KR100957594B1 - 고관절 유연성 운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고관절 운동기구에 관한 것으로, 내부에 모터가 설치된 지지대; 상기 지지대의 일측에 설치되어 인체의 상지를 지지하는 상체 받침대, 골반 받침대, 하체 받침대를 구성하며, 고관절을 중심으로 충분한 재활이나 유연성 단련용으로 행할 수 있도록, 인체의 하지를 지지하는 하체 받침대를 소정 각도씩 상하로 틸팅 회전(X축의 굴곡·신전)시키거나 좌우로 회전(Y축으로 측방 회전), 나선 방향의 비틀림(Z 축) 운동이 가능하도록 함으로써, 고관절의 주요 운동 기능을 담당하는 고관절의 주변 근육과 인대를 신장하여 고관절 유연성을 향상시킴으로써 기능적으로 바른 체형으로 교정을 유도하여 자세의 균형과 안정성을 도모할 수 있는 고관절 유연성 운동기구에 관한 것이다.

고관절, 슬건근, 모터, X 회전축, Y 회전축, 유연성, 신장

Description

고관절 유연성 운동기구 {Hip joint Flexibillity Exercise Divice}

본 발명은 고관절을 중심으로 하여 재활이나 유연성 단련용으로 운동을 행할 수 있게 이루어진 고관절 유연성 운동기구에 관한 것이다.

고관절은 골반과 대퇴골을 잇는 관절로서 엉덩관절 이라고도 하는데, 그 둘레는 섬유성 연골의 관절순이 둘러싸고 다축성 운동을 제한한다. 관절의 안쪽을 둘러싸는 인대와 바깥쪽의 인대에 의해 관절와(關節窩)가 보호된다.

종래에 있어서 고관절을 중심으로 하여 굴곡 또는 신전 운동을 행할 수 있게 이루어진 운동장치의 경우에는, 운동시에 신체적으로 나누어지는 관절의 위치변위, 예를 들면 회동각도나 유동하는 곡선 등에 따라 실제로 운동장치의 작동상 불일치 현상을 가져와 운동상 제약을 끼치게 되는 문제점이 있었다.

또한, 고관절을 중심으로 상ㆍ하체 상호간 대칭을 이루는 구조적인 특성과 상체를 고정한 상태에서 하체에 의한 운동시에 상체의 대항근에 긴장이 발생하는 근원적인 문제가 해결되지 않아 목, 등, 어깨 부위에 무리가 가해져 이상이 발생하는 취약점이 발생하고 있다.

즉, 고관절 운동이 상ㆍ하체의 중심 운동임에도 불구하고 하체의 운동 힘과 동일한 힘이 상체에도 발생하여 상체 대항근을 긴장시키게 되어 운동상 제한을 가져오게 되는 문제점이 발생하고 있는 것이다.

더욱이, 종래에 있어서 상체는 움직이지 않고 하체를 이용하여 고관절을 중심으로 운동을 행하는 장치의 경우에는 무릎부위를 굽히고 펼치는 동작으로만 작동이 이루어지도록 구성되어 상ㆍ하체의 대칭성에 의한 기본적인 고관절 운동의 효과가 반감되는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 목적은, 고관절을 중심으로 충분한 재활이나 유연성 단련용으로 행할 수 있도록, 인체의 하지를 지지하는 하체 받침대를 소정 각도씩 상하로 틸팅 회전(X축의 굴곡·신전)시키거나 좌우로 회전(Y축으로 측방 회전), 나선 방향의 비틀림(Z 축) 운동이 가능하도록 함으로써, 고관절의 주요 운동 기능을 담당하는 고관절의 주변 근육과 인대를 신장하여 고관절 유연성을 향상시킴으로써 기능적으로 바른 체형으로 교정을 유도하여 자세의 균형과 안정성을 도모할 수 있도록 하기 위함이다.

