)로 인한 통증을 줄이고 팔의 움직임을 보조하여 재활 운동의 효과를 높이고 및 일상생활의 만족도를 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 환자의 팔을 부착하였을 때 자동으로 중력 보상의 평형점에 도달하기 때문에 별도의 제어를 필요로 하지 않아 실제 재활 치료 현장에서 기계 및 제어 분야의 비전문가에게도 사용 및 유지가 쉬운 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 기존의 발명들에 비해 기구학적 구조가 간단하여, 환자의 신체가 기구의 작동부에 노출되어 다칠 위험을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 상지 재활을 위한 팔 보조 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 중력 보상부의 일부 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부를 확대 도시한 확대도, 및
도 5는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 실제 사용예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 수직축(10), 장착부(20), 중력 보상부(30), 및 재활장치 장착부(40)를 포함한다.
상기 수직축(10)은 수직하게 기립된 상태로, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 기본 축을 형성한다.
상기 장착부(20)는 상기 수직축(10)의 말단부위에 형성되어, 휠체어 또는 책상 등에 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의가 장착될 수 있도록 한다.
상기 수직축(10)에 형성되는 상기 중력 보상부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 케이스(31), 스프링(32), 상부 케이스(33), 및 스토퍼(34)를 포함한다.
참고로 도 3은 본 발명에 따른 중력 보상부의 일부 분해 사시도 이다.
상기 하부 케이스(31)는 저면에 형성된 구멍으로 상기 수직축(10)이 관통된 상태로 고정되게 결합되어 있다.
상기 스프링(32)는 상기 수직축(10)에 링처럼 끼워져 직경이 큰 상기 하부 케이스(31)에 수용되어 탄성력에 의해 상지 및 장착되는 상기 재활장치 장착부(40)의 무게를 지탱한다.
이때, 필요에 따라 상기 스프링(32)은 댐퍼(damper)와 같이 병렬로 구성되어 어깨 움직임의 오버슈트(overshoot)를 줄이거나, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치에 부착되어 사용하는 외골격 로봇이나 말단자 부착형(end-effector based) 로봇 형태의 상지 재활 보조 장치가 발생시키는 진동을 억제할 수도 있다.
상기 상부 케이스(33)는 직경이 상기 하부 케이스(31)의 직경보다는 작지만, 상기 스프링(32)의 직경보다는 크게 설계되고, 길이가 상기 스프링(32) 보다 짧게 설계되어, 상기 스프링(32)을 수용한 상태로 상기 하부 케이스(31)에 수용된다.
즉, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상기 하부 케이스(31)와 상기 상부 케이스(33)가 슬라이딩 방식으로 구성되어, 기존 재활장치의 높낮이에 따라 상기 스프링(32)의 고정점을 쉽게 조절할 수 있고, 수직방향으로는 임의의 무게에 대한 중력을 별도의 조절없이 보상하면서도 자유로운 상하운동을 허용할 수 있다.
상기 스토퍼(34)는 상기 재활장치 장착부(40)의 일단에 형성된 리니어 부쉬(41)의 상부에 형성되어, 상기 재활장치 장착부(40)가 상부로 이동하는 것을 일정 높이에서 정지시키는 기능을 한다.
상기 리니어 부쉬(41)은 상기 수직축(10)에서 점접촉을 하기 때문에 허용 하중은 작지만 최소의 마찰 저항으로 상하 직선운동한다.
상술한 구성을 갖는 상기 중력 보상부(30)는 어깨 관절의 수직 이동범위(stroke)와 보상하고자 하는 하중에 따라 상기 스프링(32) 상수(k)가 아래의 수학식에 의해 결정된다.
(수학식 1)
Figure PCTKR2015003018-appb-I000001
상기 수학식에서,
k : 총스프링 상수,
E : 중력보상허용오차(=Wmax-Wmin)
Wmax : 총 보상 하중(=상지무게+기존 재활장치 무게)
Wmin : 최저 보상 하중
s : 어깨관절의 수직이동 범위
상기 중력보상허용오차(E)는 어깨관절의 수직 이동범위 내에서 보상력의 최대값과 최소값의 허용되는 차이값이다. 상기 스프링(32)을 이용한 중력보상장치의 특성상 모든 운동범위에서 일정한 힘을 보상하는 것은 불가능하지만, 허용오차를 스프링상수를 조절함으로써 재활 대상 증상의 중증도와 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치가 설치되는 환경을 고려하여 정할 수 있다.
상기 재활장치 장착부(40)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기에서 잠깐 언급한 바와 같이, 리니어 부쉬(41), `ㄴ`자형 연결바(42), 회전축(43), 및 `ㄱ`자형 연결바(44)를 포함한다.
참고로, 도 4는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 재활장치 장착부를 확대 도시한 확대도이다.
