KR102591871B1 - 상지관절 재활훈련장치 및 이의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 상지관절 재활훈련장치는, 척추를 지지하는 프레임; 허리와 등을 지지하도록 상기 프레임에 설치되는 백플레이트; 어깨를 감싸며 고정하는 어깨 지지부재; 및 상지에 부착하며 상기 어깨 지지부재에 대해 회동 가능하게 설치된 팔 지지부재; 를 포함하되, 상기 팔 지지부재의 회동 범위를 제한하여 어깨 근육의 사용을 제한하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 프레임, 백플레이트 및 목받침에 의해 몸통과 목을 고정하고, 어깨 지지부재에 의해 어깨를 고정한 상태로 어깨 재활에 불필요한 부수동작을 방지하며 팔 부위 등의 운동을 실시할 수 있다.
이에 따라, 프레임, 백플레이트 및 목받침에 의해 몸통과 목을 고정하고, 어깨 지지부재에 의해 어깨를 고정한 상태로 어깨 재활에 불필요한 부수동작을 방지하며 팔 부위 등의 운동을 실시할 수 있다.
Description
본 발명은 재활훈련장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 머리, 몸통 및 어깨를 포함한 상지관절의 재활훈련에서 안정성을 갖춘 상태에서 점진적인 재활훈련을 유도하여 안전하면서도 재활훈련의 효과를 극대화시킬 수 있는 상지관절 재활훈련장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
상지(上肢) 관절 중 어깨 관절은 견갑골과 상환골 사이에 위치하는 관절로서, 팔을 사용함에 있어 몸과 연결해주는 핵심적인 부위이다. 어깨 관절에 손상을 받은 환자들이 활동을 하거나 재활 운동을 함에 있어서 운동의 범위를 무리하게 넓히게 되면 관절에 2차적 손상을 유발하게 되며, 이에 따라 환자는 어깨를 보호하고 회복이 잘되는 환경을 만들어 유지해야 한다.
이때, 환부가 회복이 잘되는 환경이란 어깨의 회전근계(근상근인대, 견갑하근인대 등)가 팔의 하중을 받지 않아 어깨 관절의 아탈구(亞脫臼) 현상 등을 예방하며 손상된 부위가 자연스럽게 이어져 빠른 회복이 이루어질 수 있도록 어깨와 팔이 몸통이 목표각도를 유지할 수 있도록 하는 환경이다.
종래 어깨의 재활을 위해서는, 일반적으로 고정형의 어깨 보조기 등이 사용되는 실정이며, 이러한 어깨 보조기는 팔을 일정한 각도로 유지하기 위하여 받침 쿠션을 팔꿈치/손목 부분까지 착용하는 제품들이 다수이고, 수술 후 착용하여 팔과 어깨의 움직임을 고정하는 구조적 단점을 가진 종래의 어깨 보조기는 수술 부위의 재파열을 막기 위한 보조 장치일 뿐 재활운동을 위한 기구는 아니다.
또한, 아령 등의 운동기구로 사이드레터럴 동작 등의 어깨 보강운동 또는 재활훈련을 할 경우, 아무리 가벼운 중량으로 운동을 하더라도 무의식 중에 상지의 움직임에 따라 날개뼈를 포함한 상지의 전반적인 상방 또는 후방 또는 내회전 움직임이 수반되어 재활훈련 효과가 줄어들거나 오히려 부작용이 생기는 문제(특히, 오십견, 어깨충돌증후군, 상지근육의 마비 등 어깨에 불편감이 큰 환자일수록 더욱 심해짐)가 발생하게 된다.
