KR102588891B1 - 트레드밀 기반의 운동치료 장치 - Google Patents

트레드밀 기반의 운동치료 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트레드밀을 기반으로 운동치료를 수행하기 위한 장치에 있어서: 베이스(11)의 일단에 한 쌍의 힌지축(12)을 갖춘 본체(10); 상기 본체(10)의 힌지축(12)에 로드(21)를 각각 회동 가능하게 지지하고, 상기 로드(21) 상에 발판(25)을 각각 활주 가능하게 지지하는 모션부재(20); 상기 로드(21)의 회동 저항과 상기 발판(25)의 활주 저항을 조절하도록 설치되는 조절부재(30); 및 상기 모션부재(20)의 가동 상태를 검출하고 표시하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 고관절의 내외전근을 강화하는 방식으로 하지근력을 향상하는 동시에 실내에서 혼자 사용하기 편리한 구조로 운동의 흥미를 유지할 수 있으므로 운동치료의 안전성과 실효성을 높이는 효과가 있다.

Description

트레드밀 기반의 운동치료 장치 {Apparatus for therapeutic exercise based on treadmill}
본 발명은 운동치료 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 고관절 내외전근을 강화하는 방식으로 하지근력을 향상하기 위한 트레드밀 기반의 운동치료 장치에 관한 것이다.
하지 근력은 보행과 일상생활을 수행하는데 매우 중요한 역할을 하므로 노약자나 재활치료를 요하는 환자는 물론 정상인도 적절한 운동이 요구된다. 하지 기능 소실로 인하여 일상생활에 많은 장애를 나타내는 경우 활동성과 기동성이 약화되지 않도록 적극적인 치료가 필요하다. 정상인의 경우에도 다양한 도구나 장치를 활용하여 하지 근력의 약화를 방지하는 것이 바람직하다.
이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록특허공보 제1280904호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1327178호(선행문헌 2) 등의 특허문헌이 알려져 있다.
선행문헌 1은 환자의 몸통에 착용하는 착용수단, 착용수단을 착용한 환자를 지지하고 상하로 이동시키는 승강장치, 환자의 고관절, 슬관절, 발목 관절이 고정되도록 환자의 다리에 착용하는 하지 외골격 로봇, 하지 외골격 로봇을 장착한 환자의 발이 보행하도록 유도하는 트레드밀부, 승강장치, 하지 외골격 로봇, 트레드밀부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
선행문헌 2는 트레드밀 본체에 좌우측으로 각각 구비되는 제 1 구동 모터 및 제 2 구동 모터; 상기 트레드밀 본체에 회전가능하게 설치되어 제 1 구동 모터 및 제 2 구동 모터에 의해 각각 회전하는 좌측 컨베이어 벨트 및 우측 컨베이어 벨트; 트레드밀 본체에 설치되어 좌측 컨베이어 벨트와 우측 컨베이어 벨트의 벗겨짐을 방지하는 벨트 풀림방지부;를 포함한다.
그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 고관절 굴곡 및 신전근육을 강화하는 효과가 어느 정도 기대되지만 골반 및 하체 균형 유지에 필수적인 고관절 내외전근의 강화를 기대하기 미흡하다.
