KR20160006389A - 자세 및 움직임 교정 운동 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다축 다면을 이용하여 인간의 자연스런 협응 움직임을 만들어낼 수 있는 자세 및 움직임 교정 운동 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다축 다면을 사용하므로 환자의 자세를 정확히 교정함과 동시에 부드러운 협응 운동을 유도할 수 있다. 또한, 본 발명은 로드셀 디바이스를 사용하여 자세 불균형의 객관적 측정과 가해지는 장력을 제어할 수 있다. 본 발명은 로드셀로부터 수신된 정보를 디스플레이부에 표시하여 재활 환자 스스로 자세를 교정할 수 있는 능동 운동 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 다축 다면을 사용하므로 환자의 자세를 정확히 교정함과 동시에 부드러운 협응 운동을 유도할 수 있다. 또한, 본 발명은 로드셀 디바이스를 사용하여 자세 불균형의 객관적 측정과 가해지는 장력을 제어할 수 있다. 본 발명은 로드셀로부터 수신된 정보를 디스플레이부에 표시하여 재활 환자 스스로 자세를 교정할 수 있는 능동 운동 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 자세 교정 운동 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다축 다면을 이용하여 인간의 자연스런 협응 움직임을 만들어낼 수 있는 자세 및 움직임 교정 운동 시스템에 관한 것이다.
사람의 이동방법을 보행이라고 하며, 정상적으로 대칭적인 교대패턴으로 사지를 움직이는 두 발 보행을 한다. 하지만, 척수손상 환자, 뇌졸중 환자 또는 척추 측만증 환자들은 근력약화, 비정상적인 자세 긴장, 과도한 연합반응, 반사항진, 감각과 균형 상실로 인해 정상적 보행이 어렵다.
척추 측만증은 해부학적으로 인체 정중앙의 축으로부터 척추가 측방을 휘어지고 회전 변형이 일어나 관상면 및 시상면에서 정상적인 만곡 상태가 소실되는 3차원적인 기형 상태를 나타낸다.
기존의 척추 측만증의 치료로 1단계는 운동치료, 2단계는 운동치료 및 도수교정치료 3단계는 운동, 도수교정 및 보조기 착용 마지막 4단계는 수술치료 후 재활치료의 형태로 하고 있는 실정이었다. 하지만, 이러한 척추 측만증의 치료 방법이 잘못된 자세를 바르게 고쳐 주기 위해 시도되고 있으나 바른 자세를 습관처럼 뇌에 재입력시켜주는 신경근 재교육 프로그램이 부족하여 치료의 완치가 어려운 문제점이 있었다.
현재, 재활 환자의 보행을 돕기 위해 한국 등록 특허 10-1064891호, 10-1275031호 등에 트레드밀을 구비한 재활 훈련 시스템이 개시되어 있다. 하지만, 이들 선행 특허들은 트레드밀을 통한 균형 훈련을 제안하고 있으나 자세 교정 시스템이 없어 자세가 불안정하고 몸의 균형이 어긋난 척추 측만증 환자, 척수손상 환자, 뇌졸중 환자 등에 적용하는데 한계가 있다.
본 발명은 자세가 불안정하고 몸의 균형이 어긋난 척추 측만증 환자, 척수손상 환자, 뇌졸중 환자 등의 재활 훈련에 사용할 수 있는 자세 교정 운동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 자세교정뿐만 아니라 인간의 자연스런 협응 움직임을 만들어낼 수 있는 자세 및 움직임 교정 운동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 재활 환자 스스로 자세를 교정할 수 있는 자세 교정 운동 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은
하부 프레임, 측부 프레임, 상부 프레임을 구비하는 구조물 ;
상기 구조물 천정에 설치되는 체중 감량부 ;
상기 구조물 바닥에 설치되며 사용자의 보행을 유도하는 트레드밀 ;
상기 구조물의 전후 좌우 측면에 형성되고, 탄성 로프가 고정되는 제 1 고정부 ; 및
상기 구조물의 모서리에 형성되고, 탄성로프가 고정되는 제 2 고정부를 포함하는 자세 교정 운동 시스템에 관계한다.
