KR101650101B1 - 발목 강성 보조 장치 및 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발목 강성 보조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보행, 런닝, 점핑 등 인체 운동 시 하퇴와 발이 이루는 각도가 변형되며 발생하는 힘을 탄성체에 저장 후 방출하여 이동에 필요한 추진력을 보조할 수 있는 발목 강성 보조 장치에 관한 것이다.

Description

발목 강성 보조 장치 및 작동 방법 {Wearable device for supporting ankle stiffness and that method}

본 발명은, 보행, 런닝, 점핑 등 인체 운동 시 하퇴와 발이 이루는 각도가 변형되며 발생하는 힘을 탄성체에 저장 후 방출하여 이동에 필요한 추진력을 더해줌으로써, 인체의 힘줄과 인대에 가해지는 부담을 보조해 주고 또한, 착용 전에 비해 효율적으로 큰 힘을 추진할 수 있도록 하는 발목 강성 보조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 보행자가 걸을 시 무릎과 발목 사이에 형성된 하퇴와, 허리와 무릎 사이에 형성된 상퇴가 이루는 각도 변화에 의해 탄성 부재를 압축 시키고, 탄성부재가 복원되는 힘을 이용하여 하퇴를 밀어주는 추진 보조 장치가 널리 이용되고 있다.

도 1에서는 상기와 같은 기술을 이용한 종래의 추진 보조 장치를 도시하고 있다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 추진 보조 장치는 사용자의 허리에 장착하는 허리 링크와, 허리 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 대퇴에 따라 배치되는 대퇴 링크와, 대퇴 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 종아리에 따라 배치되는 종아리 링크와, 종아리 링크와 회전 가능하게 연결하고 있고, 사용자의 다리에 장착하는 다리 링크와, 대퇴 링크 또는 종아리 링크로부터 성장하고 있는 지주에 지지를 받고 있어 슬관절의 회전축보다 전방에 위치하는 풀리와, 한쪽 끝이 허리 링크에 대한 대퇴 링크의 회전축선보다 전방에서 허리 링크에 연결하고 있고, 도중에 풀리에 걸려 타단이 종아리 링크에 대한 다리 링크의 회전축보다 후방에서 다리 링크에 연결하고 있는 끈 모양 탄성부재를 포함하여 구성된다.

이때, 상기와 같은 구조를 가지는 종래의 추진 보조 장치는 상퇴와 하퇴가 이루는 각도 변화에 의해 발생하는 힘을 탄성부재에 저장하기 때문에 허리 링크와 대퇴 링크의 회전축과, 대퇴 링크와 종아리 링크를 연결하는 회전축, 및 종아리 링크와 다리 링크를 연결하는 각각의 회전축이 보행자의 관절을 연결하는 각각의 회전축과 동일한 위치에 구성되지 않을 시, 보행에 불편함이 발생되기 때문에 보행자마다 그에 적합한 구조로 제작을 해야 한다는 단점을 가진다.

또한, 탄성부재에 힘을 저장하기 위해 탄성부재의 일측 단부가 허리링크에 연결되어, 허리 부분이 탄성부재의 탄성운동을 위한 고정 축으로 사용됨으로써, 착용자의 허리에 힘이 가해져 보행에 불편함을 줄 수 있는 단점을 가진다.

아울러, 상퇴와 하퇴가 이루는 각도에서 발생하는 힘을 탄성체에 저장하기 때문에, 추진 보조 장치를 착용한 상태에서 전진 보행 외에 의자에 앉는 행동 또는 뒤로 움직이는 후진 보행과 같은 다양한 행동을 취하기 어렵다는 단점을 가진다.

상기와 같은 종래의 보행 보조 장치가 가지고 있는 문제점을 해결하고자, 보행자의 보행을 보조하되 인체공학적으로 설계되어 보행 보조 장치를 착용한 상태에서 일상적인 생활 시에도 착용자가 불편함을 느끼지 않는 보행 보조 장치의 필요성이 대두되고 있다.

