WO2018217028A1 - 요추 안정화 운동 장치 - Google Patents

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cushion
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박재흥
최원제
원종석
조현범
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서울대학교산학협력단
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a lumbar spine stabilization exercise device.
  • Low back pain is a very serious disease in modern society. According to a 2010 analysis of the WHO's statistics, low back pain was selected as the most prevalent disease causing disability, and a 2014 survey by the Korean Ministry of Health and Welfare reported that back pain was the second highest prevalence among older elderly groups. have.
  • the core exercise is mainly developed for injured athletes who are primarily injured athletes beyond the basic physical ability of the general population, rather than physically vulnerable patients such as elderly patients, obese patients, patients with upper and lower limbs. Therefore, it is difficult to apply the core exercise directly to the physically weak patients.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the embodiments of the present invention or acquired in the derivation process, and may be referred to as a publicly known technology disclosed to the general public before the application of the embodiments of the present invention. none.
  • Embodiments of the present invention seek to provide a lumbar spine stabilization exercise device that assists physically fragile patients to perform core exercises themselves for the treatment of back pain.
  • An embodiment of the present invention is a first sub-gravity module for applying a predetermined force to the upper body of the body, and the first sub-gravity to support the rotatable around the first vertical axis of rotation extending in the vertical direction in the first direction module
  • a lumbar spine stabilization exercise device including a base frame including a rotating plate.
  • An embodiment of the present invention further includes a second sub-gravity module that applies a predetermined force to the lower body of the body in a direction opposite to gravity, and the base frame extends the second sub-gravity module along the vertical direction. It may include a second rotating plate for supporting the rotatable around the second vertical axis of rotation.
  • the base frame may include a guide for supporting each of the first rotating plate and the second rotating plate to be movable in the horizontal direction.
  • the first sub-gravity module or the second sub-gravity module includes a cushion for supporting the upper or lower body of the body, a horizontal support part rotatably installed on the first rotating plate, and the first rotating plate and the cushion.
  • a support portion including a vertical support portion coupled to the cushion so that the cushion is rotatable about a horizontal rotation axis extending along the horizontal direction, a connection support portion connecting the horizontal support portion and the vertical support portion, and a first rotating plate and the cushion to be connected to each other. It may comprise an elastic actuator connected to, but applying anti-gravity to the cushion.
  • the first sub-gravity module or the second sub-gravity module is connected to the cushion and the connection support, the first link is linked to one end of the cushion, and the one end is linked to the connection support and the other
  • a second link whose end is linked to the tartan portion of the first link, one end of which is rotatably connected to a first fixed shaft provided at the first link or the second link, and the other end of which is connected to the first link or the second link; It may include a restraining link connected to the installed second fixed shaft, including a third link formed in the guide hole for accommodating the second fixed shaft to impart freedom to the second fixed shaft.
  • the horizontal support portion includes a rotation center for receiving the first vertical rotation axis or the second vertical rotation axis, the horizontal support portion along the rotation center portion that rotates relative to the first vertical rotation axis or the second vertical rotation axis; It can rotate with respect to one rotating plate or a second rotating plate.
  • the first rotating plate or the second rotating plate includes a plurality of fixed coupling holes spaced apart at regular intervals along the radial direction about the first vertical rotating shaft or the second vertical rotating shaft, and the horizontal support portion
  • a rotation coupling part having a rotation coupling hole corresponding to the plurality of fixed coupling holes, and a rotation fixing pin inserted into the rotation coupling part and the fixed coupling hole to limit rotation of the horizontal support part with respect to the first rotating plate or the second rotating plate. can do.
  • the elastic actuator is a motor for providing a driving force for rotating the screw shaft, a nut member coupled to the outer peripheral surface of the screw shaft and movable along the screw shaft, and coupled to the cushion and the link member, the nut member is installed on the nut member And an elastic member providing a predetermined elastic force between the cushion and the cushion.
  • the elastic actuator may further include a first displacement measuring sensor, one end of which is installed in the motor, the other end of which is adjacent to the linking position of the nut member and the cushion to measure the displacement of the elastic actuator.
  • the elastic actuator may further include a second displacement measuring sensor installed in the elastic member to measure the displacement of the elastic member.
  • the second fixed shaft is movable between the first position and the second position in the guide hole, and when the second fixed shaft is disposed at the first position, the cushion moves the upper or lower body of the body in the horizontal direction.
  • the cushion may rotate at a predetermined angle toward the base frame with respect to the position at which the cushion and the vertical support portion are coupled to each other.
  • the first rotating plate or the second rotating plate includes a horizontal guide portion for receiving the rail formed on the side of the guide portion, the horizontal guide portion may be formed to be horizontally movable along the rail.
  • the guide includes a plurality of rollers, and the plurality of rollers may support the base frame to be movable on the ground.
  • a lumbar stabilization exercise device that can actively control the body of the patient by applying a low load on all muscles associated with lumbar stability.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a static analysis of the side bridge motion.
  • Figure 2 is a perspective view showing a lumbar spine stabilization exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side view illustrating the first sub-gravity module as viewed from the side.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a simplified operation of the first sub-gravity module of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view showing a state of the base frame as seen from above.
  • FIG. 6 is a view schematically showing the type of lumbar stabilization exercise that can be performed using the lumbar spine stabilization exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • connection support part 131b and 132b horizontal guide part
  • FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a static analysis of the side bridge motion.
  • the "side bridge exercise” is a relatively low load on the back of the various exercise postures used for lumbar stabilization, especially the “curl-up ( (A) and (d) of FIG. 6 "," side-bridge (see (b) and (e) of FIG. 6) "and” bird-dog (FIG. 6 ( c) and (f)).
  • curling up may primarily stimulate the rectus abdiminis.
  • the side bridge can stimulate quadrates lumborum, external oblique, internal oblique, transverse abdominis.
  • buddock can stimulate multifidii, thoracic erector, and lumbar erector.
  • the Big Three postures can be difficult for certain patients to perform.
