KR100917535B1 - 운동 보조장치 - Google Patents

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Abstract

운동 보조장치(1)는, 사용자(2)의 엉덩이가 그 위에 얹히는 시트(13); 상기 시트(13)를 지지하기 위한 고정 지지 베이스(12); 상기 지지 베이스(12)와 상기 시트(13) 사이에 구비되고, 상기 사용자(2)의 자중에 기인하는 부하가 상기 사용자의 다리부에 작용하도록 상기 시트(13)에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율을 조정하기 위한 부하 조정기(14); 및 시간이 경과함에 따라 상기 시트에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율이 변하도록 상기 부하 조정기(14)를 구동하는 구동기구(16)를 구비한다. 상기 부하 조정기(14)는 상기 사용자의 엉덩이가 놓여지는 상기 시트(13)의 일 부분이 수평으로 되는 제1 상태와 상기 사용자의 대퇴부와 엉덩이의 하나를 포함하는 평면에서 발 쪽을 향하여 아래로 경사되는 제2 상태 사이에서 상기 부분이 경사되도록 상기 지지 베이스(12)와 상기 시트(13)를 결합한다. 이로써, 운동 보조장치(1)를 사용하는 데 필요한 공간은 좁아질 수 있으며, 상기 지지 베이스(12)의 소재 강도는 낮아질 수 있다.
운동 보조장치, 시트, 지지 베이스, 엉덩이, 부하 조정기, 구동기구, 구속 부재

Description

운동 보조장치{EXERCISE ASSISTING APPARATUS}
본 발명은 비록 비교적 편안한 자세이지만, 사용자의 엉덩이가 의자 위에 얹힌 상태에서 사용자의 다리에 작용하는 사용자 자신의 체중에 기인하는 부하를 조정하여 사용자 근육의 수축을 가능하게 하는 운동 보조장치에 관한 것이다.
일반적으로 근육의 수축은, 사용자가 자진해서 몸을 움직이지 않더라도 외력에 기인하는 운동의 자극이 사용자의 근육에 가해지는 경우 일어나는 것으로 알려져 있다. 즉, 운동의 자극이 외력에 기인하더라도 사용자의 근육이 수축을 반복하면, 근육에서 글루코스(glucose)가 생성되어 글루코스 물질대사(metabolism)가 증가하여 글루코스가 소비될 것이다. 따라서, 당뇨, 비만, 고지혈증 같은 성인병들에서의 회복에 기여할 수 있으며, 결과로서, 고지혈증이 개선된다.
근육의 수축에 기인하는 글루코스 물질대사를 효과적으로 수행하기 위해서는 적색 근육과 같은 큰 부피를 가지는 근육 혹은 특히 에어로빅 운동에 기여하는 느린 근육에서 근육의 수축을 발생하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 대퇴부 혹은 등 부위의 근육을 수축시키는 것이 효과적임이 발견되었다. 예컨대, 일본 특허공개 제2005-58733호에 공개된 바와 같은 대퇴부 근육의 수축을 유발하는 종래의 운동 보조장치에서는 사용자가 앉고, 지지 베이스가 경사 구성되면서 사용자의 엉덩이를 상단부에 지지하도록 지지 베이스가 제공된다.
상기 종래의 운동보조장치에서는, 지지 베이스가 경사하도록 구성되므로 비교적 넓은 공간이 지지 베이스를 경사시키기 위하여 필요하다. 또한, 사용자의 체중에 기인하는 비교적 큰 모멘트가 지지 베이스의 하단부에 작용하므로 지지 베이스에는 비교적 큰 강도를 부여하는 것이 필요하다. 따라서, 운동보조장치의 설치를 위한 점유 공간이 넓어지므로 운동 보조장치의 설치 위치는 제한될 수 있다. 또한, 지지 베이스를 경사시킬 수 있는 부재 혹은 지지 베이스의 소재 강도를 증가시키는 것이 필요하므로, 운동 보조장치는 고가로 된다.
본 발명의 목적은 사용시 필요 공간을 감소시켜 설치 위치의 제한을 감소시킬 수 있으며, 종래의 운동 보조장치의 구조에 비해 지지 베이스의 소재 강도를 낮출 수 있는 운동 보조장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 운동 보조장치는, 사용자의 엉덩이가 그 위에 얹히는 시트; 상기 시트를 지지하기 위한 고정 지지 베이스; 상기 지지 베이스와 상기 시트 사이에 구비되고, 상기 사용자의 자중에 기인하는 부하가 상기 사용자의 다리부에 작용하도록 상기 시트에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율을 조정하기 위한 부하 조정기; 및 시간이 경과함에 따라 상기 시트에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율이 변하도록 상기 부하 조정기를 구동하는 구동기구를 구비하며; 상기 부하 조정기는 상기 사용자의 엉덩이가 놓여지는 상기 시트의 부분이 수평으로 되는 제1 상태와 상기 사용자의 대퇴부와 엉덩이의 하나를 포함하는 평면에서 발 쪽을 향하여 아래로 경사되는 제2 상태 사이에서 상기 부분이 경사되도록 상기 지지 베이스와 상기 시트를 결합한다.
이러한 구성에 따르면, 사용자의 발 부분에 작용하는 부하는 상기 지지 베이스에 대해 상기 시트의 경사 각도를 변화시키면서 변하므로, 사용자의 발의 근육의 수축을 주로 자극할 수 있다. 이와 같이, 발의 근육 강도가 강화될 수 있으며, 혹은 글루코스 물질대사가 근육의 수축에 기인하는 글루코스의 근육으로의 흡수에 의하여 향상될 수 있다.
