KR100292285B1 - 대퇴의지의슬관절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단축식 슬관절에 있어 보행중에 유각기에서 입각기로 굴곡 전환되는 과정에서 입각되는 스윙속도를 정상적인 다리와 거의 일치시키도록 함과 아울러 동양인 특히 한국인의 좌식습관에 맞도록 유각기에서 입각기로 전환되는 굴곡작용과 소켓으로부터 일정범위로 회전하는 작용을 병행하는 대퇴의지의 슬관절장치에 관한 것으로서, 상단에 소켓측과 연결 구성되고, 그 하단에는 수직되는 중심으로 부터 후측으로 벗어나는 편심된 힌지단이 형성된 상부슬관절블럭과; 상기 상부슬관절블럭의 힌지단과 회동되게 축결합되고, 슬관절의 입각기시 그 상부슬관절블럭으로부터 수직되는 힘이 작용되었을 경우 힌지축을 가압하여 회동됨을 단속하는 브레이커; 및 상기 브레이커와 고정결합되고 상부슬관절블럭의 회동시 회동범위를 결정하며 그 하부에 의지하퇴(shank)와 결합하는 하부슬관절블럭을 포함하는 대퇴의지의 슬관절장치에 있어서, 일정범위에서 로테이션이 가능하도록 상부슬관절블럭과 면접되고, 소켓의 하부에 고정 설치되는 회전테이블을 구비하고, 상기 회전테이블의 내부에는 누름버튼으로의 횡방향 가압에 의해 움직이고 또한 복귀되도록 탄성스프링에 지지 구성되고, 그 외측 하단에 그 블록의 직경보다 작고 걸림턱의 범위에 속하도록 일정한 간격으로 환형의 걸림돌부가 형성되고, 상기 걸림턱에 대향되는 걸림돌부의 일측에 형서오디어 로크해제핀의 위치상태에 따라 걸림돌부의 범위에 속하면서 로크되거나 해제되도록 해제요홈을 갖는 회전수단과; 양 측단이 상기 상부슬관절블럭의 양 외측에, 중심부가 의지하퇴에 걸리는 형태로, 슬관절의 유각기시 입각기로 전환될려는 탄성력을 갖는 고무재질의 텐션조절행거를 구비 설치하여 된 것이다.

Description

대퇴의지의 슬관절장치

본 발명은 대퇴의지의 슬관절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단축식 슬관절에 있어 보행중에 유각기에서 입각기로 굴곡 전환되는 과정에서 입각되는 스윙속도를 정상적인 다리와 거의 일치시키도록 함과 아울러 동양인 특히 한국인의 좌식습관에 맞도록 유각기에서 입각기로 전환되는 굴곡작용와 소켓으로부터 일정범위로 회전하는 작용을 병행하는 대퇴의지의 슬관절장치에 관한 것이다.

전쟁은 절단술을 발달시켰을 뿐 아니라 의수족의 발달도 함께 동반시켰다. 제2차 세계대전의 결과 많은 절단자가 속출되었으며 이들은 의수족을 제공받을 수 있는 기회가 주어지기를 원했다. 그 이후 각 나라마다 절단자에 대한 각종 위원회와 협의체가 생기기 시작했으며 서로 정보교환이 이루어지고 체계적인 발전을 이룩하게 되었다. 보통 사지절단의 원인은 사고와 질병 그리고 선천적인 기형으로 대별해 볼 수 있다.

① 사고에는 외상과 열상, 화학적화상, 감전 및 동상 등에 의한 절단으로 구분할 수 있으며, 외상에서의 절단은 폭력, 추락, 교통사고, 산업재해, 총상 등으로 신체의 일부가 이미 절단된 상태가 된 경우도 있으며 지체조직의 손상으로 혈관, 골격 등의 파괴가 심하고 괴사를 피할 수 없고 기능적 재건이 불가능하여 치유불능일때 절단하게 된다. 또한, 열상, 호학적호상, 감전 등에 의한 절단은 산업체에서 흔히 발생되는 사고로, 고열이나 화학물을 취급할 때 또는 고압전기로 감전되었을때 지체조직의 심부손상이나 광범위한 손상으로 치유불능일 때 절단한다. 또한, 극심한 동상에 걸렸을 때도 지체의 말단부위를 절단하게 된다.