  • the big three postures are a form of weight-bearing exercise, so the physical ability to apply sufficient force to the upper body and lower body should be supported. Therefore, when the elderly muscles are weak or overweight, or people who are difficult to control the force applied to the body by themselves due to the disorder, it is difficult to proceed with the lumbar stabilization exercise in the Big 3 posture.
  • the torque ⁇ lb applied to the waist joint (position of reference numeral l l ) of the body B is the distance l from the waist joint ml to the upper support point US, and the waist joint.
  • the force (F ls ) applied to the spine (SS) can be defined as in the following equation 2 when the point mass of the upper body link has m t .
  • Lumbar stabilization exercise device 100 is the first sub-gravity module 110 and the second sub-gravity module 120, which will be described later, more specifically, the elastic actuators 113, 123 With such a gravity can be applied to the waist joint (m l ).
  • the torque ⁇ lb applied to the waist joint mt may be defined by Equation 3 below.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a lumbar spine stabilization exercise device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a side view showing the side view of the first sub-gravity gravity module
  • Figure 4 is the first sub of Figure 3
  • It is a conceptual diagram which shows simplified operation of the antigravity module
  • FIG. 5 is a top view which shows the state which looked at the base frame from the upper side.
  • the lumbar spine stabilization apparatus 100 includes a first sub-gravity module 110, a second sub-gravity module 120, and a first sub-gravity module 120 that apply anti-gravity to the body.
  • a base frame 130 supporting the sub-gravity module 110 and the second sub-gravity module 120 may be included.
  • the first sub-gravity module 110 may apply a predetermined force (anti-gravity) to the upper body of the body in a direction opposite to gravity.
  • the second sub-gravity module 120 may apply a predetermined force (anti-gravity) to the lower body of the body in a direction opposite to gravity.
  • the first sub-gravity module 110 and the second sub-gravity module 120 will be described later, but may include substantially the same components, the difference between the first rotating plate 131 and the second rotating plate 132, respectively It is installed on the upper body or lower body of the body to apply antigravity.
  • first sub drag gravity module 110 will be described for convenience of description, and the detailed description of the second sub drag gravity module 120 will be omitted, but the first sub drag gravity module 110 will be described. ) Will be used as it is.
  • the reference numerals are defined for the components constituting the first sub-gravity module 110, for example, 111 and 112, and the components constituting the second sub-gravity module 120 are 121.
  • the components indicated by the reference numerals 111 and 121 are the same, and the components indicated by 112 and 122 are also found to be the same.
  • the first sub-gravity module 110 may include a cushion 111 supporting the upper body, a support part 112 supporting the cushion 111, and a cushion 111. It may include an elastic actuator 113 to apply a gravity force to the restraint link 114 to connect the cushion 111 and the support 112, the rotation range of the cushion 111.
  • the cushion 111 is a component in which the upper body is lying when stabilizing the lumbar spine, and as shown in FIG. 4, the cushion 111 may rotate in the horizontal rotation axis R1. The rotational motion of the cushion 111 will be described in detail later after describing all the components of the first sub-gravity module 110.
  • the support part 112 connects the horizontal support part 112a installed to the first rotating plate 131 so as to be rotatable, and the first rotating plate 131 and the cushion 111, and extends in a horizontal direction ( A vertical support part 112b coupled to the cushion 111 so as to be rotatable around the R1), and a connection support part 112c connecting the horizontal support part 112a and the vertical support part 112b.
  • a vertical support part 112b coupled to the cushion 111 so as to be rotatable around the R1
  • a connection support part 112c connecting the horizontal support part 112a and the vertical support part 112b.
  • the horizontal support part 112a may include a rotation center part 112a_1 that receives the first vertical rotation axis (V1 of FIG. 2), and the horizontal support part 112a rotates about the first vertical rotation axis V1. It may rotate with respect to the first rotating plate 131 together along the center of rotation (112a_1).
  • the elastic actuator 113 may be connected to the first rotating plate 131 and the cushion 111, but may apply antigravity to the cushion 111.
  • the elastic actuator 113 is coupled to the motor 113a providing a driving force for rotating the screw shaft SA and the outer circumferential surface of the screw shaft SA to move along the screw shaft SA.
  • a nut member 113b coupled to the cushion 111 and the link (see R5 in FIG. 3) and the nut member 113b to provide a predetermined elastic force between the nut member 113b and the cushion 111. It may include an elastic member 113c.
  • one end of the elastic actuator 113 is installed on the motor 113a, and the other end thereof is installed to be adjacent to the linking position R5 of the nut member 113b and the cushion 111 to thereby displace the displacement of the elastic actuator 113.
  • the apparatus may further include a first displacement measuring sensor 113d for measuring.
  • the elastic actuator 113 may further include a second displacement measuring sensor 113e installed in the elastic member 113c to measure the displacement of the elastic member 113c.
  • the antigravity generated by the elastic actuator 113 may be output by controlling the displacement of the elastic actuator 113 and the displacement of the elastic member 113c by the rotational movement of the cushion 111. Therefore, the information on the displacement of the elastic actuator 113 and the displacement of the elastic member 113c measured by the first displacement measuring sensor 113d and the second displacement measuring sensor 113e are provided separately. It is collected from the and delivered back to the elastic actuator 113 may be reflected in the drag gravity output by the elastic actuator 113.
  • the restraining link 114 connects the cushion 111 and the connection support part 112c, but has a first link 114a having one end coupled to the cushion 111 (see R2 in FIG. 3), and one end connected to the support 111 ( 112c), a second link 114b having a link coupled (see R3 in FIG. 3), the other end of which is linked to the other end of the first link 114a (see R4 in FIG. 3), and one end of the first link ( 114a) or the second fixed shaft F2 rotatably connected to the first fixed shaft F1 provided on the second link 114b, and the other end of which is provided on the first link 114a or the second link 114b. It may be connected to, but may include a third link formed with a guide hole (GH) for accommodating the second fixed shaft (F2) to impart a degree of freedom to the second fixed shaft (F2).
  • GH guide hole
  • first fixed shaft (F1) and the second fixed shaft (F2) can be installed in the first link (114a) or the second link (114b), respectively, as shown in FIG.
