손목 수근관 증후군 재활치료를 위한 운동 보조기구 (An Assistive Device for Carpal Tunnel Syndrome Rehabilitation)

서지정보

· 발행기관 : 한국재활복지공학회
· 수록지 정보 : 재활복지공학회논문지 / 17권 / 2호 / 69 ~ 77페이지
· 저자명 : 이수용

초록

일상생활에서 스마트폰, 컴퓨터 사용이나 가사노동으로 인하여 손목 수근관 증후군 환자가 증가하고 있다. 치료 방법의 하나인 재활치료를 위하여 본 논문에서는 케이블 구조를 갖는 운동 보조기구를 제안하였고 이를 사용하여 정확한 운동 궤적과 속도로 재활 운동이 가능하다. 보조기구는 4개 모터에 의하여 장력을 발생하는 4개 케이블이 한 점에 연결된 손잡이의 위치를 제어하는 구조이며 사용자는 이 손잡이를 잡고 손잡이의 움직임을 따르며 운동한다. 재활 운동 궤적은 손목 중심의 회전 운동으로 국지 좌표계를 기준으로 기술하지만, 케이블 제어를 위하여 보조기구 손잡이의 움직임은 전역좌표계를 기준으로 나타내어야 하므로 두 좌표계의 상관관계를 실험적으로 구하는 방법을 제시하였다. 이 상관관계는 사용자의 신체 치수 및 팔뚝 고정 위치 및 방향에 따라 결정되므로 비선형 최적화 방법을 적용하여 기구학적 매개변수들인 손목 중심의 위치와 초기 각도를 추정하였다. 모터에 연결된 케이블의 방향 벡터 정사영을 이용함으로써 각 케이블 장력으로 인하여 사용자에게 가해지는 힘을 실시간으로 계산할 수 있고 설정된 값 이상의 과도한 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 이 기구를 사용하여 의료인의 처방에 따른 다양한 재활 운동 궤적을 구현할 수 있으며, 재활 운동을 반복적으로 정확히 유도할 수 있으므로 재활 운동 시 필요 전문인력의 감소 및 운동 효과 상승을 기대한다.

영어초록

Due to the use of smartphones/computers or housework in daily life, the number of patients with carpal tunnel syndrome is increasing. For rehabilitation treatment, one of the proposed methods is an assistive device with a cable structure. It is composed of four motors and a handle is connected to four cables driven by motors. The user holds the handle and moves while following the movement of the handle. The rehabilitation exercise trajectory is described naturally based on the local coordinate system as a rotational movement centered on the wrist, while the movement of the handle of the assistive device must be expressed based on the global coordinate system for control. A method the experimentally obtain the relation between two coordinate systems is presented. Since the correlation is determined according to the user's body size and the position and direction of the forearm fixation, a nonlinear optimization method was applied to estimate the kinematic parameters, the position and initial angle of the wrist center. By using the projection of the direction vector of the cable, the force applied to the user due to each cable tension can be calculated in real time, and excessive force beyond the set value can be prevented from being applied. Using this device, it is possible to implement various rehabilitation exercise trajectories according to medical personnel’s prescription. Since rehabilitation exercise can be repeatedly and accurately induced, it is expected to reduce the number of specialists required for rehabilitation exercise and increase the exercise effect.

참고자료

· 없음