KR102131755B1 - 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구 - Google Patents

능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구에 관한 것으로서, 사용자의 몸체에 착용되는 착용재킷부와, 상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 건측 팔에 장착되는 건측기구부와, 상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 환측 팔에 장착되는 환측기구부와, 상기 건측기구부의 동작에 따라 구동압을 생성하여 상기 환측기구부로 제공함으로써 환측기구부가 연동하여 작동되게 하는 연계구동부를 포함한다.
이러한 본 발명에 따르면, 능동적이고 적극적이며 보다 안전한 상지 재활운동이 가능하게 된다.

Description

능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구 {Wearable exercise apparatus for upper limbs rehabilitation}
본 발명은 상지 재활운동기구에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 뇌졸중 환자나 근력이 약화된 노인 등 상지 재활운동이 필요한 사용자가 자신의 건측 팔 움직임을 동력으로 하여 환측 팔의 재활운동을 할 수 있는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구에 관한 것이다.
일반적으로 뇌졸중 등 심혈관계 질환 환자들은 중추신경의 손상에 따라 다양한 증상들이 발생하게 되는데, 그 중에서 팔이 접혀진 형태로 유지되는 팔꿈치 경직의 증상이 대표적이라고 할 수 있다.
이러한 경직 증상은 적절한 치료 없이 그대로 방치될 경우 관절의 변형으로 이어질 위험이 높으며, 환자의 상지 운동이 제한되기 때문에 일상생활을 하기가 점점 어려워지게 된다.
뿐만 아니라 근력이 약해진 노인들의 경우에도 노화에 따른 근력 부족이나 안정도의 감소에 의해 관절의 움직임에 어려움이 있으며, 스스로 상지를 이용하여 활동하는데 많은 제약을 받게 된다.
따라서, 위와 같은 뇌졸중 환자나 근력이 약화된 노인들은 관절 변형의 예방 및 일상적인 활동이 가능하도록 팔꿈치 경직에 대한 규칙적이고 지속적인 상지 재활 운동이 반드시 필요하다.
이에, 재활환자나 노인들이 지속적으로 재활 운동을 할 수 있도록 하는 다양한 상지 재활 운동기구들이 제안되어 왔는데, 이러한 상지 재활 운동기구는 통상적으로 사용자의 상완과 전완 부위에 장착되면서 상호 회전 가능하게 연결된 상완장착부와 전완장착부, 및 외력에 의해 회전력을 인가하여 상완장착부에 대해 전완장착부가 회전되도록 함으로써 팔꿈치 관절을 중심으로 팔이 펴지거나 접혀지도록 작용하는 구성으로 이루어져 있다.
그런데, 종래 제안된 상지 재활 운동기구는 재활운동을 위한 회전력의 인가가 모두 모터 등과 같은 전동장치에 의하여 이루어지는 구성이므로 사용자의 의지에 의한 능동적인 운동이 어렵고, 운동 중 경직과 같은 돌발상황 발생시 신속하게 대처하기 어려운 한계가 있다.
또한, 구성이 복잡하고 무거울 뿐만 아니라 전원공급이 요구되어 대부분 지지대 등에 거치된 구성을 가지므로, 실내의 특정 장소에서만 운동이 가능한 공간적 제약이 따름과 함께 의자에 앉은 상태나 제자리에 서있는 상태 등과 같이 자세상의 제한까지 있어, 사용자가 다양한 일상 생활환경 속에서 보다 적극적이고 활동적으로 재활운동을 할 수 없는 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1099078호(공고: 2011.12.28)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 건측 팔 운동을 이용하여 환측 팔의 재활운동이 가능하도록 함으로써 사용자의 의지와 컨트롤에 따라 능동적으로 재활운동을 하면서 경직과 같은 돌발상황에도 스스로 신속하게 대처하여 보다 안전하게 재활운동을 할 수 있는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구를 제공하는 것이다.
또한, 건측 팔의 운동력을 이용하여 재활운동이 이루어지므로 별도의 동력이 요구되지 않으며, 사용자의 몸체에 안정적으로 착용된 상태에서 운동이 이루어지므로 특별한 장소나 자세 등으로 제한됨이 없이 다양한 일상의 생활환경 속에서 보다 편리하고 적극적으로 재활운동을 할 수 있는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,
사용자의 몸체에 착용되는 착용재킷부와, 상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 건측 팔에 장착되는 건측기구부와, 상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 환측 팔에 장착되는 환측기구부와, 상기 건측기구부의 동작에 따라 구동압을 생성하여 상기 환측기구부로 제공함으로써 환측기구부가 연동하여 작동되게 하는 연계구동부를 포함하는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구가 개시된다.