  • the second fixed shaft F2 may be formed on the second link 114b.
  • the first fixed shaft F1 is not illustrated, When formed in the second link 114b, the second fixed shaft F2 may be formed in the first link 114a.
  • FIG. 3 shows a state in which the guide hole GH is formed at the side of the second link 114b.
  • the guide hole GH may be formed in the first link 114a.
  • the first fixed shaft F1 is formed on the first link 114a
  • the second fixed shaft F2 is formed on the second link 114b
  • the third link is formed.
  • the guide hole GH of 114c will be described based on the case formed on the side of the second link 114b.
  • the second fixed shaft F2 is movable between the first position P1 and the second position P2 in the guide hole GH.
  • the cushion 111 may support the upper body of the body in the horizontal direction.
  • the cushion 111 is a position where the cushion 111 and the vertical support portion 112b is linked, That is, it may be rotated by a predetermined angle ( ⁇ min > ⁇ max ) toward the base frame 130 with respect to the horizontal rotation axis R1.
  • the cushion 111 has a base frame 130 around the horizontal rotation shaft R1.
  • the antigravity applied by the elastic actuator 113 to the cushion 111 is F SEA.
  • the restraining link 114 has a function of limiting the rotation range of the cushion 111. That is, the restraining link 114 is a range of rotation of the cushion 111 ⁇ min to ⁇ max You can limit between.
  • the cushion 111 is a kind of rigid body.
  • the external force (F ext ) exceeds the anti-gravity force (F SEA ) that can be output by the elastic actuator 113 may not be able to limit the rotational movement of the cushion (111).
  • the lumbar spine stabilization device 100 configured as described above, it is possible to control the anti- gravity (F anti-g ) applied to the cushion 111 through the elastic actuator 113 and the restraining link 114, When the patient's waist joint (not shown) is placed on the cushion 111 to which the anti- gravity force F anti-g is applied, the torque applied to the patient's waist joint (see ⁇ lb in FIG. 1) may be controlled. .
  • the lumbar spine stabilization exercise apparatus according to an embodiment of the present invention to minimize the load on the spine and upper and lower limbs of the patient during lumbar stabilization exercise, it is possible to implement a safe and effective lumbar stabilization exercise.
  • the base frame 130 may include a first rotating plate supporting the first sub-gravity module 110 so as to be rotatable about a first vertical rotational axis V extending along the vertical direction. 131, a second rotating plate 132 supporting the second sub-gravity module 120 to be rotatable about a second vertical rotational axis V2 extending along the vertical direction, and a first rotating plate 131. It may include a guide 133 for supporting the second rotating plate 132 to be movable in the horizontal direction, respectively.
  • the first rotating plate 131 includes a plurality of fixed coupling holes 131a which are spaced apart at regular intervals along the radial direction about the first vertical rotational axis V1, and the horizontal support part 112a includes a plurality of horizontal support parts 112a.
  • the rotary coupling part 112a_2 having the rotary coupling hole RH corresponding to the fixed coupling hole 131a and the rotary coupling part 112a_2 and the fixed coupling hole 131a are inserted into the rotary coupling part 112a_2. It may include a rotation fixing pin (112a_3) for limiting the rotation of the horizontal support (112a).
  • the first rotating plate 131 includes a horizontal guide part 131b for receiving the rail 133a formed on the side surface of the guide 133, and the horizontal guide part 131b moves horizontally along the rail 133a. It may be formed to be possible.
  • the second rotating plate 132 may include the same components as those of each of the above-described first rotating plate 131, except that the second rotating plate 132 includes the second sub-gravity module 120. The difference is that Therefore, hereinafter, the detailed description of the second rotating plate 132 will be omitted, and the description of each component of the first rotating plate 131 will be used as it is.
  • the second rotating plate 132 may include a fixed coupling hole 132a and a horizontal guide portion 132b, and the fixed coupling hole 132a and the horizontal guide portion 132b may be formed of the first rotating plate 131.
  • the horizontal support part 122a of the second sub-gravity module 120 having the same structure as that of the fixed coupling hole 131a and the horizontal guide part 131b, and the rotation coupling part 122a_2 as described above, , May include a rotation fixing pin (122a_3).
  • the guide 133 may include a plurality of rollers 133a, and the plurality of rollers 133a may support the base frame 130 to be movable on the ground. According to this structure, the lumbar spine stabilization apparatus 100 can be easily transported through the roller 133a.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 신체의 상체에 소정의 힘을 가하는 제1 서브 항중력 모듈과, 제1 서브 항중력 모듈을 수직 방향을 따라 연장하는 제1 수직회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제1 회전판을 포함하는 베이스 프레임을 포함하는 요추 안정화 운동 장치를 개시한다.

Description

요추 안정화 운동 장치
본 발명의 실시예들은 요추 안정화 운동 장치에 관한 것이다.
요통은 현대사회에서 매우 심각한 질병이다. 2010년 WHO의 통계를 분석한 논문에 따르면, 요통은 장애를 유발하는 가장 만연한 질병으로 선정되었으며, 대한민국 보건복지부의 2014년 조사에서는 요통이 고령의 노인 집단에서 두 번째로 높은 유병률을 나타낸다고 보고한 바가 있다.
요통을 치료하는 방법에는 여러가지가 있으나, 수술 없이 신체를 보존하기 위해서는 운동을 통해 요추를 안정화시키는 방법이 가장 안전하다고 알려져 있다. 이러한 운동 요법에도 여러가지가 있으나, 그 중 가장 과학적으로 검증된 운동 방법 중 하나가 중심부 안정화 운동, 바로 널리 알려져 있는 코어 운동(core exercise)이다.