특히, 어깨에 문제가 있는 환자는 어깨를 보호하고 회복이 잘 되는 안정성을 갖춘 자세를 지속적으로 적절하게 유지한 상태에서 운동의 강도 및 범위를 점진적으로 증가시키면서 조심스럽게 재활훈련을 수행해야 한다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 상지의 움직임에 따라 수반되는 불요 보상 동작들을 방지하여 상지관절 재활 효과를 극대화하고 사용자별 신체 손상상태 및 운동 능력에 맞춰 적용할 수 있는 상지관절 재활 장치 시스템 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상지관절 재활훈련장치는, 척추를 지지하는 프레임; 견관골, 머리, 등 및 허리를 지지하도록 상기 프레임에 설치되는 백플레이트; 어깨를 감싸며 고정하는 어깨 지지부재; 및 상지에 부착하며 상기 어깨 지지부재에 대해 회동 가능하게 설치된 팔 지지부재; 를 포함하되, 상기 팔 지지부재의 회동 범위를 제한하여 어깨 근육의 사용을 제한하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 어깨 지지부재에는 볼 케이싱이 구비되고, 상기 팔 지지부재에는 상기 볼 케이싱에 삽입되어 회동하는 볼 로드가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 볼 케이싱에는 상기 볼 로드의 회동 범위를 제한하는 제1스토퍼와 제2스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
제1스토퍼와 제2스토퍼는 상기 볼 로드의 전방 회동 범위를 제1 각도범위로 제한회전시킬 수 있다. 이 때, 사용자별 신체손상이나 근력상태에 따라 조절되는 상기 제1스토퍼와 제2스토퍼의 위치에 따라, 상기 제1 각도범위는 80°~ -210° 범위에서 선택 조절될 수 있다.
또는, 상기 볼 케이싱을 측단면에서 바라볼 때, 상기 제1스토퍼와 제2스토퍼는 상기 볼 로드의 전방으로의 회동 범위를 60°~ -180° 까지만 회전하도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 볼 케이싱에는 상기 볼 로드의 회동 범위를 제한하는 제3스토퍼와 제4스토퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.
제3스토퍼와 제4스토퍼는 상기 볼 로드의 측방 회동 범위를 제2 각도범위로 제한회전시킬 수 있다. 이 때, 사용자별 신체손상이나 근력상태에 따라 조절되는 상기 제3스토퍼와 제4스토퍼의 위치에 따라, 상기 제2 각도범위는 -80°~ 160° 범위에서 선택 조절될 수 있다.
또는, 상기 볼 케이싱을 정단면에서 바라볼 때, 상기 제3스토퍼와 제4스토퍼는 상기 볼 로드의 측방으로의 회동 범위를 -45°~ 135° 까지만 회전하도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 팔 지지부재는, 상박을 지지하는 상박 지지부재와, 하박을 지지하는 하박 지지부재 및 손을 지지하는 손 지지부재로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상박 지지부재와 하박 지지부재의 사이와, 상기 하박 지지부재와 손 지지부재의 사이에는 힌지가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상박, 하박 지지부재는 제1,2부재로 구성되며, 상기 제1부재와 제2부재 중 하나에는 암나사가 형성되며, 상기 제1부재와 제2부재 중 암나사가 형성되지 않은 다른 하나에는 숫나사가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백플레이트는 브라켓에 의해 프레임에 고정되며, 상기 프레임에는 수직 가이드 레일이 형성되고, 상기 수직 가이드 레일에는 수직 슬라이더가 내장되며, 상기 브라켓과 수직 슬라이더는 볼트에 의해 체결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백플레이트에는 수평 가이드 레일이 형성되고, 상기 수평 가이드 레일에는 수평 슬라이더가 내장되며, 상기 브라켓과 수평 슬라이더는 볼트에 의해 체결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임을 상하로 이동하는 중량체가 더 구비되며, 상기 중량체는 프레임, 백플레이트, 어깨 지지부재 및 팔 지지부재와 와이어에 의해 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임, 백플레이트, 어깨 지지부재 및 팔 지지부재의 내측으로 와이어의 이동을 안내하는 가이드 풀리가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레임에는 벨크로 테잎에 의해 고정되는 몸통 밴드가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상지관절 재활훈련장치에 따르면, 프레임, 백플레이트, 목받침 및 몸통 밴드에 의해 몸통과 목을 고정하고 어깨 지지부재에 의해 어깨를 고정한 상태로 어깨 재활에 불필요한 부수동작을 방지하며 상지운동을 실시할 수 있게 되며, 이에 따라 상지운동의 효율은 높이고 상지의 보상 동작을 최소화하여 부상위험을 낮춤과 동시에 운동성을 효율적으로 증대시킬 수 있다.