여기서, 상기 착용재킷부는, 사용자의 목 뒷부분을 경유하여 양쪽 어깨에 착용되는 어깨착용부와, 사용자의 허리에 착용되는 허리착용부와, 상기 어깨착용부와 허리착용부를 연결하는 연결벨트와, 상기 어깨착용부 양쪽에 상기 건측기구부와 환측기구부를 각각 연결하여 지지하는 기구지지벨트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 건측기구부 및 환측기구부는 각각, 상기 착용재킷부에 연결되어 지지되며, 상완에 장착되는 상완장착부와, 상기 상완장착부의 전단에 회전축에 의해 회동 가능하게 결합되며, 전완에 장착되는 전완장착부와, 상기 전완장착부의 전단에 형성되며 손으로 파지되는 손잡이부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연계구동부는, 상기 건측기구부에 구비되며, 건측 팔의 움직임에 따라 건측기구부가 회전 동작되면 구동압을 생성하는 압생성부와, 상기 환측기구부에 구비되며, 구동압이 제공되면 환측기구부를 회전 작동시켜 환측 팔을 재활운동시키는 압작용부와, 상기 압생성부로부터 압작용부로 구동압을 제공하는 압전달호스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압생성부는 상기 건측기구부에 발생하는 회전력을 직선운동력으로 변환시키는 제1 변환부와, 상기 제1 변환부로부터 인가된 직선운동력에 의해 구동압을 생성하여 상기 압전달호스로 제공하는 압생성실린더를 포함하고, 상기 압작용부는 인가된 직선운동력을 회전력으로 변환시켜 환측기구부를 회전 작동시키는 제2 변환부와, 상기 압전달호스를 통해 제공된 구동압에 의해 상기 제2 변환부로 직선운동력을 인가하는 압작용실린더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1변환부는 건측기구부의 회전축에 설치된 축기어와, 상기 축기어의 상하측에 각각 치합되는 한쌍의 피동기어와, 상기 한쌍의 피동기어 각각에 연결되는 한쌍의 링크부재를 포함하고, 상기 압생성실린더는 한쌍으로 이루어져 상기 한쌍의 링크부재와 각각 결합되면서 각각 연결호스를 통해 상기 압전달호스와 연결되되, 상기 연결호스와 압전달호스의 연결부에는 유로전환밸브가 설치될 수 있다.
또한, 상기 건측기구부로부터 연계구동부를 통해 제공되는 구동압과 별도로 압공급수단으로부터 생성된 구동압을 상기 환측기구부로 제공하는 보조구동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 건측기구부에는 상기 보조구동부의 작동조절을 위한 신호 입력이 가능한 조절입력부가 구비될 수 있다.
본 발명의 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구에 따르면,
사용자의 건측 팔 운동에 따른 구동압으로 환측 팔의 재활운동이 가능하므로 사용자 스스로 운동강도, 운동량 등을 다양하게 조절하면서 능동적으로 재활운동이 이루어질 수 있으며, 운동 중 경직과 같은 갑작스런 돌발상황이 발생하더라도 신속하게 대처할 수 있어 보다 안전하게 재활운동을 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 지지대 등의 별도 구조물에 거치되는 구조가 아니라 사용자의 몸체 자체에 착용되는 구조이므로 휴대가 편리하고 보관도 용이하며, 특히 특별한 장소나 자세에 제한됨이 없이 사용자가 원하는 다양한 일상의 생활공간 속에서 보다 적극적이고 활동적으로 재활운동을 할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.
도 1은 본 발명에 따른 재활운동기구의 개략적인 구성을 사용자의 정면쪽에서 일 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 재활운동기구의 개략적인 구성을 사용자의 후면쪽에서 일 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 건측기구부와 환측기구부의 개략적인 구성을 일 예시한 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 연계구동부의 제1 실시예를 일 예시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 연계구동부의 제2 실시예를 일 예시한 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 연계구동부의 제3 실시예를 일 예시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 보조구동부 및 조절입력부의 개략적인 구성을 일 예시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 첨부된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 갯수, 요소간의 간격 등은 명확한 설명을 강조하기 위해서 축소 또는 과장되거나 생략되어 표현될 수 있는 것으로서, 특별하게 제한하지 않는 한 도면에 표현된 사항으로 한정되지는 않는다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서, 만일 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “구비되어”, “형성되어”, “연결되어”, “설치되어”, “결합되어”, “고정되어”있다고 기재된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 구비, 형성, 연결, 설치, 결합 또는 고정되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구(이하, “재활운동기구”라 약칭함.)는 사용자의 몸체 자체에 착용된 상태에서 팔의 재활운동을 할 수 있도록 하는 것이며, 따라서 사용자는 특정한 위치에 앉거나 서 있는 등 위치나 자세가 고정된 상태가 아니라, 보행을 하거나 계단을 오르는 등 본인이 원하는 대로 활동하면서 재활운동을 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 재활운동기구는 모터 등에서 인가되는 회전력에 의한 수동적인 운동이 아니라 사용자 자신의 건측 팔(건강한 팔) 움직임에 따라 발생되는 동력으로 환측 팔(재활이 요구되는 팔)에 회전력을 인가함으로써 사용자 스스로의 의지와 컨트롤에 따라 능동적으로 재활운동이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재활운동기구의 전체적인 구성을 정면방향과 후면방향에서 각각 개략적으로 일 예시한 것으로서, 상기 도면에 일 예시되어 있는 것과 같이, 본 발명의 재활 운동기구는 착용재킷부(100)와, 건측기구부(200)와, 환측기구부(300)와, 연계구동부(400)를 포함할 수 있다.