다만, 코어 운동은 노인 환자, 비만 환자, 상하지 장애 환자와 같은 신체적으로 취약한 환자들 보다는, 주로 일반인의 기본적인 신체 능력을 능가하는 부상 중인 운동 선수들을 대상으로 개발된 운동이다. 따라서, 코어 운동을 바로 신체적으로 유약한 환자들에게 직접적으로 적용하기에는 무리가 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 요통 치료를 위해 신체적으로 유약한 환자들 스스로 코어 운동을 수행할 수 있도록 보조하는 요추 안정화 운동 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 신체의 상체에 소정의 힘을 가하는 제1 서브 항중력 모듈과, 제1 서브 항중력 모듈을 수직 방향을 따라 연장하는 제1 수직회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제1 회전판을 포함하는 베이스 프레임을 포함하는 요추 안정화 운동 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예는 신체의 하체에 중력과 반대되는 방향으로 소정의 힘을 가하는 제2 서브 항중력 모듈을 더 포함하며, 베이스 프레임은, 제2 서브 항중력 모듈을 수직 방향을 따라 연장하는 제2 수직회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제2 회전판을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 베이스 프레임은, 제1 회전판과 제2 회전판 각각을 수평 방향으로 이동 가능하도록 지지하는 가이드를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 서브 항중력 모듈 또는 제2 서브 항중력 모듈은, 신체의 상체 또는 하체를 지지하는 쿠션과, 제1 회전판에 회전 가능하도록 설치되는 수평지지부와, 제1 회전판과 쿠션을 연결하되 수평 방향을 따라 연장하는 수평회전축을 중심으로 쿠션이 회전 가능하도록 쿠션과 링크 결합되는 수직지지부와, 수평지지부와 수직지지부를 연결하는 연결지지부를 포함하는 지지부와, 제1 회전판과 쿠션을 연결하되, 쿠션에 항중력(anti-gravity)을 가하는 탄성 액추에이터를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 서브 항중력 모듈 또는 제2 서브 항중력 모듈은, 쿠션과 연결지지부를 연결하되, 일단부가 쿠션에 링크 결합되는 제1 링크와, 일단부가 연결지지부에 링크 결합되고 타단부가 제1 링크의 타탄부에 링크 결합되는 제2 링크와, 일단부가 제1 링크 또는 제2 링크에 설치된 제1 고정축에 회전 가능하도록 연결되고, 타단부가 제1 링크 또는 제2 링크에 설치된 제2 고정축에 연결되되, 제2 고정축을 수용하여 제2 고정축에 자유도를 부여하는 가이드홀이 형성된 제3 링크를 포함하는 구속링크를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 수평지지부는 제1 수직회전축 또는 제2 수직회전축을 수용하는 회전중심부를 포함하고, 수평지지부는 제1 수직회전축 또는 제2 수직회전축을 기준으로 회전하는 회전중심부를 따라 상기 제1 회전판 또는 제2 회전판에 대해 회전할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 회전판 또는 제2 회전판은, 제1 수직회전축 또는 제2 수직회전축을 중심으로 방사 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수개의 고정결합공을 포함하고, 수평지지부는 복수개의 고정결합공에 대응하는 회전결합공을 구비하는 회전결합부와, 회전결합부와 고정결합공에 삽입되어 제1 회전판 또는 제2 회전판에 대한 수평지지부의 회전을 제한하는 회전고정핀을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성 액추에이터는, 스크류축을 회전시키는 구동력을 제공하는 모터와, 스크류축의 외주면과 결합되어 스크류축을 따라 이동 가능하고, 쿠션과 링크 결합되는 너트부재와, 너트부재에 설치되어 너트부재와 쿠션 사이에 소정의 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성 액추에이터는 일단이 모터에 설치되고, 타단이 너트부재와 쿠션의 링크 결합 위치에 인접하도록 설치되어 탄성 액추에이터의 변위를 측정하는 제1 변위측정센서를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 탄성 액추에이터는 탄성부재에 설치되어 탄성부재의 변위를 측정하는 제2 변위측정센서를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제2 고정축은 가이드홀 내에서 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하며, 제2 고정축이 제1 위치에 배치되는 경우, 쿠션은 신체의 상체 또는 하체를 수평 방향으로 지지하고, 제2 고정축이 제2 위치에 배치되는 경우, 쿠션은 쿠션과 수직지지부가 링크 결합되는 위치를 중심으로 베이스 프레임 측으로 소정 각도 회전할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 제1 회전판 또는 제2 회전판은 가이드부의 측면에 형성된 레일을 수용하는 수평가이드부를 포함하고, 수평가이드부는 레일을 따라 수평이동 가능하도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 가이드는 복수개의 롤러를 포함하고, 복수개의 롤러는 베이스 프레임을 지면 상에서 이동 가능하도록 지지할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 의하면, 요추 안정성과 관련된 모든 근육에 대해 낮은 부하를 인가함으로써 환자 스스로의 신체를 능동적으로 제어할 수 있게 하는 요추 안정화 운동 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 환자의 근육에 가해지는 외부 부하를 정밀하고 강건하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 의하면 운동 수행 중 환자의 척추 및 상하지에 가해지는 하중을 최소화할 수 있다.
물론, 이러한 효과에 의해 본 발명의 실시예들의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 사이드 브릿지 운동의 정역학적인 해석을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3은 제1 서브 항중력 모듈을 측면에서 바라본 모습을 도시하는 측면도이다.
도 4는 도 3의 제1 서브 항중력 모듈의 작동을 단순화하여 도시하는 개념도이다.
도 5는 베이스 프레임을 상측에서 바라본 모습을 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치를 이용하여 수행할 수 있는 요추 안정화 운동 종류 형태를 개략적으로 도시하는 도면이다.
※ 부호의 설명
100: 요추 안정화 운동 장치 113d, 123d: 제1 변위측정센서
110, 120: 제1 서브 항중력 모듈 113e, 123e: 제2 변위측정센서
111, 121: 쿠션 114, 124: 구속링크
112, 122: 지지부 114a, 124a: 제1 링크
112a, 122a: 수평지지부 114b, 124b: 제2 링크
112a_1, 122a_1: 회전중심부 114c, 124c: 제3 링크
112a_2, 122a_2: 회전결합부 130: 베이스 프레임
112a_3, 122a_3: 회전고정핀 131: 제1 회전판
112b, 122b: 수직지지부 131a, 132a: 고정결합공
112c, 122c: 연결지지부 131b, 132b: 수평가이드부
113, 123: 탄성 액추에이터 132: 제2 회전판
113a, 123a: 모터 133: 가이드
113b, 123b: 너트부재 133a: 롤러
113c, 123c: 탄성부재
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치(100)를 설명하기 이전에, 도 1을 참조하여 오추 안정화 운동 장치(100)의 원리에 대해 개략적으로 설명하기로 한다.
