KR100630314B1 - A four-linkage orthosis joint - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 보조기 관절의 신전상태 구성을 예시한 측면도.1 is a side view illustrating a state configuration of a conventional brace joint.
도 2는 종래의 보조기 관절의 굴곡상태 구성을 예시한 측면도.Figure 2 is a side view illustrating a configuration of a curved state of the conventional brace joint.
도 3은 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 신전 상태의 구성을 예시한 측면도.Figure 3 is a side view illustrating the configuration of the extension state of the four-axis brace joint according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 구성을 예시한 분해사시도.Figure 4 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the four-axis brace joint according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 입각기시 잠김상태를 예시한 측면도.Figure 5 is a side view illustrating a locked state during the standing position of the four-axis brace joint according to the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 움직임을 예시한 측면도.Figure 6a to 6f is a side view illustrating the movement of the four-axis assistor joint according to the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 4축보조기 관절의 구성을 예시한 측면도.Figure 7 is a side view illustrating the configuration of a four-axis assistor joint of another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
100.........4축 보조기 관절 110..........상부지지대100 ......... 4-Axis Orthosis Joint 110 .......... Top Support
120.........상부고정편 130..........하부지지대120 .............
140.........하부고정편 150..........전방회전레버140 .......
151,152.....베어링 157..........고정레버151,152 .....
160.........후방고정레버 165..........스토퍼160 ......... Rear lock lever 165 .......... Stopper
170.........이탈방지스토퍼 171..........탄성돌기170 ......... Exhibition stopper 171 .......... Elastic projection
173.........스프링챔버 175..........스프링173 ......... Spring Chamber 175 .......... Spring
본 발명은 4축 보조기 관절에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 상ㆍ하부고정편에 연결된 한 쌍의 회전레버를 4개의 축을 가지고 서로 회전하도록 설치하여 상ㆍ하부고정편이 한 쌍의 회전레버의 회전에 따라 인체 관절에 근접한 움직임을 재현하는 4축보조기 관절에 대한 것이다.The present invention relates to a four-axis brace joint, more specifically, a pair of rotary levers connected to the upper and lower fixing pieces are installed so as to rotate with each other with four axes so that the upper and lower fixing pieces are rotated by a pair of rotating levers. Therefore, it is about a four-axis brace joint that reproduces the movement close to the human joint.
도 1과 도 2에는 종래의 단축 보조기 관절의 구조가 예시되어 있다.1 and 2 illustrate the structure of a conventional uniaxial brace joint.
종래의 단축관절(1)은 인체의 허벅지 부분이 고정되는 상부지지대(10)와 장딴지 부분이 고정되는 하부지지대(20)와, 상ㆍ하부지지대(10,20)를 회전가능하게 연결시키는 힌지부(30)를 포함한다.Conventional single axis joint (1) is a hinge portion for rotatably connecting the
종래의 단축보조기 관절(1)은 인체의 신전상태와 굴곡상태에 대응되게 상ㆍ하부지지대(10,20)를 힌지축(31) 기준으로 상대 회전시킬 수 있도록 하고 있으며, 힌지부(30)는 상부지지대(10) 하단 및 하부지지대(20) 상단에 형성된 홀에 체결되는 볼트와 너트(33)에 의하는 구조이다.The conventional single axis brace joint (1) is to allow the upper and lower support (10, 20) to rotate relative to the
종래의 단축보조기 관절(1)은 인체 관절의 구조에 대응할 수 있도록 연결부의 구조를 변형시키고, 힌지부(30)의 회전축(31)을 지지대의 중심축에서 쉬프트 시켜 편심을 일으키도록 하여 보행자에 편의를 제공하고 있다.Conventional uniaxial brace joint (1) is to modify the structure of the connection portion so as to correspond to the structure of the human joint, and shift the
또한, 종래의 단축보조기 관절(1)을 착용하는 경우에 하지 및 관절의 기능을 부분적으로만 상실한 일부 보행자의 경우에는 단축보조기 관절(1) 구조의 일부 변경에 의해 무릎을 구부리며 보행하는 것이 가능하게 된다.In addition, some pedestrians who partially lost the function of the lower limbs and joints in the case of wearing the conventional short axis brace joint (1) can be bent knees by some modification of the structure of the short axis brace joint (1) Done.
하지만, 하지 및 관절의 기능을 거의 상실한 보행자의 경우에는 보행시 보조기 관절(1)이 직립상태를 지지해 줄 수 있어야 하므로 종래 단축보조기 관절(1)은 신전상태에서 이를 고정시키는 잠금장치(40)를 구비한다. However, in the case of pedestrians who have almost lost the function of the lower limbs and joints, since the brace joint (1) should be able to support the upright state when walking, the conventional uniaxial brace joint (1) locks it in the extension state (40). It is provided.
