KR101537817B1 - 재활치료용 상하지 운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상지(팔) 및/또는 하지(다리)의 운동기능이 저하된 선천적 장애인, 사고 등에 따른 재활치료환자 또는 노환으로 운동부족인 노인 등 상하지 운동이 필요한 사람에게 유용한 기구로서, 사용자의 신체조건에 맞추어 높이조절 및 필요한 운동을 선택적으로 실시할 수 있도록 설정가능한 재활치료용 상하지 운동기구에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 재활치료용 상하지 운동기구는, 저면에 받침대가 구비되는 본체프레임; 상기 본체프레임의 내부 하측에 고정형성되며, 제어부의 제어신호에 따라 회전속도가 조절되는 서보모터; 상기 서보모터의 동력을 전달하는 구동타이밍벨트를 통해 함께 연결되어 동시 구동가능하며, 각각 동력단속이 이루어질 수 있는 하부클러치 및 상부클러치; 상기 하부클러치에 의해 동력이 단속되며, 상기 본체프레임의 양측면에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 패달이 구비된 하지운동부; 상기 본체프레임의 상측에 형성되며 1차각도조절수단이 구비된 상부지지대; 상기 상부지지대의 상측에 형성되며 2차각도조절수단이 구비된 상부프레임; 상기 상부지지대에 의해 지지되는 상기 상부프레임의 양단에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 손잡이를 구비한 상지운동부; 상기 서보모터, 상부클러치, 하부클러치의 구동을 제어하며, 사용자의 정보를 기록 저장하는 메모리를 포함하는 제어부; 및 상기 상부프레임의 선단부에 구비되며, 사용자의 정보를 입력하는 입력부와 사용자의 정보를 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 제어부에 의한 실행과정을 디스플레이하도록 구비된 터치스크린모니터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

재활치료용 상하지 운동기구{A Movement Machine for an upper and under Limbs Rehabilitation Medical Cure}

본 발명은 재활치료용 상하지 운동기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상지(팔) 및/또는 하지(다리)의 운동기능이 저하된 선천적 장애인, 사고 등에 따른 재활치료환자 또는 노환으로 운동부족인 노인 등 상하지 운동이 필요한 사람에게 유용한 기구로서, 사용자의 신체조건에 맞추어 높이조절 및 필요한 운동을 선택적으로 실시할 수 있도록 설정가능한 재활치료용 상하지 운동기구에 관한 것이다.

일반적으로, 물리치료는 수술이나 약물 등의 화학요법에 의하지 않고 각종 기구 등을 이용한 운동요법을 통해 치료 목적으로 이루어지는 행위를 말한다.

물리치료를 위한 기구로는 적외선을 조사하는 장치와 저주파 전기자극장치가 있고, 또한 수축된 근육을 이완하도록 관절부위를 치료하는 운동기구가 있으나, 환자 스스로 신체기능을 향상시킬 수 있도록 하는 능동적인 형태의 물리치료 기구는 미미한 실정이고, 대부분 전동모터에 의해 작동되는 기구를 따라 동작을 반복적으로 유도하는 장치가 대부분이다.

즉, 물리치료는 단위근력이 약화되었거나 수술로 인해 보행 능력이 떨어지는 사람들을 위해 필요한 것으로서, 장기간 움직이지 못한 상황에서 보행 또는 팔을 움직이는데 필요한 관절과 단위근력이 약화된 상태로 굳어진 사람들에게 운동능력을 점차 회복시키기 위해 필요한 치료방법이다.

특히, 골절환자의 경우, 골절부위의 골유합을 위해 깁스를 하거나 고정 장치에 의해 움직임이 제한된 상태로 장기간 유지되어 있는 특성상, 깁스나 고정장치를 푼 이후 물리치료가 요구되는데, 이때 관절과 전체 골격에 갑작스런 움직임이 주어져서는 안되는 상황이다.

따라서, 노화로 인해 보행근력이 약화되어 활동성이 저하된 노인이나, 단위근력약화로 인해 보행능력이 약화된 사람에게, 지속적으로 단위근력을 증가시켜줄 수 있도록 하고, 또한 골절로 인한 골유합을 위해 장기간 거동이 제한된 환자들의 관절의 움직임이 점진적으로 이루어지도록 함으로써, 치료 후 정상생활로 안정되게 돌아오도록 하는 것이 필요하다.