도 1은 사이드 브릿지 운동의 정역학적인 해석을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
여기서, "사이드 브릿지 운동"은 요추 안정화를 위해 사용되는 다양한 운동 자세들 중 비교적 허리에 가해지는 부하(load)가 낮으며, 특히 척추에 부하가 걸리지 않아 널리 사용되는 "컬업(curl-up)(도 6의 (a)와 (d) 참조)", "사이드 브릿지(side-bridge)(도 6의 (b)와 (e) 참조)" 그리고 "버드독(bird-dog)(도 6의 (c)와 (f) 참조)" 중 하나 중 하나를 의미한다.
상세히, 상술한 세가지 운동 자세들은 척추 근육들의 강성(stiffness)을 증가시켜 요추 안정성 향상에 기여한다는 것이 기존의 연구들을 통해 확인된 사실이다. 이러한 세가지 자세들에 의해 요추 안정화 운동을 수행할 경우 서로 다른 특정 근육들을 자극시킬 수 있다.
예컨대, 컬업은 복직근(rectus abdiminis)을 주로 자극시킬 수 있다. 한편, 사이드 브릿지는 오방형근(quadrates lumborum), 외복사근(external oblique), 내복사근(internal oblique), 횡단 복부근(transverse abdominis)을 자극시킬 수 있다. 또한, 버드독은 다열근(multifidii), 흉부기립근(thoracic erector), 요추 기립근(lumbar erector)을 자극시킬 수 있다.
이러한 컬업, 사이드 브릿지 및 버드독 자세를 통해 자극시킬 수 있는 근육들은 허리의 국소 근육과 전역 근육 시스템의 대부분을 포괄하고 있으므로, 이러한 세가지 운동 자세만으로도 요부 안정화 운동을 충분히 수행할 수 있다. 이에 따라, 이하에서는 컬업, 사이드 브릿지 및 버드독 자세를 한데 일컬어 "빅3 자세"라고 정의하기로 한다.
다만, 빅3 자세들은 특정 환자들이 수행하기에는 어려울 수 있다. 즉, 빅3 자세들은 체중을 버티는 형태의 운동이므로, 상체와 하체에 충분한 힘을 가할 수 있는 신체적인 능력이 뒷받침되어야 하기 때문이다. 따라서, 근육이 약한 노인이나 과체중인 경우, 또는 장애로 인해 스스로 신체에 가해지는 힘을 제어하기 어려운 사람들은 빅3 자세로 요추 안정화 운동을 진행하기 어려운 문제점이 있다.
도 1을 참조하면, 신체(B)의 허리 조인트(참조부호 ml의 위치)에 가해지는 토크(τlb)는 허리 조인트(ml)로부터 상체 지지점(US) 까지의 거리 l과, 허리 조인트에서의 점 질량(ml), 그리고 신체 링크들과 지면이 이루는 각도 θ에 의해 정의될 수 있다(하기 수학식 1 참조)
*
τlb=l·mlg·cosθ (수학식 1)
또한, 척추(SS)에 가해지는 힘(Fls)은 상체 링크가 가지고 있는 점 질량을 mt라고 할 경우 하기 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Fls=mtg·sinθ (수학식 2)
상술한 수학식 1을 참조하면, 허리 조인트(ml)에 가해지는 토크(τlb)를 최소화하기 위해서는, 허리 조인트(ml)로부터 상체 지지점(mt)까지의 거리(I)를 조절하는 방법이나, 신체 링크들과 지면이 이루는 각도(θ)를 90도에 가깝도록 조절하는 방법이 있을 수 있다. 하지만, 사람의 신체 구조는 각 사람마다 모두 다르므로 허리 조인트(ml)로부터 상체 지지점(mt)까지의 거리(l)를 조절하는 방법으로는 허리 조인트(ml)에 가해지는 토크(τlb)를 세밀하게 제어할 수 없다. 한편, 신체 링크들과 지면이 이루는 각도(θ)를 90도에 가깝도록 조절할 경우 허리 조인트(ml)에 가해지는 토크(τlb)를 줄일 수는 있으나, 수학식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 신체 링크들과 지면이 이루는 각도(θ)를 90도에 가깝도록 조절할 경우 척추(SS)에 가해지는 힘(Fls)은 오히려 증가할 수 있다.
이러한 이유들 때문에, 허리 조인트(ml)에 가해지는 토크(τlb)를 줄이기 위하여 허리 조인트(ml)에서 발생하는 중력(mlg)에 반대되는 힘, 즉 항중력(anti-gravity force)을 허리 조인트(ml)에 가하는 방법을 고안해낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치(100)는 후술할 제1 서브 항중력 모듈(110)과 제2 서브 항중력 모듈(120), 더 상세하게는 탄성 액추에이터(113)(123)를 구비하여 이러한 항중력을 허리 조인트(ml)에 가할 수 있다.
만약 이러한 항중력(Fanti-g)이 허리 조인트(mt)에 가해질 경우, 허리 조인트(mt)에 가해지는 토크(τlb)는 이하 수학식 3으로 정의될 수 있다.
τlb=l·(mlg-Fanti-g)·cosθ (수학식 3)
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치(100)의 구성요소들과 그 결합관계에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치를 도시하는 사시도이고, 도 3은 제1 서브 항중력 모듈을 측면에서 바라본 모습을 도시하는 측면도이며, 도 4는 도 3의 제1 서브 항중력 모듈의 작동을 단순화하여 도시하는 개념도이고, 도 5는 베이스 프레임을 상측에서 바라본 모습을 도시하는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치(100)는 신체에 항중력을 가하는 제1 서브 항중력 모듈(110)과 제2 서브 항중력 모듈(120) 및 제1 서브 항중력 모듈(110)과 제2 서브 항중력 모듈(120)을 지지하는 베이스 프레임(130)을 포함할 수 있다.
