KR101477571B1 - 하지재활운동 복합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대퇴에서 하퇴를 거쳐 발에 이르는 인체 부분인 하지(下肢)의 이상(손상, 쇠약, 마비 등)으로 인한 기능회복을 위하여 하지 재활(발 및 다리의 적절한 움직임을 통한 운동)이 필요한 경우, 하지에 포함되는 발가락·발목·슬(膝)·고(股) 관절에 대한 다양한 형태의 재활운동을 할 수 있도록 한 하지재활운동 복합장치에 관한 것이다.
본 발명은 지면 상에 일정 높이로 설치되는 본체와; 상기 본체 일측에 고정설치되는 제1모터와; 상기 제1모터의 주동축에 상단이 고정결합되어 전후방향으로 일정각도 회전가능하며, 래크가 형성된 수직대와; 상기 수직대에 상하 슬라이드 가능하게 결합되는 슬라이드블록과; 상기 슬라이드블록의 일측에 구비되고, 주동회전축에는 상기 래크와 치결합을 이루는 피니언을 구비하여, 정역구동에 따라 슬라이드블록과 함께 상기 수직대 내에서 상하 승하강 가능한 제2모터와; 상기 슬라이드블록의 하부에 고정결합되어 슬라이드블록과 함께 승하강 가능한 승하강대와; 상기 승하강대 중앙 양측에 고정결합되고 하퇴를 안착고정시키는 하퇴거치부;를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

Description

하지재활운동 복합장치{The The complex device of upper limb rehabilitation exercise }

본 발명은 대퇴에서 하퇴를 거쳐 발에 이르는 인체 부분인 하지(下肢)의 이상(손상, 쇠약, 마비 등)으로 인한 기능회복을 위하여 하지 재활(발 및 다리의 적절한 움직임을 통한 운동)이 필요한 경우, 하지에 포함되는 발가락·발목·슬(膝)·고(股) 관절에 대한 다양한 형태의 재활운동을 할 수 있도록 한 하지재활운동 복합장치에 관한 것이다.

통상 대퇴(大腿)에서 하퇴(下腿)를 거쳐 발에 이르는 인체 부분인 하지(下肢)에 관절염으로 인한 관절운동의 제한으로 이상(통증, 손상, 쇠약, 마비 등)이 발생하거나 또는 뇌졸증, 다중동맥경화, 뇌손상, 뇌성마비, 신경장애, 소아마비, 척추손상, 노약자, 휠체어 사용자, 사고(교통사고 등)로 인한 SCI 장애 등과 같은 이상(통증, 손상, 쇠약, 마비 등)이 발생하면,

그 정도에 맞는 합당한 의료적인 초기치료법이 적용되겠지만, 발과 다리의 적절한 움직임을 통한 지속적인 재활운동이 수반되어야 더욱 효과적인 것으로 알려져 있다.

예를 들어서, 하지 관절염의 경우 관절의 염증에서 비롯된 통증, 강직, 붓기 등 주로 체중을 많이 받는 슬관절, 고관절 등에 초기 증상으로 나타나게 되는데, 이는 관절운동을 제한하는 원인이 되어 결국에는 근력약화, 관절변형악화를 야기하게 된다.

또한, 하지 마비환자의 경우 지속적인 근육 및 관절운동이 수반되지 않으면 관절의 연골이 계속하여 경화되고 근육 또한 수축 및 퇴화하면서 합병증과 더불어 영구 회복불능의 상태로 될 수 있음으로 재활운동의 필요성은 그 무엇보다 중요하다.

하지만, 의료기관이나 기타 기관에서 실시하는 마비환자의 하지 재활운동 및 그 치료형태를 보면, 스스로 움직일 수 없는 환자의 보행을 보조하고 훈련시키기 위하여, 간호사 1-2명과 함께 물리치료사와 간병인까지 최소 4명 이상이 필요한 실정이어서 상당한 인력과 비용의 낭비를 초래하고 있다.

이를 해결하기 위해 최근에는 적은 인력으로 편리하게 사용될 수 있을 뿐 아니라 자동화 구동과 운용시스템을 갖춘 다양한 종류의 하지 재활훈련기들이 실전 사용중에 있다.

