KR101411628B1 - 3축 인체 진동기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3축 인체진동기에 관한 것으로서, 인체를 눕혀서 지지하는 베드부와; 베드부 하단과 평행하게 이격되어 지면에 고정설치되는 베이스부 및; 상기 베드부의 하부와 상기 베이스부의 상부 사이에 설치되어 상기 베드부에 X,Y,Z축의 3축방향으로 진동을 가하는 3축 진동부를 포함한다.
본 발명에 의하면, X축과 Y축 및 Z축의 3축방향의 진동과 이의 조합을 통해 인체에 다양한 진동을 가할 수 있고, 설치공간을 최소화할 수 있으며, X,Y,Z축의 3축방향으로 동시에 진동을 효과적으로 전달시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

Description

3축 인체 진동기{WHOLE BODY VIBRATOR MOVING 3 AXIS}

본 발명은 3축 인체 진동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향 진동과 이의 조합을 통해 인체에 다양한 진동을 효과적으로 인가할 수 있는 3축 인체 진동기에 관한 것이다.

인체에 전달되는 진동은 인체 각 부위의 물성 및 진동 특성에 의해 머리, 엉덩이 등의 각 부위에 전달되어 불쾌감을 일으키고 피로감을 유발한다. 또한 인체에 진동이 가해졌을 경우 시계의 곤란 및 기본 활동성과 작업효율에 저하를 가져온다. 이와 같이 과거에는 산업현장에서 장기간 진동발생 도구의 사용에 의한 진동에의 노출은 신체활동에 부정적인 효과를 가져온다는 연구결과들이 진동 연구 분야에서 큰 부분을 차지했다.

그러나 저주파수이고 큰 진폭을 가지며 장기간에 걸쳐 신체에 피폭되는 산업현장에서의 진동과 달리, 고주파이며 작은 진폭을 가지고 단기간에 신체에 적용되는 진동에 대한 신체반응 및 효과의 차이에 관한 최근의 연구에서는 운동이나 의료의 수단으로서 진동의 유용성이 평가되고 있다. 특히 스포츠 분야와 근골격계 재활치료분야에 관한 연구가 활발해지면서 전신진동운동의 효과를 평가한 연구 결과가 계속적으로 보고되고 있으며, 크게 근력, 신경계, 혈액 순환, 대사량변화, 골밀도변화에 대한 효과 등으로 나눌 수 있다.

구체적으로, 진동 플레이트 위에서 다양한 운동을 실시한 결과 산소 섭취량과 심박수가 20~40% 정도 증가했다는 보고가 있으며, 이는 전신진동운동이 유산소운동으로서의 효과를 가지고 있음을 보여주는 결과이다. 또한 전신진동운동의 실시 전/후에 혈액검사를 실시한 결과 실시 전에 비해 남성호르몬인 테스토스테론과 성장호르몬이 증가하였고 하지근의 파워도 증가했다는 보고도 있다. 이는 진동에 의한 자극이 점프와 같은 고강도의 파워 트레이닝을 하는 것과 유사하게 작용하기 때문이며, 또한 전신진동이 인체에 가해졌을 때 골밀도가 증가하는 경향을 보인다는 연구 결과가 발표되면서 골다공증 환자들을 위한 골밀도 향상용 운동기구도 개발되었다.

이와 관련해서, 대한민국 공개특허공보 제2012-0006629호에서는 사용자의 인체 일부가 안착되는 상부플레이트와, 상기 상부플레이트의 하부에 체결되는 하부플레이트로 이루어지는 프레임부; 상기 상부플레이트를 상,하 진동시키는 진동부와, 상기 상부플레이트의 경사도를 변경시키는 위치조절부, 및 상기 상부플레이트를 좌,우 회전시키는 회전부로 이루어지는 구동부; 상기 구동부의 상,하 진동과 경사도변경 및 좌,우 회전을 제어하는 제어부; 및 사용자가 파지할 수 있도록 손잡이가 구비된 지지부;를 포함하는 근기능 향상 및 골밀도 강화를 위한 진동운동장치가 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0103813호 또한 근력강화를 목적으로 발바닥을 지지하는 프레임의 하부에 선형가진기를 부착하여 상하진동을 발생하는 근력운동장치이며, 상기한 선행기술들과 같이, 종래의 인체가진 장치의 경우에는 상,하 1축으로만 진동이 이루어지고, 사람이 직립한 상태에서 인체의 하중이 집중된 발바닥 부분을 집중적으로 진동시키는 방식이 주를 이룬다.

