KR20190051421A - 자세 교정용 슬링바를 구비한 보행 재활 훈련 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가이드 레일을 따라 이동하는 주행모듈과, 상기 주행모듈에 연결되고 재활 훈련자의 신체를 지지하는 와이어를 구비한 보행 재활 훈련 장치로서, 상기 와이어에 연결되어 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 균형모듈; 및 상기 균형모듈의 하부에 연결되고 훈련자의 신체를 고정하는 하네스;를 포함하고, 상기 균형모듈(300)은, 횡방향으로 구비되는 슬링바(310); 상기 슬링바에 구비되고 상기 와이어에 연결되는 연결부재(320); 상기 슬링바의 좌우 양단에서 하부로 연장되어 하네스에 각각 체결되는 제1 및 제2연결부재(340,350);로 이루어지고, 상기 연결부재는 상기 슬링바의 길이방향을 따라 이동가능하게 구비되어 재활 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 보행 재활 훈련 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 착용하는 하네스를 상측에서 지지하면서 좌우균형을 유지할 수 있는 슬링바를 제공함으로써 재활 훈련자의 동작에 따른 좌우 균형 상실 동작을 반영하여 훈련자의 보행 균형을 유지하면서 재활 치료과정을 이어갈 수 있어서 재활치료의 효과를 더욱 높일 수 있다.

Description

자세 교정용 슬링바를 구비한 보행 재활 훈련 장치{A GAIT REHABILITATION DEVICE WITH SLING BAR}

본 발명은 보행 재활 훈련 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 케이블이 삽입된 레일 플랫폼을 통해 전력을 공급 받아 이동하면서 재활 훈련자의 보행 훈련을 돕는 장치로서, 재활 훈련자의 좌우 불균형이 일어나는 경우 이를 실시간으로 감지하여 좌우 불균형을 실시간으로 수정할 수 있는 장치를 구비하여 재활 훈련자의 보행시 좌우 균형을 유지할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

고령으로 거동이 불편한 환자 또는 각종 산업 재해나 교통 사고, 중풍 등의 질환으로 신체를 잘 움직이지 못하는 재활 환자에게는 매일 정해진 시간 동안 규칙적으로 재활 훈련이 필요하다. 이러한 노인, 재활 환자 등의 보행 훈련을 위해 보행 훈련 장치가 사용되고 있다.

종래의 재활운동장치로는 한국 공개특허 제10-2016-0115245호 (2016.10.06. 공개)에서 개시하고 있다. 도 1 내지 도 3에서는 위 종래기술에 따른 재활운동장치를 도시하고 있는데 이를 보면, 종래 보행 훈련 장치(100)는 천장에 설치된 가이드 레일(50)을 따라 이동하고, 사용자를 지지하는 주행 지지 모듈(110), 상기 이동 변위 및 하중을 감지하는 센서 모듈(120), 및 제어 장치(200)로부터 제어 신호를 전송받아, 상기 제어 신호에 의해 상기 주행 지지 모듈(110)을 제어하는 제1 제어 모듈(130)을 포함하고, 보행 훈련 장치(100)는 제어 장치(200)로 이동 변위 및 하중에 대한 데이터를 전송하며, 상기 제어 장치(200)로부터 제어 신호를 전송받는 제1 통신 모듈(140), 및 충방전이 가능한 배터리를 구비한 전원 공급 모듈(150)을 포함한다. 가이드 레일(50)은 보행 훈련 장치(100)가 연결되며, 상기 보행 훈련 장치(100)의 사용자의 상태에 따라 맞춤형으로 보행 재활 훈련을 하도록 상기 가이드 레일(50)을 적절히 위치시켜 보행 경로를 형성할 수 있다.