나아가, 기존의 운동과 다르게 상지의 안정성이 확보되기 유효한 범위에서 팔꿈치의 굴곡, 신전 및 밀기 동작을 반복할 수 있다. 즉, 어깨 지지부재에 대한 상박 지지부재의 가동범위를 어깨 재활에 무리가 가지 않는 범위로 제한하여 바른 자세를 유도하고 관절 부상을 방지할 수 있다.
또한, 전동 또는 수동제어에 의해 강도 조절이 가능한 중량체를 풀리 결합하여 일정 수준 이상의 중량 운동 효과 또한 가능하여 점진적 근력 강화 등의 효과를 유도할 수 있게 된다.
나아가, 개별 지지부재의 길이, 각도 및 높이 조정이 가능한 골격구조를 통해 사용자 체형 맞춤형 장치를 제공하며 사용자별 안정성 및 운동성을 효율적으로 증대시킬 수 있다.
또한, 정면에서 봤을 때 손 또는 손날이 보이는 자세는 어깨를 굽게하고 운동 시 효과가 떨어지는 점을 고려하여 손 지지부재에 의해 손바닥이 정면을 향하도록 지지하여 자세 교정이 가능하고, 올바른 자세에서 부상위험 없이 재활 등 훈련이 가능하다.
또한, 백플레이트를 프레임에 대해 상하 좌우로 이동이 가능하도록 구현하여 체형별로 상지운동 시 등근육 개입을 최소화하고 몸통이 굽혀지거나 틀어지는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 도시한 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 어깨 지지부재와 팔 지지부재의 결합상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박 지지부재와 하박 지지부의 결합 상대를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박, 하박 지지부재를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 백플레이트의 동작 상태를 도시한 배면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 사용 상태를 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치가 중량운동기구에 결합되어 사용되는 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 통한 훈련방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 도시한 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 어깨 지지부재와 팔 지지부재의 결합상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박 지지부재와 하박 지지부의 결합 상대를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박, 하박 지지부재를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 백플레이트의 동작 상태를 도시한 배면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 사용 상태를 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치가 중량운동기구에 결합되어 사용되는 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 통한 훈련방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 도시한 측면도이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 어깨 지지부재와 팔 지지부재의 결합상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박 지지부재와 하박 지지부의 결합 상대를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 상박, 하박 지지부재를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 백플레이트의 동작 상태를 도시한 배면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치의 사용 상태를 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치(A)는, 사용자의 척추를 지지하는 프레임(100), 사용자의 날개뼈 및 등을 지지하도록 프레임(100)에 설치되는 백플레이트(200), 사용자의 어깨 적어도 일부를 감싸며 고정하는 어깨 지지부재(300), 사용자의 팔을 지지하며 어깨 지지부재(300)에 대해 회동 가능하게 설치된 팔 지지부재(400) 및 다른 지지부재 내지 지지 플레이트들과 사용자를 밀착 고정시키기 위한 몸통 밴드(800)를 포함하도록 구성될 수 있다.
프레임(100)은 사용자의 척추에 밀착되도록 길이가 긴 바형태로 구성되며, 프레임(100)은 바닥에 구비된 지지판(미도시) 등에 고정되어 설치되거나, 바닥으로의 고정 없이 사용자의 몸에 매달리도록 고정되는 방식으로 구성될 수 있다. 프레임(100)이 사용자의 몸에 매달리도록 고정되는 방식으로 구성될 경우, 사용자가 부착한 상태로 재활 운동을 실시하기 위해 경량의 소재가 사용될 수 있다. 프레임(100)은 경량이면서 강도를 가지는 알루미늄 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 프레임(100)은 측면 휨에 대한 강도를 강화하도록 프로파일 형태로 형성될 수 있다. 프레임(100)의 상단으로 사용자의 목을 지지하는 목받침(110)이 구비될 수 있다.
