KR102139235B1 - 능동형 발목관절 보조기 - Google Patents

능동형 발목관절 보조기 Download PDF

Info

Publication number
KR102139235B1
KR102139235B1 KR1020180027303A KR20180027303A KR102139235B1 KR 102139235 B1 KR102139235 B1 KR 102139235B1 KR 1020180027303 A KR1020180027303 A KR 1020180027303A KR 20180027303 A KR20180027303 A KR 20180027303A KR 102139235 B1 KR102139235 B1 KR 102139235B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ankle
joint
sensor
gait
walking
Prior art date
Application number
KR1020180027303A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190106182A (ko
Inventor
황보숙
김명권
이대환
Original Assignee
황보숙
대구대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 황보숙, 대구대학교 산학협력단 filed Critical 황보숙
Priority to KR1020180027303A priority Critical patent/KR102139235B1/ko
Publication of KR20190106182A publication Critical patent/KR20190106182A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102139235B1 publication Critical patent/KR102139235B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0104—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation
    • A61F5/0111—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations without articulation for the feet or ankles
    • A61F5/0113—Drop-foot appliances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1036—Measuring load distribution, e.g. podologic studies
    • A61B5/1038—Measuring plantar pressure during gait
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1071—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof measuring angles, e.g. using goniometers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/112—Gait analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746—Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F5/0127—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations for the feet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0132—Additional features of the articulation
    • A61F2005/0155—Additional features of the articulation with actuating means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0188—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations having pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2230/00—Measuring physical parameters of the user
    • A61H2230/62—Posture

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 발목관절 보조기에 관한 것으로 그 구성의 특징으로서, 종아리를 감싸는 고정대와, 발바닥과 뒤꿈치를 감싸는 지지대가 복사뼈와 인접하는 위치까지 분할 형성되고, 상기 고정대와 지지대 상에 종아리와 발등을 감싸는 벨크로가 연결되며, 발바닥으로 충격을 흡수하는 깔창이 부착되는 착용부; 상기 고정대와 지지대 상에 발목관절에 대응하는 위치로 연장된 상·하부 연결판이 각각 장착되고, 상기 연결판 사이에 고정대와 지지대를 발목관절에 대응하는 방향으로 회전을 유도하는 관절판이 연결되는 관절부; 상기 깔창의 저면에 발바닥의 압력을 감지하는 하나 이상의 압전센서가 내장되고, 상기 착용부 또는 관절부 상에 보행에 따른 발목의 각도를 감지하는 변위센서가 부착되는 감지부; 및 상기 압전센서와 변위센서로부터 신호를 입력받아 보행을 분석하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러로부터 신호를 전달받아 올바른 보행을 유도하는 알림모듈을 내장하는 제어부;를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 본 발명은, 보행에 있어 가장 중요한 운동학적 기능을 환자 맞춤형으로 분석하여 피드백 해줌으로서 환자 스스로 올바른 보행으로 교정할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.