본 발명은 다축 다면을 사용하므로 환자의 자세를 3D 움직임 움직임으로 정확히 교정함과 동시에 부드러운 협응 운동을 유도할 수 있다. 또한, 본 발명은 로드셀 디바이스를 사용하여 자세 불균형의 객관적 측정과 가해지는 장력을 제어할 수 있다. 본 발명은 로드셀로부터 수신된 정보를 디스플레이부에 표시하여 재활 환자 스스로 본인의 잘못된 자세나 움직임을 보면서 수정 할 수 있기 때문에 본인이 인식하면서 자세를 교정할 수 있는 능동 운동 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 운동 시스템의 개략도이다.
도 2는 체중감량부의 개략도이다.
도 3은 주행벨트 하부에 형성된 하중 감지 수단을 나타낸 것이다.
도 4는 제 1 고정부 내지 제 3 고정부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 자세 교정 운동 시스템의 사용 방법을 나타낸다.
도 6은 로드셀 디바이스의 개략도이다.
도 7은 상기 로드셀 디바이스의 분해도를 나타낸다.
도 8은 로드셀 디바이스의 힘의 작용 방향에 따른 인장력 측정 방법을 나타낸 것이다.
도 9는 로드셀 디바이스를 고정부에 거치한 것을 나타낸다.
도 2는 체중감량부의 개략도이다.
도 3은 주행벨트 하부에 형성된 하중 감지 수단을 나타낸 것이다.
도 4는 제 1 고정부 내지 제 3 고정부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 자세 교정 운동 시스템의 사용 방법을 나타낸다.
도 6은 로드셀 디바이스의 개략도이다.
도 7은 상기 로드셀 디바이스의 분해도를 나타낸다.
도 8은 로드셀 디바이스의 힘의 작용 방향에 따른 인장력 측정 방법을 나타낸 것이다.
도 9는 로드셀 디바이스를 고정부에 거치한 것을 나타낸다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 교정 운동 시스템의 개략도이다. 도 2는 체중감량부의 개략도이다. 도 3은 주행벨트 하부에 형성된 하중 감지 수단을 나타낸 것이다. 도 4는 제 1 고정부 내지 제 3 고정부를 확대하여 나타낸 것이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 자세교정 운동 시스템은 구조물(10), 체중 감량부(20), 트레드밀(30), 제 1 고정부(40) 및 제 2 고정부(50)를 포함한다.
상기 구조물(10)은 하부 프레임(11), 측부 프레임(12), 상부 프레임(13)을 구비한다. 상기 구조물은 상기 시스템(100)의 전체 골격을 형성한다. 상기 구조물은 상기 프레임들을 통해 입체 구조물로 형성될 수 있으며, 상기 구조물 형상은 특별한 제한이 있는 것은 아니며, 예를 들면, 육면체 구조, 팔면체 구조 등 상부, 하부 및 측부를 구비한 다면체 구조일 수 있으며, 또한, 곡면부를 구비할 수 있다.
상기 체중 감량부(20)는 상기 구조물의 상부에 위치한다. 상기 체중 감량부(20)는 상부 프레임(13)들 사이에 위치하는 지지프레임(14)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 체중 감량부(20)는 상기 구조물 상부에 위치하는 슬라이딩바(미도시)를 따라 x 축 내지 y축 방향으로 이동될 수도 있다.
상기 체중 감량부(20)는 자신의 중력과 몸무게를 지탱할 수 없는 재활 환자를 상부(z축)로 들어 올려 무게를 저감시켜 주는 장치이다.
도 2를 참고하면, 상기 체중 감량부(20)는 모터(21), 케이블(22), 로드셀(23) 및 하네스 연결부(24)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(24)는 재활환자가 착용하는 하네스의 고리에 체결될 수 있다. 상기 모터(21)는 축(25)을 회전시켜 케이블(22)을 감거나 풀 수 있다.
