WO2019151663A1 - 상하지 보행 재활 기기 - Google Patents

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WO2019151663A1
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김정엽
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구도훈
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    • A63B2225/09—Adjustable dimensions
    • A63B2225/093—Height

Definitions

  • the present invention relates to a walking rehabilitation device.
  • Skeletal movements and muscle contraction and relaxation exercises within the normal range of motion of the body are the most important factors in strengthening and restoring intrinsic function in gait training and rehabilitation.
  • the market for walking rehabilitation equipment that can enable walking rehabilitation within this normal operating range is rapidly expanding, and in preparation for such a trend, it is inexpensive to be widely used for walking rehabilitation and it is a popular type of walking rehabilitation equipment that can increase the rehabilitation effect. Development is required.
  • a treadmill-based gait rehabilitation device filed by the present applicant and disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 10-1790048, as shown in FIGS. 1 and 2 of this document, includes a treadmill-based gait including a foot step portion.
  • a rehabilitation device comprising: a frame portion including a horizontal support portion and a vertical support portion placed vertically on both sides thereof; A link unit provided between the foot step portion and the vertical support portion and providing a walking trajectory to the foot step portion; A treadmill belt provided on the horizontal support part and moving with the foot step part by touching the foot step part; And it provides a technical configuration including an interlocking portion for interlocking the link unit and the treadmill belt.
  • the above-described conventional technology provides a technical configuration mainly focusing on rehabilitation through the foot step portion and the link unit, so that the elderly who need rehabilitation, artificial joint surgery patients, and those with chronic lower extremity hemiplegia are not available.
  • the elderly who need rehabilitation, artificial joint surgery patients, and those with chronic lower extremity hemiplegia are not available.
  • due to subacute hemiplegic impairment and cervical spine injuries that must be combined with upper limb rehabilitation people with disabilities or patients who require more upper limb rehabilitation or trunk trunk rehabilitation have problems. Therefore, the consumer is provided with a rehabilitation device for the lower limbs and an upper limb rehabilitation device, respectively, there is a problem that the purchase cost of the rehabilitation device is doubled.
  • the technical problem of this invention is providing the lower leg gait rehabilitation apparatus which can perform lower leg rehabilitation and lower leg rehabilitation at the same time.
  • Another technical problem of the present invention is to provide an upper and lower gait rehabilitation device that can implement the natural arm shaking of the upper limb generated during normal walking.
  • the lower and lower gait rehabilitation device including a foot step portion, the lower frame portion; A ground link unit provided between the foot tread portion and the lower frame portion and providing a walking trajectory to the foot tread portion; An upper frame part detachably provided at a top of the lower frame part through a detachable part; An upper limb link unit provided in the upper frame part to implement upper limb movement; And an upper linkage unit linking the upper link unit and the lower link unit.
  • the detachable part may include an insertion protrusion provided at a lower end of the upper frame part; And an insertion groove formed at an upper end of the lower frame portion to insert the insertion protrusion.
  • the upper limb link unit may include: a first upper limb link member having one end rotatably provided by a first upper limb hinge on the upper frame part; A second upper limb link member having one end rotatably provided by a second upper limb hinge at the other end of the first upper limb link member; A center portion is rotatably provided at the other end of the second upper limb link member by a third upper hinge and one end is rotatably provided by a fourth upper hinge at an upper portion of the upper frame portion to allow the third upper hinge to be rotated.
  • a third upper limb link member which moves a circular arc and supports a load at the same time;
  • a fourth upper limb link member one end of which is rotatably provided at the other end of the third upper limb link member by a fifth upper hinge;
  • a handle provided at the other end of the fourth upper limb link member.
  • the foot stepping portion, the lower frame portion, the lower link unit, the upper frame portion, the upper limb link unit, and the upper linkage portion, the lower frame portion and the upper frame portion is removable Since the technical configuration is provided to be detachable from each other through the wealth, it is possible to parallel rehabilitation of the lower limbs and upper and lower limbs. That is, rehabilitation may be performed mainly by removing the upper frame part from the lower frame part, and rehabilitation may be performed on both the lower limb and the upper limb by attaching the upper frame part to the lower frame part.
  • the upper frame portion is initially attached to the lower frame part to perform both upper and lower rehabilitation, and when the degree of disability improves, the upper frame part is removed.
  • Rehabilitation of the lower limbs can be minimized, thereby minimizing the burden on the installation space and the cost of purchasing the equipment.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an upper and lower limb walking rehabilitation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically illustrating an upper limb link unit and a lower link unit respectively provided in the upper and lower support parts of the upper and lower walking rehabilitation apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view schematically showing an upper linkage part, a lower linkage part, and an upper limb support part of the upper and lower gait rehabilitation device of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view illustrating a detachable part for attaching or removing the upper frame part from the lower frame part.
  • Figure 5 is a schematic view showing the upper limb link unit and the elbow guide provided therein.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a state in which the third upper limb link member is swinged up to 20 degrees toward the rear from up to 20 degrees toward the front.
  • Upper and lower gait rehabilitation device 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 6, the foot step portion 110, the lower frame portion 120, and the lower link unit 130 And, the upper frame portion 140, upper limb link unit 150, and may include an upper linkage 160.
  • each component will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6.
  • Foot step portion 110 is a place where the user's foot is fixed as shown in FIG.
  • the foot stepping unit 110 may include a foot fixing unit including a foot stepping plate in contact with the bottom of the user's foot and a band fixing the user's foot.
  • foot step portion 110 may be provided to be moved forward and backward with respect to the third link member 133 which will be described later.