Description

능동형 발목관절 보조기{Active type ankle join}
본 발명은 장애인이나 마비환자의 비정상적 보행을 보조하고 개선하는 보조기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 중추 및 말초신경의 손상으로 인한 발목관절의 마비, 경직, 구축과 같은 증상을 보이는 환자의 보행을 정상에 가까운 상태로 도모하는 발목관절 보조기에 관한 것이다.
통상, 뇌혈관계 질환으로 인한 마비 환자는 신경계의 마비로 인하여 발목관절 주위의 근육활동이 약화되어 보행 시 발목의 배굴/저굴 및 내번/외번이 자발적으로 이루어지지 않는 보행 양상을 보인다. 즉, 족저굴근의 경직성 마비로 인해 초기 입각기에 발뒤축이 지면에 닿지 않고 발바닥이나 발끝으로 딛게 되는 족하수(foot drop) 현상을 보이게 된다.
족하수(foot drop)란 신경계의 마비로 발목주위의 근육활동이 작아지거나 없어짐으로 인해 발을 들어 올리지 못하는 증상을 말한다. 족하수가 발생하는 원인은 중추 및 말초신경계의 마비로 인해 발목 주위에 있는 앞정강이근(tibialis anterior)의 활동이 정상적으로 이루지지지 않아서 발생되며 특히, 경련성 마비환자들에게 자주 발생된다. 즉, 이를 보상하기 위해 마비 환자는 회선보행(circumduction gait)을 하게 되어 보행속도가 느려지고 에너지 소모가 크게 증가되는 등의 비효율적 보행양상을 보이게 된다. 이러한 족하수 환자의 보행을 호전시키기 위한 물리적 보조수단으로 착용되는 보조기(ankle-foot orthosis)가 널리 보편화되어 왔다.
기존에 보조기는 발과 종아리를 소정 각도로 고정시키므로 정상보행에서 발생되는 저굴근의 체중지지, 추진, 유각 다리의 가속 및 초기 접지 시 충격흡수 등의 작용이 이루어지지 않는다는 단점이 있다. 즉, 이를 해결하기 위한 일환으로 대한민국 공개특허공보 제2001-0067956호 (발명의 명칭: 인체공학적 단하지 보조기), 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0083782호 (발명의 명칭: 보행보조형 클랜작식 카본 단하지 보조기), 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0103429호 (발명의 명칭: 발목관절보조기)가 제안되었다.
이러한 보조기는 탄성력을 가진 재질과 인체공학적인 형상으로 형성하여 정상보행을 유도하는 관절운동이 가능하게 하였다. 그러나 환자 연령이나 보행상태에 따라 관절운동의 범위와 탄성력이 달리 적용되어야 하나 적용되는 재질에 국한될 수밖에 없으므로 결국, 보행 시 저굴(plantarflexion) 및 배굴(dorsiflexion)의 운동을 방해함으로써 족하수 환자의 보행을 호전시키기에는 역부족이었다.
대한민국 공개특허공보 제2001-0067956호 (발명의 명칭: 인체공학적 단하지 보조기) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0083782호 (발명의 명칭: 보행보조형 클랜작식 카본 단하지 보조기) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0103429호 (발명의 명칭: 발목관절보조기)가 제안되었다.
이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 다양한 질환별로 작동을 전환하는 기능과 함께 환자의 연령과 관절상태에 따라 장력을 조절할 수 있는 기능을 겸비하면서도 보행에 있어 가장 중요한 운동학적 기능을 환자 맞춤형으로 분석하여 피드백 해줌으로서 환자 스스로 올바른 보행으로 교정할 수 있도록 유도하는 능동형 발목관절 보조기를 제공하려는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 발목관절 보조기에 있어서: 종아리를 감싸는 고정대와, 발바닥과 뒤꿈치를 감싸는 지지대가 복사뼈와 인접하는 위치까지 분할 형성되고, 상기 고정대와 지지대 상에 종아리와 발등을 감싸는 벨크로가 연결되며, 발바닥으로 충격을 흡수하는 깔창이 부착되는 착용부; 상기 고정대와 지지대 상에 발목관절에 대응하는 위치로 연장된 상·하부 연결판이 각각 장착되고, 상기 연결판 사이에 고정대와 지지대를 발목관절에 대응하는 방향으로 회전을 유도하는 관절판이 연결되는 관절부; 상기 깔창의 저면에 발바닥의 압력을 감지하는 하나 이상의 압전센서가 내장되고, 상기 착용부 또는 관절부 상에 보행에 따른 발목의 각도를 감지하는 변위센서가 부착되는 감지부; 및 상기 압전센서와 변위센서로부터 신호를 입력받아 보행을 분석하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러로부터 신호를 전달받아 올바른 보행을 유도하는 알림모듈을 내장하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 의한 상기 압전센서는 발꿈치의 압력을 감지하는 제1센서와, 새끼발가락 관절의 압력을 감지하는 제2센서와, 엄지발가락 관절의 압력을 감지하는 제3센서와, 엄지발가락의 압력을 감지하는 제4센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 변위센서는 착용부 또는 관절부 상에 부착되어 보행에 따라 가변되는 관절판과 연동하여 발목의 각도를 감지하는 저항센서 또는 제어부에 내장되어 보행에 따라 가변되는 신호에 따라 발목의 각도를 감지하는 자이로와 가속도 및 