KR101392006B1

KR101392006B1 - 견갑골용 수동 운동장치

Info

Publication number: KR101392006B1
Application number: KR1020130044136A
Authority: KR
Inventors: 천승철
Original assignee: 건양대학교산학협력단
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2014-05-07

Abstract

본 발명은 재활치료를 목적으로 견갑골(scapular)에 수동적인(passive) 운동을 가함으로 어깨관절(shoulder joint)의 움직임 시 흉견갑관절(scapulothoracic joint)에서 일어나는 움직임을 원활하게 해주는 견갑골용 수동 운동장치에 관한 것이다.

Description

견갑골용 수동 운동장치 {CONTINOUS PASSIVE MOTION DEVICE FOR THE SCAPULAR}

본 발명은 견갑골용 수동 운동장치에 관한 것으로서, 자세하게는 재활치료를 목적으로 견갑골(scapular)에 수동적인(passive) 운동을 가함으로 어깨관절(shoulder joint)의 움직임 시 흉견갑관절(scapulothoracic joint)에서 일어나는 움직임을 원활하게 해주는 견갑골용 수동 운동장치에 관한 것이다.

어깨관절은 인체에서 가장 큰 운동 범위를 갖는 복합적인 관절로써 크게 상완관절(glenohumeral joint), 견쇄관절(acromioclavicular joint), 흉쇄관절(sternoclavicular joint) 및 흉견갑관절(scapulothoracic joint)의 총 4개 관절을 통해 움직임이 이루어진다.

이때 통상적으로 어깨관절의 총 움직임 각이 180도라 하면, 상완관절에서 120도, 흉견갑관절에서 60도의 움직임을 통해 총 180도의 각도로 움직임이 가능해진다. 또한, 어깨관절의 총 움직임 각도가 90도라 하면, 상완관절에서 60도, 흉견갑관절에서 30도의 움직임을 통해 90도의 움직임이 가능해진다.

즉, 상완관절과 흉견갑관절의 움직임이 2대 1의 비율로 어깨관절의 복합적인 움직임이 나타나게 되므로, 움직임에 큰 비율을 차지하는 흉견갑관절은 어깨관절의 움직임에서 매우 중요한 역할을 한다.

따라서 각종 재활시설에서의 어깨관절 치료접근과 방법에서 흉견갑관절의 움직임은 매우 중요하게 다루어지고 있으며, 상지 움직임에 재활문제를 가진 환자들은 대부분 흉견갑관절의 재활치료를 필요로 하고 있다.

하지만 어깨관절 및 주관절을 포함한 상지의 재활치료를 위해 최근에 소개되고 있는 수동운동장치(CPM; continous passive motion)는 오십견 환자를 위한 로봇형 상지 운동기기, 상지의 복합적인 움직임을 위한 보조기기, 바이오 피드백을 활용한 어깨관절 치료기 등의 다양한 어깨관절 치료장치로 이루어지고 있음에도, 모두 흉견갑관절의 움직임을 배제하고 상완 및 주관절에 대한 움직임만을 다루고 있다.

그 이유로는 흉견갑관절이 해부학적으로 다른 상지 관절들과 달리 평면관절(plane joint)을 이루고 있으며, 고정 및 운동을 위한 접근이 어렵기 때문에 재활치료장치의 개발에도 어려움이 있는 것으로 여겨진다.

하지만, 체간 전면 상부와 견갑골의 고정과 함께 견갑골 움직임 특성에 따른 수동 관절의 가동운동은 상지 관절에 문제를 보이는 다양한 질환군의 증상 및 합병증을 해결하는데 큰 도움을 줄 수 있으므로 개발이 시급한 부분이라 할 수 있다.