상기 로드셀(23)은 상기 체중 감량부(20)에 걸리는 하중을 측정한다. 상기 체중 감량부(20)는 상기 로드셀(23)에 걸리는 하중을 제어부로 전송하는 송신모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 트레드밀(30)은 상기 구조물 바닥에 설치되어 사용자의 보행을 유도한다. 상기 트레드밀(30)은 종래 공지된 트레드밀을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 트레드밀(30)은 주행벨트(31)와 상기 주행벨트를 직선 왕복 운동시키는 동력수단(미도시)을 구비할 수 있다.
상기 트레드밀(30)은 재활 환자의 하중을 측정하는 하중 감지 수단(32)을 구비할 수 있다. 상기 하중감지수단(32)은 공지된 장치를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 도 3과 같이, 주행벨트(31) 하부에 로드셀(321)을 구비하여 하중을 감지할 수 있다. 도 3을 참고하면, 하중 감지수단(32)은 트레드밀 본체에 고정되는 메인 프레임(322), 상기 메인 프레임(311) 상면에 고정되는 데크(323), 주행벨트 상면에 고정되는 상면판(324), 상기 상면판(324)에 고정되어 재활환자의 하중 분포 상태를 측정하는 로드셀(321), 상기 로드셀(321) 상면에 고정되는 가압판(325), 상기 가압판(325)의 상면에 고정되는 박판(326), 상기 박판(326) 상측에 고정되는 패드(327)를 포함한다.
상기 로드셀(321)에서 측정된 하중값은 제어부로 전달되어 디스플레이부(100)에서 표시될 수 있다.
본 발명은 재활 환자의 자세를 교정하고, 또한, 상기 교정된 자세에서 트레드밀을 보행할 수 있도록 하는 고정부(40, 50, 60)를 포함한다.
본 발명에서는 탄성로프(70)를 사용하여 재활환자의 자세를 교정한다. 상기 탄성로프(70) 일단에는 상기 고정부가 결합되고, 탄성로프의 타단에는 재활환자가 착용하는 착용수단(80), 예를 들면 하네스에 결합된다. 상기 탄성로프는 공지된 재활치료용 로프나 밴드를 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 세라밴드를 사용할 수 있다.
탄성로프(70)는 양 단부에 걸이부(71)를 포함할 수 있다. 상기 걸이부(71)의 구조나 형성에 제한이 있는 것은 아니며, 예를 들면, 상기 고정부(40, 50, 60)와 하네스를 연결할 수 있는 고리 형상이나 커플링 구조를 사용할 수 있다.
상기 고정부는 구조물의 측면에 형성되어 재활환자의 전후 좌우 방향(x축, y축)으로 자세를 교정하고 유지하도록 하는 제 1 고정부(40)를 포함한다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 상기 제 1 고정부(40)는 구조물의 4면 측면에 형성된다. 상기 제 1 고정부(40)는 골격부의 측면에 탄성로프(70)를 고정할 수 있는 구조이면 제한 없이 형성이나 구조에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 상기 제 1 고정부(40)는 구조물의 측면에 다수의 개구를 가지는 판상의 메쉬 구조일 수 있다. 상기 메쉬 구조의 금속망에 상기 탄성로프가 연결될 수 있다. 상기 판상의 메쉬 구조는 상 하 좌 우 넓은 범위에 탄성로프(70)를 손쉽게 결합할 수 있어 재활환자의 자세를 넓은 각도 범위에서 교정할 수 있다.
한편, 상기 제 1 고정부(40)는 고리 또는 홈이 다수 형성된 판 구조일 수 있다. 상기 고리나 홈에 상기 탄성로프(71)의 걸이부(71)가 체결될 수 있다.
상기 제 1 고정부(40)는 상기 구조물 측면 일부 또는 전부에 형성될 수 있다. 도 1과 같이, 상기 제 1 고정부가 상기 구조물 측면 일부에 형성되는 경우, 상기 제 1 고정부는 측면을 따라 슬라이딩되도록 제조될 수 있다.
