KR20100133609A - 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하체 근육을 이용하지 않고 상체 근육만을 이용하여 유산소 운동이 가능하도록 제작된 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구에 관한 것이다.

케이블, 의자, 상체, 유산소 운동, 디스플레이부, 전기부하, 플라이 에르고미터

Description

상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구{AEROBIC EXERCISE MACHINE FOR THE UPPER PART OF HUMAN BODY}

본 발명은 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상체 근육을 이용하여 유산소 운동이 가능하도록 제작된 유산소 운동기구인 플라이 에르고미터(fly ergometer)에 관한 것이다.

종래의 유산소 운동기구는 대부분 하체를 이용하여 운동하는 방식을 채용하고 있으며, 러닝머신으로 알려진 트레드밀(treadmill)이나 사이클 에르고미터와 같은 운동기구가 대표적이다. 트레드밀은 너비가 넓은 벨트로 된 바닥을 모터로 회전시키고, 그 위를 회전 방향과 반대 방향으로 걷거나 뛰는 장치로서 속도 및 경사도를 조절하여 운동량을 조절할 수 있으며 최근에는 TV등이 연결 또는 내장되어 사용자가 지루하지 않게 운동할 수 있도록 한다. 흔히 자전거 또는 사이클로 알려진 고정식 사이클 에르고미터는 자력 등을 이용하여 페달의 무게를 설정하고 제자리에서 자전거를 타는 식으로 양 다리로 페달에 교차로 힘을 가하여 페달과 연결된 바퀴를 돌리게 된다.

그러나, 불의의 사고 등으로 인해 하반신이 마비된 환자들의 경우에는 하반신을 사용할 수 없기 때문에 대개 부분적인 상체운동(상체 근력운동) 만이 가능하며, 유산소 운동을 하기 어려운 실정이다. 유산소 운동은 몸속의 지방을 산화시켜 체중 조절에 효과가 있을 뿐 아니라, 심폐기능을 향상시키고 혈액순환에 도움을 준다. 특히, 하반신 마비 환자는 일반인에 비해 활동량이 적으므로 유산소 운동의 필요성이 더욱 크다. 또한, 팔운동이 다리운동보다 심장기능에 안정을 줌은 오래 전에 증명된 바 있다. 이는 팔의 근육들이 다리근육보다는 심장에 가깝고 다리운동 시에 발생하는 혈액의 저류현상이 팔운동을 할 시에는 일어나지 않기 때문으로 알려지고 있다.

기존의 상체를 이용한 유산소 운동기구는 암에르고미터(arm ergometer), 로윙 에르고미터(rowing ergometer), 그리고 등반기구를 대표적인 예로 볼 수 있다. 암에르고미터는 양팔로 자전거 에르고미터의 페달을 돌리는 동작을 행함으로서 상체의 유산소 운동 효과를 얻을 수 있도록 하고 있다. 이는 상체에서 작은 근육무리인 이두근과 삼두근, 그리고 약간의 삼각근을 사용하기 때문에 장시간의 운동을 행할 수밖에 없어 거의 실험용으로만 쓰이고 있다. 로윙 에르고미터 또는 로윙머신, 등반기구와 같은 경우는 대퇴사두근, 둔근, 척추기립근, 광배근, 후면삼각근, 이두근 등을 모두 사용하고 특히 하체에 힘을 주어 몸을 지탱하여 운동하므로 하반신을 사용할 수 없는 사용자의 경우에는 제대로 된 유산소 운동을 하기 어렵다. 또한, 상체의 가장 큰 근육군인 대흉근과 그와 관련된 근육들은 거의 무시되고 있어 상체 유산소운동 효과는 극히 미미한 실정이며, 실효성도 높지 않다.

따라서, 일반사용자가 사용할 수 있음은 물론이고 특히 하반신 마비 환자가 이용할 수 있는 상체를 활용한 유산소 운동 기구의 필요성이 크다.

종래의 케이블 플라이 또는 체스트 케이블 플라이는 대흉근 등의 가슴근육을 발달시키는 운동기구로서, 상체/하체 분할 등으로 나눠서 행해지는 부분 운동에 적합한 운동기구이다. 본원 발명은 이러한 플라이 운동기구를 변형하여 하반신이 마 비된 환자도 상체의 근육 중 특히 지근을 이용하여 유산소 운동이 가능하도록 한다. 본원 발명은 사용자가 착석할 수 있는 의자, 디스플레이부를 포함하는 운동제어장치, 유산소 운동의 강도를 조절하는 전기부하장치, 케이블과 손잡이, 및 지지대를 포함한다.

