KR20100115287A - 무릎관절 재활운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무릎관절 재활운동기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 허벅지를 감싸면서 지지하고, 엎드려 있는 상태의 사용자 허벅지 위치를 고정하기 위해 바닥부가 평평하게 형성된 상부지지대와, 상기 상부지지대와 힌지 결합되어 종아리를 감싸면서 지지하고, 힌지부를 중심으로 회동가능한 하부지지대와, 상기 상부지지대와 하부지지대를 무릎의 양측면 부분에서 조인트핀으로 힌지결합시키는 힌지부와, 상기 힌지부의 일측에서 결합되고, 상기 힌지부의 힌지축을 중심으로 하부지지대를 회동시키게 하는 기어와 모터로 구성된 구동부와, 상기 구동부를 통한 하부지지대의 회동각도와 회동속도가 리모컨에 의해 제어되는 제어부를 포함하여 구성되는 무릎관절 재활운동기구에 관한 것이다.

무릎, 관절, 재활운동기구

Description

무릎관절 재활운동기구{REHABILITATION MACHINE DEVICE FOR KNEE JOINT}

본 발명은 무릎관절 재활운동기구에 관한 것으로, 보행력이 약화된 노인이나 장애인 또는 골절환자들이 무릎관절 회복을 위해 타인의 도움없이도 스스로 조작이 가능한 무릎관절 재활운동기구에 관한 것이다.

단위근력 약화나 수술로 인해 보행능력이 떨어지는 사람들은 장기간 움직이지 못하기 때문에 보행에 필요한 관절과 단위근력이 약화되고 굳어지게 된다. 특히, 골절환자는 골유합을 위해 장기간 깁스를 하거나 고정장치에 의해 움직이지 않는 상태로 있기 때문에 깁스나 고정장치를 푼 후에는 관절과 전체 골격에 갑작스런 움직임을 주어서는 안된다.

따라서, 노화로 인한 보행근력이 약화되어 활동성이 저하된 노인, 단위근력 약화로 인해 보행능력이 약화된 사람에게는 지속적으로 단위근력을 증가시켜줄 수 있는 운동이 필요하고 골절로 인해 골유합을 시도해 장기간 움직이지 않은 환자들은 점진적으로 관절을 운동시켜 줌으로서 무리 없이 보행을 시도할 수 있는 상태로 만들어야 한다.

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

따라서, 환자용 침대에 근육을 움직여 운동시킬 수 있는 장치가 포함된 환자용 재활침대가 사용되고 있다. 하지만, 환자용 재활침대는 침대 내부에 근육을 움직일 수 있는 장치가 구성되어 있어서, 근육을 움직일 수 있는 장치의 가동범위가 적어서, 관절의 경화 또는 근육의 수축을 임시적으로 방지해주는 정도의 효과만 있을 뿐 재활효과를 발휘할 수 있는 정도로 근육을 움직일 수 없기 때문에, 재활침대를 사용한다 할지라도 환자의 재활을 위해서는 간병인이나 재활치료사 등에 의한 재활치료가 병행되어야 하는 문제점이 있다. 또한, 환자용 재활침대는 침대 내부에 상기 근육을 움직일 수 있는 장치가 포함되어 있어서, 그 구성이 복잡하여 이동이 불편하며, 유지, 보수 등이 용이하지 못하기 때문에, 대부분의 환자들은 환자용 재활침대 대신에 기존의 환자용 침대를 사용하고 있는 문제점이 있고, 부피가 매우 크기 때문에 장소에 구애를 받으며, 가격면에서도 매우 비싸 병원이나 센터에서도 구입이 쉽게 용이하지 않아 환자들 역시 이용하기 어렵다.

한편, 연속수동운동기구(CPM, Continuous Passive Mption)는 기계적으로 관절부위에 반복적인 굴신운동을 제공함으로서 관절의 수동운동에 의해 점진적으로 근력을 회복시킴으로서 보행능력을 효과적으로 향상시키기 위한 것으로, 다리를 받치는 프레임에 동력화 된 링크 기구를 사용하여 구부렸다 폈다하는 굴신운동을 제공하는 재활운동기구이다. 상기 CPM이 재활침대보다 구조가 단순하고 조작이 용이 하나 부피가 크고, 환자의 무릎 뒤편에 지지대가 있어 운동범위가 제한적인 단점이 있다.