보행능력은 고관절과 무릎관절 및 발목관절의 운동이 원활하게 이루어질 때 향상될 수 있고, 이들 각 관절은 부드러운 물렁뼈로 된 관절막과 근육 및 힘줄로 둘려 싸여 있어 보행능력의 향상을 위한 재활운동장치는 이들 요소에 효과적인 운동을 부여할 수 있도록 함이 요구된다.

그러나, 종래에 사용되어온 재활운동기구는 관절부위에 기계적으로 반복되는 굴신운동을 하도록 하는 것으로서, 관절의 운동에 의해 점진적으로 근력을 회복시킴으로써 보행능력을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 점에 착안된 것이긴 하나, 환자 스스로의 힘을 이용하는 것이므로 팔과 다리를 움직이기 불편한 환자에게는 사용이 어려운 문제가 있다. 따라서, 물리치료를 받아야 하는 환자로서 스스로 팔과 다리로 힘을 주기 어려운 환자에게 필요한 물리치료기가 요구되고 있다.

이와 관련된 종래기술로서 국내등록특허 제10-671169호 (등록일자: 2007. 01. 12.) 가 개시되어 있고, 도 1은 상기 종래기술인 대체의학 물리치료기의 구성을 보인 단면도로서, 본체프레임(1), 본체프레임(1)의 하측에 설치되고 본체프레임(1)에 설치된 구동모터(2)에 연결되어 회전되는 패달축(3)의 양측에 대칭되게 설치된 한쌍의 링크패달(4), 본체프레임(1)의 상부에 설치되고 패달축(3)과 연결된 손잡이축(5)의 양측에 대칭되게 설치된 한 쌍의 링크손잡이(6), 본체프레임(1)의 일측에 설치된 좌석(7)을 포함하며, 사용자가 적절한 속도로 구동모터(2) 및 등받이모터(11)를 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

그러나, 상기 종래 기술은 팔부위만의 운동이나 다리부위만의 운동을 별도로 분리하여 운동하는 것이 불가능한 문제가 있고, 사용자의 체격이나 증상 등 다양한 신체적 특징을 고려하지 않은 채, 본체프레임과, 패달축 및 손잡이축이 획일적으로 설치됨으로 인해, 사용자의 체형에 맞지 않은 상태에서 운동이 이루어져 부작용이 일어날 수 있는 문제가 있다. 또한, 운동 중 갑자기 환자의 신체에 변화가 와서 더 이상 운동을 할 수 없는 강직상태가 되는 경우, 즉각적인 대처가 적절하게 이루어지지 않은 채 운동이 계속 이루어질 수밖에 없어 안전사고가 우려되는 문제가 있다.

KR 10-671169 B1 2007. 01. 12.

본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 사용자에게 필요한 부위의 운동을 선택적으로 수행할 수 있도록 조절이 가능하여, 상지(팔)나 하지(다리)의 부분적인 운동이 가능한 재활치료용 상하지 운동기구를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 사용자의 체형이나 신체 조건에 맞추어 운동할 수 있도록 상지(팔)과 하지(다리) 사이의 간격 및 패달장치의 각도조절이 용이하여, 사용자에게 가장 바람직한 운동효과를 얻을 수 있도록 하는 재활치료용 상하지 운동기구를 제공하고자 한다.

