KR20110137150A - 하지재활 운동기의 안전기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발판프레임(11)과 등판프레임(12)을 지닌 하지재활 운동기에 있어서: 상기 발판프레임(11)에 발판(22)과 발밴드(28)를 구비하고, 작동실린더(32)로 발판(22)을 상하 이동하는 발판부(20); 상기 등판프레임(12)에 지지판(42)과 무릎밴드(48)를 구비하고, 작동실린더(52)로 지지판(42)을 전후 이동하는 운동부(40); 및 상기 발판부(20)와 운동부(40)의 물리량 변화를 검출하여 설정치 초과로 판단하면 경보하는 제어부(60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 하지의 재활을 위한 운동을 수행하는 과정에서 사용자의 의식과 무관하게 하지의 부하상태를 감지하여 무리한 운동이나 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

Description

하지재활 운동기의 안전기구{Safety device for lower limb rehabilitation machine}

본 발명은 하지재활 운동기의 안전기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하지의 재활을 위한 운동을 수행하는 과정에서 사용자의 의식과 무관하게 하지의 부하상태를 감지하여 무리한 운동이나 안전사고를 방지하는 하지재활 운동기의 안전기구에 관한 것이다.

통상 '하지재활 운동기'는 뇌손상이나 척수손상에 의한 급ㆍ만성 중추신경계 질환 환자들의 기립불능으로 인한 합병증인 기립성 저혈압, 욕창, 골다공증을 예방하고 하지 고유수용 감각의 증진을 통한 균형 감각을 증진시켜 조기회복을 촉진할 수 있고 장기간 침대에서 생활하는 환자의 초기 재활 훈련용으로 사용되는 장치를 의미한다. 이는 대체로 신체가 부자유스런 사용자를 대상으로 하므로 작동의 유연성은 물론 무리한 운동을 방지하는 안전성도 확보되어야 한다.

한국 등록특허공보 제0658981호는 의자형태로 환자가 착석한 상태에서, 환자의 허벅지가 고정되는 허벅지고정대와 이 허벅지고정대에 선회가능하게 결합되어 환자의 장딴지가 고정되는 장딴지고정대를 구비하고서, 상기 허벅지고정대와 장딴지고정대의 연결부위에 포텐셔미터를 설치하여 상기 장딴지고정대의 선회각을 검출하고, 상기 장딴지고정대에 구동력을 제공하는 공압실린더의 로드단에 작용하는 환자의 운동력(외력)을 측정하여, 제어부에서 이 외력에서 하지하중을 보상하고 환자가 설정한 자신에게 맞는 운동강도(임피던스값)를 반영하여 공압실린더를 수축팽창시켜 상기 장딴지고정대를 선회시키는 구성을 제안한다.

한국 등록특허공보 제0630260호는 바닥에 지지되는 베이스프레임; 상기 베이스프레임으로부터 승/하강되도록 설치되는 승강프레임; 상기 승강프레임을 상기 베이스프레임 상부에 지지시키는 가변지그; 상기 승강 프레임을 승강 및 하강시키도록 된 승강장치; 종아리고정부를 설치한 발판부를 형성하도록 된 테이블; 상기 승강프레임을 적정 각도로 세워지거나 눕혀지도록 작동하는 경사조절장치; 하지에 대한 하중데이터 및 관절 각도 데이터를 생성하는 제어부; 등으로 구성되는 하지 재활 치료 장치 및 훈련 방법을 제안한다.

