KR102240169B1 - 하지의지 정렬을 위한 스마트 정렬장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하지의지 연결용 튜브(10)와 하지의지(20)를 결합하는 튜브어댑터(30),;
튜브어댑터(30)와 하지의지(20) 피라미드어댑터(22) 사이 내부공간에 안치되는 센서부(40);
피라미드어댑터(22) 상단에 고정되는 자석(50)을 포함하여 구성하고;
센서부(40)는 위치 변화를 상기 자석(50)의 자력 변화로 시상면과 관상면상의 의지회전을 인식하도록 기판(47)에 일정 간격으로 분산된 수 개의 홀센서(41,42,43,44)와,
각 홀센서(41~44)의 전, 후, 좌, 우 위치의 설정값을 각각 저장하고 측정시 인식값을 기초로 정위치 여부 및 변화각도를 인식하는 제어부(45)와,
제어부(45)의 인식값을 출력하는 아이오인터페이스(46)와,
아이오인터페이스(46)를 통한 유, 무선결합으로 설정값을 기초로 인식값으로 자가 조정하도록 디스플레이 하는 디스플레이수단(46a)을 포함하여 구성한 하지의지 정렬을 위한 스마트정렬장치이다.

Description

하지의지 정렬을 위한 스마트 정렬장치{Smart arranging apparatus for artificial leg}
본 발명은 하지의지 정렬을 위한 스마트 정렬장치에 관한 것이다.
하지 의지 정렬(alignment)이란 상체, 소켓, 의족, 발(지면)까지의 상대적인 위치를 맞춰주는 것을 의미하며, 일반적으로 상체의 하중이 골반 및 소켓, 의족을 통해 지면에 자연스럽게 전달되도록 소켓과 의족의 상대적인 위치를 결정한다.
소켓과 하지의지간의 정렬(alignment)은 하기 표1의 참고도 1로 표기한 바와 같이 의지 착용자의 보행의 질을 결정할 뿐 아니라 하지의지의 성능을 좌우하는 가장 중요한 요소이다. 하지의지의 정렬이 잘못될 경우 의지의 본래 기능을 모두 발휘하지 못할 뿐 아니라 소켓과 환부에 비정상적인 압력이 걸려 의지의 착용이나 보행 재활에 어려움을 겪게 된다.
Figure 112019051586032-pat00001

참고도 1. 소켓과 하지의지간의 정렬, 좌-시상면(sagittal plane), 우-관상면(frontal plane) 상의 정렬, (출처- 좌-http://www.artlimb.com/more-details/lower-limb-articles/prosthetic-alignment-part-4-joints/, 우-https://www.slideshare.net/Physiopedia/transtibial-static-alignment)
일반적으로 소켓과 의지간의 최적 정렬은 숙련된 의지보조기사의 경험이나 고가의 레이저 의지 정렬 장비인 L.A.S.A.R (Laser-assisted static alignment reference) 등을 통해서 하기 표2에 나타낸 참고도 2와 같이 결정되는데, 각 의족마다 보행 안정성을 위해 권장되는 정렬값이 있고, 소켓의 종류나 환부의 상태, 절단 장애인의 몸무게 등에 의해서 최적 정렬값은 달라지게 된다.
Figure 112019051586032-pat00002

참고도 2 . L.A.S.A.R (Laser-assisted static alignment reference), (출처-Ottobock)
일반적으로 보행중 충격으로 인해 의지의 정렬도가 틀어지는 일은 빈번하게 일어나는 일인데 반해 의지 착용자가 자의적으로 정렬을 바꾸는 것은 권장되지 않기 때문에 착용중 약간만 의지의 정렬이 달라져도 보장구 센터나 재활 병원을 재방문해 다시 교정을 받아야 하며, 이 과정에서 비용과 시간이 많이 들게 된다. 또한 일반적으로 의지 착용 기간이 늘어나면서 의지 적응 능력 및 보행 능력이 향상되어 의지의 정렬값을 빠른 보행이 가능하도록 조절해 주게 되는데 이런 경우 역시 보장구 센터 등을 다시 방문해 셋팅값을 조절해 줘야 하는 번거로움이 발생한다. 이는 초기 정렬값을 정확히 모르기 때문에 발생되는 일이며, 만약 초기 정렬값을 정확히 표시하고, 현재 정렬값을 표시해줄 수 있는 장비가 있다면 자가 정렬이 가능해지므로 이러한 불편함은 없어질 수 있다.