아울러, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 동력을 전달하는 타이밍벨트나 체인 등의 장력이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 함은 물론 과부하시 즉시 동력을 차단하여 안전사고의 발생을 방지하도록 하는 재활치료용 상하지 운동기구를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 재활치료용 상하지 운동기구는, 저면에 받침대가 구비되는 본체프레임; 상기 본체프레임의 내부 하측에 고정형성되며, 제어부의 제어신호에 따라 회전속도가 조절되는 서보모터; 상기 서보모터의 동력을 전달하는 구동타이밍벨트를 통해 함께 연결되어 동시 구동가능하며, 각각 동력단속이 이루어질 수 있는 하부클러치 및 상부클러치; 상기 하부클러치에 의해 동력이 단속되며, 상기 본체프레임의 양측면에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 패달이 구비된 하지운동부; 상기 본체프레임의 상측에 형성되며 1차각도조절수단이 구비된 상부지지대; 상기 상부지지대의 상측에 형성되며 2차각도조절수단이 구비된 상부프레임; 상기 상부지지대에 의해 지지되는 상기 상부프레임의 양단에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 손잡이를 구비한 상지운동부; 상기 서보모터, 상부클러치, 하부클러치의 구동을 제어하며, 사용자의 정보를 기록 저장하는 메모리를 포함하는 제어부; 및 상기 상부프레임의 선단부에 구비되며, 사용자의 정보를 입력하는 입력부와 사용자의 정보를 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 제어부에 의한 실행과정을 디스플레이하도록 구비된 터치스크린모니터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 재활치료용 상하지 운동기구에 구비되는 하지운동부는, 상기 서보모터로부터 전달되는 동력을 단속하는 하부클러치에 구비된 하부풀리; 상기 하부풀리와 패달타이밍벨트에 의해 연결되어 동력이 전달되는 패달풀리; 상기 패달풀리의 중심축 양단에 상호 대칭을 이루어 고정된 한 쌍의 패달크랭크; 및 상기 패달크랭크의 선단부에 각각 회동자재하게 설치된 패달을 포함하여 구성되며, 상지운동부는 상기 서보모터로부터 전달된 동력을 단속하는 상부클러치에 구비된 상부풀리; 상기 상부풀리의 동력이 전달되도록 하는 손잡이풀리; 상기 손잡이풀리의 중심축 양단에 서로 대칭을 이루어 고정설치되는 한 쌍의 손잡이크랭크; 및 상기 손잡이크랭크의 선단부에 회동자재하게 설치된 손잡이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 재활치료용 상하지 운동기구의 각도조절수단은, 상기 상부지지대의 하단 중앙에 구비되며, 복수 개의 톱니날이 형성된 스퍼어기어; 상기 스퍼어기어의 톱니날에 삽입 고정되는 톱니돌기가 선단부에 형성된 스톱퍼(173); 상기 스톱퍼의 직선운동을 안내하는 안내부; 및 상기 스톱퍼를 구동시켜 주는 솔레노이드를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명의 재활치료용 상하지 운동기구의 상지운동부는, 상기 손잡이타이밍벨트의 장력을 일정하게 유지시켜주는 장력조절수단이 구비되며, 상기 장력조절수단은 상기 상부프레임의 일측에 손잡이풀리에 대응하도록 설치된 장력조절풀리; 상기 장력조절풀리의 중심축을 지지하는 지지대; 상기 지지대에 끼워져 장력을 조절하는 장력조절스프링; 상기 상부지지대의 하단에 고정되며, 1차각도조절축의 양측에 구비된 안내휠A, 안내휠B; 및 상기 상부지지대의 상단에 고정되며, 2차각도조절축의 양측에 구비된 안내휠C 및 안내휠D를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상지인 팔운동과 하지인 다리운동을 동시에 또는 개별적으로 분리하여 부분운동이 가능하므로, 사용자의 필요에 따라 선택이 자유롭게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 사용자의 신체적 조건에 맞추어 상지(팔)와 하지(다리) 사이의 간격을 조절하도록 본체프레임과 상부지지대 또는 상부지지대와 상부프레임의 결합각도를 임의로 조절이 가능하므로, 사용자에게 최적으로 조절된 상태에서 운동능력이 극대화되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 운동중 강직시 사용자의 안전을 위해 즉시 동력을 차단하여 정지할 수 있도록 함으로써, 안전사고가 예방되는 효과가 있다.

