KR20170111849A - 하지 보조 보행기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하지 보조 보행기에 관한 것으로서, 고관절을 구동하기 위하여 별도의 구동기를 설치하지 않고, 하나의 구동기를 이용하여 고관절에 대응하는 보조 기구와 무릎 관절에 대응하는 보조 기구를 동시에 구동할 수 있도록 하면서도, 필요에 따라 무릎 관절의 움직임을 제한하여 하지 마비 환자가 안정적으로 보행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 하지 마비 환자의 허리 부분에 위치하는 프레임(10)과; 하지 마비 환자의 엉덩이 부분에 위하도록 상기 프레임(10)에 설치되어 고관절의 역할을 수행하는 히프 조인트(20)와; 하지 마비 환자의 허벅지 부분에 위치하는 대퇴 지지대(31)와 종아리 부분에 위치하는 하퇴 지지대(32)를 연결하여 무릎 관절의 역할을 수행하는 무릎 조인트(30)와; 상기 프레임(10)의 일측에 설치되며 와이어(51)를 이용하여 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)를 구동하는 구동기(50)와; 상기 와이어(51)를 감싸주며 상기 프레임(10)에 설치된 와이어 브래킷(11)(12) 사이에서 상기 와이어(51)를 감싸 보호하는 텐던 시스(40);를 포함하며, 상기 히프 조인트(20)는 구동되고 상기 무릎 조인트(30)는 고정되는 입각기 구간과 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동하는 유각기 구간으로 분리된 보행 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 본 발명은, 하지 마비 환자의 허리 부분에 위치하는 프레임(10)과; 하지 마비 환자의 엉덩이 부분에 위하도록 상기 프레임(10)에 설치되어 고관절의 역할을 수행하는 히프 조인트(20)와; 하지 마비 환자의 허벅지 부분에 위치하는 대퇴 지지대(31)와 종아리 부분에 위치하는 하퇴 지지대(32)를 연결하여 무릎 관절의 역할을 수행하는 무릎 조인트(30)와; 상기 프레임(10)의 일측에 설치되며 와이어(51)를 이용하여 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)를 구동하는 구동기(50)와; 상기 와이어(51)를 감싸주며 상기 프레임(10)에 설치된 와이어 브래킷(11)(12) 사이에서 상기 와이어(51)를 감싸 보호하는 텐던 시스(40);를 포함하며, 상기 히프 조인트(20)는 구동되고 상기 무릎 조인트(30)는 고정되는 입각기 구간과 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동하는 유각기 구간으로 분리된 보행 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 하지 마비 환자가 보행을 할 수 있도록 도와주는 하지 보조 보행기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 하나의 구동기를 이용하여 고관절의 움직임과 무릎의 움직임을 모두 구현할 수 있도록 함으로써, 구조를 단순화하고 소모되는 에너지를 줄일 수 있도록 한 하지 보조 보행기에 관한 것이다.
일반적으로 보조기란, 신체부위의 기형을 교정 및 예방하거나 움직이는 기능을 개선하기 위해 착용하는 기구로서, 그 목적에 따라, 치료용 보조기, 재활용 보조기, 교정용 보조기, 견인용 보조기 등으로 구분할 수 있다.
또한 그 착용부위에 따라, 상지 보조기, 하지 보조기, 척추 보조기 등으로 분류할 수 있다.
상기한 보조기 중에서 하지 보조기는, 착용자의 체중을 받쳐 체중부하를 경감시키고, 관절을 똑바르게 유지하여 기형을 예방하고 교정함과 함께, 불수의적인 운동을 조절하여 상실된 근력의 보조, 회복 등을 위한 목적으로 다리 부위에 착용되는 보조기를 의미한다
상기한 하지 보조기로는, 족관절이 받는 체중의 경감, 족관절의 운동조절, 발의 변형 방지 등을 목적으로 무릎 관절 아래의 하퇴부에만 착용하는 단하지 보조기(SLB; Short Leg Brace)와, 족관절 및 무릎관절의 체중지지, 기형예방, 불수의적 운동조절 등을 목적으로 무릎관절 위의 대퇴부까지 착용하는 장하지 보조기(LLB; Long Leg Brace)가 있다.