그러나, 하지 재활훈련에 관한 종래의 기계장치들은 불필요하게 복잡한 구성으로 되어 있어 구입 및 설치에 따른 비용부담이 커 보다 많은 사용자에게 혜택을 주기 어려운 실정이다.

특히, 기존의 하지 재활훈련기는 하지의 상하운동과 전후운동을 각각 재활훈련시킬 수 있도록 별도로 설치/사용되고 있어, 심한 통증과 이동에 대한 어려움이 있는 하지 이상(통증, 손상, 쇠약, 마비 등) 환자들에게는 사용이 불편할 수밖에 없었으며,

하지의 근육 및 관절의 직접적인 강화에만 국한된 구조로 인해 하지의 이상정도가 심한 환자의 경우에는 사용 자체가 불가능하고,

더군다나 기존의 하지 재활훈련기는 하지 운동 외에 부가적인 특별한 기능은 결여되어 있으므로 보다 높은 재활효과와 제품의 부가성 향상에 어느 한계점을 가질 수밖에 없는 것 또한 문제점으로 지적되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기존의 하지 재활운동기에서 제반되는 문제점을 일소하기 위해 안출된 것으로서, 특히 하지에 대한 전후 및 상하운동을 함께 병행할 수 있어 하지에 대한 재활운동이 용이할 뿐 아니라 냉치료를 동반한 발 및 발가락에 대한 재활운동도 가능한 하지재활운동 복합장치를 제공함에 그 기술적 과제의 주안점을 두고 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 지면 상에 일정 높이로 설치되는 본체와; 상기 본체 일측에 고정설치되는 제1모터와; 상기 제1모터의 주동축에 상단이 고정결합되어 전후방향으로 일정각도 회전가능하며, 래크가 형성된 수직대와; 상기 수직대에 상하 슬라이드 가능하게 결합되는 슬라이드블록과; 상기 슬라이드블록의 일측에 구비되고, 주동회전축에는 상기 래크와 치결합을 이루는 피니언을 구비하여, 정역구동에 따라 슬라이드블록과 함께 상기 수직대 내에서 상하 승하강 가능한 제2모터와; 상기 슬라이드블록의 하부에 고정결합되어 슬라이드블록과 함께 승하강 가능한 승하강대와; 상기 승하강대 중앙 양측에 고정결합되고 하퇴를 안착고정시키는 하퇴거치부;를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

본 발명 상지 재활운동장치는 주동축과 결합되어 제1모터의 구동에 따라 전후방향 일정 각도 왕복회전 가능한 수직대를 통해 전후방향에 대한 재활운동이 가능하고 동시에 주동회전축과 수직대가 피니언/래크 결합을 이루고 있는 상태에서 제2모터의 구동에 따라 상하방향 승하강되는 승하강대를 통해 상하방향에 대한 재활운동이 가능하므로 하지에 대한 다양한 형태의 효율적인 재활운동을 제공할 수 있는 효과가 있고, 자유회전가능한 발판 또는 회전테이블를 통하여 발에 대한 재활운동도 가능하여 더더욱 다양한 형태의 재활운동을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 가역성 재활운동체(점토 등)를 통하여 발목과 발가락을 포함하는 발에 대한 재활운동을 더욱 효과적으로 제공할 수 있을 뿐 아니라 일정 점성을 가진 점토를 통한 냉치료도 동반 가능하므로 재활운동이 더욱 용이하게 되는 효과가 있는 등 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제시하는 하지재활운동 복합장치의 바람직한 실시예를 나타내 예시도.
도 2는 본 발명 하지재활운동 복합장치의 요부를 발췌하여 나타낸 참고도.
도 3은 본 발명 하지재활운동 복합장치의 요부를 응용한 또 다른 실시 상태 예시도
도 4는 본 발명에 따른 수직대 및 주동축 간 결합관계의 일 예를 나타낸 참고예시도.
도 5는 본 발명에 따른 수직대의 상,하 작동실시 상태를 나타낸 예시도
도 6는 본 발명에 따른 수직대 또 다른 작동실시 상태를 나타낸 단면 예시도
도 7는 본 발명의 수직대 전,후 작동실시 상태를 나타낸 예시도

본 발명 하지재활운동 복합장치(10)는, 다리를 거치할 수 있도록 구성되는 승하강대(60)가 제1,2모터에 의해 전후,상하방향 작동될 수 있도록 이루어져, 하지 이상(통증, 손상, 쇠약, 마비 등)시 하지에 대한 전후 및 상하방향 재활운동이 가능하도록 구성되는 것인데,