예를 들어 뇌졸중 환자들의 어깨 통증 및 어깨 관절 문제는 전체 합병증의 90%를 차지할 정도로 높으며, 오십견과 같은 어깨 통증 및 질환군은 일반인들에게서도 매우 흔하게 나타나는 질환에 해당된다고 알려져 있어, 어깨 관절의 치료는 신경계 및 근골격계 질환자들 모두에게 시급히 해결되어야 할 부분으로 인식된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 견갑골(scapular)에 평면적인 왕복 및 화전의 수동적인(passive) 운동을 가함으로 어깨관절의 움직임 시 흉견갑관절의 움직임을 원활하게 하도록 돕는 견갑골용 수동 운동장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 사용자의 상반신을 지지하는 상체고정부; 사용자의 뒤쪽에서 견갑골을 잡아 지지하는 지지부와, 상기 지지부를 설정된 범위 내에서 상하좌우 및 대각선 방향 중 선택되는 방향으로 왕복운동시키거나 원을 그리며 회전운동을 시키도록 구성된 모션부와, 전동수단을 통해 상기 모션부를 동작시키는 구동부로 이루어지며 상기 상체고정부에 연결되는 견갑골운동부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상체고정부는 사용자의 뒤쪽에 세로방향으로 형성되는 메인프레임과, 상기 메인프레임의 상측에 결합하여 사용자의 목 부분을 지지하는 목받침부와, 상기 메인프레임의 하측에 결합하여 사용자의 허리 부분을 지지하는 허리받침부와, 상기 메인프레임의 중간 부분에 연결되어 사용자의 양 옆구리를 감싸는 형태로 전면으로 돌출되되 상하 높이조절 및 전후 길이조절이 가능한 측방프레임과, 상기 측방프레임의 끝 부분에 결합하여 사용자 상체를 앞쪽에서 지지하는 고정대로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메인프레임 하단에 사용자가 앉을 수 있도록 각도 조절이 가능하게 결합하는 좌판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 모션부는 상기 구동부로부터의 가해지는 왕복운동 방향을 조절하는 회동부를 포함하고, 상기 구동부는 축을 회전시키는 전동기로 이루어지는 상기 전동수단과, 상기 전동수단의 축 회전 속도를 감속시키는 감속수단과, 상기 감속수단을 통해 조절된 축 회전을 왕복운동으로 변환하는 변환수단을 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는 축을 회전시키는 전동기로 이루어지는 상기 전동수단과, 상기 전동수단의 축 회전 속도를 감속시키는 감속수단과, 상기 감속수단을 통해 조절된 축 회전을 상기 모션부가 원을 그리며 회전하는 운동으로 변환하는 편심축을 포함할 수 있다.

본 발명은 견갑골에 직접적인 움직임을 가함으로 이에 밀접하게 연결된 흉견갑관절의 움직임을 원활하게 함에 매우 효과적이며, 나아가 어깨 관절에 통증 및 관절 움직임에 문제를 보이는 다양한 신경계 및 근골격계 질환자들의 증상을 완화할 수 있다.

또한, 본 발명에 대한 보건의료 재활치료 분야의 필요성 및 기능의 중요성, 시장의 요구로 인해 사회경제적 국민편익을 비롯한 의료비용 감소에 매우 중요한 기여를 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에서 왕복운동을 위한 견갑골운동부의 구조를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에서 회전운동을 위한 견갑골운동부의 구조를 나타낸 사시도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 견갑골용 수동 운동장치의 구조를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도로서, 사용자가 앉은 자세로 사용할 수 있도록 본 발명을 의자형태로 구현한 모습을 나타내고 있으며, 상체고정부(1)와 견갑골운동부(3)로 주요 구성이 이루어지고 있다.

상기 상체고정부(1)는 견갑골의 운동 중 가능한 사용자의 상체가 움직이지 않도록 지지하는 구성이다. 본 발명은 사용자의 양측 어깨 뒷부분에 위치한 견갑골을 잡아 상하좌우 등 평면상의 움직임을 가하게 되므로 상기 상체고정부(1)는 원활한 견갑골의 운동을 위해서는 사용자 신체가 앞으로 밀리거나 흔들리는 것을 방지하게 된다.

상기 견갑골운동부(3)는 상기 상체고정부(1)에 연결되되 사용자의 견갑골을 잡아 수동적인 움직임을 가해줌으로 흉견갑관절의 움직임을 만들기 위한 구성으로 지지부(31)와 모션부(32)와 구동부(33)의 세부구성으로 이루어진다.

상기 지지부(31)는 사용자의 양측 어깨 뒤쪽 부분에 쌍으로 배치되어 사용자의 견갑골을 잡아 지지한다. 이때 상기 지지부(31)는 피부 외측으로부터 견갑골에 움직임을 전달하도록 사용자의 견갑골 외측을 따라 잡아줄 수 있도록 구성되는 것이 이상적이라 할 수 있으나, 사용자마다 견갑골의 크기가 다르므로 상기 지지부(31)의 외측으로 사용자의 견갑골 방향을 향해 돌출되는 신축성의 돌기를 다수 형성하여 사용자의 견갑골 부분이 가능한 상기 지지부(31)에 밀착될 수 있도록 구성하게 된다.