또 다른 목적은, 고관절을 중심으로 하여 충분한 재활이나 유연성 단련용으로 행할 수 있도록 하며, 더욱이 운동시 인체의 다른 부위에 무리를 가하지 않도록 하기 위함이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기 구 구성은, 내부에 모터가 설치된 지지대; 상기 지지대의 일측에 설치되어 인체의 상지를 지지하는 상체 받침대; 상기 상체 받침대의 일측에 설치되는 골반 받침대; 상기 지지대와 골반 받침대 사이에 골반의 측면굴곡이 가능하도록 Y축의 좌ㆍ우회전이 이루어질 수 있도록 설치되는 Y 회전축; 상기 골반 받침대에 길이 방향으로 구비되며, 상ㆍ하측으로 틸팅(X축으로의 굴곡ㆍ 신전) 가능하도록 X 회전축이 구성되어 인체의 하지를 지지하는 한 쌍의 하체 받침대; 상기 지지대에 결합되어 모터의 구동력을 이용하여 하체 받침대를 회동시키는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 각 받침대에는 인체 부위를 고정할 수 있도록 고정부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 고정부재는 길이 조절이 가능하도록 밴드와, 상기 밴드를 고정해 주는 버클로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하체 받침대에는 롤러가 회전 가능하게 구비하며, 상기 롤러의 외주면에는 다수의 지압돌기가 돌출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 받침대의 상면에는 인체의 굴곡에 대응되도록 쿠션패드가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 받침대의 모양에 있어 골반 받침대는 상체 받침대에 대하여 Y축으로의 회전이 되도록 볼록 모양의 형태로 상체 받침대는 오목 모양의 형태로 대응되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 골반 받침대를 구성하는 고관절 연결부에서는 x축 상하운동, y축 좌우 회전운동, z축 비틀림 운동인 3축 움직임이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하체 받침대를 구성하는 허벅지판 길이 조절부에서는 사용자 신장에 따른 무릎 관절 위치를 조절할 수 있도록 하여 안치된 사용자 무릎 방향으로 길이 변화가 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 허벅지판 길이 조절부에 대면 연장되는 무릎 관절 연결부에서는 x축 상하운동인 1축 움직임이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하체 받침대 끝단으로 사용자 발바닥을 지지하도록 사각 판상 형상으로 구성되는 발판은, 사용자 다리 길이에 따라서 발판 위치를 조절하는 발판위치 조절부와, 세워진 발판 위치를 아래 쪽으로 향하도록 180도 회전이 가능하도록 하는 발판 회전부와, 사용자 다리 방향과 90도 각을 이루는 발판을 60도까지 다리를 향하여 기울임 조절할 수 있는 발판 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 골반받침대 높이를 형성하는 지지부에는 사용자의 앉은 자세 또는 사용 편리를 위하여 기구물 전체 높이를 조절할 수 있는 높낮이 조절부를 구성하며, 상기 기구물 높이 조절시 팔걸이부 높이가 연동적으로 조절되도록 양측 팔걸이 내측 일면과 이와 인접하여 대면하는 사용자 엉덩이 부분이 파지되는 고관절 연결부 측면은 상하 높이 조절 연동부재를 구비하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상체 받침대를 구성하는 등판은 사용자 등을 파지하기 위한 것으로, 고관절 운동에 따라서 변하는 등의 위치를 보정하는 등판 이동부와, 허리 아래 쪽의 회전 구현을 등판의 반대 회전으로 대체하기 위한 등판 좌우 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고관절 운동 시, 기구 구동 및 움직임 면에서 기구 동작 시스템은, 다수 센서를 구비하는 센서부와, 3축 움직임을 매개하는 구동부, 사용자의 입력장치 조작에 의한 동작을 해석하고 그에 알맞은 동작을 수행하도록 하며 상기 센서부 및 구동부 동작을 제어하는 제어부, 상기 센서부에 의하여 측정된 측정값 정보를 표시하여 사용자에게 인지시키는 디스플레이부 및 사용자가 필요에 따라서 기구 구동을 편리하게 변경 동작시킬 수 있도록 하기 위한 구성인 유저인터페이스(user interface)부로 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고관절을 중심으로 충분한 재활이나 유연성 단련용으로 행할 수 있게 되며, 더욱이 인체의 하지를 지지하는 하체 받침대를 소정 각도씩 상하로 틸팅 회전(X축의 굴곡·신전)시키거나 좌우로 회전(Y축으로 측방 회전), 나선 방향의 비틀림(Z 축) 운동이 가능하도록 함으로써, 고관절의 주요 운동 기능을 담당하는 고관절의 주변 근육과 인대를 신장하여 고관절 유연성을 향상시킴으로써 기능적으로 바른 체형으로 교정을 유도하여 자세의 균형과 안정성을 도모할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 고관절 유연성 운동기구를 첨부 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 고관절 유연성 운동기구를 보인 사시도, 도 2 내지 도 6은 각각 도 1에 따른 고관절 유연성 운동기구의 작동을 보인 개략도, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고관절 유연성 운동기구를 보인 사시도, 도 8 내지 도 15는 본 발명에 따른 제 3 실시예에 의한 고관절 유연성 운동기구의 사시도 및 개략도, 도 16은 상기 제1 실시 내지 및 제3 실시 예 구성 및 동작이 가능하도록 한 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구 시스템 구성도, 도 17은 상기 구성 및 시스템을 구비하는 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구의 동작 플로우 차트이다.

먼저, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 의한 고관절 운동기구를 설명하면 다음과 같다.