의자는 사용자가 착석할 수 있는 형태이면 무방하며, 필요에 따라 등받이나 팔걸이가 추가될 수 있다. 또한, 사용자의 신체조건에 따라 의자의 위치를 조절할 수 있도록 의자는 레일 위에 부착될 수 있으며, 의자가 레일 위의 원하는 위치에 움직임 없이 고정되도록 고정부재를 더 포함할 수 있다. 사용자가 의자에 앉아서 의자의 좌우측 방향에 구비된 지지대로부터 뻗어있는 케이블의 말단부에 구비된 케이블 손잡이를 양손으로 잡고 자기 몸체에 인접하도록 손잡이를 당겨서 운동을 수행하게 된다. 사용자의 몸쪽으로 당겨진 손잡이에 가해진 힘을 해제하면 케이블이 후술할 전기부하장치 내부에 장치된 판스프링 등의 탄성재에 의해 되감기는 복원력을 받아서 사용자의 몸쪽으로부터 멀어지는 방향으로 원위치하게 된다. 따라서 사용자는 다시 케이블 손잡이를 당겨서 다시 몸쪽으로 당기는 동작을 반복하게 된다. 이러한 과정을 반복함으로써, 상체를 이용하여 유산소 운동이 가능하며 하반신이 마비된 환자도 유산소 운동의 효과를 볼 수 있다. 케이블 손잡이를 당기는 각도에 따라서 운동하는 부위가 달라질 수 있다. 선택에 따라서 사용자 중 하반신 마비 환자가 운동하기 쉽도록 의자를 포함하지 않고 그 자리에 휠체어에 앉은 채로 운동할 수 있도록 하는 휠체어 공간을 구비할 수도 있다.

운동제어장치는 사용자의 운동상태를 표시하는 기능 및 운동의 강도 등을 전 자적으로 설정할 수 있다. 설정된 값은 전기부하장치로 송출되어 설정된 값이 클수록 전기부하를 크게 하여 사용자의 운동 강도가 높아진다. 표시되는 운동상태는 운동시간, 운동거리, 소모된 칼로리 등이 포함될 수 있으며, 선택에 따라서 케이블 손잡이에 사용자의 신체지수를 측정할 수 있는 센서를 구비하여 사용자가 케이블 손잡이를 파지하는 상태만으로도 사용자의 박동수나 혈압 등을 감지하여 이를 운동제어장치로 송출하여, 사용자가 운동제어장치를 통해서 자신의 신체지수 및 건강상태를 확인할 수도 있다.

운동에 사용되는 케이블은 전기부하장치 내부의 판스프링에 의해 원형으로 감겨있으며, 전기부하장치 외부로 연장되어 지지대의 양쪽으로 나뉘어 뻗어있으며 전술한 바와 같이 양 끝단에 사용자가 파지할 수 있는 손잡이를 구비하고 있다. 전기부하장치는 운동제어장치에서 설정한 값을 수신하여 알맞은 전기부하를 발생시켜 케이블의 장력을 조절하여 사용자가 케이블을 잡아당길 때 느끼는 무게가 달라지도록 한다.

보다 자세한 본원 발명의 구성은 실시예 부분에서 상세히 후술한다.

이와 같이 본원 발명은 상체를 이용하여 비교적 장시간의 유산소 운동이 가능하여 하반신이 마비된 환자도 유산소 운동이 가능하게 된다. 운동량이 상대적으로 적은 하반신 마비 환자의 체지방을 감소시키고, 혈액순환 및 심근경색을 예방하는 효과를 갖는다. 또한, 선택에 따라서 각종 신체지수 및 수치를 표시함으로써, 운동과 동시에 혈압 등의 건강상태를 체크할 수 있다.

하반신 마비 환자 뿐만 아니라 일반인도 이용할 수 있으며, 케이블을 당기는 각도 등에 의해서 다양한 운동효과를 나타낼 수 있다.