이하 첨부되는 도면의 실시예와 함께 본 발명 하지재활운동 복합장치(10)를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1에 본 발명에서 제시하는 하지재활운동 복합장치의 바람직한 실시예가 도시되는데, 도시된 바와 같이 본 발명은 지면 상에 일정 높이로 설치되는 본체(11)와; 상기 본체 일측에 고정설치되고 주동축(21)이 지면과 평행한 방향으로 구성되는 제1모터(20)와; 상기 제1모터(20)의 주동축(21)에 상단이 고정결합되고 지면과 수직인 방향으로 길게 구성되어 상기 제1모터(20)의 정역구동에 따라 전후방향으로 일정각도 회전가능하며, 외면에는 길이방향으로 래크(31)가 형성된 수직대(30)와; 관통공(41)을 구비하여 상기 수직대(30)에 상하 슬라이드 가능하게 결합되는 슬라이드블록(40)과; 상기 슬라이드블록(40)의 일측에 구비되고, 주동회전축(51)에는 상기 래크(31)와 치결합을 이루는 피니언(52)을 구비하여, 정역구동에 따라 슬라이드블록(40)과 함께 상기 수직대(30) 내에서 상하 승하강 가능한 제2모터(50)와; 상기 슬라이드블록(40)의 하부에 고정결합되어 슬라이드블록(40)과 함께 승하강 가능한 승하강대(60)와; 상기 승하강대(60) 중앙 양측에 고정결합되고 하퇴를 안착고정시키는 하퇴거치부(61);를 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

상기 본체(11)는 지면에 설치되어 중앙 하부에 하지에 대한 재활운동이 이루어지는 재활운동공간(12)을 제공하는 것으로, 육안으로 재활운동공간(12)이 확인될 수 있도록 상부면에 투명창이 포함될 수 있다.

상기 제1모터(20)는 상기 수직대(30)를 전후방향 일정각도 왕복회전시키기 위한 것으로, 궁극적으로는 수직대(30)와 연결구성되는 상기 승하강대(60)의 하퇴거치부(61)에 거치된 사용자의 하지를 전후방향으로 왕복운동시켜 재활운동이 가능하도록 하는 것이며, 그 주동축(21)은 상기 수직대(30)와 고정결합되거나 또는 반달형 스퍼기어(23) 맞물림 결합될 수 있다. 이때, 반달형 스퍼기어(23) 맞물림은 주동축(21) 및 수직대(30)에 원판이나 부채꼴 판 형태의 톱니기어를 각각 구성한 다음 상호 치결합시켜 구성될 수 있다.

또한, 상기 주동축(21)의 끝부분은, 상기 본체 일측에 고정설치되는 보조지지대(25)에 베어링으로써 축결합시켜 하중에 대하여 안정성이 담보되도록 구성할 수 있다.

상기 제2모터(50)는 상기 슬라이드블록(40) 및 그 하부에 고정설치되는 상기 승하강대(60)를 상하 승하강시키기 위한 것으로, 궁극적으로는 승하강대(60)의 하퇴거치부(61)에 거치된 사용자의 하지를 상하방향으로 승하강시켜 재활운동이 가능하도록 하는 것이며, 그 주동회전축(51)은 피니언(52)을 구비하여 상기 수직대(30)의 래크(31)와 치결합되고 상기 슬라이드블록(40) 내에 위치하게 된다.

상기 슬라이드블록(40)은 일측에 제2모터(50)가 구비하며, 기본적으로 상하로 관통되는 관통공(41)을 마련하여 상기 수직대(30)에 슬라이드 가능하게 결합되어 승하강되는 것인데, 구체적으로는 제2모터(50)의 정역구동에 따라 슬라이드블록(40) 내부에 위치한 제2모터(50)의 주동회전축(51)이 상기 수직대(30)의 래크(31) 상에서 승하강가능하게 되고, 주동회전축(51)이 래크(31) 상에서 승하강가능하게 되는 것은 주동회전축(51)을 구동시키는 제2모터(50) 및 그와 고정결합을 이루는 슬라이드블록(40)도 함께 승하강될 수 있게 되는 것이다.

