KR100907425B1

KR100907425B1 - 인체용 다리의 재활장치

Info

Publication number: KR100907425B1
Application number: KR1020090002506A
Authority: KR
Inventors: 유인조
Original assignee: 유인조
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2009-07-15
Also published as: WO2010082719A1

Abstract

본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치는 환자의 보행 재활에 사용되는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치에 있어서, 하측프레임의 뒤쪽에 상측프레임이 위쪽으로 이격 설치되고, 환자를 눕히는 매트리스와 환자를 고정하는 다수의 벨트를 구비한 회전프레임이 상기 상측프레임에 회전 가능하게 설치됨과 아울러 상기 회전프레임을 동력으로 회전하는 신축실린더가 상기 상측프레임과 회전프레임 사이에 설치되며, 상기 하측프레임의 앞쪽에 모터의 동력으로 반복 요동되는 두 개의 패달을 설치하되 상기 패달의 선단부가 하측프레임의 선단부 중앙에 세워진 디스플레이설치부재의 측면에 회전 가능하게 설치된 링크의 하단부와 결합됨과 더불어 패달의 후단부가 모터에 의해 회전되는 크랭크축의 단부와 결합되고, 상기 하측프레임의 양측에 안전손잡이가 각각 세워져 설치되고, 디스플레이와 제어기를 구비한 모니터링시스템을 구비하여 환자가 육안으로 볼 수 있는 화면을 출력하는 상기 모니터링시스템의 디스플레이가 상기 디스플레이설치부재의 상단부에 설치됨과 아울러 상기 모니터링시스템의 제어기가 상기 모터와 신축실린더, 디스플레이를 제어하며, 환자의 심박수 또는 혈압을 측정하는 심박협압계가 상기 모니터링시스템의 제어기와 연결되는 것으로 이루어진다.

따라서 본 발명은 다리에 힘이 없거나 스스로 보행하기 힘든 다리 불편 환자를 고정한 뒤에 이를 세워서 다리를 동력으로 움직이기 때문에 보행 훈련 시간동안 재활치료사의 적극적인 도움없이도 스스로 보행 훈련할 수 있을 뿐만 아니라 환자 자신이 서서 걷는다는 느낌을 갖게 되어 보행 훈련을 용이하게 향상하게 되며, 모니터링시스템의 디스플레이로 출력되는 화면을 통하여 가상 현실에서 길을 따라 앞으로 나아가는 것을 환자에게 시각적으로 보여주기 때문에 환자에게 실제로 걷고있는 느낌을 갖게 하고, 환자의 사용 이력을 치료에 활용함으로써 육체적, 정신적 재활 치료를 효율적으로 수행할 수 있다는 이점이 있다.

재활, 다리 재활, 보행 재활, 재활장치, 다리 재활장치, 인체용 다리의 재활장치

Description

인체용 다리의 재활장치{LEG REHABILITATION APPARATUS}

본 발명은 인체용 다리의 재활장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다리가 불편한 환자를 세워서 다리를 동력으로 움직임과 아울러 화면으로 출력되는 길을 따라 시각적으로 걷는 것을 보여줌으로써 환자에게 실제로 걷고있는 느낌을 갖게 하여 보행 훈련을 용이하게 향상하고 재활 치료를 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 인체용 다리의 재활장치에 관한 것이다.

사고 등에 의하여 신체의 일부인 다리의 손상 또는 마비가 발생한 환자, 뇌졸중 등과 같은 신경 계통의 질병에 의하여 정상적으로 보행하지 못하는 환자는 재활치료를 위한 보행 재활 훈련이 매우 중요하다.

재활은 육체적 재활과 정신적 재활로 대별되며, 육체적 재활은 근육 등의 손상된 신체 부분의 육체적 기능을 회복시키는 것이고, 정신적 재활은 환자의 정신력을 회복하여 신체를 회복시키는 것이다.

다리의 손상이나 마비 등으로 인하여 인체의 다리를 정상적인 상태로 회복하기 위해서는 재활 치료인 보행 재활 훈련이 필요하며, 환자가 재활 장치를 이용하여 반복적으로 훈련하면 환자의 기능회복에 도움이 되고, 재활치료사의 물리적인 노력을 줄일 수 있다.

보행 재활에 사용되는 장치로서는 보행기, 계단, 평행봉 등과 같은 재활 장치가 많이 개발되어 있으나, 이러한 도구는 재활치료사의 적극적인 도움을 필요로 하기 때문에 재활 훈련을 효과적으로 수행하기 어렵다는 단점이 있다.