이에 따르면, 본 실시 예의 고관절 운동기구는 내부에 모터가 설치된 지지대(100), 인체의 상지를 지지하는 상체 받침대(200), 상ㆍ하측으로 틸팅 가능하도록 구성되어 인체의 하지를 지지하는 하체 받침대(300), 상체 받침대와 하체 받침대 사이에 개재되어 엉덩이를 지지하는 골반 받침대(400), 모터의 구동력을 이용하여 하체 받침대(300)를 회동시키는 제어패널(500)을 포함한다.

지지대(100)는 하체 받침대(300)의 승강 또는 하강 작동시 바닥으로부터 충분한 이격 거리를 형성하도록 구성된다. 지지대(100) 내에는 골반 받침대(400)를 좌우로 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 모터(도시 생략)가 구비된다.

상체 받침대(200)는 사용자가 누웠을 때 둔부 이상의 상체를 지지하는 것으로, 지지대(100)의 상측에 일부분이 안착되어 길이 방향으로 충분한 길이와 폭을 가진 평판 형태로 제작된다. 이때, 상체 받침대(200)의 측면에는 제어패널(500)의 이동이 가능하도록 길이 방향으로 가이드레일(220)이 구비된다.

하체 받침대(300)는 상체 받침대(200)의 길이 방향의 연장선상에 구비되며, 좌우 한 쌍으로 이루어진 다리(110)를 지지할 수 있도록 동일한 형상으로 이루어진 한 쌍이 각각 동작하도록 구분된다. 각각의 하체 받침대(300)는 지지대(100)의 일측에 X 회전축(330)에 의해 소정 각도로 회전 가능하게 결합된다.

골반 받침대(400)는 상체 받침대(200)와 하체 받침대(300) 사이에 위치하여 상호 간에 별도의 동작이 가능하도록 구획 형성된다. 그리고 골반 받침대(400)의 하측에는 Y 회전축(420)이 수직으로 설치되며, 이 Y 회전축(420)은 지지대(100) 내부에 설치된 모터와 연결된다. 또한, 골반 받침대(400)의 내부에는 하체 받침대(500)를 상하 틸팅시킬 수 있도록 틸팅모터(도시 생략)가 설치된다. 한편, 골반 받침대(400)에 대해서 하체 받침대(300)가 상하로 틸팅 가능하도록 하체 받침대(300)와 골반 받침대(400)의 상호 접촉하는 부분에는 각각 힌지부(330)(430)가 대응 구비된다.

제어패널(500)은 모터와 전기적으로 연결되도록 상체 받침대(200)의 양측에 구비되며, 그 상면에는 운동기구를 조작하기 위한 다수의 조작버튼(510)이 구비되어 있다. 제어패널(500)은 한 쌍으로 이루어진 하체 받침대(300)에 각각 전기적으로 연결되며, 따라서 각각의 하체 받침대(300)를 개별적으로 동작시킬 수 있도록 구성된다. 이때, 전술한 바와 같이 사용자의 신체 조건에 맞춰 제어패널(500)은 상체 받침대(200)의 측면에 형성된 가이드레일(220)을 따라 수평 이동 가능하게 구성 된다.

한편, 상체 받침대(200), 하체 받침대(300) 및 골반 받침대(400)에는 인체 부위를 고정할 수 있도록 고정부재(600)가 구비된다. 이때, 고정부재(600)는 사용자의 신체 예컨대, 다리의 둘레에 대한 적절한 길이 조절이 가능하도록 적당한 탄력을 보유한 밴드(610)와, 이 밴드(610)를 고정해 주는 버클(620)로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상체 받침대(200), 하체 받침대(300) 및 골반 받침대(400)의 상면에는 사용자에게 편안함을 제공할 수 있도록 인체의 굴곡에 대응되는 쿠션패드(210)(310)(410)가 구비되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 고관절 운동기구를 도시한 것이다.

이에 따르면, 본 실시예의 고관절 운동기구는 제1실시예의 구성과 대동소이하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하며 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제1 실시 예에 따르면, 하체 받침대(300)의 상승 또는 하강에 따른 회전시 인체의 하지와 하체 받침대(300)와의 마찰력에 의해 하지가 자연스럽게 미끄러지지 않고 밀리는 현상이 발생할 수가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 하체 받침대(300) 상에 롤러(320)가 회전 가능하게 구비된다. 이 롤러(320)는 하체 받침대(300)의 상승 또는 하강에 따른 회전시 인체의 하지와의 마찰력을 감소시켜 하체 받침대(300)에 안착된 하지가 자연스럽게 신장 또는 굴곡될 수 있도록 한 것이다. 더불어, 롤러(320)는 하지에 지압 효과를 부 여할 수도 있으므로 운동 효과를 배가시킬 수도 있는 것이다.