그러나 현재까지 의지 착용자가 현재 정렬각도를 알 수 있거나 필요시 언제나 각도를 스마트하게 조절할 수 있는 측정 및 확인 수단기능이 적용된 하지의지 정렬 장치는 알려진 바 없다.
또한 재활센터나 병원을 찾아서 전동이나 유압수단을 통한 각도조절을 국내특허등록10-1341958호와 같은 유사기술이 알려져 있으나 자가 교정 가능한 기술과는 원리가 상이하다.
본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 하지의지의 피라미드조인트와 튜브어댑터 사이에 센서부를 두고, 센서부는 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane)상의 의지 회전을 인식하여 초기 정렬 셋팅 위치를 메모리 등에 저장해 정확히 알 수 있으므로, 사용 중 의지 정렬각도가 변한다 할지라도 언제든 초기위치로의 조절 복구가 가능하도록 하는 스마트 정렬장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하지의지의 피라미드조인트와 튜브어댑터 사이 내부공간에 센서부를 두고, 센서부는 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane)상의 의지 회전을 인식하여 안전에 문제가 없는 일정 범위 내에서 임의의 정렬값 조정이 가능하다. 의지 착용자가 직접 보행시 본인에게 가장 편안한 정렬값으로 조정하도록 현재 정렬 각도가 예를 들어 휴대폰 등의 디스플레이수단을 통해 지속적으로 표기되고, 언제든지 저장되어 있는 초기값으로 되돌릴 수 있기 때문에 착용자가 직접 본인에게 가장 적합한 정렬각도로 자가 셋팅하는 것이 가능하다.
이를 위한 본원발명은 하지의지 연결용 튜브와 하지의지를 결합하는 튜브어댑터;
튜브어댑터와 하지의지 피라미드어댑터 사이 내부공간에 안치되는 센서부;
피라미드어댑터 상단에 고정되는 자석을 포함하여 구성하고;
센서부는 위치 변화를 상기 자석의 자력 변화로 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane) 상의 의지회전을 인식하도록 기판에 일정 간격으로 분산된 수 개의 홀센서와,
각 홀센서의 전, 후, 좌, 우 위치의 초기 설정값을 각각 저장하고 측정시 인식값을 기초로 정위치 여부 및 변화 각도를 인식하는 제어부와,
제어부의 인식값을 출력하는 아이오인터페이스와,
아이오인터페이스를 통한 유, 무선 결합으로 초기 설정값을 기초로 인식값을 참조해 자가 조정하도록 디스플레이 하는 디스플레이수단을 포함하여 구성한다.
이를 위한 본원발명은 튜브어댑터에 피라미드어댑터와의 결합 각도를 조절하는 경사공과, 경사공과 나사 결합하여 피라미드어댑터를 밀거나 당겨 수직위치를 조절하는 조절나사와, 아이오인터페이스를 외부기기와 연결하는 터미널공을 포함하여 구성한다.
이를 위한 본원발명은 튜브어댑터와 피라미드어댑터 사이 내부공간에 안치되는 센서부는 기판의 하면에 홀센서를, 상면에는 제어부를, 측면에는 아이오인터페이스를 설치하고, 기판 테두리에는 기판 보호용 보호띠를 부가한다.