상기 착용재킷부(100)는 본 발명의 재활운동기구로 재활운동을 하고자 하는 사용자의 몸체 자체에 직접 착용이 되는 부분이다.
상기 건측기구부(200)와 환측기구부(300)는 상기 착용재킷부(100)에 연결 지지된 상태에서 사용자의 건측 팔과 환측 팔에 각각 장착되는 부분이다.
상기 연계구동부(400)는 사용자의 건측 팔 움직임에 따라 연동하여 환측 팔의 재활운동이 이루어지도록 작용하는 부분이다.
먼저, 상기 착용재킷부(100)는 사용자의 몸체에 직접 착용되면서 양 팔에 장착되는 상기 건측기구부(200)와 환측기구부(300)의 장착상태가 안정적으로 유지되도록 지지하게 된다.
이를 위한 착용재킷부(100)는 도 1 내지 도 2에 일 예시된 것처럼, 어깨착용부(110)와, 허리착용부(120)와, 연결벨트(130)와, 기구지지벨트(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 어깨착용부(110)는 사용자의 양쪽 어깨에 착용되는 부분으로, 사용자의 목 뒷부분을 경유하여 양쪽 어깨에 착용된다.
즉, 어깨착용부(110)는 대략 U 자형태로 형성되어 사용자의 목 뒷부분으로부터 양쪽 어깨를 지나 앞쪽의 가슴 부위까지 연장됨으로써 사용자의 양쪽 어깨에 안정적으로 착용이 이루어진다.
상기 허리착용부(120)는 사용자의 허리에 착용되며, 상기 연결벨트(130)는 어깨착용부(110)와 허리착용부(120)를 연결함으로써 착용상태가 보다 균형있고 안정화되도록 한다.
상기 연결벨트(130)는 가슴부위까지 연장된 어깨착용부(110)의 양단부 및 목 뒷부분의 중간부를 각각 허리착용부(120)와 연결시킨다. 이러한 연결벨트(130)는 버클(buckle)을 구비하여 길이조절이 가능하도록 할 수 있다.
상기 기구지지벨트(140)는 어깨착용부(110)의 양쪽으로 상기 건측기구부(200)와 환측기구부(300)를 각각 연결하여 건측기구부(200)와 환측기구부(300)가 어깨착용부(110)에 각각 안정적으로 지지되도록 한다.
이러한 기구지지벨트(140)는 견고한 지지를 위하여 한쌍으로 이루어지며, 어깨착용부(110)의 전방쪽과 후방쪽에 건측기구부(200)와 환측기구부(300)를 연결시킬 수 있다. 기구지지벨트(140) 또한 버클을 구비하여 길이조절이 가능하도록 할 수 있다.
상기한 착용재킷부(100)는 착용이 간편하면서도 안정적인 착용감을 제공하게 되며, 기구지지벨트(140)를 통해 건측기구부(200)와 환측기구부(300)를 지지함으로써 별도의 지지대 등에 거치됨이 없이도 건측기구부(200)와 환측기구부(300)의 동작이 원활하게 이루어질 수 있게 한다.
다음, 상기 건측기구부(200)와 환측기구부(300)는 각각 사용자의 건측 팔과 환측 팔에 장착되면서 팔이 펴지거나 굽혀질 수 있도록 회전 동작이 가능하게 구성된 기구적 장치이다.
도 3에는 이러한 건측기구부(200)와 환측기구부(300)의 개략적인 구성이 일 예시되어 있는 바, 건측기구부(200)와 환측기구부(300)는 동일한 구조를 가질 수 있으며, 각각 상완장착부(210, 310)와, 전완장착부(220, 320)와, 회전축(230, 330)과, 손잡이부(240, 340)를 포함할 수 있다.
상기 상완장착부(210, 310)는 사용자의 건측 팔과 환측 팔 중 상완 부분에 장착되어 착용되는 부분이며, 이러한 상완장착부(210, 310)는 기구지지벨트(140)를 통해 상기 착용재킷부(100)의 양쪽에 연결 지지된다.
상기 전완장착부(220, 320)는 사용자의 건측 팔과 환측 팔 중 전완 부분에 장착되어 착용되는 부분이며, 회전축(230, 330)을 통해 상완장착부(210, 310)의 전단에 회동 가능하게 결합된다.