이 중 장하지 보조기는, 소아마비와 같은 선천적 장애와 교통사고 등 후천적 장애로 인한 하지마비와 무릎 관절의 이상으로 인해, 보행시 다리의 움직임이 자유롭지 못한 하지 마비환자들의 자립보행을 보조해준다.
한편, 보행시에는 하퇴부와 함께 대퇴부도 움직이기 때문에, 대퇴부를 움직이기 위하여 고관절에 대응하는 보조 기구를 설치하고, 이 고관절 대응 기구를 구동하기 위한 구동기를 별도로 설치하고 있다.
그러나, 통상적인 하지 보조기는, 대부분 무릎 관절의 상부와 하부를 연결하여 무릎 관절 하부의 하퇴부만 움직이도록 하거나, 대퇴부와 하퇴부 중 어느 하나만 움직이도록 하고 있어, 보행 동작이 불안정한 문제점이 있다.
상기한 문제점을 개선하기 위해, 고관절을 대신할 수 있는 보조 기구를 더 설치하여 대퇴부와 하퇴부가 동시에 움직이도록 할 수도 있다.
그러나, 이 경우에는 별도의 구동기를 설치해야 함에 따라, 작동 구조가 복잡해지고 무게가 증가하여 제작 비용이 상승할 뿐만 아니라, 사용하기가 불편하다는 문제점이 있다.
한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.
특허문헌 1은, 허리에 착용하는 허리 지지장치와; 상기 허리 지지장치의 엉덩이부 양측에 결합되며, 보행중 발생되는 양다리의 각도 변화를 조정할 수 있고 앉은 자세에서 안정적인 상체지지와 허리지지가 가능한 구조의 고관절다축조절장치 와; 상기 고관절다축조절장치 각각에 일측부가 결합되며, 길이조정이 가능한 2개의 굴절각도를 갖는 신축성 내외전 보와; 상기 신축성 내외전 보의 다른 일측에 결합되며, 허벅지에 착용하는 두 개의 허벅지 지지장치로 구성됨으로서, 경직성 뇌성마비 소아의 보행 중 발생하는 운동특성중 고관절과 슬관절의 하중 방향을 정상적인 방향으로 유도할 수 있도록 한, 경직성 뇌성마비 아동의 재활을 위한 다축 하지보조기에 대하여 기재하고 있다.
특허문헌 2는, 발바닥(앞발) 또는 발 뒤꿈치가 지면과 저촉여부를 검출하는 센서; 상기 센서에서 검출된 신호에 따라 전극 제어신호 또는 모터 여자신호를 생성하는 근전도-기능적 전기자극기; 상기 근전도-기능적 전기자극기로부터 수신된 전극 제어신호에 따라 미세전류의 자극신호를 출력하는 전극; 상기 근전도-기능적 전기자극기로부터 수신된 모터 여자신호에 따라 구동하는 모터; 상기 모터에 연결되어, 인장력을 이용하여 앞발부 또는 발뒤꿈치부를 움직여 발목이 운동하게 하는 와이어;를 포함하며, 근력 강화 및 신경계 회복을 돕고, 환자 스스로의 평가와 함께 질병의 회복을 도와주며, 하지를 중심으로 신경계 손상 환자의 합병증 예방과 일상생활과 서기, 보행에 필요한 발목동작을 용이하게 하는, 하지 로봇 보조기에 대하여 기재하고 있다.