삭제
이를 위한 본원발명은 아이오인터페이스에 대응하는 튜브어댑터에는 터미널공을 형성하고, 터미널공은 경사공보다 수평위치가 높도록 구성한다.
본 발명은 하지의지의 피라미드조인트와 튜브어댑터 사이에 센서부를 두고, 센서부는 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane)상의 의지 회전을 인식하여 초기 정렬 셋팅 위치를 제어부 메모리 등에 저장해 디스플레이수단을 통해 정확히 알 수 있으므로, 사용 중 의지 정렬각도가 변한다 할지라도 언제든 초기위치로의 조절하여 복구가 가능하도록 하는 스마트 정렬장치를 제공한다.
본 발명은 하지의지의 피라미드조인트와 튜브어댑터 사이에 센서부를 두고, 센서부는 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane)상의 의지 회전을 인식하여 안전에 문제가 없는 일정 범위 내에서 임의의 정렬값 조정이 가능하며, 의지 착용자가 직접 보행시 본인에게 가장 편안한 정렬값으로 조정하도록 현재 정렬 각도가 예를 들어 휴대폰 등의 디스플레이수단을 통해 지속적으로 표기되고, 언제든지 저장되어 있는 초기값으로 되돌릴 수 있기 때문에 착용자가 직접 본인에게 가장 적합한 정렬각도로 자가 셋팅할 수 있다.
도 1은 본 발명이 사용되는 하지 의지의 예를 보인 사시도,
도 2는 도 1의 수직 단면도,
도 3은 본 발명의 튜브어댑터를 하지의지에서 분리시킨 사시도,
도 4는 본 발명의 요부확대 단면도,
도 5는 본 발명의 센서부 저면을 보인 조립상태 단면도,
도 6은 본 발명의 제어 블록도이다.
이하 본원발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본원발명은 하지의지 연결용 튜브(10)와 하지의지(20)를 결합하는 튜브어댑터(30);
튜브어댑터(30)와 하지의지(20) 피라미드어댑터(22) 사이에 안치되는 센서부(40); 및
피라미드어댑터(22) 상단 정위치에 고정되는 자석(50)을 포함하여 구성하고;
센서부(40)는 위치 변화를 상기 자석(50)의 자력 변화로 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane) 상의 의지회전을 인식하도록 기판(47)에 일정 간격으로 분산된 수 개의 홀센서(41,42,43,44)와,
각 홀센서(41~44)의 전, 후, 좌, 우 위치의 설정값을 각각 저장하고 측정시 인식값을 기초로 정위치 여부 및 변화각도를 인식하는 제어부(45)와,
제어부(45)의 인식값을 출력하는 아이오인터페이스(46)와,
아이오인터페이스(46)를 통한 유, 무선 결합으로 설정값을 기초로 인식값으로 자가 조정 가능하도록 디스플레이하는 디스플레이수단(46a)을 포함하여 구성한다.
상기 아이오인터페이스(46)는 유선으로 시리얼통신하는 RS-282나 RS-485 같은 시리얼포트나, 근거리 무선통신 가능한 예를 들어 블루투스모듈을 예시할 수 있으며, 유무선 통신은 선택적 또는 동시에 설치 가능하다.
상기, 튜브어댑터(30)에는 피라미드어댑터(22)와의 결합 각도를 조절하는 경사공(32)과, 경사공(32)과 나사 결합하여 피라미드어댑터(22)를 밀거나 당겨 수직위치를 조절하는 조절나사(34)와, 아이오인터페이스(46)를 외부기기와 연결하는 터미널공(36)을 포함하여 구성한다.
상기, 튜브어댑터(30)와 피라미드어댑터(22) 사이 내부공간에 안치되는 센서부(40)는 기판(47)의 하면에 분산된 홀센서(41~44)를, 상면에는 제어부(45)를, 측면에는 아이오인터페이스(46)를 설치하고, 기판(47) 테두리에는 기판 보호용 보호띠(48)를 부가한다.