  • the lower frame part 120 is a component that serves as a lower armature of the upper and lower gait rehabilitation device 100 of the present invention, as shown in Figures 1 to 3, the lower outer cover (120a in Figure 1) for safety Can be wrapped by
  • the treadmill belt 121 may be rotatably provided through the belt rotation shaft 122 in the lower frame part 120.
  • the treadmill belt 121 is a place where the foot step part 110 touches, and is a component that moves together with the foot step part 110 when the foot step part 110 touches.
  • the treadmill belt 121 may have a wide and flat contact surface to which the foot step portion 110 can reach, as shown in FIG. 1.
  • the treadmill belt 121 may have a closed curve connected to both ends thereof.
  • the foot step portion 110 is in contact with the treadmill belt 121 having a relatively wide contact surface can concentrate on walking rehabilitation, the speed is increased at the time of stepping foot by providing a flat contact surface by the treadmill belt 121 It is possible to walk rehabilitation similar to the actual ground walking.
  • the lower link unit 130 is a component that provides a walking trajectory to the foot step portion 110, and as shown in FIGS. 1 and 2, between the foot step portion 110 and the lower frame portion 120. It may be provided.
  • the lower link unit 130 includes a first lower link member 131, a second lower link member 132, and a third lower link member 133. And a fourth lower link member 134.
  • the first base link member 131 may be rotatably provided at the lower frame part 120 through the first base hinge H11.
  • the second base link member 132 has a bent shape having a bending portion 132a at a central portion thereof, and one end of the second base link member 132 is connected to the first base hinge H12 through a second base hinge H12. It may be rotatably provided at the other end of the link member 131 for the ground.
  • One end of the third base link member 133 may be rotatably provided at the other end of the second base link member 132 through the third base hinge H13 and the third base link member 133 may be rotated.
  • the other end of the foot stepping unit 110 may be provided.
  • One end of the fourth lower link member 134 is rotatably provided at the bending portion 132a of the second lower link member 132 through the fourth lower hinge H14.
  • the other end of the 134 is rotatably provided on the upper portion of the lower frame part 120 through the fifth lower hinge H15, and moves the fourth lower hinge H14 in an arc and simultaneously moves the fourth lower limb.
  • the load on the molten hinge H14 can be supported.
  • the first, second, third and fourth lower link members 131, 132 together with the foot step portion 110 133 and 134 are rotated on the basis of the hinge, respectively, the fourth lower hinge H14 is moved while drawing an arc by the fourth lower link member 134 to walk on the foot step portion 10. It can provide a trajectory.
  • the first lower hinge H11 may be lower than the fifth lower hinge H15.
  • the second base link member 132 may be bent at an obtuse angle at the bending portion 132a.
  • the lower link unit 130 may be interlocked with the belt rotation shaft 122 through the lower linkage 170. Therefore, when one of the foot step portions 110 of the left and right foot step portions 110 touches the treadmill belt 121, such as a bicycle pedal during the user's walking rehabilitation, the remaining foot step portions 110 While alternating the process of being stowed, a force can be continuously applied to the link unit 130 for the ground, and this force can drive the treadmill belt 121 through the lower linkage 170 and the belt rotation shaft 122. have. Ultimately, the user does not need to strongly contact the treadmill belt 121 with the treadmill belt 121 in order to push the treadmill belt 121 so that the user can conveniently use the upper and lower walking rehabilitation apparatus 100 of the present invention. .
  • the lower linkage unit 170 may include a first pulley 161, a third pulley 171, and a lower timing belt 172.
  • first pulley 161 is fixed to one end of the first base link member 131 (for example, one end of the first base hinge H11 is fixed to one end of the first base link member 131, The other end of the first lower hinge (H11)] may have a plurality of teeth on the outer peripheral surface
  • the third pulley 171 is provided on the belt rotation shaft 122 and may have a plurality of teeth on the outer peripheral surface
  • the lower timing belt 172 may connect the first pulley 161 and the third pulley 171.
  • the first base link member 131 is rotated based on the first base hinge H11, the first pulley 161 is rotated and the third pulley 171 is moved through the lower timing belt 172.
  • the belt rotation shaft 122 may be rotated to rotate.
  • the gear ratio of the first pulley 161 and the third pulley 171 is 1: in order to synchronize the moving speed of the foot step portion 110 to the treadmill belt 121 and the rotational speed of the treadmill belt 121. It may consist of 1.5. Therefore, when the foot step part 110 contacts the contact surface of the treadmill belt 121, the heterogeneity of the walking speed can be removed.
  • the lower linkage may use a pulley-belt component without teeth on the outer circumferential surface, or a plurality of gears connected by only the gear without the belt.
  • the upper frame portion 140 is a component that serves as the upper arm of the upper and lower walking gait rehabilitation device 100 of the present invention, the upper outer cover (140a in Figure 1) for safety Can be wrapped by
  • the upper frame part 140 may be detachably provided at a top of the lower frame part 120 through a detachable part 145.
  • rehabilitation may be performed mainly on the lower part, and the upper frame part 140 is mounted on the lower frame part 120. Rehabilitation may be performed for both the lower extremities and the upper extremities.
  • the upper frame portion 140 is first mounted on the lower frame portion 120 to perform both upper and lower rehabilitation If the degree of improvement is improved by removing the upper frame portion 140 can be rehabilitation, it is possible to minimize the burden on the installation space and the cost of purchasing the device.
  • the detachable part 145 may include an insertion protrusion 145a provided at a lower end of the upper frame part 140, and a lower frame part 120 to insert the insertion protrusion 145a. It may include an insertion groove (145b) formed at the top of the. Furthermore, although not shown, when the insertion protrusion is inserted into the insertion groove, the insertion protrusion may be fastened to the lower frame part by using a separate fastening bolt.
