KR101741980B1 - 탄성력을 제공하는 보행보조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행 보조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거동이 불편한 사용자가 정상 보행 운동이 가능하도록 도와주는 장치로서, 고정되어 있는 프레임과 사용자가 착용하는 안전벨트 사이에 위치한 탄성력제공수단에 의하여, 탄성체가 일정량 이상 인장 또는 수축하지 않도록 하여 사용자의 안전을 확보하며, 완충수단을 형성하여 환자의 동작이 급격히 정지하는 것을 방지하는 기능도 발휘될 수 있는 보행 보조장치에 관한 것이다

Description

탄성력을 제공하는 보행보조장치{Walking assistance device}

본 발명은 탄성력을 제공하는 보행보조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거동이 불편한 사용자가 정상 보행 운동이 가능하도록 도와주는 장치로서, 고정되어 있는 프레임과 사용자가 착용하는 안전벨트 사이에 위치한 탄성력제공수단에 의하여, 탄성체가 일정량 이상 인장 또는 수축하지 않도록 하여 사용자의 안전을 확보하며, 완충수단을 형성하여 환자의 동작이 급격히 정지하는 것을 방지하는 기능도 발휘될 수 있는 탄성력을 제공하는 보행보조장치에 관한 것이다

일반적으로 보행 보조장치는 각종 질환이나 사고 등으로 인하여 스스로 걷지 못하는 환자들이 재활치료를 위한 보행 운동을 할 수 있도록 도와주는 기구 또는 장치를 말한다.

두발로 보행을 하는 사람의 경우, 정상 보행 과정에 상하로 높낮이가 달라지며, 좌우로도 일정한 변위폭을 가지면서 이동하게 된다.

도 1은 보행자가 보행시 몸의 높낮이 변화 및 보행시 좌우로의 움직임 정도를 도시한 것인데, 정상인은 보행과정에 좌우로 약 4cm 이동하며, 상하로는 약 5cm의 높낮이 변화가 생긴다고 한다.

특히 장애인의 경우 양측 다리 길이의 차이로 인하여 보행시 상하 높낮이 변화가 더 많기 때문에 보행 충격이 더 크고 불편하여 이를 고려한 보행 보조장치의 필요성이 더욱 절실하다.

보행 운동의 최종 목표는 정상보행을 하지 못하는 사람이 최대한 정상 보행에 가깝게 보행이 가능하도록 하는데 있다. 따라서, 보행시 좌우와 상하로 움직임에 따른 충격을 완화시키는 것과 동시에, 신체를 정상 보행 상태로 원복시킬 수 있도록 하여야 정상적인 보행 운동을 할 수가 있다.

즉, 현수(suspending) 기능이 있는 보행 보조장치들은 이용자들이 안전벨트를 착용한 상태에서 보행 운동을 할 때에 상부에서 튼튼하게 잡아주어서 안전을 확보할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 좌우와 상하로 소정의 탄성력을 줄 수 있도록 하여야 정상 보행에 근접하는 보행 운동이 가능하다.

최근에는 천정에 레일을 설치하거나, 고정된 기둥을 설치하여 로프나 쇠사슬로 연결되는 현수기능이 있는 안전 장치를 구비하여 안전벨트를 착용한 상태에서 보행운동을 할 수 있도록 하는 보행 보조장치들이 많이 개발되고 있다.

하지만, 이러한 종래의 보행보조장치들은 이용자가 다치지 않도록 하기 위하여 현수 기능에만 중점을 두었으며, 현수장치는 체인 혹은 로프와 같은 비탄성 재질로 그 길이가 고정되어 있어서 보행 보조장치로서 역할을 다하지 못하는 문제점이 있었다.

장애인의 경우 보행시 상하변화가 정상인의 경우보다 상하 이동 변동폭이 더 크기 때문에 신체에 가해지는 충격이 더 커서 신체를 보호해야 할 필요성이 훨씬 요구됨에도 불구하고, 종래 기술은 단지 신체를 현수하는 기능만 갖추고 있어서 보행시 높낮이 변화에 대응한 적절한 탄성수단 및 탄성력 완충수단을 갖춘 보행보조장치가 필요하다. 또한 탄성체가 일정길이 이상 늘어나지 않도록 하여 탄성체가 파괴되지 않도록 하는 장치도 필요하다.

도 2에는 종래의 보행보조장치가 도시되어 있다. 고리형상의 프레임걸이부(40)와 고리형상의 하방연결부(41) 사이에는 비탄성체인 체인(18)이 형성되어있다. 사람의 허리에는 안전벨트(50)가 형성되며, 안전벨트(50)의 상방향으로는 두 가닥의 현수벨트(51)이 연결되며, 양측의 현수벨트 상단부는 현수벨트걸이부(42)를 통하여 현수벨트간격유지수단(30)에 결합되고, 체인(18)의 하단부에 형성된 하방연결부(41)를 통하여 현수벨트간격유지수단(30)이 결합된다.

도 2의 장치를 착용한 상태에서는 환자가 일정한 높이로 매달려서 걸을 수 밖에 없기 때문에 보행 운동 과정에서 생기는 높낮이 변화에 적절히 대응할 수가 없으며, 정상 보행 훈련을 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 정상 보행을 하도록 돕기 위하여 탄성을 발휘하는 수단을 구비한 보행 보조장치를 제시하며, 이러한 탄성 수단이 일정길이 이상 인장 또는 수축하지 않도록 하는 수단도 함께 제시된다.

한편, 종래에는 모터나 유압장치를 이용하여 보행중 높낮이 변화에 대응하는 장비도 개발되어 있지만 상당한 고가이며, 이용자에 따라 보행 습관이 다르다는 문제점과 보행과정에서 생기는 비규칙적인 상황을 전부 반영하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 정상보행에 가까운 높낮이 변화를 줄 수 있는 탄성체와 이러한 탄성체의 파괴를 방지하는 구속수단 및 환자 신체를 보호하기 위한 완충수단 등을 갖춘 보행 보조장치를 제시하고자 한다.

