KR101796916B1

KR101796916B1 - 발목 근육 훈련 장치

Info

Publication number: KR101796916B1
Application number: KR1020150141109A
Authority: KR
Inventors: 김호진; 이휘영; 나윤호
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-11-13
Also published as: KR20170041545A

Abstract

본 발명은 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 발목의 각도 변화를 능동적으로 유도하여 재활을 도울 수 있는 발목 근육 훈련 장치를 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 발목 근육 훈련 장치는, 지지 부재; 상기 지지 부재의 전후 방향에 대해 수직하고 지면에 대해 수평인 제1 축; 상기 제1 축을 기준으로 상기 지지 부재에 회동 가능하게 구비되는 중간 부재; 상기 중간 부재의 전후 방향에 대해 평행하고 지면에 대해 경사진 제2 축; 및 상기 제2 축을 기준으로 상기 중간 부재에 회동 가능하게 구비되고 상기 제2 축에 대해 경사져 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발 받침부를 포함한다.

Description

발목 근육 훈련 장치{Ankle muscle training apparatus}

본 발명은 발목 근육 훈련 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발목 움직임과 근력은 보행 안정성에 중요한 영향을 미친다.

발목 움직임은 시상면(sagittal plane), 관상면(frontal plane), 횡면(transverse plane) 세 방향에서 일어나는 운동의 방향으로 요약될 수 있다. 발목관절(ankle joint 또는 talocrural joint), 횡족근관절(transverse tarsal joint) 그리고 거골하관절(subtalar joint)의 축 방향을 따라 각각의 발목 움직임이 일어난다. 근골격계 및 중추신경계질환으로 인한 하지 기능의 손상, 장애 및 상실은 보행능력의 저하, 혹은 상실로 연결될 수 있으며, 이는 독립적인 일상생활동작을 수행을 저해하는 심각한 원인 중에 하나라고 할 수 있다.

중추신경계질환의 하나인 뇌졸중의 경우, 대부분의 환자는 전체 체중의 61-80%를 비손상 측 하지로 지지하여, 비대칭적인 자세 정렬 및 균형 능력의 저하를 나타낸다. 뇌졸중 후 나타내는 비정상적인 보행양상은 유각기 동안의 뻐정다리 보행(stiff-knee gait), 입각기 동안의 전반슬(genu recuvatum), 입각기에서 배측 굴곡(dorsiflexion)의 감소와 유각기에 과도한 족저굴곡(plantar flexion)이다. 또한 보행 속도, 분속수(cadence), 활보장(stride length)가 감소하고, 양하지 지지기(double stance period)가 증가되며, 비손상측에 비해 손상측의 입각기 기간이 짧다. 뇌졸중 보행의 재활을 위해 기능적 전기자극, 단하지보조기 등이 적용되거나, 치료사에 의한 관절가동범위운동, 스트레칭 운동, 저항 밴드, 수동형 발목훈련기, 직립자세에서의 체중 부하 저항운동을 하는 방법 등이 임상적으로 사용되고 있다.

이러한 발목을 포함한 보행훈련 중재들은 보행 안정성, 보행속도, 보행 효율성의 증가 등 긍정적인 효과를 가져온다. 특히 발목의 움직임 범위와 근력향상은 직립 안정성에 도움을 주는 것으로 알려져 있다.

그러나 이러한 방법들은 병원이라는 특수한 환경에서 시행되고, 전문적인 인력의 체력적 부담을 요하므로 훈련의 시간적, 공간적 제한, 비 경제적인 단점이 있다.

대부분의 상용화되거나 개발되고 있는 발목훈련기는 국제 생체역학회에서 정의하는 직교 좌표계를 이용한 발목 움직임을 구현하고 있으나, 이는 실제 해부학적인 거골하관절(subtalar joint) 축과 달라 실제 발목움직임과 차이가 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 발목의 각도 변화를 능동적으로 유도하여 재활을 도울 수 있는 발목 근육 훈련 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 발목의 경직도를 체크할 수 있는 발목 근육 훈련 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치는, 지지 부재; 상기 지지 부재의 전후 방향에 대해 수직하고 지면에 대해 수평인 제1 축; 상기 제1 축을 기준으로 상기 지지 부재에 회동 가능하게 구비되는 중간 부재; 상기 중간 부재의 전후 방향에 대해 평행하고 지면에 대해 경사진 제2 축; 및 상기 제2 축을 기준으로 상기 중간 부재에 회동 가능하게 구비되고 상기 제2 축에 대해 경사져 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발 받침부를 포함한다.

