한국인 인체 치수를 고려한 Shoulder CPM 디자인 가이드라인 연구

국문 초록 (Abstract)

CPM이란 관절에 대한 가동성 증가와 순환 유도, 근력 향상을 목적으로 지속적인 수동 운동을 하는 기기를 말한다. 국내 병원 및 재활원, 물리치료학 교수의 자문에 따르면 국내 상지 CPM 기기의 사용 현황에 맞는 기술 개발로 국내 시장에 적절한 기능 및 가격의 상지 CPM 보급이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 전방거상, 측방거상, 수평내전 세 가지 운동을 할 수 있는 Shoulder CPM을 대상으로 하여, Shoulder CPM이 가져야 할 치수, 구조, 형태를 정의하는 데 도움이 될 동작 범위 디자인 가이드라인을 제시하고자 하였다.
전방거상, 측방거상, 수평내전 운동 시 사용자의 자연스러운 생체역학(손과 팔, 어깨의 움직임)을 고려한 Shoulder CPM을 개발하여야 사용자가 어깨와 다른 신체 부위의 부작용 없이 Shoulder CPM을 사용할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 치료사에 의한 표준적인 어깨 치료 운동 자세를 Noraxon사의 IMU 센서를 적용한 MyoMotion을 이용하여 기록하였고, 이를 한국인체 치수 데이터를 제공하는 ‘Size Korea’의 데이터를 기준으로 시뮬레이션을 하였다. 한국인의 20～60세 여자 5분위에서 남자 95분위까지의 팔 길이, 위팔 길이, 어깨 길이 데이터를 가져와 HumanCAD 시뮬레이션 프로그램과 3D 모델링 프로그램을 이용하여 세 가지 운동 시 움직임에 대한 시뮬레이션을 실시하였다. 시뮬레이션 결과를 토대로 세 가지 운동에서 길이, 각도, 범위 데이터를 도출할 수 있었다. 이로부터 Shoulder CPM의 동작 범위 디자인 가이드라인을 도출할 수 있었으며, 이는 한국인 인체 치수를 고려한 국내 Shoulder CPM을 개발 시 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Continuous Passive Motion (CPM) is a device that aids continuous passive motion to increase joint mobility, promote circulation, and increase muscle strength. Based on consultations from general hospitals, rehabilitation centers, and a professor of physiotherapy, the authors found needs for upper extremities CPM for Korea with appropriate functions and costs. This research amis to examine shoulder CPMs that allows three motions (forward flexion, lateral flexion and horizontal adduction) to suggest a design guideline of movement range that assists in determining the structure, shape, and size of a shoulder CPM for three motions.
Ergonomically appropriate motions of hand, arms, and shoulders during forward flexion, lateral flexion, and horizontal adduction should be considered when designing a shoulder CPM so that it can reduce side effects in user"s shoulders or other body parts. Hence, this study used MyoMotion with IMU sensors (Noraxon) to record the standard shoulder therapy motions as suggested by a physiotherapist. Then, data for arm length, upper arm length, and shoulder length of Koreans of age 20-60 in the 5 (female) to 95 (male) percentile range were applied from Size Korea, an institution that provides body measurements of Koreans, and motions during the three shoulder movements were simulated using HumanCAD and 3D modeling program. As results of simulations, angel, range, and length data during the three movements for wide range of users were produced. The authors expect theses findings can be utilized as preliminary data for developing a shoulder CPM appropriate for physical size of Korean.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 국문초록
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. Shoulder CPM 개요
• Ⅲ. Shoulder CPM 사용자 움직임 시뮬레이션
• Ⅳ. 결론
• Reference

참고문헌 (Reference)

• 1 김철승, "상지재활로봇 설계를 위한 어깨의 동작분석" 2013
• 2 "sizekorea.ats.go.kr"
• 3 Stephen A., "Value of Continuous Passive Motion in Total Knee arthroplasty" 13 (13): 1990
• 4 서종환, "Ergonomic Human CAD Model을 위한 인간공학적 제품 디자인 개발에 관한 연구" 2000
• 5 정인선, "CPM(Continuous Passive Motion)사용이 뇌졸중 환자의 손 기능과 근력향상에 미치는 영향" 3 (3): 2014