② 질병에는 동맥의 폐쇄성 질환, 종양, 간염에 의한 절단으로 구분되며, 동맥의 폐쇄성 질환에 의한 절단은 하지의 혈액공급이 혈전, 색전 또는 동맥경화증, 폐쇄성 혈전 혈관염(thromboangitis obliterans) 등으로 차단되었을 때 절단하게 된다. 또한, 지체에 골육종과 같은 원발성 악성종양이 발생하면 절단한다. 또 양성종양에서도 종양절제로 지체의 기능상실을 초래할 경우 절단하게 되고, 또한 급성 중증감염이 근위부로 확대되어 생명을 위협하고 다른 방법으로 제지할 수 없을때 절단한다. 가장 흔한 감염은 독성이 높은 가스괴저(gas gangrene)이다. 화농성 골수염과 같은 만성감염으로 약물요법이나 수술로 치유되지 않으면 국소 또는 전신의 후유증으로 절단하게 될 때가 있다. 전신적 후유증 즉 유전분증(amyloidosis), 사구체성 신염(glomerular nephritis)과 세균성 심내막염 등에는 절단하지 않으면 사망하게 된다. 만성감염의 국소후유증 즉, 근육과 골의 광범위한 결손, 변형성 구축 및 강직, 만성궤양, 동통성 반흔, 저혈성변화, 지속되는 누공 및 누공 근처의 암발생 등에는 절단하고 의지를 착용하는 것이 좋다.

절단부에 감염이 현존하거나 잠재성으로 있을 때 절단하고 개방창으로 두는 것을 개방성절단(open amputation)이라고 하며 최종적으로 의지를 착용할 수 있도록 절단부를 폐쇄한 경우를 폐쇄성절단(closed amputation)이라고 한다.

절단부가 상지일 때를 상지절단(upper limb amputation), 하지일 때를 하지절단(lower limb amputation)이라고 하며 상지나 하지의 각 관절에서 절단할 때는 관절이단(disarticulation)이라고 한다.

본 발명은 하지절단시의 의지(義肢)에 관한 것이므로 상질절단의 기술은 생략하기로 한다.

하지절단은 도 1 에 도시된 바와 같이 발가락을 절단하는 족지절단(toe amputation; A), 종족골을 횡으로 절단한 경우를 일컫고 이러한 수술을 리스후랑이단술(Lisfran's disarticulation)이라 하는 중족골절단(tarsometatarsal amputation;B), 거골 주상골 및 종골 입방골 관절을 이단하여 거골과 종골만이 남는 절단을 일컫는 쇼파르절단(Chopar's amputation; C), 종족골의 원위부와 하퇴 1/3부 원위부 사이를 절단한 싸임절단(Syme amputation; D), 싸임절단보다 근위의 슬관절하부절단을 일컫는 하퇴절단(blow knee amputation, B-K amputation; E), 슬과절에서 하퇴를 절단하는 슬관절 이단(kneedisarticulation; F), 슬관절 상부를 절단하는 대퇴절단(above-knee amputation, A-K amputation; G), 대퇴골을 고관절에서 완전히 제거하는 수술로서 대퇴 근위부의 골육종 또는 연골육종과 같은 악성종양이 있을 때 시행되는 고관절 이단(hip disarticulation; H), 골반의 한쪽과 하지 전체를 절단하는 골반 절단절단(hemipelvectomy; I), 요추 3∼4번 위치이하의 하반신을 모두 절제하는 하반신절단(hemicorporectomy; J)등이 있다.

특히 대퇴절단에 의한 의지(義肢)는 기본적으로 도 2 에 도시된 바와같이 의족(foot-ankle assembly; 10), 의지하퇴(shank; 20), 의지슬관절(knee assembly; 30), 소켓(socket; 40), 현수장치(suspension device; 도시안됨) 등으로 구성된다.

대퇴의지의 하퇴(shank; 20)는 의족과 슬관절을 연결하는 부분으로 하퇴 모양을 나무로 깍아 만들고 그 위에 플라스틱을 입힌 것도 있으며 금속 또는 PVC 파이프를 내골격으로 하고 표면에는 부드럽고 미관상 보기좋은 재질을 덮어 인체의 아리모양으로 만든 것도 있다.

의지슬관절(knee assembly; 30)은 주로 단축(single axis)이 많이 사용된다. 한 개의 축으로 되어 있는 상기 단축 슬관절은 축을 감돌아 의지의 슬관절을 구부리고 펴게할 수 있고, 이 관절축은 간단하고 소음이 적고 관리할 문제가 별로 없다는 장점을 가지고 있다. 또한, 상기 단축식 의지슬관절은 스탬프에 의한 입각기제어가 곤란한 대퇴절단자, 스탬프 근력의 저하가 현저한 자(활동성이 적은 노인과 여성 절단자), 양측 대퇴절단자 혹은 비절단측 다리에 마비가 있는 장애자에 적용 되기에 적합하다.