일본공개특허 제2012-100983호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 보행, 런닝, 점핑 등 인체 운동 시 발생하는 하퇴의 회전력을 이동에 필요한 추진력으로 재활용하여 인체의 움직임을 보조하되, 인체공학적으로 설계되어 본 이동 보조 장치를 착용하더라도 일반적인 움직임의 불편함을 최소화 하도록 하는 것이다.

또한, 탄성체에 힘을 저장하기 위해 사용되는 관절을 최소화함으로써, 종래에 보행 보조 장치가 착용자의 관절 위치에 맞춰 개별적으로 제작되어 단가가 상승하고 재활용이 어려웠던 단점을 해소하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 발목 강성 보조 장치는, 보행자의 신발(10) 외면에 고정되는 제1 결합부(100); 보행자의 하퇴를 감싸며, 길이방향 일측이 상기 제1 결합부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부(200); 및 양측 단부가 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부에 연결되며, 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에서 발생하는 힘을 저장하는 탄성체(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 결합부(100)는 보행자의 신발(10) 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임(110), 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발(10)의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임(120), 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발(10)의 후면과 마주보는 내측에 신발(10)에 삽입되는 결합부재(131)가 돌출 형성되고, 외측에 제1 탄성체 고정부(132)가 형성되는 후면 프레임(130)을 포함하고, 상기 제2 결합부(200)는 길이방향 일측이 상기 측면 프레임(110)의 상측 단부에 발목의 운동 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴에 고정되는 한 쌍의 회전 프레임(210)과, 각각의 상기 회전 프레임(210)에서 후측으로 돌출 형성되되, 각 단부가 서로 연결되는 제2 탄성체 고정부(220)를 포함하며, 상기 탄성체(300)는 양측 단부가 상기 제1 탄성체 고정부(132)와 상기 제2 탄성체 고정부(220)에 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 탄성체 고정부(220)는, 상기 회전 프레임(210)의 폭 방향 단부에서 후방으로 돌출되는 제1 돌출 프레임(221)과, 각각의 제1 돌출 프레임(221)을 연결하는 제2 돌출 프레임(222)으로 구분되고, 상기 제2 돌출 프레임(222)은 커버쳐를 갖는 커브드 레버(222-1) 및 상기 탄성체(300)의 길이방향 일측 단부와 연결되는 스트링(222-2)이 더 구비되며, 상기 스트링(222-2)은 상기 커브드 레버(222-1)의 후측에 위치하되, 플렉시블한 재질로 형성되어 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 이루는 각도에 대응하여 상기 커브드 레버(222-1)의 후면과 접촉하는 면적이 변화되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발목 강성 보조 장치는, 상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 서로 상하 회전 가능하도록 회전부재(133)로 연결되되, 상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)의 연결 부위에 스토퍼(134)가 형성되어, 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 상측으로 회전하는 범위를 제한하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 결합부(200)는, 보행자의 하퇴 변위에 대응하도록, 각각의 상기 회전 프레임(210)을 연결하는 링 형상의 고정밴드(230)가 길이방향 타측에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발목 강성 보조 장치는, 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 회전 가능하게 결합되는 회전축과, 상기 커브드 레버(222-1)와 상기 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점을 연결한 선과, 상기 커브드 레버(222-1)와 상기 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점과, 상기 탄성체(300)와 상기 제1 탄성체 고정부(132)를 연결한 선이 이루는 각도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 발목 강성 보조 장치의 작동 방법은, 보행 시 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에 의해 발생하는 힘이 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)를 통해 상기 탄성체(300)에 전달되는 에너지 전달단계(S10); 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)에서 전달된 힘에 의해 상기 탄성체(300)가 압축 또는 인장되는 에너지 저장단계(S20); 압축된 상기 탄성체(300)가 탄성력으로 압축되기 전의 형상으로 복원됨으로써 보행자에게 추진력이 전달되는 에너지 방출단계(30S);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명인 발목 강성 보조 장치는, 일반적으로 보행, 런닝, 점핑 등 인체 운동 시 발생하는 하퇴의 회전력을 이동에 필요한 추진력으로 재활용하여 사용함으로써, 이동에 필요한 발목의 힘줄 및 인대에 가해지는 힘을 최소화 시키고, 나아가 착용 전에 비해 효율적으로 큰 힘을 추진할 수 있도록 해줄 수 있는 장점을 가진다.