대한민국실용신안공보 20-0446186(2009. 9. 25)

본 발명의 보행 보조장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 현수기능이 있는 보행 보조장치에 용이하게 설치하여 사용할 수 있는 탄성력제공수단을 구비한 보행 보조장치를 제시하고자 한다.

즉 보행운동 과정에 발생되는 높이 변화에 적절히 대응하도록 탄성력을 제공하고, 탄성체가 파괴되지 않도록 하는 구속수단을 구비함과 동시에 탄성체의 급격한 정지동작을 방지하는 완충수단 등을 갖추도록 하여, 환자가 정상 보행에 가까운 보행 훈련을 하도록 돕는 장치를 제시하고자 한다..

상기 과제해결 수단은 아래와 같다.

즉, 상부는 프레임(60)에 결합되고, 하부는 사용자의 허리에 착용하는 안전벨트(50)에 연결되는 탄성체(10) ; 상기 탄성체(10)와 이웃하게 형성된 탄성체구속수단(20)을 포함하는 탄성력제공수단을 갖춘 보행보조장치이다.

상기 탄성체와 탄성체구속수단은 로프 형태로 형성되거나, 혹은 스프링 일 수 있다.

상기 탄성체구속수단(20)은, 상기 탄성체(10)와 같은 상하 방향으로 형성된다. 상기 탄성체(10)는, 상기 탄성체구속수단(20)과 이격 형성되거나, 상기 탄성체구속수단(20)에 탄성체(10)의 양단부가 접합된 형태로 형성되거나, 상기 탄성체구속수단(20)의 일측 지점에 탄성체(10)가 접합된 형태로 형성될 수 있다. 상기 탄성체구속수단(20)의 몸체 중 탄성체(10)에 이웃하게 형성된 부분의 길이는, 상기 탄성체(10)가 인장되거나 수축되지 않은 중립상태의 길이보다는 더 길게 형성됨을 특징으로 한다.

사용자가 착용하는 안전벨트(50)와, 프레임(보행운동용 보조장치,60) 사이 위치에는현수벨트간격유지수단(30)이 더 형성되어, 안전벨트의 상방에 사용자의 어깨폭 정도로 한쌍의 현수벨트의 간격을 유지할 수 있다. 이 경우, 상기 탄성체 및 탄성체구속수단의 위치는, 상기 현수벨트간격유지수단(30)과 프레임(60)의 사이 위치에 형성되거나, 혹은 상기 현수벨트간격유지수단(30)과 안전벨트(50)의 사이 위치에 형성될 수 있다.

탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)과 더불어 완충수단(15)이 더 형성된 탄성력제공수단을 갖춘 보행보조장치가 제시된다.

즉 상부는 프레임(60)에 연결되고, 하부는 사용자의 허리에 착용하는 안전벨트(50)에 연결되는 탄성체(10); 상기 탄성체(10)에 나란히 상하방으로 형성되는 탄성체구속수단(20); 상기 탄성체와 나란히 상하방으로 형성되며 탄성 재료로 형성되는 완충수단(15)을 포함하는 탄성력제공수단을 구비한 보행보조장치에 있어서, 상기 완충수단(15)은, 상기 탄성체가 늘어나거나 줄어들지 않은 중립 상태의 길이보다, 상기 완충수단(15)이 늘어나거나 줄어들지 않은 중립상태의 길이가 더 길고, 상기 탄성체구속수단(20)은, 상기 완충수단이 늘어나거나 줄어들지 않은 중립 상태의 길이보다, 상기 탄성체구속수단(20)의 길이가 더 길게 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 보행보조장치일 수 있다.

또다른 탄성력제공수단을 구비한 보행보조장치 형태를 아래와 같이 구성할 수도 있다.

즉 상방향으로는 보행보조장치의 프레임(60)에 연결되고, 하방향으로는 환자의 신체를 감싸고 있는 안전벨트(50)로 연결되는 보행보조장치에 있어서, 내부 공간에는 하방연결부(230)의 상단부와 결합되어 있는 상하이동부(220)가 형성된 탄성체구속수단(210); 상기 탄성체구속수단의 내부에 형성되어 상하 이동되는 상하이동부(220); 상기 상하이동부의 하측에 결합되어 일측에 외부부재를 연결하기 위한 하방연결부(230); 상기 상하이동부(220)의 하단에 일측이 결합되고, 타측이 탄성체구속수단(210)의 내부 하측면에 결합되어, 탄성력을 제공하는 하방탄성체(240); 를 포함하는 탄성력제공수단(200)이 구비된 보행보조장치일 수 있다.

상기 탄성체구속수단(210) 내부에 탄성력을 가진 완충수단(245, 252)이 더 형성되어, 상기 상하이동부(220)가 소정의 거리만큼 하방으로 내려와 상기 완충수단과 접촉되는 지점부터는, 하방탄성체(240)와 함께 탄성력을 동시에 발생시키는 시키도록 구성할 수 있다.

상기 상하이동부의 상방에 상방탄성체가 형성된 탄성력제공수단이 구비된 보행보조장치로 구현될 수도 있다.

즉 상방향으로는 프레임(60)에 연결되고, 하방향으로는 환자의 신체를 감싸고 있는 안전벨트(50)으로 연결되는 보행보조장치에 있어서, 내부 공간에는 하방연결부(230)의 상단부와 결합되어 있는 상하이동부(220)가 형성된 탄성체구속수단(210); 상기 탄성체구속수단의 내부에 형성되어 상하 이동되는 상하이동부(220); 상기 상하이동부의 하측에 결합되어 일측에 외부부재를 연결하기 위한 하방연결부(230); 상기 상하이동부(220)의 상단에 일측이 결합되어, 상하이동부에 탄성력을 가하는 상방탄성체(250);를 포함하는 탄성력제공수단(200)이 구비된 보행보조장치일 수 있다.