이에 더해서, 롤러(320)의 외주면에는 다수의 지압돌기(321)가 돌출되어 사용자에게 충분한 지압 효과를 제공할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 도 8 내지 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 제3 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

이하 기술되는 구성은 제1 및 제2 실시 예에서 보다 세분화 된 기구 구성 및 동작을 설명하기 위하여 보다 세분화시킨 것으로 비록 명칭이 상이하기는 하지만 제3 실시 예는 제1 및 제2 실시 예의 개량된 구조로 기술적 사상은 동일한 것으로 이해하여야 할 것이다.

먼저, 제1 실시 예에서의 하체 받침대(300)는, 허벅지판(360), 무릎하판(370), 발판(350)으로 세분하여 구분하고, 허벅지판(360)은 길이 방향 연장/신축이 가능하고록 하고, 발판(350)은 회전 동작이 가능할 뿐만 아니라 발판 각도 조절이 가능하도록 구성함이 바람직하다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 허벅지판 길이 조절부(365)에서는 신장에 따른 무릎 관절의 위치를 조절하고, 발판 회전부(352)에서는 사용자의 엎드림 자세를 구현할 수 있도록 발판(350)을 아래 쪽으로 뒤집을 수 있게 하여 180° 회전이 가능하도록 하며, 발판 각도 조절부(353)에서는 발판(350)이 수평 방향, 즉 사용자 다리가 뻗어 있는 방향에서 90° 각도에서 발판(350)이 사용자 다리를 향하여 기울어질 수 있도록 조절 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 발판 위치 조절부(351)에서는 사용자 다리의 길이에 따라서 발판(350)의 위치, 즉 사용자 신장 차이에 따른 하퇴부 길이 조절을 위하여 발판(350) 위치의 길이방향 조절이 가능하도록 구성함이 바람직하다.

그리고, 무릎 관절 연결부(375)는 x축(상하운동) 1축 움직임이 가능하도록 한 연결 구조이다. 이는 90° 각도로 하부 방향으로 꺾임이 가능하도록 하여 사용자의 앉은 자세 구현이 가능하도록 하기 위한 구성이다.

이어서, 골반 받침대(400)는 고관절 연결부(450)로 명하였으며, 이는 골반 받침대에서 허벅지 방향의 끝단인 하체 받침대 연결부의 연결부재로 구성되는 부위로, 이는 상하운동인 x축, 좌우 회전운동인 y축, 비틀림 운동인 z축, 즉 3축 방향에서의 움직임이 가능한 연결 부분이다. 즉, 좌우 45° 씩 90° 범위에서 좌우 회전이 가능하며, 상승/하강, 비틀림 동작이 가능하도록 하며 초기 움직임 설정시 원하고자 하는 위치 설정에 따른 동작 구현이 용이하도록 하고 있다. 이 경우, 고관절 볼 조인트(ball joint) 사용으로 전방향 고관절 운동이 가능할 것이다.

이어서, 상체 받침대(200)는 등판(200)으로 명하였으며, 다시 이를 등판 이동부(270), 등판 좌우 회전부(280)로 구분하였다. 상기 등판 이동부(270)는 고관절 운동에 따라서 변하는 사용자 등의 위치를 보정하는 부분이며, 등판 좌우 회전부(280)는 좌우회전 운동인 y축 1축 움직임을 갖는 lateral bending 구조로, 이는 허리 아래쪽의 사용자 회전 동작 구현을 등판의 반대 회전으로 대체하도록 하기 위함이다. 이를 위한 등판 좌우 회전은 좌우 30° 범위에서 이루어지도록 함이 바람직하다.

상기 등판 이동부(270)는 사용자의 고관절 운동에 따른 등의 위치 변경시 이 를 보정하기 위한 것으로 이를 위하여 사용자 등이 파지되어 지지되는 부분으로 길이방향 움직임이 가능하도록 구성함이 바람직하다.

전체 높낮이 조절부(130)는, 기구 전체 높낮이 조절 부분으로 앉은 자세 또는 사용 편리를 위하여 기구물 전체 높이를 조절하는 부분으로 지지대(100)에 설치하며, 이 경우 팔걸이부(150) 높이 또한 연동적으로 조절되도록 함이 바람직하다. 도면에서는 자바라 구조의 신축 유연 소재를 도시하고 있으나, 이에 국한되지 않음은 너무도 당연하다.

상기한 운동기구 각 구성은 위치 조절 및 각도 설정, 회전 반경 등 사용자의 고관절 운동에 필요한 최적의 조건을 설정한 후 이러한 동작을 구현할 수 있는 구성으로 이는 하기 기술되는 고관절 운동에 따른 효과를 달성하기 위함이다.

한편, 머리받침(290)은 등판(200) 상단 중앙부에 사용자 정수리 부분이 파지되어 사용자가 편안함을 가질 수 있도록 한 구조물이다.