또한, 사용자의 엉덩이가 놓여지는 상기 시트만이 이동되며 상기 지지 베이스는 이동되지 않으므로 장치의 이동을 위하여 필요한 공간이 비교적 더 적게 된다. 이와 같이, 장치의 설치에 필요한 공간은 상기 지지 베이스가 경사되는 종래의 구성과 비교하여 좁게 될 수 있다.
또한, 지지 베이스는 고정되며, 지지 베이스에 대한 상기 시트의 경사 각도는 변화되므로, 사용자의 자중에 기인하는 모멘트는 상기 지지 베이스와 상기 시트를 결합하는 부위 둘레에 작용한다. 이와 같이, 지지 베이스의 하단부 둘레에 작용하는 모멘트가 크게 감소되므로, 상기 시트를 상기 지지 베이스에 결합하는 부분의 강도는 종래 구조에서 경사질 수 있도록 상기 지지 베이스의 하단부를 지지하는 부분의 강도 보다 저하될 수 있어서, 운동 보조장치의 가격 저하가 가능해진다.
도 1A는 본 발명의 제1 실시예에 따른 운동 보조장치의 제1 상태를 도시하는 측면도이다.
도 1B는 제 1 실시예에 따른 운동 보조장치의 제2 상태를 도시하는 측면도이다.
도 2A는 전면에서 관찰한 도 1A 도시의 제1 상태의 운동 보조장치의 사시도이다.
도 2B는 의자는 엉덩이를 포함하는 평면으로 경사되며 오른 발은 도 1B 도시의 제2 상태 중에 위치된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3A는 주 시트부가 제 1 실시예에 따른 운동 보조장치의 전후 방향으로 연장하는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 3B는 상기 주 시트부가 전후 방향으로 수축되는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 4A는 제 1 실시예에 따라 운동 보조 장치의 변형예로서 주 시트부에 대해 보조 시트부의 각도가 감소되는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 4B는 상기 제1 실시예의 상기 변형에서 보조 시트부의 주 시트부에 대한 각도가 증가하는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 5A는 본 발명의 제2 실시예에 따른 운동 보조 장치의 제1 상태를 도시하는 측면도이다.
도 5B는 제2 실시예에 따른 운동 보조 장치의 제2 상태를 도시하는 측면도이다.
도 6A는 제2 실시예에 따른 운동 보조 장치의 변형을 도시하는 측면도이다.
도 6B는 제2 실시예의 상기 변형을 도시하는 사시도이다.
도 7A는 본 발명의 제3 실시예에 따른 운동 보조 장치의 제1 상태를 도시하는 측면도이다.
도 7B는 제3 실시예에 따른 운동 보조 장치의 제2 상태를 도시하는 측면도이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 운동 보조 장치의 변형의 스텝부 구성을 도시하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 운동 보조 장치를 도시하는 사시도이다.
도 10은 제 4 실시예에 따른 운동 보조 장치의 변형을 도시하는 사시도이다.
[제1 실시예]
도면과 관련하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 운동 보조 장치가 설명된다.도 1A는 제1 실시예에 따른 운동 보조 장치(1)의 제1 상태를 도시하며, 도 1B는 운동보조 장치(1)의 제 2상태를 도시한다.
도 1A 및 도 1B 도시와 같이, 운동 보조 장치(1)는 마루면과 같은 설치면 위에 설치된 기초부911), 상기 기초부(11) 위에 일정한 위치에서 고정하도록 제공된 기둥 받침(pole brace)과 같은 고정 지지 베이스(12), 및 그 위에 사용자의 엉덩이가 위치되는 상기 지지 베이스(12)의 상단부에 배치된시트(13)를 포함한다. 상기 시트(13)는 또한, 사용자의 엉덩이가 그 위에 위치되는 주 시트부(13a)와, 상기 주 시트부(13a)로부터 아래로 비스듬하게 연장하는 보조 시트부(13b)를 구비한다. 상 기 보조 시트부(13b)의 전방 부분은 두개의 포크 형상으로 형성되므로 사용자(2)의 대퇴부가 그 위에 위치된다. 즉, 주 시트부(13a)와 보조 시트부(13b) 사이의 경계에 인접한 부분들에서 대퇴부들의 기초들이 일치되도록 다리들을 벌리고 시트(13) 위에 사용자(2)가 앉을 경우, 사용자(2)의 대퇴부가 보조 시트부(13b)에 의하여 지지되도록 주 시트부(13a)와 보조 시트부(13b) 사이의 각도가 설정된다.
시트(13)는 지지 베이스(12)에 의하여 지지되도록 부하 조정기914)를 통해 지지 베이스(12)에 연결된다. 상기 부하 조정기(14)는, 도 1A 도시와 같이 주 시트부(13a)의 상면이 수평으로 되는 제1 상태에서 상기 주 시트부(13a)의 상면이 도 1B 도시와 같이 엉덩이로부터 발 쪽을 향하여 아래로 경사되는 제2 상태 사이에서 시트(13)가 경사될 수 있도록 시트(13)를 지지 베이스(12)에 연결한다.