한국 등록특허공보 제1280904호 "힙 조인트 보상용 메커니즘을 갖는 하지 재활 훈련 시스템" (공개일자 : 2013.06.26.) 한국 등록특허공보 제1327178호 "투-벨트 트레드밀 및 이를 구비한 보행재활 훈련장치" (공개일자 : 2012.11.28.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 고관절의 내외전근을 강화하는 방식으로 하지근력을 향상하는 동시에 실내에서 혼자 사용하기 편리한 구조로 운동의 흥미를 유지할 수 있는 트레드밀 기반의 운동치료 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 트레드밀을 기반으로 운동치료를 수행하기 위한 장치에 있어서: 베이스의 일단에 한 쌍의 힌지축을 갖춘 본체; 상기 본체의 힌지축에 로드를 각각 회동 가능하게 지지하고, 상기 로드 상에 발판을 각각 활주 가능하게 지지하는 모션부재; 상기 로드의 회동 저항과 상기 발판의 활주 저항을 조절하도록 설치되는 조절부재; 및 상기 모션부재의 가동 상태를 검출하고 표시하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 모션부재는 로드 및 발판 중의 적어도 하나에 캐스터를 구비하고, 발판의 상면에 보호대를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 모션부재는 로드에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이더에 볼조인트를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 조절부재는 하우징 내에 직선운동 가능하게 수용되는 마찰패드, 마찰패드의 전후진운동을 유발하도록 접촉되는 편심캠, 편심캠에 웜기어를 개재하여 연결되는 구동모터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단은 제어패널을 통하여 모션검출기와 하중검출기의 신호를 입력하고, 입력에 대응하여 운동 상태를 디스플레이에 출력하며, 디스플레이는 트라이더 모드 또는 인라인 모드에 대응하는 화면을 표시하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 고관절의 내외전근을 강화하는 방식으로 하지근력을 향상하는 동시에 실내에서 혼자 사용하기 편리한 구조로 운동의 흥미를 유지할 수 있으므로 운동치료의 안전성과 실효성을 높이는 효과가 있다.
이에 더하여 무릎의 변형을 방지하고, 근 활동을 개선하고, 통증을 경감하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제어수단을 나타내는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 다양한 실시예를 나타내는 모식도
도 5는 본 발명에 따른 장치의 사용상태를 나타내는 모식도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 트레드밀 기반으로 운동치료를 수행하기 위한 장치에 관하여 제안한다. 실내에서 사용자의 고관절 내외전근을 강화하는 트레드밀 형태의 장치를 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 운동치료는 후술하는 것처럼 트라이더 모드와 인라인 모드로 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 본체(10)는 베이스(11)의 일단에 한 쌍의 힌지축(12)을 갖춘 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 본체(10)를 구성하는 베이스(11), 힌지축(12), 컬럼(14), 핸들(16) 등이 나타난다. 베이스(11), 컬럼(14), 핸들(16)은 보편적인 트레드밀 구조와 유사하게 형성한다. 사용자가 운동하는 방향을 기준으로 베이스(11)의 후방은 개방된 상태로 유지할 수 있다. 베이스(11)와 컬럼(14)이 교차하는 부분에 한 쌍의 힌지축(12)을 수직으로 고정한다. 핸들(16)은 컬럼(14)의 상단에서 일자로 펴지거나 후방으로 약간 접히는 가변 구조를 적용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명에 따르면 모션부재(20)가 상기 본체(10)의 힌지축(12)에 로드(21)를 각각 회동 가능하게 지지하면서 상기 로드(21) 상에 발판(25)을 각각 활주 가능하게 지지하는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일측 및 타측의 힌지축(12)에 각각의 발판(25)을 갖춘 로드(21)가 연결된 상태를 나타낸다. 로드(21)는 선단에서 슬리브(22)를 개재하여 힌지축(12)에 회동 가능하게 지지된다. 발판(25)은 로드(21)의 적어도 3면을 이용하여 슬라이딩 가능하게 설치된다. 로드(21)의 회동 범위를 제한하는 스토퍼(도시 생략)와 발판(25)의 활주 범위를 제한하는 스토퍼(도시 생략)를 부가하는 것이 좋다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 모션부재(20)는 로드(21) 및 발판(25) 중의 적어도 하나에 캐스터(23)를 구비하고, 발판(25)의 상면에 보호대(28)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2에서, 로드(21)에 구성되는 캐스터(23) 및 발판(25)에 구성되는 보호대(28)가 나타난다. 360˚ 회전 기능의 캐스터(23)는 로드(21)의 단부 저면에 설치되거나 발판(23)의 하방향에 설치되는 것이 좋다. 후자의 경우 발판(23)에 일체로 결합되는 슬랄이더(26)에 캐스터(23)를 장착한다. 물론 로드(21)와 발판(23)의 양자에 모두 캐스터(23)를 설치할 수도 있다. 어느 경우에나 발판(25)의 하중을 안정적으로 지지한 상태로 회동ㆍ활주 운동의 원활성을 높인다. 발판(25)은 사용자의 맨발이나 신발 바닥면에 대한 미끄럼 저항을 갖도록 형성된다. 그럼에도 운동 과정에서 발이 임의로 이탈되지 않도록 마치 샌들처럼 적어도 2개소에 밴드 구조의 보호대(28)를 설치한다.