상기 상방탄성체(250)와 병렬적으로 연결되며 탄성력을 가진 완충수단(257)이 더 형성되어, 상기 상방탄성체의 길이보다 더 길게 형성되어 상방탄성체가 소정의 길이만큼 늘어난 이후에는, 상방탄성체(250)와 함께 탄성력을 동시에 발생시키도록 구성된 보행 보조장치로 구현될 수도 있다. 한편, 상기 탄성력제공수단(200)의 외면에, 상하이동부의 이동 거리를 확인하기 위하여 형성되는 눈금자(260), 상하이동부의 이동 거리를 디지털로 표시하기 위한 디지털표시계(270) 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수도 있다.
한편, 프레임의 일측과 사용자가 착용하는 안전벨트 사이에 구비되어 보행중 사용자의 신체 높낮이 변화에 대응하여 상하방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부, 탄성 재질로 형성되며, 탄성부의 상하방향 인장에 대응하여 저항력을 제공하는 탄성력 완충부, 및 비탄성재질로 형성되며, 탄성부 및 탄성력 완충부의 상하방향 인장에 대응하여 저항력을 제공하는 탄성력 구속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치를 제공한다.
또한, 탄성부의 탄성력은, 탄성력 완충부 및 탄성력 구속부에 의해 순차적으로 저항을 받는다.
또한, 탄성부, 탄성력 완충부, 탄성력 구속부는 상하방향으로 병렬로 구비된다.
또한, 탄성력 완충부의 길이는, 외력이 작용하기 전의 상태에 있어서, 탄성부의 길이보다 더 길고, 탄성력 구속부의 길이보다 더 짧다.
또한, 탄성부의 인장 속도는, 탄성부의 길이가 탄성력 완충부의 길이와 동일하게 된 시점 이후에는 1차 저항력에 의해 속도가 느려지고, 탄성부 및 탄성력 완충부의 길이가 탄성력 구속부의 길이와 동일하게 된 시점 이후에는 2차 저항력에 의해 속도가 더 느려진다.
또한, 탄성부와 탄성력 완충부는, 로프 또는 스프링이다.
또한, 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는, 서로 탄성계수가 다르다.
또한, 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는, 서로 이격 배치되어 상하방향으로 병렬로 구비된다.
또한, 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는, 서로 접합되어 상하방향으로 병렬로 구비된다.
또한, 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는, 한 쌍의 현수벨트의 상호 간격을 유지시켜 주는 현수벨트간격유지부와 프레임의 일측 사이에 위치하거나, 현수벨트간격유지부와 안전벨트 사이에 위치된다.

본 발명에 의해, 프레임과 사용자가 착용하는 안전벨트 사이에 탄성력제공수단을 구성하여, 안전을 확보한 상태에서 보행운동 과정에 생기는 높이 변화에 적절히 대응하는 탄성력이 발휘되도록 하되, 탄성체의 이동량은 탄성체구속수단 내부에서 구속되므로 안전을 확보한 상태에서 정상 보행에 가까운 보행 운동을 수행할 수 있다.

또한, 탄성체가 동작하다가 갑자기 멈추는 것을 방지하기 위한 완충수단이 제공되어 환자의 신체를 보호할 수 있다.

또한, 본 발명의 보행 보조장치는 그 구조가 간단하고, 기존의 제품에도 손쉽게 설치할 수 있는 장점이 있기 때문에 고가(高價)의 보행 보조장치를 대체하게 되어 이에 따른 경제적 절감 효과를 제공하게 된다.

또한, 본 발명의 탄성력제공수단의 외면에 눈금자 혹은 디지털표시계를 형성하여 높이 변화를 눈으로 확인할 수 있도록 함으로써, 정상적인 보행 운동을 수행하고 있는지, 비정상적인 보행 운동을 수행하고 있는 지를 바로 확인할 수 있는 효과와 해당 정보들을 수집하여 연구 데이터로서 활용할 수 있는 부수적인 효과도 발휘할 수 있게 된다.

또한 본 발명은 이족 보행을 하는 로봇에도 충분히 적용가능하여 범용성이 매우 높다는 장점이 있다.

본 발명의 보행보조장치에서 탄성체 및 탄성체구속수단을 포함하는 탄성력제공수단은, 반드시 고정되어 있는 프레임의 하방에 고정되어져 설치해야 하는 것은 아니며, 프레임에 설치된 바퀴의 하방에 설치하여, 사용자가 이동함에 따라서 굴러가게 되는 바퀴의 하방에 설치될 수 있음은 물론이다.

도 1은 정상인의 보행과정시 신체 상하 및 좌우 움직임의 정도를 분석한 자료
도 2는 종래의 보행보조장치의 사용례를 표현한 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성력제공수단(100)이 구비된 보행보조장치
도 4는 도 3에서 제시된 탄성력제공수단(100)의 제1변형예를 설명하기 위한 도면
도 5는 도 3에서 제시된 탄성력제공수단(100)의 제2변형예를 설명하기 위한 도면
도 6는 도 3에서 제시된 탄성력제공수단(100)의 제3변형예를 설명하기 위한 도면
도 7은 도 3에서 제시된 탄성력제공수단(100)의 제4변형예를 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성력제공수단(200)이 구비된 보행보조장치
도 9 내지 도 11은 도 8에서의 탄성력제공수단(200)의 설치 위치를 변경한 다른 예들을 보이는 도면들
도 12는 도 8에서의 탄성력제공수단(200)의 내부구조를 설명하기 위한 도면
도 13은 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)의 제1변형예를 설명하기 위한 도면
도 14는 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)의 제2변형예를 설명하기 위한 도면
도 15는 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)의 제3변형예를 설명하기 위한 도면
도 16은 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)에 눈금자가 형성될 수 있음을 표현한 도면
도 17은 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)에 디지털 표시계가 형성될 수 있음을 표현한 도면
도 18은 도 12에서 제시된 탄성력제공수단(200)의 제4변형예를 설명하기 위한 도면
도 19는 완충수단의 역할을 설명하기 위한 도면
도 20은 도 3에서 제시된 탄성력제공수단(100)에 로프 형태의 완충수단(15)이 더 형성될 수 있음을 설명하는 도면