도 2A는 전면에서 본 운동 보조 장치의 제 1 상태를 도시한다. 도2B는 운동 보조 장치의 제2 상태, 특히, 시트(13)의 주 시트부(13a)의 상면이 엉덩이와 오른발을 포함하는 평면에서 경사된 상태를 도시한다. 여기에서, "제 2 상태"라는 용어는 두 상태를 포함하는 데, 하나는 도 2B 도시와 같이, 시트(13)의 주 시트부(13a)의 상면이 엉덩이와 오른발을 포함하는 평면에서 경사된 상기 설명한 상태이며, 다른 하나는 시트(13)의 주 시트부(13a)의 상면이 엉덩이와 왼발을 포함하는 평면에서 경사된(도 2B 도시와는 반대 방향으로 경사된) 상태이다. 이하의 설명에서, 전자의 경우를 "제 2 상태(우)", 후자의 경우를 "제 2 상태(좌)" 라고 부른다.
사용자(2)의 양 발들이 위치되는 한 쌍의 스텝(15)은 기초부(11) 위에 형성된다. 스텝(15)은 사용자(2)의 발들이 제1 상태와 제2 상태의 양자에서 그 위에 위 치되도록 사용된다. 따라서, 사용자(2)의 자중은 시트(13) 및 스텝(15)에서 수용된다.
제1 상태에서 사용자(2)의 자중에 의하여 시트(13)에 작용하는 하중은 제2 상태에서의 경우보다 크며, 제2 상태에서 사용자의 자중에 의하여 스텝(15)에 작용하는 하중은 제1 상태에서의 경우보다 크다. 즉, 사용자(2)의 자중에 의하여 사용자(2)의 왼발 부분에 작용하는 하중은 시트(13)의 경사에 따라 변하므로, 사용자(2)의 왼발 부분에서의 근육의 수축을 유발할 수 있다.
상기 운동 보조 장치(1)는 부하 조정기(14)를 구동하기 위한 모터와 같은 구동원을 가지는 구동기구(16)를 구비한다. 상기 구동 기구(16)에 의하여 부하 조정기(14)가 구동되면, 상기 설명한 제1 상태와 제2 상태가 교대로 반복된다. 특히, 상기 시트(13)는 제1 상태 →제2 상태(좌) →제1 상태 → 제2 상태(우) → 제 1 상태의 순서로 지지 베이스(12)에 대해 이동한다.
시트(13)의 상기와 같은 이동을 실현하기 위하여 상기 시트(13)에 결합된 한 쌍의 크랭크들이 부하 조정기(14)의 양측에 제공되며, 크랭크들에 결합된 링크들이 상기 구동 기구(16)에 제공된다. 상기 구동기구(16)의 모터는 작동 및 비작동이 제어되며 회전 속도는 설명을 생략한 제어 유닛에 의하여 제어된다.
상기 구동기구(16)가 작동되면, 사용자(2)의 엉덩이가 시트(13)의 주 시트부(13a)에 의하여 지지되고 사용자(2)의 대퇴부가 보조 시트부(13b)에 의하여 지지되는 도 1A 도시의 제 1 상태 및 사용자(2)의 엉덩이가 주 시트부(13a)에 의하여 지지되더라도 사용자(2)의 대퇴부가 거의 보조 시트부(13b)에 의하여 지지되지 않 는 도 1B 도시의 제2 상태가 반복된다.
제1 상태에서, 사용자(2)의 자중의 대부분이 시트(13)의 주 시트부(13a)에 의하여 수용되므로 사용자(2)의 다리부에 작용하는 부하는 비교적 작다. 한편, 제2 상태에서, 시트(13)의 주시트부(13a)는 전방 아래로 경사지므로, 힘의 일부가 주 시트부(13a)의 상면을 따라 전방으로 사용자(2)의 엉덩이에 작용하여, 사용자의 다리부에 작용하는 부하는 증가한다. 따라서, 제1 상태 및 제2 상태를 교대로 반복함으로써, 근육의 수축은 사용자(2)의 다리부 근육에서 발생한다.
제2 상태에서, 시트(13)는 사용자(2)의 우측 혹은 좌측으로 경사된다. 즉, 사용자(2)의 무릎 관절에 우측 혹은 좌측으로 힘을 작용하지 않도록 지지 베이스(12) 및 스텝(15)들의 어느 하나를 포함하는 평면에서 경사된다. 무릎 관절을 향하여 통증을 가지는 사용자(2)가 이러한 운동들에 따라 이 운동 보조 장치(1)를 사용할 수 있다. 또한, 사용자(2)의 자중에 기인하는 부하가 제2 상태(우) 및 제2 상태(좌)의 각각의 상태에서 사용자(2)의 다리들의 하나에 작용하면, 동시에 양 다리에 부하가 작용하는 경우에서보다 각 다리에 더 큰 부하를 가할 수 있다.
무릎 관절에 통증이 있으면, 신장 상태로부터 무릎 관절의 굽힘 각도를 정해진 각도(예컨대, 40도) 보다 크게 올리면, 통증이 악화되는 것으로 알려졌다. 이와 같이, 시트(13)의 변화 각도는 제한되므로 무릎 관절의 굽힘 각도는 정해진 각도보다 더 낮게 유지된다. 특히, 시트(13)의 주 시트부(13a)의 변화 각도는 수평면에 대해 20도 혹은 그 보다 작게(0 ~ 20°) 제한된다.