  • the upper limb link unit 150 is a component for implementing natural arm shaking of the upper limb, as shown in FIG. 2, and may be provided in the upper frame part 140.
  • the upper limb link unit 150 includes a first upper limb link member 151, a second upper limb link member 152, and a third upper limb link member 153, as shown in FIG. 2. , A fourth upper limb link member 154, and a handle 155.
  • first upper limb link member 151 may be rotatably provided to the upper frame part 140 through the first upper limb hinge H21.
  • One end of the second upper limb link member 152 may be rotatably provided at the other end of the first upper limb link member 151 through the second upper limb hinge H22.
  • the center of the third upper limb link member 153 may be rotatably provided at the other end of the second upper limb link member 153 through the third upper limb hinge H23, and the third upper limb link member 153 may be rotated.
  • One end of the) is rotatably provided on the upper portion of the upper frame portion 140 through the fourth upper hinge (H24) can move the third upper hinge (H23) in an arc and support the load at the same time. .
  • One end of the fourth upper limb link member 154 may be rotatably provided at the other end of the third upper limb link member 153 through the fifth upper limb hinge H25.
  • the handle 155 may be provided at the other end of the fourth upper limb link member 154.
  • the first, second, third and fourth upper limb link members 151, 152 and 153 by the rotational force transmitted through the lower link unit 130 and the upper linkage 160, which will be described later. 154 is rotated based on the hinge, respectively, to provide natural movement to the occupant's arm.
  • the upper side link unit 150 of the same configuration is provided with the phase difference on the opposite side, it is possible to provide natural movement to both arms.
  • the first upper extremity hinge H21 may be positioned lower than the fourth upper extremity hinge H24.
  • the fourth upper extremity hinge H24 has the third upper extremity link member 153 facing forward based on a state in which the third upper extremity link member 153 is perpendicular to the ground. It can be determined to have a range of swing angles up to 20 degrees towards the rear and up to 10 degrees toward the rear.
  • one of the mechanisms for allowing the fourth upper hinge to be rotated only within the range of the swing angle described above forms a locking projection on the fourth upper hinge, and a locking jaw on the hinge hole side of the upper frame portion. Can be formed.
  • the handle 155 may be slidably moved forward and backward through the slider 155a on the fourth upper limb link member 154.
  • the movement trajectory of the wrist joint can be naturally realized while the occupant's arm moves.
  • the upper linkage unit 160 is a component for interlocking the upper link unit 150 and the lower link unit 130.
  • the upper linkage 160 may include a second pulley 162 and an upper timing belt 163.
  • the second pulley 162 is fixed to one end of the first upper limb link member 151 (eg, one end of the first upper limb hinge H21 to one end of the first upper limb link member 151, The other end of the first upper hinge (H21)] may have a plurality of teeth on the outer peripheral surface.
  • the upper timing belt 163 may connect the second pulley 162 and the first pulley 161 mentioned in the lower linkage 170.
  • the first lower link member 131 is rotated based on the first lower hinge H11
  • the first pulley 161 is rotated and the second pulley 162 is rotated through the upper timing belt 163.
  • the first upper hinge H21 may be rotated to rotate.
  • the first pulley 161 and the first pulley 161 may be used.
  • Gear ratios of the second pulley 162 and the third pulley 171 may be configured as 1: 1: 1.5. Therefore, when the foot step portion 110 contacts the contact surface of the treadmill belt 121, it is possible to remove the heterogeneity of the walking speed, and to implement the normal walking panel of the upper and lower legs.
  • the upper linkage may use a pulley-belt component without teeth on the outer circumferential surface, or a plurality of gears connected by only the gear without the belt.
  • the upper and lower gait rehabilitation device 100 may further include an elbow guide 180 for guiding the movement of the elbow joint of the occupant.
  • the elbow guide 180 may be provided in the third upper limb link member 153 of the upper limb link unit 150.
  • the elbow guide portion 180 may include a height adjusting member 181 and a upper arm grip portion 182, as shown in FIG. 5.
  • the height adjustment member 181 may be provided to move up and down on the third upper limb link member 153, and the upper arm gripping portion 182 may be provided on the height adjustment member 181 to grip the upper arm of the occupant. .
  • the elbow joint can be naturally rotated without the therapist's help while the occupant's arm is shaking.
  • the upper arm gripping portion 182 may be made of a band-like band that can be adjusted in length in consideration of the thickness of the occupant's upper arm, such as a belt (velcro) may be used to fix the band.
  • the height adjusting member 181 may be detachable through a magnet (not shown).
  • the elbow guide 180 may further include a front and rear movement guide member 183, a first magnet 184, and a second magnet 185, as shown in FIG. 5.
  • the front and rear movement guide member 183 may be formed of a rail or the like, and may be provided between the upper arm grip portion 182 and the height adjusting member 181 to guide the front and rear movements of the upper arm grip portion 182.
  • the first magnet 184 may be provided at the front and rear ends of the front and rear movement guide member 183, respectively, and the second magnet 185 may be provided at both sides of the upper arm grip portion 182 to correspond to the first magnet 184.
  • Each may be provided and may have the same polarity as the first magnet 184.
  • the upper arm grip portion 182 naturally moves through the first and second magnets 184 and 185 of the same polarity to which repulsive force is applied while the upper arm grip portion 182 is moved back and forth along the front and rear movement guide member 183. It can be cushioned, it can also absorb the impact on the elbow joint can improve the safety of the occupants.
  • the upper and lower gait rehabilitation device 100 may further include an upper limb support unit 190 for supporting the upper limb of the occupant.
  • the upper limb support 190 may include a harness 191, a hook 192, a winch 193, and a wire 194, as shown in FIG. 3. have.