지자계 센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 컨트롤러는 압전센서로부터 발바닥의 부위별로 감지되는 압력에 따라 체중의 이동을 분석하고, 변위센서로부터 발목의 각도에 따라 보행주기와 보행시간을 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 상기 알림모듈은 경고음이나 교정을 알리는 소리를 출력하는 스피커, 경고등이나 교정을 알리는 문자를 출력하는 디스플레이, 경고 레벨이나 종류에 따라 진동을 발생하는 진동모터를 구성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 전반적인 구조를 비교적 경박하고 단소하게 구성하여 원가의 절감으로 환자의 부담을 최소화 할 수가 있다.
둘째, 고정대로부터 지지대가 회전이 가능한 관절구조를 채택하여 저굴과 배굴 운동을 방해하지 않고 자연스러운 보행이 가능하다.
셋째, 스프링이 고정대로부터 지지대를 일방향의 탄성력을 부가해줌에 따라 족하수 현상이나 추진부족 현상을 방지하여 올바른 보행을 도모해준다.
넷째, 조절나사와 조절홀이 스프링의 교체나 장력을 가변 할 뿐만 아니라 환자의 연령과 관절상태 및 질환에 적합한 작동 유형으로 전환이 가능하다.
다섯째, 보행에 있어 가장 중요한 운동학적 기능을 환자 맞춤형으로 분석하여 피드백 해줌으로서 환자 스스로 올바른 보행으로 교정할 수 있도록 유도하여 부작용은 방지하고 치료의 완성도는 극대화할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보조기를 전체적으로 나타내는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 보조기의 관절부를 나타내는 사시도.
도 3은 2에 따른 관절부를 분리하여 나타내는 분해도.
도 4는 본 발명에 따른 보조기의 작동을 나타내는 투영도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 감지부를 나타내는 사진.
도 6은 본 발명에 따른 보조기의 시스템을 나타내는 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 보조기가 환자의 보행에 따라 출력되는 감지신호를 토대로 보행상태를 분석하는 과정을 나타내는 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명은 장애인이나 마비환자의 비정상적 보행을 보조하고 개선하는 보조기와 관련되며, 도 1처럼 착용부(10), 관절부(20), 감지부(30), 제어부(40)를 주요 구성으로 하는 능동형 발목관절 보조기이다.
본 발명의 보조기는 보행에 있어 가장 중요한 운동학적 기능을 환자 맞춤형으로 분석하여 피드백 해줌으로서 환자 스스로 올바른 보행으로 교정할 수 있도록 유도하는 것을 주요 요지로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 착용부(10)는 비정상 보행하는 다리에 착용되어 정상 보행이 가능하게 착용되는 것으로, 도 1처럼 고정대(11)와 지지대(12) 및 벨크로(15)와 깔창(16)으로 이루어진다.
고정대(11)는 착용자의 종아리의 후면과 측면을 감싸는 U형의 단면으로 형성되고, 지지대(12)는 발바닥과 뒤꿈치를 감싸는 신발 형태를 가진다. 이러한 고정대(11)와 지지대(12)는 복사뼈와 인접하는 위치에서 상호 분할 형성된다. 분할된 고정대(11)와 지지대(12)는 후술하는 관절부(20)가 서로 이웃하게 연결되어 고정대(11)로부터 지지대(12)가 소정 각도로 회전 운동한다.
그리고 벨크로(15)는 고정대(11)와 지지대(12)상에 종아리와 발등을 선택적으로 감싸도록 마련되어 종아리나 발등의 크기에 구애받지 않고 신속 간편하면서 안정된 착용을 유도하고, 깔창(16)은 소정의 쿠션감을 제공하는 연질의 패드로서 발바닥으로 전달되는 충격을 흡수하여 관절을 보호한다.
그리고 본 발명에 따른 관절부(20)는 도 1처럼 분할된 고정대(11)와 지지대(12)를 회전 가능하게 연결하는 금속 조인트로서, 도 2 및 도 3처럼 고정대(11)에 장착되는 상부 연결판(21)과, 지지대(12)에 장착되는 하부 연결판(22) 및 발목관절에 대응하는 방향으로 회전을 유도하는 관절판(25)으로 이루어진다.
상·하부 연결판(21)(22)에는 도 3처럼 장착을 위한 복수의 체결홀(23)이 공통으로 형성되고, 하부 연결판(22)에는 관절판(25)로부터 유동하도록 회전홀(24)이 더 형성된다. 여기서 상·하부 연결판(21)(22)은 고정대(11)와 지지대(12)의 내ㅇ외측 곡면과 일치하면서 환자의 복사뼈가 간섭되지 않는 방향으로 절곡하는 것이 좋다.
이때, 하부 연결판(22)은 상부 연결판(21)으로 부터 전달되는 하중을 고르게 분산하도록 복수의 갈래로 분기되게 형성하고, 회전홀(24)을 기점으로 폭 방향으로 돌출되어 관절부(30)로부터 회전범위를 저지하는 스토퍼(22a)를 더 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 관절판(25)은 도 3처럼 이분할 형성되는데, 하측 내면에는 하부 연결판(22)이 힌지(H)를 따라 회전 가능하게 삽입되는 슬롯(25a)이 형성되고, 상측 외면에는 상부 연결판(21)이 슬라이드 삽입 장착되며 복수의 통공이 배열된 포켓(35c)이 형성된다.
