초록 ▼

연구개요
- 보행 재활은 뇌졸중으로 인해 편마비 증상을 겪고 있는 환자들이 가정이나 사회로의 복귀를 위해 가장 중요한 재활요소 중 하나임. 그러나 병원 퇴원 후 비교적 정확한 보행을 바탕으로 한 재활 훈련 장비는 국내외를 통틀어 전무한 실정임.
- 또한, 편마비에 의한 환측 하지 관절의 경우 제어가 되지 않아 보행 재활 시에 반장슬이 발생되어 슬관절과 근육의 손상을 초래할 수 있음.
- 이러한 문제점을 해결하기 위해 반장슬 발생원인 분석과 해결 메커니즘 도출하고, 보행궤적 구동부 및 반장슬 제어장치의 설계 및 프로토

연구개요
- 보행 재활은 뇌졸중으로 인해 편마비 증상을 겪고 있는 환자들이 가정이나 사회로의 복귀를 위해 가장 중요한 재활요소 중 하나임. 그러나 병원 퇴원 후 비교적 정확한 보행을 바탕으로 한 재활 훈련 장비는 국내외를 통틀어 전무한 실정임.
- 또한, 편마비에 의한 환측 하지 관절의 경우 제어가 되지 않아 보행 재활 시에 반장슬이 발생되어 슬관절과 근육의 손상을 초래할 수 있음.
- 이러한 문제점을 해결하기 위해 반장슬 발생원인 분석과 해결 메커니즘 도출하고, 보행궤적 구동부 및 반장슬 제어장치의 설계 및 프로토타입 제작과 이의 검증을 위한 동작 분석과 사용성 평가를 통해 반장슬 제어가 가능한 트레드밀 기반의 보행 재활 기기 개발을 연구의 목적으로 함.

연구 목표대비 연구결과
- 반장슬 제어장치가 적용된 트레드밀 기반의 보행 재활 기기 개발
⦁ 운동학 및 생체역학 기반 측정을 위해 3차원 동작분석 시스템을 활용하여 슬관절의 보행 패턴 및 궤적 분석을 하였음.
⦁ 뇌졸중 환자의 반장슬 보행(Knee hyperextension gait)의 선행연구 고찰을 통해 재활 유효성을 검증하였음.
⦁ 보행궤적 구동부의 메커니즘 도출을 위해 3차원 모션캡쳐 장비를 이용해 보행속도 2.5 km/h에서의 걸음새를 분석하고 푸리에 시리즈를 이용하여 발목 위치 궤적과 각도 궤적을 모델링 하였음. 또한, 로커암과 같이 이동하는 반장슬 제어장치의 구동 메커니즘 도출
⦁ 보행 재활 기기를 사용하는 상황을 텍스트 기반의 사용 시나리오로 분석하였음
⦁ 3D CAD Tool(NX)을 이용해 보행 재활 기기의 프레임과 구동부 5절 링크, 발 디딤부, 트레드밀, 안전손잡이 등을 모델링 하였고, 반장슬을 제어할 수 있는 반장슬 제어장치를 최종 설계하였음. 이를 통해 어셈블리를 이용한 구속조건하에 구동 시뮬레이션을 진행하였음.
⦁ 설계된 보행 재활 기기 3D 데이터를 기반으로 알루미늄, 스틸, 플라스틱 수지 등을 레이저가공, CNC 가공하고 기성품 구매 후 조립을 거쳐 워킹 프로토타입 제작을 완료함.
⦁ 보행 재활 기기 기능평가(동작 분석)를 위해 총 13명을 성인을 대상으로 관성센서와 근전도 센서를 활용한 평가를 실시하였음.
⦁ 사용성 평가는 환자와 치료사 역할을 하는 총 3그룹을 대상으로 보행 재활 기기에 대한 사용성 평가를 실시하였음.
⦁ 기능평가와 사용성 평가를 바탕으로 보행 재활 기기를 이용한 뇌졸중 환자의 보행재활에 필요한 프로토콜 제안하였음.

연구개발결과의 중요성
- 뇌졸중 환자에게 연속적인 보행궤적구현 보행 재활이 미치는 영향 분석
- 보행 재활 훈련이 뇌졸중 환자의 삶의 질과의 관계연구에 활용
- 보행 재활과 관련된 이해관계자와 서비스에 관한 기초연구로 활용될 수 있음.
- 보행궤적을 구현 구동부 및 반장슬 제어장치 기술획득.
- 재활 효과 극대화 핵심 요인 도출
- 전동모터 없이 보행궤적을 구현한 링크구조의 보행 재활 기기 개발 가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 1-1. 연구 배경 및 개요 ... 3
• 1-2. 연구의 필요성 및 중요성 ... 3
• 1-3. 연구의 최종목표 및 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-1. 1차년도 수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-2. 2차년도 수행내용 및 연구결과 ... 7
• 2-3. 3차년도 수행내용 및 연구결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 16
• 끝페이지 ... 16