또한, 종래의 단축보조기 관절(1)은 보행을 정지하고 앉을 때에는 잠금장치(40)를 풀어서 무릎을 구부릴 수 있도록 하는 구성을 갖는다.In addition, the conventional short axis brace joint (1) has a configuration that can bend the knee by releasing the
예를 들어 도시된 종래의 단축보조기 관절(1)의 경우, 신전상태를 고정시키기 위해서 보행시에는 잠금장치(40)를 아래로 잡아당겨야 한다. 이때, 지지대(10,20)의 축과 관절의 편심에 의한 마찰력에 의해 잠금장치(40)가 동작하여 보행자의 직립상태를 유지시킨다.For example, in the case of the conventional single axis brace joint (1), the
반대로 보행을 정지하고 착석하는 경우에는, 잠금장치(40)를 위로 잡아당겨 단축보조기 관절(1)을 힌지축(30)을 중심으로 회전시켜 무릎을 구부리면 된다. On the contrary, when stopping and sitting, the
그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래의 보조기 관절에는 다음과 같은 문제점이 있어왔다.However, the conventional articulator joint having the above configuration has the following problems.
인간의 보행시 무릎관절을 관찰해보면, 경골의 고평부 위에서 대퇴골이 글라인딩 하며 상승 및 후진을 하는 등의 굴곡 운동 과정에서 경골과 대퇴골의 상대위치 변화에 의해 보행이 행해짐을 알 수 있다.Observing the knee joint during human walking, it can be seen that the walking is performed by changing the relative position of the tibia and the femur during the bending motion process such as the upward and backward movement of the femur by grinding on the plateau of the tibia.
기존의 단축보조기 관절을 구비한 보조기를 사용하는 경우에는 대퇴골의 글 라인딩 과정을 재현하고 있지 못하며 단축을 기준으로 단순 회전을 하기 때문에, 대퇴부의 움직임이 위로 상승과 길어짐과 짧아지는 반복적 움직임이 나타날 뿐이므로 보행이 부자연스럽고 보행자에 큰 부담과 불편을 주는 문제가 있다.In the case of using a brace with a conventional brace joint, it does not reproduce the grinding process of the femur and simply rotates based on the short axis, so that the movement of the thigh rises, lengthens, and shortens. Since only walking is unnatural, there is a problem that causes a great burden and inconvenience to pedestrians.
그리고, 서있는 상태에서와 앉은 상태에서는 보조기가 회전하지 않도록 위치고정이 되어야 하므로 잠금장치 등을 별도로 작동시켜야 하는 문제가 발생한다. And, in the standing state and sitting state, since the brace should be fixed so that the rotation does not rotate, there arises a problem of operating the locking device, etc. separately.
관절의 기능을 전혀 갖고 있지 않은 보행자가 기존의 단축보조기 관절(1)을 사용하는 보조기를 이용해 보행을 하기 위해서는 슬관절이 구부러지지 못하도록 슬관절의 움직임을 잠금장치(40)로 잠가 일명 뻗정다리 보행을 할 수밖에 없게 된다. In order to walk using a brace using the existing uniaxial brace joint (1), a pedestrian who does not have any function of the joint locks the movement of the knee joint with a
이러한 문제는 보행시 체중심의 불안정성, 외전보행, 무리한 외전, 병적보행 등의 문제점을 내포하게 된다. 또한 앉을 때 잠금장치(40)를 일일이 풀어야 하며, 이러한 점은 사용자의 건강 및 다차원적 문제의 원인이 될 수 있다. These problems include problems such as weight instability, abduction walking, excessive abduction, pathological walking, etc. when walking. In addition, when sitting, the
본 발명의 목적은, 다축회전을 가능하게 하여 인체의 관절의 굴곡운동에 근접한 움직임을 재현하는 4축보조기 관절을 구현하는 것이다.An object of the present invention is to implement a four-axis brace joint to enable the multi-axis rotation to reproduce the movement close to the bending motion of the joint of the human body.
본 발명의 다른 목적은, 굴곡이나 신전상태에서 별도의 조작 없이 자동으로 보조기 관절의 잠금과 해제 및 개개인에 따른 신전보조력 조절을 가능케 하는 4축보조기 관절을 구현하는 것이다.Another object of the present invention is to implement a four-axis brace joint that enables the locking and unlocking of the brace joint automatically and the extension of the extension according to the individual without any manipulation in the flexion or extension state.