제1 실시예의 운동 보조장치(1)에 따르면, 단지 시트(13)만이 기초부(11) 위 의 정해진 위치에서 고정되도록 제공된 지지 베이스(12)에 대해 경사되므로, 시트(13)의 회전 중심 둘레로 부하 조정기(14)에 작용하는 모멘트는 종래 장치와 같이 기초부를 경사시키는 구성과 비교하여 더 작게 되어 구동기구(16)의 구동력은 저하될 수 있다. 또한, 운동 보조장치(1)를 이동하기 위하여 필요한 공간은 종래장치 보다 더 작게 된다.
그런데, 사용자(2)가 시트(13) 위에 앉은 경우의 사용자(2)의 엉덩이와 시트의 수축 면적은 사용자(2)의 신체 크기에 따라 다르다. 이와 같이, 제2 상태에서 다리부에 작용하는 부하는 사용자(2)의 신체 크기에 따라 변할 수 있으므로, 기대 운동 효과가 얻어지지 않거나 운동이 사용자(2)에게 과부하로 되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 사용자(2)의 근육 강도 및 신체 크기의 차이에 따라 다리부에 작용하는 부하를 조정하는 것이 필요하다.
이와 같이, 시트(13)가 지지 베이스(12)에 대해 전후 방향으로 미끄럼가능하도록 부하 조정기(14)는 구성된다. 구체적인 구성의 일 예로서, 부하 조정기(14)는 시트(13)를 전후 방향으로 안내하기 위한 안내 레일을 구비하며, 레일을 따라 시트(13)를 이동시키는 상태와 전후 방향으로 이동하지 않도록 시트를 고정하는 상태 사이에서 전환하는 레버를 구비한다. 레버로서는, 자전거에 사용되는 신속해제레버와 실질적으로 같은 구조를 가지는 캠 척이 널리 사용될 수 있다.
다른 예로서, 시트(13)의 주 시트부(13a)가 전방부와 후방부의 두 부분으로 구분되고, 전방 부분과 후방 부분이 주 시트부(13a)의 면적을 변화시키기 위하여 팬토그라프와 같이 신축기구로 결합되도록 구성할 수 있다. 이러한 구조로서, 사용 자(2)의 엉덩이를 지지하는 주 시트부(13a)의 면적이 도 3A 도시와 같이 주 시트부(13a)가 전후 방향으로 신장된 신장 상태와 주 시트부(13a)가 도 3B 도시와 같이 전후 방향으로 수축된 수축 상태 사이에서 조정될 수 있다. 따라서, 시트(13)에 의하여 지지된 부하의 비율이 주 시트부(13a)의 면적을 조정함으로써 변화되므로 사용자(2)의 다리부에 작용하는 부하는 증감될 수 있다. 또한, 사용자(2)의 다리부에 작용하는 부하를 증감시키는 방법에서와 같이, 주 시트부(13a)에 대한 보조 시트부(13b)의 각도는 도 4A 및 도 4B 도시와 같이 변화가능하게 구성할 수 있다. 도 4A는 주 시트부(13a)에 대해 보조 시트부(13b)의 각도가 감소되어 사용자(2)의 대퇴부로부터 보조 시트부(13b)에 작용하는 부하가 증가하는 상태를 도시한다. 도 4B는 주 시트부(13a)에 대한 보조 시트부(13b)의 각도가 증가되어 사용자(2)의 대퇴부로부터 보조 시트부(13b)에 작용하는 부하가 감소되는 상태를 도시한다. 이와 같이, 주 시트부(13a)에 보조 시트부(13b)의 각도를 변경시키면서 사용자(2)의 대퇴부로부터 보조 시트부(13b)에 작용하는 부하를 조정할 수 있으므로 사용자(2)의 다리부에 작용하는 부하는 증감될 수 있다. 또한, 시트(13)를 미끄럼 이동시키는 구성, 주 시트부(13a)를 신축시키는 구성, 주 시트부(13a)에 대해 보조 시트부(13b)의 각도를 변경시키는 구성은 적절하게 조합될 수 있다.
[제2 실시예]
이어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 운동 보조장치가 도면과 관련하여 설명된다. 제2 실시예에서, 사용자(2)의 상부 몸체의 일부를 제한하기 위한 상부 몸체 지지부재가 필요 이상으로 사용자(2)의 상부 몸체가 전후방으로 경사되는 것을 방지하기 위하여 운동 보조장치(1)에 구비된다. 즉, 사용자(2)의 상부 몸체가 시트(13)의 제2 상태에서 예상 이상으로 전방으로 경사되면, 다리부에 작용하는 부하가 과다하게 된다. 반대로, 사용자(2)의 상부 몸체가 예상 이상으로 후방으로 경사되면, 다리부에 작용하는 부하는 불충분하게 된다. 이와 같이, 제2 실시예에서 사용자(2)의 다리부에 예상 부하를 작용하는 데 있어서 제한된다.
도 5A는 제2 실시예에 따른 운동 보조장치(1)의 제1 상태를 도시하며, 도 5B는 운동 보조장치(1)의 제2 상태를 도시한다. 도 5A,및 5B 도시와 같이, 제2 실시예에 따른 운동 보조장치(1)에서는, 시트(13) 위에 엉덩이를 거치고 있는 사용자의 등 허리와 접촉하는 등받이 형태의 상부 몸체 지지부재(17)가 시트(13)에 결합된다. 시트(13)와 상부 몸체 지지부재(17)는 구동원으로서 모터를 가지는 제2 구동기구(18)를 통해 결합된다. 구동기구(18)는 시트(13)에 대한 상부 몸체 지지부재(17)의 각도를 조정하도록 제어되며 시트(13)의 경사는 구동기구(16)로 제어된다.