상기 승하강대(60)는 상기 슬라이드블록(40)에 고정설치되어 슬라이드블록(40)과 함께 승하강되는 것으로, 중앙 양측에 하퇴거치부(61)를 구비하여 사용자가 휠체어나 의자에 앉은 상태에서 양다리의 하퇴(종아리)부분을 거치할 수 있으며, 상기 하퇴거치부(61)에는 하퇴고정용 띠(61a)를 구비하여 거치된 하퇴를 안착고정시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

이때, 상기 승하강대(60)는 내부에 중공영역을 갖는 관(管)형태로 구성한 다음, 슬라이드블록(40)을 수직 관통하는 상기 수직대(30)가 중공영역에 위치하도록 구성함이 구조적인 측면에서나 외관적인 측면에서 바람직할 수 있다.

한편, 상기 승하강대(60)의 하부 양측에는 발판(62)을 구비하여 상기 하퇴거치부(61)에 거치한 다리를 받침할 수 있도록 할 수 있는데, 이때 상기 발판(62)을 승하강대(60)에 자유회전가능하게 축결합시켜 발목관절의 상하방향 재활운동이 동반될 수 있도록 구성할 수 있다.

이때, 상기 발판(62)에는 발고정용 띠(62a)를 구비하여 거치된 하퇴를 안착고정시킬 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 승하강대(60)의 하부 양측에 구비되는 발판(62)은 상기 하퇴거치부(61)의 수직하방에 위치하게 된다.

또한, 상기 승하강대(60)의 하방에는, 지면상에 설치되는 지지플레이트(71)의 상부에 회전가능하게 결합되는 회전테이블(70);가 추가로 더 구비될 수 있는데, 이는 사용자가 회전테이블(70)를 발이나 발가락으로 돌리는 작동을 가능하게 하므로 발목 및 발가락에 대한 관절운동과 근력강화운동을 할 수 있게 된다.

이때, 상기 회전테이블(70)의 상부면에는 고무 또는 우레탄 등과 같이 마찰력이 뛰어나고 어느 정도의 쿠션감이 부가되는 재질을 포함 구성하여 발의 재활운동이 용이하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 회전테이블(70) 상부에는 가역성질을 갖는 물렁한 재질의 가역성 재활운동체(80)를 구비하여, 발이나 발가락으로 누르거나 주무르면서 발목과 발가락을 포함하는 발에 대한 근력강화 및 관절운동 등의 재활운동이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이때, 상기 가역성 재활운동체(80)는 일정 점성을 갖는 점토가 이상적인데, 일정 점성을 갖는 점토는 수분이 포함되어 습할때 가역성을 갖게 되는 것으로, 차가운 성질을 띄고 있어 냉치료가 동반될 수 있는 효과가 있다.

일반적으로 냉치료는 피가 나거나 붓거나 피부가 벗겨지거나 벌에 쏘이거나 벌레에 물리거나 또는 화상·외상·골절 등의 입은 후 짧은 시간 내(대략 72시간 이내)에 실시하는 것이 효과적인 것으로 알려져 있으며, 온몸이 쑤실 때도 증세가 호전될 수 있는 것으로 알려져 있는데,

하지의 재활을 위하여 발에 냉치료를 하게 되면, 혈관이 수축되고, 혈류가 감소하고, 신진대사가 둔화되고, 붓기가 빠지는 효과를 기대할 수 있으며, 또한 통증 완화, 근육 이완 및 조직이 죽는 것을 막아주는 데도 효과적이다.

상기 냉치료의 효과를 차치하고 발이나 발가락에 대한 관절운동 및 근력강화운동의 목적으로 재활운동을 실시하는 경우에는 수분이 없는 비점성 점토나 샌드를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 회전테이블(70)의 상부면에는 다수의 지압돌기(73)를 형성하여 재활운동시에 지압효과도 겸비될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 본체(11) 내부에는 전원인가를 위한 전원공급부 및 제1,2모터의 제어를 위한 제어부 등이 설치될 수 있고, 아울러 상기 제1,2모터와 신호 연결된 본체(11)의 일측에는, 재활운동에 임하는 환자의 과거 이력 및 현재의 운동상황에 대한 정보를 실시간으로 확인할 수 있는 디스플레이장치가 설치될 수 있는데,

디스플레이장치에는 원거리의 다른 장소에서도 환자의 정보나 재활운동 내역 및 그 결과 등에 대한 DB(데이터베이스)를 스마트폰 등으로 전송받아 확인함에 따라 더욱 효과적인 환자의 관리 및 치료가 가능할 수 있는 무선송수신기를 추가로 더 설치할 수 있다.