본 발명의 또 다른 목적은, 인체의 관절의 굴곡운동에 근접한 움직임을 재현하는 보조기 관절을 지지대와 별도로 제작하여, 지지대에 탈착이 가능한 구조로 제작되는 4축보조기 관절을 구현하는 것이다.Still another object of the present invention is to implement a four-axis brace joint that is manufactured in a structure that can be detachable to the support by making the brace joint separately from the support to reproduce the movement close to the bending motion of the joint of the human body.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 4축 보조기 관절은, 상부지지대가 상단에 고정되는 상부고정편과; 하부지지대가 하단에 고정되는 하부고정편과; 일측단은 상기 상부고정편 전반부에, 타측단은 상기 하부고정편 전반부에 각각 회동가능하게 설치되는 전방회전레버와; 일측단은 상기 상부고정편 후반부에, 타측단은 상기 하부고정편 후반부에 각각 회동가능하게 설치되며, 상기 전방회전레버에 대하여 상대적으로 길이가 짧아 상기 상부고정편과 하부고정편이 일정한 궤적을 그리며 상하 및 전후방향의 상대회전을 가능케하는 후방회전레버와; 상기 상부고정편과 하부고정편의 상하회동 가능한 각도를 특정범위로 제한하는 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Four-axis brace joint according to the present invention for achieving the above object, the upper support is fixed to the upper support; A lower fixing piece having a lower support fixed to the lower end thereof; A front rotary lever rotatably installed at one end of the upper fixing piece in the first half and the other end of the lower fixing piece in the first half; One end is installed at the rear half of the upper fixing piece, and the other end is rotatably installed at the latter half of the lower fixing piece, and the upper fixing piece and the lower fixing piece have a constant trajectory while drawing a relatively short length with respect to the front rotation lever. And a rear rotation lever for allowing relative rotation in the front and rear directions; It characterized in that it comprises a stopper for limiting the up and down rotatable angle of the upper fixing piece and the lower fixing piece to a specific range.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 4축 보조기 관절은, 하지 상반부가 지지되는 상부지지대 하단에 일체로 형성되는 상부고정편와; 하지 하반부가 지지되는 하부지지대 상단에 일체로 형성되는 하부고정편과; 일측단은 상기 상부고정편 전반부에, 타측단은 상기 하부고정편 전반부에 각각 회동가능하게 설치되는 전방회전레버와; 일측단은 상기 상부고정편 후반부에, 타측단은 상기 하부고정편 후반부에 각각 회동가능하게 설치되며, 상기 전방회전레버에 대하여 상대적으로 길이가 짧아 상기 상부고정편과 하부고정편이 일정한 궤적을 그리며 상하 및 전후방향의 상대회전을 가능케하는 후방회전레버와; 상기 상부고정편과 하부고정편의 상하회동 가능한 각도를 특정범위로 제한하는 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Four-axis brace joint according to the present invention for achieving the above object, the upper fixing piece is formed integrally with the lower end of the upper support that the upper half is supported; A lower fixing piece integrally formed on an upper end of a lower support on which a lower lower half is supported; A front rotary lever rotatably installed at one end of the upper fixing piece in the first half and the other end of the lower fixing piece in the first half; One end is installed at the rear half of the upper fixing piece, and the other end is rotatably installed at the latter half of the lower fixing piece, and the upper fixing piece and the lower fixing piece have a constant trajectory while drawing a relatively short length with respect to the front rotation lever. And a rear rotation lever for allowing relative rotation in the front and rear directions; It characterized in that it comprises a stopper for limiting the up and down rotatable angle of the upper fixing piece and the lower fixing piece to a specific range.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 4축 보조기 관절은, 상부지지대가 상단에 고정되는 상부고정편과; 하부지지대가 하단에 고정되는 하부고정편과; 일측단은 상기 상부고정편 전반부에, 타측단은 상기 하부고정편 전반부에 각각 회동가능하게 설치되는 전방회전레버와; 일측단은 상기 상부고정편 후반부에, 타측단은 상기 하부고정편 후반부에 각각 회동가능하게 설치되며, 상기 전방회전레버에 대하여 상대적으로 길이가 짧아 상기 상부고정편과 하부고정편이 일정한 궤적을 그리며 상하 및 전후방향의 상대회전을 가능케하는 후방회전레버와; 상기 상부고정편과 하부고정편의 상대회전을 탄력적으로 가이드하는 탄성가이드수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Four-axis brace joint according to the present invention for achieving the above object, the upper support is fixed to the upper support; A lower fixing piece having a lower support fixed to the lower end thereof; A front rotary lever rotatably installed at one end of the upper fixing piece in the first half and the other end of the lower fixing piece in the first half; One end is installed at the rear half of the upper fixing piece, and the other end is rotatably installed at the latter half of the lower fixing piece, and the upper fixing piece and the lower fixing piece have a constant trajectory while drawing a relatively short length with respect to the front rotation lever. And a rear rotation lever for allowing relative rotation in the front and rear directions; It characterized in that it comprises a resilient guide means for elastically guiding the relative rotation of the upper fixing piece and the lower fixing piece.