▪ 3D 보조기기 정보

1. 기기 개발 이유 및 사용 목적을 자세히 적어주세요.

통계청 2020 고령자 통계에 따르면 2020년 65세 이상 고령 인구는 우리나라 인구의 15.7%로, 향후에도 계속 증가하여 2025년에는 20.3%에 이르러 우리나라가 초고령사회로 진입할 것으로 전망됨을 알 수 있다. 이렇듯 빠르게 진행되고 있는 고령사회 속에서 많은 고령자분들은 노화 현상으로 인해 근력 및 근지구력 감소, 운동 능력 저하로 인한 관절염, 골절 등 많은 신체 특성의 변화를 겪는다. 성균관대학교 의과대학 연구팀 결과에 따르면 66세 이상의 고령자들은 근력이 줄고 균형감, 유연성 등이 감소해 운동 기능이 떨어지고 이로 인해 골절 위험이 커진다는 것을 알 수 있다. 이러한 신체적 기능의 저하로 많은 고령자들은 보조기기 없이 자신의 능력만으로는 걷기가 쉽지 않고, 균형감, 유연성이 감소하고 다리 근육이 약해짐에 따라 다리를 굽히거나 허리를 숙이는 등의 행위를 통해 상체보다 아래에 있는 물건을 잡는데 고관절 골절, 척추 골절 등의 위험이 따른다. 따라서 이러한 신체적 기능을 보완할 수 있는 보조기기를 고안하고자 하였고 이에 본 기기를 고령자분들 혹은 다리가 불편한 분들이 해당 디바이스를 지팡이 겸 집게로 사용할 수 있도록 설계함으로써 일상생활의 삶의 질 향상과 부상을 예방하는 것을 목적으로 한다.

2. 사용 방법을 자세히 적어주세요.

본 고안은 집게로도 사용이 가능한 지팡이로서 지팡이의 손잡이, 감쇠 스프링, 관체, 레버, 집게편1, 집게편1과 대칭 구조인 집게편2, 집게편1과 집게편2를 고정하는 랙기어, 케이블, 리턴 스프링으로 구성되어 있다. 

본 고안은 평상시에는 걸림턱에 레버를 고정하여 레버가 당겨지고 집게편1과 집게편2가 맞물린 상태를 유지하며 지팡이로 사용한다. 지팡이의 손잡이는 손가락의 모양을 고려한 인체공학적 구조이며 몸을 지탱하기에 가장 효율적인 ‘ㄱ’자 구조이다. 관체 내에 감쇠 스프링이 바닥을 짚을 때의 충격을 흡수하여 신체에 가해지는 충격을 줄여준다. 

물건을 집기 위하여 걸림턱에서 레버를 풀어주면 리턴 스프링의 탄성력에 의해 케이블이 상방으로 이동하며 집게편1과 집게편2가 최대한 벌어진다. 이후 집게편1, 집게편2 사이에 물건을 위치하고 레버를 당기면 케이블을 밀면서 랙기어를 하방으로 이동시킨다. 이에 랙기어에 연결된 집게편1과 집게편2가 오므라지면서 물건을 집을 수 있다. 집게편1, 집게편2는 돌기 모양으로 디자인되었으며 고무로 된 커버를 감싸서 마찰력을 높여 안정적으로 물건을 들어올릴 수 있다. 또한, 집게편1과 집게편2가 완전하게 맞물리는 구조이므로 작은 크기의 물건도 집어올릴 수 있다. 

3. 기타사항(사용경험, 적용사례, 발전방안 등)

- 사용경험

프린팅 기기의 프린팅 규격 제한을 고려하여 집게를 모형화하여 전체 길이를 약 20cm정도로 프린팅하였지만 실제 지팡이집게로 제작 시에는 1m 정도로 제작할 계획이다. 본래 기획했던 크기보다 축소하여 프린팅하였기 때문에 부피가 큰 물건을 집거나 지팡이로서 사용경험을 기술할 수는 없지만 집게가 기본적으로 닫힌 상태이기 때문에 물건을 집기 위해 힘을 주어 위치를 잡고난 후 물건을 이동시킬 때는 추가로 힘을 가하지 않아도 된다는 장점이 있다. 또한, 수직방향으로 힘을 주었을 때 집게가 움직이는 등의 문제없이 안정적인 모습을 확인할 수 있다. 

1. - 발전방향

본 집게지팡이는 전체 길이가 고정되어있으므로 사용자의 신체적 조건에 맞추어 적절한 길이로 도면을 수정하여 프린팅한다면 사용자 맞춤형 기기를 제공할 수 있을 것이다. 혹은 집게의 길이를 조절할 수 있도록 발전시킨다면 사용자 스스로 자신에게 가장 편안한 높이로 조절하여 사용할 수 있을 것이라 생각되며 부피를 줄여 휴대 및 보관이 용이할 것이다. 또한, 현재 기기의 소재는 플라스틱 소재이지만 알루미늄 등 가볍고 내구성이 좋은 소재를 활용하여 발전시킬 수 있다. 

추가로 본 발명품은 레버를 당기면 집게가 벌어지는 구조이므로 기본적으로 닫힌 상태이기 때문에 집게가 닫히는 힘이 중요하다. 이에 본 기기는 리턴 스프링을 사용하였고 스프링의 성능에 따라 집게의 성능을 개선시킬 수 있을 것이다. 

1. - 시장 규모

집게 지팡이의 전체시장(TAM)은 전 세계 하반신의 근골격계에 통증 및 골절 위험이 있는 사람으로 볼 수 있고 그 중 유효시장(SAM)은 국내 하반신의 근골격계에 통증 및 골절 위험이 있는 사람이다. 수익시장(SOM)은 국내 고령자와 장애인 중 하반신 근골격계에 통증이 있는 사람으로 지정한다. 본 발명품은 집게와 지팡이의 장점을 더함으로써 상체 아래의 물건을 집는데 어려움을 느끼고 근골격계 약화로 인해 지팡이가 필요한 사람들에게 매우 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

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