상기 제2 축은 상기 중간 부재의 전방을 향해 상기 지면과 예각을 이루고, 상기 발 받침부는 상기 중간 부재의 전방을 향해 상기 제2 축과 둔각을 이룰 수 있다.

상기 제2 축이 회전될 경우 상기 발 받침부의 전단부는 좌우 이동 궤적을 그리며 이동될 수 있다.

상기 좌우 이동 궤적은 그 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 이동될수록 점점 높아지는 오목한 형상의 궤적일 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치는, 상기 발 받침부의 전단부를 지지하면서 상기 발 받침부의 전단부를 상기 좌우 이동 궤적에 맞게 안내하는 좌우 안내부를 더 포함할 수 있다.

상기 좌우 안내부는, 상기 중간 부재의 전단부에 구비되며 상기 좌우 이동 궤적에 상응한 오목한 형상의 피동 안내 부재; 및 상기 발 받침부의 전단부에 돌출되게 구비되며 상기 피동 안내 부재를 따라 상기 좌우 이동 궤적을 그리며 이동되는 구동 안내 부재를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치는, 상기 중간 부재를 상기 제1 축을 기준으로 회전시키는 제1 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 구동부는, 상기 제1 축이 회동 가능하게 삽입되도록 상기 지지 부재에 구비되는 제1 베어링; 및 상기 제1 베어링에 지지된 상기 제1 축에 회전력을 가해 상기 제1 축에 고정된 상기 중간 부재를 회전시키는 제1 모터를 포함할 수 있다.

상기 제1 구동부는, 상기 제1 축과 상기 제1 모터의 축을 서로 이격된 상태로 평행하게 연결시키는 풀리-벨트를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 구동부는, 상기 제1 축의 회전 범위를 제한하는 제1 회전 제한부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 회전 제한부는, 상기 제1 축의 단부 또는 상기 지지 부재 중 어느 하나에 구비되며 제1 걸림턱이 형성되는 제1 걸림 부재; 및 상기 제1 걸림턱에 걸리도록 상기 나머지에 구비되는 제1 멈춤 돌기를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치는, 상기 발 받침부를 상기 제2 축을 기준으로 회전시키는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 구동부는, 상기 제2 축이 회동 가능하게 삽입되도록 상기 중간 부재에 구비되는 제2 베어링; 및 상기 제2 베어링에 지지된 상기 제2 축에 회전력을 가해 상기 제2 축에 고정된 상기 발 받침부를 회전시키는 제2 모터를 포함할 수 있다.

상기 제2 구동부는, 상기 제2 축과 상기 제2 모터의 축을 교차시켜 연결하는 베벨 기어를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 구동부는, 상기 제2 축의 회전 범위를 제한하는 제2 회전 제한부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 회전 제한부는, 상기 제2 축의 외주면 또는 상기 중간 부재 중 어느 하나에 구비되며 제2 멈춤 돌기; 및 상기 제2 멈춤 돌기가 걸리도록 제2 걸림턱을 가지며 상기 나머지에 구비되는 제2 걸림 부재를 포함할 수 있다.

상기 발 받침부는, 상기 제2 축에 고정되는 고정판; 상기 고정판에 간격을 두고 상기 고정판과 평행하게 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발판; 및 상기 고정판과 상기 발판 사이에 구비되어 상기 발판에 가해지는 힘을 감지하는 힘 감지부를 포함할 수 있다.

상기 힘 감지부는, 상기 발판의 전단 좌측에 구비되는 제1 로드셀; 상기 발판의 전단 우측에 구비되는 제2 로드셀; 상기 발판의 후단 좌측에 구비되는 제3 로드셀; 및 상기 발판의 후단 우측에 구비되는 제4 로드셀을 포함할 수 있다.

상기 제1, 제2, 제3 및 도 4 로드셀은 상기 발판에 올려진 사용자의 발목의 움직임에 따라 상기 발판의 수직한 방향의 힘을 측정할 수 있다.

상기 발 받침부는, 상기 발판에 구비되어 사용자의 발을 결박시키는 결박 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 축은 그 축 방향에 사용자의 발목 관절이 놓이도록 구비될 수 있다.