  • the harness 191 may cover the upper limbs and the hips of the occupant, and the hook part 192 may be detachably provided at the upper end of the upper frame part 140.
  • the winch 193 may be provided in the lower frame part 120, and the wire 194 is fixed to one end of the harness 191 and the other end of the winch is fixed to the winch via the hook part 192 and the winch 193. Can be pulled or unscrewed by
  • the wire 194 may be wound to easily lift the passenger together with the harness 191.

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Abstract

본 발명의 상하지 보행 재활 기기는, 발 디딤부를 포함하는 상하지 보행 재활 기기로, 하부 프레임부; 상기 발 디딤부와 상기 하부 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 하지용 링크 유닛; 상기 하부 프레임부의 상단에 착탈부를 통해 착탈 가능하게 구비되는 상부 프레임부; 상기 상부 프레임부에 구비되며 상지의 움직임을 구현하는 상지용 링크 유닛; 및 상기 상지용 링크 유닛과 상기 하지용 링크 유닛을 연동시키는 상부 연동부;를 포함한다.

Description

상하지 보행 재활 기기
본 발명은 보행 재활 기기에 관한 것이다.
정상적인 신체의 가동범위(Range of Motion) 내에서 골격의 움직임과 근육의 수축이완 운동은 보행 훈련 및 재활에 있어 고유 기능을 강화시키고 회복시키는 가장 중요한 요소이다. 이러한 정상 가동범위 내에서 보행 재활을 시킬 수 있는 보행 재활 기기의 시장은 급속히 팽창하는 추세이며, 이러한 추세를 대비하여 보행 재활에 널리 활용될 수 있게 값이 싸며 재활 효과를 높일 수 있는 보급형 보행 재활 기기의 개발이 요구되고 있다.
종래의 기술로, 본 출원인에 의해 출원되어 등록특허공보 제10-1790048호에 개시된 트레드밀 기반의 보행 재활 기기는, 이 문헌의 도면 1 및 2에 나타난 바와 같이, 발 디딤부를 포함하는 트레드밀 기반의 보행 재활 기기로, 수평 받침부와 이의 양측에 각각 수직되게 놓이는 수직 받침부를 포함하는 프레임부; 상기 발 디딤부와 상기 수직 받침부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 링크 유닛; 상기 수평 받침부에 구비되며 상기 발 디딤부가 닿아 상기 발 디딤부와 함께 움직이는 트레드밀 벨트; 및 상기 링크 유닛과 상기 트레드밀 벨트를 연동시키는 연동부를 포함하는 기술구성을 제공한다.
하지만, 상술한 종래의 기술은, 발 디딤부와 링크 유닛 등을 통해 하지 재활을 위주로 하는 기술구성을 제공하므로, 하지재활이 필요한 노인, 인공관절 수술환자, 만성기의 하지 편마비장애인 등은 이용할 수는 있으나, 상지 재활을 병행해야 하는 아급성기 편마비장애인 및 경추 등의 손상으로 인해 상지 재활이나 체간(體幹) 재활을 더 요하는 장애인이나 환자는 사용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 소비자 입장에서는 하지용 재활 기기와 상지용 재활 기기를 각각 구비하게 되므로, 재활 기기의 구입 비용이 배가되는 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 하지 재활과 상하지 재활을 병행할 수 있는 상하지 보행 재활 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 일반 보행 시 생성되는 상지의 자연스런 팔 흔들림을 구현할 수 있는 상하지 보행 재활 기기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 상하지 보행 재활 기기는, 발 디딤부를 포함하는 상하지 보행 재활 기기로, 하부 프레임부; 상기 발 디딤부와 상기 하부 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 하지용 링크 유닛; 상기 하부 프레임부의 상단에 착탈부를 통해 착탈 가능하게 구비되는 상부 프레임부; 상기 상부 프레임부에 구비되며 상지의 움직임을 구현하는 상지용 링크 유닛; 및 상기 상지용 링크 유닛과 상기 하지용 링크 유닛을 연동시키는 상부 연동부;를 포함한다.
상기 착탈부는, 상기 상부 프레임부의 하단에 구비되는 삽입 돌기; 및 상기 삽입 돌기가 삽입되도록 상기 하부 프레임부의 상단에 형성되는 삽입홈;을 포함할 수 있다.
상기 상지용 링크 유닛은, 상기 상부 프레임부에 일단이 제1 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제1 상지용 링크 부재; 상기 제1 상지용 링크 부재의 타단에 일단이 제2 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제2 상지용 링크 부재; 상기 제2 상지용 링크 부재의 타단에 중심부가 제3 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되고 일단이 상기 상부 프레임부의 상부에 제4 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되어 상기 제3 상지용 힌지를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 하중을 지지하는 제3 상지용 링크 부재; 상기 제3 상지용 링크 부재의 타단에 일단이 제5 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제4 상지용 링크 부재; 및 상기 제4 상지용 링크 부재의 타단에 구비되는 손잡이;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 발 디딤부와, 하부 프레임부와, 하지용 링크 유닛과, 상부 프레임부와, 상지용 링크 유닛과, 그리고 상부 연동부를 포함하고, 하부 프레임부와 상부 프레임부는 착탈부를 통해 서로 착탈 가능하게 구비되는 기술구성을 제공하므로, 하지 재활과 상하지 재활을 병행할 수 있다. 즉, 하부 프레임부에서 상부 프레임부를 탈거하는 것으로 하지 위주로 재활을 수행할 수도 있고, 하부 프레임부에 상부 프레임부를 장착하는 것으로 하지와 상지 모두에 대해 재활을 수행할 수도 있다. 특히, 본 발명의 상하지 보행 재활 기기를 한 대 구입하는 것으로, 장애의 정도의 호전에 따라 처음에는 하부 프레임부에 상부 프레임부를 장착하여 상하지 재활을 모두 하다가 장애의 정도가 호전되면 상부 프레임부를 탈거하여 하지 재활을 할 수 있어, 기기의 설치 공간 및 기기 구입 비용에 대한 부담을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상하지 보행 재활 기기를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 상하지 보행 재활 기기 중 상부 받침부 및 하부 받침부에 각각 구비된 상지용 링크 유닛 및 하지용 링크 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 상하지 보행 재활 기기 중 상부 연동부와 하부 연동부와 상지 지지부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 하부 프레임부에 상부 프레임부를 장착하거나 탈거하기 위한 착탈부를 보인 도면이다.