백플레이트(200)는 대략 사다리꼴로 형성되며 프레임(100)을 기준으로 좌우 대칭으로 2개가 설치될 수 있다. 그리고, 백플레이트(200)는 사용자의 날개뼈와 등 및 허리 일부를 감싸며 지지하도록 호형으로 형성될 수 있다.
한편, 백플레이트(200)는 합성수지로 사출 성형에 의해 형성되며 사용자의 등이 맞닿는 면 부위에는 패브릭 쿠션 소재가 설치될 수도 있다.
팔 지지부재(400)는, 사용자의 팔 중 상박(上膊), 하박(下膊) 및 손에 고정 설치되며 관절 부위가 움직이도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 프레임(100), 백플레이트(200) 및 목받침(110)에 의해 사용자의 몸통과 목을 고정하고, 어깨 지지부재(300)에 의해 어깨를 고정한 상태로 어깨 재활에 불필요한 보상동작을 방지하며 팔 부위 등의 운동을 실시할 수 있으며, 이에 따라 재활운동의 효율은 높이고 어깨 근육 또는 관절로 걸리는 부하를 제거하여 부상위험을 낮춰줄 수 있다.
한편, 프레임(100)에는 벨크로 방식 등에 의해 고정되는 몸통 밴드(800)가 더 구비되어 있어, 프레임(100)과 백플레이트(200) 및 어깨지지부재(300)를 사용자에 안정적으로 고정할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상지운동 시 어깨관절에 무리가 가지 않도록 팔 지지부재(400)의 회동 범위를 일정 수준으로 제한하여 바른 자세를 유도하고 관절 부상을 방지할 수 있도록 구성된다.
구체적으로, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 것과 같이 어깨 지지부재(300)에는 볼 케이싱(510)이 구비되고, 팔 지지부재(400)에는 볼 케이싱(510)에 삽입되어 회동하는 볼 로드(520)가 구비될 수 있다.
이때, 도 3a의 도시와 같이 볼 케이싱(510)의 내부는 구 형태로서 일부가 개방되어 구 형상의 볼 로드(520)가 회동하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 3b의 도시와 같이 볼 케이싱(510)에는 볼 로드(520)의 회동 범위를 제한하는 제1스토퍼(511)와 제2스토퍼(512)가 형성된다.
이때, 볼 케이싱(510)을 측단면(사용자의 우측 또는 좌측 방향에서 바라본 단면)에서 바라볼 때, 제1스토퍼(511)와 제2스토퍼(512)는 볼 로드(520)의 전방(사용자가 바라보는 정면 방향)으로의 회동 범위를 80°~ -210° 까지만 회전하도록 형성된다. 여기서 지면을 기준으로 수직한 선이 0°이며 시계 방향을 기준으로 각도를 가정한다. 바람직하게, 상기 전방으로의 회동 범위는 도 9의 (a)에 도시된 것처럼 60°~ -210° 일 수 있다.
이에 따라, 제1스토퍼(511)는 볼 로드(520)가 전방 60°까지만 회전하도록 회동 범위를 제한하며, 제2스토퍼(512)는 볼 로드(520)가 전방 -180°까지만 회전하도록 회동 범위를 제한한다. 즉, 사용자의 상박이 전방으로 60°~ -180° 범위에서만 회전하도록 회동 범위를 제한한다.
그리고, 도 3c의 도시와 같이 볼 케이싱(510)에는 볼 로드(520)의 회동 범위를 제한하는 제3스토퍼(513)와 제4스토퍼(514)가 형성된다. 이때, 볼 케이싱(510)을 정단면(사용자를 정면 방향에서 바라본 단면)에서 바라볼 때, 제3스토퍼(513)와 제4스토퍼(514)는 볼 로드(520)의 측방(사용자의 오른쪽 또는 왼쪽 방향)으로의 회동 범위를 -80°~ 160° 까지만 회전하도록 형성된다. 여기서 지면을 기준으로 수직한 선이 0°이며 시계 방향을 기준으로 각도를 가정한다. 바람직하게, 상기 측방으로의 회동 범위는 도 9의 (b)에 도시된 것처럼 -45°~ 135° 일 수 있다.