또한, 필요에 따라 상기 지지부(31)를 일정한 단위로 사이즈를 변형시키면서 다양한 크기로 제작하여, 사용자의 견갑골의 치수가 근접한 지지부를 선택하여 탈부착할 수 있도록 구성하는 방식도 가능하다.

상기 모션부(32)는 상기 지지부(31)가 설정된 범위 내에서 상하좌우 및 대각선 방향 중 선택되는 방향으로 왕복운동을 하거나 원을 그리며 회전운동을 할 수 있도록 구성된 구성으로, 상기 지지부(31)가 움직일 수 있는 공간을 포함하게 된다.

통상 견갑골이 상하 또는 좌우 방향으로 움직일 수 있는 범위는 비교적 좁으므로, 상기 지지부(31)가 상하 또는 좌우 방향으로 왕복운동 할 수 있는 범위는 10㎝ 이내가 될 것이다. 또한, 상기 지지부(31)가 상하좌우의 최대 이동 범위 내에서 원을 그리면서 회전운동을 할 수 있도록 상기 지지부(31)가 위치하는 공간이 원을 형성하도록 구성하게 된다.

상기 구동부(33)는 외부로부터 공급되는 전원을 통해 작동하는 전동수단(331)을 통해 상기 모션부(32)를 동작시켜 상기 지지부(31)를 움직이는 구성으로, 상기 전동수단(331)은 구체적으로 전기에너지를 통해 회전력을 발생시키는 전동기로 이루어질 수 있으며, 전동기의 회전을 왕복운동 또는 편심 회전운동으로 변환하는 수단이 구비된다.

본 발명은 다양한 형태로 구현가능하나 도 1을 통해 설명되는 바람직한 실시예에서는 상기 상체고정부(1)는 구체적으로 메인프레임(11)과, 목받침부(12)와, 허리받침부(13)와, 측방프레임(14)과, 고정대(15)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 메인프레임(11)은 사용자의 뒤쪽에 세로방향으로 형성되어 사용자의 신체와 함께 다른 구성들을 지지하는 구성으로, 수직으로 형성된 일종의 등받이 역할을 하는 구성이라 할 수 있으며, 양측 견갑골에 동시에 움직임을 가하는 좌우대칭구조를 갖는 본 발명의 특성상 사용자의 신체의 중앙에 위치하도록 구성된다.

즉 본 발명에서 사용자의 등 구체적으로 견갑골이 위치한 부분이 상기 견갑골운동부(3)에 밀착되는 것이 바람직하므로, 도 1에서 나타난 바와 같은 의자형태로 이루어지거나 또는 후술 되는 도 2에서와 같이 침대의 형상으로 이루어졌을 때 사용자가 등을 기대는 형태가 되므로 상기 메인프레임(11)을 통해 사용자의 상체를 지탱할 수 있어야 한다.

상기 목받침부(12)는 상기 메인프레임(11)의 상측에 결합하여 사용자의 목 부분을 지지하는 구성으로서, 사용자의 목 부분을 부드럽게 감싸 사용자가 편안한 자세를 유지할 수 있도록 하면서 견갑골 운동시 상체를 고정하고, 견갑골로부터 전해지는 진동 및 충격을 완화하게 된다.

상기 허리받침부(13)는 상기 메인프레임(11)의 하측에 결합하여 사용자의 허리 부분을 지지하는 구성으로서, 상기 목받침부(12)와 마찬가지로 사용자의 허리 부분을 부드럽게 감싸 사용자가 편안한 자세를 유지할 수 있도록 하면서 견갑골 운동시 상체를 고정하고, 역시 견갑골로부터 전해지는 진동 및 충격을 완화하게 된다.

상기 측방프레임(14)은 상기 메인프레임(11)의 중간 부분에 연결되어 사용자의 양 옆구리를 감싸는 형태로 전면으로 돌출되되 사용자의 신체조건에 맞춰 상하 높이조절 및 전후 길이조절이 가능하도록 구성된다.

구체적으로 상기 측방프레임(14)은 상기 메인프레임(11)을 따라 슬라이드 이동 가능하고 길이조절이 가능한 텔레스코프관 및 조절된 길이로 고정할 수 있는 고정수단으로 이루어질 수 있으며, 사용자의 체간 상부를 고정함에 있어 움직임이 가해지는 견갑골에 최대한 가까운 위치로 이동시킬 수 있도록 구성한다.