제1 서브 항중력 모듈(110)은 신체의 상체에 중력과 반대되는 방향으로 소정의 힘(항중력)을 가할 수 있다. 또한, 제2 서브 항중력 모듈(120)은 신체의 하체에 중력과 반대되는 방향으로 소정의 힘(항중력)을 가할 수 있다.
이러한 제1 서브 항중력 모듈(110)과 제2 서브 항중력 모듈(120)은 후술하겠으나 실질적으로 동일한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 차이점은 각각 제1 회전판(131)과 제2 회전판(132)에 설치되어 각각 신체의 상체 또는 하체에 항중력을 가하는 점이다.
따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 서브 항중력 모듈(110)에 대해서만 설명하기로 하고, 제2 서브 항중력 모듈(120)에 대해서는 자세한 설명은 생략하되, 제1 서브 항중력 모듈(110)에 대한 구체적인 설명을 그대로 원용하기로 한다.
다만, 도면에서 제1 서브 항중력 모듈(110)을 이루는 구성요소들에 대해서는 예컨대 111, 112와 같이 참조부호를 정의하는 바, 제2 서브 항중력 모듈(120)을 이루는 구성요소들에 대해서는 121, 122와 같이 참조부호를 정의하기로 한다. 이때, 참조부호 111과 121이 지칭하는 구성요소는 동일하며, 112와 122가 지칭하는 구성요소 또한 동일함을 밝혀둔다.
구체적으로, 도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 제1 서브 항중력 모듈(110)은 상체를 지지하는 쿠션(111)과, 쿠션(111)을 지지하는 지지부(112)와, 쿠션(111)에 항중력을 가하는 탄성 액추에이터(113)와, 쿠션(111)과 지지부(112)를 연결하되 쿠션(111)의 회전 범위를 정의하는 구속링크(114)를 포함할 수 있다.
쿠션(111)은 요추 안정화 운동 시 상체가 뉘여지는 구성요소로써, 도 4에 도시된 바와 같이 수평회전축(R1)을 중심으로 회전 운동할 수 있다. 이러한 쿠션(111)의 회전 운동에 대해서는 이하에서 제1 서브 항중력 모듈(110)의 각 구성요소들을 모두 설명한 이후에 다시 상세하게 설명하기로 한다.
다음으로, 지지부(112)는 제1 회전판(131)에 회전 가능하도록 설치되는 수평지지부(112a)와, 제1 회전판(131)과 쿠션(111)을 연결하되 수평 방향을 따라 연장하는 수평회전축(R1)을 중심으로 쿠션(111)이 회전 가능하도록 쿠션(111)과 링크 결합되는 수직지지부(112b)와, 수평지지부(112a)와 수직지지부(112b)를 연결하는 연결지지부(112c)를 포함할 수 있다.
상세히, 수평지지부(112a)는 제1 수직회전축(도 2의 V1)을 수용하는 회전중심부(112a_1)를 포함할 수 있고, 수평지지부(112a)는 제1 수직회전축(V1)을 기준으로 회전하는 회전중심부(112a_1)를 따라 함께 제1 회전판(131)에 대해 회전할 수 있다.
또한, 탄성 액추에이터(113)는 제1 회전판(131)과 쿠션(111)을 연결하되, 쿠션(111)에 항중력을 가할 수 있다. 상세히, 도 3을 참조하면, 탄성 액추에이터(113)는 스크류축(SA)을 회전시키는 구동력을 제공하는 모터(113a)와, 스크류축(SA)의 외주면과 결합되어 스크류축(SA)을 따라 이동 가능하고, 쿠션(111)과 링크 결합(도 3의 R5 참조)되는 너트부재(113b)와, 너트부재(113b)에 설치되어 너트부재(113b)와 쿠션(111) 사이에 소정의 탄성력을 제공하는 탄성부재(113c)를 포함할 수 있다.
또한, 탄성 액추에이터(113)는 일단이 모터(113a)에 설치되고, 타단이 너트부재(113b)와 쿠션(111)의 링크 결합 위치(R5)에 인접하도록 설치되어 탄성 액추에이터(113)의 변위를 측정하는 제1 변위측정센서(113d)를 더 포함할 수 있다. 또한, 탄성 액추에이터(113)는 탄성부재(113c)에 설치되어 탄성부재(113c)의 변위를 측정하는 제2 변위측정센서(113e)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 탄성 액추에이터(113)에서 생성되는 항중력은 쿠션(111)의 회전 운동에 의한 탄성 액추에이터(113)의 변위와 탄성부재(113c)의 변위를 제어함으로써 출력될 수 있다. 따라서, 제1 변위측정센서(113d)와 제2 변위측정센서(113e)에서 각각 측정되는 탄성 액추에이터(113)의 변위와 탄성부재(113c)의 변위에 대한 정보는 별도로 구비되는 제어부(미도시)에서 취합되어 다시 탄성 액추에이터(113)로 전달되어 탄성 액추에이터(113)가 출력하는 항중력에 반영될 수 있다.
구속링크(114)는 쿠션(111)과 연결지지부(112c)를 연결하되, 일단부가 쿠션(111)에 링크 결합(도 3의 R2 참조)되는 제1 링크(114a)와, 일단부가 연결지지부(112c)에 링크 결합(도 3의 R3 참조)되고 타단부가 제1 링크(114a)의 타단부에 링크 결합(도 3의 R4 참조)되는 제2 링크(114b)와, 일단부가 제1 링크(114a) 또는 제2 링크(114b)에 설치된 제1 고정축(F1)에 회전 가능하도록 연결되고, 타단부가 제1 링크(114a) 또는 제2 링크(114b)에 설치된 제2 고정축(F2)에 연결되되, 제2 고정축(F2)을 수용하여 제2 고정축(F2)에 자유도를 부여하는 가이드홀(GH)이 형성된 제3 링크를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 고정축(F1)과 제2 고정축(F2)이 각각 제1 링크(114a) 또는 제2 링크(114b)에 설치될 수 있다는 것은, 만약 도 3에 도시된 바대로 제1 고정축(F1)이 제1 링크(114a)에 형성될 경우 제2 고정축(F2)은 제2 링크(114b)에 형성될 수 있으며, 반대로 도면에 도시되지는 않았으나 제1 고정축(F1)이 제2 링크(114b)에 형성될 경우 제2 고정축(F2)은 제1 링크(114a)에 형성될 수 있음을 의미한다.
