KR102097066B1 - 기립 훈련장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 기립보조의자(100)와 상기 기립보조의자 전방에 위치하며 사용자의 발을 지지하는 발판(200)과 사용자의 손이 파지하는 손잡이(300)를 포함하는 기립 훈련장치에 있어서, 상기 기립보조의자(100)는, 몸체를 이루는 수직프레임(110); 상기 수직프레임과 분리되어 상대적인 회전운동이 가능하며 사용자의 둔부를 지지하는 상면(112); 일단은 상기 수직프레임의 하부 바닥면에 회동가능한 제1조인트(130)로 연결되고, 타단은 상기 상면에 회동가능한 제2조인트(140)로 연결되고 길이방향 신장이 가능한 실린더(125); 상기 상면의 하부에서 수직으로 연장되어 형성되고, 곡선형상의 가이드홈(155)을 가진 가이드 플레이트(150); 상기 수직프레임의 내측에 돌출되고 상기 가이드홈에 삽입되어, 상기 상면의 회전운동을 가이드하는 가이드 돌기(115);를 구비하는 기립 훈련장치를 제공한다.

Description

기립 훈련장치{SIT-TO-STAND TRAINING MACHINE}

본 발명은 기립 훈련장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 사용자가 기립 동작을 자연스러운 동작으로 보조할 수 있으면서 동시에 사용자의 움직임을 피드백할 수 있는 기립 훈련장치에 관한 것이다.

일반적으로 뇌졸중, 편마비 환자 및 교통사고나 훈련 중의 골절사고 등으로 오랫동안 병상에 있거나, 만성적인 훈련부족 등으로 팔이나 다리의 근력이 약화된 경우, 환자의 신체 기능을 회복시키고 훈련 조절 능력을 향상시키기 위하여 재활 훈련을 지속적으로 실시하여야 한다. 사람이 보행하기 위한 조건으로는 체간의 안정, 팔다리의 근력 또는 감각 등이 필요하게 되며, 안정화된 체간의 조건은 사람이 앉아 있을 때 요부는 전만되어 있어야 하며 골반은 앞쪽으로 기울어져야 한다.

그러나 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 척수손상 또는 뇌성마비 등에 의해 유발된 편마비 또는 사지마비 등으로 오랫동안 누워 있던 환자들은 안정화된 체간의 조건과는 반대로 요부는 후만되고, 골반은 뒤쪽으로 기울어져 있는 경우가 대부분이므로, 체간과 골반을 정상화시켜 올바른 재활 훈련이 가능하도록 하는 체간 재활 훈련 기구가 필요하며 특히 기립 동작을 보조할 수 있는 장치가 필요하다.

특히, 기립과 보행이 불가능한 근신경 손상 장애인들은 초기 재활 시 앉은 자세에서 기립을 하는 훈련이 요구되며, 앉은 자세에서 기립을 하기 위해서는 앉은 자세에서 인체 중심이 앞쪽으로 이동하여야 하며, 이를 위해서는 앉은 자세에서 체간은 앞으로 숙이고, 발의 위치는 뒤쪽으로 당기는 복합적인 동작이 나타나야 하는데 움직임 제어에 장애가 있는 장애인들의 경우 이러한 복합적인 동작을 발휘하기 어렵게 된다. 또한, 근신경 손상으로 인해 자신이 행하고 있는 동작에 대한 인식이 낮아 올바른 동작을 행하고 있는지에 대한 판단을 하기가 어렵게 된다.

이와 관련되는 선행문헌으로는 특허 제10-1325100호(쉽게 기립할 수 있는 프론 스탠더)에서는 발판이 세워지도록 회전가능하게 구성함으로써, 사용자가 앉거나 누운 상태에서 발을 발판에 올려놓게 하고, 그 다음 몸을 일으킬 수 있게 하는 장치를 개시하고 있으며, 특허 제10-1318768호(프론 스탠더)에서는 기립 동작을 할 때에 사용자의 키나 장애 정도에 따라 장치의 높이를 조절할 수 있는 장치를 개시하고 있다.