이러한 종래의 방식은 진동 주파수를 높일수록 연골을 포함하는 관절부위의 완충기능에 의해 진동의 감쇠가 발생하여 전신에 진동이 고루 전달되지 않으며,

발목이나 무릎관절과 같이 인체의 하중이 많이 인가된 부위에 지나친 압력이 작용하여 관절이나 연골 손상 등의 부작용이 발생할 우려가 있으며, 근력과 뼈 및 관절이 손상되거나 약화된 고령자나 관련환자의 경우 진동에 의한 치료가 필요하지만 종래와 같은 직립하여 진동하는 방식은 오히려 역효과를 가져올 가능성이 높다.

또한 종래의 1축 진동은 인체를 구성하는 근육과 뼈 및 관절의 다양한 분포방향을 고려한 진동을 인가할 수 없다는 단점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0006629호 "근기능 향상 및 골밀도 강화를 위한 진동운동장치" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0103813호 "근력강화기용 발판진동구조"

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저주파에서부터 고주파에 이르기까지 진동을 효과적으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, X, Y, Z축의 3축 방향 진동을 동시적으로 구현하거나, 개별적으로 구현할 수 있어서 다양한 방향의 진동 패턴을 인체에 인가할 수 있으며, 진동으로 인한 관절과 근골격계의 부하를 경감시킴으로써 인체 진동을 필요로 하면서도 진동에 견디기 힘든 상태의 고령자나 근골격계 질환자 등을 상대로 인체를 눕힌 상태에서 효과적으로 다양한 진동 패턴을 인가할 수 있는 3축 인체 진동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 진동과 관련된 기구와 부품 일체가 인체를 지지하는 진동테이블의 하단에 위치하여, 설치 공간을 최소화하며, 사용의 편의성을 향상시킬 수 있는 3축 인체 진동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 3축 인체 진동기는, 인체를 눕혀서 지지하는 베드부와; 베드부 하단과 평행하게 이격되어 지면에 고정설치되는 베이스부 및; 상기 베드부의 하부와 상기 베이스부의 상부 사이에 설치되어 상기 베드부에 X,Y,Z축의 3축방향으로 진동을 가하는 3축 진동부를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3축 인체 진동기에서 상기 3축 진동부는, 상기 베이스부의 상부와 베드부의 하부에 양단부가 체결되어 베드부를 지지하면서 Z축 방향으로 진동하는 Z축 선형가진기와; 상기 베이스부의 상측 중앙부에서 수직으로 결합되고, X축과 Y축 방향으로 4개의 평면을 구비한 사각형의 지지프레임과; 상기 베드부의 하부에 수직으로 돌출되게 형성되고, 상기 지지프레임의 4개 평면 각각으로부터 평행하게 이격된 위치에 배치되는 4개의 앵글과; 상기 지지프레임과 각 앵글 사이의 서로 대향하는 면에 양단부가 각각 결합되어 X축과 Y축 방향으로 진동을 발생시키는 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명에 따른 3축 인체 진동기에서 상기 지지프레임과 각 앵글 사이의 서로 대향하는 면에 각각 한쌍씩 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기가 설치되어 상기 베드부의 불안정 요동 운동이 방지되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 3축 인체 진동기에서 상기 지지프레임은 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 대칭을 이루는 형상으로 이루어지고, 상기 4개의 앵글은 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 서로 대칭을 이루도록 배치된다.