상기 전원공급부, 제1,2모터, 무선송수신기 및 디스플레이장치와 관련된 전기전자적인 시퀀스는 전기전자분야의 업자로부터 다양한 형태로 용이하게 구현될 수 있는 것이므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이상과 같이 이루어지는 본 발명 상지 재활운동장치(10)는 주동축(21)과 결합되어 제1모터(20)의 구동에 따라 전후방향 일정 각도 왕복회전 가능한 수직대(30)를 통해 전후방향에 대한 재활운동이 가능하고 동시에 주동회전축(51)과 수직대(30)가 피니언/래크 결합을 이루고 있는 상태에서 제2모터(50)의 구동에 따라 상하방향 승하강되는 승하강대(60)를 통해 상하방향에 대한 재활운동이 가능하므로 하지에 대한 다양한 형태의 효율적인 재활운동을 제공할 수 있는 효과가 있고, 자유회전가능한 발판(62) 또는 회전테이블(70)를 통하여 발에 대한 재활운동도 가능하여 더욱 다양한 형태의 재활운동을 제공할 수 있는 효과가 있으며, 가역성 재활운동체(80; 점토 등)를 통하여 발목과 발가락을 포함하는 발에 대한 재활운동을 더욱 효과적으로 제공할 수 있을 뿐 아니라 일정 점성을 가진 점토를 통한 냉치료도 동반 가능하므로 재활운동이 더욱 용이하게 되는 효과가 있는 등 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.

10 : 하지재활운동 복합장치 11 : 본체
20 : 제1모터 21 : 주동축
23: 반달형 스퍼기어 30 : 수직대
31 : 래크 40 : 슬라이드블록
41 : 관통공 50 : 제2모터
51 : 주동회전축 52 : 피니언
60 : 승하강대 61 : 하퇴거치부
62 : 발판 70 : 회전테이블
71 : 지지플레이트 80 : 가역성 재활운동체

Claims (6)

1. 지면 상에 일정 높이로 설치되는 본체(11)와;
   상기 본체 일측에 고정설치되고 주동축(21)이 지면과 평행한 방향으로 구성되는 제1모터(20)와;
   상기 제1모터(20)의 주동축(21)에 상단이 고정결합되고 지면과 수직인 방향으로 길게 구성되어 상기 제1모터(20)의 정역구동에 따라 전후방향으로 일정각도 회전가능하며, 외면에는 길이방향으로 래크(31)가 형성된 수직대(30)와;
   관통공(41)을 구비하여 상기 수직대(30)에 상하 슬라이드 가능하게 결합되는 슬라이드블록(40)과;
   상기 슬라이드블록(40)의 일측에 구비되고, 주동회전축(51)에는 상기 래크(31)와 치결합을 이루는 피니언(52)을 구비하여, 정역구동에 따라 슬라이드블록(40)과 함께 상기 수직대(30) 내에서 상하 승하강 가능한 제2모터(50)와;
   상기 슬라이드블록(40)의 하부에 고정결합되어 슬라이드블록(40)과 함께 승하강 가능한 승하강대(60)와;
   상기 승하강대(60) 중앙 양측에 고정결합되고 하퇴를 안착고정시키는 하퇴거치부(61);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 승하강대(60)의 하부 양측에는 발판(62)이 추가로 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 발판(62)은 상기 승하강대(60)에 축결합되어 자유회전가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 승하강대(60)의 하방에는, 지면상에 설치되는 지지플레이트(71)의 상부에 회전가능하게 결합되는 회전테이블(70);가 추가로 더 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 회전테이블(70) 상부에는 가역성질을 갖는 물렁한 재질의 가역성 재활운동체(80)를 추가로 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제1모터(20)의 주동축(21) 및 수직대(30)는, 원판 또는 부채꼴 판 형태의 톱니기어를 각각 구비한 다음 상호 반달형 스퍼기어(23) 맞물림을 이루도록 구성되는 것임을 특징으로 하는 하지재활운동 복합장치.

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