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 4축 보조기 관절은, 하지 상반부가 지지되는 상부지지대 하단에 일체로 형성되는 상부고정편와; 하지 하반부가 지지되는 하부지지대 상단에 일체로 형성되는 하부고정편과; 일측단은 상기 상부고정편 전반부에, 타측단은 상기 하부고정편 전반부에 각각 회동가능하게 설치되는 전방회전레버와; 일측단은 상기 상부고정편 후반부에, 타측단은 상기 하부고정편 후반부에 각각 회동가능하게 설치되며, 상기 전방회전레버에 대하여 상대적으로 길이가 짧아 상기 상부고정편과 하부고정편이 일정한 궤적을 그리며 상하 및 전후방향의 상대회전을 가능케하는 후방회전레버와; 상기 상부고정편과 하부고정편의 상대회전을 탄력적으로 가이드하는 탄성가이드수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Four-axis brace joint according to the present invention for achieving the above object, the upper fixing piece is formed integrally with the lower end of the upper support that the upper half is supported; A lower fixing piece integrally formed on an upper end of a lower support on which a lower lower half is supported; A front rotary lever rotatably installed at one end of the upper fixing piece in the first half and the other end of the lower fixing piece in the first half; One end is installed at the rear half of the upper fixing piece, and the other end is rotatably installed at the latter half of the lower fixing piece, and the upper fixing piece and the lower fixing piece have a constant trajectory while drawing a relatively short length with respect to the front rotation lever. And a rear rotation lever for allowing relative rotation in the front and rear directions; It characterized in that it comprises a resilient guide means for elastically guiding the relative rotation of the upper fixing piece and the lower fixing piece.
상기 4축 보조기 관절은, 상부고정편과 하부고정편의 상하회동 가능한 각도 를 특정범위로 제한하는 스토퍼를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The four-axis brace joint is characterized in that it comprises a stopper for limiting the up and down rotatable angle of the upper fixing piece and the lower fixing piece to a specific range.
상기 탄성가이드수단은, 상기 하부고정편에 형성된 스프링챔버와; 상기 스프링챔버 상에서 직선운동을 하며 탄성복원력을 발생시키는 스프링과; 상기 전방회전레버 하단의 회전에 연동하여 상기 스프링의 직선운동을 가능케 하는 탄성돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The elastic guide means, and the spring chamber formed on the lower fixing piece; A spring that linearly moves on the spring chamber and generates an elastic restoring force; It is characterized in that it comprises an elastic projection to enable the linear movement of the spring in conjunction with the rotation of the lower front rotation lever.
상기 탄성가이드수단은, 상기 하부고정편에 형성된 실린더와; 상기 실린더에 상에서 직선운동을 하며 탄성복원력을 발생시키는 피스톤과; 상기 전방회전레버의 하단의 회전에 연동하여 상기 피스톤의 직선운동을 가능케 하는 탄성돌기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The elastic guide means, and the cylinder formed on the lower fixing piece; A piston for linear movement on the cylinder and generating an elastic restoring force; It is characterized in that it comprises an elastic projection to enable the linear movement of the piston in conjunction with the rotation of the lower end of the front rotary lever.
상기 상부고정편에는 상기 전방회전레버 전단에 이탈방지 스토퍼가 구비되어, 입각시 전방회전레버의 회동을 방지하는 것을 특징으로 한다. The upper fixing piece is provided with a stopper prevention stopper at the front end of the front rotation lever, it characterized in that to prevent the rotation of the front rotation lever when standing.
상기 전방회전레버와 후방회전레버는 입각기시 전후방으로는 일정 예각을 이루고 좌우로는 서로 나란하게 설치되어, 상기 각 회전레버의 상하 및 전후방향 회동이 막힘없이 수행될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.The front rotation lever and the rear rotation lever are formed at a predetermined acute angle in the front and rear, and side by side in parallel with each other, so that the up and down and front and rear rotation of each rotation lever can be performed without clogging.
상기 4축 보조기 관절에는, 상부고정편과 하부고정편의 상대 회전운동에 의해 신전상태가 되는 경우 상부고정편 및 하부고정편에 인가되는 충격을 완화하기 위한 충격완화수단이 구비되는 것을 특징으로 한다. The four-axis brace joint is characterized in that it is provided with a shock mitigation means for mitigating the impact applied to the upper and lower fixing pieces when the extension state by the relative rotational movement of the upper and lower fixing pieces.
상기 충격완화수단은, 상기 후방회전레버의 전단에 돌설된 스토퍼와, 상기 상부고정편 하면에 설치되어 상기 4축보조기 관절이 신전상태에서 상기 스토퍼가 접촉되는 완충돌기인 것을 특징으로 한다. The impact mitigating means is a stopper protruding from the front end of the rear rotation lever, and is installed on the lower surface of the upper fixing piece is characterized in that the four-axis auxiliary joint is a cushioning projection to contact the stopper in the extension state.
