KR20160149679A - 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노약자 또는 환자들의 재활을 도모할 수 있도록 특히, 요양기관이나 가정 등에 설치되어 쉽게 사용되도록 함으로써 사용자 스스로 상지 및 하지 운동을 실시할 수 있도록 하는 것은 물론, 일상 생활에서 자유롭게 이동할 수 있는 이동 수단으로 겸용하여 사용될 수 있는 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어는, 모터에 의해 구동되는 구동바퀴가 구비된 본체부와; 사용자의 등을 지지하기 위한 등받이가 구비되고 착석을 위한 시트가 구비된 좌석부와; 사용자의 종아리 부분을 지지하도록 상기 좌석부와 수평의 힌지축으로 연결되어 상기 시트로부터 절곡된 방향으로 길게 연장된 다리받침부와; 사용자의 양쪽 다리를 승하강시키도록 상기 다리받침부에 설치된 하지운동유닛을 포함하여 구성된 재활운동수단과; 상기 재활운동수단의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하되, 상기 하지운동유닛은, 사용자의 양쪽 발을 각각 지지하도록 상호 나란하게 배치된 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판이 구비되고, 상기 좌측발판 및 우측발판 각각에 연결되어 상기 좌측발판 및 우측발판 각각이 상기 다리받침부의 길이방향을 따라 각각 승하강 이동되도록 신축되는 한 쌍의 제1 액츄에이터가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어{MOTOR DRIVEN WHEELCHAIR HAVE UPPER LIMB AND PELVIC LIMB REHABILITATION EXERCISE FUNCTION}

본 발명은 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노약자 또는 환자들의 재활을 도모할 수 있도록 특히, 요양기관이나 가정 등에 설치되어 쉽게 사용되도록 함으로써 사용자 스스로 상지 및 하지 운동을 실시할 수 있도록 하는 것은 물론, 일상 생활에서 자유롭게 이동할 수 있는 이동 수단으로 겸용하여 사용될 수 있는 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어에 관한 것이다.

일반적으로 지체 장애인이 생산 활동 및 사회 활동에 독립적인 참여가 가능하기 위해서는 일반인에 맞춰진 생활패턴을 장애 없이 적응할 수 있게 하는 다양한 보조 기구가 필요하다.

그 중 가장 많이 사용되고 있는 것이 장애인이 이동 수단으로 많은 역할을 수행하는 것이 휠체어라 할 수 있다.

그리고, 휠체어의 구조를 대략적으로 살펴보면 휠체어는 앉은 자세의 착석자를 지지하는 프레임과, 프레임을 실제적으로 구동시킬 수 있도록 차체의 후방에 설치되는 비교적 큰 직경의 후륜과, 차체의 전방에 설치되어 전륜과 함께 안정적으로 차체를 유지하기 위한 전륜을 구비한다.

여기서, 프레임은 사람의 둔부를 지지하는 좌석부와, 좌석부의 일단부에서 좌석부에 대해 대략 직각으로 형성되어 사람의 등을 받치는 등받이와, 좌석부의 타단부에서 좌석부에 거의 직각으로 하방으로 배치되어 앉은 사람의 종아리 및 다리를 지지하는 발판부로 구성되어 있다.

또한, 상기 휠체어는 바퀴가 달린 의자로써, 통상적으로 거동이 불편한 환자 또한 장애인이 사용하게 되는 것이며, 이동은 사용자가 직접 손으로 바퀴를 돌리는 것에 의해 이루어지게 된다.

한편, 최근에는 전동 모터의 회전력에 의해 이동되는 전동식 휠체어가 제안된 바 있으며, 상기 전동식 휠체어는 전동 구동은 물론, 일반 도로 및 경사진 도로를 주행할 수 있는 구조이다.

또한, 하지가 마비된 환자의 경우 장기간에 걸쳐 충분한 걷기나 운동 등이 부족함으로써 관절 연골이 경화되면서 관절의 운동능력을 완전히 상실하게 될 수 있을 뿐 아니라, 다리의 근육도 수축 및 퇴화하게 되는바, 이를 방지하기 위해서는 지속적이면서도 반복적인 다리운동을 하여야만 한다.

하지가 마비된 환자의 다리재활을 위하여 사용되는 가장 평범하면서도 널리 사용되고 있는 수단으로는 평행봉을 들 수 있는데, 평행봉은 하지마비 환자가 서로 평행한 두 평행봉을 양 손으로 각각 잡은 상태에서 평행봉을 따라 걷는 연습을 할 수 있는 구조로서 가장 간단하고도 저렴한 장점이 있다.