삭제
상기, 아이오인터페이스(46)에 대응하는 튜브어댑터(30)에 터미널공(36)을 형성하고, 터미널공(36)은 경사공(32)보다 수평위치가 높도록 구성한다.
본 발명에서의 각 홀센서(41~44)는 홀 효과를 이용한 것으로 전류가 흐르는 도체에 자기장을 고정 자석(50)의 자체 자계 값으로 걸어 주면 전류와 자기장에 수직 방향으로 전압이 발생하는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 각 홀센서(41~44) 출력값으로 알아내는 것이다. 본 발명은 이러한 홀센서(41~44)를 도 5와 같이 기판(47)에 의지의 전, 후, 좌, 우, 각도 변화를 인식하도록 일정 간격으로 분산 배치하고, 분산 배치한 각 홀센서(41~44)에는 자석(50)을 통한 자력의 세기를 전, 후, 좌, 우 위치의 각 정위치 값으로 하여 제어부(45)의 메모리에 초기 설정값으로 저장하고, 정위치를 벗어나는 경우 각 홀센서(41~44)의 인식값이 달라지는 것을 이용하는 것으로, 이러한 각 홀센서(41~44)의 인식값의 차이를 변화각으로 인식하여 정위치 여부를 판단토록 한 것이다.
이를 위한 자석(50)은 정위치를 유지하여야 하므로 도 4 와 같이 하지의지(20)를 튜브어댑터(30)에 정위치로 결합하도록 기능하는 피라미드어댑터 (22) 상단중앙의 정위치에 오도록 고정시킨다(고정수단은 본딩, 압착고정 등 사용 가능한 고정수단으로 고정 가능하다).
이렇게 각 홀센서(41~44)를 통한 동시 인식값은 도 6 에 보인 아날로그디지털변환기(49)를 거쳐 디지털값으로 변환 것을 제어부(45)에서 인식하여 아이오인터페이스 (46)를 통하여 컴퓨터나 모바일기기나 PDA 등의 디스플레이수단(46a) 으로 각 센서(41~44) 마다의 정위치 값과 측정값의 차이를 시각적으로 확인하면서 어느 방향으로 어느 정도(변화각도) 이동하여야 하는 지를 안내(안내하는 수단은 어플을 통한 도면 예시나 위치별 이동 수치를 설정값과 함께 표기하는 것을 예시할 수 있다)하면 사용자는 자신에 맞는 위치 이동을 자신이 현장에서 바로 조정할 수 있게 된다.
이러한 위치 이동(조정)은 예를 들어 튜브어댑터(30)의 하부 측면 둘레에 예를 들어 4개의 경사공(32)을 통하여 조절나사(34)를 사용하여 피라미드어댑터(22)를 각 방향에서 밀거나 당기도록 조절하여 원하는 수직 위치에 맞추도록 한다. 조절 후나 조절 중에 각 홀센서(41~44)를 통한 출력 값의 동시 또는 선택적 변동으로 설정된 정위치를 찾아가도록 한다.
이러한 홀센서(41~44)를 사용하는 조절 원리를 기초로 사용시에는 의족이나 하지의지(20)의 피라미드어댑터(22) 상단 정 위치에 자석(50)을 본딩이나 끼움방식으로 항상 정 위치에 오도록 고정하고, 도 3 과 같이 센서부(40)를 위치시킨 다음 튜브어댑터(30)에 결합하고, 조절나사(34)로 경사공(32)을 통하여 피라미드어댑터(22)와의 위치를 정위치 상태로 조절한다.
그리고 도 1 및 도 2 와 같이 원하는 길이의 튜브(10)를 끼우고 결합한다(도1, 도 2는 발목의지를 예시하였으나 대퇴의지 등 사용자의 부위에 따른 하지의지에 적용 가능함은 알 수 있을 것이다. 이 경우 결합수단은 하지의지의 종류에 따라 설치위치와 형상이 다르므로 구체적 예시는 생략한다). 튜브(10) 하단은 도 4 와 같이 센서부(40)의 테두리 보호띠(48)를 눌러서 상하 요동을 방지하여 오작동을 방지토록 한다.