전자는 사용자에 의해 운동강도의 조절이 용이하고 하지하중에 따른 외력을 보상하여 하지하중의 부담이 없이 운동할 수 있는 효과를 보이고, 후자는 하지 관절의 각도 변화와 하지에 인가되는 하중의 크기를 측정하여 효과적인 재활 치료를 도모한다. 그러나 상기한 선행특허에 의하면 어느 정도 운동 강도를 조절하는 기능이 있기는 하지만 운동중에 환자의 현재 상태를 정확하게 판단하기 곤란하므로 무리한 운동을 지속하거나 안전사고시 대처가 곤란한 폐단을 지닌다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 하지의 재활을 위한 운동을 수행하는 과정에서 사용자의 의식과 무관하게 하지의 부하상태를 감지하여 무리한 운동이나 안전사고를 방지하는 하지재활 운동기의 안전기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 발판프레임과 등판프레임을 지닌 하지재활 운동기에 있어서: 상기 발판프레임에 발판과 발밴드를 구비하고, 작동실린더로 발판을 상하 이동하는 발판부; 상기 등판프레임에 지지판과 무릎밴드를 구비하고, 작동실린더로 지지판을 전후 이동하는 운동부; 및 상기 발판부와 운동부의 물리량 변화를 검출하여 설정치 초과로 판단하면 경보하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 발판부는 발판에 연결되는 링크 상에 로드셀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 운동부는 지지판에 연결되는 링크 상에 로드셀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 운동부는 무릎밴드 상에 온도센서를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어부는 발판부와 운동부의 적어도 일측에서 물리량 변화를 주기적으로 검출하여 운동 초기의 데이터와 비교하고, 이상 상태로 판단되는 경우 램프로 표시하거나 전체 작동을 정지하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 하지의 재활을 위한 운동을 수행하는 과정에서 사용자의 의식과 무관하게 하지의 부하상태를 감지하여 무리한 운동이나 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 운동기를 전체적으로 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 따른 운동기를 측면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 운동부의 기구 구성을 나타내는 사시도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 운동부의 주요부를 나타내는 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 발판프레임(11)과 등판프레임(12)을 지닌 하지재활 운동기에 관련된다. 발판프레임(11)과 등판프레임(12)은 대차프레임(10) 상에 설치되고 사용자의 신체를 기립하기 위한 승하강 및 회동운동을 수행한다. 사용자는 발판프레임(11)과 등판프레임(12)에 밴드로 고정된 상태로 하지운동을 수행한다.

본 발명에 따르면 상기 발판프레임(11)에 발판(22)과 발밴드(28)를 구비하는 발판부(20)가 작동실린더(32)로 발판(22)을 상하 이동하는 기능을 수행한다. 발판부(20)의 발판(22)은 상면에 발밴드(28)를 지니고 발판프레임(11) 상에 상하로 이동 가능하게 설치된다. 작동실린더(32)는 유공압 방식을 사용할 수도 있으나 전기식 엑췌이터를 사용함이 무난하다.

이때, 본 발명의 상기 발판부(20)는 발판(22)에 연결되는 링크(24) 상에 로드셀(35)을 구비한다. 발판(22)은 하나의 작동실린더(32)에 의하여 동시에 상하운동할 수도 있으나 각각의 작동실린더(32)를 구비하여 교번의 상하운동을 수행하는 방식이 좋다. 이 경우 발판(22)과 작동실린더(32) 사이의 링크(24)는 이분할 구조로 형성되어 중간에 로드셀(35)을 개재한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 등판프레임(12)에 지지판(42)과 무릎밴드(48)를 구비하는 운동부(40)가 작동실린더(52)로 지지판(42)을 전후 이동하는 기능을 수행한다. 운동부(40)의 지지판(42)은 상면에 무릎밴드(48)를 지니고 등판프레임(12)의 하단에 상하로 이동 가능하게 설치된다. 작동실린더(52)는 유공압 방식을 사용할 수도 있으나 전기식 엑췌이터를 사용함이 무난하다.

본 발명의 상기 운동부(40)는 지지판(42)에 연결되는 링크(44) 상에 로드셀(55)을 구비한다. 발판(22)과 마찬가지로 한 쌍으로 구성되는 지지판(42)은 각각의 작동실린더(52)의 로드(53)에 링크(44)를 개재하여 연결된다. 링크(44)는 이분할 구조로 형성되고 중간에 로드셀(55)을 개재하여 일체로 결합된다.

본 발명의 상기 운동부(40)는 무릎밴드(48) 상에 온도센서(58)를 더 구비할 수도 있다. 온도센서(58)는 사람의 체온 범위에서 양호한 분해능을 지니는 방식을 선택한다. 온도센서(58)를 무릎밴드(48)에 설치하여 사용자의 무릎 부분에서 체온이 상승하는 여부를 검출한다.