특허문헌 3은, 족관절부의 하측과 상측에 각각 발착용부와 하퇴프레임부가 결합되고, 무릎관절부의 하측과 상측에 각각 상기 하퇴프레임부와 대퇴프레임부가 결합되는 구성으로 이루어져 착용자의 체중을 지지해주는 장하지 보조기에 있어서, 상기 대퇴프레임부는 상부지지프레임과 하부지지프레임으로 분리 구성되어 상호 분리 가능하게 결합되되, 상부지지프레임과 하부지지프레임의 사이에는 가해지는 체중을 완충시키는 탄성부재가 구비됨으로써, 체중지지 성능을 향상시킬 수 있고, 착용감 및 사용편의성을 개선할 수 있는, 완충식 장하지 보조기에 대하여 기재하고 있다.
특허문헌 4는, 하퇴지지대와 대퇴지지대가 무릎관절축에 결합됨과 함께 상기 하퇴지지대와 발착용부가 족관절축에 결합되는 구성의 장하지 보조기에 있어서, 상기 하퇴지지대의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대와 대퇴지지대가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석과, 상기 한 쌍의 전자석에 전원을 공급하는 전원부, 및 상기 전원부의 전원공급을 선택적으로 인가 또는 차단시키는 전원스위치를 포함함으로써, 입각기에는 무릎관절의 굴곡을 확실히 억제하고 유각기에는 자유로운 굴곡이 가능하여 좌굴에 대한 위험없이 하지 마비환자가 안전하면서도 편리하게 장하지 보조기를 사용할 수 있도록 하는, 장하지 보조기용 좌굴방지장치에 대하여 기재하고 있다.
특허문헌 5는, 훈련자의 둔부를 감싸 훈련자의 체중을 지지하도록 이루어진 스트랩 부재; 상기 스트랩부재와 벨트로 연결된 스트랩 지지암을 연결하는 스트랩 지지봉; 상기 스트랩 지지봉이 고정되는 지지봉 거치대; 상단부에 상기 지지봉 거치대가 고정되어 있는 수직 지지대; 트레드밀;을 포함하며, 훈련자가 스트랩부재와 벨트에 의해 스트랩 지지봉에 매달린 채로 밑에 놓인 트레드밀로 하지운동을 하도록 이루어짐으로써, 치료사의 체중지탱도움 없이, 상하지 근력과 상하지 운동 발달에 필요한 재활훈련이 용이하게 이루어질 수 있도록 보조하는, 뇌성마비 환자의 재활을 위한 포괄적인 상하지의 반복적 집중 근력강화 훈련 보조기에 대하여 기재하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고관절을 구동하기 위하여 별도의 구동기를 설치하지 않고, 하나의 구동기를 이용하여 고관절에 대응하는 보조 기구와 무릎 관절에 대응하는 보조 기구를 동시에 구동할 수 있도록 하면서도, 필요에 따라 무릎 관절의 움직임을 제한하여 하지 마비 환자가 안정적으로 보행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 입각기와 유각기로 구분되는 보행 패턴 중, 입각기에는 하퇴 부분이 움직이지 않도록 고정하고, 유각기에는 대퇴와 하퇴 부분이 동시에 움직이도록 함으로써 보행 동작이 안정적으로 이루어지도록 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하지 마비 환자의 허리 부분에 위치하는 프레임과; 하지 마비 환자의 엉덩이 부분에 위치하도록 상기 프레임에 설치되어 고관절의 역할을 수행하는 히프 조인트와; 하지 마비 환자의 허벅지 부분에 위치하는 대퇴 지지대와 종아리 부분에 위치하는 하퇴 지지대를 연결하여 무릎 관절의 역할을 수행하는 무릎 조인트와; 상기 프레임의 일측에 설치되며 와이어를 이용하여 상기 히프 조인트와 무릎 조인트를 구동하는 구동기와; 상기 와이어를 감싸주며 상기 프레임에 설치된 와이어 브래킷 사이에서 상기 와이어를 감싸 보호하는 텐던 시스;를 포함하며, 상기 히프 조인트는 구동되고, 상기 무릎 조인트는 고정되는 입각기 구간과 상기 히프 조인트와 무릎 조인트가 동시에 구동하는 유각기 구간으로 분리된 보행 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히프 조인트는, 프레임에 고정되는 조인트 브래킷과, 