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거울치료가 가능한 착용형 팔꿈치 재활로봇
Wearable Elbow Rehabilitation Robot Capable of Mirror Therapy 원문보기

재활복지공학회논문지 = Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology, v.8 no.2, 2014년, pp.73 - 78  

양지훈 (동의대학교 메카트로닉스공학과) ,  백진슬 (동의대학교 메카트로닉스공학과) ,  문인혁 (동의대학교 메카트로닉스공학과)

초록
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이 논문은 팔꿈치 재활 훈련에 있어서 거울치료 기법을 적용한 착용형 재활로봇을 제안한다. 거울치료는 건측의 팔꿈치 동작을 측정하여, 환측의 팔꿈치 훈련을 하는 것이다. 이를 위해 환측의 재활을 위한 착용형 장치 뿐만 아니라 건측 팔꿈치 동작을 측정하기 위한 착용형 센서도 개발하였다. 착용형 장치는 인체의 팔꿈치 구조를 고려하여 설계하였다. 착용형 센서는 굽힘센서와 광파이버를 이용한 센서를 각각 개발하여 센터의 특성을 평가하였다. 개발된 거울치료형 팔꿈치 재활로봇은 피험자의 동작에 따른 동작특성을 3차원 모션 측정장치로 평가하였다. 실험의 결과는 이 연구에서 개발된 착용형 팔꿈치 재활로봇이 적용 가능함을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper we propose a wearable elbow rehabilitation robot applied the mirror therapy for elbow rehabilitation. To implement the mirror therapy, a data suit for measuring healthy elbow motion is developed. A powered elbow exoskeleton wearing in paralyzed arm is controlled by the measured data fr...

주제어

#Elbow   #Rehabilitation Robot   #Wearable   #Data Suit  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 상지 편마비 뇌졸중 환자의 팔꿈치 재활을 위한 거울치료 재활훈련용 로봇을 제안하였다. 팔꿈치 관절의 굽힘과 폄 동작의 재활 훈련의 방법으로, 우리는 건측의 움직임에 의해 환측의 움직임의 훈련을 유도하는 거울치료 기법을 적용하였다.
  • 본 연구에서는 유연하면서도 보다 정밀한 굽힘각도를 측정할 수 있는 굽힘 각도센서와 이를 적용한 데이터 슈트를 개발하였다.
  • 본 연구에서는 적외선 LED와 광섬유를 이용하여 팔꿈치 각도를 측정할 수 있는 팔꿈치 각도 센서를 개발하였다. 팔꿈치 각도 센서는 일정한 광량의 적외선 LED를 광섬유 종단에 수직으로 배치하고, 그 반대편에 수광부를 마주보도록 배치한 후, 광섬유의 굽힘에 따른 광굴절율의 변화에 따라 수광부의 전류가 변화되는 것을 감지하도록 하였다[12].
  • 본 연구에서는 팔꿈치의 재활훈련에 있어서 CPM과 같은 큰 장비가 아닌, 가정에서 쉽게 착용하여 사용할 수 있는 착용형 구조를 가지면서, 건측의 운동에 따라 환측을 움직일 수 있는 거울치료의 원리를 응용한 착용형 팔꿈치 재활로봇을 제안한다. 이 로봇은 크게 건측의 팔꿈치의 움직임을 측정하기 위한 건측 팔꿈치용 데이터 슈트(data suit)와, 이 측정된 움직임을 입력으로 하는 환측의 훈련용 로봇 기구부, 그리고 사용자 인터페이스를 포함하는 제어부로 나눌 수 있다.
  • 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 광섬유를 이용하여 구조적으로 굴곡에 대해 내구성이 뛰어나면서도 인체에 유연하게 부착할 수 있는 각도센서와 이를 이용한 데이터슈트를 개발하였다. 특히 광섬유의 광굴절율의 변화 특성을 이용하기 때문에 보다 정밀한 굽힘각도를 측정할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
거울치료란 무엇인가? 최근에는 뇌신경학적인 이론을 바탕으로 절단환자에게 쉽게 발생하는 통증을 거울을 통해 가상사지(phantom limb)를 시각적으로 보여줌으로써 통증을 완화시킬 수 있다는 거울치료(mirror therapy)기법[7]이 제안 되었다. 이 거울치료를 응용한 연구로서, 건측의 동작에 따라 환측의 동작을 모방, 유도하는 훈련을 함으로써 운동기능의 회복을 촉진할 수 있다는 연구 결과가 있었다 [8].
Hangzhou Zhengda Medical사의 YTK-E의 단점은 무엇인가? Hangzhou Zhengda Medical사의 YTK-E[5]는 스탠드형으로 0°에서 125° 의 팔꿈치 운동범위 내에서 앉거나 누워서 사용할 수 있으며, 장비 하단에 바퀴가 부착되어져 있어 이동하면서도 사용할 수 있다. 그러나 이 역시 16kg의 무게로 인해 사용시 주변의 도움이 필요하다. ORMED사[6]의 Artromot-E2는 굽힘과 폄, 내외전이 하나의 장비로 동시 또는 개별적으로 동작이 가능하다.
Hangzhou Zhengda Medical사의 YTK-E의 장점은 무엇인가? QAL Medical사의 E3 Elbow CPM[4]은 팔꿈치의 굽힘(flexion)과 폄(extension) 뿐만 80°에서 -80° 사이의 내전(adduction)과 외전(abduction)이 가능하도록 설계되었으나, 12kg이 넘는 장비 무게로 인해 장치가 침대나 의자에 설치하여 사용해야한다는 불편한 점이 있었다. Hangzhou Zhengda Medical사의 YTK-E[5]는 스탠드형으로 0°에서 125° 의 팔꿈치 운동범위 내에서 앉거나 누워서 사용할 수 있으며, 장비 하단에 바퀴가 부착되어져 있어 이동하면서도 사용할 수 있다. 그러나 이 역시 16kg의 무게로 인해 사용시 주변의 도움이 필요하다.
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