이러한 구성에 따르면, 상부 몸체 지지부재(17)와 구동기구(18)가 새로이 필요하더라도 운동보조장치(1)의 구성은 복잡하게 되며, 사용자(2)의 상부 몸체가 후방으로 경사되는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 사용자(2)의 다리부에 예상된 부하가 작용할 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 사용자(2)의 상부 몸체가 후방으로 경사되는 것을 방지할 수는 없으며, 다리부에 작용하는 부하는 사용자(2)의 몸체가 전방으로 과도하게 경사되면 과다하게 된다. 이와 같이, 사용자(2)의 상부 몸체의 전방으로의 경사를 방지하기 위하여 사용 시점에서 상부 몸체 지지부재(17)의 후면으로 사용자(2)는 양 팔을 회전시키는 것이 바람직하다.
제2 실시예에 따른 운동 보조장치(1)의 변형예가 도 6A 및 도 6B에 도시된다. 도 6A, 6B로부터 알 수 있는 바와 같이, 사용자 몸체의 전방으로의 운동을 제한하기 위하여 사용자(2)의 상부 몸체의 전면에 접하는 구속 부재(arrester)(17a)가 이 변형예에서는 상부 몸체 지지부재(17)에 부가된다. 구속 부재(17a)는 일 단부가 시트(13) 위에 회전가능하게 결합된 하나의 아암(17b)과, 아암(17b)의 타 단부에 연결되며 사용자(2)의 복부와 접하는 지지바(17c)를 가진다. 사용자(2)는 시트(13) 위에 앉기 위하여 지지바(17c)와 시트(13) 사이의 구멍으로부터 시트(13)와 구속 부재(17a) 사이의 공간으로 허리를 진입시킨다. 구속 부재(17a)가 시트(13) 위에 회전가능하게 장착되므로, 사용자(2)의 허리선에 따라 구속 부재의 위치를 조정할 수 있다.
구속 부재(17a)를 가지는 상기 변형된 구성에 따르면, 도 6A 도시의 제2 상태에 위치되도록 시트(13)의 상면이 경사되면, 사용자(2)의 엉덩이가 전방으로 미끄러지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구속 부재(17a)가 사용자(2)의 복부와 접하므로 사용자(2)의 상부 몸체가 전방으로 경시되는 것을 방지할 수 있다.
구속 부재(17a)는 반드시 회전가능하게 시트(13) 위에 장착될 필요는 없으며,시트(13) 위에 직접 고정될 수 있다. 또한, 구속 부재(17a)의 형상은 상기 설명한 형상으로 제한되지 않으며, 예컨대, 비행기의 시트 벨트와 같은 형상일 수 있다. 또한, 상부 몸체 지지부재(17)는 반드시 시트(13)에 연결되지는 않는다. 그러나, 상부 몸체 지지부재(17)가 시트(13)에 연결되면, 운동 보조장치(1)는 부피가 커지지 않으며, 공간을 절약할 수 있다.
또한, 구속 부재(17a)가 사용자(2)의 복부의 전방으로의 운동을 방지하기에 충분하므로, 티(Tee) 형상을 가지는 구속 부재(17a)는 시트(13)의 전방 단부의 중심부에 제동될 수 있다. 이러한 경우, 사용자(2)가 시트(13) 위에 앉으면 구속 부재(17a)가 전방으로 떨어질 수 있는 구성을 채용할 수 있으며, 사용자(2)가 시트(13) 위에 앉은 후에 그 위치가 상승되어 조정될 수 있다. 제2 실시예의 운동 보조장치(1)의 다른 구성 및 작용은 상기 설명한 제1 실시예와 유사하다.
[제3 실시예]
이어서, 본 발명의 제3 실시예에 따른 운동 보조장치가 도면과 관련하여 설명된다. 도 7A는 제3 실시예에 따른 운동 보조장치(1)의 제1 상태를 도시하며, 도 7B는 운동 보조장치(1)의 제2 상태를 도시한다. 도 7A 및 도 7B 도시와 같이, 각 스텝(15)은 복수의, 예컨대, 제3 실시예의 운동 보조장치(1)에서 두 부분 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)으로 구성된다.
상기 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)은 각각 기초부(11)에 대해 이동가능하다. 또한, 각각의 스텝(15)은 모터와 같은 구동원으로 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)을 구동하기 위한 구동 유닛(20)을 가진다. 상기 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)의 운동이 시트(13)의 운동과 연계되므로 각각의 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)에 대해 구동원을 제공할 필요는 없으며, 하나의 구동원으로서 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)을 구동할 수 있다.
각각의 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)은 상승, 전후 방향으로의 배치(도 7A 및 도 7B의 배치에 평행한 방향), 폭 방향으로의 배치(도 7A 및 도 7B의 지면에 수직인 방향), 및 기초부(11)에 대한 경사 각도(전후 방향에서 축 둘레의 회전 및 폭 방향으로의 축 둘레의 회전의 적어도 하나)가 가변적이다.