선택적으로 의자를 본원 발명의 구성에서 제외하여 휠체어를 탄 상태에서 환자의 이동없이 바로 유산소 운동이 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구의 케이블 동작 구조를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구는 전기부하장치(10), 케이블(20), 및 지지대(30)를 포함한다.

먼저 상체를 이용한 유산소 운동에 사용되는 케이블(20)은 전기부하장치(10) 내부의 회전원판(11)의 회전축 상에 원형으로 감겨있으며, 권취유지장치에 의해 감겨있는 형태를 유지하려는 복원력을 갖는다. 권취유지장치는 반복운동을 할 수 있도록 케이블(20)을 다시 원상태로 되돌리려는 복원력이 있으면 무엇이든 무방하며, 예를 들어 판스프링과 같은 것이 있다. 회전원판(11)은 일반적으로 사용되는 풀리와 유사한 형상이며, 필요에 따라 보조원판를 구비할 수도 있다. 케이블(20)을 잡아당기게 되면 회전축이 회전력을 받아서 회전원판(11)이 회전하게 된다. 케이블(20)은 일단이 단선 형태로 회전원판(11)의 회전축에 감기고 타단이 두 개의 선 으로 갈라져서 사용자가 양손을 사용하여 운동할 수 있도록 하는 형태일 수 있으며, 회전원판(11)을 중심으로 좌우측 회전축에 각각 케이블(20)이 별도로 구비되어 사용자가 양손으로 각 케이블(20)을 당길 때, 두 케이블에 가해진 장력의 합력에 의해 회전원판(11)이 회전될 수도 있다.

사용자가 용이하게 케이블(20)을 잡아당길 수 있도록 케이블(20)의 말단부에는 케이블 손잡이(21)가 구비될 수 있다. 케이블 손잡이(21)의 형태에는 제한이 없으며, 사용자가 케이블 손잡이(21)를 파지하여 힘을 가할 수 있는 형상이면 족하다.

케이블(20)은 전기부하장치(10)의 회전축으로부터 외부로 연장되어 지지대(30)의 양쪽으로 나뉘어 뻗어있다. 전기부하장치(10)는 후술할 운동제어장치(40)에서 운동강도 등을 설정한 값을 수신하여 알맞은 전기부하를 발생시킨다. 이로 인해 회전원판(11)의 회전 시에 회전방향과 반대로 회전하려는 전기적 저항이 발생되어 케이블(20)의 장력이 결정된다. 장력을 조절하여 사용자가 케이블(20)을 잡아당길 때 필요한 힘의 양이 달라지도록 한다. 전기부하장치(10) 내의 회전원판(11)에 부하가 많이 걸릴 수록 회전원판(11)의 회전이 어려우며 사용자가 케이블(20)을 당길 때 장력이 크게 되므로 유산소 운동 시에 필요한 힘이 증가된다.

회전원판(11)은 회전력을 이용하여 자가발전을 하는 얼터네이터(alternator)의 기능을 수행하도록 발전기와 연결되어, 사용자가 운동 시에 발생하는 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 발생된 전기는 후술할 운동제어장치에 필요한 전력으로 공급되며, 나머지는 저항부가장치(미도시)에 의해 상기한 회전원판(11)의 회전 을 방해하는 방향으로 회전되도록 회생제동 형식으로 회전원판(11)을 반대방향으로 회전시켜 역회전력을 발생시키며 사용자가 케이블을 당길 때 회전원판(11)의 회전이 방해되도록 하여, 이로 인해 케이블(20)의 장력이 사용자가 설정한 값이 되도록 하여 운동강도를 조절하는데 사용된다.

지지대(30)는 기둥형상으로서 케이블(20)의 방향전환 및 이동이 용이하고 운동시에 자극되는 부위를 사용자가 자유롭게 선택하여 유산소 운동효과가 극대화 될 수 있도록 풀리(31)를 포함할 수 있다. 풀리(31)는 사용자가 양손으로 운동할 수 있게 지지대(30)의 좌우측에 한 쌍이 구비될 수 있으며, 필요에 따라 두 쌍 이상이 구비될 수도 있다. 전기부하장치(10)로부터 뻗어나온 케이블(20)은 지지대(30)에 구비된 풀리(31)에 감긴다. 풀리(31)를 통과한 케이블(20)은 사용자가 위치한 방향으로 방향이 전환되고, 그 말단부에 구비된 케이블 손잡이(21)를 잡고 사용자가 용이하게 운동할 수 있도록 한다. 케이블(20)의 왕복위치에 따라서 운동효과가 달라지므로, 사용자가 자유롭게 운동할 수 있도록 풀리(31)와 지지대(30) 사이의 연결부가 자유롭게 회전할 수 있도록 구비되어, 사용자가 케이블(20)의 왕복경로를 자유롭게 선택할 수 있다.