주행 지지 모듈(110)은, 프레임(111), 상기 프레임(111)에 설치되며, 가이드 레일(50)을 따라 이동하는 레일 주행용 롤러(112), 상기 프레임(111)에 설치되며, 상기 레일 주행용 롤러(112)에 구동력을 제공하는 주행용 모터(113), 상기 프레임(111)에 회전 가능하게 설치되는 윈치 드럼(114), 상기 윈치 드럼(114)에 권취되며, 사용자에게 연결되는 지지 와이어(115), 상기 지지 와이어(115)를 가이드하는 와이어 가이드 롤러(116), 및 상기 윈치 드럼(114)에 구동력을 제공하는 지지용 모터(117)를 포함할 수 있다. 여기에서, 레일 주행용 롤러(112) 및 주행용 모터(113)는 천장에 설치된 가이드 레일(50)을 따라 이동하며, 보행 훈련 장치(100)를 이동시키는 구동력을 제공한다. 또한, 윈치 드럼(114), 지지 와이어(115), 지지용 모터(117)는 레일 주행용 롤러(112) 및 주행용 모터(113)의 하부에 설치되며, 사용자를 지지하는 지지력을 제공한다.

그런데, 이러한 종래의 보행 훈련 장치는 상기 윈치 드럼에 권취되는 지지 와이어(115) 하나만을 이용하여 사용자를 지지하기 때문에 사용자가 훈련 도중에 좌우 균형을 잃는 경우 이를 보완하기 어려웠다. 따라서, 보행 훈련 도중에 훈련자의 보행 균형 특히 좌우 균형을 정밀하게 제어할 수 없는 문제점이 있었다.

특히, 편마비 환자의 경우 왼쪽 또는 오른쪽 중 어느 한쪽만이 마비인 경우로서 보행시 좌우 불균형이 심해질 수 있는데 이러한 좌우 불균형을 시정하기 위한 기술이 부족하였다.

한국 공개특허 제10-2016-0115245호 (2016.10.06. 공개)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 재활 훈련자의 좌우 균형 상실 동작에 따른 훈련자의 움직임을 파악하여 상기 재활 훈련자의 보행 균형을 유지할 수 있는 보행 재활 훈련 장치를 제공한다.

본 발명은, 가이드 레일을 따라 이동하는 주행모듈과, 상기 주행모듈에 연결되고 재활 훈련자의 신체를 지지하는 와이어를 구비한 보행 재활 훈련 장치로서, 상기 와이어에 연결되어 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 균형모듈; 및 상기 균형모듈의 하부에 연결되고 훈련자의 신체를 고정하는 하네스;를 포함하고,

상기 균형모듈(300)은, 횡방향으로 구비되는 슬링바(310); 상기 슬링바에 구비되고 상기 와이어에 연결되는 연결부재(320); 상기 슬링바의 좌우 양단에서 하부로 연장되어 하네스에 각각 체결되는 제1 및 제2연결부재(340,350);로 이루어지고,

상기 연결부재는 상기 슬링바의 길이방향을 따라 이동가능하게 구비되어 재활 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 보행 재활 훈련 장치를 제공한다.

상기 제1 및 제2연결부재에는, 각각 제1 및 제2로드셀(R1, R2)이 구비되어 상기 제1 및 제2연결부재에 걸리는 하중을 감지한다.

상기 슬링바에는 기울기 센서가 구비되어, 상기 슬링바의 기울기를 감지한다.

상기 슬링바(310)에는 길이방향을 따라 다수 개의 홈 또는 홀이 구비되고, 상기 연결부재(320)에는 상기 다수 개의 홈 또는 홀에 삽입되는 돌기가 구비될 수 있고, 상기 연결부재의 돌기가 슬링바의 홈 또는 홀에 삽입됨으로써 슬링바의 길이방향을 따른 연결부재의 수동 이동이 이루어질 수 있다.

상기 슬링바(310)는 볼 스크류를 구비하여, 상기 연결부재의 슬링바 길이방향을 따른 이동이 자동으로 이루어질 수 있다.

상기 슬링바의 볼 스크류는, 외부둘레면에 나사가 형성된 긴 봉 형태의 스크류(315); 상기 스크류에 결합되고, 상측에 상기 연결부재가 부착되는 볼너트(318); 및 상기 스크류의 일단에 연결되어 회전력을 가하는 모터(312);를 포함하고, 상기 제1 및 제2로드셀이 감지한 두 개의 하중값에 기초하여 상기 모터를 정역 회전시켜서 상기 볼너트를 슬링바의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있고, 상기 기울기 센서가 감지한 기울기 값에 기초하여 상기 모터를 정역 회전시켜서 상기 볼너트를 슬링바의 길이방향을 따라 이동시킬 수도 있다.