도 5는 상지용 링크 유닛 및 이에 구비된 팔꿈치 안내부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 제3 상지용 링크 부재가 전방을 향해 최대 20도에서 후방을 향해 최대 10도까지 스윙되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상하지 보행 재활 기기(100)는, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(110), 하부 프레임부(120)와, 하지용 링크 유닛(130)과, 상부 프레임부(140)와, 상지용 링크 유닛(150)과, 그리고 상부 연동부(160)를 포함할 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 6을 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
발 디딤부(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자의 발이 올려져 고정되는 곳이다. 예를 들어, 발 디딤부(110)는 사용자의 발 바닥이 접하는 발 디딤판과 사용자의 발을 고정하는 밴드 등으로 이루어진 발 고정부를 포함할 수 있다.
나아가, 발 디딤부(110)는, 도시되지는 않았지만, 후술하는 제3 링크 부재(133)에 대해 전후 이동 가능하게 구비될 수 있다.
하부 프레임부(120)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 상하지 보행 재활 기기(100)의 하부 뼈대 역할을 하는 구성요소로, 안전을 위해 하부 외장 커버(도 1의 120a)에 의해 감싸질 수 있다.
나아가, 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 프레임부(120)에는 트레드밀 벨트(121)가 벨트 회전축(122)을 통해 회전 가능하게 구비될 수 있다. 트레드밀 벨트(121)는, 발 디딤부(110)가 닿는 곳이며, 발 디딤부(110)가 닿을 경우 발 디딤부(110)와 함께 움직이는 구성요소이다. 예를 들어, 트레드밀 벨트(121)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(110)가 닿을 수 있는 넓고 평평한 접촉면을 가질 수 있다. 또한, 트레드밀 벨트(121)는 그 양단이 연결된 폐곡선 형태를 가질 수 있다. 특히, 비교적 넓은 접촉면을 가지는 트레드밀 벨트(121)에 발 디딤부(110)가 닿게 되어 보행 재활에 집중할 수 있고, 트레드밀 벨트(121)에 의한 평평한 접촉면의 제공으로 발을 내딛는 시점에서 속도가 빨라지지 않게 실제 지면 보행과 유사한 보행 재활을 할 수 있다.
하지용 링크 유닛(130)은, 발 디딤부(110)에 보행 궤적을 제공하는 구성요소로, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 발 디딤부(110)와 하부 프레임부(120) 사이에 구비될 수 있다.
예를 들어, 하지용 링크 유닛(130)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 하지용 링크 부재(131), 제2 하지용 링크 부재(132), 제3 하지용 링크 부재(133), 그리고 제4 하지용 링크 부재(134)를 포함할 수 있다.
제1 하지용 링크 부재(131)는 그 일단이 제1 하지용 힌지(H11)를 통해 하부 프레임부(120)에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제2 하지용 링크 부재(132)는 그 중심 부분에 벤딩부(132a)를 가지는 절곡된 형상을 하며 제2 하지용 링크 부재(132)의 일단은 제2 하지용 힌지(H12)를 통해 제1 하지용 링크 부재(131)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제3 하지용 링크 부재(133)의 일단은 제3 하지용 힌지(H13)를 통해 제2 하지용 링크 부재(132)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있고 제3 하지용 링크 부재(133)의 타단은 발 디딤부(110)에 구비될 수 있다. 제4 하지용 링크 부재(134)의 일단은 제4 하지용 힌지(H14)를 통해 제2 하지용 링크 부재(132)의 벤딩부(132a)에 회동 가능하게 구비되고, 제4 하지용 링크 부재(134)의 타단은 제5 하지용 힌지(H15)를 통해 하부 프레임부(120)의 상부에 회동 가능하게 구비되어, 제4 하지용 힌지(H14)를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 제4 하지용 힌지(H14)에 미치는 하중을 지지할 수 있다.
따라서, 사용자의 양 발 중 어느 한 발이 해당하는 발 디딤부(110)에 힘을 가하면 발 디딤부(110)와 함께 제1, 제2, 제3 및 제4 하지용 링크 부재(131)(132)(133)(134)가 해당 힌지를 기준으로 각각 회동되면서 제4 하지용 힌지(H14)가 제4 하지용 링크 부재(134)에 의해 원호를 그리면서 이동되어 발 디딤부(10)에 보행 궤적을 제공할 수 있다.
나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 하지용 힌지(H11)는 제5 하지용 힌지(H15)보다 낮게 위치될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 하지용 링크 부재(132)는 벤딩부(132a)에서 둔각을 이루며 절곡될 수 있다.