그리고 센서부(40)의 작동상태는 아이오인터페이스(46)의 터미널을 통하여 PC 컴퓨터시스템이나 노트북, 모바일기기, PDA 등과 유, 무선 방식 중 선택하여 연결하고, 내장 어플이나 프로그램을 통하여 각 홀센서(41~44)의 정위치 값과, 측정값을 기초로 정위치값에 일치하도록 조절나사(34)로 피라미드어댑터(22)와의 위치를 대응 홀센서 별로 앞뒤(예를 들어 홀센서(41,43)), 좌우(예를 들어 홀센서(42,44)) 정렬을 하여 자가 맞춤 정렬을 편하게 할 수 있다. 물론 아이오인터페이스(46)는 시리얼포트 외에 블루투스모듈 같은 근거리 무선통신 수단으로 구현 가능하고, 이를 통해 유, 무선으로 사용 가능한 모바일기기나 PC나 PDA 등의 디스플레이수단(46a)으로 사용하면, 이를 통하여 시각적으로 표준 설정값과 현재의 값을 확인하면서 각도를 조정하여 정확한 위치로의 자가 조정이 가능하므로, 별도로 병원이나 재활센터의 전문가를 찾을 필요가 없이 실시간으로 사용자가 스마트하게 조절 가능하게 된다.
10;튜브 20;하지의지 22;피라미드어댑터 30;튜브어댑터 32;경사공 34;조절나사 36;터미널공 40;센서부 41~44;홀센서 45;제어부 46;아이오인터페이스 47;기판 48;보호띠 49;아날로그디지털변환기 50;자석

Claims (4)

  1. 하지의지 연결용 튜브(10)와 하지의지(20)를 결합하는 튜브어댑터(30),;
    튜브어댑터(30)와 하지의지(20) 피라미드어댑터(22) 사이 내부공간에 안치되는 센서부(40);
    피라미드어댑터(22) 상단에 고정되는 자석(50)을 포함하여 구성하고;
    센서부(40)는 위치 변화를 상기 자석(50)의 자력 변화로 시상면(sagittal plane)과 관상면(frontal plane) 상의 의지회전을 인식하도록 기판(47)에 일정 간격으로 분산된 수 개의 홀센서(41,42,43,44)와,
    각 홀센서(41~44)의 전, 후, 좌, 우 위치의 설정값을 각각 저장하고 측정시 인식값을 기초로 정위치 여부 및 변화각도를 인식하는 제어부(45)와,
    제어부(45)의 인식값을 출력하는 아이오인터페이스(46)와,
    아이오인터페이스(46)를 통한 유, 무선 결합으로 설정값을 기초로 인식값으로 자가 조정하도록 디스플레이 하는 디스플레이수단(46a)을 포함하며;
    튜브어댑터(30)에는 피라미드어댑터(22)와의 결합 각도를 조절하는 경사공(32)과, 경사공(32)과 나사 결합하여 피라미드어댑터(22)를 밀거나 당겨 수직위치를 조절하는 조절나사(34)와, 아이오인터페이스(46)를 외부기기와 연결하고 경사공(32)보다 수평위치가 높은 터미널공(36)을 포함하고;
    튜브어댑터(30)와 피라미드아댑터(22) 사이 내부공간에 안치되는 센서부(40)는 기판(47)의 하면에 홀센서(41~44)를, 상면에는 제어부(45)를, 측면에는 아이오인터페이스(46)를 설치하고, 기판(47) 테두리에는 기판 보호용 보호띠(48)를 부가한 것을 특징으로 하는 하지의지 정렬을 위한 스마트정렬장치.
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