그러나, 이러한 선행문헌들 중 특허 제10-1325100(쉽게 기립할 수 있는 프론 스탠더)호는 발판이 세워지도록 회전가능하게 구성되어 있으나, 기립 시 발 고정 부위가 움직이지 않기 때문에 일상에서 나타나는 기립 동작이 이루어지지 않는 문제가 있고, 특허 제10-1318768(프론 스탠더)호는 사용자의 키나 장애 정도에 따라 장치의 높이 및 발판의 위치를 조절할 수 있는 장치로 편한 자세에서 기립 훈련을 실시 할 수 있으나, 기기의 높이 및 발판이 위치를 변경한 후 고정을 해야 하기 때문에 훈련 움직임에 대한 반응 효과적인 훈련을 할 수 없는 등 문제가 있었다.

본 발명은, 장애인들이 가지고 있는 복합적인 동작의 어려움, 자기 동작 인식의 문제점을 극복하기 위하여 기립 자세 시 요구되는 동작을 보조할 수 있는 기기 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 자기 스스로의 동작에 대한 실시간 피드백 정보를 전달하여 재활 훈련을 하는 장애인들의 기립 훈련을 보다 효과적으로 할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

특히, 사용자의 동작과 기기 움직임의 정보를 실시간으로 제공하여 기립자세를 훈련할 수 있도록 보조하면서, 기립 훈련 시 다리 당기기 -> 상체 숙이기 -> 일어나기 순의 인간의 기립자세 특성을 파악하여 인체 구조에 적합한 올바른 기립 자세를 발휘할 수 있도록 보조하는 훈련 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기립보조의자(100)와 상기 기립보조의자 전방에 위치하며 사용자의 발을 지지하는 발판(200)과 사용자의 손이 파지하는 손잡이(300)를 포함하는 기립 훈련장치에 있어서,

상기 기립보조의자(100)는, 몸체를 이루는 수직프레임(110); 상기 수직프레임과 분리되어 상대적인 회전운동이 가능하며 사용자의 둔부를 지지하는 상면(112); 일단은 상기 수직프레임의 하부 바닥면에 회동가능한 제1조인트(130)로 연결되고, 타단은 상기 상면에 회동가능한 제2조인트(140)로 연결되고 길이방향 신장이 가능한 실린더(125); 상기 상면의 하부에서 수직으로 연장되어 형성되고, 곡선형상의 가이드홈(155)을 가진 가이드 플레이트(150); 상기 수직프레임의 내측에 돌출되고 상기 가이드홈에 삽입되어, 상기 상면의 회전운동을 가이드하는 가이드 돌기(115);를 구비하는 기립 훈련장치를 제공한다.

상기 기립보조의자는, 상기 제1조인트와 제2조인트는 유니버설 조인트이어서, 상기 실린더의 길이방향 신장시 실린더는 상기 제1조인트를 회전축으로 하여 소정 각도 회전하게 된다.

상기 기립보조의자는, 상기 실린더를 구동하여 실린더의 길이방향 신축동작을 위한 동력을 제공하는 모터(120);를 더 포함한다.

상기 발판은 전후 방향으로 슬라이딩 가능하고, 상기 발판이 사용자에 의해 뒤로 당겨져 슬라이딩되면, 상기 모터가 작동하여 상기 실린더의 길이가 신장된다.

상기 기립보조의자의 전방에 위치하고, 기립동작시 사용자의 동작과 기립보조의자의 동작의 피드백 정보를 디스플레이하는 장치를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 인간의 기립 움직임을 구현하여 기립 훈련의 효과를 극대화할 수 있으며, 사용자가 자신의 신체 기능 회복 정도에 따라 다양한 훈련 프로토콜을 활용하여 앉은 자세에서 기립하는 동작을 훈련할 수 있는 효과가 발생한다.

본 발명은, 재활 초기 자세 조절이 필요한 근신경 장애를 가진 장애인들의 초기 재활효과를 극대화할 수 있으며, 병원이나 치료사의 도움을 최소화며 스스로 훈련을 할 수 있으며, 난이도가 높은 기립 자세 훈련을 정확한 프로토콜과 자세를 가이드 하면서 실시할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기립 훈련장치의 사용상태도이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 기립 훈련장치의 기립전 모습이며,
도 4와 도 5는 상기 기립 훈련장치의 기립후 모습이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 기립 훈련장치를 이용하여 훈련시 피드백 제공 UI의 한 모습이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 기립 훈련장치를 이용하여 훈련시 디스플레이되는 실시간 피드백 제공 모습이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 피드백이 가능한 기립 훈련장치의 사용상태도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 피드백이 가능한 기립 훈련장치의 기립전 모습이며, 도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 피드백이 가능한 기립 훈련장치의 기립후 모습이다.