이에 따라, 제1스토퍼(511)는 볼 로드(520)가 측방 -45°까지만 회전하도록 회동 범위를 제한하며, 제2스토퍼(512)는 볼 로드(520)가 측방 135°까지만 회전하도록 회동 범위를 제한한다. 즉, 사용자의 상지가 측방으로 -45°~ 135° 범위에서만 회전하도록 회동 범위를 제한한다.
한편, 상기 제1 내지 제4스토퍼 중 적어도 하나는, 도 3d에 도시된 것처럼 회전 각도를 선택적으로 제한하는 가변스토퍼(530)로 구성될 수도 있다.
즉, 가변스토퍼(530)는 볼 케이싱(510)상에서 슬라이딩(AR)가능하도록 결합되며, 가변스토퍼(530)와 볼 케이싱(510)의 결합위치에 따라 등을 회동 각도범위(R_deg)가 선택적으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 회동 각도범위(R_deg)는 -60°~ 180° 범위 내에서 선택되는 각도일 수 있다.
이를 통해, 사용자별 신체손상정도 또는 근력상태에 따라 점진적으로 회동 각도범위(R_deg)를 확대할 수 있다. 예를 들면, 재활 초기단계에서는 회동 각도범위(R_deg)를 30°로 설정하여 -60°~ 30° 범위에서 재활훈련을 하고, 이후 회동 각도범위를 60°로 설정하여 -60°~ 60° 범위에서 재활훈련을 한 후, 이후 회동 각도범위를 180°로 설정하여 -60°~ 180° 범위에서 재활훈련을 하는 등의 방식일 수 있다.
결국, 어깨 지지부재(300)에 대한 팔 지지부재(400)의 가동범위를 어깨 재활에 무리가 가지 않는 범위로 제한한다. 이에 따라, 팔을 드는 동작에서 수반될 수 있는 어깨가 들리거나, 어깨가 앞으로 튀어나오는 등의 보상동작을 방지하여 운동/재활훈련시 바른 자세를 유도하고 관절 부상을 방지한다.
한편, 도 1 내지 도 2의 도시와 같이 팔 지지부재(400)는 사용자의 상박을 지지하는 상박 지지부재(410)와, 사용자의 하박을 지지하는 하박 지지부재(420) 및 사용자의 손을 지지하는 손 지지부재(430)로 구성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 팔 지지부재(400)는 사용자의 적어도 일부 손가락을 끼울 수 있는 링 형상의 고정부재가 추가적으로 구비될 수도 있다.
상박 지지부재(410), 하박 지지부재(420) 및 손 지지부재(430)에는 각각 벨크로 등이 부착된 고정밴드(미도시)가 구비될 수 있다. 이러한 고정밴드에 의해 상박 지지부재(410), 하박 지지부재(420) 및 손 지지부재(430) 각각을 사용자의 상박, 하박 및 손 각각에 안정적으로 고정할 수 있다.
또한, 도 2 내지 도 4의 도시와 같이 상박 지지부재(410)와 하박 지지부재(420)의 사이와, 하박 지지부재(420)와 손 지지부재(430)의 사이에는 힌지(440)가 구비될 수 있다. 힌지(440)에 의해, 상박 지지부재(410), 하박 지지부재(420) 및 손 지지부재(430)는 사용자의 상박, 하박 및 손 각각을 고정한 상태로 상지의 움직임과 함께 동작한다. 한편, 상기 힌지(440)는, 손 지지부재(430)에 의해 고정되는 사용자의 손의 손바닥이 정면을 향한 상태에서 힌지동작이 가능한 방향으로 결합되어, 상지 자세교정 및 올바른 상지훈련이 가능하도록 한다.
운동시작 자세에서, 도 2에 도시된 것과 같이, 상박 지지부재(410) 및 하박 지지부재(420) 각각은 상박 및 하박 각각의 후면(즉, 팔꿈치면)을 받친 상태로 상박 및 하박 각각의 전면 일부를 감싸는 스트랩 등에 의해 사용자의 상박 및 하박 각각을 결합 고정시킬 수 있으며, 손 지지부재(430)는 사용자의 손바닥을 받친 상태로 손등 일부를 감싸는 스트랩 등에 의해 사용자의 손을 결합 고정시킬 수 있다.