슬링바에 걸리는 하중 또는 슬링바의 기울기를 무선으로 제어부로 전송할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 사용자가 착용하는 하네스를 상측에서 지지하면서 좌우균형을 유지할 수 있는 슬링바를 제공함으로써 재활 훈련자의 동작에 따른 좌우 균형 상실 동작을 반영하여 훈련자의 보행 균형을 유지하면서 재활 치료과정을 이어갈 수 있어서 재활치료의 효과를 더욱 높일 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 보행 재활 훈련 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1의 보행 재활 훈련 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 도 1의 보행 재활 훈련 시스템에서 가이드 레일에 연결된 보행 훈련 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 훈련장치를 이용하여 재활 훈련자가 보행 훈련을 실시하는 모습이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 훈련 장치의 균형모듈을 보여주는 도면이다.

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.

본 발명은 위 종래기술에서 언급한 주행 지지 모듈과 가이드 레일과 주행용 롤러 등의 구성을 유사하게 사용하며, 윈 드럼에 권취되는 지지 와이어 등의 구성은 유사하게 사용하는 바, 이에 대한 상세한 설명은 종래기술과 중복되므로 생략하도록 하며, 이하에서는, 본 발명의 특징 위주로 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보행 훈련장치를 이용하여 재활 훈련자가 보행 훈련을 실시하는 모습이며, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 보행 훈련 장치의 균형모듈을 보여주는 도면이다.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 천정에 구비되는 가이드 레일을 따라 이동하는 주행모듈(M)과, 상기 주행모듈의 하부에 연결되고 재활 훈련자의 신체를 지지하는 와이어(W)와, 상기 와이어의 하단에 연결되는 균형모듈(300) 및 상기 균형모듈에 연결되고 훈련자의 신체를 고정하는 하네스(H)를 포함하는데, 본 발명의 특징은 상기 균형모듈(300)에 있다.

상기 균형모듈(300)은, 아래쪽에 매달린 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 모듈이다. 정상인의 경우 보행시 좌우가 균형을 이루지만, 신체의 좌우 중 어느 쪽에 편마비가 있는 경우, 좌우 균형이 파괴되어 어느 한쪽으로 치우치게 되는데, 상기 균형모듈(300)은 이를 실시간으로 시정하기 위한 것이다.

도 5를 참조하면, 상기 균형모듈(300)은 횡방향으로 구비되는 슬링바(310)와 슬링바를 와이어(W)에 연결하는 연결부재(320)와 슬링바의 좌우 양단에서 하부로 연장되어 하네스에 각각 체결되는 제1 및 제2연결부재(340,350)로 이루어진다. 상기 제1 및 제2연결부재는 재활 환자의 신체에 착용되는 하네스(H)의 좌우 양측에 연결되어 환자의 신체 하중을 지지하면서 보행 훈련을 돕게 된다.

본 발명에 따른 상기 연결부재(320)는 상기 슬링바의 길이방향을 따라 이동가능하게 구비되어 재활 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 것이 특징이다. 즉, 도 5에서 보아 상기 연결부재(320)가 왼쪽(X방향) 또는 오른쪽(Y방향)으로 이동한다. 이를 위해, 도 5에서는, 상기 제1 및 제2연결부재의 상측에 각각 제1 및 제2로드셀(R1, R2)이 구비되어 상기 제1 및 제2연결부재에 걸리는 하중(즉, 재활 환자의 좌우측 하중)을 감지한다.

재활 환자가 보행 훈련 중에 신체가 좌우 균형을 잡지 못하여 오른쪽으로 기울어진 경우, 오른쪽에 위치한 상기 제2연결부재(350)에 걸리는 하중이 제1연결부재(340)에 걸리는 하중 보다 더 커게 되고, 상기 제1 및 제2로드셀(R1, R2)이 하중값을 감지하면 기울어진 정도를 알 수 있게 된다. 제어부는 이를 기초로 상기 연결부재를 오른쪽(Y방향)으로 적정 거리만큼 이동시켜서 좌우가 다시 균형을 회복하도도록 하게 된다.

