통풍과 충격 흡수 기능을 갖춘 의지 보조기의 필요성

발명의 배경과 필요성

기술의 배경과 문제점

• 전 세계적으로 매년 수십만 명의 사람들이 절단 수술로 다리를 잃거나 보행이 어려운 상황에 처함. 사고로 다리를 잃은 사람들, 특히 절단자는 생활의 질을 높이기 위해 의지 보조기를 필요로 함.
• 의지 보조기는 신체의 결손 부분을 외형상 또는 기능상으로 대체하기 위해 설계됨. 그러나 기존의 의지 보조기는 장시간 사용 시 통풍이 제대로 되지 않아 절단부에 땀이 차고, 그로 인해 악취 발생 및 비위생적인 문제가 있음.
• 또한 기존 의족은 움직임 시 잔각(Stump) 부위에서 발생하는 동적 역할로 인해 장시간 착용이 어려움. 이것은 소포염, 피부염, 피부의 갈라짐 등 다양한 피부 문제를 유발함.
• 이 같은 문제들은 실리콘 외장, 완전 흡입 소켓 또는 파우더 사용으로 다소 완화될 수 있으나, 여전히 문제로 남아 있음. 따라서, 적절한 환기와 충격 완화 기능이 통합된 의지 보조기 개발이 필요함.

기술의 필요성

• 의지 착용자들의 편안함을 극대화하고 피부 문제를 최소화하기 위해 통풍과 충격 흡수를 효율적으로 할 수 있는 의지 보조기가 요구됨.
• 통풍 시스템을 통해 땀과 열이 빠르게 배출되어 절단부의 위생 문제를 해결할 수 있음. 또한 착용자의 보행 시 충격을 흡수하여 편안함을 제공하고 피부 문제를 완화할 수 있음.

구현방법

기술의 원리

• 본 발명은 통풍팬과 충격 흡수부로 구성된 시스템을 채택함. 통풍팬은 축연결부의 상하 이동에 따라 회전하여 소켓 내부의 공기를 순환시키고, 매쉬망 형태의 통풍구를 통해 외기와 환기됨.
• 충격 흡수부는 라이너 외주면에 배치되어 착용 부위에 충격을 완화하는 완충재로 구성됨. 이 통해 착용자가 느끼는 통증과 압력을 줄여줌.

구체적인 구현 방법

• 의지 보조기는 의지 본체, 소켓 본체, 라이너, 축연결부, 통풍부 및 충격흡수부로 이루어짐. 소켓 본체는 의지 본체와 연결되고, 내부에는 축연결부와 통풍팬이 배치됨.
• 통풍팬은 착용자의 보행 시 축연결부의 상하 이동에 의해 회전하여 소켓 내부를 환기시킴. 충격 흡수부는 라이너 외주면에 배치되어 충격을 완화함.
• 팬하우징을 통해 통풍팬이 상하 이동 없이 회전할 수 있도록 고정하며, 전동장치 없이 기계적 구조로 설계됨.

발명의 활용 방안

활용 방안

• 본 발명의 통풍 및 충격 완화 기능이 구비된 의지 보조기는 주로 절단 수술을 받은 사람들이 사용함. 특히 장시간 의지 착용이 필요한 경우 유용함.
• 의지 착용에 따른 피부 문제를 예방함으로써, 다양한 의료 분야와 재활 치료에 적용 가능함.

기대효과

• 의지 착용자의 생활 편의성을 크게 향상시킬 수 있음. 통풍과 충격 흡수 기능을 통해 건강 문제를 예방하고, 장시간 의지 착용이 가능하도록 도움.
• 기계적 구조 설계를 통해 유지보수가 용이하고 경제적임. 이는 사용자들에게 보다 경제적인 솔루션을 제공함.

시장 동향

의지 보조기 시장 동향

• 척추측만증 보조기 시장 규모는 국내 1300억원, 일본 7100억원, 미국 4조7000억원, 중국 5조4000억원에 달함.
• 스파이나믹은 경성 보조기의 교정 원리와 연성 보조기의 편의성을 겸비한 의복형 하이브리드 보조기임.
• 경성 보조기를 제작하는 데 소요 기간이 1-2주 걸리는 반면, 스파이나믹은 현장에서 X-ray 데이터를 기반으로 맞춤 설정해 단 하루면 제작이 완료됨.

의지 보조기 응용 분야

• 의료 3D프린팅 기술이 의지보조기 제작에 널리 사용되고 있음. 상체와 하체의 의지보조기뿐만 아니라, 심장 및 뇌 임플란트 등 다양한 분야에서도 활용되고 있음.
• AI와 센서 기술을 결합한 바이오닉스 기술이 상하지 의지 개발에 이용됨. 이러한 기술로 인해 뇌파로 움직이는 의수와 의족이 개발되고 있음.
• 의지보조기 분야에서는 로봇재활이 활성화되고 있음. 하지마비 환자들의 보행재활을 돕는 로봇재활이 현장에서 활발하게 사용되고 있음.
• 첨단 의공학기술이 적용된 재활보조기구는 국내에서도 높은 수준을 유지하고 있으며, 국산화로 인해 산재환자들의 부담을 줄이고 직업 복귀를 촉진하는 효과를 제공함.
• 의료재활과학과는 의지·보조기 기사, 의료장비기사, 및 의료용 3D프린팅 기사의 인재 양성을 목표로 하고 있음.

의지 보조기 기술

• 국내 보조기기 대부분은 해외시장에 의존하고 있어 국내 장애인의 신체적 특징과 환경에 맞지 않는 경우가 많음. 특히 고장 등에 대한 사후관리 시스템이 부족하여 불편을 초래함. 대표적인 건강보험급여 지원사업 등록 제품의 국산화율은 48.1% 수준임.
• 정부는 장애인과 노인 인구 증가에 따른 개인적 사회적 부담을 덜기 위해 재활, 자립, 돌봄 R&D 사업을 확대하고 있음. 대표적으로 보건복지부 국립재활원이 주관하는 노인, 장애인 보조기기 연구개발 사업을 통해 수요가 높은 전략품목과 장애인 개인의 욕구에 기반한 맞춤 제작을 제공하는 정책품목 연구개발을 진행하고 있음.
• 보장구센터는 한국의 보장구 제작 및 서비스시스템을 첨단화하고 글로벌화를 목표로 하고 있음. 기술개발과 상용화를 지원하며, 특히 IT, 로봇, 센서 등의 첨단 기술을 융합하여 제품을 사용자에게 제공하는 시스템을 연구하고 있음.
• 첨단 의공학기술을 활용한 다양한 직무지원형 재활보조기구를 개발 중이며, 산재 병원 직업복귀 프로그램과 연계해 제공되고 있음. 대표적으로 바이오닉스 기술 기반의 상하지 의지, 웨어러블 로봇기술 등이 있음.

의지 보조기 사용자 편의성

• H-CEX무릎보조로봇은 입는 의자로 작업자의 이동과 착좌의 편의성을 극대화함.
• H-WEX허리보조로봇은 쉽게 착용 및 사용이 가능하고 사람의 판단과 의지를 로봇이 실시간으로 측정하고 처리함.
• 리워크 퍼스널6.0은 착용감이 뛰어나고 사용자가 체형에 맞게 구성품 조절이 가능함.