상기 제2 축은 그 축 방향에 사용자의 거골하관절이 놓이도록 구비될 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 지지 부재와, 제1 축과, 중간 부재와, 제2 축과, 그리고 발 받침부를 포함하는 기술구성을 제공하므로, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 발목의 각도 변화를 능동적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 발 받침부가 힘 감지부를 포함하는 기술구성을 가지므로, 발판에 올려진 사용자의 발이 제1 축 또는 제2 축을 기준으로 회전되는 동안 갑자기 힘 감지부의 값이 커지는 시점을 감지하여 그 시점에서의 제1 축 또는 제2 축의 회전 정도를 측정하는 방식으로 사용자의 발목의 경직도를 체크할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 배면에서 바라본 배면 사시도이다.
도 3은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 III-III 선으로 잘라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 우측면도이다.
도 6은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 좌측면도이다.
도 7은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 배면도이다.
도 8은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 저면에서 바라본 저면 사시도이다.
도 9는 도 1의 발목 근육 훈련 장치 중 발판이 제거된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 10은 도 1의 발목 근육 훈련 장치에 발을 결박시키는 결박 부재가 구비된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 배면에서 바라본 배면 사시도이다.

도 3은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 III-III 선으로 잘라본 단면도이고, 도 4는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 우측면도이고, 도 6은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 좌측면도이며, 그리고 도 7은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 나타낸 배면도이다.

도 8은 도 1의 발목 근육 훈련 장치를 저면에서 바라본 저면 사시도이고, 도 9는 도 1의 발목 근육 훈련 장치 중 발판이 제거된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 그리고 도 10은 도 1의 발목 근육 훈련 장치에 발을 결박시키는 결박 부재가 구비된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치(100)는, 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 지지 부재(110)와, 제1 축(120)과, 중간 부재(130)와, 제2 축(140)과, 그리고 발 받침부(150)를 포함한다. 이하, 도 1 내지 도 10을 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.

지지 부재(110)는, 본 발명의 발목 근육 훈련 장치(100)의 뼈대를 이루는 것으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 지면(도 3의 10 참조) 등 평평한 곳에 놓이도록 그 아래 부분이 설계될 수 있으며, 그 양 측 부분이 상향 돌출된 형상을 가지도록 설계될 수 있다.

제1 축(120)은, 지지 부재(110)에 대해 중간 부재(130)가 회전되도록 중간 부재(130)의 힌지(hinge) 역할을 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 지지 부재(110)의 전후 방향에 대해 수직한 상태로 놓이고, 도 4에 도시된 바와 같이 지면(도 3의 10 참조)에 대해 수평인 상태로 놓인다. 따라서, 중간 부재(130)는 제1 축(120)을 기준으로 피치 동작(pitch motion)을 수행할 수 있다.

특히, 제1 축(120)은 그 축 방향에 사용자의 발목 관절(ankle joint)이 놓이도록 구비될 수 있다.

따라서, 사용자의 발이 중간 부재(130)에 구비된 발 받침부(150)에 놓여 제1 축(120)을 기준으로 회전될 경우 발이 발목 관절을 기준으로 위로 회전되거나(dorsiflexion) 아래로 회전될 수 있어(plantarflexion), 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 발목 관절에 대한 발목의 각도 변화를 능동적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.

중간 부재(130)는, 지지 부재(110)와 발 받침부(150) 사이에 구비되며, 발 받침부(150)를 지지하는 것으로, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 축(120)을 기준으로 지지 부재(110)에 회동 가능하게 구비되어, 제1 축(120)과 함께 회전되어 발의 앞부분이 발목 관절을 기준으로 위로 회전되거나 아래로 회전될 수 있다.

제2 축(140)은, 중간 부재(130)에 대해 발 받침부(150)가 회전되도록 발 받침부(150)의 힌지 역할을 하는 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이 중간 부재(130)의 전후 방향에 대해 평행한 상태로 놓이고 지면(10)에 대해 경사진 상태로 놓인다. 따라서, 중간 부재(130)는 제1 축(120)을 기준으로 대략적인 롤 동작(roll motion)을 수행할 수 있다.

특히, 제2 축(140)은 그 축 방향에 사용자의 거골하관절(subtalar joint)이 놓이도록 구비될 수 있다.

따라서, 사용자의 발이 발 받침부(150)에 놓여 제2 축(140)을 기준으로 회전될 경우 발이 거골하관절을 기준으로 좌측으로 회전되거나 우측으로 회전될 수 있어, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 거골하관절에 대한 발목의 각도 변화를 능동적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.