아울러 본 발명에 의하면, 서보모터에 의해 자체브레이크기능을 수행하므로 능동적 운동이 용이하게 이루어지며, 운동부하량을 정밀하게 조절함과 함께, 운동량 측정 및 관리가 용이하여 운동효과가 배가되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 대체의학 물리치료기의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부의 구성을 도시한 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부의 구성을 도시한 정단면도..
도 5는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부인 서보모터의 체결상태를 도시한 평단면도.
도 6은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 1차각도조절수단에 의한 각도조절상태 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 2차각도조절수단에 의한 각도조절상태 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 각도조절부의 구조를 확대하여 보인 측단면도로서,
a)는 각도조절이 가능하도록 스톱퍼가 이격된 상태이고,
b)는 각도조절 후 스톱퍼에 의해 고정된 상태를 도시한 것임.
도 9는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 2차각도조절수단의 구조를 보인 측단면도로서,
a)는 각도조절 후 라이닝과 브레이크드럼이 밀착되어 고정된 상태이고,
b)는 각도조절이 가능하도록 라이닝과 브레이크드럼이 이격된 상태를 도시한 것임.
도 10는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 사용상태 측면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부의 구성을 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부의 구성을 도시한 정단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 동력전달부인 서보모터의 체결상태를 도시한 평단면도이다.

본 발명은 본체프레임(100), 상부지지대(120), 상부프레임(130)으로 몸체를 이루며, 상기 본체프레임(100)에는 하지운동부(150)가 구비되어 있고, 상기 상부프레임(130)에는 상지운동부(160)가 구비되어 있으며, 또한, 상기 하지운동부(150)와 상지운동부(160)의 운동선택이나 운동조건 등을 제어하도록 하는 제어부(200)와 상기 제어부(200)에 명령을 입력하거나 운동상태를 디스플레이하도록 하는 터치스크린모니터(210)가 구비되어 있다.

상기 본체프레임(100)의 저면에는 안정적인 지지를 위해 받침대(110)가 구비되어 있고, 상기 본체프레임(100)의 양측에는 상기 하지운동부(150)의 패달(156)이 회동가능한 상태로 외부에 노출되게 구비되어 있으며, 또한, 상기 상부프레임(130)의 양측에는 상호 대칭을 이루어 구비된 상태에서 원운동하는 손잡이(166)가 회동가능한 상태로 외부로 노출되게 구비되어 있다.

상기 상부지지대(120)는 상기 본체프레임(100)과 상기 상부프레임(130)을 상호 연결시켜 주며, 사용자의 신체조건에 맞추어 각도를 조절할 수 있도록 함으로써 상지운동부의 높이를 조절할 수 있도록 하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 1차각도조절수단에 의한 각도조절상태 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 2차각도조절수단에 의한 각도조절상태 측면도이다.

상기 상부지지대(120)는 상기 본체프레임(100)과의 사이에 1차각도조절수단(170)이 구비되어 있으며, 1차각도조절축(121)을 중심으로 회동가능하게 연결되어 있어, 상기 본체프레임(100)에 대하여 상기 상부지지대(120)의 각도가 임의로 조절 고정될 수 있도록 하고 있다.

또한, 상기 상부지지대(120)와 상기 상부프레임(130)의 사이에는 2차각도조절수단(180)이 구비되어 있다. 상기 2차각도조절수단(180)은 상기 상부지지대(120)에 대해 상기 상부프레임(130)의 각도가 임의로 조절 고정될 수 있도록 하는 것으로서, 2차각도조절축(122)을 중심으로 회동가능하게 결합되어 있으며, 상기 1차각도조절수단(170)과 함께 각도를 조절하여 상지운동부(160)의 높이를 조절함으로써, 사용자에게 가장 적합한 운동효과가 나타나도록 하고 있다.

따라서, 본 발명은 신체조건에 따라 상기 각도조절수단을 조절하여 사용이 가능하도록 하는 것으로서, 일반적인 보통 성인의 체격에 비해 체격이 작은 소아 어린이의 경우에도 상기 1차각도조절수단과 2차각도조절수단을 조절하여 도 7의 점선으로 도시된 바와 같이 최대로 숙여진 상태로 각도 조절이 이루어진 상태에서 사용이 가능하게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 1차각도조절수단의 구조를 확대하여 보인 측단면도로서, a)는 각도조절이 가능하도록 스톱퍼가 이격된 상태이고, b)는 각도조절 후 스톱퍼에 의해 고정된 상태를 도시한 것이며, 도 9는 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 2차각도조절수단의 구조를 보인 측단면도로서, a)는 각도조절 후 라이닝과 브레이크드럼이 밀착되어 고정된 상태이고, b)는 각도조절이 가능하도록 라이닝과 브레이크드럼이 이격된 상태를 도시한 것이다.

