KR101203255B1 - 좌식 3차원 척추 운동 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치는 지지대, 상기 지지대 상에 고정되는 하부 가이드 레일, 상기 하부 가이드 레일 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 1 가이드 구조체, 상기 제 1 가이드 구조체 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 2 가이드 구조체, 및 상기 제 2 가이드 구조체 상에 고정되는 좌석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 좌식 3차원 척추 운동 장치는 복수의 가이드 레일 구조체를 통해 3차원 공간 내에서 롤링 및 피칭 운동을 동시에 행하게 하여 연속적인 입체각 조건을 구현하는 과정을 진행함으로써 이축 회전 제어를 가능하게 한다.

Description

좌식 3차원 척추 운동 장치{Chair type based 3-dimensional spine exercise device}

본 발명은 좌식 형태의 기구로서 척추 심부 근육을 강화하고자 하는 좌식 척추 운동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 가이드 레일을 통해 3차원 공간에서 연속적인 입체각 조건을 구현함으로써 이축 회전 제어를 가능하게 하는 좌식 3차원 척추 운동 장치에 관한 것이다.

일반적으로 학생 및 사무직에 종사하는 현대인들은 의자에 장시간 동안 고정된 자세로 앉아 있게 되며 일상 활동량이 매우 줄어드는 경향을 보인다. 이러한 이유로 현대인들의 척추 근력의 약화가 매우 보편적으로 발생하고, 척추 근력의 약화에 따른 요통 또는 추간판 탈출증과 같은 척추 관절 질병이 매우 심각해지고 있다. 척추 질환에 따른 통증이 심해지게 되면 인공 디스크나 척추 고정술과 같은 수술적 방법을 적용해야 하기에 이에 따른 척추 수술의 급격한 증가로 인하여 의료비 증가 등의 문제가 발생한다.

상기의 척추 질환으로 인한 문제점을 해결하기 위하여는 허리를 편 상태에서 수시로 허리를 전, 후, 좌, 우 방향으로 젖혀 척추 자세를 바르게 되도록 하고, 또한 척추와 허리 심부 근육의 유연성과 근력 그리고 척추 관절의 안정성을 높이는 운동을 하는 것이 기본적으로 요구된다. 이에 따라 최근에는 허리 강화를 위한 허리운동기구들이 개발되고 있으나 허리를 곧게 편 상태를 유지할 수 없어 전, 후, 좌, 우 방향으로 허리를 움직이는 동안 자세가 흐트러지는 문제점이 있다.

한편, 허리 및 요추의 근력 강화 및 자세 교정을 위한 차원으로서 입식 교정 기구가 개발되고 있으나 상기의 입식 교정 기구는 차지하는 공간이 상대적으로 크게 되고 사용자가 탑승한 상태에서 운전하는 과정에서 안전성의 문제가 대두되는 실정이다.

그리고, 사용자가 앉은 상태에서 운동을 가능하게 하는 좌식 운동 기구의 경우에는 일반적으로 지면에 평행한 상태에서의 회전 운동(yawing)을 행하게 하는 경우가 상당수를 차지하므로 허리 및 요추에 대한 다양한 운동 방식을 적용하는데 제한이 있게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 상호 슬라이딩 운동하는 복수의 가이드 구조체를 이용하여 3차원 공간에서 이축 제어를 가능하게 함으로써 공간 활용성을 높이는 동시에 운동 회전각 설정을 용이하게 할 수 있는 좌식 3차원 척추 운동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치는 지지대, 상기 지지대 상에 고정되는 하부 가이드 레일, 상기 하부 가이드 레일 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 1 가이드 구조체, 상기 제 1 가이드 구조체 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 2 가이드 구조체, 및 상기 제 2 가이드 구조체 상에 고정되는 좌석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 가이드 구조체는 롤링 운동을 행하고, 제 2 가이드 구조체는 피칭 운동을 행하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제 1 가이드 구조체는 상기 하부 가이드 레일의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 1 슬라이딩 레일, 상기 제 1 슬라이딩 레일과 소정 각도로 결합하는 상부 가이드 레일, 및 상기 제 1 슬라이딩 레일의 양측단으로부터 연장되는 지지 프레임을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제 2 가이드 구조체는 상기 상부 가이드 레일의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 2 슬라이딩 레일 및 상기 제 2 슬라이딩 레일로부터 연장되는 회동 플랜지를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 회동 플랜지의 상단은 힌지를 통해 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 결합하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 하부 가이드 레일과 상기 상부 가이드 레일은 원호 형상인 것이 바람직할 수 있다.