한편, 관절별 가동성 증대를 위하여, 상박 지지부재(410)와 하박 지지부재(420)의 사이와, 하박 지지부재(420)와 손 지지부재(430)의 사이에는 보조 관절부(400s)가 구비되고, 보조 관절부(400s)의 일단 및 타단이 각각의 지지부재들과 결합되는 구조를 가질 수 있다. 상박 지지부재(410)와 하박 지지부재(420) 사이의 보조 관절부(400s1)는 인체의 팔꿈치 관절 역할을 수행하며, 하박 지지부재(420)와 손 지지부재(430) 사이의 보조 관절부(400s2)는 인체의 손목 관절 역할을 수행한다. 여기서, 상기 보조 관절부들(400s)은 각도 잠금기능을 구비하여, 사용자는 고정을 원하는 각도에서 상기 보조 관절부(400s)의 회전을 제한할 수 있다. 예를 들어, 보조 관절부(400s1)의 각도 잠금기능을 이용하여 상박과 하박의 각도를 고정시킨 채 손목 및/또는 어깨운동을 수행할 수 있으며, 보조 관절부(400s2)의 각도 잠금기능을 이용하여 하박과 손의 각도를 고정시킨 채 팔 및/또는 어깨운동을 수행할 수 있다.
한편, 도 5의 도시와 같이, 상하박 지지부재(410,420) 각각은 제1부재(411,421)와 제2부재(412,422)로 구성되며, 제1부재(411,421)와 제2부재(412,422) 중 하나에는 암나사(450)가 형성되며, 제1부재(411,421)와 제2부재(412,422) 중 암나사(450)가 형성되지 않은 다른 하나에는 숫나사(460)가 형성되어, 상하박 지지부재(410,420) 각각은 길이조절이 가능하여 사용자의 팔 길이에 맞게 크기를 조절할 수도 있다.
또한, 도 6의 도시와 같이, 백플레이트(200)는 브라켓(600)에 의해 프레임(100)에 고정되며, 프레임(100)에는 수직 가이드 레일(120)이 형성되고, 수직 가이드 레일(120)에는 수직 슬라이더(121)가 내장되며, 브라켓(600)과 수직 슬라이더(121)는 볼트(122)에 의해 체결될 수 있다. 즉 볼트(122)를 조이거나 풀어준 상태로 브라켓(600)의 높이를 조절하여 백플레이트(200)의 높낮이를 조절할 수 있다.
또한, 백플레이트(200)에는 수평 가이드 레일(210)이 형성되고, 수평 가이드 레일(210)에는 수평 슬라이더(211)가 내장되며, 브라켓(600)과 수평 슬라이더(211)는 볼트(212)에 의해 체결된다. 즉 볼트(212)를 조이거나 풀어준 상태로 백플레이트(200)의 좌우 이동을 조절할 수 있다.
한편, 상기 백플레이트(200), 브라켓(600), 수직 가이드 레일(120) 및 수평 가이드 레일(210) 중 적어도 하나는, 일정 수준 이상의 강한 힘이 부여될 때 휨과 복원력이 발생하는 탄성체 등으로 구현될 수도 있다. 이에 따라, 상기 백플레이트(200)는 상지 운동 시 사용자의 날개뼈 프레임이 상부회전되거나 외전되도록 할 수 있다. 한편, 상기 백플레이트(200)의 탄성은 상지운동 시 날개뼈 회전각도가 상완골의 회전각도보다 크지 않도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 상지 전체가 90° 움직일 때, 30°는 날개뼈에서 움직이고 나머지 60°도는 날개뼈로부터 상완골까지 움직이도록 구현될 수 있다. 즉, 상기 백플레이트(200)는 탄성을 가지되, 상지 운동 시 사용자의 날개뼈가 과도하게 움직이려고 하면 이를 억제시킬 수 있다.