상기 전방회전레버의 양단은 상기 상부고정편 및 하부고정편에 각각 회전가능하게 설치되는 회전베어링의 축에 고정설치되는 것을 특징으로 한다.Both ends of the front rotating lever is fixed to the shaft of the rotating bearing which is rotatably installed on the upper fixing piece and the lower fixing piece, respectively.
상기 후방회전레버의 양단은 상기 상부고정편 하면 및 상기 하부고정편 상면에 형성된 회전홈에 각각 삽입된 상태에서 상기 회전홈을 관통하는 회전핀에 의해 회동가능하게 고정설치되는 것을 특징으로 한다.Both ends of the rear rotation lever are rotatably fixed by rotation pins penetrating the rotation groove in the state of being inserted into the rotation groove formed on the lower surface of the upper fixing piece and the upper surface of the lower fixing piece, respectively.
상기 4축 보조기 관절은, 신전상태에서 상기 상부지지대의 중심축보다 상기 하부지지대의 중심축은 후방에 위치시키는 것에 의한 마이너스 옵셋(offset)을 두어 입각기시 안정성을 도모하는 것을 특징으로 한다.The four-axis brace joint is characterized in that the stabilization at the time of placing a negative offset by placing the central axis of the lower support behind the central axis of the upper support in the extension state.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 보조기 관절의 움직임을 인간의 관절의 이동방식에 근접시킴으로써 자연스럽고 안전한 보행을 가능하게 한다.With the above configuration, the present invention enables natural and safe walking by bringing the movement of the brace joint closer to the movement of the human joint.
이하 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a configuration of a preferred embodiment of a four-axis assistor joint according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 실시예의 4축보조기 관절의 신전 상태의 구성을 예시한 측면도이고, 도 4는 본 실시예의 4축보조기 관절의 구성을 예시한 분해사시도이고, 도 5는 본 실시예의 4축보조기 관절의 입각기시 잠김상태를 예시한 측면도이다. 그리고, 도 6a 내지 도 6f는 본 실시예 4축보조기 관절의 굴신과정의 움직임을 순차로 예시한 측면도이다.Figure 3 is a side view illustrating the configuration of the extension state of the four-axis orthosis joint of the present embodiment, Figure 4 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the four-axis orthosis joint of the present embodiment, Figure 5 is a four-axis orthosis joint of the present embodiment This is a side view illustrating the locked state at the time of standing. 6A to 6F are side views illustrating the movement of the stretching process of the 4th axis assist joint in this embodiment in sequence.
본 실시예의 4축보조기 관절(100)은, 상부지지대(110)가 고정되는 상부고정편(120)과, 하부지지대(130)가 고정되는 하부고정편(140)과, 일단은 상부고정편(120) 전반부에, 타측단은 상기 하부고정편(140) 전반부에 각각 회동가능하게 설치 되는 전방회전레버(150)와, 일측단은 상기 상부고정편(120) 후반부에, 타측단은 상기 하부고정편(140) 후반부에 각각 회동가능하게 설치되는 후방회전레버(160)를 포함한다.The four-
본 실시예의 4축보조기 관절(100)은 인체의 하지가 부착되어 지지되는 상ㆍ하부지지대(110,130)와 별도로 형성하여 각각 상ㆍ하부지지대(110,130)에 연결 설치할 수 있도록 하고 있다. 따라서 상ㆍ하부지지대(110,130) 및 4축보조기 관절(100)의 어느 일방에 변형이나 훼손이 있거나 교체가 필요한 경우에는 문제가 있는 부분만을 교체하여 사용할 수 있도록 하는 구성이다.The four-
예컨대, 사용자의 신장에 따라 상ㆍ하부지지대(110,130)의 길이만을 달리하면 동일한 구성의 4축보조기 관절(100)을 다양한 신장의 보행자가 사용하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 4축보조기 관절(100)의 일부변형이 있는 경우에는 상ㆍ하부지지대(110,130)는 그대로 이용하고, 해당부분의 부품만을 교체하는 것이 가능하다.For example, if the length of the upper and