팔걸이부(150)는 통상적인 팔걸이 구조와 유사하나, 상기 고관절 연결부(450)를 지지하는 전체 높낮이 조절부(130)의 상하 움직임에 연동되어 팔걸이부(150) 높이도 조절되도록 하기 위하여 양측 팔걸이부(150) 내측 일면과 이와 인접하여 대면하는 사용자 엉덩이 부분이 파지되는 고관절 연결부(450) 측면은 상하 높이 조절 연동부재(미도시됨)를 구비하도록 함이 바람직하다.

바닥 고정판(900)은 상기 기구 저면 구조를 지지하기 위하여 바닥에 설치되는 구조로 대략 기구 크기보다 조금 더 큰 사이즈를 갖는 사각 형상으로 일정 두께를 갖도록 함이 바람직하다.

상기한 각 구성 부분의 축 운동은 각 축에 구비되는 다수의 소형 엑츄에이터로 구성되는 구동부(730) 및 도시된 바와 같이 자바라와 같은 유연성 신축 부재를 통하여 구현이 가능하나, 구동 방법은 이에 한정되지 않으며 본 발명의 실시 예에 따른 동작 구현이 가능한 다양한 구동 수단에 의하여 가능할 것이다.

아울러, 본 발명에 따른 다수 엑츄에이터 구동 및 기구 움직임은 유압식, 공압식 또는 전기식 방식 중 어느 하나를 선택하여 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동 동작 구현이 가능할 것이다.

또한, 본 발명에서는 햄스트링 스트레칭 효과를 극대화하기 위하여 햄스트링의 스트레칭 기능과 슬관절 운동을 동시에 수행할 수 있는 기능을 부가하고 있다.

상기 제1 실시 내지 및 제3 실시 예 구성 및 동작이 가능하도록 한 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구 시스템은 다음과 같이 분류할 수 있다.

크게 구분하면, 기구 구동 및 움직임 면에서 분류되는 센서부(710, 720)와 구동부(730)로 구성되는 기구 구동 시스템(700), 및 이를 제어하는 제어부(810), 디스플레이부(820) 및 유저인터페이스(user interface, 830)부로 구성되는 제어측 시스템(800)으로 분류가 가능한 데, 이를 더욱 상세하게 분류하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 센서부(710, 720)는 기구의 기본적인 정상동작 감지센서부(710)와 비상동작 감지센서부(720)로 나눌 수 있으며, 상기 정상동작 감지센서부(710)는 힙조인트각 센서, 무릎조인트각 센서, 중량(체중)센서, 압력센서로 구성되며, 이는 기구의 정상적인 컨트롤을 수행하기 위한 필수적인 정보를 측정하기 위한 센서들이 다.

비상동작 감지센서부(720)는 충격감지센서, 제한(limit)센서, 심장박동(heartbeat)센서 혈압(blood pressure)센서로 구성되며, 이는 기구의 비정상적인 상황을 판단하여 이를 정상적으로 제어하기 위한 정보를 측정하기 위한 센서들이다.

상기 구동부(730)는, x축 힙조인트 엑츄에이터, y축 힙조인트 엑츄에이터, z축 힙조인트 엑츄에이터, 무릎(knee)조인트 엑츄에이터, x축 발목(ankle) 엑츄에이터, z축 발목(ankle) 엑츄에이터, 등판(back panel) 조절 엑츄에이터로 구성하며, 이에 따라서, 기구의 실질적인 움직임을 유발하며, 고관절은 x축, y축, z축의 3축, 무릎 관절은 x축 1축, 발목은 x축, z축의 2축 조합의 방향으로 회전이 가능하다. 등판은 y축 방향의 회전과 x축 방향의 옵셋(offset) 변경이 가능하다.

상기 센서부와 구동부는 제어부와 상호 긴밀하게 정보를 교환하며 시스템 동작이 가능하게 하는데, 상기 센서부에서 감지된 신호 및 측정값은 제어부에 제공되며, 제어부는 내장된 제어프로그램에 의하여 구동부에 구동신호를 인가하게 된다. 즉, 제어부는 사용자의 입력장치 조작에 의한 동작을 해석하고 그에 알맞은 동작을 수행하도록 한다. 이를 위하여 기구 측 센서를 통하여 상시 기구 상태를 측정하고 이에 맞춰서 필요한 변동(움직임)을 기구측 구동부인 엑츄에이터들을 제어하여 구현하게 된다.

디스플레이부(820)는 LED, LCD 모니터, 스피커, 진동기(vibrators)로 구성 가능하며, 상기 센서부에 의하여 측정된 측정값 정보를 표시하여 사용자에게 인지 시키는 기능을 한다. 이러한 디스플레이부는 여러 장치로 구성될 수 있으며 화면 및 영상, 또는 음성과 진동 등을 통하여 현재 기구 동작 상태 및 상황을 사용자에게 표시하여 주게 된다.