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 탄성력을 제공하는 보행보조장치(보행보조장치라 함)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 구성을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 요소에 대해서는 비록 그 형상이 다른 물체라고 하더라도 동일한 명칭이 사용될 수도 있다.

또한 동일한 요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시될 경우에도 동일한 번호가 사용될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄성력제공수단이 구비된 보행 보조장치에서 환자가 보행 훈련을 하고 있는 모습을 표현하고 있다.

본 실시예의 구성은 아래와 같다.

즉, 프레임(60)의 하부에 결합되는 프레임걸이부(40)와,

상기 프레임걸이부(40)에 상부가 결합되는 탄성체(10)와,

상기 프레임걸이부(40)에 상부가 결합되는 탄성체구속수단(20)과,

상기 탄성체(10)와 상기 탄성체구속수단(20)의 하부가 결합되는 하방연결부(41)와,

상기 하방연결부(41)에 결합되는 현수벨트간격유지수단(30)과,

상기 현수벨트간격유지수단(30)의 하부에 설치되는 현수벨트걸이부(42)와,

상기 현수벨트걸이부(42)의 하부에 결합되는 현수벨트(51)와,

상기 현수벨트(51)에 의하여 지지되고, 사용자의 신체에 착용되는 안전벨트(50)가 도시되어 있다.

도 3에서 연결 고리 형상으로 된 요소들, 가령 프레임걸이부(40), 하방연결부(41), 현수벨트걸이부(42) 등은 그 형태가 도 3에 도시된 것과 변형될 수 있음은 당연하며, 상기 요소들(40, 41, 42)는 필수구성요소에서 생략될 수도 있는 요소임을 미리 밝혀 둔다.

본 발명의 가장 큰 특징은 탄성력을 발휘하는 탄성체 및 탄성체의 움직임을 구속하는 탄성체구속수단을 포함하는 탄성력제공수단이 구비된 보행훈련용 보조장치라는 점이다. 탄성력제공수단의 가장 기본적인 형태는 도 3에서 제시된 바와 같이 로프 형상의 탄성체(10) 및 탄성체구속수단(20)을 포함하는 탄성력제공수단(100)일 수 있다. 또다른 탄성력제공수단의 형태는 도 8에서 제시된 탄성체를 내부에 설치한 탄성력제공수단(200) 형태일 수 있다.

상기 로프 형상의 탄성체(10)는 스프링 등과 같은 탄성력을 가진 다른 요소로 대체될 수 있다. 도 8에서 제시되는 탄성력제공수단(200)에 대해서는 후술할 것이며, 우선 도 3 내지 도 7에서와 같은 로프 형상의 탄성력제공수단을 갖춘 보행보조장치에 대하여 설명하기로 한다.

한편, 본 발명 장치에서 탄성체(10) 및 탄성체구속수단(20)을 포함하는 탄성력제공수단은, 반드시 고정되어 있는 프레임의 하방에 고정되어져 설치해야 하는 것은 아니다.

도시되어 있지는 않지만, 프레임(60)의 몸체를 따라서 굴러가는 바퀴수단을 프레임의 일측에 더 형성할 수 있으며, 이러한 바퀴수단의 하방에 탄성체(10) 및 탄성체구속수단(20)을 포함한 탄성력제공수단을 설치할 수 있다. 이경우 사용자가 보행을 함에 따라 바퀴가 굴러가게 되고, 바퀴에 결합된 탄성력제공수단이 함께 움직이므로, 보행중 사용자의 신체 높낮이 변화에 대응한 탄성력이 발휘될 수 있다.

사용자가 보행을 함에 있어서, 상하 및 좌우로 움직이는 동작이 발생되게 되므로, 신체가 보행보조장치로부터 이탈되지 않으면서도 정상보행에 가까운 보행이 되도록 해 줄 필요가 있다.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 특징은 이러한 정상보행에 가까운 동작이 되도록 탄성력제공수단이 구비되는 데 있다. 이러한 탄성력제공수단의 기본적인 구성은 탄성체(10 및 상기 탄성체(10)의 과도한 인장으로 인한 파괴를 방지하는 탄성체 구속수단(constraint means, 20)을 포함한다는 것이다.

후술하겠지만, 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20) 이외에도, 탄성체의 급격한 정지동작을 방지하기 위한 완충수단(15, 도 20 참조)이 탄성력제공수단(100)의 구성요소로 더 포함될 수도 있다.

상기 탄성체 구속수단(20)은 일종의 스토퍼(stopper) 기능을 하는 것으로서, 탄성체(10)가 늘어나거나 줄어들지 않은 중립상태의 길이보다 길게 형성되어야 한다.

탄성체구속수단(20)은 그 길이가 늘어나지 않는 비탄성 재질이고, 사용자의 신체하중을 견딜 수 있는 강도를 가진 재질로 형성되어야 한다.

탄성체구속수단(20)은, 탄성체(10)와 나란히 병렬적으로 하방향으로 형성되어 있으며, 탄성체(10)가 사용자의 신체하중에 의하여, 일정 길이 이상 하방향으로 길어져 파괴(끊어짐)되는 것을 방지함으로써, 장비 및 환자의 신체를 보호하는 역할을 한다.