이러한 관절판(25)은 일측 중앙에 슬롯(25a)과 연통되어 스프링(26)을 내장하는 수용홀(25d)이 형성된다. 스프링(26)은 하부 연결판(22)과 맞물려 일방향의 탄성력을 부가해 올바른 보행을 도모한다. 여기서 수용홀(25d)의 상측 내면에는 조절나사(27)의 체결을 유도하는 나선이 형성된다.
여기서 관절판(25)은 외면에 관절의 크기에 따라 고정대(11)와 지지대(12)와의 간격을 조절하도록 가늠을 유도하는 눈금(25b)이 형성되는 것이 좋고, 슬롯(25a)은 도 4처럼 하부 연결판(22)의 회전범위를 20~60°로 제한하는 각도로 개구되는 것이 바람직하다.
이때, 관절부(20)는 환자의 연령과 관절상태 및 질환에 적합한 작동 유형으로 전환하도록 도 3처럼 조절나사(27)와 조절홀(28)이 구성된다.
조절나사(27)는 관절판(25)이 형성된 수용홀(25d)에 체결되어 스프링(26)의 탄성력을 가변하는 역할을 수행하고, 나사가 체결되는 한 쌍의 조절홀(28)은 관절판(25)의 힌지(H)측 주변에 마련되어 하부 연결판(21)의 회전범위를 제한하는 역할을 수행한다.
즉, 본 발명의 발목관절 보조기는 자유형, 클렌작형, 고정형, 전방 정지형, 후방 정지형으로 전환이 가능하다. 먼저 자유형은 조절나사(27)를 풀어 스프링(26)에 의한 하부 연결대(22)의 탄성을 완전히 제거하고, 조절홀(28)들의 나사를 모두 제거하는 과정으로 전환된다.
그리고 클렌작형은 조절나사(27)의 체결로 스프링(26)에 의한 하부 연결대(22)의 탄성을 부여하고, 조절홀(28)들의 나사를 모두 제거하는 과정으로 전환되고, 고정형은 조절홀(28)들 모두 나사를 체결해 두면, 체결된 나사 사이에 하부 연결판(22)의 스토퍼(22a)가 고립되는 과정으로 전환된다.
나머지 전방 정지형과 후방 정지형은 하측 또는 상측 조절홀(48) 중 어느 하나에만 나사를 체결해 두면, 체결된 나사에 의해 회전범위가 축소되는 과정으로 전환된다.
이어서 본 발명에 따른 감지부(30)는 도 1처럼 착용부(10)에 부착 또는 내장되어 보행에 따른 발바닥의 압력과 발목의 각도를 감지하는 것으로, 압전센서(31)와 변위센서(35)로 이루어진다.
압전센서(31)는 깔창(16)의 저면에 발바닥의 압력이 감지되게 부착 또는 내장된다. 이러한 압전센서(31)는 도 5처럼 발꿈치의 압력을 감지하는 제1센서(31a)와, 새끼발가락 관절의 압력을 감지하는 제2센서(31b)와, 엄지발가락 관절의 압력을 감지하는 제3센서(31c)와, 엄지발가락의 압력을 감지하는 제4센서(31d)로 구성된다.
변위센서(35)는 보행에 따른 발목의 각도를 감지하도록 착용부(10) 또는 관절부(20) 또는 제어부(40)에 부착 또는 내장된다. 즉, 변위센서(35)로는 저항센서 또는 자이로와 가속도 및 지자계 센서로 구성할 수가 있다.
저항센서는 착용부(10) 또는 관절부(20)상에 부착되어 보행에 따라 가변되는 관절판(25)과 연동하여 발목의 각도를 감지하고, 자이로와 가속도 및 지자계 센서는 제어부(40)에 내장되어 흔들림에 따라 발목의 각도를 감지한다.
마지막으로 본 발명에 따른 제어부(40)는 도 1처럼 착용부(10)에 부착되어 환자의 보행을 분석하여 교정을 유도하는 것으로, 도 6처럼 컨트롤러(41)와 알림모듈(45)로 이루어진다.
컨트롤러(41)는 압전센서(31)와 변위센서(35)로부터 신호를 입력받아 보행을 분석한다. 이러한 컨트롤러(41)는 압전센서(31)로부터 발바닥의 부위별로 감지되는 압력에 따라 체중의 이동을 분석하고, 변위센서(45)로부터 발목의 각도에 따라 도 7과 같이 보행주기와 보행시간을 분석한다.
그리고 알림모듈(45)은 컨트롤러(41)에 의해 출력되는 신호를 환자로 표출하는 것으로, 스피커 또는 진동모터 중 어느 하나 이상으로 구성할 수 있다. 스피커는 보행에 따른 경고음이나 교정을 알리는 소리를 출력하고, 진동모터는 경고 레벨이나 종류에 따라 피부에 진동을 느끼도록 발생한다.
통상, 올바른 보행 시 도 6처럼 입각기 동안 발뒤꿈치 닿기(heel contact), 발바닥 닿기(foot flat), 중간입각기(mid stance), 발뒤꿈치 떼기(heel off), 발가락 떼기(toe off)로 구분된다.
즉, 제1센서(31a) 내지 제4센서(31d)의 순서로 감지되면 올바른 보행으로 판단하고, 이외에 순서로 감지되면 바르지 못한 보행으로 판단하여 알림모듈(45)로 신호를 출력한다.
그리고 이러한 5가지의 과정 중 발목의 각도를 통하여 보행 속도를 판단하고, 정상 보다 빠르거나 느리게 감지되면 마찬가지로 바르지 못한 보행으로 판단하여 알림모듈(45)로 신호를 출력한다.
한편, 본 발명에 따른 알림모듈(45)은 환자의 스마트폰이나 의사나 보호자의 컴퓨터와 연동하는 블루투스, 와이파이, LTE 등의 통신모뎀을 더 구성할 수도 있다. 즉, 통신모뎀은 보행을 분석한 데이터를 스마트폰이나 컴퓨터로 전송시켜 실시간 관찰과 함께 누적 데이터를 확보하여 보다 적합한 보행을 유도할 수가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
H: 힌지 10: 착용부
11: 고정대 12: 지지대
15: 벨크로 16: 깔창
20: 관절부 21: 상부 연결판
22: 하부 연결판 22a: 스토퍼
23: 체결홀 24: 회전홀
25: 관절판 25a: 슬롯
25b: 눈금 25c: 포켓
25d: 수용홀 26: 스프링
27: 조절나사 28: 조절홀
30: 감지부 31: 압전센서
31a: 제1센서 31b: 제2센서
31c: 제3센서 31d: 제4센서
35: 변위센서 40: 제어부
41: 컨트롤러 45: 알림모듈