유저인터페이스부(830)는 키패드, 터치패드, 조이스틱 등으로 구성이 가능하며, 이는 사용자가 필요에 따라서 기구 구동을 편리하게 변경 동작시킬 수 있도록 하기 위한 구성이다. 즉, 키, 터치스크린 또는 조이스틱과 같은 입력장치 또는 조정장치를 이용하여 현재 기구의 움직임을 설정하거나 변경할 수 있다. 또한, 비상시 응급상황에 대비한 이머전시 리셋(emergency reset) 기능, 즉, 심박동, 혈압 등의 이상 증세에 대한 대처를 쉽게 하기 위한 알람 기능과 연계한 기기 구성이 바람직하다.

이어서, 상기 구성 및 시스템을 구비하는 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구의 동작 플로우를 간단하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 기구에 전원을 인가하고 시작 버튼을 누른다(S100). 이에 따라서 사용자는 초기 자세를 설정(S200)하는데 초기자세 설정 전 대기 자세는 앉은자세 또는 누운자세로 조절이 가능하다. 먼저 바른 자세 또는 엎드린 자세 설정 후 좌/우측 고관절 및 등판 설정을 하고 고관절 및/또는 슬관절 운동 선택 후 마사지 기능에 대하여 부가 설정을 마치게 되면 초기 자세 설정이 완료된다.

이어서, 완료자세 설정(S300)을 수행하게 되는데, 이 경우 사용자는 좌/우측 고관절 높이 및 등판 측면각 설정이 가능하게 된다.

이어서, 운동설정(S400) 과정이 진행되는데, 이 경우는, 좌우 고관절 교차, 개별/ 연속운동 선택, 운동각, 등판회전각, 운동시간, 운동횟수 등의 설정이 가능하다.

이렇게 설정된 값에 따라서 사용자 운동이 진행(S500)되는데, 운동시 응급상황 발생(S610) 시에는 응급상황을 처리(S710)하여 종료(S800)하고, 응급상황 발생 없이 정상적으로 운동 완료(S620)된 경우에는 다시 처음으로 피드백(S720) 후 운동진행 시작(S100) 단계 또는 종료(S800) 단계로 이어지게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 고관절 운동기구의 작용을 설명하면 다음과 같다.

대퇴의 전면(허벅지 앞쪽)은 대퇴사두근이라는 근육으로 이루어져 있다. 대퇴직근, 중간광근, 내측광근, 외측광근 이 네 근육을 통틀어서 대퇴사두근이라고 한다. 이 근육이 주로 하는 일은 무릎을 펴는 일이다. 이 중에서 대퇴직근은 무릎을 펴는 동작과 더불어 고관절을 굴곡하는 작용을 한다.

대퇴의 후면(허벅지 뒤쪽)에는 대퇴이두근, 반건양근, 반막양근이라고 하는 세 근육이 있다. 대퇴 후면의 세 근육을 총칭하여 슬건근(Hamstrings)이라고 부른다. 대퇴를 뒤에서 보면, 대퇴이두근은 중앙에서 외측에 있고, 반건양근은 절반이 건 모양이며 중앙부에서 내측에, 반막양근은 반건양근보다 심부에 위치한다. 이들 세 근육이 슬건근을 형성하여, 무릎을 굴곡시키고 고관절을 신전시키는 작용을 한다.

고관절을 굴곡하는 근육은 장요근이라 하고, 장골근, 대요근, 소요근을 통틀어서 장요근이라 한다. 고관절을 신전하는 근육은 대둔근과 슬건근이다. 고관절을 외전하는 근육은 중둔근과 대퇴근, 막장근이다. 근육의 문제가 발생하는 원인은 일 반적으로 근력 약화나 경직으로 인한 근육 단축으로 인한 유연성 저하로 관절의 움직임 감소와 체형의 불균형, 신경과 근육 간의 협응력 저하 등을 들 수 있다. 슬건근은 근육의 경직과 단축이 많이 발생하는 것으로 알려져 있고, 이로 인한 근육 단축은 골반의 정상적인 움직임을 방해하여 요추 4번, 5번의 과운동성으로 관절이 불안정하여 요통을 유발하는 원인근육이다. 또한, 장요근도 단축되면 허리의 만곡이 정상보다 증가되어 허리 부담을 가중시켜 요통을 유발한다.

일반적으로 근육은 사용하지 않으면 위축되고, 위축된 근육에서는 근력과 유연성이 저하된다.

고관절의 기본적인 운동역학을 살펴보면, 고관절의 정상적인 움직임 각도는 굴곡 시 슬관절 신전 상태에서는 80°, 슬관절 굴곡 상태에서는 120°이며, 이때 슬건근, 박근, 좌골대퇴인대, 하관절낭의 단축이 생기면 이러한 움직임 각도에 제한을 받게 된다.