상기 조인트 브래킷의 전면 일측에 설치되고 구동기에 와이어로 연결되어 회전되는 고관절 풀리와, 상기 조인트 브래킷의 전면 타측에 설치되고 상기 고관절 풀리에 연동하여 회전하며 상기 대퇴 지지대가 연결되는 상단 결합구가 설치된 근접 풀리와, 일단은 상기 고관절 풀리에 힌지 결합되고 타단은 상기 근접 풀리에 힌지 결합되어 상기 고관절 풀리의 회전력을 상기 근접 풀리에 1:1로 전달하는 전달 링크와, 상기 근접 풀리의 축에 회전 가능하게 결합되고 상기 무릎 조인트에 와이어로 연결된 무릎 풀리와, 상기 조인트 브래킷의 배면에서 상기 고관절 풀리와 무릎 풀리의 래칫 기어를 연결하는 타이밍 벨트와, 상기 조인트 브래킷에 설치되어 보행 패턴이 형성되도록 상기 무릎 풀리의 움직임을 제한하는 래칫 폴 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 래칫 폴 구조는, 상기 무릎 풀리에 회전 가능하게 설치되고 상기 무릎 풀리에 대하여 상대 회전할 수 있는 상기 래칫 기어를 고정하거나 고정을 해제하는 폴과, 상기 조인트 브래킷에 설치되어 상기 폴을 회동시키는 파울 트리거와, 일단은 상기 조인트 브래킷에 연결되고 타단은 상기 무릎 풀리에 연결되어 상기 폴에 의해 무릎 풀리와 래칫 기어가 동시에 회전할 때 압축된 후 상기 폴이 래칫 기어로부터 이탈되면 신장되어 상기 무릎 풀리가 회전되도록 하는 압축 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무릎 조인트는, 상기 대퇴 지지대의 하단부에 설치된 대퇴 브래킷에 회전 가능하게 설치되며 상기 무릎 풀리에 와이어로 연결되어 회전하는 상부 기어와, 상기 대퇴 브래킷에 회전 가능하게 설치되고, 상기 하퇴 지지대가 하퇴 브래킷으로 연결되며 상기 상부 기어와 치합되어, 상기 무릎 풀리의 회전에 따라 상기 하퇴 지지대가 회전되도록 하는 하부 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입각기 구간에서는 상기 히프 조인트가 구동되어 상기 대퇴 지지대만 회전하고, 상기 유각기 구간 초기에는 상기 히프 조인트와 무릎 조인트가 동시에 구동되어 상기 대퇴 지지대와 상기 하퇴 지지대가 동시에 회전함과 아울러, 유각기 구간의 중간 부분부터는 히프 조인트와 무릎 조인트의 작동이 중지된 상태에서 상기 하퇴 지지대만 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하지 보조 보행기에 따르면, 하나의 구동기를 이용하여 하지 마비 환자의 보행 움직임을 생성함에 따라 작동 구조가 단순화되고 제작 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 기존의 하지 보조기에 부착하여 사용할 수 있으므로, 기존의 보조기 사용 환자에게도 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 텐던-시스(Tendon-Sheath) 구조에 의해 구동부와 제어할 관절이 분리되어 다리의 무게가 줄어들게 되고, 보행 시 효율적인 에너지 사용이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 보행 패턴을 생성하기 위해 래칫 폴(Ratchet-Pawl) 구조를 이용함에 따라, 하나의 구동기어만으로도 보행 패턴이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 하지 보조 보행기가 도시된 구성도.
도 2는 본 발명의 요부인 히프 조인트의 전면과 배면이 도시된 구성도.
도 3은 본 발명의 요부인 래칫 폴 구조를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 요부인 무릎 조인트가 도시된 구성도.
도 5는 본 발명의 하지 보조 보행기에 의한 보행 패턴을 나타낸 참고도.
도 6은 본 발명의 하지 보조 보행기에 따른 보행 패턴을 단순화한 참고도.