본 실시예에서 허벅지 부분을 지지하는 상부지지대(110)가 상단에 고정설치되는 상부고정편(120)은 대퇴골의 하단부에 대응하는 부분이며, 하부지지대(130)가 하단에 고정되는 하부고정편(140)은 경골의 상단부에 대응하는 부분이다.In the present embodiment, the
상부고정편(120)은 하단부가 전후로 폭이 넓고 상단은 폭이 좁게 형성되어 대퇴골의 하단부에 흡사한 형상을 갖는다. 상부고정편(120) 상단에는 상부지지대(110) 삽입을 위한 홈(121)이 형성되고 그 홈(121)의 중앙에는 상부지지대(110)를 스크류로 체결하기 위한 한쌍의 홀(123)이 형성되어 있다.The
하부고정편(140)은 상단부가 전후로 폭이 넓고 하단부는 폭이 좁게 형성되어 경골의 상단부와 흡사한 형상을 갖고, 하단부에는 하부지지대(130) 삽입을 위한 홈(141)이 형성되고 그 홈(141)의 중앙에는 하부지지대(130)를 스크류로 체결하기 위한 한쌍의 홀(143)이 형성되어 있다.The
상부고정편(120) 하단 전반부에는 전방회전레버(150)를 회전가능하게 설치하기 위한 베어링홀(125)이 형성되며, 후반부에는 후방회전레버(160)의 설치를 위해 회전홀(127)이 형성되었다. 그리고, 상부고정편(120) 하단 후면에는 후방회전레버(160)를 회전가능하게 끼워넣을 수 있는 회전가이드홈(128)이 형성되었다.In the first half of the
하부고정편(140) 상단 전반부에는 전방회전레버(150)를 회전가능하게 설치하기 위한 베어링홀(145)이 형성되며, 후반부에는 후방회전레버(160)의 설치를 휘해 회전홀(147)이 형성되었다. 그리고, 하부고정편(140) 상단 후면에는 후방회전레버(160)를 회전가능하게 끼워넣을 수 있는 회전가이드홈(148)이 형성되었다. In the first half of the
인체 하지관절은 경골의 고평부 위에서 대퇴골이 뒤로 물러나면서 상방으로 회전하는 굴곡운동을 하게 되며, 본 실시예의 4축보조기 관절(100)은 상부고정편(120)과 하부고정편(140)을 서로 4개의 축을 중심으로 회전하여 신전과 굴곡을 하도록 하여 인체 하지관절의 동작에 근접시키고 있다.The lower extremity joint of the human body has a bending motion to rotate upward while the femur is backed on the high flat part of the tibia, and the four-
이와 같은 굴곡운동을 가능하게 하기 위하여 본 실시예의 전방회전레버(150)는 길이가 길게 형성되며, 후방회전레버(160)는 이에 대해 상대적으로 길이가 짧게 형성된다.In order to enable such a bending motion, the front
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 입각기시를 기준으로 살펴보면, 전방회전 레버(150)와 후방회전레버(160)의 각 회전축을 연결시키면 관절의 상방 일정지점(P)에서 만나도록 전ㆍ후방회전레버(150,160)는 서로 일정한 예각을 이루도록 설치된다.And, as shown in Fig. 5 as a reference to the stand-by, as shown in the reference, when connecting the respective rotary shafts of the
이는 후방회전레버(160) 상단 회전축(A)에 하방압력을 인가하는 것에 의해 굴곡운동이 시작이 용이하게 수행될 수 있도록 하며, 다른 지점에 다른 각도의 압력을 인가하는 것에 의해서는 신전상태의 풀림이 일어나지 않도록 하기 위한 것이다.This allows the bending motion to be easily started by applying a downward pressure to the upper rotary shaft A of the rear
또한, 본 실시예의 4축 보조기 관절은, 뒤꿈치가 지면을 딛게 되는 입각기시 4축보조기 관절이 구부러지지 않도록 안정성을 부여하기 위하여 오프셋을 두고 있다. 예컨대, 본 실시예는 상부지지대의 중심축보다 하부지지대의 중심축이 후방에 위치하도록 마이너스 오프셋(offset)을 두어 뒤꿈치가 지면을 딛게 되는 순간 굴곡운동이 일어나는 것을 방지한다. In addition, the four-axis orthosis joint of the present embodiment is offset in order to provide stability so that the four-axis orthosis joint is not bent when the heel is on the ground. For example, this embodiment places a negative offset such that the central axis of the lower support is located behind the central axis of the upper support to prevent the bending motion from occurring when the heel hits the ground.
그리고, 신전과 굴곡시 각 회전레버(150,160)는 서로의 경로로 방해함이 없이 전후방향 회전이 자유로이 행해질 수 있도록, 본 실시예의 전ㆍ후방회전레버(150,160)는 좌우로는 나란하게 설치된다. In addition, the front and rear rotation levers 150 and 160 of the present embodiment are installed side by side so that the rotation levers 150 and 160 may be freely rotated forward and backward without interfering with each other at the time of extension and bending.