고관절의 신전 시 슬관절 신전상태에서는 20°의 각도가 정상이고, 장요근, 장골대퇴인대, 치골대퇴인대의 단축이 오면 정상적 움직임 각도를 제한한다. 슬관절이 굴곡된 상태에서 신전은 0°이고, 이는 대퇴직근이 제한한다.

고관절의 외전 시 40° 각도로 벌려지는 움직임이 정상이고, 내전근과 슬건근, 치골대퇴인대, 하관절낭의 단축으로 정상적 움직임을 제한한다.

내전 시는 25° 각도가 정상이고, 중둔근, 대퇴근막장근과 장경인대, 좌골대퇴인대 상부섬유의 유착이나 단축으로 정상적 움직임을 제한한다.

고관절 내회전의 정상적 움직임은 35°이고, 외회전근(이상근, 내외폐쇄근, 상하쌍 자근)과 좌골대퇴인대의 단축으로 정상적 움직임을 제한한다.

고관절 외회전의 정상 움직임은 45°이고, 내회전근(중둔근, 소둔근, 대퇴근막장근)과 장골대퇴인대, 장경인대의 단축으로 정상적 움직임을 제한한다.

따라서, 우리 몸의 중심축인 골반과 고관절의 움직임에 제한이 있는 동작은 그 주변 근육과 인대 등의 연부 조직의 단축으로 인해 유연성이 저하되고, 그러한 유연성의 저하로 다른 부위의 관절(특히 척추관절)에 영향을 미쳐 보상적인 자세 패턴이 형성되고, 이러한 보상패턴은 각 기관에 정상적인 움직임을 만들어 내지 못하게 되어 각종 근골격계 질환의 원인을 제공하게 된다.

고관절의 주변 근육 중에 자세를 유지하는 근육은 일반적으로 짧아지기 쉬운 단축성 근육들이다. 이중 특히 2개의 관절을 지나는 이중 관절근육은 자세성 근육이면서, 단축성 근육이다.

이러한 고관절을 굴곡하는 장요근, 대퇴직근, 내전하는 박근, 신전하는 슬건근, 외전하는 대퇴근막장근과 장경인대 등의 근육이 짧아지기 쉬운 대표적인 단축성 근육이다.

고관절 유연성 운동기구는 자세유지 근육이면서, 단축성 근육의 저하된 유연성을 증가시켜 주며, 바른 자세를 유지 할 수 있도록 도와준다.

또한, 요통, 골반통, 좌골신경통, 이상근증후군, 무릎관절염, 경부통, 흉부통 등의 근골격계 통증과 척추 측만증, 흉추 후만증, 요추 전만증, 내반슬(○다리), 외반슬(X다리), 골반 비틀림으로 인한 하지의 길이차이, 고관절의 전경증, 후경증 등의 근골격계 장애를 해결 할 수 있는 길을 열어 줄 수 있다.

이러한 점을 참고로 하여 본 발명의 고관절 운동기구는 사용자로 하여금 인위적인 힘을 가하지 않고 편안하게 진행할 수 있도록 한 것이다.

즉, 상체를 상체 받침대(200) 상에 눕히고 하체를 하체 받침대(300) 상에 안착시킨 상태에서, 고정부재(600)를 이용하여 발목, 무릎 및 골반 등을 운동기구에 고정한다.

그 후, 제어패널(500)을 이용하여 각 하체 받침대(300)를 소정 각도씩 상하로 틸팅 회전시켜 상승 또는 하강시키거나 좌우로 회전, 또는 나선 방향의 비틀림 운동을 수행하게 되면, 고관절의 주요 운동 기능을 담당하는 장요근, 대퇴사두근 및 슬건근, 내전근, 외전근, 내회전근, 외회전근의 신장과, 고관절 주변 인대인 장골대퇴인대, 좌골대퇴인대, 치골대퇴인대 등의 연부조직의 신장을 통하여 골반과 고관절의 유연성 증진으로 우리 몸의 지주대인 골반과 고관절의 안정성을 도모하여 인체의 불균형을 초래할 수 있는 원인을 효과적으로 해결할 수 있는 방향을 제시해 줄 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 의한 고관절 유연성 운동기구를 보인 사시도.

도 2 내지 도 6은 각각 도 1에 따른 고관절 유연성 운동기구의 작동을 보인 개략도.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 고관절 유연성 운동기구를 보인 사시도.