또한, 제1 결합부가 일반적으로 보행자가 착용한 상태에서 생활하는 신발에 결합 가능한 구조로 이루어져, 발목 강성 보조 장치를 착용한 상태에서 활동 시 발생하는 이질감이 최소화 되어 발목 강성 보조 장치를 사용하기 위한 적응 기간을 최소화 한다는 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 탄성체의 강성이 일정하게 변화 하도록 커브드 레버가 구비되어, 탄성체가 외부에서 당겨지는 힘에 비례해 발목에 일정한 회전 강성을 부여할 수 있도록 구성된다는 장점을 가진다.

도 1은 종래의 보행 보조 장치를 나타낸 사시도.
도 2는 발목 강성 보조 장치를 나타낸 측면도(신발 결합 시).
도 3은 발목 강성 보조 장치를 나타낸 사시도.
도 4는 발목 강성 보조 장치를 나타낸 운동도.
도 5 및 6은 발목 강성 보조 장치를 나타낸 운동도(커브드 레버 형성 시).
도 7은 발목 강성 보조 장치를 나타내 측면도(스토퍼 형성 시).
도 8은 발목 강성 보조 장치의 작동방법을 나타낸 순서도.

이하, 상기와 같은 본 발명인 발목 강성 보조 장치에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 발목 강성 보조 장치는 보행 시 보행자의 하퇴와 발목과 하퇴가 이루는 각도에서 발생하는 힘을 활용하기 위하여 보행자의 인체 구조에 맞춰 설계되었으며, 일반적으로 보행자의 발 보호 및 보행의 효율 상승을 위해 사용되는 신발(10)에 부착 가능하게 구성되어, 보행자가 발목 강성 보조 장치를 착용 시 느낄 수 있는 이질감을 최소화 하였다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명인 보행 발목 강성 보조 장치는 신발(10)의 외면에 고정되는 제1 결합부(100)와, 보행자의 하퇴를 감싸며, 길이방향 일측이 상기 제1 결합부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부(200), 및 양측 단부가 제1 결합부(100)와 제2 결합부에 연결되며, 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에서 발생하는 힘을 저장하는 탄성체(300)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 제1 결합부(100)가 보행자의 발을 보호하는 신발(10)에 결합되고, 상기 제2 결합부(200)가 보행자의 무릎과 발목 사이에 형성된 하퇴에 결합되어, 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에 따라 발생하는 힘을 탄성체(300)에 저장하여 보행 추진력으로 사용하는 것이다.

이하 에서는 상기와 같은 원리를 이용한 본 발명인 발목 강성 보조 장치 및 작동 방법에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2와 도 3을 참조해 설명하면, 상기 제1 결합부(100)는 보행자의 신발(10) 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임(110)과, 한 쌍의 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발(10)의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임(120), 및 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발(10)의 후면과 마주보는 내측에 신발(10)에 삽입되는 결합부재(131)가 돌출 형성되고, 외측에 제1 탄성체 고정부(132)가 형성되는 후면프레임(130)을 포함한다.

도 2를 참조하면 보행자의 발 뒤꿈치를 지지하는 신발(10)의 후면 뒷굽에 홈이 형성되어 상기 결합부재(131)가 끼움 결합되고, 상기 전면 프레임(110)의 상면이 신발(10)의 앞닫이 하면에 밀착 결합되어 상기 제1 결합부(100)가 신발(10)에 고정된다. 즉, 결합부재(131)에 의해 상기 제1 결합부(100)가 신발(10)의 후측 뒷굽에 끼워져 신발(10)의 상하 운동에 의해 변위가 생기는 것을 방지하고, 신발(10)의 앞닫이 하면에 밀착 결합된 전면 프레임(110)에 의해 신발(10)의 전후 운동이 발생 하더라도 결합부재(131)가 신발(10)의 뒤굽에 형성된 홈에서 빠져 나가는 것을 방지한다.