그러나 상기 평행봉은 다리에 어느 정도의 근력이 있는 사람에게나 유효할 뿐, 다리가 완전히 마비된 환자가 사용하기는 어렵다.

즉 하지가 마비된 환자의 경우 다리근육을 강화하기 위해서는 우선, 환자 혼자 일어나고 일정시간 일어선 상태를 유지하는 일어서기 운동이 우선 되어야 하며, 이와 같은 일어서기 운동에 의해 다리의 기본적인 근력이 회복된 후에야 걷기 운동을 시도하는 것이 일반적이다.

이에, 현재 전동휠체어와 관련하여 하지마비 환자의 재활운동이 가능한 전동 휠체어와 같은 기술이 다수 개발되고 있으나, 종래의 휠체어는 등받이가 정해진 각도를 가지고 프레임에 고정 결합되어 있으므로 등받이부를 회동시킬 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 도 1에는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0311377호(2003.04.10 등록) "전동 휠체어용 자동 기립장치"와 같은 기술이 도시되어 있는데, 이와 같은 기술은 별도의 링크장치와 직선왕복형 액츄에이터를 이용하여 사용자인 장애인을 기립시킬 수 있도록 하는 기술이다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술은 불편한 다리가 계속 동일한 자세로 고정된 상태에서 단순한 기립 동작으로만 움직이도록 구성되어 있어 상지 마비가 동반되는 환자의 경우 상지 운동을 위한 별도의 기능을 제공하지 못하고 있으며, 근육을 움직일 수 있는 장치의 가동범위가 낮아 관절의 경화 또는 근육의 수축을 임시적으로 방지해주는 정도의 효과만 있을 뿐, 재활효과를 발휘할 수 있는 정도로 근육을 움직일 수 없기 때문에 간병인이나 재활치료사 등에 의한 별도의 재활치료가 요구되고 있는 것이었다.

따라서, 상기의 종래 기술은 일상 생활에서 단순 이동을 위한 휠체어의 역할만을 병행할 수 있는 재활 운동용 휠체어로서, 재활을 위한 목적으로의 활용도가 높지 못한 문제가 있는 것이다.

또한, 다른 예로, 하지가 마비된 환자의 재활을 위하여 사용될 수 있는 장치로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0799098호(2008.01.29 공고)에 "재활운동기구"가 게재되어 있는데, 이 기구는 종아리를 상·하로 움직일 수 있는 종아리 지지부, 허벅지를 수직·수평으로 움직일 수 있는 허벅지 지지부, 허벅지 지지부와 종아리 지지부와 연결되는 베이스 등으로 구성되어, 구조가 비교적 간단하면서도 자동으로 다리운동을 할 수 있도록 하여준다.