상기 1차각도조절수단(170)은 상기 상부지지대(120)에 일체로 고정된 스퍼어기어(171)와 상기 스퍼어기어(171)의 톱니날(172)에 접근하여 밀착 또는 이격되도록 설치된 스톱퍼(173)에 의해 상기 상부지지대(120)의 각도가 설정된 상태에서 고정이 이루어지도록 하고 있다. 상기 스톱퍼(173)는 솔레노이드(176)에 의해 전동으로 전/후진 작동되도록 하며, 상기 스톱퍼(173)의 직선운동이 정확하게 이루어질 수 있도록 안내부(175)가 구비되어 있다.

따라서, 각도 조절시에는 상기 솔레노이드(176)를 구동시켜 스톱퍼(173)를 후퇴시킴으로써, 상기 스톱퍼(173)의 톱니돌기(174)와 상기 스퍼어기어(171)의 톱니날(172)이 서로 이격되면서 각도조절이 가능한 상태가 되며, 적정의 각도로 조절이 완료된 후에는 다시 상기 솔레노이드(176)를 구동시켜 상기 톱니돌기(174)와 톱니날(172)이 상호 맞물리게 하여 고정시키도록 한다.

또한 2차각도조절수단(180)은 상기 상부지지대(120)에 일체로 고정된 브레이크드럼(181)과, 상부프레임(130)에 고정형성되며 브레이크텐션볼트(183)에 의해 밀착 고정되는 라이닝(182)과의 마찰력을 이용하여 각도를 조절 고정하도록 하는 구성으로서, 각도조절시에는 브레이크텐션볼트(183)를 풀어준 다음 상부프레임(130)의 각도를 설정하여 맞춘 뒤 상기 브레이크텐션볼트(183)를 조여 상기 라이닝(182)이 브레이크드럼(181)에 밀착되도록 함으로써, 마찰력에 의해 고정이 이루어지도록 하고 있다.

상기 2차각도조절수단(180)과 상기 1차각도조절수단(170)은 상호 대응하여 동일한 구성으로 설치하여도 무방한 것으로, 상기 1차각도조절수단(170)과 같은 구성의 각도조절수단을 2차각도조절수단에 적용하여도 무방하며, 안전한 각도조절을 위해 두 가지를 모두 병행하여 사용해도 무방하다.

즉, 각도를 조절하는 하나의 축(121 또는 122)에 스퍼어기어방식과 브레이크드럼방식을 함께 설치하되, 상기 브레이크드럼방식은 약간의 마찰력을 주어 쉽게 회동되지 않도록 하고, 스퍼어기어방식에 의해 완전고정시켜 각도조절이 완료되도록 함으로써 각도조절이 안전하게 이루어지는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 하나의 모터에 의해 상지운동부와 하지운동부를 작동시키도록 구성된 것으로서, 상기 본체프레임(100)의 내부 하측에 고정설치된 서보모터(140)가 자동(수동)운동시의 구동모터기능을 하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이 상기 서보모터(140)의 회전력은 감속기(141)를 통해 베벨기어(144)에 전달되게 되고, 상기 베벨기어(144)에 의해 방향이 바뀐 상태에서 회전동력이 구동풀리(142)에 전달되게 되며, 구동풀리(142)에 전달된 회전동력은 구동타이머벨트(143)를 통해 하지운동부(150)와 상지운동부(160)에 동시에 전달이 이루어지게 된다.

상기 서보모터(140)는 제어부(200)의 제어신호에 따라 회전속도가 정밀 제어될 수 있는 모터로서, 자동(수동)운동시에는 동력을 발생시켜 주는 기능만을 수행하게 되나, 능동운동 즉, 사용자의 근력을 이용하여 하지운동부(150) 또는 상지운동부(160)를 구동시키는 상황에서는 브레이크(저항)로 기능이 수행됨으로써, 사용자의 능동운동 효과가 극대화되도록 하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 서보모터(140)는 구동타이밍벨트(143)에 의해 연결된 상태에서, 하지운동부(150)와 상지운동부(160)에 구동력이 동시에 전달되도록 구성되어 있으며, 사용자의 필요에 따라 하부클러치(151) 및 상부클러치(161)가 조절되면서 동력단속이 각각 이루어지도록 하고 있다.