이와 같은 본 발명에 따른 3축 인체 진동기에서 상기 베이스부의 상부와 베드부의 하부의 네 모서리에 배치되는 4개의 상기 Z축 선형가진기가 구비되되, 상기 4개의 Z축 선형가진기는 동기화되어 모두 동일한 방향으로 진동하도록 제어되고, 상기 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기는 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선을 기준으로 서로 푸시풀(PUSH PULL)로 진동하도록 제어되어 각 축의 진동운동 간 간섭이 없이 3축 진동을 발생시킨다.

상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인체가 눕혀지는 베드부와 지면에 고정된 베이스부 사이에 X, Y, Z축의 3축 방향으로 진동을 가하는 3축 진동부가 구비됨으로써, 저주파에서부터 고주파에 이르기까지 진동을 효과적으로 구현할 수 있을 뿐만 아니라, X, Y, Z축의 3축방향 진동을 동시적으로 구현하거나 개별적으로 구현할 수 있어서 다야안 방향의 진동 패턴을 인체에 인가할 수 있으며, 진동으로 인한 관절과 근골격계의 부하를 경감시켜서 인체진동을 필요로 하면서도 진동에 견디기 힘든 상태의 고령자나 근골격계 질환자 등을 상대로 인체를 눕힌 상태에서 효과적으로 다양한 진동 패턴을 인가할 수 있어서 전신진동운동효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 3축 진동부는 X축과 Y축 및 Z축의 선형가진기가 한 공간에 설치됨으로써 설치공간을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, Z축 선형가진기 사이에 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기가 배치됨으로써 베드부가 안정적으로 지지될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3축 인체 진동기의 전체사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3축 인체 진동기의 조립도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3축 인체 진동기를 이루는 X축 선형가진기, Y축 선형가진기, 지지프레임의 배열 구성을 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선형가진기의 결합사시도이다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3축 인체 진동기(100)의 전체사시도 및 조립도이다.

본 발명의 실시예에 따른 3축 인체 진동기(100)는 베드부(10)와 베이스부(20) 및 3축 진동부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 베드부(10)는 인체를 눕혀서 지지하는 베드(12)가 구비되며, 그 하부에는 후술되는 3축 진동부(30)와 체결되는 진동플레이트(14)가 더 구비될 수도 있다.

상기 베이스부(20)는 복수의 지지구(22)에 의해 지면에 고정설치되고, 상부면은 베드(12) 하단과 평행하게 이격되어 3축 진동부(30) 등을 지지하는 평면으로 이루어진다.

상기 지지구(22)는 베이스부(20)가 3축 진동부(30)에서 발생하는 진동에 대한 반동을 최소화하기 위하여 지면에 고정되는 수단으로서, 이와 같은 지지구(22)는 특정한 구성이나 형태로 한정되지 않고 다양한 구성이나 형태를 가질 수 있다.

상기 3축 진동부(30)는 베드부(10)의 하부 및 베이스부(20)의 상부 사이에 설치되어 베드부(10)에 X,Y,Z축의 3축 방향으로 진동을 가한다.

따라서 X축과 Y축 및 Z축의 3축 방향의 진동과 이의 조합을 통해 인체에 복합적인 진동을 인가할 수 있어서 전신진동운동효과를 극대화할 수 있다.

한편 상기 3축 진동부(30)는 X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32) 및 Z축 선형가진기(35)를 포함하여 이루어진다.

상기 Z축 선형가진기(35)는 복수개로 구비되고, 베이스부(20)의 상부와 베드부(10)의 하부에 네 모서리에서 양단부가 체결되어 베드부(10)를 지지하면서 Z축방향으로 진동하며, 베이스부(20) 상단 평면에 수직으로 부착된다.