또한, 하지용 링크 유닛(130)은, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 하부 연동부(170)를 통해 벨트 회전축(122)과 연동될 수 있다. 따라서, 사용자가 보행 재활을 하는 동안 자전거 페달과 같이, 좌측 및 우측의 발 디딤부(110) 중 어느 한 발 디딤부(110)가 트레드밀 벨트(121)에 닿으면 나머지 발 디딤부(110)가 체공되는 과정을 번갈아 반복하면서, 하지용 링크 유닛(130)에 계속해서 힘이 가해질 수 있고, 이 힘이 하부 연동부(170) 및 벨트 회전축(122)을 통해 트레드밀 벨트(121)을 구동시킬 수 있다. 궁극적으로, 사용자가 트레드밀 벨트(121)를 밀기 위해 발 디딤부(110)를 트레드밀 벨트(121)에 강하게 접촉시킬 필요가 없어 사용자가 본 발명의 상하지 보행 재활 기기(100)를 편리하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 하부 연동부(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 풀리(161), 제3 풀리(171), 그리고 하부 타이밍 벨트(172)를 포함할 수 있다. 제1 풀리(161)는 제1 하지용 링크 부재(131)의 일단[예를 들어, 제1 하지용 링크 부재(131)의 일단에 제1 하지용 힌지(H11)의 일단이 고정될 경우, 제1 하지용 힌지(H11)의 타단]에 구비되며 그 외주면에 복수의 톱니를 가질 수 있고, 제3 풀리(171)는 벨트 회전축(122)에 구비되며 그 외주면에 복수의 톱니를 가질 수 있으며, 그리고 하부 타이밍 벨트(172)는 제1 풀리(161)와 제3 풀리(171)를 연결할 수 있다. 따라서, 제1 하지용 링크 부재(131)가 제1 하지용 힌지(H11)를 기준으로 회전되면 제1 풀리(161)가 회전됨과 동시에 하부 타이밍 벨트(172)를 통해 제3 풀리(171)가 회전되어 벨트 회전축(122)이 회전될 수 있다.
특히, 발 디딤부(110)가 트레드밀 벨트(121)에 닿아 움직이는 속도와 트레드밀 벨트(121)의 회전 속도를 동기화하기 위해, 제1 풀리(161)와 제3 풀리(171)의 기어비는 1:1.5로 구성될 수 있다. 따라서, 발 디딤부(110)가 트레드밀 벨트(121)의 접촉면에 닿을 때 보행 속도의 이질감을 제거할 수 있다.
다른 예로, 도시되지는 않았지만, 하부 연동부는, 외주면에 톱니가 없는 풀리-벨트 구성품이 사용될 수도 있고, 벨트 없이 기어만으로 연결되는 복수의 기어가 사용될 수도 있을 것이다.
상부 프레임부(140)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 상하지 보행 재활 기기(100)의 상부 뼈대 역할을 하는 구성요소로, 안전을 위해 상부 외장 커버(도 1의 140a)에 의해 감싸질 수 있다. 특히, 상부 프레임부(140)는 하부 프레임부(120)의 상단에 착탈부(145)를 통해 착탈 가능하게 구비될 수 있다.
따라서, 착탈부(145)를 통해 하부 프레임부(120)에서 상부 프레임부(140)를 탈거하는 것으로 하지 위주로 재활을 수행할 수도 있고, 하부 프레임부(120)에 상부 프레임부(140)를 장착하는 것으로 하지와 상지 모두에 대해 재활을 수행할 수도 있다. 특히, 본 발명의 상하지 보행 재활 기기(100)를 한 대 구입하는 것으로, 장애의 정도의 호전에 따라 처음에는 하부 프레임부(120)에 상부 프레임부(140)를 장착하여 상하지 재활을 모두 하다가 장애의 정도가 호전되면 상부 프레임부(140)를 탈거하여 하지 재활을 할 수 있어, 기기의 설치 공간 및 기기 구입 비용에 대한 부담을 최소화할 수 있다.
예를 들어, 착탈부(145)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 프레임부(140)의 하단에 구비되는 삽입 돌기(145a)와, 삽입 돌기(145a)가 삽입되도록 하부 프레임부(120)의 상단에 형성되는 삽입홈(145b)을 포함할 수 있다. 나아가, 도시되지는 않았지만, 삽입 돌기가 삽입홈에 삽입되면 별도의 체결 볼트를 이용하여 삽입 돌기를 하부 프레임부에 체결할 수 있다.
상지용 링크 유닛(150)은, 상지의 자연스런 팔 흔들림을 구현하기 위한 구성요소로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 프레임부(140)에 구비될 수 있다.
예를 들어, 상지용 링크 유닛(150)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 상지용 링크 부재(151), 제2 상지용 링크 부재(152), 제3 상지용 링크 부재(153), 제4 상지용 링크 부재(154), 그리고 손잡이(155)를 포함할 수 있다.
제1 상지용 링크 부재(151)는 그 일단이 제1 상지용 힌지(H21)를 통해 상부 프레임부(140)에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제2 상지용 링크 부재(152)는 그 일단이 제2 상지용 힌지(H22)를 통해 제1 상지용 링크 부재(151)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 제3 상지용 링크 부재(153)의 중심부는 제3 상지용 힌지(H23)를 통해 제2 상지용 링크 부재(153)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있고, 제3 상지용 링크 부재(153)의 일단은 제4 상지용 힌지(H24)를 통해 상부 프레임부(140)의 상부에 회동 가능하게 구비되어 제3 상지용 힌지(H23)를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 하중을 지지할 수 있다. 제4 상지용 링크 부재(154)는 그 일단이 제5 상지용 힌지(H25)를 통해 제3 상지용 링크 부재(153)의 타단에 회동 가능하게 구비될 수 있다. 손잡이(155)는 제4 상지용 링크 부재(154)의 타단에 구비될 수 있다.
