KR102333184B1 - 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치 - Google Patents
비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치 Download PDFInfo
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Abstract
일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조하기 위한 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치이며, 사용자의 정강이에 장착 가능하고, 가이드 홀을 포함하는 정강이 프레임; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 코일 파트를 포함하고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 비틀림 코일 스프링; 상기 코일 파트를 지지하는 지지 파트; 및 상기 지지 파트를 지지하고, 상기 신발에 결합 가능한 결합 프레임을 포함할 수 있다.
Description
아래의 설명은 비틀림 코일 스프링을 이용한 수동적 발목 보조 장치에 관한 것이다.
외골격 장치는 사람이 입는 기구물로써 착용자의 신체 일부에 근력을 보조 및 지원하는 시스템이다. 외골격 장치는 전원의 유무에 따라 능동형, 수동형으로 구분될 수 있고, 근력지원 부위에 따라 전신, 상지, 하지 또는 관절형으로 구분될 수 있다.
발목보조 외골격 장치는 대부분 보행이나 주행을 보조하기 위해서 개발되는데 발목의 운동 특성 상 수동적 메커니즘을 적용하기에 용이해 와이어와 클러치를 적용한 수동적 외골격이 개발되어왔다. 하지만 종래에 제안된 수동적 발목보조 외골격 장치들은 대부분 단일 핀 조인트의 발목 관절과 딱딱한 재질의 발판으로 구성되어 있어 발과 발목의 자유도를 구속하여 착용 시 불편함을 야기한다. 더불어 외골격 장치의 관절과 발목 관절의 중심 불일치로 인해 인체 체결부에서 발생하는 전단력 또한 착용자의 불편함을 야기한다.
일 실시 예의 목적은, 발과 발목의 자유도를 구속하여 착용 시 불편함을 야기하는 문제와, 외골격 장치의 관절과 발목 관절의 중심 불일치로 인해 체결부에서 발생하는 전단력이 착용자의 불편함을 야기하는 문제를 해소하기 위한, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치를 제공하는 것이다.
구체적으로, 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 발과 발목의 자유도를 구속하지 않고 인체에 전달되는 전단력을 줄일 수 있는 수동 발목 보조 메커니즘을 제안하는 것을 목적으로 한다.
일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조하기 위한 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치이며, 사용자의 정강이에 장착 가능하고, 가이드 홀을 포함하는 정강이 프레임; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 코일 파트를 포함하고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 비틀림 코일 스프링; 상기 코일 파트를 지지하는 지지 파트; 및 상기 지지 파트를 지지하고, 상기 신발에 결합 가능한 결합 프레임을 포함할 수 있다.
상기 비틀림 코일 스프링은, 상기 코일 파트로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 정강이 프레임 및 결합 프레임이 이루는 각도에 기초하여 상기 결합 프레임에 걸림 가능한 걸림 파트; 및 상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 슬라이딩 파트를 더 포함할 수 있다.
상기 결합 프레임은 상기 걸림 파트를 수용하기 위한 프레임 홀을 포함하고,상기 걸림 파트는, 상기 결합 프레임의 외측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 연장 로드; 및 상기 연장 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 프레임 홀을 통과하는 걸림 로드를 포함할 수 있다.
상기 걸림 파트는, 상기 걸림 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 결합 프레임의 내측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 이탈 방지 로드를 더 포함할 수 있다.
상기 이탈 방지 로드는 상기 연장 로드와 평행할 수 있다.
상기 걸림 파트가 상기 결합 프레임에 걸린 상태에서, 상기 걸림 파트 및 슬라이딩 파트가 이루는 각도는 변화 가능하다.
상기 걸림 파트 및 슬라이딩 파트가 이루는 각도가 변화하는 동안, 상기 코일 파트에 저장된 탄성에너지는 변화할 수 있다.
상기 슬라이딩 파트는, 상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되는 수직 로드; 상기 수직 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되는 수평 로드; 및 상기 수평 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 가이드 홀의 내측에 수용된 상태로 상기 정강이 프레임에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이딩 로드를 포함할 수 있다.
상기 지지 파트는 상기 결합 프레임에 대해 위치 조절 가능하다.
상기 , 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 상기 결합 프레임의 내측면으로부터 돌출 형성되는 결합 파트를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 서로 평행하게 형성되는 제 1 가이드 홀 및 제 2 가이드 홀을 포함하고, 사용자의 정강이에 장착 가능한 정강이 프레임; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 1 코일 파트를 포함하고, 상기 제 1 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 1 비틀림 코일 스프링; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 2 코일 파트를 포함하고, 상기 제 2 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 2 비틀림 코일 스프링; 상기 제 1 코일 파트를 지지하는 제 1 지지 파트; 상기 제 2 코일 파트를 지지하는 제 2 지지 파트; 상기 제 1 지지 파트를 지지하는 제 1 결합 프레임; 및 상기 제 2 지지 파트를 지지하고, 상기 제 1 결합 프레임을 마주하는 제 2 결합 프레임을 포함할 수 있다.
상기 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 상기 사용자의 정강이 및 종아리를 감싸고, 상기 정강이 프레임에 연결되는 지지 밴드를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 비틀림 코일 스프링 및 제 2 비틀림 코일 스프링은 각각 독립적으로 상기 정강이 프레임에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하다.
상기 제 1 결합 프레임 및 제 2 결합 프레임은 서로 직접적으로 연결되어 잇지 않고, 이격되어 있을 수 있다.
상기 제 1 비틀림 코일 스프링 및 제 2 비틀림 코일 스프링 각각은, 상기 코일 파트로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 정강이 프레임 및 결합 프레임이 이루는 각도에 기초하여 상기 결합 프레임에 걸림 가능한 걸림 파트; 및 상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 슬라이딩 파트를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조하기 위한 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치이며, 서로 평행하게 형성되는 제 1 가이드 홀 및 제 2 가이드 홀을 포함하고, 사용자의 정강이에 장착 가능한 정강이 프레임; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 1 코일 파트를 포함하고, 상기 제 1 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 1 비틀림 코일 스프링; 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 2 코일 파트를 포함하고, 상기 제 2 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 2 비틀림 코일 스프링; 상기 제 1 코일 파트를 지지하는 제 1 지지 파트; 상기 제 2 코일 파트를 지지하는 제 2 지지 파트; 상기 제 1 지지 파트를 지지하고, 상기 신발의 외측에 장착 가능한 제 1 결합 프레임; 및 상기 제 2 지지 파트를 지지하고, 상기 제 1 결합 프레임을 마주하고, 상기 신발의 내측에 장착 가능한 제 2 결합 프레임을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 보행 시 착용자의 비복근(gastrocnemius)과 넙치근(soleus muscle)의 근피로(muscle fatigue)를 경감시키면서도, 발목 관절의 부하를 감소시키는 기술적 효과를 갖는다.
또한, 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 딱딱한 발판이 없고 발목 관절의 자유도를 구속하지 않음으로써 자세 안정화를 위해 발목과 발을 감싸는 다양한 근육들이 불필요한 긴장을 하지 않도록 한다.
또한, 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는, 결합 프레임과 비틀림 코일 스프링이 한 발(foot) 당 내측 및 외측으로 각각 구성되어, 발의 내측 및 외측 모두 독립적으로 회전 중심의 위치를 조절하고, 스프링의 강성을 조절할 수 있다는 기술적 효과를 갖는다. 이를 통해, 발목의 회전 중심이 시상면과 수직하지 않은 점과 스탠스 시 압력 중심(Center Of Pressure)이 발의 외측을 따라가는 점에 대응할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따른 발목 관절이 시상면과 수직하지 않은 점을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 초기 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 토-오프 동작을 보조하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 보행기 중 유각기인 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 정면도이다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따른 발목 관절이 시상면과 수직하지 않은 점을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 초기 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 토-오프 동작을 보조하는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 보행기 중 유각기인 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 정면도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 일 실시 예에 따른 발목 관절이 시상면과 수직하지 않은 점을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발목 관절의 회전 중심은 시상면에 수직하지 않는다. 구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 좌표축을 기준으로, y-z 평면 상에서도 발목의 회전 축은 z축에 대해서 약 68도 내지 88도 사이의 각도를 이룬 상태이고, 다시 말하면, y축에 나란하지 않으며, x-y 평면 상에서도 x축에 대해서 약 69도 내지 99도를 이룬 상태로 일반적으로 y축에 나란하지 않는 점을 알 수 있다. 사람 마다 발목 관절의 회전 축의 각도는 조금씩 상이하겠으나, 일반적으로 발목 관절의 회전 축의 각도는 시상면에 수직하지 않음을 알 수 있다.