사용자는 케이블 손잡이(21)를 잡고 케이블(20)에 힘을 가하여 케이블(20)을 자신의 몸쪽으로 당기고, 힘을 풀면 케이블(20)은 전기부하장치(10) 내의 판스프링등에 의해 원위치되고, 사용자는 다시 위와 같은 과정을 반복함으로써 유산소 운동 효과를 볼 수 있다. 특히, 풀리(31)와 지지대(30) 사이의 연결부가 회전이 자유로운 경우, 사용자는 케이블(20)을 당기는 각도 및 위치를 자유롭게 선택할 수 있어 서 원하는 효과를 용이하게 달성할 수 있다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구의 운동제어장치를 나타낸 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구는 운동제어장치(40)를 더 포함할 수 있다.

운동제어장치(40)는 사용자의 운동상태를 표시하는 기능을 가지며, 운동의 강도 등을 기계적 또는 전자적으로 설정할 수 있는 기능을 포함한다. 운동제어장치(40)의 위치에는 제한이 없으나, 대개 사용자는 지지대를 등진 상태에서 사용자의 몸체 안쪽으로 잡아당겨서 운동하기 때문에, 사용자가 보기 편리하고 설정값을 설정하기 편리하도록 지지대(30), 사용자, 운동제어장치(40) 순으로 위치하는 것이 보다 바람직하다. 운동제어장치(40)는 디스플레이부(41)와 설정입력부(42)를 포함할 수 있다.

디스플레이부(41)는 현재 운동상태를 표시하는 기능을 수행한다. 즉, 운동경과시간, 운동량을 거리로 환산한 값, 소모된 칼로리 등을 포함한다. 선택에 따라서, 케이블 손잡이(21) 등의 부위에 측정센서(22)(도1 참조)를 더 구비하여 사용자가 케이블 손잡이(21)를 파지할 때 사용자의 심박동수나 맥박, 혈압 등을 감지하여 이를 운동제어장치(40)로 송출할 경우, 디스플레이부(41)에서 사용자의 신체상태지수 등을 표시하는 기능을 더 포함할 수 있다. 이로 인해, 사용자는 자신의 기본적인 건강상태 등을 확인할 수 있으며, 신체에 무리가 가지 않는 범위 내에서 운동을 지속할 수 있다. 특히, 혈압 등이 설정된 범위 이상으로 상승하거나 설정된 범위 이하로 내려가는 경우에는 경고음 또는 경고등이 작동되도록 하여 안전사고를 미연에 방지하는 기능을 더 포함할 수 있다. 또한, 선택에 따라서 장시간 운동시에 운동효율을 더 높일 수 있도록 디스플레이부(41)는 TV수신장치 및 표시장치 등을 더 포함할 수 있다.

설정입력부(42)는 운동시간 및 운동강도를 설정하는 기능을 수행하며 사용자가 직접 값을 입력 및 설정할 수 있도록 입력장치를 포함한다. 사용자가 운동시간 또는 운동거리 등의 목표치를 설정하여 값을 입력하여 자신의 목표에 맞는 운동을 수행할 수 있다. 또한, 운동강도도 설정할 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 저항부가장치가 가하는 전기부하에 의해서 전기부하장치(10) 내의 회전원판(11)의 회전을 방해하는 저항을 조절하여 사용자가 더 큰 힘을 가해야지만 케이블(20)을 당길 수 있다. 설정된 값은 전기부하장치(10)로 송출되고, 전기부하장치(10)는 송출된 전자적 신호를 받아서 저항을 조절하게 된다. 이로 인해, 사용자는 자신의 체형 및 근력에 따라 적절한 유산소 운동을 수행하여 바람직한 효과를 기대할 수 있게 된다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구의 의자를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구는 의자(50)를 더 포함할 수 있다.