상세히 설명하면, 신발(10)의 뒷굽에 상기 결합부재(131)가 끼워지는 홈을 형성하는 간단한 방법으로 일반적으로 널리 사용되는 신발(10)에 상기 제1 결합부(100)를 고정시키는 것이 가능해져 신발(10)의 파손을 최소화 하고 결합 구조를 단순화 시킨다는 장점을 가지며, 상기 전면 프레임(120)의 경우 신발(10)의 후측에서 전측으로 갈수록 상측으로 굽어지는 구조로 형성되는 신발(10)의 앞닫이에 밀착 결합되어 보행자가 보행 시 불편함을 느끼지 않도록 구성된 것이다.

뿐만 아니라, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 제1 결합부(100)는 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부에 신발(10)의 좌우 양측을 압박하는 볼트가 형성되어 신발(10)의 좌우 양측에 형성된 홈에 나사 결합하는 구조를 통해 신발(10)과 결합될 수 있다.

또한, 상기 제2 결합부(200)는 길이방향 일측이 상기 측면 프레임(110)의 상측 단부에 발목의 운동 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴에 고정되는 한 쌍의 회전 프레임(210)과, 각각의 상기 회전 프레임(210)에서 후측으로 돌출 형성되되, 각 단부가 서로 연결되는 제2 탄성체 고정부(220)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 제1 결합부(100)가 신발(10)에 결합되어 보행자의 발 운동에 대응하고, 상기 제2 결합부(200)가 보행자의 하퇴 좌우 측면에 결합되어 보행자의 하퇴 운동에 대응하므로, 보행 시 보행자의 신발(10)과 하퇴가 이루는 각도에 대응하여 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)가 형성하는 각도가 변형되는 것이다.

이때, 도면상에는 상기 측면 프레임(110)과 상기 회전 프레임(210)이 힌지 결합되어 보행자의 발목 상하 운동에 대응하는 구조가 도시되어 있지만, 이 외에도 측면 프레임(110)과 회전 프레임(210)을 유니버설 조인트로 연결하여 보행자의 발목 운동의 자유도를 높이는 구조 등 다양한 구조가 가능하므로 한정하지 않으며, 상기 회전 프레임(210)의 경우 보행자의 하퇴 변위에 대응하도록, 각각의 회전 프레임(210)을 연결하는 링 형상의 고정밴드(230)가 길이방향 타측에 형성될 수 있다.

또한, 상기 탄성체(300)는 양측 단부가 상기 제1 탄성체 고정부(132)와 상기 제2 탄성체 고정부(220)에 각각 결합되어 상기 제1 결합부(100)와 제2 결합부(200)가 형성하는 각도 변화에 대응해 형상이 변형된다.

도 4를 참조해 설명하면, 보행자는 보행을 위해 내딛은 발이 뒤꿈치부터 지면과 접촉하는 (a)과정과, 발바닥이 지면과 접촉하여 보행자의 하퇴와 발이 수직을 이루는 (b)과정과, 보행자의 몸이 보행자의 발 뒷꿈치 앞으로 이동하게 되어 하퇴와 발이 예각을 형성하는 (c)과정과, 보행에 필요한 추진력을 얻기 위해 지면과 접촉된 발의 앞부분으로 지면을 밀게 되어 하퇴와 발이 둔각을 형성하는 (d)과정을 거치게 된다.

이때, 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 각 과정(a), (b), (c), (d)과정을 단계적으로 거치게 되어 제1 결합부(100) 및 제2 결합부(200)가 보행자의 하퇴와 발이 형성하는 각도에 대응해 움직이게 되어 각 결합부(100, 200)에 양끝단이 연결된 상기 탄성체(300)의 길이가 변화되는 것이다.