상기 고정대(15)는 상기 측방프레임(14)의 양끝 부분에 결합하여 사용자 상체를 앞쪽으로부터 지지하는 구성으로, 사용자의 체간 상부의 원활한 고정과 후면에서 전해지는 진동 및 충격을 완화하기 위해 쿠션을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이때 상기 견갑골운동부(3)의 일부도 상기 메인프레임(11)에 연결되도록 하되, 사용자의 신장과 어깨너비 등에 차이가 있음을 감안하여 상기 견갑골운동부(3)의 위치를 상하 및 좌우로 이동시킬 수 있도록 구성한다.

이는 상기 견갑골운동부(3)가 상기 메인프레임(11)을 따라 슬라이드 이동가능하며 양측 끝 부분의 지지부(31) 및 모션부(32) 사이의 폭을 조절할 수 있도록 텔레스코프관으로 연결함으로 구현가능하다.

도 1에서는 사용자가 편하게 앉은 자세로 사용가능하도록 상기 메인프레임(11) 하단에 사용자가 앉을 수 있는 좌판(2)을 결합한 모습을 나타내고 있으며, 이때 상기 좌판(2)은 사용자가 뒤쪽으로 기대는 각도를 조절할 수 있도록 상기 메인프레임(11)과 각도 조절이 가능하게 결합한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외형을 나타낸 사시도로서, 장애가 있다거나 상해를 입은 정도가 심해 앉은 자세를 취할 수 없는 사용자가 누운 자세로 사용할 수 있도록 본 발명을 침대형태로 구현한 모습을 나타내고 있다. 이는 도 1에서 나타난 의자형태를 침대형태로 변형한 것으로 상체고정부(1) 및 견갑골운동부(3)의 구성은 동일하다.

도 3은 본 발명에서 왕복운동을 위한 견갑골운동부의 구조를 나타낸 사시도로서, 상기 지지부(31)의 왕복운동을 일으키기 위한 구체적인 구조의 일례를 나타내고 있다.

도 3에서와 같이 상기 지지부(31)를 왕복운동시키기 위해 앞서 언급한 바와 같이 상기 전동수단(331)이 회전되는 축을 구비한 전동기로 이루어짐에 따라 전동기에서 발생하는 축 회전을 왕복운동으로 변환시키게 된다.

또한, 통상의 전동기의 속도가 비교적 빠른 점을 감안하여 전동기로 축 회전속도 제어가 가능한 직류전동기를 사용하거나, 전동기의 축 회전속도를 적절한 비율로 감속시키는 감속기어와 같은 감속수단(333)을 구비하게 된다. 도 3에서는 상기 감속수단(333)이 감속기어로 이루어진 모습을 나타내고 있으나 본 발명에서 감속수단을 이에 한정하지 않음을 밝혀둔다.

또한, 상기 감속수단(333)을 통해 적절한 속도로 감속된 회전력을 왕복운동으로 변환하여 상기 모션부(32)를 통해 상기 지지부(31)로 전달하는 변환수단(334)을 포함하게 되며, 본 실시예에서는 회전운동을 직선왕복운동으로 변환시키는 대표적인 수단인 크랭크축을 사용하여 왕복운동을 발생시키게 된다.

이때. 상기 모션부(32)는 상기 구동부(33)로부터의 가해지는 왕복운동 방향을 조절하는 회동부(321)를 구비하여 상기 지지부(31)를 상하, 좌우, 대각선 방향 중 선택되는 방향으로 왕복운동시킬 수 있도록 하게 된다.

도 4는 본 발명에서 회전운동을 위한 견갑골운동부의 구조를 나타낸 사시도로서, 상기 지지부(31)의 회전운동을 발생시키기 위한 구체적인 구조의 일례를 나타내고 있다.

도 4에서와 같이 상기 지지부(31)가 원을 그리면서 회전운동하기 위해 앞서 언급한 바와 같이 상기 전동수단(331)이 회전되는 축을 구비한 전동기로 이루어짐에 따라 전동기에서 발생하는 축(332) 회전을 통해 상기 지지부(31)가 원을 그리면서 회전할 수 있도록 편심축(335)을 사용하게 된다.