하지만, 상기 기구는 장시간 침대에 누워 있는 환자나 스스로 몸을 가눌 수 없는 중환자 등에 적합한 형태로서, 환자에게 최소한의 다리운동을 시키기 위한 목적과 구성으로 이루어져 있기 때문에 누운 상태에서의 재활만이 가능할 뿐, 환자 스스로가 일상 생활에서 재활 운동을 병행할 수 있도록 하는 장치로는 적합하지 않은 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 노약자 또는 환자들의 재활을 도모할 수 있도록 사용자가 시트에 착석한 상태에서 간편한 조작에 의해 시트가 기립할 수 있도록 하는 기립운동유닛과, 상기 시트가 수직 방향으로 승하강될 수 있도록 하는 승하강운동유닛과, 등받이가 시트로부터 눕혀지도록 할 수 있는 회전운동유닛은 물론, 상지 및 하지의 재활 훈련을 병행할 수 있는 상지운동유닛 및 하지운동유닛이 전동 휠체어에 탑재됨으로써 특히, 요양기관이나 가정 등에서 사용자 스스로가 재활 훈련을 실시할 수 있는 것과 동시에 일상 생활에서 자유롭게 이동할 수 있는 이동 수단으로의 사용을 겸할 수 있는 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 거동이 불편한 노약자 또는 환자들이 높은 위치의 물건을 쉽게 내릴 수 있도록 하는 리프트로의 사용을 겸할 수 있는 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 태블릿PC와 같은 스마트기기와의 무선통신을 통해 재활운동을 위한 다양한 장치들의 조작이 매우 편리함과 동시에 상기 장치에 연결되는 각 센서들의 이상 유무와 배터리의 전류 및 전압 상태 등을 용이하게 파악할 수 있는 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어는, 모터에 의해 구동되는 구동바퀴가 구비된 본체부와; 사용자의 등을 지지하기 위한 등받이가 구비되고 착석을 위한 시트가 구비된 좌석부와; 사용자의 종아리 부분을 지지하도록 상기 좌석부와 수평의 힌지축으로 연결되어 상기 시트로부터 절곡된 방향으로 길게 연장된 다리받침부와; 사용자의 양쪽 다리를 승하강시키도록 상기 다리받침부에 설치된 하지운동유닛을 포함하여 구성된 재활운동수단과; 상기 재활운동수단의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하되, 상기 하지운동유닛은, 사용자의 양쪽 발을 각각 지지하도록 상호 나란하게 배치된 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판이 구비되고, 상기 좌측발판 및 우측발판 각각에 연결되어 상기 좌측발판 및 우측발판 각각이 상기 다리받침부의 길이방향을 따라 각각 승하강 이동되도록 신축되는 한 쌍의 제1 액츄에이터가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는, 상기 하지운동유닛은, 상기 다리받침부가 상기 수평의 힌지축을 중심으로 상기 시트와 나란하게 펼쳐지는 방향으로 회전되도록 일측이 상기 본체부에 힌지 결합된 상태에서 타측에서 이동자의 선단부가 상기 다리받침부에 힌지 연결되어 신축되는 제2 액츄에이터가 더 구비되어, 상기 좌측발판 및 우측발판이 상기 시트로부터 들려지고 내려지는 방향으로 함께 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는, 상기 재활운동수단은, 양쪽 팔이 일정 반경으로 회전되도록 상기 좌석부의 양측에 한 쌍이 설치되어 작동되는 상지운동유닛을 더 포함하여 구성되되, 상기 상지운동유닛은, 회전구동모터와, 상기 회전구동모터의 동력축에 기어 연결되어 수직 방향으로 회전력을 전달하는 회전동력전달축과, 소정 길이를 갖고 일측이 상기 회전동력전달축에 연결되어 상기 회전구동모터의 구동에 의해 상기 회전동력전달축과 함께 회전되는 크랭크와, 저부 일단이 상기 크랭크의 타측에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 연결되어 상기 크랭크를 따라 회전되는 암레스트와, 상기 암레스트 선단부에서 접힘 및 펼침 가능하게 힌지 연결된 손잡이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는, 상기 제어부는, 무선통신모듈과, 상기 무선통신모듈과의 무선통신 기능을 수행하는 스마트기기를 포함하여 구성되되, 상기 상지운동유닛은, 상기 손잡이 주변에 설치되어 상기 스마트기기가 거치되는 거치대를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는 노약자 또는 환자들의 재활을 도모할 수 있도록 사용자가 시트에 착석한 상태에서 간편한 조작에 의해 시트가 기립할 수 있도록 하는 기립운동유닛과, 상기 시트가 수직 방향으로 승하강될 수 있도록 하는 승하강운동유닛과, 등받이가 시트로부터 눕혀지도록 할 수 있는 회전운동유닛은 물론, 상지 및 하지의 재활 훈련을 병행할 수 있는 상지운동유닛 및 하지운동유닛이 전동 휠체어에 탑재됨으로써 특히, 요양기관이나 가정 등에서 노약자 또는 환자 스스로가 다양한 기능의 재활 훈련을 실시할 수 있는 것과 동시에 일상 생활에서 자유롭게 이동할 수 있는 이동 수단으로의 사용을 겸할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는 거동이 불편한 노약자 또는 환자들이 높은 위치의 물건을 쉽게 내릴 수 있도록 하는 리프트로의 사용을 겸할 수 있어 사용상의 효율성이 매우 뛰어난 장점을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는 태블릿PC와 같은 스마트기기와의 무선통신을 통해 재활운동을 위한 다양한 장치들의 조작이 매우 편리함과 동시에 상기 장치에 연결되는 각 센서들의 이상 유무와 배터리의 전류 및 전압 상태 등을 용이하게 파악할 수 있어 사용이 매우 편리한 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 전동 휠체어용 자동 기립장치를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어를 도시한 측면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 재활운동수단의 일부 구성을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 하지운동유닛의 작동 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 구성을 도시한 측면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 작동 상태를 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 결합 구조를 도시한 측단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 제어부의 무선통신 기능을 도시한 블록도.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어(이하에서는 "전동 휠체어"라 한다.)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 재활운동수단의 일부 구성을 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 하지운동유닛의 작동 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 구성을 도시한 측면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 작동 상태를 도시한 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 상지운동유닛의 결합 구조를 도시한 측단면도이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어의 제어부의 무선통신 기능을 도시한 블록도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는, 본체부(10)와, 좌석부(20)와, 다리받침부(30)와, 재활운동수단(40)과, 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

상기 본체부(10)는 본 발명 전동 휠체어(1)의 골격을 이루도록 구성된 것으로, 다수의 프레임으로 이루어져 하부에 주행을 위한 구동바퀴(12)가 설치된 본체프레임(11)이 구비된다.