상기 고정부는 구조물의 모서리에 형성되어 재활환자의 대각선 방향으로 자세를 교정하고 유지하도록 하는 제 2 고정부(50)를 포함한다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 상기 제 2 고정부(50)는 측부 프레임(12)의 내측에 탄성로프(70)의 걸이부를 고정할 수 있는 구조이면 제한 없이 사용할 수 있다.
도 1 및 도 4를 참고하면, 제 2 고정부(50)는 측부 프레임 내측에 망 구조의 철망이 형성된다. 한편, 상기 제 2 고정부(50)는 측부 프레임 내측에 길이 방향을 따라 고리가 다수 형성된 구조일 수 있다.
또한, 상기 고정부는 상기 구조물의 상부 또는 바닥에 형성되고 재활환자의 상하 방향(z축)으로 자세를 교정하고 유지하도록 하는 제 3 고정부(60)를 포함한다.
상기 제 3 고정부(60)는 상부에 제 1 고정부와 같은 판상의 메쉬 구조로 설치될 수 있으며, 또한, 상기 제 3 고정부는 상기 트레드밀의 주행벨트(31)에 인접한 바닥부에 메쉬 구조의 철망이 삽입 고정되어 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 자세 교정 운동 시스템의 사용 방법을 나타낸다.
도 5를 참고하면, 재활 환자의 착용수단에 다수의 탄성벨트를 걸고, 상기 탄성벨트를 상기 제 1 내지 제 3 고정부에 연결한다. 척추 측만증 환자 등 자세가 불균형한 환자에 다수의 상기 탄성벨트에 인장력을 가해 자세를 교정할 수 있다.
상기 탄성벨트(70)는 탄성력의 정도(인장력)가 각각 다른 복수개를 구비할 수 있으며, 재활 환자에 적절한 인장강도를 갖는 탄성벨트를 선정하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄성벨트로는 공지된 세라밴드를 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 재활 환자의 불균형한 자세에 따라 하나에서 수개 또는 10 개 이상의 탄성 벨트를 사용할 수도 있다.
본 발명의 상기 시스템에서는 제1 고정부 및 제 2 고정부를 구비하여 x, y축 방향뿐만 아니라 대각선 방향을 포함한 평면 360° 전 범위에 걸쳐 재활 환자에게 인장력을 가해 정확한 자세 교정을 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상부 및 하부에 형성된 제 3 고정부를 구비하여 수직 방향뿐만 아니라 소정 각도의 경사를 가진 z 방향으로 인장력을 가할 수 있다.
본 발명의 자세 교정 운동 시스템은 상기 탄성로프에 걸리는 장력을 측정할 수 있는 로드셀 디바이스(90)를 추가로 포함할 수 있다.
도 6은 로드셀 디바이스의 개략도이고, 도 7은 상기 로드셀 디바이스의 분해도를 나타낸다. 도 8은 힘의 작용 방향에 따른 인장력 측정 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 6 내지 도 8을 참고하면, 상기 로드셀 디바이스(90)는 본체(91), 장력을 측정하는 로드셀(92), 상기 로드셀 일단에 형성된 탄성로프 연결부(93) 및 측정된 장력값을 제어부로 전송하는 송신모듈(94)을 포함할 수 있다. 상기 송신 모듈(94)은 지그비 통신을 사용할 수 있다.
상기 로드셀 디바이스(90)는 상기 로드셀(92) 타단이 결합되는 스페리얼 조인트(Spherical joint)(95)를 포함할 수 있다. 상기 스페리얼 조인트(95)는 상기 로드셀이 외력에 항상 수평 방향으로 인장력을 측정할 수 있도록 한다.
상기 로드셀 디바이스(90)는 로드셀(92)이 삽입되는 회전홀(96)을 포함할 수 있다. 도 7을 참고하면, 상기 회전홀(95)은 외측에서부터 내측으로 홀의 직경이 점점 작아지는 테이퍼 구조일 수 있다. 상기 로드셀(92)은 상기 회전홀(96)을 따라 평면상에서 30° 이하의 각도로 회전할 수 있다.