또한 X축 선형가진기(31) 및 Y축 선형가진기(32)는 각각 한 쌍으로 구비된다. 이와 같은 X축 선형가진기(31) 및 Y축 선형가진기(32)는 지지프레임(33)과 앵글(34) 사이에 설치되는데, 지지프레임(33)은 베이스부(20)의 상측 중앙부에서 수직으로 결합되고 X축과 Y축 방향으로 4개의 평면을 구비한 사각 단면형상으로 이루어진다. 앵글(34)은 4개가 구비되는데, 4개의 앵글(34)은 베드부(20)의 하부에 수직으로 돌출되게 형성되는 것으로, 지지프레임(33)의 4개 평면으로부터 평행하게 일정간격을 두고 이격된 위치에 각각 배치된다. X축 선형가진기(31) 및 Y축 선형가진기(32)는 지지프레임(33)과 각 앵글(34) 사이에서 서로 대향하는 면에 양단부가 결합된다.

이와 같은 3축 진동부(30)의 선형가진기(31)(32)(35)는 한 평면에서 서로 겹치지 않게 배열되면서도 상호간 간섭없이 베드부(10)를 3축으로 진동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 설치공간도 최소화할 수 있게 된다.

3축 진동부(30)에 있어서 지지프레임(33)은 도 3에서와 같이 베드부(10)와 베이스부(20)가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 대칭을 이루는 형상으로 이루어지는데, 지지프레임(33)은 사각기둥 형상으로 베이스부(20)의 상측 중앙부에 수직으로 결합된다.

또한, 4개의 앵글은 베드부(10)와 베이스부(20)가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 서로 대칭을 이루도록 배치되는데, 각 앵글(34)의 일면은 베드부(20)의 하단에 X축 중심선과 Y축 중심선 상에 부착되도록 하고, 각 앵글(34)의 타면은 지지프레임(33)의 4개의 평면으로부터 일정간격으로 이격되어 대향되게 배치되도록 한다. 이를 통해 발생되는 지지프레임(33)의 각 평면과 각 앵글(34)의 타면 사이 간극에 X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32) 각각을 대칭으로 하여 결합시킴으로써 X축 진동과 Y축 진동을 발생시킨다.

도 3은 본 발명의 X축 선형가진기(31), Y축 선형가진기(32)가 지지프레임(33)에 다른 형태로 배열되는 구성을 보여주기 위한 평면도로서, 지지프레임(33)의 각 평면에 고정되는 X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)의 숫자를 증가시킴으로써 진동 출력을 증대시키고, 3축 인체 진동기(100)의 전고를 낮추는 한편, 진동력을 분산시켜 제어가 용이해지도록 한다. 또한, 베드부(10)의 불안정 요동 운동도 방지하게 된다. 따라서 진동 주파수와 진폭의 범위가 넓고, 베드(12)의 면적이 넓으며, 정교한 제어가 요구될 경우 도 3에서와 같이 지지프레임(33)의 각 평면에 고정되는 X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)의 숫자를 증가시키는 것이 바람직하다. 여기서 X축 선형가진기(31), Y축 선형가진기(32)는 지지프레임(33)과 각 앵글(34) 사이의 서로 대향하는 면에 각각 한쌍씩 설치될 수 있다.

상기한 본 발명의 3축 인체 진동기(100)에 부착된 다수의 선형가진기(31)(32)(35)에 있어서 4개의 Z축 선형가진기(35)는 동기화되어 모두 동일한 방향으로 진동하도록 제어되고, 수평방향(X축, Y축 방향)의 진동을 담당하는 복수개의 X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)는 베드부(10)와 베이스부(20)가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선을 기준으로 서로 푸시풀(PUSH PULL)로 진동하도록 제어됨으로써 각 축간의 진동운동 간 간섭이 없이 3축 진동을 발생시킨다.

