KR100488628B1 - 발목지지대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구형체와 윤활제의 복합 혼합물로 채워진 블래더를 수용하는 쿠션 지지체를 구비한 발목 지지대를 공개한다. 상기 혼합물은 지지대의 착용 압력이 가해지면 착용자 발목에 맞추기 위해 흐르게 되며 또한 착용자의 발목과 접촉 상태로 그 형태가 유지되도록 압력이 감소할 때 흐름이 중단된다.

추가로, 본 발명은 부착식의 종아리 및 발목 부분과 발바닥 부분을 가지는 제1 L형 반경식(semi-rigid) 부재와, 피부 부분 및 이 피부 부분에 유연하게 연결된 발등 부분을 갖는 제2 L형 반경식 부재를 구비하고, 상기 제1 및 제2 반강성 부재들은 중첩되어 맞추어지며 착용자의 다리와 발을 둘러싸기에 적합하다.

Description

발목 지지대

본 발명은 허가된 교정장치에 관한 것이며, 특히, 부상 후에 발목을 안정시키는 발목 지지대(ankle brace)에 관한 것이다. 본 발명의 발목 지지대는 평상의 배측 굴곡(dorsiflexion)과 족측 굴곡(plantarflexion) 이동에 필요한 유연성을 허용하면서 발목에 대해 진보한 지지체를 제공한다.

하퇴골 및 복사뼈의 골절 또는 발목 접질림과 같은 하부 다리의 부상을 치료하기 위해 일정기간 동안 다양한 장치가 사용되었다.

상기 장치들의 통상적인 디자인은 미국 특허 제4,280,409호에 도시되어 있다. 상기 특허에 공개된 장치는 베이스부와, 이 베이스부에 부착된 한 쌍의 측벽부를 구비한 U형의 스터럽 부재(stirrup member)를 포함한다. U형의 스트럽 부재는 착용자 발의 뒤꿈치가 스터럽 부재에 맞추어지도록 구성된다. 환자 하부 다리의 측부 및 중앙부와 교접하도록 팽창할 수 있는 측벽부의 내부 상에는 팽창가능한 라이너(inflatable liner) 또는 에어백 등이 있다. 또한, 환자의 다리 주위에 부착된 에어백 및 측벽부를 유지하는데 제공되는 일부 유형의 고정자(fasteners) 또는 스트랩(strap) 등이 있다. 상기 스트랩은 여러 환자에 대해서 발목 지지대의 동일 디자인을 사용할 수 있도록 조절가능하다.

공기 블래더(air bladder)를 사용하는 유사 디자인은 미국 특허 제5,125,400호와, 제5,348,530호와, 제5,445,602호 및 제4,977,891호에 기재되어 있다. 에어백 대신에 열적 특성(thermal properties)을 구비한, 겔 패드(gel pad)를 사용하는 유사한 장치는 미국 특허 제4,964,402호에 기재되어 있다. 공기 블래더와 발포체(foam material) 층을 구비한 내부 바닥(inner sole)을 포함하는 교정 지지 장치는 미국 특허 제5,329,705호에 기재되어 있다. 미국 특허 제4,628,945호는, 신축적인 압축성 충전 재료를 수용하는 에어백을 포함하는 상술한 미국 특허 제4,280,489호에의 것과 유사한 디자인의 팽창 가능한 발목 지지대를 공개한다. 미국 특허 제5,370,133호는 워커(walker)의 압축 패드로써 본 발명에서 사용되는 같은 유형의 쿠션 재료를 포함하는 폴리우레탄으로 성형된 장화(boot)를 공개한다.