즉, 하지운동부(150)는 상기 하부클러치(151)에 의해 동력이 단속되게 되고, 상기 상지운동부(160)는 상기 상부클러치(161)에 의해 동력전달이 단속되게 되는 것으로서, 예를 들면 사용자가 하지인 다리 운동만을 하고자 하는 경우 상부클러치(161)를 오픈시킴으로써 상지운동부(160)에 동력이 전달되지 않도록 하고, 상지인 팔 운동만을 하고자 하는 경우 상기 하부클러치(151)를 오픈시킴으로써 하지운동부(150)에 동력이 전달되지 않도록 하고 있다.

위의 실시 예는 모터의 회전력에 따라 움직이는 자동(수동)운동에 관한 것으로서, 사용자의 근력을 이용한 자발적 운동의 경우, 즉 능동운동시에는 위와 반대로 운동하고자 하는 부위(하지(다리) 또는 상지(팔))의 클러치가 연결될 수 있도록 한다. 즉, 능동운동시에는 서보모터의 구동이 정지된 상태에서, 사용자의 능동구동에 대항하여 상기 서보모터(140)가 브레이크(저항) 역할을 하게 되며, 선택에 따라 상지(팔) 또는 하지(다리)의 운동부위에 대한 클러치가 연결상태에서 운동이 이루어지도록 한다.

브레이크기능은 서보모터의 특성에 의해 이루어지는 것으로서, 모터 및 부하가 가지고 있는 회전에너지가 서보엠프축에 내장되어 있는 회생저항에 의해 소비되면서 브레이크기능이 이루어지면서, 이를 통해 사용자의 근력운동력에 저항하게 된다.

본 발명의 세부적인 구성을 살펴보면, 상기 하지운동부(150)는 상기 서보모터(140)로부터 전달되는 동력을 단속하는 하부클러치(151)에 구비된 하부풀리(152), 상기 하부풀리(152)와 패달타이밍벨트(153)에 의해 연결되어 동력이 전달되는 패달풀리(154), 상기 패달풀리(154)의 중심축 양단에 상호 대칭을 이루어 고정된 한 쌍의 패달크랭크(155) 및 상기 패달크랭크(155)의 선단부에 각각 회동자재하게 설치된 패달(156)로 구성되어 있다.

또한, 상기 상지운동부(160)는 상기 서보모터(140)로부터 전달된 동력을 단속하는 상부클러치(161)에 구비된 상부풀리(162)와, 상기 상부풀리(162)의 동력을 상기 상부지지대(120)와 상기 상부프레임(130)의 내부를 통해 연결된 손잡이타이밍벨트(163)에 의해 연결되며 상기 상부풀리(162)의 동력이 전달되도록 하는 손잡이풀리(164), 상기 손잡이풀리(164)의 중심축 양단에 상호 대칭을 이루며 고정형성되는 한 쌍의 손잡이크랭크(165) 및 상기 손잡이크랭크(165)의 선단부에 회동자재하게 설치된 손잡이(166)로 구성되어 있다.

또한 상기 상지운동부(160)에는 상기 손잡이타이밍벨트(153)의 장력을 일정하게 유지시켜주기 위한 장력조절수단(190)이 더 구비되어 있다.

상기 장력조절수단(190)은 상기 상부프레임(130)의 일측에 손잡이풀리(164)에 대응되도록 설치된 장력조절풀리(191), 상기 장력조절풀리(191)의 중심축을 지지하는 지지대(192), 상기 지지대(192)에 끼워져 장력을 조절하는 장력조절스프링(193)으로 이루어진다.

상기 장력조절스프링(193)의 탄성력에 의해 장력조절풀리(191)가 외측방향으로 힘이 작용하고 있는 특성상, 상기 장력조절수단(190)을 통해 상기 손잡이타이밍벨트(153)의 장력이 항시 유지될 수 있게 된다.