발 받침부(150)는, 사용자의 발이 올려지는 곳으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 축(140)을 기준으로 중간 부재(130)에 회동 가능하게 구비되고 제2 축(140)에 대해 경사져 구비된다.

특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 축(140)은 중간 부재(130)의 전방을 향해 지면(10)과 예각(θ1)을 이루고, 발 받침부는 중간 부재(130)의 전방을 향해 제2 축(140)과 둔각(θ2)을 이룰 수 있다. 따라서, 이러한 발 받침부(150)와 제2 축(140)의 경사진 구조를 통해 제2 축(140)의 축 방향에 사용자의 발의 거골하관절이 놓일 수 있게 된다.

나아가, 제2 축(140)의 축 방향에 거골하관절이 놓이게 되므로, 제2 축(140)이 회전될 경우 발 받침부(150)의 전단부는 좌우 이동 궤적(T)을 그리며 이동될 수 있다. 구체적으로, 좌우 이동 궤적(T)은 그 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 이동될수록 점점 높아지는 오목한 형상의 궤적일 수 있다. 따라서, 하지 마비 또는 근력 저하 등으로 인해 보행 시에 필요한 발목의 움직임을 원활히 생성시킬 수 없는 사람들에게 보행 시에 생성되는 거골하관절에 대한 발목의 각도 변화를 보다 안정적으로 유도하여 재활을 도울 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 좌우 안내부(160)를 더 포함할 수 있다.

좌우 안내부(160)는 발 받침부(150)의 전단부를 지지하면서 발 받침부(150)의 전단부를 좌우 이동 궤적(T)에 맞게 안내하는 구성요소이다. 예를 들어, 좌우 안내부(160)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 피동 안내 부재(161)와 구동 안내 부재(162)를 포함할 수 있다. 피동 안내 부재(161)는 중간 부재(130)의 전단부에 구비되며 좌우 이동 궤적(T)에 상응하는 오목한 형상을 가지고, 구동 안내 부재(162)는 발 받침부(150)의 전단부에 돌출되게 구비되며 피동 안내 부재(161)를 따라 좌우 이동 궤적(T)을 그리며 이동된다.

따라서, 발 받침부(150)의 후단부는 제2 축(140)을 통해 중간 부재(130)에 구비되고, 발 받침부(150)의 전단부는 좌우 안내부(160)를 통해 중간 부재(130)에 지지되므로, 즉 발 받침부(150)의 전단부와 후단부가 모두 지지되는 구조를 가지므로, 동작 오차를 최소화할 수 있어 보다 안정적으로 발 받침부(150)의 좌우 이동을 안내할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치(100)는, 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 구동부(170)를 더 포함할 수 있다.

제1 구동부(170)는 중간 부재(130)를 제1 축(120)을 기준으로 회전시키는 구성요소이다. 예를 들어, 제1 구동부(170)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 베어링(171)과 제1 모터(172)를 포함할 수 있다. 제1 베어링(171)은 제1 축(120)이 회동 가능하게 삽입되도록 지지 부재(110)에 구비되고, 제1 모터(172)는 제1 베어링(171)에 지지된 제1 축(120)에 회전력을 가해 제1 축(120)에 고정된 중간 부재(130)를 회전시키는 역할을 한다.

나아가, 제1 구동부(170)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 축(120)과 제1 모터(172)의 축(172a)을 서로 이격된 상태로 평행하게 연결시키는 풀리-벨트(pulley-belt)(173)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 제1 축(120)이 지지 부재(110)의 상부에 놓일 경우 풀리-벨트(173)를 통해 제1 모터(172)를 지지 부재(110)의 하부에 놓이도록 하여, 제1 모터(172)가 지지 부재(110)의 상반부에 위치되는 중간 부재(130)와 발 받침부(150) 등으로부터 간섭되는 것을 최소화할 수 있다. 이러한 풀리-벨트(173)의 구성은, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 축(120)에 구비되는 제1 풀리(173a), 제1 모터(172)의 축(172a)에 구비되는 제2 풀리(173b), 그리고 제1 및 제2 풀리(173a)(173b)를 연결하는 벨트(173c)로 이루어질 수 있다.