의자(50)는 일반적으로 착석할 수 있는 형태의 의자와 동일하며, 선택에 따라 팔걸이(51)를 더 포함할 수 있다. 사람마다 팔길이 등의 신체조건이 다르고 의 자의 위치에 따라서 케이블(20)을 몸쪽으로 당길 때의 자극되는 부위가 달라지게 되므로, 의자(50)는 고정된 형태가 아니며 전후로 슬라이드 가능하도록 레일(52) 상에 설치될 수 있다. 따라서, 사용자는 앞뒤로 의자(50)의 위치를 조절하여 적당한 위치로 이동한 후, 잠금장치(53)를 걸어서 의자(50)가 고정되도록 하여, 운동시에 의자(50)가 미동하지 않도록 한다.

앞선 실시예에 있어서, 특히 하반신 마비 환자의 경우 휠체어를 타고 이동하는 것이 일반적이다. 따라서, 운동기구에 운동을 하기 위한 의자가 별도로 구비되어 있는 경우에는 자력으로 또는 타인의 도움을 받아서 휠체어에서 내려 운동기구의 의자에 착석하여 운동을 해야하는 불편함이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구의 주목적은 특히 하반신 마비 환자의 유산소 운동을 돕는 기구이므로, 선택에 따라서 의자(50)를 포함하지 않을 수도 있다. 이러한 경우, 하반신 마비 환자는 휠체어에 앉은 상태 그대로 케이블(20)을 이용하여 운동을 수행할 수 있다.

도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구의 전체 사시도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구는 전기부하장치(10), 케이블(20), 지지대(30), 운동제어장치(40), 및 의자(50)를 포함한다.

도4에 도시된 바와 같이, 바람직하게는 의자(50)의 레일(52)과 지지대(30)와 전기부하장치(10)와 운동제어장치(40)는 하나의 프레임으로 연결되어 일체로 고정 될 수 있다.

하반신 마비 환자 뿐만 아니라 일반 사용자도 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상체를 이용한 유산소 운동기구를 이용하여 상체 유산소 운동을 할 수 있다. 또한, 정해진 용도 이외에도 케이블(20)을 활용하는 방법에 따라 다양한 운동이 가능하며, 말단부에 있는 케이블 손잡이(21)는 선택에 따라서 교체가능하도록 구비될 수 있다. 따라서, 다양한 형태의 케이블 손잡이(21)를 필요에 따라 사용하여 다양한 효과를 나타낼 수 있다.

이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 내에서 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것인바, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정된 형태에 국한되는 것은 아니다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구의 케이블 동작 구조를 도시한 도면이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구의 운동제어장치를 나타낸 도면이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구의 의자를 도시한 도면이다.

도4는 본 발명의 실시예에 따른 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구의 전체 사시도이다.

Claims (8)

1. 케이블과,

   상기 케이블이 감기는 축을 가지는 회전원판과,

   상기 케이블이 감겨있는 상태로 유지되도록 탄성력을 부가하는 권취유지장치와,

   상기 권취유지장치로부터 연장된 상기 케이블의 이동을 가이드하고 상기 케이블을 지탱하는 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전원판의 회전력을 이용하여 자가발전을 하는 발전기와,

   상기 발전기로부터 발생한 전기를 이용하여 상기 회전원판의 회전을 방해하는 방향으로 상기 회전원판에 역회전력을 발생시키는 저항부가장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 저항부가장치의 상기 역회전력을 조절하는 설정입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
4. 제2항에 있어서, 운동상태를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
5. 제1항에 있어서, 상기 지지대는 상기 케이블의 방향전환 및 이동이 용이하도록 상기 지지대에 회전이 자유롭게 연결된 풀리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
6. 제1항에 있어서, 상기 케이블은 한 쌍으로 구비되어, 상기 케이블 각각이 상기 회전원판에 권취되는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
7. 제1항에 있어서, 상기 전기부하장치로부터 뻗어나온 상기 케이블의 말단부에는 사용자가 파지할 수 있는 케이블 손잡이가 더 구비된 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.
8. 제1항에 있어서, 사용자가 착석할 수 있는 의자와,

   상기 의자의 하부에 위치하여 상기 의자를 지지하며 상기 의자가 전후방향으로 슬라이드 되어 위치조절이 가능하도록 하는 레일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상체를 이용하여 유산소운동이 가능한 운동기구.

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