도 1과 도 2를 보면, 기립 재활 훈련을 하는 사용자가, 기립보조의자(100)에 앉은 상태에서 상기 기립보조의자 전방에 위치하며 사용자의 발을 지지하는 발판(200)에 발을 위치하고 손잡이(300)를 손으로 잡고서 일어서는 기립동작을 하고 있는 모습을 보여준다.

도 3 내지 도 5를 참고 하여, 상기 기립보조의자(100)를 살펴보면, 몸체를 이루는 수직프레임(110)과 수직프레임의 하부 바닥 그리고, 수직프레임의 상측에 사용자의 둔부가 안착되는 상면(112)이 구비된다. 여기서 상기 상면(112)은 상기 수직프레임(110)과 분리되어 상대적인 회전운동이 가능하게 구비된다. 즉, 사용자가 일어서는 기립동작시 상기 상면이 회전하여 경사각을 이루게 되면서 사용자의 기립동작을 보조하게 된다. 도 3은 사용자가 기립보조의자에 앉은 상태이며, 도 4와 도 5는 사용자가 기립한 상태를 도시하고 있으며, 설명 편의상 기립보조의자만을 도시하고 있으며, 내부 구조를 보이기 위해 프레임의 일부를 제거하였다.

기립과정에서 상기 상면이 회전하면서 사용자의 둔부를 지지하기 위해 기립보조의자 내부에 모터(120)와, 실린더(125)를 구비한다. 여기서 실린더(125)의 일단은 상기 수직프레임의 하부 바닥면에 회동가능한 제1조인트(130)로 연결되고, 실린더(125)의 타단은 상기 상면(112)에 회동가능한 제2조인트(140)로 연결된다. 그리고, 실린더는 모터(120) 작동에 의해 길이방향으로 신장이 가능하다. 즉, 모터 작동에 의해 실린더가 신장하면서 상기 상면(112)이 회전하는 동작이 이루어진다.

상기 상면의 회전동작이 사용자의 둔부를 밀어주면서 기립 보조 동작이 자연스럽게 이루어지도록 하기 위해서는 상기 상면이 특정한 곡선 궤적을 그리면서 회전이 이루어져야 한다. 이를 위해, 본 발명은 상면의 하부에 일체로 구비되는 가이드 플레이트(150)와 수직프레임의 내측에 돌출된 가이드 돌기(115)를 구비한다.

가이드 플레이트(150)는 상기 상면(112)의 하부에서 수직으로 연장되고, 곡선형상의 가이드홈(155)을 가진다. 그리고, 상기 가이드 돌기(115)는 상기 수직프레임(110)의 내측으로 돌출되고 상기 가이드홈에 삽입된다. 가이드 플레이트(150)와 상면(112)는 일체로 연결되어 있어서, 가이드 플레이트의 회전 궤적을 구속함으로써, 상기 상면의 회전 궤적을 구속하는 원리이다. 그리고, 상기 제1조인트와 제2조인트는 유니버설 조인트이어서, 상기 실린더의 길이방향 신장시 실린더는 상기 제1조인트를 회전축으로 하여 소정 각도 회전하면서 신장되고, 이 과정에서 가이드 돌기(115)가 상기 가이드홈에 삽입된 상태에서 가이드 플레이트(150)가 회전하게 되고, 그 결과 상기 상면(112)이 특정 궤적을 그리면서 회전하게 된다. 이를 통해, 상면이 회전하면서 사용자의 둔부를 밀면서 기립동작을 보조하게 된다.

그리고, 상기 발판(200)은 전후 방향으로 슬라이딩 가능하고, 상기 발판이 사용자에 의해 뒤로 당겨져 슬라이딩되면, 상기 모터가 작동하여 상기 실린더의 길이가 신장되도록 제어하는 제어부를 더 가질 수 있다. 발판을 뒤로 당기는 동작이 우선 이루어지면 상기 모터가 작동하는 이유는, 사용자가 기립 동작을 실시할 때 발판이 슬라이딩 됨으로써 사용자가 발을 뒤로 당길 수 있게 되어 사용자는 쉽게 신체중심 이동이 가능하게 도움을 줄 수 있기 때문이고, 또한 발판의 슬라이딩을 감지하여 사용자의 기립 동작 개시를 판별하도록 한 것이다. 발판에는 발을 고정하는 고정부위와 앞뒤 움직임을 감지하는 센서가 부착되어 있다.