이에 따라, 백플레이트(200)는 프레임(100)에 대해 상하 좌우로 이동이 가능하여 체형별 높이 및 폭을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상지운동에서의 날깨뼈, 등근육 개입을 최소화하고 몸통이 굽혀지거나 틀어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
그리고, 도 7의 도시와 같이 프레임(100)을 상하로 이동하는 중량체(700)가 더 구비되며, 중량체(700)는 프레임(100), 백플레이트(200), 어깨 지지부재(300) 및 팔 지지부재(400)와 와이어(710)에 의해 연결될 수 있다.
한편, 상기 중량체(700)는 본 발명의 상지관절 재활훈련장치(A)와 연동가능한 다른 중량운동기구(미도시)의 중량체일 수도 있다. 즉, 상지관절 재활훈련장치(A)는 상기 다른 중량운동기구와 연동결합되어 사용될 수도 있다. 상지관절 재활훈련장치(A) 및 상기 다른 중량운동기구와의 조합에 따라, 사용자는 서있는 자세 또는 앉아있는 자세 등 다양한 자세에서 본 재활훈련장치를 적용할 수 있게 된다.
이때, 프레임(100), 백플레이트(200), 어깨 지지부재(300) 및 팔 지지부재(400)의 내측으로 와이어(710)의 이동을 안내하는 가이드 풀리(720)가 더 구비된다.
이에 따라, 팔 지지부재(400)와 중량체(700)를 와이어(710)에 의해 연결하여 상지운동에 중량을 가할 수 있다. 나아가, 도시된 가이드 풀리(720)의 배치 및 그에 따른 와이어(710) 경로설정에 의해, 재활에 방해가 되는 상지관절의 근력 개입을 더욱 효과적으로 차단함으로써 재활운동의 안정성 및 효율성을 극대화할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치가 중량운동기구에 결합되어 사용되는 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
상지관절 재활훈련장치(A)는 다양한 트레이닝/스트레칭 기구들과 탈착 호환 가능하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시된 것처럼 상지관절 재활훈련장치(A)는 풀리 머신(pulley machine) 등의 중량운동기구(1000)에 탈착 결합이 가능하도록 구성될 수 있다. 도 8에서는 스탠딩 방식의 중량운동기구(1000)에 상지관절 재활훈련장치(A)가 결합된 것으로 도시되었으나 이에 제한되지 않고, 예를 들어 상지관절 재활훈련장치(A)가 결합되는 중량운동기구(1000)는 벤치가 구비되어 앉은 자세에서 중량운동이 가능한 기구일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상지관절 재활훈련장치(A)는 중량운동기구(1000)의 프레임(1100)에 직간접적으로 결합되되, 중량운동기구(1000)에 대하여 상대적인 높이가 조절 가능하도록 결합될 수 있다. 즉, 상지관절 재활훈련장치(A)는 사용자의 신체조건에 따라 중량운동기구(1000)에 맞춤형 결합될 수 있고, 이에 따라 다양한 자세로 재활 훈련을 할 수 있게 된다.
한편, 일부 실시예들에서는, 도 8에 도시된 것처럼 상지관절 재활훈련장치(A)의 와이어(710) 일측 말단이 중량운동기구(1000)의 중량체(1200)에 결합될 수 있으며, 와이어(710) 타측 말단에는 손잡이 등의 중량체 구동부(1300)가 결합될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 상지관절 재활훈련장치를 통한 훈련방식을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 사용자는 본 발명의 상지관절 재활훈련장치를 사용하여 팔꿈치를 굽히고 펴면서 어깨관절의 굴곡, 신전으로 이어지는 동작을 반복하여 수행할 수 있다.