이때, 상기 구동바퀴(12)는 상기 본체프레임(11)의 후방 양측에서 구르도록 설치된 한 쌍의 차륜(12a)과, 상기 본체프레임(11)의 전방 양측에서 이동 방향을 정하도록 통상의 캐스터(Caster)와 같은 구조로 이루어진 한 쌍의 조향륜(12b)으로 이루어질 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 휠체어의 전진 또는 후진 시 주행 방향을 자유자재로 움직일 수 있으며, 양측의 상기 차륜(12a)에는 상기 한 쌍의 주행구동모터(13)가 각각 설치되어 한 쌍의 상기 주행구동모터(13)가 상호 반대방향으로 회전되도록 작동된 경우 휠체어가 제자리에서 회전될 수 있게 됨으로써 엘리베이터와 같은 좁은 공간에서의 이동이 매우 편리한 효과가 있다.

이에, 상기 한 쌍의 주행구동모터(13)는 상기 본체프레임(11)의 무게 중심을 이루도록 안정적인 위치에 설치될 수 있는 배터리(도면미도시)에 의해 전력을 공급받아 구동할 수 있게 된다.

상기 좌석부(20)는 사용자가 착석할 수 있도록 구성된 것으로, 수평하게 설치된 시트프레임(21)이 구비되고, 상기 시트프레임(21) 상부로 적정 쿠션을 갖는 시트(21a)가 결합된다. 또한, 상기 시트(21a)의 후방에는 사용자의 등을 지지할 수 있도록 등받이(22)가 직립되거나 일정 경사를 갖도록 설치된다.

또한, 상기 좌석부(20)에는 사용자가 상기 시트(21a)에 착석한 상태에서 양쪽 팔을 각각 지지할 수 있도록 하는 팔걸이부가 설치될 수 있을 것이다.

상기 다리받침부(30)는 사용자가 상기 좌석부(20)의 시트(21a)에 착석한 상태에서 무릎관절부터 발목관절에 이르는 종아리를 지지할 수 있도록 구성된 것으로, 상기 다리받침부(30)는 상기 좌석부(20)의 시트프레임(21)과 수평의 힌지축(25)으로 연결되어 상기 시트(21a)로부터 절곡된 방향으로 길게 연장되는 다리받침프레임(31)이 구비된다.

또한, 상기 다리받침프레임(31)의 하단부에는 평탄면을 이루는 받침판(32)이 구비될 수 있으며, 상기 받침판(32)의 후방을 감싸는 형태로 상기 다리받침프레임(31)의 양측으로 연장된 연장프레임(33)이 구비되고, 상기 연장프레임(33)의 양측 말단에는 상기 다리받침프레임(31)이 지면에 안정적으로 지지될 수 있도록 캐스터로 형성된 보조바퀴(33a)가 설치된다.

상기 팔걸이부와 상술한 바와 같은 상기 본체부(10), 좌석부(20) 및 다리받침부(30)의 구성은 통상적인 전동 휠체어에서도 채택하고 있는 구성요소이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 상기 재활운동수단(40)을 포함하는 것이 특징인 것으로, 상기 재활운동수단(40)은 하지운동유닛(41)을 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 상기 하지운동유닛(41)은 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판(411a,411b)과, 한 쌍의 제1 액츄에이터(412a,412b)가 구비될 수 있다.

도면을 참조하면, 상기 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판(411a,411b)은 사용자의 양쪽 다리가 상기 다리받침부(30)에 지지된 상태에서 사용자의 양쪽 발이 안착될 수 있도록 상호 나란하게 배치된다.

상기 한 쌍의 제1 액츄에이터(412a,412b)는 상기 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판(411a,411b)이 상기 다리받침프레임(31)의 길이방향을 따라 각각 승하강 이동되도록 구성된 것으로, 몸체 부분이 별도의 고정브라켓 등에 의해 상호 나란한 상태로 고정되고, 각각의 상단부가 상기 다리받침프레임(31)과 함께 상기 수평의 힌지축(25) 상에 힌지 결합된 상태에서 각각의 이동자의 선단부가 상기 좌측발판(411a) 및 상기 우측발판(411b)에 연결된다.

따라서, 상기 한 쌍의 제1 액츄에이터(412a,412b)는 상기 제어부(50)의 제어에 의해 동시에 승하강 이동되도록 작동될 수 있으며, 상호간에 반대 방향으로 각각 승하강 이동되도록 작동되어 사용자의 양측 다리 즉, 하지 운동을 할 수 있게 된다.