그러나, 종래 단축식의 의지 슬관절은 의지를 장착한 장애자가 각기 다른보행(느린보행, 정상보행, 빠른보행)을 할 때 유각기에서 입각기로 전환되는 슬관절의 스윙속도가 정상다리의 속도를 따라가지 못해 보행이 자연스럽지 못하여 착용감을 현저하게 저하시키는 문제점이 발생되었다.

또한 동양인 특히 한국인의 경우에는 문화적인 차이에 의해 의자식 보다 좌식이 많은데, 수직방향으로 굴곡하는 역할만 수행하는 종래의 슬관절장치는 의자식의 서양인에 한정될 뿐 한국인의 실정에는 전혀 적합하지 않은 문제점도 지적되어왔다.

이러한 문제점들은 보행자에게 의지에 대한 신뢰감을 심어줄 수 없을 뿐만 아니라 정상인들에게 거부감을 조장하게 하는 요인으로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서 그 목적은 단축식 슬관절에 있어 보행중에 유각기에서 입각기로 굴곡 전환되는 과정에서 입각되는 스윙속도를 정상적인 다리와 거의 일치시키도록 함과 아울러 동양인 특히 한국인의 좌식습관에 맞도록 유각기에서 입각기로 전환되는 굴곡작용과 소켓으로부터 일정범위 회전하는 작용을 병행하는 대퇴의지의 슬관절장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은, 상단에 소켓측과 연결 구성되고, 그 하단에는 수직되는 중심으로부터 후측으로 벗어나는 편심된 힌지단이 형성된 상부슬관절블럭과; 상기 상부슬관절블럭의 힌지단과 회동되게 축결합되고, 슬관절의 입각기시 그 상부슬관절블럭으로부터 수직되는 힘이 작용되었을 경우 힌지축을 가압하여 회동됨을 단속하는 브레이커; 및 상기 브레이커와 고정결합되고 상부슬관절블럭의 회동시 회동범위를 결정하며 그 하부에 의지하퇴(shank)와 결합하는 하부슬관절블럭을 포함하는 대퇴의지의 슬관절장치에 있어서, 일정범위에서 로테이션이 가능하도록 상부슬관절블럭과 면접되고, 소켓의 하부에 고정 설치되는 회전테이블을 구비하고, 상기 회전테이블의 내부에는 누름버튼으로의 횡방향 가압에 의해 움직이고 또한 복귀되도록 탄성스프링에 지지 구성되고, 그 외측 하단에 그 블록의 직경보다 작고 걸림턱의 범위에 속하도록 일정한 간격으로 환형의 걸림돌부가 형성되고, 상기 걸림턱에 대향되는 걸림돌부의 일측에 형서오디어 로크해제핀의 위치상태에 따라 걸림돌부의 범위에 속하면서 로크되거나 해제되도록 해제요홈을 갖는 회전수단과; 양 측단이 상기 상부슬관절블럭의 양 외측에, 중심부가 의지하퇴에 걸리는 형태로, 슬관절의 유각기시 입각기로 전환될려는 탄성력을 갖는 고무재질의 텐션조절행거를 구비 설치하여 된 특징을 갖는다.

도 1 은 하지의 절단부위를 도시한 설명도.

도 2 는 종래의 대퇴의지(大腿義肢)를 도시한 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 대퇴의지의 슬관절장치를 도시한 사시도.

도 4 는 본 발명의 슬관절장치에서 의지하퇴를 장착한 상태를 도시한 정면도.

도 5 는 도 4 의 좌측면도.

도 6 은 도 4 의 A - A선 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 의족(foot-ankle assembly), 20 : 의지하퇴(shank),

30 : 의지슬관절(knee assembly), 32 : 상부슬관절블럭,

32a: 힌지단, 34 : 브레이커,

34a: 브레이크 축, 34b: 절결홈,

36 : 하부슬관절블럭, 36a: 텐션조절핀,

38 : 텐션조절행거, 40 : 소켓(socket)

50 : 회전수단, 52 : 회전테이블,

53 : 누름버튼, 54 : 로크해제핀,

54a: 걸림턱, 55 : 탄성스프링,

56 : 걸림돌부, 56a: 해제요홈.

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 대퇴의지의 슬관절장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 슬관절장치에서 의지하퇴를 장착한 상태를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 좌측면도이며, 도 6 은 도 4 의 A - A선 단면도이다.