상기 상완장착부(210, 310)와 전완장착부(220, 320)는 각각 상완과 전완에 장착되어 착용 가능한 구조를 갖는 것으로서, 특별한 구조로 제한됨이 없어 다양한 구조의 적용이 가능하다.
상기 회전축(230, 240)은 상완장착부(210, 310)와 전완장착부(220, 320)가 팔꿈치 관절을 중심으로 회전이 가능하도록 상완장착부(210, 310)와 전완장착부(220, 320)를 상호 연결시킨다.
상기 손잡이부(240, 340)는 전완장착부(220, 320)의 전단에 사용자가 손으로 파지할 수 있도록 형성된다.
상기한 건측기구부(200)와 환측기구부(300)는 상완장착부(210, 310)와 전완장착부(220, 320)가 회전 가능하도록 구성되어, 외부로부터 회전력이 인가되면 상완장착부(210, 310)에 대해 전완장착부(220, 320)가 회전되는 동작이 이루어지게 된다.
이 때, 건측기구부(200)는 사용자가 건측 팔을 스스로 움직이는 자력에 의해 회전 동작이 이루어지게 되고, 환측기구부(300)는 후술하는 연계구동부(400)로부터 제공되는 외력에 의해 회전 작동이 이루어지게 된다.
다음, 상기 연계구동부(400)는 사용자의 건측 팔 움직임에 따라 연동하여 환측 팔의 재활운동이 이루어지도록 하여 건측 팔과 환측 팔의 운동을 연계시킨다.
즉, 연계구동부(400)는 사용자가 건측 팔을 자신의 의지로 움직여 건측 팔에 장착된 상기 건측기구부(200)가 회전 동작되면, 그에 따라 구동압을 생성하여 환측 팔에 장착된 상기 환측기구부(300)로 제공함으로써 환측기구부(300)가 건측기구부(200)의 동작에 연동하여 회전 작동될 수 있도록 하는 것이다.
이러한 연계구동부(400)는 도 3에 일 예시된 것처럼, 압생성부(410)와, 압작용부(420)와, 압전달호스(430)를 포함할 수 있다.
상기 압생성부(410)는 상기 건측기구부(200) 측, 자세하게는 건측기구부(200)의 상완장착부(210) 외측면에 구비되며, 건측 팔의 움직임에 따라 건측기구부(200)가 회전 동작되면 구동압을 생성한다.
즉, 압생성부(410)는 사용자가 건측 팔을 움직임으로써 건측기구부(200)의 회전축(230)에 회전력이 발생하면, 이러한 회전력에 의해 환측기구부(300)를 작동시킬 구동압을 생성하는 것이다. 여기서, 압생성부(410)에서 생성하는 구동압은 공압(pneumatic)일 수 있다.
이를 위한 압생성부(410)는 도 4에 일 예시된 것처럼, 건측기구부(200)의 회전축(230)에 발생하는 회전력을 직선운동력으로 변환시키는 제1 변환부(411)와, 상기 제1 변환부(411)로부터 인가된 직선운동력에 의해 구동압을 생성하는 압생성실린더(412)를 포함한다.
제1 변환부(411)는 건측기구부(200)의 회전축(230)에 구비되는 기어와 링크부재를 포함하여 회전축(230)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키고, 압생성실린더(412)는 링크부재와 연결된 피스톤로드(412a)를 구비함으로써 변환된 직선운동에 의해 구동압을 생성하는 것이다.
상기 압작용부(420)는 환측기구부(300) 측, 자세하게는 환측기구부(300)의 상완장착부(310) 외측면에 구비되며, 압생성부(410)로부터 압전달호스(430)를 통해 제공된 구동압에 의해 환측기구부(300)를 회전 작동시킨다.
즉, 압작용부(420)는 압생성부(410)로부터 제공된 구동압에 의해 환측기구부(300)의 회전축(330)에 회전력을 인가시킴으로써 환측 팔의 재활운동이 가능하도록 환측기구부(300)를 작동시키는 것이다.
이를 위한 압작용부(420)는 인가된 직선운동력을 회전력으로 변환시켜 환측기구부(300)의 회전축(330)을 회전시키는 제2 변환부(421)와, 압전달호스(430)를 통해 압생성부(410)로부터 제공된 구동압에 의해 상기 제2 변환부(421)로 직선운동력을 인가하는 압작용실린더(422)를 포함한다.
제2 변환부(421)는 상기 제1 변환부(411)처럼 환측기구부(300)의 회전축(330)에 구비되는 기어와 링크부재로 구성되어, 인가되는 직선운동력을 회전축(330)의 회전운동으로 변환시키며, 압작용실린더(422)는 링크부재와 연결된 피스톤로드(422a)를 구비함으로써 압생성실린더(412)로부터 제공된 구동압에 의해 제2 변환부(421)에 직선운동력을 인가하게 된다.
여기서, 상기 제1 변환부(411)와 제2 변환부(421)에 각각 포함되는 기어들의 기어비는 사용자의 경직도, 근력 등 여러사정에 따라 적절하게 채택될 수 있으며, 또한 압생성실린더(412) 또는 압작용실린더(422)의 내부에는 구동압에 의해 압축되었다가 구동압의 해제시 피스톤로드(412a, 422a)에 탄성복원력을 제공하는 복원스프링(도면 미도시)이 마련될 수 있다.
상기한 압생성부(410)와 압작용부(420)는 외부로부터 은폐되어 보호될 수 있도록 각각 상완장착부(210, 310)에 설치되는 보호케이스(413, 423)의 내부에 구성될 수 있다.
한편, 건측 팔의 운동에 따라 구동압을 생성하는 상기 압생성부(410)는 운동형태를 달리할 수 있도록 다양한 실시예를 가질 수 있다.
먼저, 제1 실시예로서, 도 4에 일 예시된 것처럼, 제1 변환부(411)가, 회전축(230)에 구비된 축기어(414)와, 상기 축기어(414)에 치합되는 피동기어(415), 및 상기 피동기어(415)에 연결되는 링크부재(416)로 이루어지되, 상기 피동기어(415)는 축기어(414)의 중심 하측에서 축기어(414)와 치합되고 링크부재(416)는 피동기어(415)의 하방으로 연결되게 구성될 수 있다.
이러한 구성의 압생성부(410)는, 도 5에 일 예시된 것처럼 건측 팔의 굽힘 운동시 회전축(230)에 인가되는 회전력에 의해 압생성실린더(412)의 피스톤로드(412a)가 후방으로 직선이동됨으로써 압생성실린더(412)에서 구동압을 생성하게 된다.
즉, 상기한 제1 실시예는 사용자가 건측 팔을 굽힘 운동할 때 구동압이 생성되어 환측 팔이 펼쳐지는 재활운동이 이루어지도록 구성된 것이다.
다음, 제2 실시예로서, 도 6에 일 예시된 것처럼, 제1 변환부(411)가 상기 제1 실시예와 동일하게 구성되되, 피동기어(415)가 축기어(414)의 중심보다 상측에서 축기어(414)와 치합되고, 링크부재(416)는 피동기어(415)의 상방으로 연결되게 구성된다.
이러한 구성의 압생성부(410)는, 건측 팔의 펼침 운동시 회전축(230)에 인가되는 회전력에 의해 압생성실린더(412)의 피스톤로드(412a)가 후방으로 직선이동됨으로써 압생성실린더(412)에서 구동압을 생성하게 된다.
즉, 상기한 제2 실시예는 사용자가 건측 팔을 펼침 운동할 때 구동압이 생성되어 환측 팔이 펼쳐지는 재활운동이 이루어지도록 구성된 것이다.
다음, 제3 실시예로서, 건측 팔의 굽힘 운동과 펼침 운동에 따라 선택적으로 구동압이 생성되도록 압생성부(410)가 구성될 수 있다.
즉, 도 7에 일 예시된 것처럼, 제1 변환부(411)가, 축기어(414)와, 피동기어(415)와, 링크부재(416)를 동일하게 포함하되, 피동기어(415)가 한쌍으로 이루어져 축기어(414) 중심의 상측과 하측에 각각 치합되고, 링크부재(416) 또한 한쌍으로 이루어져 상기 한쌍의 피동기어(415) 각각의 상방 및 하방으로 연결되게 구성된다.
그리고, 압생성실린더(412) 또한 한쌍으로 이루어져 각각의 피스톤로드(412a)가 상기 한쌍의 링크부재(416)와 각각 결합되며, 한쌍의 압생성실린더(412)에는 압전달호스(430)와 3-way 형태로 연결되는 한쌍의 연결호스(417)가 각각 구비된다.
또한, 상기 한쌍의 연결호스(417)와 압전달호스(430)의 연결부에는 한쌍의 연결호스(417) 중 어느 한쪽으로 유로를 선택적으로 전환시키는 유로전환밸브(418)가 설치되고, 상기 한쌍의 연결호스(417)에는 개폐되면서 통기 기능을 선택적으로 수행하는 에어밴트(419)가 각각 설치될 수 있다.
이러한 구성의 압생성부(410)는, 유로전환밸브(418)와 에어밴트(419)의 동작에 따라 건측 팔의 굽힘 운동과 펼침 운동 중 어느 하나의 운동시 구동압이 생성되도록 사용자가 선택할 수 있다.
즉, 도 8에 일 예시된 것처럼, 하측 압생성슬린더(412)의 연결호스(417) 쪽 유로를 개방시키면서 상측 압생성실린더(412)의 연결호스(417) 쪽 에어밴트(419)를 개방시키면, 제1 실시예와 동일하게 됨으로써 건측 팔의 굽힘 운동시 구동압이 생성되어 환측 팔의 재활운동이 이루어지게 된다.