그래서 종래에는 특허출원 제10-2007-43763호로 출원 및 등록된 보행 보조용 로봇 등이 개발되어 있으나, 이는 기계시스템이 복잡함과 아울러 그 규모가 커서 제작 비용이 많이 소요되며, 재활 장치가 고가이기 때문에 일반 병원이나 가정 등의 실내에서 사용하기 힘들다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다리가 불편한 환자를 세워서 다리를 동력으로 움직임과 아울러 화면으로 출력되는 길을 따라 시각적으로 걷는 것을 보여줌으로써, 환자에게 실제로 걷고있는 느낌을 갖게 하여 보행 훈련을 용이하게 향상하고, 재활 치료를 효율적으로 수행할 수 있는 인체용 다리의 재활장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 환자의 보행 재활에 사용되는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치에 있어서, 하측프레임의 뒤쪽에 상측프레임이 위쪽으로 이격 설치되고, 환자를 눕히는 매트리스와 환자를 고정하는 다수의 벨트를 구비한 회전프레임이 상기 상측프레임에 회전 가능하게 설치됨과 아울러 상기 회전프레임을 동력으로 회전하는 신축실린더가 상기 상측프레임과 회전프레임 사이에 설치되며, 상기 하측프레임의 앞쪽에 모터의 동력으로 반복 요동되는 두 개의 패달을 설치하되 상기 패달의 선단부가 하측프레임의 선단부 중앙에 세워진 디스플레이설치부재의 측면에 회전 가능하게 설치된 링크의 하단부와 결합됨과 더불어 패달의 후단부가 모터에 의해 회전되는 크랭크축의 단부와 결합되고, 상기 하측프레임의 양측에 안전손잡이가 각각 세워져 설치되고, 디스플레이와 제어기를 구비한 모니터링시스템을 구비하여 환자가 육안으로 볼 수 있는 화면을 출력하는 상기 모니터링시스템의 디스플레이가 상기 디스플레이설치부재의 상단부에 설치 됨과 아울러 상기 모니터링시스템의 제어기가 상기 모터와 신축실린더, 디스플레이를 제어하며, 환자의 심박수 또는 혈압을 측정하는 심박협압계가 상기 모니터링시스템의 제어기와 연결되는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치는 다리에 힘이 없거나 스스로 보행하기 힘든 다리 불편 환자를 고정한 뒤에 이를 세워서 다리를 동력으로 움직이기 때문에 보행 훈련 시간동안 재활치료사의 적극적인 도움없이도 스스로 보행 훈련할 수 있을 뿐만 아니라 환자 자신이 서서 걷는다는 느낌을 갖게 되어 보행 훈련을 용이하게 향상하게 되며, 모니터링시스템의 디스플레이로 출력되는 화면을 통하여 가상 현실에서 길을 따라 앞으로 나아가는 것을 환자에게 시각적으로 보여주기 때문에 환자에게 실제로 걷고있는 느낌을 갖게 하고, 환자의 사용 이력을 치료에 활용함으로써 육체적, 정신적 재활 치료를 효율적으로 수행할 수 있다는 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치를 나타내는 도면으로서, 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치는 환자의 보행 재활에 사용되는 것이다.

즉 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치는 다리뿐만 아니라 상체도 불편 한 환자를 세워서 환자 스스로가 서있다는 느낌을 갖게 하기 위하여, 하측프레임(1)의 뒤쪽에 상측프레임(2)이 위쪽으로 이격 설치되고, 환자를 눕히는 매트리스(3)와 환자를 고정하는 다수의 벨트(4)를 구비한 회전프레임(5)이 상기 상측프레임(2)과 힌지(5a)로 결합되어 회전프레임(5)이 눕혔다가 세워졌다 할 수 있다.

그리고 전체 길이가 신축되는 신축실린더(6)가 상기 상측프레임(2)과 회전프레임(5) 사이에 설치되어 있어 상기 회전프레임(5)이 신축실린더(6)의 동력으로 회전되는 것이다.

상기 신축실린더(6)은 유압실린더, 공압실린더, 전기 액추에이터 등을 사용할 수 있는 것이다.

한편 본 발명에서는 환자가 걷고 있는 느낌을 갖을 수 있도록 하기 위하여, 상기 하측프레임(1)의 앞쪽에 모터(7)의 동력으로 반복적으로 일정한 패턴으로 요동되는 두 개의 패달(8)을 설치하되, 상기 패달(8)의 선단부가 하측프레임(1)의 선단부 중앙에 세워진 디스플레이설치부재(9)의 측면에 회전 가능하게 설치된 링크(10)의 하단부와 결합됨과 더불어 상기 패달(8)의 후단부가 상기 모터(7)에 의해 회전되는 크랭크축(11)의 단부와 결합된다.

그리고 상체의 힘으로 자신의 몸무게를 지탱할 수 있는 환자가 스스로 일어세울 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에서는 상기 하측프레임(1)의 양측에 안전손잡이(12)가 각각 세워져 설치된다.