상기 제 1 슬라이딩 레일과 상기 상부 가이드 레일은 직교 상태로 결합하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 제 1 가이드 구조체 및 상기 제 2 가이드 구조체는 상기 좌석의 수평 상태를 기준으로 ±60°의 회전각 범위 내에서 슬라이딩 운동하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 좌식 3차원 척추 운동 장치는 상기 상부 가이드 레일 및 하부 가이드 레일에 배치되는 구동 모터, 및 상기 구동 모터에 연결되는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 구동 모터의 분당 회전수 및 회전 방향을 조절하는 것이 바람직할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 좌식 3차원 척추 운동 장치는 복수의 가이드 구조체를 통해 3차원 공간 내에서 롤링 및 피칭 운동을 동시에 행하게 하여 연속적인 입체각 조건을 구현하는 과정을 진행함으로써 이축 회전 제어를 가능하게 한다.

본 발명은 이축 회전 제어를 통한 가이드 레일 간의 상호 운동에 의해 롤링 및 피칭 운동이 복합적으로 발생하는 과정을 통해 인체의 요추의 안정화 및 척추 심부 근력의 강화를 위한 운동 조건을 수행하게 한다.

기존에 일방향으로만 운동 가능한 종래기술에 비해 본 발명은 복수의 가이드 레일을 이용하여 다양한 입체각을 구현함으로써 인체에 가해지는 부하를 다각도로 조절할 수 있게 함으로써 운동 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치에 대한 사시도, 및
도 2는 도 1의 좌식 3차원 척추 운동 장치에서 소정 각도로 rolling 및 pitching 운동을 행한 상태를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치를 상세히 설명하기로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1을 참조하여, 좌식 3차원 척추 운동 장치(100)의 전체적인 구성을 살핀다.

좌식 3차원 척추 운동 장치(100)는 지지대(2) 상에 고정 배치되는 하부 가이드 레일(10), 하부 가이드 레일(10) 상에서 슬라이딩 운동하는 제 1 가이드 구조체(20), 제 1 가이드 구조체(20) 상에서 슬라이딩 운동하는 제 2 가이드 구조체(30), 및 제 2 가이드 구조체(30) 상에 고정되는 좌석(40)을 포함한다. 여기에서, 상기 지지대(2)는 지반 상에 놓여지는 평판 형상의 베이스 플레이트(1) 상에 고정된다.

좌석(40)은 제 2 가이드 구조체(30) 상에 고정되는 좌판(42) 및 좌판(42) 후단으로부터 상부로 연장되는 등받이(44)를 포함한다.

제 1 가이드 구조체(20)는 하부 가이드 레일(10)의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 1 슬라이딩 레일(24), 제 1 슬라이딩 레일(24)과 소정 각도로 결합하는 상부 가이드 레일(22), 및 제 1 슬라이딩 레일(24)의 양측단으로부터 연장되는 지지 프레임(25)을 포함한다. 여기에서, 하부 가이드 레일(10)과 제 1 슬라이딩 레일(24)은 서로 대응되는 형태의 원호 형상으로 이루어질 수 있다.

제 2 가이드 구조체(30)는 상부 가이드 레일(22)의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 2 슬라이딩 레일(32) 및 제 2 슬라이딩 레일(32)로부터 연장되는 회동 플랜지(34)를 포함한다. 상기 회동 플랜지(34)의 상단은 힌지(36)를 통해 지지 프레임(25)에 회전 가능하게 결합된다. 상부 가이드 레일(22)과 제 2 슬라이딩 레일(32)은 서로 대응되는 형태의 원호 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 좌식 3차원 척추 운동 장치(100)는 하부 가이드 레일(10) 상에서 제 1 가이드 구조체(20)의 운동을 가능하게 하거나 상부 가이드 레일(22) 상에서 제 2 슬라이딩 레일(32)의 운동을 가능하게 하는 구동수단으로서 구동 모터(미도시)를 하나의 실시 예로 들 수 있다. 상기 구동 모터는 하부 가이드 레일(10) 상에 배치되는 제 1 구동모터 및 상부 가이드 레일(22) 상에 배치되는 제 2 구동모터를 포함한다.