Claims (5)

  1. 발목관절 보조기에 있어서:
    종아리를 감싸는 고정대와, 발바닥과 뒤꿈치를 감싸는 지지대가 복사뼈와 인접하는 위치까지 분할 형성되고, 상기 고정대와 지지대 상에 종아리와 발등을 감싸는 벨크로가 연결되며, 발바닥으로 충격을 흡수하는 깔창이 부착되는 착용부;
    상기 고정대와 지지대 상에 발목관절에 대응하는 위치로 연장된 상·하부 연결판이 각각 장착되고, 상기 연결판 사이에 고정대와 지지대를 발목관절에 대응하는 방향으로 회전을 유도하는 관절판이 연결되는 관절부;
    상기 깔창의 저면에 발바닥의 압력을 감지하는 하나 이상의 압전센서가 내장되고, 상기 착용부 또는 관절부 상에 보행에 따른 발목의 각도를 감지하는 변위센서가 부착되는 감지부; 및
    상기 압전센서와 변위센서로부터 신호를 입력받아 보행을 분석하는 컨트롤러와, 상기 컨트롤러로부터 신호를 전달받아 올바른 보행을 유도하는 알림모듈을 내장하는 제어부;를 포함하며,
    상기 압전센서는 발꿈치의 압력을 감지하는 제1센서와, 새끼발가락 관절의 압력을 감지하는 제2센서와, 엄지발가락 관절의 압력을 감지하는 제3센서와, 엄지발가락의 압력을 감지하는 제4센서로 구성되고,
    상기 변위센서는 착용부 또는 관절부 상에 부착되어 보행에 따라 가변되는 관절판과 연동하여 발목의 각도를 감지하는 저항센서 또는 제어부에 내장되어 보행에 따라 가변되는 신호에 따라 발목의 각도를 감지하는 자이로와 가속도 및 지자계 센서로 구성되며,
    상기 컨트롤러는 압전센서로부터 발바닥의 부위별로 감지되는 압력에 따라 체중의 이동을 분석하고, 변위센서로부터 발목의 각도에 따라 보행주기와 보행시간을 분석하고,
    상기 알림모듈은 경고음이나 교정을 알리는 소리를 출력하는 스피커 또는 경고 레벨이나 종류에 따라 진동을 발생하는 진동모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 발목관절 보조기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020180027303A 2018-03-08 2018-03-08 능동형 발목관절 보조기 KR102139235B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180027303A KR102139235B1 (ko) 2018-03-08 2018-03-08 능동형 발목관절 보조기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180027303A KR102139235B1 (ko) 2018-03-08 2018-03-08 능동형 발목관절 보조기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190106182A KR20190106182A (ko) 2019-09-18
KR102139235B1 true KR102139235B1 (ko) 2020-07-29