한편, X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)는 한 평면 상에 배열되는데, X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)의 중심이 배열되는 평면과 베드(12)의 평면 사이 간격이 좁을수록 진동의 선형성이 우수하여 제어가 용이하므로, X축 선형가진기(31)와 Y축 선형가진기(32)의 직경을 줄여서 베드(12)에 근접하여 결합시키는 것이 바람직하다.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 선형가진기(31)(32)(35)의 결합사시도로서 3축 진동부(30)의 선형가진기(31)(32)(35)는 가진기(36)와 진동전달기구(38)로 구성되며, 진동전달기구(38)의 양단은 가진기(36) 종단면과 베드(12)에 부착되어 가진기(36)의 진동은 베드(12)로 전달하는 반면 이 진동에 수평으로 작용하는 다른 축의 진동이 가진기(36)로 전해지지 않도록 완충하는 역할을 하는 것으로 공지된 다양한 수단을 채용할 수 있다.

상기 구동기(36)는 직선진동을 발생시키기 위한 것으로 유압식이나 마그네트와 보이스코일을 이용한 전자식의 가진기와 같은 공지된 다양한 수단을 사용할 수 있으며, 특히 대한민국 등록특허 10-1178330과 같이 댐핑용 스프링과 리니어가이드를 내장한 형식이 유효하지만 경우에 따라 스프링과 리니어가이드는 가진기의 외부에 장착될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 3축 인체 진동기(100)는 X축과 Y축 및 Z축의 3축방향의 진동과 이의 조합을 통해 인체에 복합적인 진동을 가할 수 있고, 설치공간을 최소화할 수 있으며, X,Y,Z축의 3축방향으로 동시에 진동을 효과적으로 전달시킬 수 있는 장점이 있다.

10 : 베드부 12 : 베드
14 : 진동플레이트 20 : 베이스부
22 : 지지구 30 : 3축 진동부
31 : X축 선형가진기 32 : Y축 선형가진기
33 : 지지프레임 34 : 앵글
35 : Z축 선형가진기 36 : 구동기
37 : 제1마운트블록 38 : 제2마운트블록
39 : 와이어 100 : 3축 인체 진동기

Claims (5)

1. 인체를 눕혀서 지지하는 베드부와;
   베드부 하단과 평행하게 이격되어 지면에 고정설치되는 베이스부 및;
   상기 베드부의 하부와 상기 베이스부의 상부 사이에 설치되어 상기 베드부에 X,Y,Z축의 3축방향으로 진동을 가하는 3축 진동부를 포함하되,
   상기 3축 진동부는,
   상기 베이스부의 상부와 베드부의 하부에 양단부가 체결되어 베드부를 지지하면서 Z축 방향으로 진동하는 Z축 선형가진기와;
   상기 베이스부의 상측 중앙부에서 수직으로 결합되고, X축과 Y축 방향으로 4개의 평면을 구비한 사각형의 지지프레임과;
   상기 베드부의 하부에 수직으로 돌출되게 형성되고, 상기 지지프레임의 4개 평면 각각으로부터 평행하게 이격된 위치에 배치되는 4개의 앵글과;
   상기 지지프레임과 각 앵글 사이의 서로 대향하는 면에 양단부가 각각 결합되어 X축과 Y축 방향으로 진동을 발생시키는 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3축 인체 진동기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지프레임은 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 대칭을 이루는 형상으로 이루어지고, 상기 4개의 앵글은 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선의 교차점을 중심으로 서로 대칭을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 3축 인체 진동기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스부의 상부와 베드부의 하부의 네 모서리에 배치되는 4개의 상기 Z축 선형가진기가 구비되되, 상기 4개의 Z축 선형가진기는 동기화되어 모두 동일한 방향으로 진동하도록 제어되고,
   상기 X축 선형가진기와 Y축 선형가진기는 상기 베드부와 베이스부가 서로 겹쳐지는 면의 X축 중심선과 Y축 중심선을 기준으로 서로 푸시풀(PUSH PULL)로 진동하도록 제어되어 각 축의 진동운동 간 간섭이 없이 3축 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 3축 인체 진동기.
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