도 7A 및 도 7B 도시의 예에서, 전후 방향으로 배치된 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)은 전후 방향으로의 위치 및 폭 방향에서의 축 둘레로의 경사 각도들이 변화될 수 있도록 구성되었다. 도 7A 도시의 제1 상태에서 전방의 제1스텝(15a)은 후방 제2스텝(15b)에 대해 경사되므로 한 명의 사용자(2)는 제1스텝(15a)으로부터 떨어진다. 운동 보조장치(1)가 도 7A 도시의 제1 상태로부터 도 7B 도시의 제2 상태로 이동하면, 후방의 제2스텝(15b)은 점차로 경사되어 사용자(2)를 그로부터 분리시키며, 전방의 제1스텝(15a)은 점차로 수평으로 상승되어 사용자(2)에 접근하게 된다. 그의 운동에 이어, 사용자의 자중에 기인하는 부하가 작용하는 사용자(2)와 스텝(15) 사이에서 부하가 작용하는 점이 발뒤굽(heel)으로부터 발가락(tiptoe)으로 이동한다. 다른 예로서, 운동 보조장치(1)가 제2 상태로부터 제1 상태로 이동하면, 사용자(2)와 스텝(15) 사이에서 부하가 작용하는 점이 발가락(tiptoe)으로부터 발뒤굽(heel)으로 이동한다.
도 7B 도시의 제2 상태에서, 사용자(2)의 자중에 기인하는 부하가 발의 발가락 부분에 집중되므로, 발의 후방 측 위로 근육 군을 수축할 수 있다. 즉, 대퇴부 후방 측 위의 대퇴 근육의 이두근(biceps)의 수축을 자극할 수 있을 뿐아니라 장딴지(sural) 근육의 수축도 자극할 수 있다.
상기 설명한 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)의 운동들이 예들이므로, 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)의 경사 각도를 변화시키는 대신에 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)을 상하로 이동시킴으로써 유사한 양호한 효과가 기대될 수 있다. 또한, 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)의 위치들은 수축되는 근육의 종류를 변경하거나 무릎 관절 혹은 발목 관절에 작용하는 부하를 감소시키도록 조정가능하게 구성할 수 있다. 제3 실시예의 운동 보조장치(1)의 다른 구성들과 작용은 상기 설명한 제1 및 제2 실시예들과 유사하다.
이어서, 제3 실시예에 따른 운동 보조장치(1)의 변형예가 설명된다. 이러한 변형예에서, 각각의 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)에 부하 센서가 제공되며, 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)의 위치들은 부하 센서들에 의하여 검출된 부하를 목표값들에 근접시키도록 피드백 제어에 의하여 조정된다. 이러한 피드백 제어를 수행함으로써, 사용자(2)의 다리부에 작용하는 부하를 적절한 범위로 유지할 수 있다. 부하 센서로서는, 피에조 전기소자를 구비하는 로드 셀(load cell) 혹은 차동 트랜스포머가 사용될 수 있다.
스텝(15)이 상기 설명한 예에서 두 제1스텝과 제2스텝(15a, 15b)으로 구성되지만, 도 8 도시의 다른 변형예에서는 스텝(15)은 많은, 예컨대, 아홉개의 스텝들(15c)로 구성된다. 각각의 스텝들(15c)에 부하 센서가 제공되면, 그리고 각 스텝(15c)의 위치가 부하 센서에 의하여 검출된 부하를 기초로 피드백 제어에 의하여 조정되면, 보행 중의 발바닥에 작용하는 부하를 자극할 수 있다. 보행 중의 발바닥에 작용하는 부하의 자극으로써 보행 중에 작용하는 신경 시스템이 자극되므로 운동은 일종의 보행 훈련으로 될 수 있다.
[제 4 실시예]
이어서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 운동 보조장치(1)가 도면과 관련하여 설명된다. 운동 보조장치(1)는 상기 설명한 바와 같이, 시트(13)의 경사 각도를 변화시키면서 다리부에 작용하는 사용자(2)의 자중에 기인하는 부하를 변화시키므로, 사용자의 균형 능력이 노인과 같이 저하하면, 사용자(2)는 운동 보조장치(1)의 사용에 대해 걱정할 수 있다. 이와 같이, 사용자(2)가 잡을 수 있는 난간(21)이 도 9 도시와 같이 제4 실시예의 운동 보조장치(1)에는 제공된다. 난간(21)은 기초부(11) 위에 고정된 기둥 받침대(21a)와 사용자(2)가 파지하는 기둥 받침대(21a)의 상단부에 제공된 그리퍼(21b)를 구비하는 티(Tee) 형상을 가진다. 난간(21)을 제공함으로써, 경사된 시트(13) 위에 앉는 사용자의 걱정을 해소할 수 있다.
제4 실시예의 운동 보조장치(1)의 변형예가 도 10에 도시된다. 도 9 도시의 구성에서, 난간(21)이 기초부(11)에 고정되므로 사용자(2)에 대한 난간(21)의 상대적인 위치가 시트(13)의 경사 운동에 따라 변한다. 사용자(2)에 대한 난간(21)의 상대 위치가 이와 같이 변함에 따라, 사용자(2)의 상부 몸체의 근육의 수축이 자극될 수 있다. 그러나, 난간(21)은 균형 기능이 저하된 사용자(2)에게 용이하다는 생각을 주기 위한 것으로서, 사용자(2)에 대한 난간(21)의 상대적인 위치가 변하지 않는 경우도 있을 수 있다.