상기 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)은 각각 적어도 한 개 또는 두개이상 구비되어 상기 프레임걸이부(40)와 하방연결부(41)에 결합될 수 있다.

탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)이 동일한 하나의 프레임걸이부(40)와 하방연결부(41)에 걸려 있지 않고, 별도로 마련된 프레임걸이부(미도시)와 하방연결부(미도시)에 따로따로 걸려 있을 수 있음은 당연하다.

도 4에서는 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)이 도 3에 도시된 바와 달리 서로 분리된 몸체로 형성되어 있지 않고, 탄성체구속수단(20)의 몸체 중, 상하 2개소 부분에 상기 탄성체(10)의 하단부와 상단부 각각을 결합한 형태도 가능함을 보이고 있다. 이때, 도 4에서 탄성체구속수단(20)과 탄성체(10)가 상하 2개소에서 접하고 있는 부위 의 길이는 다음의 조건을 만족하여야 한다.

탄성체(10)가 인장 혹은 압축되지 않았을 때 즉, 중립상태 때의 길이보다, 탄성체구속수단(20)의 길이가 더 길어야 한다는 조건이다. 앞서 설명한 바와 같이, 탄성체구속수단(20)의 역할은 탄성체(10)가 소정의 길이 이상으로 늘어나는 것을 방지하는 것이므로, 이와 같은 길이 조건이 필요하게 된다.

도 5는 도 3 및 도 4와는 다른 형태로 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)이 상호 결합되어 있는 것을 도시하고 있다.

즉, 탄성체(10)의 하측 단부만을 탄성체구속수단(20)의 몸체 일측에 접합시키고, 탄성체(10)의 상단부는 프레임걸이부(40)에 거는 형태도 가능하다.

도시되어 있지는 않지만, 그 반대로 탄성체(10)의 상측 단부만을 탄성체구속수단(20)의 일측에 결합하고 , 탄성체(10)의 하단부를 하방연결부(41)에 거는 형태도 가능하다.

물론, 도 5에서 제시된 실시예에서도 탄성체와 탄성체구속수단 중 상호 이웃하고 있는 부분의 길이 조건은 상기 제시된 길이조건에 부합하여야 한다.

도 6은 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)의 위치가 도 3에서 제시된 실시예와 다른 경우를 도시하고 있다.

즉, 탄성체와 탄성체구속수단의 위치는 현수벨트간격유지수단(30)의 양단에 하방으로 각각 형성되어 있다. 한쌍의 현수벨트(51)는 상기 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)의 하단부가 결합되어 있는 또다른 현수벨트걸이부(43)들의 하방으로 결합되어 있다.

한편, 현수벨트간격유지수단(30)이라는 명칭은, 한쌍의 현수벨트(51)의 상호 간격을 사용자의 어깨폭 정도에 대응하여 그 간격을 유지시켜 준다는 기능에서 명명한 것이다.

현수벨트간격유지수단(30)의 양단부와 현수벨트(51) 사이에 상기 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)을 설치하는 것도 가능하며, 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)은 현수벨트간격유지수단(30)의 형태에 대응하여 복수개가 설치될 수 있다.

도 6에서 도시된 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)의 형성되는 형태는, 도 4 또는 도 5에서 제시된 형태처럼 2개소 혹은 1개소 부위가 상호 접합되어 구비될 수 있음은 물론이다.

즉, 탄성체(10)와 탄성체구속수단(20)은 그 위치를 달리하며, 보행보조장치의 여러 부분에 설치될 수 있으며, 양자간 분리되어 구비되거나, 혹은 적어도 일부가 접합되어 구비될 수 있는 것이다.

도 7은 또다른 형태로 탄성체와 탄성체구속수단이 구비된 실시예를 도시하고 있다.

현수벨트간격유지수단(30)의 하부에 탄성체구속수단(20)를 따로 설치하지 않고, 현수벨트(51)의 몸체 중 일부 부위를 탄성체구속수단 기능을 발휘하는 부분으로 사용하는 특징이 있다. 이때 현수벨트(51) 부위는 비탄성 재질로 형성되어야 한다. 즉, 현수벨트의 몸체 중, 이격된 소정의 부위에 탄성체의 상하부를 접합시킨 형태이다. 탄성체(10)는 앞뒤 좌우 균형을 위하여, 4개가 형성되어 있지만, 탄성체의 개수는 반드시 이에 한정됨은 아니다.

도 7의 경우에도, 상호 접합되어 있는 탄성체(10)와 현수벨트(51)의 대응되는부분의 길이 관계는 상기 설명한 바와 같이, 비탄성체인 현수벨트의 길이가 인장되거나 줄어들지 않은 중립상태의 탄성체(10)보다 더 길어야 한다.

물론 도 7과는 달리, 탄성체(10)의 다른 일단부는 현수벨트(51) 상부의 일측부에 결합하지 않고, 현수벨트간격유지수단(30)에 결합되는 현수벨트걸이부(42)에 결합되어 사용되는 것도 가능(미도시)하다.

도 8에서는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 탄성력제공수단(200)을 구비한 보행보조장치를 도시하고 있다.

탄성력제공수단(200)은 도 12에서 그 내부가 구체적으로 표현되어 있다.

한편, 도 8 이후의 도면에서는 보행운동용 프레임(60)의 도시를 매우 간략히 도시하고 있다.

도 3에서는 줄 형상의 탄성체(10) 및 줄 형상의 탄성체구속수단(20)을 포함한 탄성력제공수단(100)이 표현되어 있지만, 도 8 및 도 12에서 제시되는 탄성력제공수단(200)은 그 구조를 달리한다.