여기서, 가이드홀(GH)은 제2 고정축(F2)이 형성된 위치에 형성되므로, 도 3은 가이드홀(GH)이 제2 링크(114b) 측에 형성된 모습을 나타내나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 제2 고정축(F2)이 제1 링크(114a)에 형성될 경우 가이드홀(GH)은 제1 링크(114a)에 형성될 수도 있다. 다만, 이하에서는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 고정축(F1)은 제1 링크(114a)에 형성되고, 제2 고정축(F2)은 제2 링크(114b)에 형성되며, 제3 링크(114c)의 가이드홀(GH)은 제2 링크(114b) 측에 형성된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
상세히, 도 4를 참조하면, 제2 고정축(F2)은 가이드홀(GH) 내에서 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이에서 이동가능하다. 예컨대, 제2 고정축(F2)이 제1 위치(P1)에 배치되는 경우(도 (a), (b) 참조), 쿠션(111)은 신체의 상체를 수평 방향으로 지지할 수 있다. 한편, 제2 고정축(F2)이 제2 위치(P2)에 배치되는 경우(도 4(b) 참조), 쿠션(111)은 쿠션(111)과 수직지지부(112b)가 링크 결합되는 위치, 즉 수평회전축(R1)을 중심으로 베이스 프레임(130) 측으로 소정 각도 회전(θmin> θmax)할 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 상술한 바와 같이 제2 고정축(F2)이 제2 위치(P2)에 배치될 경우, 즉 쿠션(111)이 수평회전축(R1)을 중심으로 베이스 프레임(130) 측으로 소정 각도 회전(θmin> θmax)할 경우, 신체에 의해 쿠션(111)에 가해지는 중력을 Fext라고 할 경우, 탄성 액추에이터(113)에서 쿠션(111)으로 가하는 항중력은 FSEA로 정의할 수 있다.
이는, 구속링크(114)가 쿠션(111)의 회전 범위를 제한시키는 기능을 갖고 있음을 의미한다. 즉, 구속링크(114)는 쿠션(111)의 회전 범위를 θmin에서 θmax 사이로 제한할 수 있다.
또한, 구속링크(114)의 존재로 인해, 탄성 액추에이터(113)의 탄성부재(113c) 고유의 강성(stiffness)을 능가하는 강성을 구현할 수 있다. 예컨대, 신체의 무게로 인해 쿠션(111)에 가해지는 외력(Fext)보다 탄성 액추에이터(113)가 쿠션(111)에 가하는 항중력(FSEA)이 클 경우, 쿠션(111)은 일종의 강체로 기능할 수 있으나, 외력(Fext)이 탄성 액추에이터(113)에 의해 출력 가능한 항중력(FSEA)을 초과할 경우에는 쿠션(111)의 회전 운동을 제한할 수 없을 수도 있다.
하지만, 구속링크(114)의 존재로 인해, 외력(Fext)이 탄성 액추에이터(113)에 의해 출력 가능한 항중력(FSEA)을 초과할 경우에도 쿠션(111)의 회전 범위를 θmin에서 θmax 사이로 제한할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 구성된 요추 안정화 운동 장치(100)에 의하면, 탄성 액추에이터(113)와 구속링크(114)를 통해 쿠션(111)에 가해지는 항중력(Fanti-g)을 제어할 수 있으며, 이러한 항중력(Fanti-g)이 가해지는 쿠션(111)에 환자의 허리 조인트(미도시)를 위치시킬 경우 환자의 허리 조인트에 가해지는 토크(도 1의 τlb 참조)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 요추 안정성과 관련된 환자의 특정 근육에 대해 중력보다 낮은 부하(중력에서 항중력을 뺀 나머지 부하)를 인가할 수 있으며, 이는 환자 스스로의 신체를 능동적으로, 정밀하게 제어할 수 있도록 해준다. 따라서, 결과적으로 본 발명의 실시예에 따른 요추 안정화 운동 장치에 따르면 요추 안정화 운동 중 환자의 척추 및 상하지에 가해지는 하중을 최소화하여, 안전하고 효과적인 요추 안정화 운동을 구현할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 베이스 프레임(130)은 제1 서브 항중력 모듈(110)을 수직 방향을 따라 연장하는 제1 수직회전축(V)을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제1 회전판(131)과, 제2 서브 항중력 모듈(120)을 수직 방향을 따라 연장하는 제2 수직회전축(V2)을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제2 회전판(132)과, 제1 회전판(131)과 제2 회전판(132)을 각각 수평 방향으로 이동 가능하도록 지지하는 가이드(133)를 포함할 수 있다.
상세히, 제1 회전판(131)은 제1 수직회전축(V1)을 중심으로 방사 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수개의 고정결합공(131a)을 포함하고, 수평지지부(112a)는 복수개의 고정결합공(131a)에 대응하는 회전결합공(RH)을 구비하는 회전결합부(112a_2)와, 회전결합부(112a_2)와 고정결합공(131a)에 삽입되어 제1 회전판(131)에 대한 수평지지부(112a)의 회전을 제한하는 회전고정핀(112a_3)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 회전판(131)은 가이드 (133)의 측면에 형성되는 레일(133a)을 수용하는 수평가이드부(131b)를 포함하고, 수평가이드부(131b)는 레일(133a)을 따라 수평 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
여기서, 제2 회전판(132)은 상술한 제1 회전판(131)의 각각의 구성요소들과 동일한 구성요소들을 포함할 수 있으며, 다만 제2 회전판(132)은 제2 서브 항중력 모듈(120)과 결합한다는 차이점이 있다. 따라서, 이하에서는 제2 회전판(132)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 제1 회전판(131)의 각 구성요소들에 대한 설명을 그대로 원용하기로 한다.