또한, 상기와 같이 수술 후에 환자가 기간 내에 무릎의 관절을 움직여 정상각도로 만들기 위해 수행되는 관절운동기구들이 대부분 사용자의 배 부분이 하늘을 향하게 누운 상태에서 허벅지와 종아리 부분을 배 안쪽으로 당겨주도록 하고 있으나, 환자의 무릎각도를 충분히 회전시키기 어려운 한계가 있으며, 기계적으로는 무릎각도를 충분히 잡아준다고 명시되어 있지만, 실제로는 재활침대와 마찬가지로 2차적으로 간병인이나 재활치료사에 의해 치료되기 때문에 환자 스스로가 완벽하게 치료를 하는 것에는 매우 부족하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 십자인대파열, 연골 또는 관절환자와 같은 무릎환자들이 재활치료를 받거나, 수술 후 기능회복을 위한 재활운동을 수행할 때 무릎의 관절을 움직이는 재활운동시 타인의 도움없이 스스로 운동량을 조절할 수 있으면서도, 재활운동의 회동각도를 충분히 확보하여 재활운동을 도와주는 재활운동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 인체의 구조에 맞는 인체공학적인 형태로 구성하여 기존의 기기들과 달리 환자의 다리구조에 알맞게 맞추어 사용되어 안정감있고, 능률적으로 치료가 가능한 재활운동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가, 부피가 작고, 경제적으로 가격이 저렴하여, 환자의 치료필요시에 따라 시간이나 장소, 비용에 구애받지 않고, 재활운동기구를 가지고 다니면서 할 수 있도록 해 다방면에서 환자의 부담을 줄일 수 있는 재활운동기구를 제공하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 허벅지를 감싸면서 지지하고, 엎드려 있는 상태의 사용자 허벅지 위치를 고정하는 상부지지대와, 상기 상부지지대와 힌지 결합되어 종아리를 감싸면서 지지하고, 힌지부를 중심으로 회동가능한 하부지지대와, 상기 상부지지대와 하부지지대가 무릎의 양측면 부분에서 힌지결합되는 힌지부와, 상기 힌지부의 일측에서 결합되고, 상기 힌지부의 힌지축을 중심으로 하부지지대를 회동시키게 하는 기어와 모터로 구성된 구동부와, 상기 구동부를 통한 하부지지대의 회동각도와 회동속도가 리모컨에 의해 제어되는 제어부를 포함하여 구성되는 무릎관절 재활운동기구를 제공한다.

이때, 상기 상부지지대는 사용자의 허벅지 전방을 감싸는 구조이고, 허벅지 후방으로는 힌지부까지 개방된 구조를 가지며, 일측에는 사용자의 허벅지를 감싸서 고정시키는 완충밴드가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부지지대는 사용자의 종아리 전방을 감싸는 구조이고, 종아리 후방으로는 힌지부까지 부분 개방된 구조를 가지며, 일측에는 사용자의 종아리를 감싸서 고정시키는 완충밴드가 구비된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 완충밴드는 일단이 상기 상부지지대 또는 하부지지대의 일측에 일체로 결합되고, 타단에는 체결공이 형성되어 상부지지대 또는 하부지지대의 타측에 구성된 체결고리에 체결시켜 고정되는 것이다.

본 발명에 따른 무릎관절 재활운동기구는, 사용자의 허벅지 부분은 상부지지대에 고정한 채, 종아리 부분만 하부지지대에 지지된 상태로 힌지축을 중심으로 회동되기 때문에 무릎관절의 회동각도를 충분히 확보함으로써 정확하게 무릎관절운동을 수행하여 수술 후 무릎이 굳어지지 않고 정상각도로 관절이 움직일 수 있도록 두와주며, 타인의 도움없이 스스로 운동량을 조절하면서 사용할 수 있기 때문에 환자의 자존감을 증대시키며, 종아리 부분을 엉덩이 쪽으로 당김으로써 허벅지 앞 근육을 긴장시켜 허벅지 근육발달에도 효과를 나타내는 장점이 있다. 또한 무릎을 단순한 형태의 기기에 얹어하던 기존의 기기보다 인체공학적인 구조로 구성되어 환자 의 다리 형태에 따라 맞추어 사용되어, 기기적인 면 뿐만 아니라 기기의 구성형태에서도 보다 훨씬 치료의 효과와 능률을 높일 수 있도록 한다.