또한, 제1 구동부(170)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 축(120)의 회전 범위를 제한하는 제1 회전 제한부(174)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 회전 제한부(174)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 축(120)의 단부에 구비되며 제1 걸림턱(G1)이 형성되는 제1 걸림 부재(174a)와, 제1 걸림턱(G1)에 걸리도록 지지 부재(110)에 구비되는 제1 멈춤 돌기(174b)를 포함할 수 있다. 물론, 도시되지는 않았지만, 제1 걸림 부재가 지지 부재에 구비되고, 제1 멈춤 돌기가 제1 축의 단부에 구비되어도 무방할 것이다. 따라서, 제1 모터(172)의 오작동 등에 대비하여 회전 범위를 제한하는 안전 장치의 역할을 할 수 있다.

특히, 제1 멈춤 돌기(174b)의 위치를 변경할 수 있도록 제1 멈춤 돌기(174b)가 장착되는 장착홀(H)이 지지 부재(110)에 복수 개 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 장착홀(H)을 통해 사용자의 발목의 경직도에 따라 맞춤형의 회전 범위를 제공할 수 있다.

다른 한편, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 발목 근육 훈련 장치(100)는, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 구동부(180)를 더 포함할 수 있다.

제2 구동부(180)는 발 받침부(150)를 제2 축(140)을 기준으로 회전시키는 구성요소이다. 예를 들어, 제2 구동부(180)는, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 베어링(181)과 제2 모터(182)를 포함할 수 있다. 제2 베어링(181)은 제2 축(140)이 회동 가능하게 삽입되도록 중간 부재(130)에 구비되고, 제2 모터(182)는 제2 베어링(181)에 지지된 제2 축(140)에 회전력을 가해 제2 축(140)에 고정된 발 받침부(150)를 회전시키는 역할을 한다.

나아가, 제2 구동부(180)는, 제2 축(140)과 제2 모터(182)의 축(182a)을 교차시켜 연결하는 베벨 기어(183)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 제2 축(140)이 중간 부재(130)의 후단을 향해 길게 놓일 경우 베벨 기어(183)를 통해 제2 모터(182)를 중간 부재(130)의 좌측 또는 우측 방향으로 길게 놓이도록 하여, 제2 모터(182)가 중간 부재(130)의 후단을 향해 돌출되는 것을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 베벨 기어(183)의 구성은, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 축(140)에 구비되는 제1 베벨 기어(183a), 제1 베벨 기어(183a)와 직교하며 제2 모터(182)의 축(182a)에 구비되는 제2 베벨 기어(183b)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 구동부(180)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 축(140)의 회전 범위를 제한하는 제2 회전 제한부(184)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 회전 제한부(184)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 축(140)의 외주면에 구비되며 제2 멈춤 돌기(184a)와, 제2 멈춤 돌기(184a)가 걸리도록 제2 걸림턱(G2)을 가지며 중간 부재(130)에 구비되는 제2 걸림 부재(184b)를 포함할 수 있다. 물론, 도시되지는 않았지만, 제2 걸림 부재가 제2 축의 외주면에 구비되고, 제2 멈춤 돌기가 중간 부재에 구비되어도 무방할 것이다. 따라서, 제2 모터(182)의 오작동 등에 대비하여 회전 범위를 제한하는 안전 장치의 역할을 할 수 있다.

또 다른 한편, 상술한 발 받침부는, 도 3, 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 고정판(151), 발판(152), 그리고 힘 감지부(153)를 더 포함할 수 있다.

고정판(151)은 제2 축(140)에 고정되고, 발판(152)은 고정판(151)에 간격을 두고 고정판(151)과 평행하게 구비되며 사용자의 발이 올려지며, 그리고 힘 감지부(153)는 고정판(151)과 발판(152) 사이에 구비되어 발판(152)에 가해지는 힘을 감지하는 역할을 한다.

따라서, 발 받침부(150)가 힘 감지부(153)를 포함하는 기술구성을 가지므로, 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있는 별도의 제어 수단(미도시)을 통해, 발판(152)에 올려진 사용자의 발이 제1 축(120) 또는 제2 축(140)을 기준으로 회전되는 동안 갑자기 힘 감지부(153)의 값이 커지는 시점을 감지하여 그 시점에서의 제1 축(120) 또는 제2 축(140)의 회전 정도를 측정하는 방식으로 사용자의 발목의 경직도를 체크할 수 있다.