도 8 내지 도 15는 본 발명에 따른 제3 실시 예에 의한 고관절 유연성 운동기구의 사시도 및 개략도

도 16은 상기 제1 실시 내지 및 제3 실시 예 구성 및 동작이 가능하도록 한 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구 시스템 구성도

도 17은 상기 구성 및 시스템을 구비하는 본 발명에 따른 고관절 유연성 운동기구의 동작 플로우 차트

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 지지대 130; 높낮이조절부

150; 팔걸이부 200; 상체 받침대

210 ; 쿠션패드 220; 가이드레일

270; 등판이동부 280;등판좌우회전부

300 ; 하체 받침대 310 ; 쿠션패드

320 ; 롤러 321 ; 지압돌기

330 ; X 회전축 360; 허벅지판

365; 허벅지판길이조절부 400 ; 골반 받침대

410 ; 쿠션패드 420 ; Y 회전축

500 ; 제어패널 510 ; 조작버튼

600 ; 고정부재 610 ; 밴드

620 ; 버클

Claims (14)

1. 내부에 모터가 설치된 지지대;

   상기 지지대의 일측에 설치되어 인체의 상지를 지지하는 상체 받침대;

   상기 상체 받침대의 일측에 설치되는 골반 받침대;

   상기 지지대와 골반 받침대 사이에 골반의 측면굴곡이 가능하도록 Y축의 좌ㆍ우회전이 이루어질 수 있도록 설치되는 Y 회전축;

   상기 골반 받침대에 길이 방향으로 구비되며, 상ㆍ하측으로 틸팅(X축으로의 굴곡ㆍ 신전) 가능하도록 X 회전축이 구성되어 인체의 하지를 지지하는 한 쌍의 하체 받침대;

   상기 지지대에 결합되어 모터의 구동력을 이용하여 하체 받침대를 회동시키는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 받침대에는 인체 부위를 고정할 수 있도록 고정부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 고정부재는 길이 조절이 가능하도록 밴드와, 상기 밴드를 고정해 주는 버클로 이루어진 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 하체 받침대에는 롤러가 회전 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 롤러의 외주면에는 다수의 지압돌기가 돌출되는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 받침대의 상면에는 인체의 굴곡에 대응되도록 쿠션패드가 구비되는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 각 받침대의 모양에 있어 골반 받침대는 상체 받침대에 대하여 Y축으로의 회전이 되도록 볼록 모양의 형태로 상체 받침대는 오목 모양의 형태로 대응되도록 하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 골반 받침대를 구성하는 고관절 연결부에서는 x축 상하운동, y축 좌우 회전운동, z축 나선 비틀림 운동인 3축 회전 운동이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 하체 받침대를 구성하는 허벅지판 길이 조절부에서는 사용자 신장에 따른 무릎 관절 위치를 조절할 수 있도록 하여 안치된 사용자 무릎 방향으로 길이 변화가 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 허벅지판 길이 조절부에 대면 연장되는 무릎 관절 연결부에서는 x축 상하운동인 1축 움직임이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 하체 받침대 끝단으로 사용자 발바닥을 지지하도록 사각 판상 형상으로 구성되는 발판은, 사용자 다리 길이에 따라서 발판 위치를 조절하는 발판위치 조절부와, 세워진 발판 위치를 아래 쪽으로 향하도록 180° 회전이 가능하도록 하는 발판 회전부와, 사용자 다리 방향과 90° 각을 이루는 발판을 60° 까지 다리를 향하여 기울임 조절할 수 있는 발판 각도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구
12. 청구항 8에 있어서,

    상기 골반 받침대 높이를 형성하는 지지대에는 사용자의 앉은 자세 또는 사용 편리를 위하여 기구물 전체 높이를 조절할 수 있는 높낮이 조절부를 구성하며, 상기 기구물 높이 조절시 팔걸이부 높이가 연동적으로 조절되도록 양측 팔걸이 내측 일면과 이와 인접하여 대면하는 사용자 엉덩이 부분이 파지되는 고관절 연결부 측면은 상하 높이 조절 연동부재를 구비하도록 하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구
13. 청구항 1에 있어서,

    상기 상체 받침대를 구성하는 등판은 사용자 등을 파지하기 위한 것으로, 고관절 운동에 따라서 변하는 등의 위치를 보정하는 등판 이동부와, 허리 아래 쪽의 회전 구현을 등판의 반대 회전으로 대체하기 위한 등판 좌우 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동 기구
14. 청구항 1항 내지 13항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

    상기 고관절 운동 시, 기구 구동 및 움직임 면에서 기구 동작 시스템은, 다수 센서를 구비하는 센서부와, 3축 움직임을 매개하는 구동부, 사용자의 입력장치 조작에 의한 동작을 해석하고 그에 알맞은 동작을 수행하도록 하며 상기 센서부 및 구동부 동작을 제어하는 제어부, 상기 센서부에 의하여 측정된 측정값 정보를 표시하여 사용자에게 인지시키는 디스플레이부 및 사용자가 필요에 따라서 기구 구동을 편리하게 변경 동작시킬 수 있도록 하기 위한 구성인 유저인터페이스(user interface)부로 구성하는 것을 특징으로 하는 고관절 유연성 운동기구

Images