따라서, 하지용 링크 유닛(130) 및 후술하는 상부 연동부(160)을 통해 전달되는 회전력에 의해, 제1, 제2, 제3 및 제4 상지용 링크 부재(151)(152)(153)(154)가 해당 힌지를 기준으로 각각 회동되면서, 탑승자의 팔에 자연스러운 움직임을 제공할 수 있다. 또한, 이의 반대 측에도 위상 차를 두어 동일한 구성의 상지용 링크 유닛(150)이 구비되므로, 양 팔에 자연스러운 움직임을 제공할 수 있다.
나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 상지용 힌지(H21)는 제4 상지용 힌지(H24)보다 낮게 위치될 수 있다.
또한, 제4 상지용 힌지(H24)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제3 상지용 링크 부재(153)가 지면과 수직한 상태를 기준으로, 제3 상지용 링크 부재(153)가 전방을 향해 최대 20도에서 후방을 향해 최대 10도까지 스윙 각도의 범위를 가지도록 정해질 수 있다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만, 제4 상지용 힌지가 상술한 스윙 각도의 범위에서만 회전되도록 하는 메커니즘의 하나로, 제4 상지용 힌지에 걸림 돌기를 형성하고, 상부 프레임부의 힌지공 측에는 걸림 턱을 형성할 수 있다.
또한, 손잡이(155)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제4 상지용 링크 부재(154))에 슬라이더(155a)를 통해 전후로 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다. 탑승자의 팔이 움직이는 동안 손목 관절의 이동 궤적을 자연스럽게 구현할 수 있다.
상부 연동부(160)는, 상지용 링크 유닛(150)과 하지용 링크 유닛(130)을 연동시키기 위한 구성요소이다. 예를 들어, 상부 연동부(160)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 풀리(162)와 상부 타이밍 벨트(163)를 포함할 수 있다. 제2 풀리(162)는 제1 상지용 링크 부재(151)의 일단[예를 들어, 제1 상지용 링크 부재(151)의 일단에 제1 상지용 힌지(H21)의 일단이 고정될 경우, 제1 상지용 힌지(H21)의 타단]에 구비되며 그 외주면에 복수의 톱니를 가질 수 있다. 상부 타이밍 벨트(163)는 제2 풀리(162)와 하부 연동부(170)에 언급한 제1 풀리(161)를 연결할 수 있다.
따라서, 제1 하지용 링크 부재(131)가 제1 하지용 힌지(H11)를 기준으로 회전되면 제1 풀리(161)가 회전됨과 동시에 상부 타이밍 벨트(163)를 통해 제2 풀리(162)가 회전되어 제1 상지용 힌지(H21)가 회전될 수 있다.
특히, 발 디딤부(110)가 트레드밀 벨트(121)에 닿아 움직이는 속도와 트레드밀 벨트(121)의 회전 속도를 동기화하고 상지와 하지의 정상 보행 패턴을 구현하기 위해, 제1 풀리(161), 제2 풀리(162), 그리고 제3 풀리(171)의 기어비는 1:1:1.5로 구성될 수 있다. 따라서, 발 디딤부(110)가 트레드밀 벨트(121)의 접촉면에 닿을 때 보행 속도의 이질감을 제거할 수 있고, 상지와 하지의 정상 보행 패널을 구현할 수 있다.
다른 예로, 도시되지는 않았지만, 상부 연동부는, 외주면에 톱니가 없는 풀리-벨트 구성품이 사용될 수도 있고, 벨트 없이 기어만으로 연결되는 복수의 기어가 사용될 수도 있을 것이다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 상하지 보행 재활 기기(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 탑승자의 팔꿈치 관절의 이동을 안내하는 팔꿈치 안내부(180)를 더 포함할 수 있다. 이러한 팔꿈치 안내부(180)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상지용 링크 유닛(150) 중 제3 상지용 링크 부재(153)에 구비될 수 있다.
예를 들어, 팔꿈치 안내부(180)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 높이 조절 부재(181)와 위팔 파지부(182)를 포함할 수 있다. 높이 조절 부재(181)는 제3 상지용 링크 부재(153)에 상하 이동 가능하게 구비될 수 있고, 위팔 파지부(182)는 높이 조절 부재(181)에 구비되며 탑승자의 위팔을 파지할 수 있다. 따라서, 탑승자의 팔이 흔들리는 동안 치료사의 도움 없이도 팔꿈치 관절이 자연스럽게 회전될 수 있다.
여기서, 위팔 파지부(182)는 탑승자의 위팔의 두께를 고려하여 길이 조절이 가능한 띠 형태의 밴드 등으로 이루어질 수 있고, 밴드를 고정하기 위해 벨트로(velcro) 등이 사용될 수 있다. 또한, 높이 조절 부재(181)는 자석(미도시)을 통해 탈부착될 수 있다.
나아가, 팔꿈치 안내부(180)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 전후 이동 안내 부재(183), 제1 자석(184), 그리고 제2 자석(185)을 더 포함할 수 있다. 전후 이동 안내 부재(183)는 레일 등으로 이루어질 수 있으며 위팔 파지부(182)과 높이 조절 부재(181) 사이에 구비되어 위팔 파지부(182)의 전후 이동을 안내할 수 있다. 제1 자석(184)은 전후 이동 안내 부재(183)의 전단과 후단에 각각 구비될 수 있고, 제2 자석(185)은 제1 자석(184)에 상응하도록 위팔 파지부(182)의 양측에 각각 구비될 수 있으며 제1 자석(184)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
따라서, 위팔 파지부(182)가 전후 이동 안내 부재(183)를 따라 전후 이동되는 동안 척력이 작용하는 동일한 극성의 제1 및 제2 자석(184)(185)을 통해 자연스럽게 위팔 파지부(182)를 완충시킬 수 있고, 이를 통해 팔꿈치 관절에 가해지는 충격 또한 흡수할 수 있어 탑승자의 안전성을 개선할 수 있다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 상하지 보행 재활 기기(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 탑승자의 상지를 지지하는 상지 지지부(190)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상지 지지부(190)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 하네스(harness)(191), 걸이부(192), 윈치(winch)(193), 그리고 와이어(194)를 포함할 수 있다. 하네스(191)는 탑승자의 상지와 엉덩이를 감쌀 수 있고, 걸이부(192)는 상부 프레임부(140)의 상단에 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 윈치(193)는 하부 프레임부(120)에 구비될 수 있고, 와이어(194)는 하네스(191)에 그 일단에 고정되고 걸이부(192)를 거쳐 윈치에 그 타단이 고정되어 윈치(193)에 의해 당겨지거나 풀릴 수 있다.