본 발명의 구성을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무릎관절 재활운동기구의 배면도이고, 도 2는 측면사시도로서, 본 발명에 따른 무릎관절 재활운동기구는 사용자가 침대 등에 엎드린 상태에서 적용되는 것으로, 크게는 허벅지 부분을 지지하는 상부지지대(100), 상기 상부지지대(100)와 힌지결합되어 회동되는 하부지지대(200), 힌지부(300), 상기 하부지지대(200)의 회동시키는 구동부(400)와 상기 구동부(400)를 제어하는 제어부(500)로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 상부지지대(100)는 사용자의 허벅지 전방을 감싸는 구조이고, 엎드려 있는 상태의 사용자 허벅지 위치를 고정하기 위해 바닥부가 평평하게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 상부지지대(100)는 사용자의 허벅지 후방으로는 힌지부(300)까지 개방된 구조를 가지며, 일측에 사용자의 허벅지를 감싸서 고정시키는 완충밴드(110)가 구비된다. 이때, 상기 완충밴드(110)는 탄성력이 있는 재질을 사용할 수 있으며, 일단은 상기 상부지지대(100)의 일측에 일체로 결합되고, 타단에는 체결공(112)이 다수개 형성되어 상부지지대(100)의 타측에 구성된 체결고리(120)에 체결되어 사용자의 허벅지 부분을 상부지지대(100)에 고정하게 된다. 따라서, 다양한 허벅지의 굵기를 갖는 사용자에 대해서도 완충밴드(110)를 통해 상부지지대(100)에 용이하기 고정할 수 있다.

이때, 도 3에서 도 2의 상부지지대(100)에서 A-A' 단면도에 도시한 바와 같이, 상기 상부지지대(100)에서 사용자의 허벅지 전방이 위치되는 내측에는 사용자의 허벅지가 편안하게 안착될 수 있도록 완충쿠션(130)이 더 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 하부지지대(200)는 상기 상부지지대(100)와 힌지 결합되어 종아리를 감싸면서 지지하고, 힌지부(300)를 중심으로 회동된다. 구체적으로, 사용자의 종아리 전방을 감싸는 구조이고, 종아리 후방으로는 힌지부(300)까지 개방된 구조를 가지며, 일측에는 사용자의 종아리를 감싸서 고정시키는 완충밴드(210)가 구비된다. 따라서, 다양한 종아리의 굵기를 갖는 사용자에 대해서도 완충밴드(210)를 통해 종아리 부분을 하부지지대(200)에 용이하기 고정할 수 있다. 이때, 사용자의 종아리 부분을 하부지지대(200)에 안정되게 고정하기 위해 하부지지대(200)의 발목방향의 일단을 원통형으로 구성할 수 있다.

이때, 상기 하부지지대(200) 내측에는 상기 상부지지대(100)에서와 마찬가지로 사용자의 종아리가 편안하게 안착될 수 있도록 완충쿠션이 더 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 힌지부(300)는 상기 상부지지대(100)와 하부지지대(200)가 무릎의 양측면 부분에서 힌지 결합시키는 것으로, 연결 지점은 무릎의 좌우 양옆이고, 힌지축(310)을 중심으로 하부지지대(200)가 회동하게 된다.

본 발명에 따른 구동부(400)는 상기 힌지부(300)의 일측에서 결합되고, 상기 힌지부(300)의 힌지축(310)을 중심으로 하부지지대(200)를 회동시키게 하는 기어와 모터로 구성된다. 구체적으로, 상기 구동부(400)는 힌지부(300) 일측에 연결되어 구동부(400)의 회전에 의해 상기 하부지지대(200)가 회동할 수 있도록 하는 것으 로, 하부지지대(200)에 고정된 종아리 부분이 힌지축(310)를 중심으로 회동됨으로서 무릎관절을 운동시킬 수 있는 회동각도와 속도범위의 구동력을 가지는 통상의 기어장치와 모터로 구성된다. 이때, 상기 구동력은 종아리 부분이 고정된 하부지지대(200)를 힌지축(310)을 중심으로 상부지지대(100) 방향으로 들어올릴 수 있는 충분한 구동력을 가지며, 사용자가 대부분 환자인 점을 고려하여 저속으로 회전할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 3상 교류모터인 서보모터를 이용하였다.

또한, 상기 구동부(400)를 통한 하부지지대(200)의 회동각도와 회동속도가 리모컨(510)에 의해 제어되는 제어부(500)를 포함하여 구성된다. 즉, 제어부(500)는 사용자가 휴대할 수 있는 리모컨(510)에서 입력된 신호에 따라 상기 구동부(400)를 제어함으로써, 제3자의 도움 없이도 사용자가 스스로 무릎재활운동을 수행할 수 있는 것이다.