본 발명의 구성은, 대퇴절단자의 절단부에 장착되고 의족(foot-ankle assembly; 10), 의지하퇴(shank; 20), 의지슬관절(knee assembly; 30), 소켓 (socket; 40) 등으로 구성된 대퇴의지(大腿義肢)에 있어서, 소켓(40)측에 고정되는 상단에 수평방향을 중심으로 회전수단(50)과 결합되고, 그 하단에는 수직되는 중심으로부터 후측으로 벗어나는 편심된 힌지단(32a)이 형성된 상부 슬관절블럭(32)을 구비한다. 더욱 구체적으로 기술하면 상기 회전수단(50)은 절단된 대퇴부를 지지하는 소켓(40)의 하부에 설치되고 일정한 범위에서 로테이션이 가능하도록 된 회전테이블(52)이 구비되고, 상기 회전테이블(52)의 하부에는 상부슬관절블럭(32)과 습동결합되도록 면접 구성되어 있다. 상기 회전테이블(52)내에는 누름버튼(53)으로의 횡방향 가압에 의해 움직이는 로크해제핀(54)이 내설되는데, 그 핀(54)의 외측하단에는 하향되는 걸림턱(54a)이 형성되어 있는 한편, 회전테이블(52)의 내부에는 항상 로크해제핀(54)을 누름버튼(53)방향으로 밀려는 탄성력이 부여된 탄성스프링 (55)이 개재되어 있다.

한편, 상기 상부 슬관절블럭(32)의 상부에는 그 블럭(32)의 직경보다 작고 걸림턱(54a)의 범위에 속하게 일정한 간격으로 된 환형의 걸림돌부(56)가 형성되어 있다. 즉 상기 로크해제핀(54)의 걸림턱(54a)이 대향되는 상기 걸림돌부(56)의 일측에는 누름버튼(53)으로의 가압력 부여상태에 따라 걸림돌부(56)의 범위에 속하면서 로크되거나 이탈되어 해제되도록 하는 해제요홈(56a)이 형성되어 있다.

상기 상부 슬관절블럭(32)의 힌지단(32a)과 회동되게 축결합되고, 슬관절의 입각기시 그 상부 슬관절블럭(32)으로부터 수직되는 힘이 작용되었을 경우 브레이크 축(34a)을 가압하여 회동됨을 단속하는 브레이커(34)가 구비된다.

상기 브레이커(34)를 보다 상세하게 기술하면, 상기 상부슬관절블럭(32)측에 편심되게 구성된 힌지단(32a)과 축결합 되어 있으며, 그 반대측에는 후술한 하부 슬관절블럭(36)과 브레이크 축(34a)에 의해 헐겁게 끼움 결합되어 있다. 또한, 상기 브레이커(34)는 의지의 입각기시 소켓(40)과 결합하게 될 상부 슬관절블럭(32)의 회전테이블(52)로 일정이상의 가압력이 발생되면 브레이커(34)가 브레이크 축 (34a)을 면압착하여 회동이 단속되도록 일정간격의 절결홈(34b)이 형성되어 있다.

한편, 상기 브레이커(34)와 고정 결합되고 상부 슬관절블럭(32)의 회동시 회동범위를 결정하며 그 하부에 의지하퇴(shank;20)와 결합하는 하부 슬관절블럭(36)이 구비되어 있다.

한편, 양 측단이 상기 상부 슬관절블럭(32)의 양 외측에, 중심부가 의지하퇴 (20)에 걸리는 형태로 된 텐션조절행거(38)이 구비되는데, 상기 텐션조절행거(38)는 슬관절의 유각기시 입각기로 전환될려고 하는 탄성이 인가되도록 하부슬관절블럭(36)의 양측에 돌출된 텐션조절핀(36a)에 걸리게 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

조립순서는 신체의 절단부에 인입될 소켓(40)의 하부에 별도의 고정수단을 덧대어 회전테이블(52)의 상부에 체결 고정하고 하부슬관절블럭(36)의 하부에 의지 하퇴(shank; 20)를 체결하면 간단히 조립된다.

한편, 이러한 본 발명이 적용된 의지를 장착한 상태에서 보행자가 보행을 하게 되면 유각기시 인체의 무릎관절과 같이 상부 슬관절블럭(32)을 기준으로 하부슬관절블럭(36)이 브레이커(34)의 브레이크 축(34a)으로부터 일정한 각도로써 회전하게되는데, 이 때 상부 슬관절블럭(32)과 의지하퇴(shank; 20)에 걸림 고정된 탄성재질의 텐션조절행거(38)는 텐션조절핀(36a)에 걸려 탄성이 인가된다.

이 때 보행의 순서에 의해 슬관절장치(30)는 입각기로 전환되는데, 상기 하부 슬관절블럭(32)은 탄성이 인가된 텐션조절행거(38)의 복귀력에 의해 원위치(입각기)시켜 다음 보행의 순서에 이르도록 준비시키게 되는 것이다.