제 1 구동모터는 하부 가이드 레일(10)의 중앙에 고정 배치된 상태에서 제 1 슬라이딩 레일(24)의 하부면 또는 측면에 마찰 휠을 통해 동력을 제공한다. 즉, 구동 모터로부터 회전력을 전달받는 마찰 휠은 제 1 슬라이딩 레일(24)에 밀착되어 회전구동하는 과정을 통해 상기 제 1 슬라이딩 레일(24)의 슬라이딩을 가능하게 한다. 상기 동력전달수단은 슬라이딩 레일(24)에 동력을 전달하는 마찰 휠, 풀리, 또는 체인 등의 실시예를 적용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아닐 것이다.

한편, 구동 모터에 전기적으로 접속되는 제어부는 상기 구동 모터의 분당 회전수 및 회전 방향을 조절하는 과정을 통해 제 1 슬라이딩 레일(24)의 하부 가이드 레일(10) 상에서의 상대적 위치를 제어한다. 본 발명에서는, 좌석(40)의 수평 상태를 기준으로 ±60°이내의 범위에서 운동이 가능하게 제 1 구동 모터를 제어하는 것이 바람직할 수 있다.

제 1 구동모터와 유사한 방식으로 제 2 구동모터는 상부 가이드 레일(22)의 중앙에 고정 배치된 상태에서 제 2 슬라이딩 레일(32)의 하부면 또는 측면에 마찰 휠을 통해 동력을 제공한다. 제 2 구동모터의 경우도 좌석(40)의 수평 상태를 기준으로 ±60°이내의 범위에서 제어하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 좌식 3차원 척추 운동 장치(100)의 구동 수단으로서는 상기 구동 모터 외에도 풀리 및 와이어를 이용한 시스템을 통해 구현이 가능할 수 있으며, 하부 가이드 레일(10) 및 가이드 구조체(20,30) 간의 슬라이딩 운동을 가능하게 하는 어떠한 형태의 구동 방식도 사용이 가능할 것이다.

본 발명에서는 3차원 좌표계를 도입하여 롤링(rolling) 및 피칭(pitching) 운동을 정의한다. 도 1의 좌표계 상에서 롤링 운동은 Y-Z 평면 상에서의 운동으로 정의하고, 피칭 운동은 X-Z 평면 상에서의 운동으로 정의할 수 있다. 참고적으로, 롤링 운동은 도면부호 50에 나타내는 바와 같은 운동을 행하는 동시에 X축을 중심으로 회전운동하는 것으로 정하고, 피칭 운동은 도면부호 60에 나타내는 바와 같은 운동을 행하는 동시에 Y축을 중심으로 회전운동하는 것으로 정한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치(100)의 작동에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 제 1 가이드 구조체(20)의 운동을 롤링 운동으로 설정하고, 제 2 가이드 구조체(30)의 운동을 피칭 운동으로 설정한다.

도 1은 본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치에서 구동을 시작하기 전의 정지 상태의 모습을 나타내고, 도 2는 도 1의 좌식 3차원 척추 운동 장치에서 소정 각도로 롤링 및 피칭 운동을 행한 상태에서의 일 정지동작을 나타낸 모습이다.

먼저, 제 1 가이드 구조체(20)가 하부 가이드 레일(10)을 따라 소정 각도 운동하는 과정을 보면 다음과 같다. 제 1 슬라이딩 레일(24)은 제 1 구동모터로부터 동력을 제공받는 것과 동시에 하부 가이드 레일(10) 내에 장치된 베어링과 같은 구름 수단을 통해 마찰 저항을 최소화한 상태에서 슬라이딩 운동을 행한다(도면부호 50 참조). 상기 제 1 슬라이딩 레일(24)의 운동에 따라 제 1 슬라이딩 레일(24)에 결합된 상부 가이드 레일(22)과 지지 프레임(25)이 동시에 운동을 개시한다.

상기 제 1 가이드 구조체(20)의 롤링 운동과 독립적으로 제 2 가이드 구조체(30)가 상부 가이드 레일(22)을 따라 피칭 운동을 개시한다. 제 2 슬라이딩 레일(32)은 제 2 구동모터로부터 동력을 제공받는 것과 동시에 상부 가이드 레일(22) 내에 장치된 베어링과 같은 구름 수단을 통해 마찰 저항을 최소화한 상태에서 슬라이딩 운동을 행한다(도면부호 60 참조). 제 2 슬라이딩 레일(32)의 운동에 따라 제 2 슬라이딩 레일(32)에 결합된 회동 플랜지(34)가 힌지(36)를 중심으로 회전운동한다.