본 실시예에 의한 탄성력제공수단(200)은, 탄성체구속수단(210)과, 상하이동부(220)와, 하방연결부(230)와, 하방탄성체(240)를 포함하여 구성된다.

하방탄성체(240) 라는 이름은 상하이동부(220)의 하방향(下方向)으로 형성되어 있는 탄성체 라는 의미이다. 하방탄성체는 반드시 스프링 형태일 필요는 없고 탄성력을 발휘하는 고무 기타 어떠한 재료라도 탄성력이 발휘되는 것이면 적용 가능하다.

하방연결부(230) 몸체의 상부는 상기 탄성체구속수단(210) 내부에 있고, 하부는 외부에 노출되어 있으며, 상하이동부(220)의 움직임에 따라 함께 이동한다. 탄성체구속수단(210)의 하면에는 하방연결부(230)의 몸체 상부가 출입할 수 있는 구멍이 형성됨이 바람직하다.

상하이동부(220)의 하측에 결합된 하방연결부(230)에 외력(예, 사용자의 몸무게 하중) 이 가해지는 경우, 상하이동부(220)는 상하 운동을 하게 된다.

하방연결부(230)에는 도 8에서와 같이 현수벨트간격유지수단(30)이 연결되거나 혹은 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이, 현수벨트(51, 52)가 연결될 수 있다.

사용자가 보행 운동을 하게 되면 걸을 때마다 하방탄성체(240)가 늘어나거나 줄어드는 과정을 반복하게 된다.

사용자의 보행운동 과정에서 발생되는 높이 변화에 대응하여 탄성력이 발휘되는 하방탄성체(240)는 상하이동부(220)의 하단에 일측이 고정되고, 타측이 탄성체구속수단(210)의 내부 하측면에 고정될 수 있다.

하방탄성체(240)는 탄성체구속수단(210) 내부에 형성된 하방연결부(230)의 몸체의 상측부분의 둘레를 따라 형성됨이 바람직하다.

도 12의 탄성력제공수단(200)은 도 11에서와 같이 현수벨트(51)과 현수벨트간격유지수단(30)의 양단부 사이에 설치될 수 있다.

그리고, 도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이, 현수벨트간격유지수단(30)이 없이, 현수벨트(51,52)와 프레임(60) 사이 위치에 직접 형성될 수 있으며, 설치되는 개수도 한개 또는 두개 이상으로 가능하다.

도 12을 참조하면 상하이동부(220)의 하측에 탄성체인 하방탄성체(240)를 구성하여 사용자의 체중에 의하여 상하이동부(220)가 하방으로 이동하면, 하방탄성체(240)가 상방향으로 탄성력을 발휘하게 된다.

상기 탄성체구속수단(210)은 원통 형상으로 형성됨이 바람직하지만, 반드시 그 형상에 제한되는 것은 아니다. 탄성체구속수단(210)의 내부에서는 하방연결부(230)의 하측 부위와 상하이동부(220)의 상측 부위가 결합되어 있다.

탄성체구속수단(210)는, 상하이동부(220) 및 하방탄성체(240)를 외부로부터 보호하고 있다.

그리고 탄성체구속수단(210)의 내부 바닥면에는 탄성재료로 형성되는 패드 형상의 완충수단(245)이 더 형성될 수 있다. 이러한 완충수단은 외부에서 하중이 가해지면 그 높이가 줄어들게 된다.

이러한 완충수단(245)을 설치하는 목적은 다음과 같다.

즉 상하이동부(220)가 내려오다가 갑자기 멈추게 되면, 사용자의 신체에 부담을 주게 될 수 있기 때문에 상하이동부(220)가 급격히 멈추지 않고, 하방으로 내려오는 속도를 일단 줄인 다음 서서히 멈추도록 하기 위함이다.

즉, 사용자의 체중이 하방연결부(230)에 연결된 상하이동부(220)에 가해지게 되면, 상하이동부는 하방으로 이동하는데, 이때 소정의 탄성계수를 가진 하방탄성체(240)에 의한 탄성력의 저항을 받으면서 내려오게 된다.

그리고 상하이동부(220)가 하방으로 이동하다가, 소정의 탄성계수를 가진 탄성체인 완충수단(245)과 접촉하게 되면, 상하이동부는 하방탄성체(240) 및 완충수단(245)의 탄성력을 저항을 동시에 받기 때문에 상하이동부(220)의 하강속도가 줄어들게 된다.

본 발명 장치를 사용하는 환자는 척추 등에 질환이 있는 경우가 대부분이므로, 상기 완충수단(245)의 역할은 매우 중요하다고 할 것이다.

완충수단 장치를 도 3 내지 도 7에서 제시된 로프 형태의 탄성력제공수단에 적용할 수도 있다.

즉, 도 3 내지 도 7에서는 탄성체(10)와 비탄성체인 탄성체구속수단(20)만을 언급하며, 탄성력 제공수단에 대한 구성을 설명하였지만, 도 20에서와 같이 탄성체(10)보다는 길이가 더 길고, 탄성체구속수단(20) 보다는 길이가 짧은 로프 형태의 완충수단(15)을 도 3 내지 도 7에 적용할 수 있다.

이러한 로프 형태의 완충수단은 탄성재료로 형성되어 인장, 수축이 가능하여야 한다.

도 20에서 도시한 바와 같이, 탄성체(10)가 외부 하중에 의하여 길이가 늘어나다가, 완충수단(15)의 길이와 동일하게 된 시점이후로는 탄성체(10)가 늘어나는 속도가 느려지게 된다. 그 이유는 외부하중에 대하여 탄성체(10) 및 완충수단(15)의 탄성력이 동시에 함께 저항력으로 작용하기 때문이다.

도 20의 맨 우측 그림과 같이, 탄성체(10) 및 완충수단(15)이 더 길어져서, 탄성체구속수단(20)와 길이가 같아지게 되면, 탄성체와 완충수단은 외부하중에 의하여 더이상 늘어나지 않게 된다.

도 12에 도시된 장치의 기능을 요약하면, 하방탄성체(240)가 탄성력을 발휘하게 되며, 탄성체가 일정량 변위되어진 된 후에는 완충수단(245)에 의한 탄성력이 더 추가되어 환자에게 충격을 최소화 한다는 것이다.

한편, 도시되지는 않았지만 탄성체구속수단 내부 측벽 표면에는, 상하이동부의 상하이동시 상하이동부(220)를 가이드하는 가이드홈이 형성됨이 바람직하다.

도 12의 하방탄성체(240) 대신에 탄성력이 발휘되는 고무 기타 재료로 된 탄성체가 사용될 수 있으며, 상기 완충수단(245) 대신에 탄성력이 발휘되는 고무, 스프링, 기타 재료로 된 탄성체가 사용될 수 있음은 물론이다.

도 13에서는 도 12에서 도시된 것과 다른 위치에 형성되는 상방탄성체(250) 및 완충수단(252)을 도시하고 있다. 즉 상하이동부(220)의 상측 위치에 상방탄성체(250)가 형성되고, 완충수단(252)은 상하이동부(220)의 하측에 위치한다. 완충수단(252)의 형상은 패드 형태가 아닌 스프링 형상을 갖는다.

상기 상방탄성체(250)라는 이름은, 상하이동부(220)의 상방향에 설치되어 있다는 의미를 가진다.

상방탄성체(250)의 하측은 상하이동부(220)의 상단에 결합되고, 상측을 고정된 프레임(60)의 하측에 결합된다.

사용자의 체중에 의하여 상하이동부(220)가 하방으로 L 만큼 내려오는 도중에는 상방탄성체(250)의 탄성계수 k1을 가진 탄성력의 저항을 받게 된다.

그리고 A 위치에서는 완충수단(252)과 상하이동부(220)가 접촉하는 지점인데, 이러한 A 지점부터는, 탄성계수 k2를 가진 완충수단(252)의 탄성력의 저항을 함께 받기 때문에 상하이동부(220)가 하방으로 내려오는 속도가 줄어들게 된다. 이렇게 속도가 줄어들다가 상하이동부는 결국 멈추게 된다.

도 19에서는 상하이동부(220)가 하방으로 내려오는 도중(L 거리 이전)에는 k1의 탄성계수를 가진 상방탄성체(250)에 의하여 저항력을 받으며, A지점 이후부터는 탄성계수 k2를 가진 완충수단(252)의 탄성력에 의한 저항을 동시에 받는다는 것을 나타내고 있다.

즉, 완충수단(252)의 역할은 도 12의 패드형상의 완충수단(245)와 동일하게 상하이동부(220)가 하방으로 내려오는 속력을 일단 줄인 다음, 서서히 상하이동부(220)가 정지할 수 있도록 하는 것이다.

도 13와 같이 완충수단(252)는 하방연결부(230)의 상측부의 외주면에 감겨져 형성되어 있음이 바람직하나, 완충수단(252)은 탄성체구속수단(210) 내부의 또다른 위치에 형성될 수 있고, 탄성력이 발휘되는 다른 형태의 물체로 변형되어 적용될 수도 있다.

상기와 같이 구성하여 안전벨트(50)를 사용자가 착용한 후 보행하게 되면, 상하이동부(220)가 상하로 이동하게 되어, 보행운동 과정에 자연스럽게 높이 변화에 대응한 탄성력이 발휘되게 된다.

도 12 및 도 13에 도시된 실시예의 공통점을 요약하면 다음과 같다.

즉, 탄성체(240,250)들이 설치되는 위치 및 형태가 다소 상이하기는 하지만, 상하이동부(220)의 움직임에 따라서 탄성력을 발휘한다는 측면에서 동일하다.

또한 상하이동부(220)의 이동하는 속도를 제어하기 위한 완충수단(245, 252)이 형성되어, 일정 거리 동안은 비교적 빠른 속도로 이동하던 상하이동부(220)가 완충수단(245,252)과 접촉한 시점 이후로는 변위되는 속도가 줄어들어 서서히 정지할 수 있다는 점이 공통적이다.

한편, 도 14에서는 하방탄성체(240)의 개수가 두개로 표현되어 있고, 완충수단(242)은 하방탄성체(240) 보다 짧은 길이로서, 스프링 형상으로 도시되어 있는 또다른 실시예를 보이고 있다.

도 15에서는 상방탄성체(250)의 개수를 두개로 하여 표현된 실시예로서 완충수단은 구비되지 않은 형태를 보이고 있다. 이 경우는 상하이동부(220)의 속도 저하 기능은 발휘될 수 없다. 도 12 혹은 도 13에서 제시된 완충수단에 해당하는 부재를 도 15의 실시예에서도 적용, 설치할 수 있음은 물론이다.

도 18에서 제시된 실시예는 도 13에서 제시된 실시예와 거의 유사하지만, 완충수단(257)이 탄성재료로 형성된 로프 형태로 구비된다. 하지만 완충수단(257)이 반드시 로프 형태에 국한됨은 아니고 스프링 기타 탄성력을 발휘하는 여러 다른 형태의 요소로 대체될 수 있음은 물론이다.

상기 로프 형상의 완충수단(257)의 길이는 상방탄성체(250)가 늘어나거나 줄어들지 않은 중립상태(외력이 가해지기 전의 상태)의 길이보다 더 길게 형성되어야 한다. 그 이유는 아래와 같다.

즉 사용자의 체중에 의하여 상하이동부(220)가 하방으로 이동하게 되면, 상하이동부(220)는 상방탄성체(250)의 탄성력의 저항을 받게 된다. 그리고는 상방탄성체(250)의 길이가 늘어나서, 완충수단 (257)의 길이와 동일하게 된 시점 이후부터는 완충수단(257) 및 상방탄성체(250)의 탄성력이 동시에 상하이동부(220)에 발휘된다.