한편 본 발명에서는 환자가 육안으로 볼 수 있는 화면을 출력하는 디스플레이(13a)와 상기 디스플레이(13a)와 모터(7), 신축실린더(6)를 제어하는 제어 기(13b)를 구비한 모니터링시스템(13)을 구비하고 있다.

상기 디스플레이(13a)가 상기 디스플레이설치부재(9)의 상단부에 설치되는 것이며, 상기 제어기(13b)는 상기 디스플레이(13a)와 모터(7), 신축실린더(6)과 연결되어 있다.

그래서 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 상기 디스플레이(13a)를 통하여 출력되는 화면으로 보행자가 길을 걸으면서 볼 수 있는 가상현실을 구현하는 신호를 출력하는 제어기(13b)가 상기 신축실린더(6)와 모터(7)와 연결되어 상기 신축실린더(6)와 모터(7)를 제어하게 된다.

그리고 상기 제어기(13b)는 환자의 사용 이력을 입력 및 저장하여 환자의 치료에 활용할 수 있도록 사용 이력을 디스플레이 또는 외부의 출력기기(미도시)를 통하여 출력할 수 있는 것이다.

또한 상기 제어기(13b)에 신호를 보내는 입력기(14)가 제어기(13b)와 연결될 수 있으며, 이에 따라 상기 입력기(14)로 입력되는 신호에 의해 제어기(13b)로 하여금 신축실린더(6)의 작동, 모터(7)의 회전수를 조절할 수 있다.

물론 상기 입력기(14)는 별도로 구성할 수 있으나, 상기 모티터링시스템(13)의 디스플레이(13a)에 터치스크린 방식으로 상기 제어기(13b)에 신호를 보낼 수 있음은 자명한 사실이다.

그리고 상기 모니터링시스템(13)의 제어기(13b)는 상기 모터(7)와 디스플레이(13a)에 입력되는 신호를 제어하여 상기 모터(7)의 회전수에 따라 상기 디스플레이(13a)를 통하여 출력되는 가상 현실을 속도를 가변시킨다.

다시 말하면 가상 현실을 구현하는 UGI(User Graphic Interface)를 통하여 보행훈련이 단순한 다리의 동작으로 끝나지 않고 환자로 하여금 실제로 보행하고 있다는 느낌을 주어 보다 효과적인 보행훈련이 되도록 하는 감각-운동재형성(Sensory Motor Integration) 운동방식을 구현하게 되며, 환자의 눈높이에 디스플레이를 설치하게 된다.

가상 현실의 내용은 활영한 실사장면이 출력되도록 하여 모터에 의한 패달의 속도에 맞추어서 가상현실의 플레이 속도를 조정하는 것인 바, 환자가 천천히 걷는 보행 훈련을 할 때에는 화면이 천천히 돌아가도록 하여 실제로 환작 천천히 걷는 느낌을 갖도록 하고, 환자가 빨리 보행 훈련을 할 때에는 화면이 빨이 돌아가도록 하여 실제로 환자가 빨리 걷는 느낌을 갖도록 한 것이다.

이러한 구조에서 환자가 외력에 의해 강제적으로 다리를 움직이기 때문에, 환자의 안전을 위하여 본 발명의 재활장치를 정지할 필요가 있다.

따라서 본 발명에서는 환자의 심박수 또는 혈압을 측정하는 심박혈압계(15)가 상기 모니터링시스템(13)의 제어기(13b)와 연결되는 구조를 포함한다.

그러면 상기 심박혈압계(15)로 측정된 심장박동수 또는 혈압에 따라 환자의 이상 증세를 신속하게 파악하여 위험한 상황이 발생되면 상기 제어기(13b)가 모터(7)의 작동을 멈추고 소리를 발생하는 부저(미도시) 또는 경고등(미도시)를 통하여 재활치료사 등에게 알릴 수 있는 것이다.

한편 다리가 마비된 환자의 경우에는 환자의 발바닥을 패달(8)에 올려놓더라도 패달(8)의 궤적에 따라 움직이기가 힘들기 때문에, 본 발명에서는 환자의 무릎 아래를 고정하기 위한 수단을 포함하는 바, 이는 도 4에 도시한 바와 같이 환자의 발을 올려놓게 되는 발판(8a)에 환자의 발을 고정하기 위한 발고정벨트(8b)를 구비하고, 상기 발판(8a)에 측면에 세워진 벨트설치대(8c)의 상단부에 환자의 무릎 아래를 고정하기 위한 무릎하측고정벨트(8d)를 설치하여 환자의 발바닥이 발판(8a)에 올려진 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치는 환자를 회전프레임에 구비된 매트리스(3)에 눕히고, 벨트(4)를 이용하여 환자의 몸통을 고정한 뒤, 신축실린더(6)를 작동하여 도 2의 상태에서 도 3의 상태로 회전프레임(5)를 세우게 된다.