한편, 본 발명의 작동실린더(52)는 로드(53) 상에 링크(44)를 직결하는 것보다 로드(53)를 이분할하고 스프링(54)을 개재시켜 탄성적으로 지지판(42)을 전후운동하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 오작동 등에 의한 과부하가 발생하더라도 스프링(54)에서 충격력을 흡수할 수 있게 된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 발판부(20)와 운동부(40)의 물리량 변화를 검출하여 설정치 초과로 판단하면 경보하는 제어부(60)를 포함한다. 제어부(60)는 터치스크린(64)과 함께 램프(66)와 비상버튼(68)을 지니고, 대차프레임(10)의 일측에 회동 가능하게 연결되는 아암(62)의 상단에 탑재된다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 제어부(60)는 발판부(20)와 운동부(40)의 적어도 일측에서 물리량 변화를 주기적으로 검출하여 운동 초기의 데이터와 비교하고, 이상 상태로 판단되는 경우 램프(66)로 표시하거나 전체 작동을 정지하는 기능을 수행한다. 제어부(60)는 운동부(40)의 로드셀(55)에서 하중 변화를 검출하는 방식을 기본으로 함이 바람직하다. 그러나 발판부(20)의 로드셀(35)에서 하중 변화를 검출하는 작동 그리고/또는 무릎밴드(48)의 온도센서(58)에서 온도 변화를 검출하는 작동을 선택적으로 병용할 수 있다.

작동에 있어서, 사용자가 발판프레임(11)과 등판프레임(12)에 밴드로 신체를 묶은 상태에서 터치스크린(64)으로 운동패턴을 입력하고, 운동부(40)의 지지판(42)이 발판부(20)와 연동하여 전후운동을 수행하거나 운동부(40)가 정지한 상태로 발판부(20)가 상하운동하며 보행운동을 수행하고, 이 과정에서 사용자의 무릎이 경직되는 경우 로드셀(35)(55)을 통하여 검출되고, 사용자 무릎의 과부하 상태로 온도가 상승하면 온도센서(58)을 통하여 검출되고, 제어부(60)는 초기의 하중과 온도 데이터와 비교하여 1차설정치(예컨대 5% 변동폭)를 초과하면 램프(66)를 점등 또는 점멸하고, 2차 설정치(예컨대 10% 변동폭)를 초과하면 발판부(20)와 운동부(40)의 작동을 모두 정지시킨다. 물론 사용자나 조력자가 비상버튼(68)을 누르는 경우에도 발판부(20)와 운동부(40)의 작동이 정지된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 대차프레임 11: 발판프레임
12: 등판프레임 20: 발판부
22: 발판 24, 44: 링크
28: 발밴드 32, 52: 작동실린더
35, 55: 로드셀 40: 운동부
42: 지지판 48: 무릎밴드
53: 로드 54: 스프링
58: 온도센서 60: 제어부
62: 아암 64: 터치스크린
66: 램프 68: 비상버튼

Claims (5)

1. 발판프레임(11)과 등판프레임(12)을 지닌 하지재활 운동기에 있어서:
   상기 발판프레임(11)에 발판(22)과 발밴드(28)를 구비하고, 작동실린더(32)로 발판(22)을 상하 이동하는 발판부(20);
   상기 등판프레임(12)에 지지판(42)과 무릎밴드(48)를 구비하고, 작동실린더(52)로 지지판(42)을 전후 이동하는 운동부(40); 및
   상기 발판부(20)와 운동부(40)의 물리량 변화를 검출하여 설정치 초과로 판단하면 경보하는 제어부(60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하지재활 운동기의 안전기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발판부(20)는 발판(22)에 연결되는 링크(24) 상에 로드셀(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하지재활 운동기의 안전기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 운동부(40)는 지지판(42)에 연결되는 링크(44) 상에 로드셀(55)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하지재활 운동기의 안전기구.
4. 제1항에 있어서,
   상기 운동부(40)는 무릎밴드(48) 상에 온도센서(58)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하지재활 운동기의 안전기구.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(60)는 발판부(20)와 운동부(40)의 적어도 일측에서 물리량 변화를 주기적으로 검출하여 운동 초기의 데이터와 비교하고, 이상 상태로 판단되는 경우 램프(66)로 표시하거나 전체 작동을 정지하는 것을 특징으로 하는 하지재활 운동기의 안전기구.

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