예를 들어, 힘 감지부(153)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 발판(152)의 전단 좌측에 구비되는 제1 로드셀(load cell)(153a)과, 발판(152)의 전단 우측에 구비되는 제2 로드셀(153b)과, 발판(152)의 후단 좌측에 구비되는 제3 로드셀(153c)과, 그리고 발판(152)의 후단 우측에 구비되는 제4 로드셀(153d)을 포함할 수 있다. 이러한 제1, 제2, 제3 및 도 4 로드셀(153a)(153b)(153c)(153d)은 발판(152)에 올려진 사용자의 발목의 움직임에 따라 발판(152)의 수직한 방향의 힘을 측정할 수 있다. 따라서, 제1 축(120)을 기준으로 발이 상하 방향으로 회전되는 발목 관절의 경직도는 제1 또는 제2 로드셀(153a 또는 153b)의 값과 제3 또는 제4 로드셀(153c 또는 153d)의 값과 제1 축(120)의 회전 정도를 통해 측정될 수 있고, 제2 축(140)을 기준으로 발이 좌우 방향으로 회전되는 거골하관절의 경직도는 제1 또는 제3 로드셀(153a 또는 153c)의 값과 제2 또는 제4 로드셀(153b 또는 153d)의 값과 제2 축(140)의 회전 정도를 통해 측정될 수 있다.

나아가, 발 받침부(150)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 발판(152)에 구비되어 사용자의 발을 결박시키는 결박 부재(154)를 더 포함할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 발목 근육 훈련 장치
110: 지지 부재 120: 제1 축
130: 중간 부재 140: 제2 축
150: 발 받침부 151: 고정판
152: 발판 153: 힘 감지부
153a: 제1 로드셀 153b: 제2 로드셀
153c: 제3 로드셀 153d: 제4 로드셀
154: 결박 부재 160: 좌우 안내부
161: 피동 안내 부재 162: 구동 안내 부재
170: 제1 구동부 171: 제1 베어링
172: 제1 모터 172a: 제1 모터의 축
173: 풀리-벨트 174: 제1 회전 제한부
174a: 제1 걸림 부재 G1: 제1 걸림턱
174b: 제1 멈춤 돌기 180: 제2 구동부
181: 제2 베어링 182: 제2 모터
182a: 제2 모터의 축 183: 베벨 기어
184: 제2 회전 제한부 184a: 제2 멈춤 돌기
G2: 제2 걸림턱 184b: 제2 걸림 부재
10: 지면 θ1: 예각
θ2: 둔각 T: 좌우 이동 궤적