쿠션 재료로써 공기 블래더 또는 발포체 또는, 공기 블래더와 발포체의 조합체를 포함하는 상술한 유형의 발목 지지대는 발목에 대해서 최적의 지지대를 제공하기에 부적당한 것으로 판단되었다. 공기 블래더 또는 발포체는 장치가 소모될 때 환자의 발목에 적당한 압력을 제공하지 못하는 유동 특성을 구비한다. 상기 공기 블래더 또는 발포체는 발목 또는 다리(lower extremity)에 대해 지지대의 끼워맞춤 압력이 적용되기 전에 그들이 가지는 본래의 형상으로 복귀하려는 경향 또는 메모리를 가지고 있다.

본 발명에 사용되는 쿠션재료는 그 원래 위치로 복귀하려는 메모리 특징 및 성질을 구비하지 않기 때문에, 본 발명은 자연스러운 걸음걸이 중에 환자에 대해 더 큰 지지를 제공하는 향상된 발목 지지대 또는 다리 지지대를 제공한다. 상기 장치는 환자의 정상적인 걸음걸이 동안에 족측 굴곡과 배측 굴곡에 최소의 접촉을 제공한다.

본 발명의 장치는 한 쌍의 경식 쉘부재(rigid shell members)또는 반경식(semi-rigid) 쉘부재를 포함하며, 상기 쉘 부재는 사람 발목의 통상적인 형태에 상응하는 오목부를 수용한다. 쉘은 반경식 재료, 양호하게는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리카보네이트 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)과 같이, 성형될 수 있는 열가소성 재료로 제조할 수 있다. 양호한 재료는 ABS 유형의 열가소성 수지 또는 폴리프로필렌이다.

반경식 쉘은 장치에 대해 스터럽을 제공하고 대향한 쉘들 사이를 지나가는 유연한 재료를 지탱하는 메카니즘을 제공하기 위해 쉘의 하부에 다수의 슬롯을 구비한다. 상기 유형의 슬롯은 미국 특히 제4,964,402호에 기재되어 있다. 부가로, 하부 다리 또는 종아리(calf) 주위에 장치를 고정하는데 사용되는 체결 수단을 통과시키는 구멍들을 제공하도록 장치의 상부에 추가의 슬롯들이 형성될 수 있다. 양호한 체결 수단은 환자 다리에 상기 장치들을 고정시키는데 보통 사용되는 벨크로형(Velcro type)의 후크-고리 고정자의 단부에 갖추어진 직물 스트랩이다.

본 발명에 사용되는 쿠션 재료는 구형체(spherical objects)와 윤활제를 포함하는 합성 재료를 수용한 블래더를 구비한다. 이 블래더는 용접 또는 접착제 또는 후크-고리 고정자로써 내부의 신체 접촉면에 고정된다. 블래더 자체는 브러쉬 나일론 직물(brushed nylon fabric)에 적층되는 폴리우레탄으로 구성된다. 폴리우레탄은 경식 지지대에 무선주파수 용접(radio frequency welding)으로써 용접되는 재료를 제공하며, 브러쉬 나일론 직물은 착용자의 발목에 대해서 우수한 표면을 제공한다. 블래더는 환자의 복사뼈(malleoli)에 대한 자연스러운 포켓(pocket)을 제공하는 형태로 블래더의 일부를 용접함으로써 성형된다. 부가로, 용접은 블래더의 상단과 같이 제어가 필요한 특수 위치에서 블래더의 체적을 제어한다.

상기 기술된 바와 같이, 블래더 그 자체는 구형체와 윤활제의 복합 혼합물(composite mixture)이다. 상기 재료는 참고로 본원에서 합체된 미국 특허 제5,421,874호에 기재되어 있다. 마이크로스피어(microsphere)는 8각형과 같이, 전체적으로 구형이면서, 각이 있는, 계란 형태의 다면체이다. 마이크로스피어는 중공 또는 속이 차 있는 고형체(solid)일 수 있으며, 만약 중공이라면 내부에 가스 또는 액체를 구비할 수 있다. 양호한 구형은 통상 플라스틱 벽으로 감싸지고 가스가 채워진 마이크로스피어이다. 그 직경은 통상 2000 미크론보다 작으며 양호한 범위는 10 내지 200 미크론이다. 윤활제는 오일, 그리스, 실리콘기 윤활제, 식물성 윤활제, 석유 윤활제, 광물 윤활제 , 수성 윤활제, 합성 윤활제, 탈이온수의 혼합물, 프로필렌 글리콜, 이소프로테레놀, 폴리에틸렌 산화물 및 메틸 파라티온 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 특정 윤활제일 수 있다.

윤활제는 동결 온도와 120°F 사이의 온도에서 안정되어야 하고 마이크로스피어의 흐름을 허용하기 위해 마이크로스피어의 저마찰의 측면 밀기(siding) 및 마찰 미끄럼 및 구름 접촉을 촉진해야 한다. 복합 혼합물은 0.2 내지 0.5의 비중을 가진다.

본 쿠션 또는 패드 재료의 중요 특성은 메모리 특성을 구비하지 않으며, 일단 변형되면 부가의 힘을 사용하지 않는 한 그 구조를 유지한다는 것이다. 그 때문에, 발목 지지대의 특수한 적용에 있어서, 지지대가 착용되어 일단 안정되고 적용 압력이 제거되었을 때, 재료는 착용자의 몸체에 적합하게 되어 복귀하지 않고, 지지대는 지지대가 적용되었을 때의 신체 위치에서 환자의 몸체를 지지할 것이다. 이것은, 예를 들어, 쿠션 재료로 공기 블래더 또는 변형가능한 발포체를 사용하는 경우 보다 환자에게 보다 중요하고 더 큰 지지를 제공한다.

발목 지지대에서 마이크로스피어 복합 쿠션 재료를 사용하는 것 외에, 이 재료는 다른 응용에서 다른 교정 기구의 적용에 편안한 패드로서 인체의 뼈 돌출부에 덧대어 사용할 수 있다. 그와 같은 용도로서 구두 안창, 베개 버팀목 패드, 목의 칼라, 스트랩 패드, 깁스 패드, 치료용 압착볼(therapeutic squeeze balls) 및 다른 지지대 사용에서의 패드를 포함한다.

도 1에 있어서, 본 발명의 발목 지지대(10)는 경식 측벽쉘(11)과, 스트랩(13)에 의해 환자 다리의 각 측부에 고정된 패드재료(12)를 포함한다. 쉘은 접착제 또는 도 2 에 도시된 후크-아이 고정자에 의해 쉘(11)에 고정된 스터럽(14)에 의해 유지된다. 스터럽은 지지대를 착용했을 때 환자의 뒤꿈치 아래에 부착된다.

쉘(11)은 경식 또는 반경식 재료, 양호하게는 열가소성 재료로 제조되므로, 원하는 형태로 쉽게 성형할 수 있다. 유용한 플라스틱 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리카보네이트 및 양호한 재료의 ABS 수지를 포함한다. 스터럽 재료(14)는 경식 쉘(11)에 있는 슬롯(16, 17)을 통과할 수 있는 브러쉬 나일론 스트랩일 수 있으며 , 접착제 또는 떼고 붙이는 벨크로형 후크-아이 고정자(15)에 의해 경식 쉘에 고정된다. 본 발명에 따른 발목 지지대의 패드 재료(12)는 마이크로스피어와 윤활제로 채워진 얇은 블래더 재료이다. 상기 재료는 미국 특허 제5,421,874호에 자세히 기재되어 있다. 상기 재료는 미국 유타주, 솔트 레이크 시티에 소재하는 택소스, L.C.로부터 상업적으로 입수할 수 있다.

상기 재료의 장점은 메모리 성향이 없고, 메모리 성향을 가진 공기 블래더 또는 발포체와 같은 재료보다 발목에 대해서 확실한 지지를 제공한다. 블래더의 마이크로스피어는 전단력하에서만 흐르며, 따라서 지지대가 조절되거나 제거될 때까지 그 형태를 유지하며 지지대 착용자의 조직을 지지한다. 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 패드재료는 윤활제(20)에 의해 감싸진 마이크로스피어(19)를 수용하는 폴리우레탄 필름(18)을 구비한다. 블래더 또는 패드(12)의 외면은 착용자에게 편안함을 제공하는 브러쉬 나일론 직물(21)이다. 블래더 또는 패드(12)는 특별한 영역에서 발포체를 유지하고 일부 형태를 패드 재료에 제공하기 위해 다른 영역(22)들에서 용접될 수 있다.

스트랩(13)은 다른 크기의 다리를 가진 환자에 적합하도록 스트랩의 조절을 허용하기 위해 그 단부에 후크 구조(25)와 여러 가지 길이의 웨빙(webbing)을 커버하는 인접한 루프 구조(26)를 구비한 나일론 웨빙(24)의 길이로 통상 구성된다. 스트랩(13)의 한 단부에 버클(27)이 부착되어 있다. 스트랩은, 스트랩 단부(28)를 버클 속으로 넣고 그 단부 자체를 뒤로 돌려서 후크(25)와 루프(26)를 결합하여 스트랩을 착용자의 위치에 고정시킴으로써 부착된다.

본 발명에서 사용된 패드 또는 쿠션재료는. 환자의 발목을 지지하기 위해 지지대를 환자에게 부착하였을 때 힘의 분산을 향상시키기 때문에 종래 기술의 공기 블래더 또는 발포체 쿠션과 비교해서 상당한 발전이다. 쿠션 재료의 힘 분산의 특징은 도 5에 도시된 장치로 시험해서 결정할 수 있다. 이 장치는 두 개의 경식 플레인(rigid plane:30, 31)으로 구성되며 그들 사이에 시험하고자 하는 쿠션재료(32)가 배치된다. 또한, 상기 장치에는 상부 플레인(31)의 바닥에 부착된 폴리비닐클로라이드 파이프(33)와 같은 작은 파이프 단편이 있다. 이 경우에, 2.664 킬로그램의 추(34)가 PVC 파이프 위에 상부 플레인의 상단면에 놓여진다. 하부 플레인의 상부 측에는 택 스캔 이스칸 1 (TEK SCAN ISCAN1) 소프트웨어를 사용하여 데이터를 기록할 수 있는 센서 스트립, 유형 9800이 배치된다. 재료의 시험 및 평가에 사용된 센서는 7.6 Cm × 20.3 Cm 이었다. 힘을 가하여 20초(seconds) 동안의 데이터를 평균화하여 각 실행(run)에서 데이터 세트를 산출하였다.

하기 실험에서, 거리, 값 "A"를 변화시켜서 PVC 파이프의 위치 변화에 따른 압력 변화를 결정하였다. 이것은 패드에 대한 복사뼈의 여러 가지 위치를 나타낸다. 상기 시험에서, 하부 플레인은 발목 지지대를 나타낸다. 상부 플레인과 PVC 파이프의 단편은 환자의 발목을 나타낸다. PVC 파이프의 단편은 복사뼈를 나타낸다. 힘의 분산은 발목의 지지에 상당한 힘이 적용되기 때문에 중요하지만 힘이 잘못 분산되면 상처를 유발하는 높은 압력의 영역을 발생시킨다.