Family

ID=68070562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180027303A KR102139235B1 (ko) 2018-03-08 2018-03-08 능동형 발목관절 보조기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102139235B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111165997B (zh) * 2020-01-11 2023-03-10 广东足迹鞋业有限公司 一种动静一体脚托鞋
KR102495354B1 (ko) * 2021-03-08 2023-02-06 인제대학교 산학협력단 보행 보조 장치 및 보행 보조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101556108B1 (ko) 2014-12-08 2015-09-30 송주희 자세 교정 장치 및 방법
KR101767996B1 (ko) * 2016-11-21 2017-08-14 대구대학교 산학협력단 발목관절 보조기

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388136B1 (ko) 2001-04-10 2003-06-19 박인식 인체공학적 단하지 보조기
KR100924843B1 (ko) * 2007-02-12 2009-11-02 연세대학교 산학협력단 마비환자의 족하수 및 발끌림 방지를 위한 능동형 단하지보조기
KR20110083782A (ko) 2010-01-15 2011-07-21 김웅범 보행보조형 클랜작식 카본 단하지 보조기
KR101459374B1 (ko) 2013-02-18 2014-11-07 박인식 발목관절보조기
KR101572183B1 (ko) * 2013-11-29 2015-11-26 한국산업기술대학교산학협력단 압력 분석을 통한 내·외 족지 보행 분석방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101556108B1 (ko) 2014-12-08 2015-09-30 송주희 자세 교정 장치 및 방법
KR101767996B1 (ko) * 2016-11-21 2017-08-14 대구대학교 산학협력단 발목관절 보조기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190106182A (ko) 2019-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5921009A (en) Foot leverage system and method
EP3338753B1 (en) Motion assistance apparatus
KR102139235B1 (ko) 능동형 발목관절 보조기
WO2002039934A1 (fr) Prothese corporelle
KR101767996B1 (ko) 발목관절 보조기
JP4896221B2 (ja) 靴
EP2932944B1 (en) Supporting orthosis
JP2008125534A (ja) 装具
JP2012081018A (ja) 動作検出装置、膝固定解除装置および下肢装具
WO2009139019A1 (en) Ankle foot orthosis for counteracting the supination/pronation of the foot
KR102071611B1 (ko) 발목 근력 보조기
WO2002065942A2 (en) Ankle-foot orthosis with plantarflexor torque assistance
WO2012017236A2 (en) Stabiliser assembly
JP6595965B2 (ja) 歩行支援装具
KR102379474B1 (ko) 발목 배측굴곡-외전의 보조를 통한 족하수 방지 능동형 단하지보조기
JP2022039433A (ja) 歩行補助システム、歩行補助方法及び歩行補助プログラム
CA2260298A1 (en) Foot leverage system and method
US20200315833A1 (en) Lower limb orthosis
JP5395841B2 (ja) シューズのアッパー構造
KR102588744B1 (ko) 보행 보조 기구
US20220000703A1 (en) Optimized ankle exoskeleton foot plate function and geometry
JP7359108B2 (ja) 歩行補助装置
KR102255057B1 (ko) 전방십자인대 보조기
WO2022185483A1 (ja) 下垂足矯正用具
KR101143722B1 (ko) 뇌손상 환자의 보행 개선용 재활 보조장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant