KR100328303B1 - 인공발용 다축 관절장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야.

본 발명은 하퇴, 대퇴 절단환자에 착용되는 인공의지와 연결된 다축식 인공발로 보행시 족 관절 각도가 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 되어 현재의 무축식, 단축식의 인공발로 인해 발생한 보행의 불합리한 요인을 해소하고 경사면의 효과적인 접지와 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족관절 운동을 구현할 수 있는 인공 발용 다축 관절장치를 제공하기 위한 것이다.

나. 발명이 해결하려는 기술적 과제.

현재까지 인공발 관절은 입각기 범위내에서는 체중 및 지면 반발력에 따라 관절부는 회전운동성을 얻어 보행을 가능하게 하며 유각기에서는 체중에 의한 반발력이 없는 상태로 관절부는 초기의 정렬상태를 유지하게 된다.

이러한 기존의 인공발들은 지면 반발력에 의존하여 보행의 형태를 결정함으로써 생활상에서 접하게 되는 부정적 노면 상태에 따라 보행 형태가 결정될 수밖에 없는 것이다.

다. 발명의 해결방법의 요지.

인공의지와 연결된 관절부(A)의 족 관절 각도를 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 형성하여 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족 관절 운동을 구현할 수 있도록 한 것이다.

라. 발명의 중요한 용도

인공발용 다측 관절장치.

Description

인공발용 다축 관절장치{An apparatus for an articulation of the artificial foot which has a various axis}

본 발명은 하퇴, 대퇴 절단환자에 착용되는 인공의지와 연결된 다축식 인공발로 보행시 족 관절 각도가 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 되어 현재의 무축식, 단축식의 인공발로 인해 발생한 보행의 불합리한 요인을 해소하고 경사면의 효과적인 접지와 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족관절운동을 구현할 수 있는 인공 발용 다축 관절장치를 제공하기 위한 것이다.

신체적으로 장애를 가지고 있는 개개인을 위해 기본적인 삶을 영위할 수 있도록 운동기능을 회복시키거나 향상된 기능을 찾아야 한다. 특히 대퇴나 하퇴 절단자들이 아무런 불편 없이 양발로 서서 장애물이 없는 노면을 안전하게 걸을 수 있어야 한다.

이러한 욕구를 충족시키기 위하여 그 동안 인공발에 대한 많은 연구 발전이 있어 왔고, 재활공학의 눈부신 발전에 따라 고기능성 의지의 출현, 의지 소재의 경량화, 부품의 모듈화를 통한 비용의 저렴화, 마이크로 프로세서를 탑재한 인공지능 의지의 개발, 소켓 소재의 다양화 및 여러 종의 에너지 저장형 인공발 개발등으로 인하여 현재 대퇴의지나 하퇴 의지를 착용한 환자들은 과거와는 전혀 다른 혜택을 누리고 있으며, 재활공학 기술의 발전은 여타 다른 산업의 발전과 더불어 하루가 다르게 변하고 있으나, 아직도 많은 의지 착용자들이 보행을 통한 일상생활에 겪는 불편함은 정상인과 비교해 많은 차이가 있는 것이다.

하퇴, 대퇴 절단환자의 보행에서 인공발의 관절부 운동은 입각기(stance phase)와 유각기(swing phase)로 구별된다.

현재까지 인공발 관절은 입각기 범위내에서는 체중 및 지면 반발력에 따라 관절부는 회전운동성을 얻어 보행을 가능하게 하며 유각기에서는 체중에 의한 반발력이 없는 상태로 관절부는 초기의 정렬상태를 유지하게 된다.

이러한 기존의 인공발들은 지면 반발력에 의존하여 보행의 형태를 결정함으로써 생활상에서 접하게 되는 부정적 노면 상태에 따라 보행 형태가 결정될 수밖에없다.

또한 발뒤축 접지(hell contact)시 인체 관절부와 같은 저굴(plantar flexion)운동을 수행할 수 없으므로 인공발의 조립 정렬(alinement)시 족관절을 일정 각도로 유지하여 발 접지(hell contact)시의 안정성을 주어야 한다.