이와 반대로, 도 9에 일 예시된 것처럼 상측 압생성슬린더(412)의 연결호스(417) 쪽 유로를 개방시키면서 하측 압생성실린더(412)의 연결호스(417) 쪽 에어밴트(419)를 개방시키면, 제2 실시예와 동일하게 됨으로써 건측 팔의 펼침 운동시 구동압이 생성되어 환측 팔의 재활운동이 이루어지게 된다.
따라서, 사용자는 건측 팔의 굽힘 운동을 반복하면서 재활운동을 하다 힘이 드는 경우 펼침 운동으로 재활운동이 되도록 건측 팔의 운동타입을 변경할 수 있는 등, 재활 운동과정에서 필요에 따라 건측 팔의 굽힘 운동과 펼침 운동을 적절하게 선택 조정할 수 있어 보다 효율적으로 재활운동을 할 수 있게 된다.
여기서, 위와 같은 제3 실시예의 경우, 유로전환밸브(418)와 에어밴트(419)의 전환 동작을 사용자가 조정할 수 있도록 신호를 입력할 수 있는 전환입력수단(도면 미도시)과, 상기 전환입력수단을 통해 입력된 신호에 따라 유로전환밸브(418)와 에어밴트(419)의 동작을 제어하는 콘트롤러(도면 미도시)가 당연히 더 구성된다.
그리고, 상기 전환입력수단은 운동과정에서 사용자가 쉽게 조작할 수 있도록 건측기구부(200)의 손잡이부(240)에 버튼 형태로 구비될 수 있으며, 전환입력수단과 콘트롤러에는 입력되는 신호를 송수신하기 위한 근거리 무선통신수단이 마련될 수 있다.
상기 압전달호스(430)는 상기 압생성부(410)로부터 압작용부(420)로 구동압을 제공한다.
즉, 압전달호스(430)는 상기 압생성실린더(412)와 압작용실린더(422) 사이를 연결하여 압생성실린더(412)에서 생성된 구동압이 압작용실린더(422)로 제공되도록 유로를 형성하는 것이다.
이러한 압전달호스(430)는 건측기구부(200)에 구비된 압생성부(410)로부터 환측기구부(300)에 구비된 압작용부(420)까지 연장되는 유연성있는 플렉시블 호스로 이루어질 수 있다.
여기서, 사용자가 건측기구부(200)와 환측기구부(300)를 양팔에 장착한 상태에서도 팔을 들거나 벌리는 등 팔을 움직이는데 지장이 전혀 없도록 압전달호스(430)는 압생성부(410)와 압작용부(420) 사이의 거리보다 충분히 긴 길이를 가지면서, 또한 사용시 걸리적거림 등의 문제가 없도록 착용재킷부(100)에 안정적으로 지지되도록 설치될 수 있다.
즉, 도 2에 일 예시된 것처럼, 어깨착용부(110)의 목 뒷부분 양쪽 및 허리착용부(120)의 뒷쪽 중간부분에 압전달호스(430)를 지지하는 호스고리(150)를 각각 형성하여, 압전달호스(430)가 상기 형성된 호스고리(150)를 순차적으로 경유하면서 착용재킷부(100)에 지지되도록 하는 것이다.
위와 같은 연계구동부(400)는 사용자의 건측 팔 운동에 따라 환측 팔의 재활운동이 연동하여 이루어지도록 하므로, 건측 팔을 움직이는 사용자의 의지에 따라 능동적으로 환측 팔의 재활운동이 이루어지게 되고 운동량 등도 사용자 스스로 쉽게 조절할 수 있게 된다.
또한, 환측 팔의 재활운동 중 경직 등과 같은 돌발상황이 발생하더라도 환자 스스로 건측 팔의 움직임을 제어하여 신속하게 대처할 수 있으므로 안전한 재활운동이 가능하게 된다.
한편, 사용자에 따라서 환측 팔의 경직도, 건측 팔의 근력정도 등이 다양하며, 예컨대 건측 팔의 근력이 상대적으로 약한 반면 환측 팔의 경직도가 큰 경우, 건측기구부(200)의 동작에 의해 생성되는 구동압 만으로는 환측기구부(300)를 원활하게 작동시키는데 부족할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 재활운동기구는 위와 같은 상황에 대비하여 도 10에 일 예시된 것처럼, 구동압을 보강하기 위한 보조구동부(500)와, 상기 보조구동부(500)의 조정을 위한 조절입력부(600)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 보조구동부(500)는 연계구동부(400)를 통해 건측기구부(200)로부터 제공되는 구동압과 별도의 구동압을 생성하여 상기 환측기구부(300)로 제공한다.