이러한 상태에서 환자의 다리의 발바닥을 패달(8)에 각각 올려놓고, 모터(7)를 구동하면서 모니터링시스템(13)의 디스플레이(13a)로 화면을 출력하면, 환자는 자신의 다리가 움직이면서 디스플레이(13a)에서 출력되는 가상 현실에서 걷는 느낌을 갖을 뿐만 아니라 회전프레임(5)으로 환자가 서 있는 상태이므로 환자가 서서 걷는 느낌을 갖을 수 있는 것이다.

상기와 같이 환자를 회전프레임(5)에 눕혀서 벨트(4)로 고정한 상태로 세우기 때문에, 서서 운동할 때에 발생되는 하중이 다리에 전달되는 것을 예방하여 안정적인 재활 훈련을 할 수 있다.

또한 상기 크랭크(11)과 링크(10) 사이에서 패달(8)이 타원 운동할 뿐만 아니라 환자의 발목을 회전시킬 수 있어 정상 보행에 가까운 패턴으로 보행 재활 훈련을 수행할 수 있으며, 특히 환자의 마비가 심하지 않거나 보행 능력에 따라 안전 손잡이(12)를 이용하거나 벨트(4)의 고정 정도를 조정하여 환자의 다리에 저항력을 주어 능동-저항 운동 형태를 구현할 수 있다.

더우기 환자의 상태가 자신의 의지대로 다리를 움직일 수 있을 때에는 모터의 동력원을 차단하여 환자의 다리힘으로 패달을 움직일 수도 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치를 나타내는 사시도,

도 2와 도 3은 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치를 나타내는 측단면도,

도 4는 본 발명에 의한 인체용 다리의 재활장치에 적용되는 제어 부위를 나태는 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하측프레임 2 : 상측프레임

3 : 벨트 4 : 매트리스

5 : 회전프레임 6 : 신축실린더

7 : 모터 8 : 페달

12 : 안전손잡이 13 : 디스플레이

14 : 제어기

Claims

환자의 보행 재활에 사용되는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치에 있어서,

하측프레임의 뒤쪽에 상측프레임이 위쪽으로 이격 설치되고,

환자를 눕히는 매트리스와 환자를 고정하는 다수의 벨트를 구비한 회전프레임이 상기 상측프레임에 회전 가능하게 설치됨과 아울러 상기 회전프레임을 동력으로 회전하는 신축실린더가 상기 상측프레임과 회전프레임 사이에 설치되며,

상기 하측프레임의 앞쪽에 모터의 동력으로 반복 요동되는 두 개의 패달을 설치하되 상기 패달의 선단부가 하측프레임의 선단부 중앙에 세워진 디스플레이설치부재의 측면에 회전 가능하게 설치된 링크의 하단부와 결합됨과 더불어 패달의 후단부가 모터에 의해 회전되는 크랭크축의 단부와 결합되고,

상기 하측프레임의 양측에 안전손잡이가 각각 세워져 설치되고,

디스플레이와 제어기를 구비한 모니터링시스템을 구비하여 환자가 육안으로 볼 수 있는 화면을 출력하는 상기 모니터링시스템의 디스플레이가 상기 디스플레이설치부재의 상단부에 설치됨과 아울러 상기 모니터링시스템의 제어기가 상기 모터와 신축실린더, 디스플레이를 제어하며,

환자의 심박수 또는 혈압을 측정하는 심박혈압계가 상기 모니터링시스템의 제어기와 연결되는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치.
제1항에 있어서,

상기 모니터링시스템의 제어기는 상기 모니터링시스템의 디스플레이를 통하여 출력되는 화면으로 보행자가 길을 걸으면서 볼 수 있는 가상현실을 구현하는 신호를 출력하고, 상기 모터와 디스플레이에 입력되는 신호를 제어하여 상기 모터의 회전수에 따라 상기 디스플레이를 통하여 가상 현실을 속도를 가변시키며, 환자의 사용 이력을 입력 및 저장하여 환자의 치료에 활용할 수 있도록 사용 이력을 디스플레이 또는 외부의 출력기기를 통하여 출력하는 것으로 이루어지는 인체용 다리의 재활장치.
제1항에 있어서,

환자의 발을 고정하기 위한 발고정벨트가 환자의 발을 올려놓게 되는 발판에 를 설치되고, 환자의 무릎 아래를 고정하기 위한 무릎하측고정벨트가 상기 발판의 측면에 세워진 벨트설치대의 상단부에 설치되는 것을 포함하여 이루어지는 인체용 다리의 재활장치.