도 10 도시의 변형에서, 난간(21)은 시트(13) 위에 일체로 제공된다. 특히, 한 쌍의 난간(21)들은 폭 방향으로 시트(13)의 전방 단부 위에서 양쪽에 인접하여 제공된다. 사용자(2)가 양 손으로 난간(21)을 잡을 수 있으며 난간(21)들이 시트(13)와 같이 이동할 수 있으므로 사용자(2)에 대한 난간(21)들의 상대적인 위치들이 변할 수 있다. 이와 같이, 사용자(2)가 이러한 운동 보조장치(1)를 사용하면 사용자(2)의 용이하다는 생각을 증가시킬 수 있다. 도 10 도시의 변형에서 난간(21)들이 시트(130의 좌우측에 제공되더라도 사용자(2)의 한 손 혹은 양손으로 파지되도록 폭 방향으로 시트(13)의 중심에 난간(21)을 설치할 수 있다. 제 4 실시예의 운동 보조장치(1)의 다른 구성들 및 작용은 상기 제1 내지 제3 실시예들의 경우와 유사하다.
그러나, 본 발명은 상기 설명한 실시예들의 구성으로 제한되지는 않으며, 본 발명의 일 양태에 따른 운동 보조장치가, 사용자의 엉덩이가 그 위에 앉는 시트; 상기 시트를 지지하기 위한 고정 지지 베이스; 상기 지지 베이스와 상기 시트 사이에 구비되고, 사용자의 자중에 기인하는 부하가 사용자의 다리부에 작용하도록 상기 시트에 의하여 지지되는 사용자의 자중의 비율을 조정하기 위한 부하 조정기; 및 시간이 경과함에 따라 상기 시트에 의하여 지지되는 사용자의 자중의 비율이 변하도록 상기 부하 조정기를 구동하는 구동기구를 구비하는 것으로 충분하다. 상기 부하 조정기는 사용자의 엉덩이가 놓여지는 상기 시트의 부분이 수평으로 되는 제1 상태와 사용자의 대퇴부와 엉덩이의 하나를 포함하는 평면에서 발 쪽을 향하여 아래로 경사되는 제2 상태 사이에서 상기 부분이 경사되도록 상기 지지 베이스와 상기 시트를 결합한다.
이러한 구성에 따르면, 사용자의 발 부분 위에 작용하는 부하는 상기 지지 베이스에 대해 상기 시트의 경사 각도를 변화시키면서 변하므로, 사용자의 발의 근육의 수축을 주로 자극할 수 있다. 이와 같이, 발의 근육 강도가 강화될 수 있으 며, 혹은 글루코스 물질대사가 근육의 수축에 기인하는 글루코스의 근육으로의 흡수(uptake)에 의하여 향상될 수 있다.
또한, 사용자의 엉덩이가 놓여지는 상기 시트만이 이동되며 상기 지지 베이스는 이동되지 않으므로 장치의 이동을 위하여 필요한 공간이 비교적 더 적게 된다. 이와 같이, 장치의 설치에 필요한 공간은 상기 지지 베이스가 경사되는 종래의 구성과 비교하여 좁게 될 수 있다.
또한, 지지 베이스는 고정되며, 지지 베이스에 대한 상기 시트의 경사 각도는 변화되므로, 사용자의 자중에 기인하는 모멘트는 상기 지지 베이스와 상기 시트를 결합하는 부위 둘레에 작용한다. 이와 같이, 지지 베이스의 하단부 둘레에 작용하는 모멘트가 크게 감소되므로, 상기 시트를 상기 지지 베이스에 결합하는 부분의 강도는 종래 구조에서 경사질 수 있도록 상기 지지 베이스의 하단부를 지지하는 부분의 강도 보다 저하될 수 있어서, 운동 보조장치의 가격 저하가 가능해진다.
상기 설명한 구성에서, 상기 시트 위에 엉덩이를 걸치는 사용자의 상부 몸체의 일부를 제한함으로써 사용자의 상부 몸체의 위치 범위를 제한하는 상부 몸체 지지부재가 또한 제공되며 상기 구동기구와 연계되어 상부 몸체의 위치 범위가 변화될 수 있다. 이로써, 사용자의 상부 몸체가 불필요하게 전후방으로 경사되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 사용자의 다리부에 작용하는 부하는 소정의 적절한 범위로 제한될 수 있다.
또한, 상부 몸체 지지부재는 상기 시트에 엉덩이를 걸치는 상기 사용자의 상부 몸체 전면과 접하는 부분을 가진다.이로써, 상기 운동 보조장치가 제2 상태에 있으면 상기 시트 위의 상기 사용자의 엉덩이 위치를 이동시키는 것을 방지할 수 있으며, 이로써 사고로 사용자가 상기 시트로부터 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 시트가 상기 사용자와 접하는 면적 및 수평면에서의 상기 시트의 위치의 적어도 하나는 가변적일 수 있다. 이로써, 사용자의 자중 중에서 상기 시트에 의하여 수용된 부하에 대해 상기 사용자의 다리부에 작용하는 부하의 비를 조정할 수 있다. 따라서, 다리부에 작용하는 부하가 과도하게 되지 않도록 사용자의 신체 크기의 차이에 기인하여 초래되는 다리부에 작용하는 부하의 차이를 조정할 수 있다.
또한, 사용자의 엉덩이가 상기 시트 위에 얹혀진 상태에서 사용자가 발들을 놓는 스텝들이 제공되며, 각각의 스텝이 발바닥의 복수의 부분들과 각각 접하고 상기 스텝과 상기 발바닥 사이의 접촉 면적을 변화시키기 위하여 별도로 이동하는 복수의 스텝들 및 상기 스텝들을 구동하기 위한 구동원을 가질 수 있다. 이로써, 발바닥에 작용하는 부하의 크기 혹은 부하가 작용하는 발바닥의 위치는 스텝들을 이동시키면서 조정될 수 있다. 따라서, 사용자의 다리부의 각 관절, 특히, 무릎 관절 및 발목 관절에 작용하는 부하가 조정될 수 있으며, 부하가 작용하는 근육이 변할 수 있다.