상기 리모컨(510)은 전원부에서 공급되는 전원을 온·오프시키며, 상기 구동부(400)의 회전각도와 회동속도 등을 사용자가 조정할 수 있도록 구성할 수 있다. 예를들어, 재활운동 초기에는 회동각도를 45°, 회동속도를 최저로 설정하여 수행하다가, 재활운동이 진행될수록 회동각도를 60°, 90°, 120° 등으로 증가시키고, 회동속도도 정상속도로 조절할 수 있는 것이다.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 무릎관절 재활운동기구를 착용하여 적용한 실시예로서, 도 4a와 같이 사용자가 편안하게 엎드린 상태에서 우선 발목 부분을 하부지지대(200)에 끼워 고정시킨 후, 무릎 부분의 위치를 힌지부(300)의 힌지축으 로 위치시킨 다음, 허벅지 부분을 상부지지대(100)에 배치시킨다. 그 후, 상기 상부지지대(100)와 하부지지대(200)에 완충밴드(110, 210)로 사용자의 허벅지와 종아리를 견고히 고정시킨다.

사용자가 리모컨(510)으로 설정한 회동각도와 회동속도로 힌지부(300) 일측에 구성된 구동부(400)가 제어되어 도 4b와 같이 하부지지대(200)가 힌지축(310)을 중심으로 상부지지대(100) 방향으로 회동된다.

본 발명에 의하면, 사용자의 허벅지 부분은 상부지지대(100)에 고정한 채, 종아리 부분만 하부지지대(200)에 지지된 상태로 힌지축(310)을 중심으로 회동되기 때문에 무릎관절의 회동각도(θ)를 140°이상까지 확보할 수 있으며, 타인의 도움없이 스스로 운동량을 조절하면서 사용할 수 있기 때문에 환자의 자존감을 증대시킬 수 있으며, 종아리 부분을 엉덩이 쪽으로 당김으로써 허벅지 앞 근육을 긴장시켜 허벅지 근육발달에도 영향을 줄 수 있다.

또한, 상기 무릎관절 재활운동기구를 좌·우측 두 개를 이용하여 착용할 수도 있으나, 한 개만 이용할 경우에도 한쪽 다리부분의 운동을 다 한 뒤에는 다리에서 탈착한 다음, 다른쪽 다리 부분에 착용하여 적용할 수 있으므로 하나로 번갈아가며 운동할 수도 있다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무릎관절 재활운동기구의 배면도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무릎관절 재활운동기구의 측면사시도이며,

도 3은 도 2의 상부지지대에서 A-A' 단면도이고,

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 무릎관절 재활운동기구를 착용하여 적용한 실시예이다.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

100 : 상부지지대 110 : 완충밴드

120 : 체결고리 130 : 완충쿠션

200 : 하부지지대 210 : 완충밴드

220 : 체결고리 300 : 힌지부

310 : 힌지축 400 : 구동부

500 : 제어부 510 : 리모컨

Claims (4)

1. 허벅지를 감싸면서 지지하고, 엎드려 있는 상태의 사용자 허벅지 위치를 고정하는 상부지지대;

   상기 상부지지대와 힌지 결합되어 종아리를 감싸면서 지지하고, 힌지부를 중심으로 회동가능한 하부지지대;

   상기 상부지지대와 하부지지대가 무릎의 양측면 부분에서 힌지결합되는 힌지부;

   상기 힌지부의 일측에서 결합되고, 상기 힌지부의 힌지축을 중심으로 하부지지대를 회동시키게 하는 기어와 모터로 구성된 구동부; 및

   상기 구동부를 통한 하부지지대의 회동각도와 회동속도가 리모컨에 의해 제어되는 제어부를 포함하여 구성되는 무릎관절 재활운동기구.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부지지대는,

   사용자의 허벅지 전방을 감싸는 구조이고, 허벅지 후방으로는 힌지부까지 개방된 구조를 가지며, 일측에는 사용자의 허벅지를 감싸서 고정시키는 완충밴드가 구비된 것을 특징으로 하는 무릎관절 재활운동기구.
3. 제 1항에 있어서, 상기 하부지지대는,

   사용자의 종아리 전방을 감싸는 구조이고, 종아리 후방으로는 힌지부까지 부 분 개방된 구조를 가지며, 일측에는 사용자의 종아리를 감싸서 고정시키는 완충밴드가 구비된 것을 특징으로 하는 무릎관절 재활운동기구.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 완충밴드는 일단이 상기 상부지지대 또는 하부지지대의 일측에 일체로 결합되고, 타단에는 체결공이 형성되어 상부지지대 또는 하부지지대의 타측에 구성된 체결고리에 체결시켜 고정되는 것을 특징으로 하는 무릎관절 재활운동기구.

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