본 발명에서는 비록 가이드 구조체(20,30)의 일축 회전각을 ±60°이상으로 하는 것이 기술적으로 가능할 수 있지만, 과도한 회전각 설정은 사용자와 장치 간의 간섭을 유도하거나 과도한 체중 이동을 유발할 수 있으므로 ±60°이내로 한정하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 도 1의 정지 상태를 기준으로 하여 제 1 가이드 구조체(20) 및 제 2 가이드 구조체(30)가 각각 ±60°의 회전각 범위에서 자유롭게 회전 가능한 범위로 볼 수 있다.

상기 롤링 운동과 피칭 운동의 상대 운동각은 제 1 슬라이딩 레일(24)과 상부 가이드 레일(22)의 결합각에 따르는 것으로서 운동 효과의 극대화를 위해서는 90°인 직교 상태로 설정되는 것이 바람직할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아닐 것이다. 즉, 수직으로 교차하는 것이 일 실시예일 수는 있으나 치료를 위한 사용 용법에 따라 기울어진 상태로도 결합이 가능할 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 좌식 3차원 척추 운동 장치는 복수의 가이드 레일 및 상기 가이드 레일 상에서 입체적으로 운동 가능한 좌석을 구비한 구성 및 기능상 특징으로 볼 때, 기존의 복잡한 구조 및 용적을 이용한 운동 장치에 비해 충분한 효과가 있다. 특히, 복수의 한 쌍의 가이드 구조체를 이용한 간이한 구성으로 인해 전방위적인 입체 운동을 가능하게 하는 본 발명은 기존의 입식 운동 장치에 비해 현저히 작은 공간을 점하는 동시에 사용자의 체감 안정성을 증가시킨다는 점에서 차별되는 이점이 있다.

본 발명의 좌식 3차원 척추 운동 장치는 사용자가 좌석에 착석한 상태에서 복수의 슬라이딩 레일이 상호 직교하는 방향으로 운동함으로써 사용자의 자세가 삼차원적으로 변화하고 그에 따라 사용자의 무게 중심이 이동하게 되는데, 사용자는 상기의 변동된 무게중심을 극복하여 신체의 자세를 유지하려는 과정에서 운동효과를 기대할 수 있다. 즉, 사용자에 의해 설정된 삼차원 입체각 상태에서 신체의 자세를 유지하려고 하는 과정을 통해 인체에 가해지는 부하를 조절할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1 : 베이스 플레이트
2 : 지지대
10 : 하부 가이드 레일
20 : 제 1 가이드 구조체
22 : 상부 가이드 레일
24 : 제 1 슬라이딩 레일
25 : 지지 프레임
30 : 제 2 가이드 구조체
32 : 제 2 슬라이딩 레일
34 : 회동 플랜지
40 : 좌석
42 : 좌판
44 : 등받이
50 : 롤링(rolling) 운동
60 : 피칭(pitching) 운동
100 : 좌식 3차원 척추 운동 장치

Claims (9)

1. 지지대;
   상기 지지대 상에 고정되는 하부 가이드 레일;
   상기 하부 가이드 레일 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 1 가이드 구조체;
   상기 제 1 가이드 구조체 상에서 슬라이딩 운동 가능한 제 2 가이드 구조체; 및
   상기 제 2 가이드 구조체 상에 고정되는 좌석;
   을 포함하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 가이드 구조체는 롤링(rolling) 운동을 행하고, 제 2 가이드 구조체는 피칭(pitching) 운동을 행하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 가이드 구조체는 상기 하부 가이드 레일의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 1 슬라이딩 레일, 상기 제 1 슬라이딩 레일과 결합하는 상부 가이드 레일, 및 상기 제 1 슬라이딩 레일의 양측단으로부터 연장되는 지지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 2 가이드 구조체는 상기 상부 가이드 레일의 상면에 슬라이딩 운동 가능하게 결합되는 제 2 슬라이딩 레일 및 상기 제 2 슬라이딩 레일로부터 연장되는 회동 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 회동 플랜지의 상단은 힌지를 통해 상기 지지 프레임에 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
6. 제 3 항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 하부 가이드 레일과 상기 상부 가이드 레일은 원호 형상인 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 슬라이딩 레일과 상기 상부 가이드 레일은 직교 상태로 결합하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 가이드 구조체 및 상기 제 2 가이드 구조체는 상기 좌석의 수평 상태를 기준으로 ±60°의 회전각 범위 내에서 슬라이딩 운동하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 좌식 3차원 척추 운동 장치는,
   상기 상부 가이드 레일 및 하부 가이드 레일에 배치되는 구동 모터; 및
   상기 구동 모터에 연결되는 제어부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 구동 모터의 분당 회전수 및 회전 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는,
   좌식 3차원 척추 운동 장치.

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