전방회전레버(150)는 상부고정편(120) 및 하부고정편(140) 각각에 회전베어링(151,152)에 의해 회전가능하게 설치되는데, 회전베어링(151,152)은 상기 상ㆍ하부고정편(120,140) 및 전방회전레버(150)에 형성된 단차진 베어링홀(125,145,153,154)의 양측에서 삽입되어 각각 나사결합되는 구조로 형성된다.The
그리고, 회전베어링(151,152)의 외측으로 돌설된 축(155)은, 일단에 다각형 상 홀(156)이 형성된 고정레버(157)에 삽입되며, 상기 고정레버(157)의 타단은 상기 전방회전레버(150)에 형성된 복수개의 홀(158) 중의 어느 하나에 체결구(159)에 의해 고정된다.The
고정레버(157)는 전방회전레버(150)에 형성된 복수개의 홀(158) 중에서 어느 하나에 선택적으로 체결될 수 있도록 하고 있는데, 이는 상하 베어링(151,152)의 나사결합을 견고하게 유지하기 위하여 결합된 정도에 따라 고정각도를 달리할 수 있도록 하고 있는 것이다.The fixed
본 실시예의 4축보조기 관절(100)은 상부고정편(120)과 하부고정편(140)의 상대회전을 탄력적으로 가이드하는 탄성가이드수단을 더 포함하는데, 본 실시예의 탄성가이드 수단은 스프링에 의하는 것과 유압실린더를 선택적으로 이용할 수 있다. The four-
전자의 탄성가이드수단은 경골의 고평부 대응부위와 평행하게 하부고정편(140)에 형성된 스프링챔버(173)와, 스프링챔버(173) 내부에서 직선운동을 하며 탄성복원력을 발생시키는 스프링(175)과, 전방회전레버(150)의 하단에 형성되어 전방회전레버(150)의 회전에 따라 상기 스프링(175)의 직선운동을 가능케하는 탄성돌기(171)를 포함한다.The former elastic guide means is a
후자의 예는 고평부 대응부위와 평행하게 하부고정편에 형성된 실린더(미도시)와, 실린더 내부에서 직선운동을 하는 피스톤(미도시)과, 전방회전레버의 회전에 연동하여 피스톤의 직선운동을 가능케하는 탄성돌기를 포함한다.An example of the latter is a cylinder (not shown) formed in the lower fixing piece in parallel with the counterpart of the high flat portion, a piston (not shown) for linear movement inside the cylinder, and a linear movement of the piston in conjunction with the rotation of the forward rotation lever. It includes elastic projections that make it possible.
또한 본 실시예의 4축 보조기 관절(100)은 상ㆍ하부고정편(120)의 회전각도 를 일정범위로 제한하기 위한 스토퍼(165)를 구비한다. 본 실시예에서 스토퍼(165)는 입각기시 자동잠금이 가능하도록 하기 위한 것으로 후방회전레버(160) 전방으로 돌출형성된 것이다. In addition, the four-axis brace joint 100 of the present embodiment is provided with a
이 스토퍼(165)는 입각기시 상부고정편(120) 하면에 걸쳐져서 4축보조기 관절의 과도한 회전을 방지하는 역할을 한다.The
또한, 본 실시예의 상부고정편(120) 하면에는 입각기시 금속의 부딪힘에 의한 충격을 방지하기 위해 충격완화수단이 구비되는데, 상기 스토퍼(165)가 탄성충돌하는 폴리우레탄으로 형성된 완충돌기(180)가 그것이다. In addition, the lower surface of the
그리고, 본 실시예의 상부고정편(120)에는 전방회전레버(150) 전단에 이탈방지 스토퍼(170)가 구비되어 있는데, 이는 입각기시 전방회전레버(150) 및 후방회전레버(160)의 회동을 방지하여 하부고정편(140)이 전방으로 이탈되는 것을 방지하기 위한 구성이다.In addition, the
다음은 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 4축보조기 관절의 바람직한 실시예의 작동방법을 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 설명한다.Next, a method of operating a preferred embodiment of the 4-axis assistor joint according to the present invention having the configuration as described above will be described with reference to FIGS. 6A to 6F.
도 6a에 도시된 바와 같은 신전상태에서는 이탈방지스토퍼(170) 및 후방회전레버(160)의 스토퍼(165)가 잠금장치로 동작하므로 상부고정편(120) 및 하부고정편(140)은 상대위치가 고정된 상태가 된다. 이 상태에서 인체 하지는 지면을 딪게 되므로 하지의 기능이 불완전하거나 상실한 보행자도 용이하게 직립상태를 유지할 수 있게 된다.In the extension state as shown in FIG. 6A, the
도 6b 내지 도 6f에 도시된 바와 같이 보행을 시작하게 되면, 하지 상부는 전방으로 이동하게 되고 A지점에 하지가 전방으로 치우치는데 따른 압력이 인가되어 A지점은 전방으로 회동하게 된다. 전방회전레버(150)는 탄성가이드수단에 의해 탄성력을 받으며 회전이 일정각도로 제한되기 때문에 후방회전레버(160)는 A지점을 중심축으로 하여 회전하게 되고 일정지점을 지나게 되면 후방회전레버(160) 상단 A지점은 도 6e, 도 6f에서와 같이 전방회전레버(150)의 전방에 놓여지게 된다.6B to 6F, when the walking is started, the upper part of the lower leg moves forward and the pressure applied to the lower part of the lower leg forward is applied to the point A so that the point A rotates forward. Since the
이 과정에서 하지의 굴곡이 이루어지며, 다시 하지 하단부를 전방으로 뻗게 되면 그 반동에 의해 A지점이 원래의 위치로 복원되며 신전이 이루어진다. 그리고, 신전이 이루어진 상태에서 하지는 다시 지면을 딛게 된다.In this process, bending of the lower limb is made, and when the lower limb extends forward again, the A point is restored to its original position by the reaction and the temple is formed. And in the state of temples, Haji hits the ground again.