도 7은 통상적인 하지 보조기를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명의 요부인 히프 조인트의 전면과 배면이 도시된 구성도.
도 3은 본 발명의 요부인 래칫 폴 구조를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 요부인 무릎 조인트가 도시된 구성도.
도 5는 본 발명의 하지 보조 보행기에 의한 보행 패턴을 나타낸 참고도.
도 6은 본 발명의 하지 보조 보행기에 따른 보행 패턴을 단순화한 참고도.
도 7은 통상적인 하지 보조기를 나타낸 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 하지 보조 보행기의 바람직한 실시예를 설명한다.
본 발명에 의한 하지 보조 보행기는, 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 하지 마비 환자의 허리 부분에 위치하는 프레임(10)과; 하지 마비 환자의 엉덩이 부분에 위하도록 상기 프레임(10)에 설치되어 고관절의 역할을 수행하는 히프 조인트(20)와; 하지 마비 환자의 허벅지 부분에 위치하는 대퇴 지지대(31)와 종아리 부분에 위치하는 하퇴 지지대(32)를 연결하여 무릎 관절의 역할을 수행하는 무릎 조인트(30)와; 상기 프레임(10)의 일측에 설치되며 와이어(51)를 이용하여 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)를 구동하는 구동기(50)와; 상기 와이어(51)를 감싸주며 상기 프레임(10)에 설치된 와이어 브래킷(11)(12) 사이에서 상기 와이어(51)를 감싸 보호하는 텐던 시스(40);를 포함하여 이루어지며, 상기 히프 조인트(20)는 구동되고, 상기 무릎 조인트(30)는 고정되는 입각기 구간(A)과 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동하는 유각기 구간(B)으로 분리된 보행 패턴을 형성하도록 구성된다.
상기 히프 조인트(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(10)에 고정되는 조인트 브래킷(21)과, 상기 조인트 브래킷(21)의 전면 일측에 설치되고 구동기(50)에 와이어(51)로 연결되어 회전되는 고관절 풀리(22)와, 상기 조인트 브래킷(21)의 전면 타측에 설치되고 상기 고관절 풀리(22)에 연동하여 회전하며 상기 대퇴 지지대(31)가 연결되는 상단 결합구(33)가 설치된 근접 풀리(23)와, 일단은 상기 고관절 풀리(22)에 힌지 결합되고 타단은 상기 근접 풀리(23)에 힌지 결합되어 상기 고관절 풀리(22)의 회전력을 상기 근접 풀리(23)에 1:1로 전달하는 전달 링크(24)와, 상기 근접 풀리(22)의 축에 회전 가능하게 결합되고 상기 무릎 조인트(30)에 와이어로 연결된 무릎 풀리(25)와, 상기 조인트 브래킷(21)의 배면에서 상기 고관절 풀리(22)와 무릎 풀리(25)에 구비된 래칫 기어(25')를 연결하는 타이밍 벨트(26)와, 상기 조인트 브래킷(21)에 설치되어 보행 패턴이 형성되도록 상기 무릎 풀리(25)의 움직임을 제한하는 래칫 폴 구조(27)로 이루어진다.
상기 래칫 폴 구조(27)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 무릎 풀리(25)에 회전 가능하게 설치되어 상기 무릎 풀리(25) 대하여 상대 회전할 수 있는 상기 래칫 기어(25')를 고정하거나 고정을 해제하는 폴(27a)과, 상기 조인트 브래킷(21)에 설치되어 상기 폴(27a)을 회동시키는 폴 트리거(27b)와, 일단은 상기 조인트 브래킷(21)에 연결되고 타단은 상기 무릎 풀리(25)에 연결되어 상기 폴(27a)에 의해 무릎 풀리(25)와 래칫 기어(25')가 동시에 회전할 때 압축된 후 상기 폴(27a)이 래칫 기어(25')로부터 이탈되면 신장되어, 상기 무릎 풀리(25)가 회전되도록 하는 압축 스프링(27c)을 포함한다.