이때, 상기 하지운동유닛(41)은 상기 좌측발판(411a) 및 상기 우측발판(411b)이 상기 시트(21a)로부터 동시에 들려지고 내려지는 방향으로 함께 회전될 수 있도록 작동되는 제2 액츄에이터(412c)가 더 구비된다.

상기 제2 액츄에이터(412c)는 상기 다리받침부(30)가 상기 수평의 힌지축(25)을 중심으로 상기 시트(21a)와 나란하게 펼쳐지는 방향으로 회전되도록 일측 즉, 몸체 부분이 상기 본체부(10)에 힌지 결합된 상태에서 타측에서 이동자의 선단부가 상기 다리받침프레임(31)의 일단에 힌지 연결된다.

이와 같이 설치된 상기 제2 액츄에이터(412c)는 상기 제어부(50)의 제어에 의해 이동자가 신축되며 상기 다리받침프레임(31)이 상기 수평의 힌지축(25)을 중심으로 회전되며 승하강 이동될 수 있게 된다.

이에 따라, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 상술한 바와 같은 상기 좌석부(20), 다리받침부(30) 및 상기 하지운동유닛(41)의 유기적인 결합 관계를 통해 사용자의 고관절, 슬관절, 족관절은 물론, 허벅지, 종아리, 발목의 근육 운동을 동시에 실시할 수 있는 작용효과가 발생된다.

또한, 상기 한 쌍의 제1 액츄에이터(412a,412b)가 상호 반대방향으로 승하강 이동하도록 작동하는 경우 사용자의 양쪽 다리를 상호 번갈아가며 운동할 수 있도록 할 수 있으며, 이와 같은 운동은 마치 걸음을 걷는 것과 자세를 취할 수 있으므로 재활을 위한 운동 효과를 극대화할 수 있는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 상기 재활운동수단(40)은, 양쪽 팔이 일정 반경으로 회전되도록 상기 좌석부(20)의 양측에 한 쌍이 설치되어 작동되는 상지운동유닛(42)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 5는 상지운동유닛의 구성을 도시한 것이고, 도 6은 상지운동유닛의 작동 상태를 도시한 평면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 상지운동유닛(42)은 회전구동모터(421)와, 회전동력전달축(422)과, 크랭크(423)와, 암레스트(424)와, 손잡이(425)를 포함하여 구성된다.

상기 상지운동유닛(42)은 사용자가 상기 시트(21a)에 착석한 상태에서 양팔을 지지할 수 있는 상기 암레스트(424)가 구성되어 상기 팔걸이부와 별도로 설치되거나, 상기 팔걸이부의 역할을 겸용하도록 할 수 있을 것이다. 이때, 상기 팔걸이부가 함께 설치된 경우 상기 팔걸이부는 상기 등받이(22)로부터 접히거나 펼쳐지도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 회전구동모터(421)는 상기 좌석부(20)의 양측에서 등받이(22)로부터 절곡된 방향 즉, 본 발명 전동 휠체어(1)의 전후방을 향하도록 설치되는 것이 바람직할 것이며, 이를 위해 상기 회전구동모터(421)는 별도의 체결부재를 통해 상기 시트프레임(21), 상기 등받이(22) 등에 수평하게 고정 설치될 수 있다.

또한, 상기 회전구동모터(421)는 내부에 감속기어열이 내장된 감속모터로 이루어질 수 있으며, 일측 말단이 상기 회전구동모터(421)의 동력축에 결합되어 전방으로 길게 연장된 회전샤프트(421a)가 하우징에 의해 보호되도록 설치된다.

상기 회전동력전달축(422)은 상기 회전샤프트(421a)의 타측 말단부에 기어 연결되어 수평방향으로의 회전운동이 수직방향의 회전운동으로 전환되도록 구성된 것으로, 본 발명의 일실시예에서는 상기 회전동력전달축(422)이 베벨기어를 통해 상기 회전샤프트(421a)로부터 직교 방향으로 연결될 수 있다.

이에, 상기 회전샤프트(421a)는 사용자가 상기 암레스트(424)에 양팔을 지지한 상태에서 양손이 위치한 부분까지 길게 연장되어 상기 회전구동모터(421)의 정역회전에 따라 함께 회전되며 상기 회전동력전달축(422)이 수직 방향으로 설치된 상태에서 회전될 수 있도록 한다.

또한, 상기와 같은 상기 회전샤프트(421a) 및 상기 회전동력전달축(422)의 기어 연결부분은 도 6에 도시된 바와 같이 외부케이싱에 의해 보호될 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다.