이러한 동작의 본 발명의 작동으로 정상인과 거의 유사한 보행을 제공할 수 있다.

한편, 보행상태가 아닌 입각시기에는 장착된 소켓(40)의 하부로부터 일정이 상의 하중이 브레이커(34)로 전달되는데, 이때 상기 브레이커(34)는 그 내부에 형성된 절결홈(34b)에 의해 가압되면서 약간 헐겁게 결합된 브레이크 축(34a)을 면압착하게 된다. 이는 곧 입각기 상태를 유지하게 된다는 것을 의미하며 기립상태에 적합하다.

또한, 문화의 차이에 의해 의지를 장착한 장애자가 바닥에 앉게 될 경우 슬관절장치(30)를 수직으로 절첩시킨다면 그 자세가 굉장히 부자연스럽다. 이는 곧 정상적인 다리가 수직과 수평운동을 동시에 수행하는 신체의 역학관계를 단편적으로 나타내는 것으로 본 발명에서는 상부 슬관절블럭(32)의 상부에 설치된 회전수단 (50)에서 담당하게 된다.

누름버튼(53)을 누르면 이와 일체로 구성된 로크해제핀(54)의 걸림턱(54a)이 상부 슬관절블럭(32)에 설치된 걸림돌부(56)의 해제요홈(56a)의 범위로부터 이탈되면서 상기 회전테이블(52)은 걸림상태가 해제된다. 이후 조작자가 의지하퇴(shank; 20)를 잡고 원하는 위치로 회전시키면 되고, 다시 보행을 위해 원위치로 복귀시키고자 하는 경우에는 단지 의지하퇴(shank; 20)를 잡고 최초의 상태로 회전시키면 이와 연동하는 로크해제핀(54)의 걸림턱(54a)이 걸림돌부(56)의 해제요홈(56a)의 범위에 접어들면서 가압상태의 탄성스프링(55)의 복귀력에 의해 그 요홈(56a)으로 인입되면서 걸림상태가 이루어지게 되는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같은 본 발명을 적용하게 되면, 유각기와 입각기를 위한 슬관절블럭의 굴곡회전과 소켓으로부터 굴곡회전방향과 직교되는 회전이 가능하도록 구성 되었기 때문에 좌식에 익숙한 한국인 장애자에게 보다 편안한 장착감을 제공하여 줄 수 있게 될 뿐만 아니라 일정한 탄성력으로 하부 슬관절블럭을 조절하는 텐션조절행거에 의해 보행시 유각기에서 입각기로 전환되는 의지의 전환속도를 빠르게 할 수 있어 정상인과 비슷한 보행이 제공되는 매우 바람직한 효과가 기대된다.

Claims (1)

1. 상단에 소켓측과 연결 구성되고, 그 하단에는 수직되는 중심으로부터 후측으로 벗어나는 편심된 힌지단이 형성된 상부슬관절블럭과; 상기 상부슬관절블럭의 힌지단과 회동하게 축결합되고, 슬관절의 입각기시 그 상부슬관절블럭으로부터 수직되는 힘이 작용되었을 경우 힌지축을 가압하여 회동됨을 단속하는 브레이커; 및 상기 브레이커와 고정결합되고 상부슬관절블럭의 회동시 회동범위를 결정하며 그 하부에 의지하퇴(shank)와 결합하는 하부슬관절블럭을 포함하는 대퇴의지의 슬관절장치에 있어서, 일정범위에서 로테이션이 가능하도록 상부슬관절블럭과 면접되고, 소켓의 하부에 고정 설치되는 회전테이블을 구비하고, 상기 회전테이블의 내부에는 누름버튼으로의 횡방향 가압에 의해 움직이고 또한 복귀되도록 탄성스프링에 지지 구성되고, 그 외측 하단에 그 블록의 직경보다 작고 걸림턱의 범위에 속하도록 일정한 간격으로 환형의 걸림돌부가 형성되고, 상기 걸림턱에 대향되는 걸림돌부의 일측에 형서오디어 로크해제핀의 위치상태에 따라 걸림돌부의 범위에 속하면서 로크되거나 해제되도록 해제요홈을 갖는 회전수단과; 양 측단이 상기 상부슬관절블럭의 양 외측에, 중심부가 의지하퇴에 걸리는 형태로, 슬관절의 유각기시 입각기로 전환될려는 탄성력을 갖는 고무재질의 텐션조절행거를 구비 설치함을 특징으로 하는 대퇴의지의 슬관절장치.