많은 다른 샘플이 실행되었고, 각각의 경우에 샘플은 FLOAM^TM 이라고 하는 본 발명의 쿠션 블래더와, AIRCAST^TM 브랜드의 발목 지지대에서 취한 공기 블래더를 사용하였다. 지지대의 패드는 센서 스트립의 로드 셀의 상부에서 하부 플레인 상에 배치되었다. 그때, PVC 파이프를 구비한 상부 플레인은 블래더와 접촉하였다. 대략 2.664 Kg 의 추가 PVC 파이프 위에 배치되었다. 추는 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 힘의 분산 정보를 기록하기 위해 약 20 초 동안 제 자리에서 유지되었다. 도면은 AIRCAST^TM 지지대로부터의 공기 블래더와 본 지지대의 FLOAM^TM 패드를 한 쌍으로 한 샘플을 도시하고 있다. FLOAM^TM 샘플이 공기 블래더 보다 더욱 균일한 방식으로 힘을 분산한다는 것은 도면으로부터 매우 명백하다. 하기의 표는 도면에 도시된 바와 같이 데이터 포인트들의 표준 편차를 나타내며 표준 편차 사이의 차이를 계산하여 퍼센트로 기록되어 있다. 공기 블래더 샘플은, 표준 편차에 있어서, 본 발명의 지지대에서 사용된 FLOAM^TM 보다 상당히 크다. 이것은 공기 블래더 샘플이 FLOAM^TM 샘플만큼 양호하게 힘을 분산하지 않는다는 사실을 나타낸다.

데이터 포인트들의 표준 편차

본 발명의 블래더를 사용하여 힘을 더욱 균일하게 분배한다는 장점은 블래더에 의해 적용되는 힘이 환자에게 더욱 균일하게 분산되므로 환자 다리에 대한 지지는 크게 향상된다는 것이다. 또한, 본 발명의 발목 지지대는 환자의 정상적인 걸음걸이 동안에 족측 굴곡과 배측 굴곡에 최소의 접촉을 제공합니다.

도 1은 환자의 다리에 사용되는 본 발명의 지지대의 측면도.

도 2는 본 발명의 지지대의 투시도.

도 3은 본 발명의 지지대에 사용되는 패드의 부분 단면도.

도 4는 도 3의 화살표 방향으로 투시된 도 3의 패드의 부분 단면도.

도 5는 발목 지지대에 사용되는 패드 사이에서 힘의 분포를 계산하는데 사용되는 시험 장치.

도 6 내지 도 10은 공기 블래더와 본 발명의 지지대에 사용되는 블래더에 대한 하중 분산력을 비교하는 그래프.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 발목 지지대 11 : 쉘

12 : 패드 재료 13 : 스트랩

14 : 스터럽 재료 15 : 고정자

19 : 마이크로스피어(microsphere)

Claims (5)

1. 한 쌍의 이격된 측벽부와, 각각의 측벽부에 서로 대향하도록 부착된 유연한 지지부재와, 유연한 지지부재를 착용자의 발목과 접촉 상태로 유지하는 고정부재를 구비한 발목 지지대에 있어서,

   상기 유연한 지지부재는 구형체와 윤활제의 복합 혼합물을 수용하는 유연한 블래더를 구비하고,

   상기 혼합물은 지지대의 착용 압력이 가해지면 착용자 발목에 맞추기 위해 흐르게 되며 또한 착용자의 발목과 접촉 상태로 그 형태가 유지되도록 압력이 감소할 때 흐름이 중단되고,

   부착식의 종아리 및 발목 부분과 발바닥 부분을 가지는 제1 L형 반경식(semi-rigid) 부재와, 피부 부분 및 이 피부 부분에 유연하게 연결된 발등 부분을 갖는 제2 L형 반경식 부재를 추가로 구비하고, 상기 제1 및 제2 반강성 부재들은 중첩되어 맞추어지며 착용자의 다리와 발을 둘러싸기에 적합한 것을 특징으로 하는 발목 지지대.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 측벽부는 플리프로필렌으로 성형되고, 고정부재는 그 단부에 후크-루프 고정자를 구비한 스트랩인 것을 특징으로 하는 발목 지지대.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 구형체는 10 내지 200 미크론 범위의 직경을 갖는 마이크로스피어인 것을 특징으로 하는 발목 지지대.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 마이크로스피어는 플라스틱 벽을 갖는 마이크로스피어인 것을 특징으로 하는 발목 지지대.
5. 제 1 항에 있어서, 복합 혼합물의 비중은 0.2 와 0.5 사이임을 특징으로 하는 발목 지지대.