상기 리니어 부쉬(41)는 상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합되어 어깨관절의 수직이동에 따른 상하 직선운동을 하고, 동시에 상기 어깨관절이 평면상에서 자유롭게 움직일 수 있도록 상기 수직축(10)을 회전한다.
상기 `ㄴ`자형 연결바(42)는 상기 리니어 부쉬(41)에서 수평방향으로 형성되어 있으며, 상기 회전축(43)은 원통형으로, 하부가 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)에 결합되어 상기 수직축(10)과 평행하게 기립되어 형성된다.
상기 `ㄱ`자형 연결바(44)는 일단이 상기 수직축(10)과 평행하게 기립되어 형성된 회전축(43)의 상부와 연결되어, 상기 회전축(43)을 중심으로 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성된다.
한편, 상기 `ㄱ`자형 연결바(44)의 타단에 상지 재활을 위한 각종 상지 재활장치가 장착된다.
본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상술한 상기 재활장치 장착부(40)의 `ㄱ`자형 연결바(44)에 상지 재활을 위한 상지 재활장치를 장착하고, 하중을 가하면 하중의 크기에 따라 상기 스프링(32)이 압축되는 평형점이 자동으로 결정되어 별도의 조절을 필요로 하지 않는다.
도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상술한 상기 재활장치 장착부(40)의 `ㄱ`자형 연결바(44)에 상지 재활을 위한 상지 재활장치를 장착시, 두 개의 회전축 즉, 상기 리니어 부쉬(41)와 상기 회전축(43)을 포함함으로 인해, 수평 평면에서 어깨관절의 자유로운 평행이동을 허용할 수 있도록하여 사용자의 움직임을 추종한다.
참고로, 도 5는 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치의 실제 사용예를 도시한 도면이다.
또한, 본 발명에 따른 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치는 상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합된 상기 리니어 부쉬(41)에 의해 어깨관절의 수직이동에 따른 상하 직선운동을 가능하게 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실 시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
(부호의 설명)
10 : 수직축
20 : 장착부
30 : 중력 보상부
31 : 하부 케이스
32 : 스프링
33 : 상부 케이스
34 : 스토퍼
40 : 재활장치 장착부
41 : 리니어 부쉬
42 : `ㄴ`자형 연결바
43 : 회전축
44 : `ㄱ`자형 연결바

Claims (5)

  1. 수직하게 기립된 수직축(10);
    상기 수직축(10)의 하부 말단에 형성되어, 휠체어에 장착되는 장착부(20);
    상기 수직축(10)에 형성되어 중력을 보상하는 중력 보상부(30) 및
    상기 중력 보상부(30)의 지지를 받아 일단이 상기 수직축(10)에 상하 직선운동 가능하게 결합되고, 타단에 각종 상지 재활 장치가 장착되는 재활장치 장착부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중력 보상부(30)는
    저면에 형성된 구멍으로 상기 수직축(10)이 관통 결합된 하부 케이스(31);
    상기 수직축(10)에 끼워져 상기 하부 케이스(31)에 수용되는 스프링(32);
    상기 하부 케이스(31)의 내주면과 상기 스프링(32)의 외주면 사이로 슬라이딩 방식으로 삽입결합되는 상부 케이스(33); 및
    상기 재활장치 장착부(40)가 일정 높이 이상 상부로 이동하는 것을 제한하는 스토퍼(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스프링(32)과 연결된 댐퍼(damper);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 재활장치 장착부(40)
    상부의 상기 스토퍼(34)와 하부의 상기 상부 케이스(33) 사이의 상기 수직축(10)에 결합되어 어깨관절의 수직이동에 따라 상하 직선운동을 하고, 동시에 상기 어깨관절이 평면상에서 자유롭게 움직일 수 있도록 상기 수직축(10)을 소정 각도만큼 회동하는 리니어 부쉬(41);
    상기 리니어 부쉬(41)에서 수평방향으로 형성되어 있는 `ㄴ`자형 연결바(42);
    원통형으로 하부가 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)에 결합되어 상기 수직축(10)과 평형하게 수직방향으로 기립되어 형성된 회전축(43); 및
    일단이 상기 회전축(43)의 상부와 연결되어, 상기 회전축(43)을 중심으로 상기 `ㄴ`자형 연결바(42)와 소정의 각도만큼 회전가능하게 형성되고, 타단에 상기 각종 상지 재활 장치가 장착되는 상기 `ㄱ`자형 연결바(44);를 포함하는 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 스프링(32) 상수는
    Figure PCTKR2015003018-appb-I000002
    로 계산되되, 상기 수학식에서, k는 총스프링 상수, E는 중력보상허용오차(=Wmax-Wmin), Wmax는 총 보상 하중(=상지무게+기존 재활장치 무게), Wmin는 최저 보상 하중, s는 어깨관절의 수직이동 범위, 인 것을 특징으로 하는 상지 재활을 위한 중력이 보상되는 어깨관절 추종 장치.
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