또한, 상기 손잡이타이밍벨트(153)의 회동이 원활하게 이루어지도록 함과 함께, 장력이 지속적으로 유지되도록 하기 위해, 상기 상부지지대(120)의 하단부인 1차각도조절축(121)의 양측에는 안내휠A(194)와 안내휠B(195)가 각각 구비되어 있고, 상기 상부지지대(120)의 상단부인 2차각도조절축(122)의 양측에는 안내휠C(196) 및 안내휠D(197)이 각각 구비되어 있다.

복수로 구비되는 상기 안내휠A(194), 안내휠B(195), 안내휠C(196) 및 안내휠D(197)을 통해 손잡이타이밍벨트(153)가 지지되는 특성상, 각도 변화가 이루어지는 부위에서 각조의 조절이 이루어지는 경우에도, 전체경로에서의 길이 변동은 거의 발생되지 않게 된다.

따라서, 본 발명은 상부지지대(120)와 상부프레임(130)의 각도 조절이 이루어지는 경우에도, 상기 복수의 안내휠에 의해 전체 경로의 길이 변동이 최소화되면서 동력전달시의 영향 또한 최소화되게 되며, 이때 장력조절수단(190)을 통해서도 장력이 일정하게 지속 유지됨으로써, 각도조절부를 통한 다단계의 각도변화가 이루어지는 경우에도 손잡이타이밍벨트(153)의 장력이 일정하게 유지되는 것이 가능하며, 이를 통해 동력전달 또한 용이하게 이루어지는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 손잡이(166)는 다양한 각도에서 상지(팔)의 운동이 가능하도록 U자형으로 형성함으로써. 사용자가 상기 손잡이(166)를 잡는 위치에 따라 다양한 부위에 걸쳐 상지(팔)근육의 근력운동이 수행될 수 있으며, 이를 통해 편중되지 않은 형태로 운동이 가능하여 더욱 탁월한 운동효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

상기 제어부(200)는 상기 서보모터(140), 상부클러치(161), 하부클러치(151)의 작동을 제어하며, 사용자의 정보를 기록 저장하는 메모리를 포함하고 있다.

상기 터치스크린모니터(210)는 상기 상부프레임(130)의 선단부에 설치되며, 사용자의 정보를 입력하는 입력부와, 사용자의 정보를 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 제어부(200)에 의한 실행과정을 디스플레이하도록 구비된다.

상기 제어부(200)는 사용자의 신체 조건에 맞춰 사용자입력을 통해 설정이 이루어지도록 한 상태에서, 자동운전 또는 능동운전시 사용자에게 강직이 발생하거나 또는 능동부하 설정범위의 토오크 한계값에 이르는 경우, 서보모터(140)를 제어하여 즉시 구동이 정지되도록 하며, 알람이 발생되도록 함으로써, 사용자 또는 주위 보호자에게 경고를 통해 즉시 필요한 조치가 취해 질 수 있도록 한다.

또한 상기 제어부(200)는 자동운전 선택시 구동이 정지된 상태에 있던 서보모터(140)가 곧바로 구동되도록 하는 대신, 입력정보 등을 통해 사용자의 강직상태를 체크한 후 구동속도가 점차 상승되도록 함으로써, 순간가속에 의해 사용자에게 과부하가 걸리지 않도록 제어한다.

도 10은 본 발명에 따른 재활치료용 상하지 운동기구의 사용상태도로서, 상기 도 10에 도시된 바와 같이 사용자가 휠체어(250)에 앉은 상태에서 곧바로 운동이 이루어지도록 하며, 사용자의 체격 또는 조건에 따라 각도조절수단 등을 통해 각도조절, 부하 등이 적절히 조절된 상태에서, 효과적인 운동이 가능하게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