이와 같은 과정의 반복에 의해 하지의 기능이 불완전하거나 그 기능을 상실한 보행자가 인체의 보행에 근접한 보행이 가능하게 된다.By repetition of the above process, the pedestrian who has incomplete or lost the function of the lower limb is able to walk close to the human body.
또한, 굴곡상태에서 신전상태로 복원될 때에는 4축보조기 관절(100)에 큰 힘이 인가되지만, 본 실시예의 완충돌기(180)가 스토퍼(165)의 충돌에 의한 충격을 흡수하기 때문에 보행에 따른 충격을 완화시키고 소음발생을 최소로 하는 것이 가능해진다. In addition, when restored to the extension state from the bent state, a large force is applied to the four-axis auxiliary joint 100, but because the
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 4축보조기 관절을 예시한 측면도이다. 이 실시예의 4축보조기 관절(200)은 상부고정편(220)과 하부고정편(240)을 각각 상부지지대(210)와 하부지지대(230)와 일체로 형성시킨 점은 상기 실시예와 다른지만 그 외의 사항은 상기 실시예와 동일한 구성을 갖는다.Figure 7 is a side view illustrating a four-axis assistor joint of another embodiment of the present invention. The four-
예컨대, 이 실시예에 의하는 경우에 상기 전방회전레버(250) 및 후방회전레버(260)의 구성과, 탄성가이드 수단의 동작 및 스토퍼(265) 및 이탈방지스토퍼 (270)의 구성 등은 상기 실시예와 동일한 구성이며, 각부의 기능 또한 동일하다.For example, according to this embodiment, the configuration of the
그리고, 보행시 상ㆍ하부회전레버(220,240)의 동작과 A지점에 대응하는 지점(227)의 상대운동도 동일한 방식으로 수행되므로 상기 실시예의 경우처럼 하지 능력이 불완전하거나 기능을 상실한 자가 인체의 보행에 근접한 보행을 하는 것을 가능하게 한다. In addition, since the relative movement of the operation of the upper and lower
본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 정해지며, 특허청구범위에 기재된 사항과 균등범위에서 당업자가 행한 다양한 변형과 개작을 포함함은 자명하다. The scope of the present invention is not limited to the above embodiments, but is determined by the matters described in the claims, and it is obvious that the present invention includes various modifications and adaptations made by those skilled in the art in the scope and equivalents of the claims.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 보행시 인간의 관절의 움직임과 인공관절의 움직임을 일치시키기 때문에 본 발명의 4축보조기 관절을 사용하여 보행시는 보행이 자연스럽고 보행자에 주는 부담이 크게 감소된다.Since the present invention matches the motion of human joints and artificial joints during walking by the above configuration, the walking is natural and the burden on pedestrians is greatly reduced when walking using the 4-axis brace joint of the present invention. .
또한, 4축보조기 관절의 회전각도를 인간의 보행시의 것에 근접시키기 때문에 보행시에 전방의 장해에 의해 걸려넘어지는 것을 방지하는 것이 가능하며, 따라서 상하이동의 경우, 즉 계단을 오르는 경우 등에도 자연스럽게 관절을 구부려 하체를 들어올리기 때문에 보행이 자연스러워 큰 효과를 발휘하고 사용자에 만족감을 주게 된다. In addition, since the angle of rotation of the 4-axis assist joint is close to that of human walking, it is possible to prevent it from being tripped over by an obstacle in front of the user when walking. Because the lower body is bent by bending the joints, the walking is natural and gives a great effect to the user.
본 발명은 하지능력이 불완전하거나 하지능력을 상실한 보행자가 보행시 인체관절에 근접한 자연스런 보행을 가능케하므로 체중심의 불안정성, 외전보행, 무리한 외전, 병적보행 등의 문제점을 해결한다. 또한 앉을 때나 기립시 잠금장치를 일일이 작동시켜야 하는 문제점을 해결하여, 사용자의 건강 및 다차원적 측면에서 보행자에 만족감을 주게 된다.The present invention solves the problems of weight instability, abduction, abduction, pathological walking, etc., because the pedestrian with inferior limb ability or inferior limb ability allows natural walking while walking. It also solves the problem of having to operate the locking device at the time of sitting or standing, thereby providing satisfaction to pedestrians in terms of user's health and multi-dimensional.
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