상기 크랭크(423)는 상기 회전동력전달축(422)을 중심으로 상기 암레스트(424)가 회전되도록 구성된 것으로, 소정 길이를 갖고 일측이 상기 회전동력전달축(422)의 상단에 결합되어 상기 회전구동모터(421)의 구동에 의해 상기 회전동력전달축(422)가 회전되는 경우 상기 회전동력전달축(422)과 함께 회전된다.

이에, 상기 암레스트(424)는 저부 일단이 상기 크랭크(423)의 타측에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 연결되며, 상기 수직한 회전축을 중심으로 상기 크랭크(423)를 따라 회전 가능하게 된다.

도 5를 참조하면, 상기 암레스트(424)는 상방으로 움푹하게 파인 형태를 이루도록 만곡되어 상기 암레스트(424)의 회전 시 사용자의 양팔이 이탈되지 않도록 안정적으로 지지될 수 있도록 하며, 상기 암레스트(424)의 선단부에는 상기 손잡이(425)가 마련된다.

상기 손잡이(425)는 사용자가 상기 암레스트(424)에 양팔을 지지한 상태에서 양손을 파지할 수 있도록 구성된 것으로, 이때 상기 손잡이(425)는 상기 암레스트(424)의 상단부에서 접힘 및 펼침 가능하게 힌지 결합된다.

따라서, 상기 손잡이(425)는 상기 암레스트(424)의 만곡된 부분 내측으로 간편하게 접철되며 사용될 수 있게 된다.

이와 같은 상기 상지운동유닛(42)을 통해 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 재활을 위한 견관절, 주관절, 수관절의 상지 운동을 복합적으로 실시할 수 있으며, 상기 하지운동유닛(41)을 통한 하지 운동과 병행함으로써 재활운동 효과를 극대화할 수 있는 것과 동시에 이와 같은 재활운동을 사용자 스스로 편리하게 할 수 있는 작용효과가 발생된다.

상기 제어부(50)는 사용자의 조작에 의해 본 발명 전동 휠체어(1)가 주행할 수 있도록 상기 주행구동모터(13)로 공급되는 배터리의 전원 공급을 제어하고, 상기 재활운동수단(40)의 작동을 제어하기 위한 구성이다.

이에, 상기 제어부(50)는 조작스위치(51)와, 무선통신모듈(52)과, 상기 무선통신모듈(52)과의 무선통신 기능을 수행하는 스마트기기(53)를 포함하여 구성된다.

상기 조작스위치(51)는 상기 주행구동모터(13)의 정역회전을 제어하여 상기 구동바퀴(12)를 통한 상기 본체부(10)의 주행이 가능하도록 상기 팔걸이부의 일측 상단부에 마련될 수 있다.

따라서, 상기 조작스위치(51)는 배터리에 공급되는 전원공급 신호를 제어하도록 사용자의 조작에 의해 제어될 수 있으며, 이와 같은 조작에 따라 본 발명 전동 휠체어(1)가 주행할 수 있게 된다.

상기 무선통신모듈(52) 및 상기 스마트기기(53)는 무선통신 기능을 통해 본 발명 전동 휠체어(1)의 상기 재활운동수단(40)의 작동을 제어하도록 구성된다.

상기 무선통신모듈(52)은 상기 스마트기기(53)와 무선 통신 연결되도록 구성된 것으로, 본 발명 전동 휠체어(1)의 동작과 관련된 제어 신호를 처리하는 마이크로프로세서가 탑재될 수 있다.

이에, 상기 무선통신모듈(52)은 상기 마이크로프로세서에서 상기 하지운동유닛(41) 및 상지운동유닛(42)을 구동하는 각 모터와 전기적으로 연결된 다수의 모터드라이버의 제어 신호를 처리할 수 있도록 상기 스마트기기(53)와 무선통신으로 연결된다.

상기 스마트기기(53)는 전용 어플리케이션의 설치가 가능하고, 휴대 및 거치가 용이한 태블릿PC, 스마트폰과 같은 기기가 사용될 수 있으며, 사용자 또는 운동보조자가 상기 스마트기기(53)에 설치되어 있는 전용프로그램 또는 어플리케이션의 구동을 통해 간편하게 조작함으로써 상술한 바와 같은 상기 하지운동유닛(41) 및 상기 상지운동유닛(42)의 제어가 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

이에, 상기 스마트기기(53)는 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-fi) 등의 근거리 무선통신을 통해 상기 무선통신모듈(52)과 통신하여 상기 하지운동유닛(41) 및 상지운동유닛(42)의 작동을 제어할 수 있는 것은 물론, 본 발명 전동 휠체어(1)에 탑재될 수 있는 배터리와, 기울기센서 등에서 데이터 신호를 전송받아 배터리의 전압 및 전류상태 정보를 관리자가 쉽게 확인할 수 있도록 하거나, 상기 재활운동수단(40)의 작동에 따른 전동 휠체어의 기울기 등의 정보를 디스플레이창을 통해 확인할 수 있도록 한다.