구체적으로, 사용자는 먼저 팔을 하방으로 자연스럽게 늘어트리되 손바닥이 정면을 향한 자세로 훈련을 준비하고, 팔꿈치를 굽히며 어깨관절이 굴곡(flexion)되도록 한 후, 전방, 측방 또는 전측방으로 팔을(즉, 팔꿈치를) 펼치며 어깨관절을 신전(extension)시키고, 이후 어깨관절을 내전(adduction) 또는 외전(abduction)시키며, 이후에는 반대의 순서로 준비자세까지 돌아오는 동작을 반복 수행할 수 있다. 사용자는 상기 굴곡, 신전 및 내전/외전 동작의 각도를 점진적으로 증가시키거나, 중량 강도를 점진적으로 증가시키며 훈련을 수행할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
A - 상지관절 재활훈련장치 100 - 프레임
200 - 백플레이트 300 - 어깨 지지부재
400 - 팔 지지부재 600 - 브라켓
700 - 중량체 800 - 몸통밴드
200 - 백플레이트 300 - 어깨 지지부재
400 - 팔 지지부재 600 - 브라켓
700 - 중량체 800 - 몸통밴드
Claims (16)
- 척추를 지지하는 프레임;
견관골, 머리, 등 및 허리를 지지하도록 상기 프레임에 설치되되 브라켓에 의해 상기 프레임에 고정되는 백플레이트;
어깨를 감싸며 고정하는 어깨 지지부재;
상지에 부착하며 상기 어깨 지지부재에 대해 회동 가능하게 설치된 팔 지지부재;
상기 프레임에 구비되되 벨크로 테잎에 의해 고정되는 몸통 밴드;
상기 프레임이 연장되는 방향을 따라서 상하로 이동하는 중량체;
상기 중량체에 연결되어 상기 팔 지지부재까지 연장되는 와이어; 및
상기 와이어의 경로를 안내하기 위해, 상기 프레임, 상기 백플레이트, 상기 어깨 지지부재 및 상기 팔 지지부재 각각에 구비되는 가이드 풀리;를 포함하되,
상기 팔 지지부재는, 상박을 지지하는 상박 지지부재; 하박을 지지하는 하박 지지부재; 손을 지지하는 손 지지부재; 및 상기 상박 지지부재와 하박 지지부재의 사이와 상기 하박 지지부재와 손 지지부재의 사이에 구비된 힌지;를 포함하도록 구성되고,
상기 상박 지지부재와 하박 지지부재 각각은 제1,2부재로 구성되며, 상기 제1부재와 제2부재 중 하나에는 암나사가 형성되며, 상기 제1부재와 제2부재 중 암나사가 형성되지 않은 다른 하나에는 숫나사가 형성되고,
상기 프레임에는 수직 가이드 레일이 형성되고, 상기 수직 가이드 레일에는 수직 슬라이더가 내장되며, 상기 브라켓과 수직 슬라이더는 볼트에 의해 체결되되, 상기 백플레이트에는 수평 가이드 레일이 형성되고, 상기 수평 가이드 레일에는 수평 슬라이더가 내장되며, 상기 브라켓과 수평 슬라이더는 볼트에 의해 체결되며,
상기 어깨 지지부재에는 볼 케이싱이 구비되고, 상기 팔 지지부재에는 상기 볼 케이싱에 삽입되어 회동하는 볼 로드가 구비되며,
상기 볼 케이싱에는, 상기 볼 로드의 전방 회동 범위를 60°~ -180° 사이의 제1 각도범위로 제한 회전시키는 제1,제2 스토퍼와, 상기 볼 로드의 측방 회동 범위를 -45°~ 135° 사이의 제2 각도범위로 제한 회전시키는 제3, 제4 스토퍼가 형성되되,
상기 제1 내지 제4 스토퍼 중 적어도 하나는 상기 볼 케이싱 상에서 슬라이딩 가능하도록 결합되어 상기 제1 각도범위 또는 상기 제2 각도범위를 사용자별 신체손상이나 근력상태에 따라 선택 조절시키는 가변스토퍼로 구성되며,
상기 와이어는 일측이 상기 중량체에 결합되고, 타측이 손잡이에 결합되되, 상기 프레임, 상기 백플레이트, 상기 어깨 지지부재, 및 상기 팔 지지부재를 순차적으로 경유하도록 상기 중량체로부터 상기 손잡이까지 연장되는 것을 특징으로 하는, 상지관절 재활훈련장치.
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