도 8을 참고하면, (b) 고정 타입 구조는 외력에 대해 각도 대응이 불가능하므로 로드셀 고정 방향에 대한 축 방향 힘만을 측정하게 되는 문제가 있다. 이에 반해, 본 발명의 상기 로드셀 디바이스(90)(a)는 스페리얼 조인트(Spherical joint)(95)와 회전홀(96)을 구비하여 임의의 위치에서 인장력이 발생하는 경우 외력의 방향으로 회전하여 외력과 로드셀이 수평을 유지하게 할 수 있어 정확한 인장력을 제공할 수 있다.
도 6을 다시 참고하면, 상기 로드셀 디바이스는 로드셀의 타단에 연결되고 연장되는 와이어(96) 및 상기 와이어에 인장력을 가하는 모터(97)를 추가로 포함하여, 상기 탄성로프에 사용자의 자세 교정에 필요한 인장력을 가할 수 있다.
상기 로드셀 디바이스는 와이어 및 모터를 사용하여 재활 환자에 적절한 인장력을 탄성로프에 가할 수 있으므로 탄성로프를 재활 환자에 따라 일일이 교체할 필요가 없으며 더 나아가 더욱 정밀한 인장력을 탄성로프에 가할 수 있어 효율적이다.
본 발명은 체중 감량부(20), 로드셀 디바이스(90) 및 하중감지수단(32)의 로드셀로부터 측정되는 값을 수집하고 이를 디스플레이부(100)에 표시하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 체중 감량부나 로드셀 디바이스의 모터(21, 97)를 구동시켜 인장력을 조절할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
Claims (8)
- 하부 프레임, 측부 프레임, 상부 프레임을 구비하는 구조물 ;
상기 구조물 천정에 설치되는 체중 감량부 ;
상기 구조물 바닥에 설치되며 사용자의 보행을 유도하는 트레드밀 ;
상기 구조물의 전후 좌우 측면에 형성되고, 탄성 로프가 고정되는 제 1 고정부 ; 및
상기 구조물의 모서리에 형성되고, 탄성로프가 고정되는 제 2 고정부를 포함하는 자세 교정 운동 시스템. - 제 1항에 있어서, 상기 자세 교정 운동 시스템은 상부 및 바닥에 형성되고 탄성로프가 고정되는 제 3 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 체중 감량부는 모터, 케이블, 로드셀 및 하네스 연결부를 포함하여 사용자의 무게를 감량하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 2에 있어서, 상기 탄성로프는 일측은 상기 제 1 고정부 내지 제 3 고정부 중 어느 하나의 고정부와 타측은 사용자가 착용하는 착용수단에 고정되되, 상기 제 1 고정부를 통한 탄성로프에는 x, y축 방향으로 사용자의 신체를 교정하고, 상기 제 2 고정부를 통해 대각선 방향으로 사용자의 신체를 교정하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 탄성로프에 걸리는 장력을 측정할 수 있는 로드셀 디바이스를 구비하되, 상기 로드셀 디바이스는 상기 고정부에 고정되고, 상기 탄성 로프는 상기 로드셀 디바이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 5항에 있어서, 상기 시스템은 상기 로드셀 디바이스로부터 수집되는 정보를 수집하는 제어부 및 수집된 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 로드셀 디바이스는 장력을 측정하는 로드셀, 상기 로드셀 일단에 형성된 탄성로프 연결부 및 측정된 장력값을 제어부로 전송하는 송신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
- 제 7항에 있어서, 상기 로드셀 디바이스는 로드셀의 타단에 연결되고 연장되는 와이어 및 상기 와이어에 인장력을 가하는 모터를 포함하여, 상기 탄성로프에 사용자의 자세 교정에 필요한 인장력을 가하는 것을 특징으로 하는 자세 교정 운동 시스템.
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