또한, 상기 상지운동유닛(42)은 상기 손잡이(425) 주변에 설치되어 상기 스마트기기(53)가 거치될 수 있는 거치대(426)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 거치대(426)는 상기 스마트기기(53)가 안착 고정될 수 있도록 한 것으로, 사용자의 손이 쉽게 닿을 수 있도록 상기 손잡이(425) 주변에 위치될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 고정브라켓과 체결나사 등의 체결수단을 통해 상기 회전동력전달축(422)의 기어 연결부분을 보호하는 외부케이싱에 고정된 지지대(426a)와, 상기 지지대(426a)의 선단부에 일체로 형성될 수 있는 거치판(426b)으로 이루어져 사용자가 상기 스마트기기(53)를 통해 상기 하지운동유닛(41)의 제1 액츄에이터(412a,412b) 및 상기 제2 액츄에이터(412c)의 구동을 제어할 수 있는 것은 물론, 상기 상지운동유닛(42)의 상기 회전구동모터(421)의 정역회전 구동을 제어할 수 있도록 한다.

이때, 상기 거치대(426) 상기 거치판(426b)이 사용자의 시야에 정면으로 디스플레이되도록 틸팅 구조를 형성할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전동 휠체어(1)는 상기 재활운동수단(40)은, 기립운동유닛(43)과, 승하강운동유닛(44)과, 회전운동유닛(45)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 기립운동유닛(43)은, 상기 좌석부(20) 즉, 상기 시트(21a)가 상기 등받이(22) 및 상기 다리받침프레임(41)과 함께 나란하게 펼쳐지는 방향으로 기립하도록 구성될 수 있다.

이에, 상기 기립운동유닛(43)은 상기 시트프레임(21)의 전단부가 상기 수평의 힌지축(25)에 힌지 연결되고, 후단부가 상기 등받이(22)에 힌지 연결되어 상기 시트프레임(21)의 전후 양측에서 상기 다리받침프레임(41)과 상기 등받이(22)가 회전 가능하게 연결된 상태에서 다수의 링크가 상기 시트프레임(21)과 4절 링크체를 이루도록 설치되고, 몸체의 일단부가 상기 본체부(10) 또는 상기 다리받침부(30)에 힌지 연결된 상태에서 타측의 이동자가 상기 링크체에 힌지 연결되어 직선 왕복운동함에 따라 상기 수평의 힌지축(25)을 회전 중심으로 상기 시트(21a)의 후단부를 상방으로 회동시키는 액츄에이터와 같은 구성으로 이루어져 상기 시트(21a)와 상기 등받이(22) 및 상기 다리받침프레임(41)이 상호간에 일직선을 이루도록 하는 실시예가 가능할 것이다.

상기 승하강운동유닛(44)은, 상기 좌석부(20)가 상기 본체부(10)로부터 수직 방향으로 승하강되도록 구성될 수 있는 것으로, 상기 승하강운동유닛(44)은 상기 본체부(10) 및 상기 좌석부(20) 사이에서 복수개의 링크가 X자 형태로 중심이 힌지결합되어 교차되게 설치되고, 상기 복수개의 링크를 승하강시키도록 공압 또는 유압식 실린더나 액츄에이터 등의 링크구동수단이 구성되어 이루어지는 실시예가 가능할 것이며, 상기와 같은 링크구동수단이 단독으로 설치되는 구성도 가능할 것이다.

상기 회전운동유닛(45)은, 상기 시트(21a)로부터 상기 등받이(22)가 회전되도록 구성될 수 있는 것으로, 상기 회전운동유닛(45)은 상기 등받이(22)가 상기 좌석부(20)로부터 회전 가능하게 중심축이 힌지 연결된 가이드브라켓이 구비되고, 상기 가이드브라켓은 상기 중심축을 기준으로 원호의 일부를 이루는 장홀이 형성되며, 상기 장홀에 삽입되어 가이드되도록 상기 등받이(22)의 일측으로 설치된 가이드핀이 구비되어 상기 등받이(22)가 상하로 작동되도록 설치된 액츄에이터에 의해 상기 등받이(22)가 회전하는 경우 상기 가이드핀이 상기 가이드브라켓의 장홀에 회전 가이드 되는 것과 동시에 상기 등받이(22)의 회전 범위를 제한하도록 하는 실시예가 가능할 것이다.