Claims

지지 부재;
상기 지지 부재의 전후 방향에 대해 수직하고 지면에 대해 수평인 제1 축;
상기 제1 축을 기준으로 상기 지지 부재에 회동 가능하게 구비되는 중간 부재;
상기 중간 부재의 전후 방향에 대해 평행하고 지면에 대해 경사진 제2 축; 및
상기 제2 축을 기준으로 상기 중간 부재에 회동 가능하게 구비되고 상기 제2 축에 대해 경사져 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발 받침부
를 포함하고,
상기 제2 축은 상기 중간 부재의 전방을 향해 상기 지면과 예각을 이루고,
상기 발 받침부는 상기 중간 부재의 전방을 향해 상기 제2 축과 둔각을 이루는
발목 근육 훈련 장치.
삭제
제1항에서,
상기 제2 축이 회전될 경우 상기 발 받침부의 전단부는 좌우 이동 궤적을 그리며 이동되는
발목 근육 훈련 장치.
제3항에서,
상기 좌우 이동 궤적은
그 중심을 기준으로 좌측 및 우측으로 이동될수록 점점 높아지는 오목한 형상의 궤적인
발목 근육 훈련 장치.
제4항에서,
상기 발목 근육 훈련 장치는,
상기 발 받침부의 전단부를 지지하면서 상기 발 받침부의 전단부를 상기 좌우 이동 궤적에 맞게 안내하는 좌우 안내부를
더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제5항에서,
상기 좌우 안내부는,
상기 중간 부재의 전단부에 구비되며 상기 좌우 이동 궤적에 상응한 오목한 형상의 피동 안내 부재; 및
상기 발 받침부의 전단부에 돌출되게 구비되며 상기 피동 안내 부재를 따라 상기 좌우 이동 궤적을 그리며 이동되는 구동 안내 부재
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제1항에서,
상기 발목 근육 훈련 장치는,
상기 중간 부재를 상기 제1 축을 기준으로 회전시키는 제1 구동부
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제7항에서,
상기 제1 구동부는,
상기 제1 축이 회동 가능하게 삽입되도록 상기 지지 부재에 구비되는 제1 베어링; 및
상기 제1 베어링에 지지된 상기 제1 축에 회전력을 가해 상기 제1 축에 고정된 상기 중간 부재를 회전시키는 제1 모터
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제8항에서,
상기 제1 구동부는
상기 제1 축과 상기 제1 모터의 축을 서로 이격된 상태로 평행하게 연결시키는 풀리-벨트
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제8항에서,
상기 제1 구동부는,
상기 제1 축의 회전 범위를 제한하는 제1 회전 제한부
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제10항에서,
상기 제1 회전 제한부는,
상기 제1 축의 단부 또는 상기 지지 부재 중 어느 하나에 구비되며 제1 걸림턱이 형성되는 제1 걸림 부재; 및
상기 제1 걸림턱에 걸리도록 상기 나머지에 구비되는 제1 멈춤 돌기
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
지지 부재;
상기 지지 부재의 전후 방향에 대해 수직하고 지면에 대해 수평인 제1 축;
상기 제1 축을 기준으로 상기 지지 부재에 회동 가능하게 구비되는 중간 부재;
상기 중간 부재의 전후 방향에 대해 평행하고 지면에 대해 경사진 제2 축; 및
상기 제2 축을 기준으로 상기 중간 부재에 회동 가능하게 구비되고 상기 제2 축에 대해 경사져 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발 받침부
를 포함하고,
발목 근육 훈련 장치는,
상기 발 받침부를 상기 제2 축을 기준으로 회전시키는 제2 구동부
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제12항에서,
상기 제2 구동부는,
상기 제2 축이 회동 가능하게 삽입되도록 상기 중간 부재에 구비되는 제2 베어링; 및
상기 제2 베어링에 지지된 상기 제2 축에 회전력을 가해 상기 제2 축에 고정된 상기 발 받침부를 회전시키는 제2 모터
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제13항에서,
상기 제2 구동부는,
상기 제2 축과 상기 제2 모터의 축을 교차시켜 연결하는 베벨 기어
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제13항에서,
상기 제2 구동부는,
상기 제2 축의 회전 범위를 제한하는 제2 회전 제한부
를 더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제15항에서,
상기 제2 회전 제한부는,
상기 제2 축의 외주면 또는 상기 중간 부재 중 어느 하나에 구비되며 제2 멈춤 돌기; 및
상기 제2 멈춤 돌기가 걸리도록 제2 걸림턱을 가지며 상기 나머지에 구비되는 제2 걸림 부재
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
지지 부재;
상기 지지 부재의 전후 방향에 대해 수직하고 지면에 대해 수평인 제1 축;
상기 제1 축을 기준으로 상기 지지 부재에 회동 가능하게 구비되는 중간 부재;
상기 중간 부재의 전후 방향에 대해 평행하고 지면에 대해 경사진 제2 축; 및
상기 제2 축을 기준으로 상기 중간 부재에 회동 가능하게 구비되고 상기 제2 축에 대해 경사져 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발 받침부
를 포함하고,
상기 발 받침부는,
상기 제2 축에 고정되는 고정판;
상기 고정판에 간격을 두고 상기 고정판과 평행하게 구비되며 사용자의 발이 올려지는 발판; 및
상기 고정판과 상기 발판 사이에 구비되어 상기 발판에 가해지는 힘을 감지하는 힘 감지부
를 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제17항에서,
상기 힘 감지부는,
상기 발판의 전단 좌측에 구비되는 제1 로드셀;
상기 발판의 전단 우측에 구비되는 제2 로드셀;
상기 발판의 후단 좌측에 구비되는 제3 로드셀; 및
상기 발판의 후단 우측에 구비되는 제4 로드셀
을 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제18항에서,
상기 제1, 제2, 제3 및 도 4 로드셀은 상기 발판에 올려진 사용자의 발목의 움직임에 따라 상기 발판의 수직한 방향의 힘을 측정하는
발목 근육 훈련 장치.
제17항에서,
상기 발 받침부는,
상기 발판에 구비되어 사용자의 발을 결박시키는 결박 부재를
더 포함하는
발목 근육 훈련 장치.
제1항에서,
상기 제1 축은
그 축 방향에 사용자의 발목 관절이 놓이도록 구비되는
발목 근육 훈련 장치.
제1항에서,
상기 제2 축은
그 축 방향에 사용자의 거골하관절이 놓이도록 구비되는
발목 근육 훈련 장치.