이때 족관절각을 안정성만 고려하여 과도하게 줄 경우 유각기내에서 발끝 끌림 현상이 생길 수 있다.

인공발은 현재까지 평탄로나 낮은 경사로에서의 보행까지만 가능하다 정상인으로서는 생활상 보통 접하는 계단이나 급한 경사면이 의지장착 환자에게는 특수한 상황으로 단독 보행이 어려운 실정이다.

또한 굴곡이나 돌출물이 많은 지면에서의 인공발 보행은 관절의 움직임이 제한되어 보행에 어려움을 겪고 있다.

즉, 인공발은 신체 관절부와 동일하게 내, 외반(inversion eversion)운동이 원활하게 이루어지지 않으므로 몸의 균형을 유지하기가 현재의 인공발로서는 어려운 실정이다.

한편 발목관절 굽힘 각도의 일정 범위 고정성은 동적 정렬의 안정성 즉, 양호한 보행을 결정하는데 적합한 정렬의 안정성 때문에 필요하지만 이로 인하여 부정 노면에 대한 대응성이 부족하고, 경사로 보행의 불편함이나 굽 있는 구두의 착용시 많은 제한이 따르는 불편이 있는 것이다.

종래 의지의 발목관절은 정상인의 발목처럼 족 관절 각도를 임의로 조정하는 것이 불가능하였다.

이러한 이유는 가변으로 할 경우 얼라인먼트(의지정렬)가 되지 않아 의지 착용자가 보행의 불안정성으로 인하여 의지를 착용하고 걸을 수 없기 때문이다.

따라서 지금까지 모든 의지의 발목관절은 최초의 의지 착용시 전문 의지제작기사에 의한 의지정렬이 있은 후 더 이상의 발목관절 각도의 조정은 불가능한 완전고정성이었으므로 경사로 보행, 계단 등의 단독 보행이 어려운 것이다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 하퇴, 대퇴 절단환자에 착용되는 인공의지와 연결된 다축식 인공발로 보행 시 족 관절 각도가 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 되어 현재의 무축식, 단축식의 인공발로 인해 발생한 보행의 불합리한 요인을 해소하고 경사면의 효과적인 접지와 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족 관절 운동을 구현할 수 있는 인공 발용 다축 관절장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명의 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 정면도.

도 3은 본 발명의 단면도.

도 4는 도 3의 A-A선의 단면도.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

2: 어댑터 블록 4: 족관절 블록

6: 링크 베어링 8: 쿠션고무

12: 고무 쿠션 14: 링 고무 쿠션

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

제 1도 내지 제 4도에 도시한 바와 같이 본 발명의 구성은, 상하 겹으로 적층된 탄성재(30)의 상단에 위치한 관절부(A)는 상측의 어댑터 블록(2)과 하측의 관절 블록(4)으로 구성되어 있으며 두 블록 사이에 링크 베어링(6)을 설치한다.

이때 링크 베어링(6)은 그 움직임을 제한하지 않도록 상측 어댑터 블록(2)의중심부 내공간에 공간부를 확보하여 하측 관절 블록(4)과 탄성재(30)를 관통하여 함께 고정하고, 상측 어댑터 블록(2)의 내면에는 좌우측에 4개의 쿠션 고무(8)를 설치하고 전 후면에는 전방 링 고무 쿠션(14)과 후방 충격흡수용 고무 쿠션(12)을 설치한다.

좌우면의 쿠션(8)은 원통형 구조를 취하고 상하측의 금속 블록(2)(4)에 맞닿아 움직일 수 없도록 설치하여 족 관절각의 내외반 각을 5도 이내로 제한한다.

이때 고무의 압축비는 체중에 따라 다르게 설치하고, 후방부의 고무 쿠션(12)은 금속상하 블록(2)(4) 사이에 깊이 삽입하여 발뒤꿈치가 닿는 순간의 충격을 흡수하고 동시에 압축되어 족 관절을 회전시킨다.

이때의 각 변화는 최대 15도로 제한하여 자연스런 보행을 가능하게 한다.