상기 무릎 조인트(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 대퇴 지지대(31)의 하단부에 설치된 대퇴 브래킷(34)에 회전 가능하게 설치되며 상기 무릎 풀리(25)에 와이어로 연결되어 회전하는 상부 기어(35)와, 상기 대퇴 브래킷(31)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 하퇴 지지대(32)가 하퇴 브래킷(38)으로 연결되며 상기 상부 기어(35)와 치합되어 상기 무릎 풀리(25)의 회전에 따라 상기 하퇴 지지대(32)가 회전되도록 하는 하부 기어(36)로 이루어진다.
상기 입각기 구간(A)에서는 상기 히프 조인트(20)가 구동되어 상기 대퇴 지지대(31)만 회전하고, 상기 유각기 구간(B)의 초기에는 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동되어, 상기 대퇴 지지대(31)와 상기 하퇴 지지대(32)가 동시에 회전함과 아울러, 유각기 구간(B)의 중간 부분부터는 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)의 작동이 중지된 상태에서 상기 하퇴 지지대(32)만 회전하도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 하지 보조 보행기는, 입각기 구간에서는 하퇴 부분이 움직이지 않아 체중을 안정적으로 지지하고, 유각기 구간에서는 하퇴 부분이 대퇴 부분과 함께 회전함과 아울러, 유각기 중반 이후에는 무릎 관절이 자연스럽게 신장되어 안정적인 보행이 이루어지도록 한다.
보행 초기에는 구동기(50)가 작동하여 히프 조인트(20)의 고관절 풀리(22)를 회전시키게 되고, 상기 고관절 풀리(22)에 전달 링크(24)로 연결된 근접 풀리(23)가 회전하게 된다.
상기 근접 풀리(23)에는 대퇴 지지대(31)의 상단이 연결되어 있으므로, 상기 근접 풀리(23)의 회전에 따라 상기 대퇴 지지대(31)가 시계 방향으로 회전하게 된다.
이때, 상기 고관절 풀리(22)에 타이밍 벨트(26)로 연결된 래칫 기어(25') 역시 시계 방향으로 회전하지만, 상기 래칫 기어(25')와 폴(27a)의 결합 구조상 상기 래칫 기어(25')가 시계 방향으로 헛도는 상태가 되어, 무릎 풀리(25)는 회전하지 않고 고정된 상태를 유지한다.
따라서, 상기 무릎 풀리(25)에 와이어로 연결된 무릎 조인트(30)의 상부 기어(35) 역시 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하여, 하퇴 지지대(32)가 사용자의 체중을 지지하게 된다. 이와 같은 보행 구간을 사용자의 체중을 지지하는 입각기 구간이라 한다.
이에 따라 사용자는, 보조 보행기를 착용하지 않은 발을 떼어 앞쪽으로 이동한 후 바닥에 접촉함으로써 전진하게 된다.
이후, 보조 보행기가 착용된 발을 바닥에서 떼어 유각기 구간을 진행한다. 유각기 구간의 초기에는, 상기 구동기(50)가 고관절 풀리(22)를 반시계 방향으로 회전시키게 되고, 상기 고관절 풀리(22)에 타이밍 벨트(26)로 연결된 래칫 기어(25')도 반시계 방향으로 회전하게 된다.
상기 래칫 기어(25')가 반시계 방향으로 회전하는 동안에는, 래칫 폴 기구(27)를 구성하는 폴(27a)의 선단이 래칫 기어(25')에 결합되어, 상기 래칫 기어(25')를 무릎 풀리(25)에 고정한다.
이에 따라, 상기 무릎 풀리(25)에 와이어로 연결된 무릎 조인트(30)의 상부 기어(35)가 회전하게 되고, 상기 상부 기어(35)에 맞물린 하부 기어(36) 역시 회전하게 된다.