본 발명의 변형예로서, 상기 모션부재(20)는 로드(21)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이더(26)에 볼조인트를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.
도시에는 발판(25)과 슬라이더(26)가 일체로 고정되고 슬라이더(26)가 로드(21)를 활주하는 방식으로 나타내다. 사용자의 운동 과정에서 발바닥이 발판(25)과 접촉하는 거동이 급변하기 쉽다. 정상인이 아닌 환자의 경우 발목에 무리를 줄 수 있으므로 발판(25)과 슬라이더(26) 사이에 볼조인트(도시 생략)를 설치한다. 볼조인트는 발판(25)의 자세를 발바닥과 어느 정도 연동하도록 유도한다. 물론 볼조인트의 소켓과 스터드 사이의 마찰력도 조절 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 조절부재(30)가 상기 로드(21)의 회동 저항과 상기 발판(25)의 활주 저항을 조절하도록 설치되는 구조를 이루고 있다.
도 1 및 도 2에서, 조절부재(30)가 본체(10)의 2개소에 동일하게 적용된 상태를 나타낸다. 일측의 조절부재(30)는 사용자가 로드(21)를 회동시키는 트라이더 모드에서 회동 저항력을 조절하도록 한다. 타측의 조절부재(30)는 사용자가 발판(25)을 활주시키는 인라인 모드에서 활주 저항력을 조절하도록 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 조절부재(30)는 하우징(31) 내에 직선운동 가능하게 수용되는 마찰패드(32), 마찰패드(32)의 전후진운동을 유발하도록 접촉되는 편심캠(37), 편심캠(37)에 웜기어(36)를 개재하여 연결되는 구동모터(35)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 조절부재(30)를 구성하는 하우징(31), 마찰패드(32), 스프링(33), 구동모터(35), 웜기어(36), 편심캠(37)이 나타난다. 하우징(31)은 2개의 챔버에 마찰패드(32)를 전후진운동 가능하게 수용한다. 하우징(31)의 챔버는 일면과 타면으로 개구를 지닌 구조이다. 마찰패드(32)는 스프링(33)을 개재하여 지지되어 평상시 정위치를 유지한다. 웜기어(36)는 웜을 통하여 구동모터(35)에 연결되고 웜휠을 통하여 편심캠(37)에 연결된다. 편심캠(37)은 하우징(31)의 챔버의 개구를 통하여 마찰패드(32)와 대향한다. 구동모터(35)는 정역회전 가능한 스테핑 모터가 선호되지만 이에 한정되지 않는다.
이때, 트라이더 모드를 위한 조절부재(30)와 인라인 모드를 위한 조절부재(30)는 설치되는 자세(방향)만 다르다. 전자는 본체(10)의 베이스(11)에서 슬리브(22)를 향하여 마찰패드(32)가 접촉하도록 설치된다. 후자는 발판(25) 또는 슬라이더(26)에서 로드(21)를 향하여 마찰패드(32)가 접촉하도록 설치된다. 어느 경우에나 구동모터(35)의 전기적 신호에 의하여 원격은 물론 운동 도중에도 마찰패드(32)의 전후진운동을 통한 마찰력 조절이 용이하다.
한편, 조절부재(30)는 하우징(31)에 하나의 마찰패드(32)만 수용하는 구성도 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 모션부재(20)의 가동 상태를 검출하고 표시하는 구조를 이루고 있다.
제어수단(40)은 트레드밀 기반의 실내 운동에서 흥미를 지속적으로 유발하도록 조력한다. 제어수단(40)은 마이컴 회로로 구성되는 제어패널(42)을 중심으로 전기적으로 연결된다. 제어패널(42)은 사용자가 조작하기 편리하도록 컬럼(14)의 상단에 설치한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어수단(40)은 제어패널(42)을 통하여 모션검출기(44)와 하중검출기(46)의 신호를 입력하고, 입력에 대응하여 운동 상태를 디스플레이(48)에 출력하며, 디스플레이(48)는 트라이더 모드 또는 인라인 모드에 대응하는 화면을 표시하는 것을 특징으로 한다.