상세히 설명하면, 상기 탄성체(300)는 도 4에 도시된 (c) 과정에서 보행자의 발과 하퇴가 형성하는 각도가 좁아지게 되면서, 상기 제1 탄성체 고정부(132)와 상기 제2 탄성체 고정부(220)의 이격 거리가 멀어지게 된다.

따라서, (c) 과정에서 상기 제1 탄성체 고정부(132) 및 제2 탄성체 고정부(220)에 양측 단부가 결합된 상기 탄성체(300)가 상기 제2 탄성체 고정부(220)에 의해 당겨지며 탄성체(300)가 탄성력을 비축하고, 보행에 필요한 추진력을 얻기 위해 지면과 접촉된 발의 앞부분으로 지면을 미는 (d)과정에서 탄성체(300)가 당겨지기 전의 형상으로 복원되며 보행자의 지면을 미는 동작을 보조해 줌으로써, 효율적인 보행을 가능하게 하는 것이다.

또한, 본 발명인 발목 강성 보조 장치는 상기 제2 탄성체 고정부(220)에 상기 탄성체(300)와 연결되는 스트링(222-2)과, 상기 스트링(222-2)과 접촉하여 스트링(222-2)의 굴곡을 제어하는 커브드 레버(222-1)가 더 구비될 수 있다.

도 5와 도 6을 참조해 설명하면, 상기 제2 탄성체 고정부(220)는 상기 회전 프레임(210)의 폭 방향 단부에서 후방으로 돌출되는 제1 돌출 프레임(221)과, 각각의 제1 돌출 프레임(221)을 연결하는 제2 돌출 프레임(222)으로 구분된다.

이때, 상기 제2 돌출 프레임(222)에 커버쳐를 갖는 커브드 레버(222-1), 및 상기 탄성체(300)의 길이방향 일측 단부와 연결되는 스트링(222-2)이 더 구비되되, 스트링(222-2)이 커브드 레버(222-1)의 후측에 밀접 배치되어, 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 이루는 각도 변화에 따라 커브드 레버(222-1)의 후면과 접촉하는 스트링(222-2)의 면적이 변화된다.

상세히 설명하면, 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도가 변화되며 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 이루는 각도가 넓어질 시, 상기 스트링(222-2)이 상기 커브드 레버(222-1)의 후면 굴곡부와 접촉하는 면적이 늘어나게 되어, 제1 결합부(100)와 제2 결합부(200)가 회전 가능하게 결합되는 회전축과, 커브드 레버(222-1)와 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점을 연결한 선과, 커브드 레버(222-1)와 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점과, 탄성체(300)와 제1 탄성체 고정부(132)를 연결한 선이 이루는 각도가, 제1 결합부(100)와 제2 결합부(200)가 이루는 각도가 변형되더라도 일정하게 유지되는 것이다.

따라서, 제1 결합부(100)와 제2 결합부(200)가 형성하는 각도가 변화 되더라도, 변화되는 각도에 대응하여 탄성체(300)가 일정한 비율로 길이 변화가 발생한다. 즉, 보행자가 가하는 힘에 비례해 상기 탄성체(300)의 길이가 선형적으로 변화하게 된다.

또한, 본 발명인 발목 강성 보조 장치를 착용한 상태에서 보행자의 발목 운동 자유도를 향상시키기 위해 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 하측으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.

도 7을 참조해 설명하면, 상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)는 서로 상하 회전 가능하도록 회전부재(133)로 연결되되, 후면 프레임(130)과 제1 탄성체 고정부(132)의 연결 부위에 스토퍼(134)가 형성되어, 제1 탄성체 고정부(132)가 상측으로 회전하는 범위를 제한한다.