이때, 상기 고관절 풀리(22)에 전달 링크(24)로 연결된 근접 풀리(23) 역시 반시계 방향으로 회전하게 된다.
따라서, 상기 근접 풀리(23)에 연결된 대퇴 지지대(31)는 반시계 방향으로 회전하고, 상기 하부 기어(36)에 연결된 하퇴 지지대(32)는 시계 방향으로 회전하게 된다.
한편, 상기 무릎 풀리(25)는 반시계 방향으로 회전하면서 래칫 파울 기구(27)의 압축 스프링(27c)을 압축시키게 되는데, 유각기 구간(B)의 중간 구간 이후에는, 상기 압축 스프링(27c)의 탄성력에 의해 상기 대퇴 지지대(31)와 하퇴 지지대(32)가 동시에 반시계 방향으로 회전하게 된다.
즉, 유각기 구간(B)의 중간 구간 이후에는 상기 구동기(50)는 작동을 중지하고, 래칫 폴 기구(27)의 폴 트리거(27b)가 작동되어 폴(27a)을 반시계 방향으로 회동시켜, 상기 파울(27a)의 선단이 래칫 기어(25')로부터 이탈되도록 함으로써, 상기 무릎 풀리(25)가 상기 래칫 기어(25')와 무관하게 회전되도록 한다.
따라서, 상기 압축 스프링(27c)의 스프링 포스가 작용하여 상기 무릎 풀리(25)가 시계 방향으로 회전함과 아울러, 상기 무릎 풀리(25)에 와이어로 연결된 무릎 조인트(30)가 작동되어 상기 하퇴 지지대(32)가 반시계 방향으로 회전함으로써 앞으로 전진할 수가 있게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10...프레임(Frame)
11, 12...와이어 브래킷(Wire Bracket)
20...히프 조인트(Hip Joint)
21...조인트 브래킷(Joint Bracket)
22...고관절 풀리(Pulley)
23...근접 풀리
24...전달 링크(Link)
25...무릎 풀리
25'...래칫 기어(Rachet Gear)
26...타이밍 벨트(Timing Belt)
27...래칫 폴(Rachet Pawl) 구조
27a...폴(Pawl)
27b...폴 트리거(Pawl Trigger)
27c...압축 스프링
30...무릎 조인트
31...대퇴 지지대
32...하퇴 지지대
33...상단 결합구
34...대퇴 브래킷
35...상부 기어
36...하부 기어
37...하퇴 브래킷
40...텐던 시스(Tendon Sheath)
50...구동기
51...와이어(Wire)
11, 12...와이어 브래킷(Wire Bracket)
20...히프 조인트(Hip Joint)
21...조인트 브래킷(Joint Bracket)
22...고관절 풀리(Pulley)
23...근접 풀리
24...전달 링크(Link)
25...무릎 풀리
25'...래칫 기어(Rachet Gear)
26...타이밍 벨트(Timing Belt)
27...래칫 폴(Rachet Pawl) 구조
27a...폴(Pawl)
27b...폴 트리거(Pawl Trigger)
27c...압축 스프링
30...무릎 조인트
31...대퇴 지지대
32...하퇴 지지대
33...상단 결합구
34...대퇴 브래킷
35...상부 기어
36...하부 기어
37...하퇴 브래킷
40...텐던 시스(Tendon Sheath)
50...구동기
51...와이어(Wire)
Claims (5)
- 하지 마비 환자의 허리 부분에 위치하는 프레임(10)과;
하지 마비 환자의 엉덩이 부분에 위cl하도록 상기 프레임(10)에 설치되어 고관절의 역할을 수행하는 히프 조인트(20)와;
하지 마비 환자의 허벅지 부분에 위치하는 대퇴 지지대(31)와 종아리 부분에 위치하는 하퇴 지지대(32)를 연결하여 무릎 관절의 역할을 수행하는 무릎 조인트(30)와;
상기 프레임(10)의 일측에 설치되며 와이어(51)를 이용하여 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)를 구동하는 구동기(50)와;
상기 와이어(51)를 감싸주며 상기 프레임(10)에 설치된 와이어 브래킷(11)(12) 사이에서 상기 와이어(51)를 감싸 보호하는 텐던 시스(40);를 포함하며,