따라서, 직립이 어려운 탑승자에게 하네스(191)를 착용시키고, 윈치(193)를 감기는 방향으로 회전시키면, 와이어(194)가 감기면서 하네스(191)와 함께 탑승자를 용이하게 들어올릴 수 있다.

Claims (10)

  1. 발 디딤부를 포함하는 상하지 보행 재활 기기로,
    하부 프레임부;
    상기 발 디딤부와 상기 하부 프레임부 사이에 구비되며 상기 발 디딤부에 보행 궤적을 제공하는 하지용 링크 유닛;
    상기 하부 프레임부의 상단에 착탈부를 통해 착탈 가능하게 구비되는 상부 프레임부;
    상기 상부 프레임부에 구비되며 상지의 움직임을 구현하는 상지용 링크 유닛; 및
    상기 상지용 링크 유닛과 상기 하지용 링크 유닛을 연동시키는 상부 연동부;
    를 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  2. 제1항에서,
    상기 착탈부는,
    상기 상부 프레임부의 하단에 구비되는 삽입 돌기; 및
    상기 삽입 돌기가 삽입되도록 상기 하부 프레임부의 상단에 형성되는 삽입홈;
    을 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  3. 제1항에서,
    상기 상지용 링크 유닛은,
    상기 상부 프레임부에 일단이 제1 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제1 상지용 링크 부재;
    상기 제1 상지용 링크 부재의 타단에 일단이 제2 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제2 상지용 링크 부재;
    상기 제2 상지용 링크 부재의 타단에 중심부가 제3 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되고 일단이 상기 상부 프레임부의 상부에 제4 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되어 상기 제3 상지용 힌지를 원호를 그리며 이동시킴과 동시에 하중을 지지하는 제3 상지용 링크 부재;
    상기 제3 상지용 링크 부재의 타단에 일단이 제5 상지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제4 상지용 링크 부재; 및
    상기 제4 상지용 링크 부재의 타단에 구비되는 손잡이;
    를 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  4. 제3항에서,
    상기 제4 상지용 힌지는,
    상기 제3 상지용 링크 부재가 지면과 수직한 상태를 기준으로, 상기 제3 상지용 링크 부재가 전방을 향해 최대 20도에서 후방을 향해 최대 10도까지 스윙 각도의 범위를 가지도록 정해지는
    상하지 보행 재활 기기.
  5. 제3항에서,
    상기 상지용 링크 유닛에 구비되며 탑승자의 팔꿈치 관절의 이동을 안내하는 팔꿈치 안내부를 더 포함하고,
    상기 팔꿈치 안내부는,
    상기 제3 상지용 링크 부재에 상하 이동 가능하게 구비되는 높이 조절 부재; 및
    상기 높이 조절 부재에 구비되며 탑승자의 위팔을 파지하는 위팔 파지부;
    를 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  6. 제5에서,
    상기 팔꿈치 안내부는,
    상기 높이 조절 부재와 상기 위팔 파지부 사이에 구비되어 상기 위팔 파지부의 전후 이동을 안내하는 전후 이동 안내 부재;
    상기 전후 이동 안내 부재의 전단과 후단에 각각 구비되는 제1 자석; 및
    상기 제1 자석에 상응하도록 상기 위팔 파지부의 양측에 각각 구비되며 상기 제1 자석과 동일한 극성을 가지는 제2 자석;
    을 더 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  7. 제3항에서,
    상기 손잡이는,
    상기 제4 상지용 링크 부재에 슬라이더를 통해 전후로 슬라이딩 가능하게 구비되는
    상하지 보행 재활 기기.
  8. 제3항에서,
    상기 하지용 링크 유닛은,
    상기 하부 프레임부에 일단이 제1 하지용 힌지에 의해 회동 가능하게 구비되는 제1 하지용 링크 부재
    를 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  9. 제8항에서,
    상기 상부 연동부는,
    상기 제1 하지용 링크 부재의 일단에 구비되며 외주면에 복수의 톱니를 가지는 제1 풀리;
    상기 제1 상지용 링크 부재의 일단에 구비되며 외주면에 복수의 톱니를 가지는 제2 풀리; 및
    상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리를 연결하는 상부 타이밍 벨트;
    를 포함하는
    상하지 보행 재활 기기.
  10. 제1항에서,
    탑승자의 상지를 지지하는 상지 지지부를 더 포함하고,
    상기 상지 지지부는,
    탑승자의 상지와 엉덩이를 감싸는 하네스(harness);
    상기 상부 프레임부의 상단에 착탈 가능하게 구비되는 걸이부;
    상기 하부 프레임부 또는 상기 상부 프레임부에 구비되는 윈치(winch); 및
    상기 하네스에 일단에 고정되고 상기 걸이부를 거쳐 상기 윈치에 타단이 고정되어 상기 윈치에 의해 당겨지거나 풀리는 와이어;로 이루어지는,
    상하지 보행 재활 기기.
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