도 3을 참조하면, 제어패널(42)에 구동모터(35), 모션검출기(44), 하중검출기(46), 디스플레이(48) 등이 연결된 상태를 나타낸다. 모션검출기(44)는 로드(21)의 회동각도, 발판(25)의 활주위치 등을 검출하도록 설치된다. 하중검출기(46)는 마찰패드(32)가 접촉되는 압력을 검출하도록 설치된다. 디스플레이(48)는 제어패널(42)의 메모리이 기 저장된 화면을 재생하도록 설치된다.
한편, 본 발명은 로드(21)와 발판(25)의 연결 구성을 다양하게 변형할 수 있다. 도 4(a)는 도 1에 제시되는 방식으로서 하나의 로드(21)에 슬라이더(26)를 개재하여 발판(25)이 장착된다. 반면 도 4(b)는 로드(21)를 부호 21A의 고정부 및 부호 21B의 가동부로 분할하고 텔레스코픽 구조로 슬라이딩 가능하게 연결한다. 이 경우 발판(25)은 로드(21)의 가동부(21B) 상에 캐스터(23)와 함께 탑재한다.
도 5를 참조하면, 트라이더 모드와 인라인 모드에서 발판(25)의 모션을 나타낸다. 양측 다리로 양측의 발판(25)을 반복 회동시키면 부호 25′처럼 트라이더 모드에서 고관절 내외전근 운동이 가능하다. 일측 또는 양측 다리로 발판(25)을 반복 활주시켜 지치면 부호 25″처럼 인라인 모드에서 고관절 외전근 운동이 가능하다. 고관절 외전근 운동으로 무릎 퇴행성 관절염 환자에서 통증을 경감하고 일상생활 동작의 독립성을 증가시켜 궁극적으로 삶의 질을 향상할 수 있다. 디스플레이(48)는 운동 모드에 부합하는 영상을 표시하여 현장감을 높인다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 본체 11: 베이스
12: 힌지축 14: 컬럼
16: 핸들 20: 모션부재
21: 로드 22: 슬리브
23: 캐스터 25: 발판
26: 슬라이더 28: 보호대
30: 조절부재 31: 하우징
32: 마찰패드 33: 스프링
35: 구동모터 36: 웜기어
37: 편심캠 40: 제어수단
42: 제어패널 44: 모션검출기
46: 하중검출기 48: 디스플레이

Claims (5)

  1. 트레드밀을 기반으로 운동치료를 수행하기 위한 장치에 있어서:
    베이스(11)의 일단에 한 쌍의 힌지축(12)을 갖춘 본체(10);
    상기 본체(10)의 힌지축(12)에 로드(21)를 각각 회동 가능하게 지지하고, 상기 로드(21) 상에 발판(25)을 각각 활주 가능하게 지지하는 모션부재(20);
    상기 로드(21)의 회동 저항과 상기 발판(25)의 활주 저항을 조절하도록 설치되는 조절부재(30); 및
    상기 모션부재(20)의 가동 상태를 검출하고 표시하는 제어수단(40);을 포함하되,
    상기 조절부재(30)는 하우징(31) 내에 직선운동 가능하게 수용되는 마찰패드(32), 마찰패드(32)의 전후진운동을 유발하도록 접촉되는 편심캠(37), 편심캠(37)에 웜기어(36)를 개재하여 연결되는 구동모터(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 트레드밀 기반의 운동치료 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모션부재(20)는 로드(21) 및 발판(25) 중의 적어도 하나에 캐스터(23)를 구비하고, 발판(25)의 상면에 보호대(28)를 구비하는 것을 특징으로 하는 트레드밀 기반의 운동치료 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모션부재(20)는 로드(21)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 슬라이더(26)에 볼조인트를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 하는 트레드밀 기반의 운동치료 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어수단(40)은 제어패널(42)을 통하여 모션검출기(44)와 하중검출기(46)의 신호를 입력하고, 입력에 대응하여 운동 상태를 디스플레이(48)에 출력하며, 디스플레이(48)는 트라이더 모드 또는 인라인 모드에 대응하는 화면을 표시하는 것을 특징으로 하는 트레드밀 기반의 운동치료 장치.
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