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표제지
목차
요약 5
기호설명 9
I. 서론 10
1. 연구의 배경 및 목적 10
II. 전동침대 특성 분석 14
1. 기존 제품 분석 14
1) 기존 전동침대 사양 분석 14
2) 기존 전동침대 구동 방식 분석 16
2. 승강 구동 방식에 따른 구조해석 18
1) 삼차원 모델 및 구조해석 조건 18
2) 구조해석 결과 20
III. 승강 메커니즘 구현을 위한 구조 설계 21
1. 새로운 승강 메커니즘을 적용한 전동침대 설계 21
1) 사용 환경 법규 및 의료기기 기준 규격 조사 21
2) 새로운 승강 구동방식 개발 및 삼차원 설계 22
2. 안정성 검증 및 시제품 제작 24
1) 유한요소해석법을 이용한 안정성 검증 25
2) 스트레인 게이지를 이용한 시제품 진동 점검 27
3) 해석 결과 및 설계 보완 29
IV. 등지지판 후퇴 거리 도출 34
1. 실험 방법 34
1) 등지지판 후퇴 거리 조절 장치 설계 34
2) 피검자 선정 및 피검 환경 35
3) 등지지판 후퇴 거리에 따른 마커 간 거리 변화 측정 36
4) 등지지판 후퇴 거리에 따른 체압 측정 38
5) 실험 자세 및 전동침대 구동 39
2. 데이터 분석 방법 40
1) 삼차원 동작분석 실험 데이터 분석 40
2) 체압 변화 측정 실험 데이터 분석 41
3) 통계 분석 41
3. 실험 결과 42
1) 삼차원 분석을 통한 마커 간 거리 변화율 42
2) 체압 변화 45
V. 결론 및 토의 49
참고문헌 51
논문실적 55
특허실적 57
Table 1.1. 주요국가 별 고령화사회 도달년도 및 증가소요년수 10
Table 1.2. 고령자의 건강상태 설문조사 11
Table 1.3. 65세 이상 노인의 요양급여비 증강 비율 11
Table 2.1. 전동침대 대표 제품의 기본 사양 15
Table 2.2. Structural Steel 재질의 물성치 19
Table 2.3. 승강 구동 구조에 따른 최대 Von Mises 응력 결과 20
Table 3.1. 전동침대 설계 요소의 표준 규격 21
Table 3.2. Stainless Steel 재질의 물성치 25
Table 3.3. 스틸용 스트레인 게이지 사양 28
Table 3.4. 동적 스트레인 기록장치 사양 28
Table 3.5. 요양용 저상형 전동침대의 주요 부위 치수 32
Table 3.6. 개선 전·후의 최대 Von Mises stress 비교 33
Fig. 2.1. Platz社의 액추에이터 구동 방식 16
Fig. 2.2. Paramount社의 액추에이터 구동 방식 17
Fig. 2.3. Platz社의 액추에이터 구동 방식 17
Fig. 2.4. 전동침대 승강 구조 별 삼차원 모델 18
Fig. 2.5. 가로방향 하중 부여 조건 19
Fig. 2.6. 세로방향 하중 부여 조건 19
Fig. 3.1. 전동침대 설계 요소 21
Fig. 3.2. 랙 엔 피니언 기어를 적용한 승강 구동 방식 22
Fig. 3.3. 요양용 저상형 전동침대의 삼차원 설계도면 23
Fig. 3.4. 안정성 검증을 통한 전동침대 시제품 제작 과정 24
Fig. 3.5. 하중 조건 및 구속 조건 26
Fig. 3.6. 스트레인 게이지 부착 위치 27
Fig. 3.7. 개선 전 스트레인 게이지를 통한 진동 검출 29
Fig. 3.8. 개선 후 스트레인 게이지를 통한 진동 검출 30
Fig. 3.9. 요양용 저상형 전동침대 시제품 31
Fig. 3.10. 요양용 저상형 전동침대의 부요 부위 치수 32
Fig. 4.1. 등지지판 후퇴 거리 조절 장치 34
Fig. 4.2. 적외선 카메라를 이용한 삼차원 동작 분석 36
Fig. 4.3. 자체 개발 마커셋 부착 위치 37
Fig. 4.4. 체압 측정 자세 및 구동 소프트웨어 화면 38
Fig. 4.5. 등지지판 후퇴 거리의 간격 설정 39
Fig. 4.6. 마커 간 거리 측정을 위한 전동침대 제어 39
Fig. 4.7. 등지지판 상승에 따른 마커 간 거리의 변화 40
Fig. 4.8. 체압 변화 측정 분석 부위 41
Fig. 4.9. Clavicle-Rib1 구간의 마커 간 거리 변화율 43
Fig. 4.10. Rib1-Rib2 구간의 마커 간 거리 변화율 43
Fig. 4.11. Rib2-Rib3 구간의 마커 간 거리 변화율 44
Fig. 4.12. Rib3-Pelvis 구간의 마커 간 거리 변화율 44
Fig. 4.13. 등에서 측정된 최대 압력 46
Fig. 4.14. 둔부에서 측정된 최대 압력 46
Fig. 4.15. 등에서 측정된 평균 압력 47
Fig. 4.16. 둔부에서 측정된 평균 압력 47
Fig. 4.17. 등에서 측정된 접촉 면적 48
Fig. 4.18. 둔부에서 측정된 접촉 면적 48
초록보기 더보기
본 연구에서는 기존 전동침대의 개발 현황 및 승강 구동 방식을 분석하고 기존 전동침대의 단점을 보완하여 안정적인 구동이 가능한 랙 엔 피니언 구조의 새로운 저상형 범용 승강 방식을 제안하였다. 기존 승강 구동 방식과 새로운 승강 구동 방식을 대상으로 시뮬레이션 기법을 이용한 구조해석 및 스트레인 게이지 측정법을 통해 구조적 안정성을 평가하였으며 의료기기 기준 규격을 고려하여 요양용과 병원용으로 사용될 수 있도록 가변높이가 증가된 전동침대 시제품을 설계 및 제작하였다.
또한 전동침대의 등지지판 및 다리지지판의 연동패턴 구동 시 등지지판 후퇴 거리에 따른 인체의 영향을 분석하기 위해 등지지판 후퇴 거리를 총 다섯 단계 (0mm, 15mm, 30mm, 45mm, 60mm)로 조절할 수 있는 가변형 링크를 제작하였다. 실험을 위해 골격계에 이상이 없고 표준체형에 가까운 고령 피검자 10인을 선정하였고, 10대의 적외선 카메라를 이용한 삼차원 동작 분석 실험을 통해 상체의 일정 구간에서 거리 변화율을 측정하였다. 동시에 등 및 둔부의 접촉 부위에 대한 체압 분석을 실시하여 등지지판 후퇴 거리 조건에 따른 Peak Pressure, Mean Pressure, Contact Area를 도출하였다. 이를 통해 인체의 영향을 감소시키는 등지지판 후퇴 거리를 도출하였다.
본 연구에서 제시하는 승강 구동 방식은 향후 개발되는 전동침대에 유용하게 사용될 것으로 보이며 실험을 통해 도출 된 등지지판 후퇴거리에 따른 인체의 영향 분석 결과는 고령자를 대상으로 하는 전동침대나 리프트, 승강의자 등의 중요한 설계 요소로서 활용될 것으로 기대된다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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