상세히 설명하면, 본 발명인 발목 강성 보조 장치는 도 4의 (c)와 (d)에 도시된 것과 같이 보행자의 하퇴와 발의 각도가 좁아질 시 발생하는 힘을 탄성체(300)에 비축 후 탄성체가 복원되며 발생하는 힘을 보행에 필요한 추진력으로 사용한다. 이때, 보행자는 (d)에 도시된 바와 같이 보행자의 하퇴와 발의 각도가 넓어지며 지면을 밀어주기 때문에, 상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 일정 형상을 유지하며 고정되어 있을 시 하퇴와 발의 각도가 넓어지면 탄성체(300)가 제1 탄성체 고정부(132)에 걸려 발목을 펴는 동작이 부자연스럽게 된다.

따라서, 상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)를 서로 상하 회전 가능하도록 상기 회전부재(133)로 연결함으로써, 보행자의 하퇴와 발이 형성하는 각도가 넓어지는 주기 동안 발목을 펴는 동작에 소모되는 힘을 최소화 하였다.

이때, 도 7상에서는 상기 후면 프레임(130)의 후측 단부에 상기 스토퍼(134)가 형성되어 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 상측으로 회전 운동하는 범위를 제한하는 것을 도시하였지만, 이 외에도, 상기 회전부재(133)와 근접한 제1 탄성체 고정부(132)의 상면에 스토퍼(134)가 형성되어 제1 탄성체 고정부(132)의 회전 운동 범위를 제한하는 방법 등 다양한 방법이 있으므로 한정하지 않는다.

아울러, 도 8에 도시된 순서도 및 상기 내용을 참조하여 설명하면 본 발명인 발목 강성 보조 장치의 작동 방법은, 보행 시 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에 의해 발생하는 힘이 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)를 통해 상기 탄성체(300)에 전달되는 에너지 전달단계(S10)로 시작된다.

이후, 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)에서 전달된 힘에 의해 상기 탄성체(300)가 압축 또는 인장되는 에너지 저장단계(S20)가 이루어진다.

이때, 상기 에너지 저장단계(S20)에서 상기 탄성체(300)에 에너지를 저장하는 방법은 탄성체(300)를 보행자의 발 후측에 형성해 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)가 형성하는 각도가 좁아질 시 탄성체(300)를 인장 시켜 탄성체(300)가 복원되려는 탄성력을 추진력으로 사용하는 방법과, 탄성체(300)를 보행자의 발 전측에 형성해 제1 결합부(100) 및 제2 결합부(200)가 형성하는 각도가 좁아질 시 탄성체(300)를 압축시켜 탄성체(300)가 복원되려는 탄성력을 추진력으로 사용하는 방법 등 다양한 방법이 가능하므로 한정하지 않는다.

그리고, 압축된 상기 탄성체(300)가 탄성력으로 압축되기 전의 형상으로 복원됨으로써 보행자에게 추진력이 전달되는 에너지 방출단계(S30)가 이루어진다.

즉, 발목과 하퇴가 형성하는 각도 변화에 의해 상기 탄성체(300)가 압축 또는 인장 후 외부에서 힘이 가해지기 전의 현상으로 복원되는 탄성작용을 반복적으로 일어나 보행을 보조하는 것이다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

10 : 신발
100 : 제1 결합부 110 : 측면 프레임
120 : 전면 프레임
130 : 후면 프레임
131 : 결합부재 132 : 제1 탄성체 고정부
133 : 회전부재 134 : 스토퍼
200 : 제2 결합부 210 : 회전 프레임
220 : 제2 탄성체 고정부 221 : 제1 돌출 프레임
222-1 : 커브드 레버 222-2 : 스트링
222 : 제2 돌출 프레임
230 : 고정밴드
300 : 탄성체

Claims (7)