또한, 상기 기립보조의자의 전방에 위치하고, 기립동작시 사용자의 동작과 기립보조의자의 동작의 피드백 정보를 디스플레이하는 장치를 더 포함할 수 있다. 이것은 기립 동작 시 자신의 움직임을 인지하기 어려운 장애인들을 위해 자신의 동작과 기기의 움직임에 대한 피드백 정보를 제공하기 위함이다.

피드백 정보를 제공하기 위해, 사용자의 신체 일부(예: 등 부위)에 IMU 센서를 부착하고, IMU 센서는 모니터 혹은 태블릿을 통해 사용자의 움직임을 실시간으로 제공하게 할 수 있다. 피드백 정보 제공 모니터 혹은 태블릿에는 움직임 목표가 표시되어 있어 사용자에게 올바른 동작 정보를 제공한다(예시: 도 1과 도 2). 사용자 UI에는 기립 훈련 시 동작의 순서를 3단계로 구분하여, 사용자의 기능 수준에 따라 순차적 혹은 동시에 피드백을 제공할 수 있도록 설정하는 것도 가능하고, 각 단계별 수행하여야 하는 과제의 동작과 범위에 대한 가이드 라인을 제시할 수도 있다(도 6).

또한, IMU 센서에는 피드백 엑츄에이터가 내장되어 있어 움직임이 일정 범위를 벗어나게 되면 진동 혹은 화면에 움직임 오류에 대한 정보를 전달할 수도 있다(도 7). 피드백 모니터 혹은 태블릿에 제시된 목표 동작을 달성하게 되면 사용자의 동작이 올바르게 성공했다는 표시와 함께 피드백 엑츄에이터가 과제 성공에 대한 정보를 제공할 수도 있다(도 7).

즉, 사용자는 상기 디스플레이되는 피드백 모습을 보면서 기립 훈련을 할 수 있다. 사용자의 동작이 잘 이루어지게 되면 화면에 자기 동작의 모습이 색이 바뀌면서 성공 여부를 알려줄 수 있고 이와 동시에 등 부위의 센서에서도 진동으로 성공 여부를 전달할 수도 있을 것이며, 기타 다른 수단으로 기립 성공여부를 알려줄 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

1. 기립보조의자(100)와 상기 기립보조의자 전방에 위치하며 사용자의 발을 지지하는 발판(200)과 사용자의 손이 파지하는 손잡이(300)를 포함하는 기립 훈련장치에 있어서,
   상기 기립보조의자(100)는, 몸체를 이루는 수직프레임(110); 상기 수직프레임과 분리되어 상대적인 회전운동이 가능하며 사용자의 둔부를 지지하는 상면(112); 일단은 상기 수직프레임의 하부 바닥면에 회동가능한 제1조인트(130)로 연결되고, 타단은 상기 상면에 회동가능한 제2조인트(140)로 연결되고 길이방향 신장이 가능한 실린더(125); 상기 상면의 하부에서 수직으로 연장되어 형성되고, 곡선형상의 가이드홈(155)을 가진 가이드 플레이트(150); 상기 수직프레임의 내측에 돌출되고 상기 가이드홈에 삽입되어, 상기 상면의 회전운동을 가이드하는 가이드 돌기(115); 및 상기 실린더를 구동하여 실린더의 길이방향 신축동작을 위한 동력을 제공하는 모터(120);를 포함하고,
   상기 발판은 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 구비되고, 상기 발판이 사용자에 의해 뒤로 당겨져 슬라이딩되면, 상기 모터가 작동하여 상기 실린더의 길이가 신장되는 것을 특징으로 하는 기립 훈련장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기립보조의자는,
   상기 제1조인트와 제2조인트는 유니버설 조인트이어서, 상기 실린더의 길이방향 신장시 실린더는 상기 제1조인트를 회전축으로 하여 소정 각도 회전하는 것을 특징으로 하는 기립 훈련장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 기립보조의자의 전방에 위치하고, 기립동작시 사용자의 동작과 기립보조의자의 동작의 피드백 정보를 디스플레이하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기립 훈련장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 사용자의 동작에 대한 피드백 정보를 생성하기 위해, 사용자의 신체에 부착되는 IMU센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기립 훈련장치.

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