즉, 보조구동부(500)는 건측 팔의 움직임에 의해 생성된 구동압, 즉 사용자 스스로의 힘으로 생성한 구동압이 환측 팔의 재활운동을 위해 부족할 경우 구동압을 보강하여 환측 팔의 재활운동이 원활히 이루어지도록 하기 위한 것이다.
이러한 보조구동부(500)는 별도로 구동압을 생성하여 압작용실린더(422)로 공급하는 압공급수단(510)을 포함한다.
상기 압공급수단(510)은 공기 압축을 통해 공압을 생성하는 에어콤프레셔(Air compressor)일 수 있으며, 압공급호스(520)를 통해 압작용실린더(422)에 연결됨으로써 압전달호스(430)를 통해 제공되는 구동압에 더하여 추가적인 구동압을 압작용실린더(422)로 제공할 수 있다.
또한, 보조구동부(500)는 상기 압공급수단(510)의 구동압 공급을 조절하기 위한 조절밸브(530)와, 후술하는 조절입력부(600)를 통해 입력되는 신호에 따라 압공급수단(510) 및 조절밸브(530)의 작동을 제어하는 콘트롤러(540)를 포함한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 압공급수단(510)으로 작동전원의 공급을 위한 배터리를 포함할 수 있으며, 이 때 배터리는 충전식 배터리가 바람직하다.
상기한 보조구동부(500)는 압작용부(420)와 함께 환측기구부(300) 측에 설치된 보호케이스(423) 내부에 구비될 수 있으나, 바람직하게는 별도의 케이스 내부에 수납되면서 착용재킷부(100)의 허리착용부(120)에 착탈 가능하게 설치될 수 있다.
상기 조절입력부(600)는 사용자가 상기 보조구동부(500)의 작동을 조절할 수 있도록 하는 것이다.
조절입력부(600)는 건측기구부(200)에 구비되는데, 사용자가 건측 팔을 움직이면서 필요에 따라 보조구동부(500)의 작동 조절신호를 쉽게 입력할 수 있도록 건측기구부(200)의 손잡이부(240)에 구비됨이 바람직하다.
이러한 조절입력부(600)는 압공급수단(510)의 작동 신호를 입력할 수 있는 작동버튼과, 조절밸브(530)의 개방량에 대한 제어신호를 입력할 수 있는 조절버튼을 포함할 수 있다.
조절입력부(600)를 통해 각각 입력된 신호는 보조구동부(500)의 콘트롤러(540)로 전송될 수 있으며, 이를 위해 조절입력부(600)와 보조구동부(500)에는 근거리 무선통신수단이 구비되어 입력신호를 무선으로 송신 및 수신할 수 있다.
상기한 보조구동부(500)와 조절입력부(600)에 따라, 사용자는 기본적으로는 스스로의 건측 팔 운동을 통해 구동압이 생성되도록 하여 환측 팔의 재활운동을 진행하되, 건측 팔의 근력이 약하거나 운동 진행에 따른 피로도 등 다양한 상황에서 건측 팔을 움직이는 힘의 부족함이 느껴지는 경우, 건측 팔을 움직이면서 동시에 손잡이부(240)에 구비된 조절입력부(600)를 통해 보조구동부(500)의 작동을 제어함으로써, 건측 팔 움직임에 의해 생성된 구동압과 함께 보조구동부(500)의 구동압이 더해져 재활운동을 위한 적정한 구동압이 환측기구부(300)로 제공되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 재활운동기구는 도면에 도시되지는 않았으나, 사용자가 재활운동의 정보를 모니터링할 수 있도록 감지수단과 운동정보제공수단을 더 포함할 수도 있다.
상기 감지수단은 환측기구부(300)의 회전축(330)에 설치되어 회전력을 검출하는 토크센서와, 회전각을 측정하는 전위차계(potentiometer) 또는 인코더(encoder) 등의 회전각센서 등을 포함할 수 있다.
그리고 상기 운동정보제공수단은 상기 감지수단에서 감지된 회전력, 회전각, 회전횟수 등의 운동정보를 사용자가 확인할 수 있도록 제공한다.
즉, 운동정보제공수단은 감지수단에 의한 감지된 정보에 따라 사용자의 운동강도 및 그 변화추이를 제공함과 함께, 회전각에 따라 사용자의 운동범위와 횟수 및 그 변화추이를 제공함으로써, 사용자가 자신의 재활운동이력을 모니터링할 수 있도록 해주는 것이다.