도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 슬링바(410)에 기울기 센서(480)가 구비되어, 상기 슬링바의 기울기를 감지하여 좌우 불균형을 감지하고 이를 해소하도록 할 수도 있다. 본 실시예의 연결부재(420)와 슬링바의 좌우 양단에서 하부로 연장되어 하네스에 각각 체결되는 제1 및 제2연결부재(440,450) 등의 구성은 도 5에서 설명한 구성과 유사하므로 설명을 생략한다.

연결부재(320)가 상기 슬링바(310)의 길이방향을 따라 이동하는 것은 수동 또는 자동으로 이루어지게 할 수 있을 것이다.

도 7을 보면 수동으로 이동하는 방법의 하나의 예시를 도시하고 있다. 즉, 상기 슬링바(310)에는 길이방향을 따라 다수 개의 홈 또는 홀(315)이 구비되고, 상기 연결부재(320)에는 상기 다수 개의 돌기(미도시)가 있어서 좌우(XY방향) 이동 중에 상기 다수 개의 홈 또는 홀(315)에 삽입되게 할 수 있다. 상기 연결부재는 상기 슬링바를 따라 좌우로 이동하는 과정에 상기 돌기가 상기 슬링바의 홈 또는 홀 중 적절한 위치에 삽입됨으로써 슬링바의 길이방향을 따라 연결부재를 수동으로 이동시킬 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 슬링바(310)는 볼 스크류를 구비하여, 상기 연결부재의 슬링바 길이방향을 따른 이동이 자동으로 이루어지게 할 수 있다.

볼 스크류는 운동방향을 전환하는 장치 중 하나로 각종 자동화 시설에서 모터와 연결되어 위치제어용으로 널리 사용된다. 본 발명의 볼 스크류는 스크류(315)는 외부둘레면에 나사가 형성된 긴 봉 형태이며, 상기 봉 형상의 외주면에 장착되는 볼너트(318)로 이루어진다. 그리고, 상기 볼너트의 상측에는 상기 연결부재(320)가 부착되고 연결부재는 와이어(W)에 연결된다. 그리고, 상기 스크류의 일단에 연결되어 전력을 받아 회전력을 발생시켜서 상기 스크류를 회전시키는 모터(312)를 포함하고, 상기 스크류의 양단을 지지하는 지지체(312,313)를 포함하여, 상기 모터가 정력 회전하면 상기 볼너트가 상기 스크류의 나사를 타고 좌우로 이동하는 구조를 이룬다.

상기 모터를 회전 방향 및 회전량은 상기 제1 및 제2로드셀이 감지한 두 개의 하중값에 기초하여 이루어진다. 정상적인 사람이 보행하는 경우 좌우가 서로 균형을 이루게 되므로 상기 제1 및 제2로드셀이 감지하는 하중값은 어느 범위 내에서 유사한 값을 보일 것이다. 그러나, 편마비 환자가 재활 훈련을 하는 경우에 좌우 균형이 이루어지지 않아 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어지게 되고, 이에 따라 상기 제1 및 제2로드셀이 감지하는 하중 역시 오차 범위를 벗어나 차이가 나게 된다. 이 경우 제어부에서는 상기 모터를 구동하여 정방향 또는 역방향 중 불균형을 시정하기 위한 방향으로 모터를 회전시키게 되고 결과적으로 상기 볼너트(연결부재)가 슬링바의 길이를 따라 좌우방향으로 이동하게 된다. 그 결과 편마비 환자의 좌우 불균형이 시정되어 좌우 균형을 다시 회복하게 되어 보행 훈련을 계속할 수 있게 된다.

위에서는 상기 모터를 회전 방향 및 회전량을 제어하기 위한 기초 자료로 상기 제1 및 제2로드셀이 감지한 두 개의 하중값에 기초한다고 하였으나, 슬링바(310)에 기울기 센서(450)를 구비하고 기울기 센서를 활용하여 모터를 제어할 수도 있다(도 6).

