재활 및 교정을 위한 견인운동치료기의 견인측정센서 개발에 관한 실험적 연구

Experimental Research for Traction force Sensor Development on Drawing Exercise Medical Instrument

척추 및 보행질환 등에서 재활과 교정을 위하여 정형외과 및 가정 등에서는 견인운동치료기를 주로 사용하고 있다. 하지만 견인운동치료기를 사용함에 있어 간혹 무리하게 사용함에 따라 인체에 문제점이 발생하고 있다. 지속적인 견인력 작용을 이용한 치료방법에 견인운동치료기를 이용하는데, 이 때 작용하는 견인력을 측정하여 운동 시간을 조절할 필요가 있다. 그러나 현재 출시되고 있는 제품에는 견인력을 측정하는 센서가 대부분이 장착되어 있지 않고 있다. 그래서 스트레인 게이지를 이용한 견인측정센서, 출력신호로서의 변환을 위한 증폭기 및 성능 검증을 위하여 측정용 실험 장치를 설계 제작하고, 이를 이용하여 견인측정센서를 실험 하였다. 견인 부하에 따른 견인측정센서의 전기적 반응치를 측정하고 분석 결과, 캘리브레이션을 통하여 센서는 선형적인 출력을 보였고 환자의 움직임 여부에 관계없이 일정하게 견인측정센서의 반응이 나타남을 알 수가 있었다. 정적인 상태에서의 실험에서 최대 에러율이 약 1%이내이고, 동적인 실험에서 평균 에러율이 약 0.7%로 나타났다. 온도 변화에 따른 견인측정센서의 최대 출력치 변화량(output variation)이 약 0.3%이므로 견인 측정용 센서로 사용 가능하다고 판단된다.

The traction system has been mainly used for rehabilitation and correction of patients with spine or gait diseases in orthopedics or at home. Some problems could occur in human body when patients forced their training using the traction system. So it needs to measure a traction force and control the training time. However, most of products on market have no sensor measuring traction force. Thus we designed and made a sensor detecting traction force using strain gauge, amplifier for transition to output signal and experiment devices for performance test. We carried out experiment of a sensor detecting a traction force and measured electric responses of it with respect to traction loads. Maximum error was within about 1% for experiments in static condition and the average error was about 0.7% for experiments in dynamic condition. We concluded that it is possible to use the developed sensor for measurement of traction force since the maximum output variation of a sensor detecting a traction force was about 0.3% in $0^{\circ}C-60^{\circ}C$ temperature condition.