예컨대, 제2 회전판(132)은 고정결합공(132a)과 수평가이드부(132b)를 포함할 수 있으며, 이러한 고정결합공(132a)과 수평가이드부(132b)는 제1 회전판(131)의 고정결합공(131a)과 수평가이드부(131b)와 동일한 구조를 가지며, 또한 이에 대응하는 제2 서브 항중력 모듈(120)의 수평지지부(122a)는 상술한 바와 같이 회전결합부(122a_2)와, 회전고정핀(122a_3)을 포함할 수 있다.
또한, 가이드(133)는 복수개의 롤러(133a)를 구비할 수 있으며, 이러한 복수개의 롤러(133a)는 베이스 프레임(130)을 지면 상에서 이동 가능하도록 지지할 수 있다. 이와 같은 구조에 따라, 요추 안정화 운동 장치(100)는 롤러(133a)를 통해 용이하게 운반이 가능하다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 신체의 상체에 중력과 반대되는 방향으로 소정의 힘을 가하는 제1 서브 항중력 모듈;
    상기 제1 서브 항중력 모듈을 수직 방향을 따라 연장하는 제1 수직회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제1 회전판을 포함하는 베이스 프레임;을 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    신체의 하체에 중력과 반대되는 방향으로 소정의 힘을 가하는 제2 서브 항중력 모듈을 더 포함하며,
    상기 베이스 프레임은, 상기 제2 서브 항중력 모듈을 수직 방향을 따라 연장하는 제2 수직회전축을 중심으로 회전 가능하도록 지지하는 제2 회전판을 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임은, 상기 제1 회전판과 상기 제2 회전판 각각을 수평 방향으로 이동 가능하도록 지지하는 가이드를 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 서브 항중력 모듈 또는 상기 제2 서브 항중력 모듈은,
    신체의 상체 또는 하체를 지지하는 쿠션과,
    상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판에 회전 가능하도록 설치되는 수평지지부와, 상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판과 상기 쿠션을 연결하되 수평 방향을 따라 연장하는 수평회전축을 중심으로 상기 쿠션이 회전 가능하도록 상기 쿠션과 링크 결합되는 수직지지부와, 상기 수평지지부와 상기 수직지지부를 연결하는 연결지지부를 포함하는 지지부와,
    상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판과 상기 쿠션을 연결하되, 상기 쿠션에 항중력(anti-gravity)을 가하는 탄성 액추에이터를 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 서브 항중력 모듈 또는 상기 제2 서브 항중력 모듈은,
    상기 쿠션과 상기 연결지지부를 연결하되, 일단부가 상기 쿠션에 링크 결합되는 제1 링크와, 일단부가 상기 연결지지부에 링크 결합되고 타단부가 상기 제1 링크의 타탄부에 링크 결합되는 제2 링크와, 일단부가 상기 제1 링크 또는 상기 제2 링크에 설치된 제1 고정축에 회전 가능하도록 연결되고, 타단부가 상기 제1 링크 또는 상기 제2 링크에 설치된 제2 고정축에 연결되되, 상기 제2 고정축을 수용하여 상기 제2 고정축에 자유도를 부여하는 가이드홀이 형성된 제3 링크를 포함하는 구속링크를 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 수평지지부는 상기 제1 수직회전축 또는 상기 제2 수직회전축을 수용하는 회전중심부를 포함하고,
    상기 수평지지부는 상기 제1 수직회전축 또는 상기 제2 수직회전축을 기준으로 회전하는 상기 회전중심부를 따라 함께 상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판에 대해 회전하는, 요추 안정화 운동 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판은,
    상기 제1 수직회전축 또는 상기 제2 수직회전축을 중심으로 방사 방향을 따라 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 복수개의 고정결합공을 포함하고,
    상기 수평지지부는 상기 복수개의 고정결합공에 대응하는 회전결합공을 구비하는 회전결합부와, 상기 회전결합부와 상기 고정결합공에 삽입되어 상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판에 대한 상기 수평지지부의 회전을 제한하는 회전고정핀을 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 탄성 액추에이터는,
    스크류축을 회전시키는 구동력을 제공하는 모터와,
    상기 스크류축의 외주면과 결합되어 상기 스크류축을 따라 이동 가능하고, 상기 쿠션과 링크 결합되는 너트부재와,
    상기 너트부재에 설치되어 상기 너트부재와 상기 쿠션 사이에 소정의 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 탄성 액추에이터는 일단이 상기 모터에 설치되고, 타단이 상기 너트부재와 상기 쿠션의 링크 결합 위치에 인접하도록 설치되어 상기 탄성 액추에이터의 변위를 측정하는 제1 변위측정센서를 더 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 탄성 액추에이터는 상기 탄성부재에 설치되어 상기 탄성부재의 변위를 측정하는 제2 변위측정센서를 더 포함하는, 요추 안정화 운동 장치.
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 고정축은 상기 가이드홀 내에서 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동 가능하며,
    상기 제2 고정축이 상기 제1 위치에 배치되는 경우, 상기 쿠션은 신체의 상체 또는 하체를 수평 방향으로 지지하고,
    상기 제2 고정축이 상기 제2 위치에 배치되는 경우, 상기 쿠션은 상기 쿠션과 상기 수직지지부가 링크 결합되는 위치를 중심으로 상기 베이스 프레임 측으로 소정 각도 회전하는, 요추 안정화 운동 장치.
  12. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 회전판 또는 상기 제2 회전판은 상기 가이드의 측면에 형성된 레일을 수용하는 수평가이드부를 포함하고,
    상기 수평가이드부는 상기 레일을 따라 수평 이동 가능하도록 형성되는, 요추 안정화 운동 장치.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 가이드는 복수개의 롤러를 포함하고,
    상기 복수개의 롤러는 상기 베이스 프레임을 지면 상에서 이동 가능하도록 지지하는, 요추 안정화 운동 장치.
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