또한, 마찬가지로 통상의 전동기의 속도가 비교적 빠른 점을 감안하여 전동기로 축 회전속도 제어가 가능한 직류전동기를 사용하거나, 전동기의 축 회전속도를 적절한 비율로 감속시키는 감속기어와 같은 감속수단(333)이 구비되며, 도 4에서 도 도 3과 동일하게 상기 감속수단(333)이 감속기어로 이루어진 모습을 나타내고 있으나 역시 본 발명에서 감속수단을 이에 한정하지 않음을 밝혀둔다.

이후 상기 감속수단(333)을 통해 적절한 속도로 감속된 회전력을 편심축(335)을 이용하여 상기 모션부(32)가 원을 그리며 회전하도록 변환하게 된다.

이때 상기 편심축(335)의 크기를 적절히 조절함으로 상기 지지부(31)가 회전하는 반경을 조절할 수 있으며, 상기 편심축(335)의 크기를 크게 함으로 비교적 큰 반경으로 회전운동을 일으키고, 상기 편심축(335)의 크기를 작게 하면서 상기 감속수단(333)를 통해 회전속도를 빠르게 조절함으로써 견갑골에 진동을 가하는 효과 등을 나타내는 것도 가능하다

또한, 도 3 및 4에서는 왕복운동과 회전운동을 위한 구조의 예를 분리하여 설명하였으나 이 둘을 조합하여 왕복운동과 회전운동을 선택적으로 수행할 수 있도록 구성할 수 있음은 자명하며, 본 발명을 순수한 견갑골 운동을 위한 용도뿐만 아니라, 기존에 개발된 상지 어깨관절 수동운동기기와 결합하는 것도 가능하다.

이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음을 밝혀둔다.

1: 상체고정부 11: 메인프레임
12: 목받침부 13: 허리받침부
14: 측방프레임 15: 고정대
2: 좌판 3: 견갑골운동부
31: 지지부 32: 모션부
321: 회동부 33: 구동부
331: 전동수단 332: 축
333: 감속수단 334: 변환수단
335: 편심축

Claims

사용자의 상반신을 지지하는 상체고정부(1);
사용자의 뒤쪽에서 견갑골을 잡아 지지하는 지지부(31)와, 상기 지지부(31)를 설정된 범위 내에서 상하좌우 및 대각선 방향 중 선택되는 방향으로 왕복운동시키거나 원을 그리며 회전운동을 시키도록 구성된 모션부(32)와, 전동수단(331)을 통해 상기 모션부(32)를 동작시키는 구동부(33)로 이루어지며 상기 상체고정부에 연결되는 견갑골운동부(3); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 견갑골용 수동 운동장치.
제1항에 있어서,
상기 상체고정부(1)는 사용자의 뒤쪽에 세로방향으로 형성되는 메인프레임(11)과, 상기 메인프레임(11)의 상측에 결합하여 사용자의 목 부분을 지지하는 목받침부(12)와, 상기 메인프레임(11)의 하측에 결합하여 사용자의 허리 부분을 지지하는 허리받침부(13)와, 상기 메인프레임(11)의 중간 부분에 연결되어 사용자의 양 옆구리를 감싸는 형태로 전면으로 돌출되되 상하 높이조절 및 전후 길이조절이 가능한 측방프레임(14)과, 상기 측방프레임(14)의 끝 부분에 결합하여 사용자 상체를 앞쪽에서 지지하는 고정대(15)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 견갑골용 수동 운동장치.
제2항에 있어서,
상기 메인프레임(11) 하단에 사용자가 앉을 수 있도록 각도 조절이 가능하게 결합하는 좌판(2)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 견갑골용 수동 운동장치.
제1항에 있어서,
상기 모션부(32)는 상기 구동부(33)로부터의 가해지는 왕복운동 방향을 조절하는 회동부(321)를 포함하고,
상기 구동부(33)는 축(332)을 회전시키는 전동기로 이루어지는 상기 전동수단(331)과, 상기 전동수단(331)의 축 회전 속도를 감속시키는 감속수단(333)과, 상기 감속수단(333)을 통해 조절된 축 회전을 왕복운동으로 변환하는 변환수단(334)을 포함하는 것을 특징으로 하는 견갑골용 수동 운동장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부(33)는 축(332)을 회전시키는 전동기로 이루어지는 상기 전동수단(331)과, 상기 전동수단(331)의 축 회전 속도를 감속시키는 감속수단(333)과, 상기 감속수단(333)을 통해 조절된 축 회전을 상기 모션부(32)가 원을 그리며 회전하는 운동으로 변환하는 편심축(335)을 포함하는 것을 특징으로 하는 견갑골용 수동 운동장치.