상기 히프 조인트(20)는 구동되고, 상기 무릎 조인트(30)는 고정되는 입각기 구간(A)과 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동하는 유각기 구간(B)으로 분리된 보행 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 하지 보조 보행기. - 제1항에 있어서,
상기 히프 조인트(20)는,
프레임(10)에 고정되는 조인트 브래킷(21)과,
상기 조인트 브래킷(21)의 전면 일측에 설치되고 구동기(50)에 와이어(51)로 연결되어 회전되는 고관절 풀리(22)와,
상기 조인트 브래킷(21)의 전면 타측에 설치되고 상기 고관절 풀리(22)에 연동하여 회전하며 상기 대퇴 지지대(31)가 연결되는 상단 결합구(33)가 설치된 근접 풀리(23)와,
일단은 상기 고관절 풀리(22)에 힌지 결합되고 타단은 상기 근접 풀리(23)에 힌지 결합되어 상기 고관절 풀리(22)의 회전력을 상기 근접 풀리(23)에 1:1로 전달하는 전달 링크(24)와,
상기 근접 풀리(22)의 축에 회전 가능하게 결합되고 상기 무릎 조인트(30)에 와이어로 연결된 무릎 풀리(25)와,
상기 조인트 브래킷(21)의 배면에서 상기 고관절 풀리(22)와 무릎 풀리(25)에 구비된 래칫 기어(25')를 연결하는 타이밍 벨트(26)와,
상기 조인트 브래킷(21)에 설치되어 보행 패턴이 형성되도록 상기 무릎 풀리(25)의 움직임을 제한하는 래칫 파울 구조(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 보조 보행기. - 제2항에 있어서,
상기 래칫 폴 구조(27)는,
상기 무릎 풀리(25)에 회전 가능하게 설치되어 상기 무릎 풀리(25) 대하여 상대 회전할 수 있는 상기 래칫 기어(25')를 고정하거나 고정을 해제하는 폴(27a)과,
상기 조인트 브래킷(21)에 설치되어 상기 폴(27a)을 회동시키는 폴 트리거(27b)와,
일단은 상기 조인트 브래킷(21)에 연결되고 타단은 상기 무릎 풀리(25)에 연결되어 상기 폴(27a)에 의해 무릎 풀리(25)와 래칫 기어(25')가 동시에 회전할 때 압축된 후, 상기 폴(27a)이 래칫 기어(25')로부터 이탈되면 신장되어 상기 무릎 풀리(25)가 회전되도록 하는 압축 스프링(27c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 보조 보행기. - 제1항에 있어서,
상기 무릎 조인트(30)는,
상기 대퇴 지지대(31)의 하단부에 설치된 대퇴 브래킷(34)에 회전 가능하게 설치되며 상기 무릎 풀리(25)에 와이어로 연결되어 회전하는 상부 기어(35)와,
상기 대퇴 브래킷(31)에 회전 가능하게 설치되고 상기 하퇴 지지대(32)가 하퇴 브래킷(38)으로 연결되며 상기 상부 기어(35)와 치합되어, 상기 무릎 풀리(25)의 회전에 따라 상기 하퇴 지지대(32)가 회전되도록 하는 하부 기어(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하지 보조 보행기. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입각기 구간에서는 상기 히프 조인트(20)가 구동되어 상기 대퇴 지지대(31)만 회전하고,
상기 유각기 구간 초기에는 상기 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)가 동시에 구동되어 상기 대퇴 지지대(31)와 상기 하퇴 지지대(32)가 동시에 회전하고, 유각기 구간의 중간 부분부터는 히프 조인트(20)와 무릎 조인트(30)의 작동이 중지된 상태에서 상기 하퇴 지지대(32)만 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 하지 보조 보행기.
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