이러한 운동정보제공수단은, 일 예로 사용자가 사용하는 스마트폰에서 운동정보를 확인할 수 있도록 어플리케이션으로 구현될 수 있으며, 이 때 제공하는 운동정보를 사용자가 빠르고 쉽게 인식할 수 있도록 시각적인 도표나 그래프 등 다양한 포맷으로 제공함과 함께, 시간별, 날짜별 등과 같이 사용자가 원하는 다양한 조건에서 운동이력정보를 확인할 수 있도록 다양한 선택메뉴를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 재활운동기구는 착용재킷부를 몸체에 착용하고 착용재킷부에 지지된 건측기구부와 환측기구부를 양 팔에 장착 착용하면 사용준비가 완료되며, 이렇게 재활운동기구를 몸체에 착용한 상태에서 운동을 하게 되므로, 사용자는 특정 장소나 자세 등에 전혀 제한을 받지 않으며, 일상 생활을 하면서 재활운동을 병행할 수 있게 된다.
그리고 사용자가 자신의 건측 팔 운동에 따른 구동압으로 환측 팔의 재활운동이 이루어지기 때문에 사용자 스스로 운동강도, 운동량 등을 다양하게 조절하면서 능동적으로 재활운동이 이루어질 수 있고, 또한 재활운동 중 환측 팔에 경직과 같은 갑작스런 돌발상황이 발생하더라도 본인 스스로 신속하게 대처할 수 있어 보다 안전하게 재활운동을 할 수도 있게 된다.
또한, 환측 팔의 재활운동을 위한 구동압이 생성되도록 건측 팔을 운동시켜야 하므로 환측 팔의 재활운동과 동시에 건측 팔의 근력 등이 강화될 수 있어 보다 건강하고 유익한 재활운동이 가능하게 된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 및 도면들에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.
첨부된 도면들의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
100: 착용재킷부 110: 어깨착용부
120: 허리착용부 140: 기구지지벨트
200: 건측기구부 300: 환측기구부
400: 연계구동부 410: 압생성부
420: 압작용부 430: 압전달호스
500: 보조구동부 510: 압공급수단
530: 조절밸브 600: 조절입력부

Claims (7)

  1. 사용자의 몸체에 착용되는 착용재킷부;
    상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 건측 팔에 장착되는 건측기구부;
    상기 착용재킷부에 연결 지지되어 사용자의 환측 팔에 장착되는 환측기구부;
    상기 건측기구부의 동작에 따라 구동압을 생성하여 환측기구부로 제공함으로써 환측기구부가 연동하여 작동되게 하는 연계구동부;를 포함하고,
    상기 연계구동부는, 건측기구부에 구비되며, 건측 팔의 움직임에 따라 건측기구부가 회전 동작되면 구동압을 생성하는 압생성부와, 상기 환측기구부에 구비되며, 압생성부로부터 구동압이 제공되면 환측기구부를 회전 작동시켜 환측 팔을 재활운동시키는 압작용부와, 상기 압생성부로부터 압작용부로 구동압을 제공하는 압전달호스를 포함하며,
    상기 압생성부는 건측기구부에 발생하는 회전력을 직선운동력으로 변환시키는 제1 변환부와, 상기 제1 변환부로부터 인가된 직선운동력에 의해 구동압을 생성하여 압전달호스로 제공하는 압생성실린더를 포함하고, 상기 압작용부는 인가된 직선운동력을 회전력으로 변환시켜 환측기구부를 회전 작동시키는 제2 변환부와, 상기 압전달호스를 통해 제공된 구동압에 의해 제2 변환부로 직선운동력을 인가하는 압작용실린더를 포함하며,
    상기 제1변환부는 건측기구부의 회전축에 설치된 축기어와, 상기 축기어의 상하측에 각각 치합되는 한쌍의 피동기어와, 상기 한쌍의 피동기어 각각에 연결되는 한쌍의 링크부재를 포함하고, 상기 압생성실린더는 한쌍으로 이루어져 한쌍의 링크부재와 각각 결합되면서 각각 연결호스를 통해 상기 압전달호스와 연결되되, 상기 연결호스와 압전달호스의 연결부에는 유로전환밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 착용재킷부는,
    사용자의 목 뒷부분을 경유하여 양쪽 어깨에 착용되는 어깨착용부와, 사용자의 허리에 착용되는 허리착용부와, 상기 어깨착용부와 허리착용부를 연결하는 연결벨트와, 상기 어깨착용부 양쪽에 상기 건측기구부와 환측기구부를 각각 연결하여 지지하는 기구지지벨트를 포함하는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 건측기구부 및 환측기구부는 각각,
    상기 착용재킷부에 연결되어 지지되며, 상완에 장착되는 상완장착부와, 상기 상완장착부의 전단에 회전축에 의해 회동 가능하게 결합되며, 전완에 장착되는 전완장착부와, 상기 전완장착부의 전단에 형성되며 손으로 파지되는 손잡이부를 포함하는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 건측기구부로부터 연계구동부를 통해 제공되는 구동압과 별도로 압공급수단으로부터 생성된 구동압을 상기 환측기구부로 제공하는 보조구동부를 더 포함하는 능동적인 재활운동이 가능한 착용식 상지 재활운동기구.
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