1. 보행자의 신발(10) 외면에 고정되는 제1 결합부(100);
   보행자의 하퇴를 감싸며, 길이방향 일측이 상기 제1 결합부(100)에 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴 상측에 고정되는 제2 결합부(200); 및
   양측 단부가 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부에 연결되며, 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에서 발생하는 힘을 저장하는 탄성체(300);를 포함하며,
   상기 제1 결합부(100)는 보행자의 신발(10) 좌우 측면에 밀착되는 한 쌍의 측면 프레임(110), 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 일측 단부를 서로 연결하며, 상면이 신발(10)의 앞닫이 하면에 밀착되는 전면 프레임(120), 한 쌍의 상기 측면 프레임(110)의 길이방향 타측 단부를 서로 연결하며, 신발(10)의 후면과 마주보는 내측에 신발(10)에 삽입되는 결합부재(131)가 돌출 형성되고, 외측에 제1 탄성체 고정부(132)가 형성되는 후면 프레임(130)을 포함하고,
   상기 제2 결합부(200)는 길이방향 일측이 상기 측면 프레임(110)의 상측 단부에 발목의 운동 방향으로 회전 가능하게 결합되고, 길이방향 타측이 보행자의 하퇴에 고정되는 한 쌍의 회전 프레임(210)과, 각각의 상기 회전 프레임(210)에서 후측으로 돌출 형성되되, 각 단부가 서로 연결되는 제2 탄성체 고정부(220)를 포함하며,
   상기 탄성체(300)는 양측 단부가 상기 제1 탄성체 고정부(132)와 상기 제2 탄성체 고정부(220)에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제2 탄성체 고정부(220)는,
   상기 회전 프레임(210)의 폭 방향 단부에서 후방으로 돌출되는 제1 돌출 프레임(221)과, 각각의 제1 돌출 프레임(221)을 연결하는 제2 돌출 프레임(222)으로 구분되고,
   상기 제2 돌출 프레임(222)은 커버쳐를 갖는 커브드 레버(222-1) 및 상기 탄성체(300)의 길이방향 일측 단부와 연결되는 스트링(222-2)이 더 구비되며,
   상기 스트링(222-2)은 상기 커브드 레버(222-1)의 후측에 위치하되, 플렉시블한 재질로 형성되어 상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 이루는 각도에 대응하여 상기 커브드 레버(222-1)의 후면과 접촉하는 면적이 변화되는 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 발목 강성 보조 장치는,
   상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 서로 상하 회전 가능하도록 회전부재(133)로 연결되되,
   상기 후면 프레임(130)과 상기 제1 탄성체 고정부(132)의 연결 부위에 스토퍼(134)가 형성되어, 상기 제1 탄성체 고정부(132)가 상측으로 회전하는 범위를 제한하는 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치.
   
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 제2 결합부(200)는, 보행자의 하퇴 변위에 대응하도록, 각각의 상기 회전 프레임(210)을 연결하는 링 형상의 고정밴드(230)가 길이방향 타측에 형성된 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치.
   
6. 제 3항에 있어서, 상기 발목 강성 보조 장치는,
   상기 제1 결합부(100)와 상기 제2 결합부(200)가 회전 가능하게 결합되는 회전축과, 상기 커브드 레버(222-1)와 상기 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점을 연결한 선과,
   상기 커브드 레버(222-1)와 상기 스트링(222-2)의 접촉이 끝나는 하측 지점과, 상기 탄성체(300)와 상기 제1 탄성체 고정부(132)를 연결한 선이 이루는 각도가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치.
   
7. 제 1항에 의한 발목 강성 보조 장치의 작동 방법으로서,
   보행 시 보행자의 발과 하퇴가 이루는 각도 변화에 의해 발생하는 힘이 상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)를 통해 상기 탄성체(300)에 전달되는 에너지 전달단계(S10);
   상기 제1 결합부(100) 및 상기 제2 결합부(200)에서 전달된 힘에 의해 상기 탄성체(300)가 압축 또는 인장되는 에너지 저장단계(S20);
   압축된 상기 탄성체(300)가 탄성력으로 압축되기 전의 형상으로 복원됨으로써 보행자에게 추진력이 전달되는 에너지 방출단계(30S);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 발목 강성 보조 장치의 작동 방법.
   
   
   
   
   

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