즉, 편마비 환자 재활 훈련시 좌우 불균형으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어지게 되면 상기 기울기 센서가 슬링바의 기울어진 정도를 감지하고, 감지 정도에 따라 제어부가 좌우 불균형 시정이 필요하다고 판단하는 경우 상기 모터를 정 또는 역방향으로 구동하여 불균형을 시정하게 된다. 즉, 상기 기울기 센서가 감지한 기울기 값에 기초하여 상기 모터를 정역 회전시켜서 상기 볼너트를 슬링바의 길이방향을 따라 이동시키는 것이다.

재활 치료 과정에 이러한 불균형 시정 데이타를 축적한다면 추후 재활 운동에서 재활 치료의 기간이나 방법 등의 자료로 활용할 수도 있을 것이다. 실제 구현의 편의성을 위하여 슬링바에 걸리는 하중 또는 슬링바의 기울기를 무선으로 제어부로 전송하는 기능을 부가할 수 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 (10)

1. 가이드 레일을 따라 이동하는 주행모듈과, 상기 주행모듈에 연결되고 재활 훈련자의 신체를 지지하는 와이어를 구비한 보행 재활 훈련 장치로서,
   상기 와이어에 연결되어 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 균형모듈; 및
   상기 균형모듈의 하부에 연결되고 훈련자의 신체를 고정하는 하네스;를 포함하고,
   상기 균형모듈(300)은,
   횡방향으로 구비되는 슬링바(310);
   상기 슬링바에 구비되고 상기 와이어에 연결되는 연결부재(320);
   상기 슬링바의 좌우 양단에서 하부로 연장되어 하네스에 각각 체결되는 제1 및 제2연결부재(340,350);로 이루어지고,
   상기 연결부재는 상기 슬링바의 길이방향을 따라 이동가능하게 구비되어 재활 훈련자의 좌우 불균형을 시정하는 보행 재활 훈련 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2연결부재에는, 각각 제1 및 제2로드셀(R1, R2)이 구비되어 상기 제1 및 제2연결부재에 걸리는 하중을 감지하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬링바에는 기울기 센서가 구비되어, 상기 슬링바의 기울기를 감지하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬링바(310)에는 길이방향을 따라 다수 개의 홈 또는 홀이 구비되고,
   상기 연결부재(320)에는 상기 다수 개의 홈 또는 홀에 삽입되는 돌기가 구비되어,
   상기 연결부재의 돌기가 슬링바의 홈 또는 홀에 삽입됨으로써 슬링바의 길이방향을 따른 연결부재의 수동 이동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬링바(310)는 볼 스크류를 구비하여, 상기 연결부재의 슬링바 길이방향을 따른 이동이 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 슬링바의 볼 스크류는,
   외부둘레면에 나사가 형성된 긴 봉 형태의 스크류(315);
   상기 스크류에 결합되고, 상측에 상기 연결부재가 부착되는 볼너트(318); 및
   상기 스크류의 일단에 연결되어 회전력을 가하는 모터(312);를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 슬링바는,
   외부둘레면에 나사가 형성된 긴 봉 형태의 스크류;
   상기 스크류에 결합되고, 상측에 상기 연결부재가 부착되는 볼너트; 및
   상기 스크류의 일단에 연결되어 회전력을 가하는 모터;를 포함하여,
   상기 제1 및 제2로드셀이 감지한 두 개의 하중값에 기초하여 상기 모터를 정역 회전시켜서 상기 볼너트를 슬링바의 길이방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
   
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 슬링바는,
   외부둘레면에 나사가 형성된 긴 봉 형태의 스크류;
   상기 스크류에 결합되고, 상측에 상기 연결부재가 부착되는 볼너트; 및
   상기 스크류의 일단에 연결되어 회전력을 가하는 모터;를 포함하여,
   상기 기울기 센서가 감지한 기울기 값에 기초하여 상기 모터를 정역 회전시켜서 상기 볼너트를 슬링바의 길이방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 슬링바에 걸리는 하중은 무선으로 제어부에 전송되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
10. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬링바의 기울기는 무선으로 제어부에 전송되는 것을 특징으로 하는 보행 재활 훈련 장치.
    

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