따라서, 상하이동부가 하강되는 속도는 점점 줄어들게 되다가, 탄성체구속수단(210)의 내부 바닥에 닿으면 정지하게 된다.

이때 탄성체구속수단(210)은 상방탄성체(250) 및 완충수단(257)이 더 늘어나지 않도록 하는 일종의 스토퍼(stopper) 역할을 하는 것이다. 여기서의 탄성체구속수단(210)은 도 3에서 로프 형태로 된 비탄성재질의 탄성체구속수단(20)이 탄성체(10)의 길이가 더 늘어나지 않도록 제어하는 역할을 하는 것과 같다.

완충수단은 도 12 및 도 13의 완충수단(245)와 같이, 상하이동부(220)의 아래측에 형성될 수도 있고, 도 의 완충수단(257)과 같이 상하이동부(220)의 상측에 형성될 수도 있다.

도 16은 탄성력제공수단(200)의 외면에 눈금자가 형성된 실시예를 보이고 있다. 그리고 도 17은 디지털표시계가 형성된 예시도이다.

도 16에 도시한 바와 같이, 탄성력제공수단(200)의 외면에는 상하이동부(220)의 이동거리를 확인하기 위하여 형성되는 눈금자(260)를 형성할 수도 있다. 즉, 보행자가 보행 운동시, 상하 운동의 폭이 얼마정도가 되는지를 관리자가 확인할 수 있도록 하기 위한 것이다.

정상인은 보행과정에 좌우로 약 4cm 이동하며, 상하로는 약 5cm의 높낮이 변화가 생긴다고 한다. 따라서, 보행과정시 상하로 5cm 범위에서 보행 운동을 수행한다면 정상적인 보행을 하고 있는 것으로 판단할 수 있게 되는 것이다.

만약, 상기 범위를 초과하게 된다면 정상적인 보행 운동이 아니므로 이에 따른 적절한 조치를 취할 수도 있도록 유도할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 17에 도시한 바와 같이, 눈금자가 아닌 상하이동부(220)의 이동 거리를 디지털로 표시하기 위한 디지털표시계(270)를 구성할 수도 있을 것이다.

일반적으로 디지털표시계에 높이를 표시하기 위한 구성은 아래와 같다.

즉, 높이측정센서와 상기 높이측정센서에서 측정된 측정값을 획득하기 위한 중앙제어부와, 상기 중앙제어부에서 판단된 결과값을 패널로 출력시키는 데이터출력부를 포함하는 장치를 이용하여, 상기 디지털표시계(270)에 상하이동부의 이동거리를 나타낼 수 있다.

상기와 같이, 구성하게 된다면, 눈금자 혹은 디지털표시계에 의해 높이 변화를 눈으로 확인할 수 있게 되어 정상적인 보행 운동을 수행하고 있는지, 비정상적인 보행 운동을 수행하고 있는 지를 바로 확인할 수 있는 효과와 해당 정보들을 수집하여 연구 데이터로서 활용할 수 있는 부수적인 효과도 발휘할 수 있게 된다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

10:탄성체
20:탄성체 구속수단(constraint means)
30:현수벨트간격유지수단
40:프레임걸이부
41:하방연결부
42:현수벨트걸이부
43:현수벨트걸이부
50:안전벨트
51:현수벨트(suspending belt)
52:현수벨트
60:프레임
100, 200 : 탄성력제공수단
210 : 탄성체 구속수단
220 : 상하이동부
230 : 하방연결부
240 : 하방탄성체
15, 242, 252, 245,257: 완충수단
250 : 상방탄성체
260 : 눈금자 270 : 디지털표시계

Claims (10)

1. 프레임의 일측과 사용자가 착용하는 안전벨트 사이에 구비되어 보행중 사용자의 신체 높낮이 변화에 대응하여 상하방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부,
   탄성 재질로 형성되며, 상기 탄성부의 상하방향 인장에 대응하여 저항력을 제공하는 탄성력 완충부, 및
   비탄성재질로 형성되며, 상기 탄성부 및 탄성력 완충부의 상하방향 인장에 대응하여 저항력을 제공하는 탄성력 구속부를 포함하며,
   상기 탄성부의 탄성력은,
   상기 탄성력 완충부 및 탄성력 구속부에 의해 순차적으로 저항을 받으며,
   상기 탄성력 완충부의 길이는,
   외력이 작용하기 전의 상태에 있어서, 상기 탄성부의 길이보다 더 길고, 상기 탄성력 구속부의 길이보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부, 탄성력 완충부, 탄성력 구속부는 상하방향으로 병렬로 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부의 인장 속도는,
   상기 탄성부의 길이가 상기 탄성력 완충부의 길이와 동일하게 된 시점 이후에는 1차 저항력에 의해 속도가 느려지고,
   상기 탄성부 및 탄성력 완충부의 길이가 상기 탄성력 구속부의 길이와 동일하게 된 시점 이후에는 2차 저항력에 의해 속도가 더 느려지는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부와 탄성력 완충부는,
   로프 또는 스프링인 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는,
   서로 탄성계수가 다른 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는,
   서로 이격 배치되어 상하방향으로 병렬로 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
9. 제 3 항에 있어서,
   상기 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부의 일측 단부가 서로 접합되어 상하방향으로 병렬로 구비되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부, 탄성력 완충부, 및 탄성력 구속부는,
    한 쌍의 현수벨트의 상호 간격을 유지시켜 주는 현수벨트간격유지부와 프레임의 일측 사이에 위치하거나,
    상기 현수벨트간격유지부와 안전벨트 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 탄성력을 제공하는 보행보조장치.

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