100: 본체프레임 110: 받침대
120: 상부지지대
121: 각도조절축A 122: 각도조절축B
130: 상부프레임
140: 서보모터
141: 감속기 142: 구동풀리
143: 구동타이밍벨트 144: 베벨기어
150: 하지운동부
151: 하부클러치 152: 하부풀리
153: 패달타이밍벨트 154: 패달풀리
155: 패달크랭크 156: 패달
160: 상지운동부
161: 상부클러치 162: 상부풀리
163: 손잡이타이밍벨트 164: 손잡이풀리
165: 손잡이크랭크 166: 손잡이
170: 1차각도조절수단
171: 스퍼어기어 172: 톱니날
173: 스톱퍼 174: 톱니돌기
175: 안내부 176: 솔레노이드
180: 2차각도조절수단
181: 브레이크드럼 182: 라이닝
183: 브레이크텐션볼트
190: 장력조절수단
191: 장력조절풀리 192: 지지대
193: 장력조절스프링 194: 안내휠A
195: 안내휠B 196: 안내휠C
197: 안내휠D
200: 제어부 210: 터치스크린모니터
250: 휠체어

Claims (4)

1. 저면에 받침대(110)가 구비되는 본체프레임(100);
   상기 본체프레임(100)의 내부 하측에 고정형성되며, 제어부의 제어신호에 따라 회전속도가 조절되는 서보모터(140);
   상기 서보모터(140)의 동력을 전달하는 구동타이밍벨트(143)를 통해 함께 연결된 상태에서 하지운동부(150)와 상지운동부(160)에 구동력이 동시에 전달되도록 구성되며, 상기 하지운동부(150)에 동력단속이 이루어지도록 하는 하부클러치(151) 및 상기 상지운동부(160)에 동력단속이 이루어지도록 하는 상부클러치(161);
   상기 하부클러치(151)에 의해 동력이 단속되며, 상기 본체프레임(100)의 양측면에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 패달(156)이 구비된 하지운동부(150);
   상기 본체프레임(100)의 상측에 형성되며 1차각도조절수단(170)이 구비된 상부지지대(120);
   상기 상부지지대(120)의 상측에 형성되며 2차각도조절수단(180)이 구비된 상부프레임(130);
   상기 상부지지대(120)에 의해 지지되는 상기 상부프레임(130)의 양단에 상호 대칭을 이루도록 구비된 상태에서 원운동하는 손잡이(166)를 구비한 상지운동부(160);
   상기 서보모터(140), 상부클러치(161), 하부클러치(151)의 구동을 제어하며, 사용자의 정보를 기록 저장하는 메모리를 포함하는 제어부(200); 및
   상기 상부프레임(130)의 선단부에 구비되며, 사용자의 정보를 입력하는 입력부와 사용자의 정보를 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 제어부(200)에 의한 실행과정을 디스플레이하도록 구비된 터치스크린모니터(210);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 재활치료용 상하지 운동기구.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 하지운동부(150)는,
   상기 서보모터(140)로부터 전달되는 동력을 단속하는 하부클러치(151)에 구비된 하부풀리(152);
   상기 하부풀리(152)와 패달타이밍벨트(153)에 의해 연결되어 동력이 전달되는 패달풀리(154);
   상기 패달풀리(154)의 중심축 양단에 상호 대칭을 이루어 고정된 한 쌍의 패달크랭크(155); 및
   상기 패달크랭크(155)의 선단부에 각각 회동자재하게 설치된 패달(156);
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 재활치료용 상하지 운동기구.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 상지운동부(160)는,
   상기 서보모터(140)로부터 전달된 동력을 단속하는 상부클러치(161)에 구비된 상부풀리(162);
   상기 상부풀리(162)의 동력이 전달되도록 하는 손잡이풀리(164);
   상기 손잡이풀리(164)의 중심축 양단에 서로 대칭을 이루어 고정설치되는 한 쌍의 손잡이크랭크(165); 및
   상기 손잡이크랭크(165)의 선단부에 회동자재하게 설치된 손잡이(166);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 재활치료용 상하지 운동기구.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 1차각도조절수단(170)은,
   상기 상부지지대(120)의 하단 중앙에 구비되며, 복수 개의 톱니날(172)이 형성된 스퍼어기어(171);
   상기 스퍼어기어(171)의 톱니날(172)에 삽입 고정되는 톱니돌기(174)가 선단부에 형성된 스톱퍼(173);
   상기 스톱퍼(173)의 직선운동을 안내하는 안내부(175); 및
   상기 스톱퍼(173)를 구동시켜 주는 솔레노이드(176);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 재활치료용 상하지 운동기구.
   

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