상술한 바와 같은 상기 기립운동유닛(43), 승하강운동유닛(44), 및 상기 회전운동유닛(45)은 본 발명 전동 휠체어(1)에서의 핵심 구성이 아니므로, 별도의 도면과 도면부호는 첨부되지 않았으며 그와 같은 상세한 설명 또한 생략하기로 한다.

그러나, 상기와 같은 기립운동유닛(43), 승하강운동유닛(44) 및 상기 회전운동유닛(45)은 상기 재활운동수단(40)의 다양한 실시예가 포함될 수 있음을 설명한 것이며, 이와 같은 구성요소들은 상기의 하지운동유닛(41) 및 상기 상지운동유닛(42)의 구성들과 함께 유기적인 결합관계를 이루게 됨으로써 보다 다양한 재활운동을 병행할 수 있는 것은 물론, 상기와 같이 다양한 구성으로 이루어진 상기 재활운동수단(40)은 상기 제어부(50) 즉, 상기 스마트기기(53)의 간편한 조작을 통해 사용자가 스스로 또는 보조자의 도움을 받아 다양한 기능의 상하지 재활운동을 실시할 수 있게 된다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 상하지 재활운동 기능을 갖는 전동 휠체어는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

1 전동 휠체어 10 본체부
11 본체프레임 12 구동바퀴
13 주행구동모터 20 좌석부
21 시트프레임 21a 시트
22 등받이 30 다리받침부
41 다리받침프레임 32 발판
40 재활운동수단 41 하지운동유닛
411a 좌측발판 411b 우측발판
412a,412b 제1 액츄에이터 412c 제2 액츄에이터
42 상지운동유닛 421 회전구동모터
422 회전동력전달축 423 크랭크
424 암레스트 425 손잡이
50 제어부 51 조작스위치
52 무선통신모듈 53 스마트기기

Claims (4)

1. 모터에 의해 구동되는 구동바퀴가 구비된 본체부와;
   사용자의 등을 지지하기 위한 등받이가 구비되고 착석을 위한 시트가 구비된 좌석부와;
   사용자의 종아리 부분을 지지하도록 상기 좌석부와 수평의 힌지축으로 연결되어 상기 시트로부터 절곡된 방향으로 길게 연장된 다리받침부와;
   사용자의 양쪽 다리를 승하강시키도록 상기 다리받침부에 설치된 하지운동유닛을 포함하여 구성된 재활운동수단과;
   상기 재활운동수단의 작동을 제어하는 제어부를; 포함하되,
   상기 하지운동유닛은, 사용자의 양쪽 발을 각각 지지하도록 상호 나란하게 배치된 한 쌍의 좌측발판 및 우측발판이 구비되고, 상기 좌측발판 및 우측발판 각각에 연결되어 상기 좌측발판 및 우측발판 각각이 상기 다리받침부의 길이방향을 따라 각각 승하강 이동되도록 신축되는 한 쌍의 제1 액츄에이터가 구비된 것을 특징으로 하는 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하지운동유닛은, 상기 다리받침부가 상기 수평의 힌지축을 중심으로 상기 시트와 나란하게 펼쳐지는 방향으로 회전되도록 일측이 상기 본체부에 힌지 결합된 상태에서 타측에서 이동자의 선단부가 상기 다리받침부에 힌지 연결되어 신축되는 제2 액츄에이터가 더 구비되어,
   상기 좌측발판 및 우측발판이 상기 시트로부터 들려지고 내려지는 방향으로 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 재활운동수단은, 양쪽 팔이 일정 반경으로 회전되도록 상기 좌석부의 양측에 한 쌍이 설치되어 작동되는 상지운동유닛을 더 포함하여 구성되되,
   상기 상지운동유닛은, 회전구동모터와, 상기 회전구동모터의 동력축에 기어 연결되어 수직 방향으로 회전력을 전달하는 회전동력전달축과, 소정 길이를 갖고 일측이 상기 회전동력전달축에 연결되어 상기 회전구동모터의 구동에 의해 상기 회전동력전달축과 함께 회전되는 크랭크와, 저부 일단이 상기 크랭크의 타측에 수직한 회전축으로 회전 가능하게 연결되어 상기 크랭크를 따라 회전되는 암레스트와, 상기 암레스트 선단부에서 접힘 및 펼침 가능하게 힌지 연결된 손잡이를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는, 무선통신모듈과, 상기 무선통신모듈과의 무선통신 기능을 수행하는 스마트기기를 포함하여 구성되되,
   상기 상지운동유닛은, 상기 손잡이 주변에 설치되어 상기 스마트기기가 거치되는 거치대를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 상하지 재활운동 기능이 구비된 전동 휠체어.

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