전방에 설치되어 있는 링 고무 쿠션(14)은 상측의 어댑터 블록(2)과 하부 족관절 블록(4)내에 설치되어 있는 돌출핀(16)내로 삽입되어 관절부를 바르게 정렬시키고 발 선단부가 지면에 닿을 때 3도 정도의 회전각을 얻도록 하여 관절부의 모우멘트를 감소시켜 주며 지면에서 떨어질 때 압축된 고무 쿠션(14)과 관절장치에 설치된 탄성재(30)가 흡수된 체중 에너지를 방출하면서 보행 또는 도약을 돕도록 구성한다.

부품이 조립된 상하의 금속 블록(2)(4)의 연결은 금속 샤프트 축(18)을 링크 베어링(6)을 관통하면서 연결한 후 반대측의 나사(20)에 의해 고정한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 상측 어댑터 블록(2)을 의지와 연결하고 인공발을 탄성재(30)를 감싸면서 형성하면 되는 것이고, 이때 상측의 어댑터 블록(2)과하부 족관절 블록(4)내에 설치되어 있는 돌출핀(16)내로 링 고무 쿠션(14)이 삽입되어 관절부가 바르게 정렬되는 것이다.

이 상태에서 보행을 하다가 불 특정한 노면을 만나게 되면 체중과 인공발에 가해진 압력에 의하여 좌우에 설치된 쿠션 고무(8)나 전후방에 설치된 고무 쿠션(14)에 압력이 가해지므로 인공발에 가해진 충격을 흡수하면서 인공발의 관절을 제한하지 않으므로 어떠한 상태에서도 평행을 유지하도록 유도하므로 자연스러운 보행을 유도할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 하퇴, 대퇴 절단환자에 착용되는 인공의지와 연결된 다축식 인공발로 보행 시 족관절 각도가 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 되어 현재의 무축식, 단축식의 인공발로 인해 발생한 보행의 불합리한 요인을 해소하고 경사면의 효과적인 접지와 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족 관절 운동을 구현할 수 있는 인공 발용 다축 관절장치를 제공

Claims (5)

1. 인공의지와 연결된 관절부(A)의 족 관절 각도를 인체각의 움직임과 동일한 다축식으로 형성하여 불 특정한 노면보행에 대한 적응력을 강화시켜 정상인의 족 관절 운동을 구현할 수 있도록 한 인공발용 다축 관절장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 관절부(A)는 상측의 어댑터 블록(2)과 하측의 관절 블록(4)으로 구성되어 두 블록(2)(4) 사이에 링크 베어링(6)을 설치하여 저굴 운동과 배굴 운동의 족 관절 운동을 수행하도록 한 인공발용 다축 관절장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 어댑터 블록(2)의 내면 좌우측에 4개의 쿠션 고무(8)를 설치하여, 상기 쿠션고무(8)로 족 관절각의 내외반 각도를 제한하도록 한 것을 특징으로 하는 인공발용 다축 관절장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 쿠션 고무(8)를 체중 부하에 따라 압축비를 다르게하여 압착 성형한 것을 특징으로 하는 인공발용 다축 관절장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 어댑터 블록(2)의 내면 전방에는 전방 링 고무 쿠션(14)을 상측의 어댑터 블록(2)과 하부 족관절 블록(4)내에 설치되어 있는 돌출핀(16)내로 삽입하여 관절부를 바르게 정렬시키면서 발 선단부가 지면에 닿을 때 3도 정도의 회전각을 얻도록 하여 관절부의 모우멘트를 감소시켜 주며 지면에서 떨어질 때 압축된 고무 쿠션(14)과 관절장치에 설치된 탄성재(30)가 흡수된 체중 에너지를 방출하면서 보행 또는 도약을 돕도록 구성하고, 후방에는 충격흡수용 고무 쿠션(12)을 설치하여 발뒤꿈치가 닿는 순간의 충격을 흡수하고 동시에 압축되어 족 관절을 최대 15도로 제한하여 회전시켜 자연스런 보행을 유도하도록 한 것을 특징으로 하는 인공발용 다축 관절장치.