하지의족 착용 장애인을 위한 자석락 시스템 개발 = Development of magnetic lock system for disabled persons wearing with lower limb artificial leg

국문 초록 (Abstract)

하지의족 착용 장애인을 위한 자석락 시스템 개발

기계공학과 : 홍범기

하지절단 장애인들이 일상생활 복귀를 위해서는 필수적으로 다리의지(의족)을 착용해야 한다. 절단부와 의지를 연결해주는 연결시스템(소켓, 라이너, 락장치)은 절단부와 의지부분을 연결시켜주는 현수장치(Suspension)로서 보행뿐 아니라 일상생활 중에 가장 민감하게 느끼는 부분이다.
하지만 기존에 가장 많이 사용하는, 소켓의 연결 말단부에 금속제 핀을 고정하여 소켓과 의지를 연결하는 락 장치인 핀락(pin lock) 방식은 기립자세에서 체중심을 잡기가 어렵고 장시간 보행에 핀 단면적 부위의 통증과 피로감이 발생으로 의지 착용자의 23%는 여전히 통증과 불편함을 호소하고 있다.
이에 본 연구는 장시간 보행해도 통증 및 피로감을 줄일 수 있으며, 편리성을 갖춘 자석 타입 락 장치를 개발하여 핀 타입 락장치의 단점을 보안하는 연구를 진행하였다.
자석락 자계해석을 통해 자석을 이용한 락장치의 자속, 자속밀도, 자속강도를 확인하여 자석을 이용한 현수장치 개발의 타당성을 확인하고1), 영구자석과 생크의 안정적인 결합력을 파악하는 시뮬레이션 해석2), 극성변환을 이용한 원활한 탈착과, 절단위치에 따른 결합력 및 자석의 선정3), 자석락용 실리콘 소켓 라이너 개발을 진행하였다4).
자석락 시스템 대한 주관적 만족도를 알아보고자 신뢰성과 타당도가 검증된 의지 평가 설문(PEQ, Prosthesis Evaluation Questionnaire)를 이용하여 설문 조사를 실시하였고,5) 핀락과 자석락의 궤적을 측정하기 위해 3차원 동작분석을 진행하였다.7)
본 연구에서는 이러한 실험과 평가를 통해 결론을 도출할 수 있었다.
자석락 자계해석을 통해 자석을 이용한 락장치의 자속, 자속밀도, 자속강도를 확인할 수 있었다1).
시뮬레이션 해석 프로그램을 이용하여 자석락 시스템의 최소 결합력을 도출할 수 있었다2). 실험을 통해 극성변환을 이용한 원활한 탈착범위를 도출할 수 있었다3). 3차원 동작분석 시스템을 이용하여 핀락과 자석락의 궤적을 정량적으로 측정할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문요약
• I. 서 론 10
• 1. 연구의 배경 및 목적 10
• Ⅱ. 본 문 15
• 1. 연구내용 및 방법 15
• 1) 자석락 자계해석 15
• 2) 의족 소켓의 영구자석 결합력 해석 19
• 3) 극성변환 메카니즘 개발 25
• (1) 자석락 장치의 극성변화 방법 25
• (2) 자석의 크기 및 흡착력 선정 26
• 4) 자석락용 실리콘 소켓 라이너 개발 30
• 5) 의지 평가 설문 조사 34
• 6) 의지평가 설문(PEQ) 결과 38
• 7) 3차원 동작 분석 시스템(3D Motion Analysis System) 39
• Ⅲ. 결 론 44
• 1. 결론 및 향후 연구 과제 44
• 참고문헌
• ABSTRACK