또한, 상기 시트 위에 사용자의 엉덩이가 얹혀진 상태에서 사용자에 의하여 파지되는 난간이 또한 제공될 수 있으므로, 균형 능력이 저하된 사용자라도 난간을 잡고 운동 보조장치를 사용할 수 있으므로 사용자에게 편의감을 줄 수 있다.
본 출원은 일본에서 출원된 일본 특허출원 2005-154707호를 기초로 하는 것으로서, 그 내용은 여기에 참고로서 포함된다.
본 발명이 첨부 도면과 관련하여 단지 예로서 상세하게 설명되었지만, 해당 기술 분야의 당업자들에게는 여러가지 변화와 수정이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 이러한 변화들 및 수정들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한은 이들은 본 명세서에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 운동 보조장치로서:
    사용자의 엉덩이가 그 위에 얹히는 시트;
    상기 시트를 지지하기 위한 고정 지지 베이스;
    상기 지지 베이스와 상기 시트 사이에 구비되고, 상기 사용자의 자중에 기인하는 부하가 상기 사용자의 다리부에 작용하도록 상기 시트에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율을 조정하기 위한 부하 조정기; 및
    시간이 경과함에 따라 상기 시트에 의하여 지지되는 상기 사용자의 자중의 비율이 변하도록 상기 부하 조정기를 구동하는 구동기구를 구비하며;
    상기 시트는 사용자의 엉덩이가 놓여지는 주시트부와, 상기 주시트부로부터 비스듬하게 하방으로 연장되는 보조시트부를 포함하고,
    상기 부하 조정기는, 상기 주시트부가 수평으로 되는 제1 상태와, 상기 주시트부가 상기 사용자의 대퇴부와 엉덩이의 하나를 포함하는 평면에서 발 쪽을 향하여 아래로 경사되는 제2 상태와의 사이에서, 상기 주시트부가 경사되도록 상기 지지 베이스와 상기 시트를 결합하는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 시트 위에 엉덩이를 걸치는 상기 사용자의 상부 몸체의 일부를 제한함으로써 상기 사용자의 상부 몸체의 위치 범위를 제한하는 상부 몸체 지지부재가 또한 제공되며, 상기 구동기구와 연계되어 상기 상부 몸체의 위치 범위가 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 상부 몸체 지지부재는 상기 시트에 엉덩이가 얹히는 상기 사용자의 상부 몸체 전면과 접하는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 시트가 상기 사용자와 접하는 면적 및 수평면에서의 상기 시트의 위치의 적어도 하나는 가변적인 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 사용자의 엉덩이가 상기 시트 위에 얹혀진 상태에서 사용자가 발들을 두는 한 쌍의 스텝이 제공되며, 상기 각각의 스텝은 발바닥과 접하고 상기 각각의 스텝과 상기 발바닥 사이의 접촉 면적을 변화시키기 위하여 독립적으로 작동하는 제1스텝과 제2스텝을 구비하고 상기 제1스텝과 제2스텝을 구동하기 위한 구동원을 가지는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 사용자의 엉덩이가 상기 시트에 얹히는 상태에서 상기 사용자에 의하여 파지되는 난간이 구비되는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보조시트부의 전방부는 상기 사용자의 대퇴부가 그 위에 위치하도록 두 개의 포크 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 주시트부에 대한 상기 보조시트부의 각도는 가변적인 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 시트는 상기 지지 베이스에 대해 전후 방향으로 미끄럼 이동가능한 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  11. 제 4항에 있어서, 상기 시트의 주시트부는 전방부와 후방부의 두 부분으로 구분되며, 상기 전방부와 상기 후방부는 상기 주시트부의 면적을 변화시키기 위하여 신축기구에 결합되는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 상부 몸체 지지부재는 상기 시트에 엉덩이가 얹히는 사용자의 등허리와 접하며 상기 시트와 결합되는 등받이 형태인 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 시트와 상기 상부 몸체 지지부재는, 상기 시트의 경사와 연계되어 상기 시트에 대한 상기 상부 몸체 지지부재의 각도를 상기 구동기구 로 조정하도록 제어되는 제2 구동기구를 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  14. 제 3항에 있어서, 상기 사용자의 상부 몸체의 전면에 접하는 상기 상부 몸체 지지부재는, 일 단부가 상기 시트에 회전가능하게 고정된 하나의 아암과, 상기 아암의 타 단부에 연결된 지지바를 갖는 구속 부재(arrester)를 포함하고, 상기 구속 부재는 사용자의 복부에 접하는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 5항에 있어서, 상기 제1스텝과 제2스텝은 승강, 전후 방향으로의 위치 설정, 폭 방향으로의 위치 설정, 및 기초부에 대한 경사 각도의 적어도 하나는 가변적인 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  18. 삭제
  19. 제 6항에 있어서, 상기 난간은 기초부 위에 고정된 기둥 받침대 및 상기 사용자가 잡는 상기 기둥 받침대 상단부에 제공된 그리퍼로 이루어지는 티(Tee) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
  20. 제 6항에 있어서, 상기 시트의 전방 단부의 양쪽에 인접하여 폭 방향으로 한 쌍의 난간들이 일체로 구비되는 것을 특징으로 하는 운동 보조장치.
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