이하 자세히 설명하는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치는 발목 관절의 자유도에 제한을 주지 않으면서도, 발목 관절을 효과적으로 보조할 수 있는 메커니즘을 제공한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 초기 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 토-오프 동작을 보조하는 모습을 도시하는 측면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치가 보행기 중 유각기인 상태에 있는 모습을 도시하는 측면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치의 정면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치(이하, 발목 보조 장치라고 함)는 사용자의 발목 관절의 자유도를 제한하지 않으면서도, 발목 관절의 운동을 효과적으로 보조할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 발목 보조 장치는 경량으로 제작될 수 있다.
발목 보조 장치는, 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조할 수 있다. 발목 보조 장치는 결합 프레임(11), 결합 파트(12), 지지 파트(13), 비틀림 코일 스프링(14), 정강이 프레임(15) 및 지지 밴드(19)를 포함할 수 있다. 비틀림 코일 스프링(14)은 결합 프레임(11) 및 정강이 프레임(15)을 연결하고, 결합 프레임(11) 및 정강이 프레임(15) 사이의 각도에 따라 탄성 변형하여, 탄성 에너지를 저장하고, 복원력을 통해 사용자의 보행을 보조할 수 있다. 구체적으로, 발목 보조 장치는 사용자의 보행 주기 중 토-오프(toe-off) 및/또는 푸쉬 오프(push-off) 단계를 보조할 수 있다.
결합 프레임(11), 결합 파트(12), 지지 파트(13) 및 비틀림 코일 스프링(14)은 각각 2개씩 구비될 수 있다. 결합 프레임(11) 및 결합 파트(12)는 각각 신발의 외측(+y 방향)에 결합되는 제 1 결합 프레임 및 제 1 결합 파트와, 신발의 내측(-y 방향)에 결합되는 제 2 결합 프레임 및 제 2 결합 파트를 포함할 수 있다. 아울러, 지지 파트(13) 및 비틀림 코일 스프링(14)도 각각 사용자의 발을 기준으로 외측(+y 방향)에 마련되는 제 1 지지 파트 및 제 1 비틀림 코일 스프링과, 내측(-y 방향)에 마련되는 제 2 지지 파트 및 제 2 비틀림 코일 스프링을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 제 1 구성과 제 2 구성 간의 도면 부호를 구분하지 않았음을 밝혀 둔다.
결합 프레임(11)은 지지 파트(13)를 지지하고 신발에 장착 가능하다. 결합 프레임(11)은 결합 파트(12)를 통해 신발에 장착될 수 있다. 결합 프레임(11)은 신발의 외면을 일부 커버할 수 있다. 제 1 결합 프레임(11)은 신발의 외측 표면을 커버하고, 제 2 결합 프레임(11)은 신발의 내측 표면을 커버할 수 있다. 제 1 결합 프레임 및 제 2 결합 프레임은 서로 이격된 상태로, 직접적으로 연결되지 않고 서로 마주할 수 있다. 결합 프레임(11)은 비틀림 코일 스프링(14)의 일부를 수용하기 위한 프레임 홀(111a)을 구비할 수 있다. 결합 프레임(11)에는 프레임 홀(111a) 이외에도 경량화를 위한 홀 구조가 마련될 수 있다. 프레임 홀(111a)은 코일 파트(141)를 중심으로 하는 대략 호 모양을 가질 수 있다.
결합 파트(12)는 결합 프레임(11)의 내측면으로부터 돌출 형성되고, 신발에 결합 가능하다. 제 1 결합 파트(12)는 제 1 결합 프레임(11)의 내측면(-y 방향을 마주하는 표면)으로부터 돌출 형성될 수 있다. 제 2 결합 파트(12)는 제 2 결합 프레임(11)의 내측면(+y 방향)으로부터 돌출 형성될 수 있다. 결합 파트(12)가 도면 상에서는 신발의 측부에 결합된 것으로 도시되나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 결합 파트(12)는 신발의 측부에 결합되거나, 신발의 바닥부에 결합될 수 있다. 제 1 결합 파트 및 제 2 결합 파트는 서로 연결되지 않고, 각각 독립적으로 기능할 수 있다. 예를 들어, 제 1 결합 파트의 위치 변화는 제 2 결합 파트의 위치 변화에 영향을 주지 않을 수 있다.
지지 파트(13)는 비틀림 코일 스프링(14)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지 파트(13)는 비틀림 코일 스프링(14)의 코일 파트(141)를 지지할 수 있다. 지지 파트(13)는 결합 프레임(11)에 장착될 수 있다. 지지 파트(13)가 결합 프레임(11) 상에 장착된 위치는 조절 가능하다. 예를 들어, 지지 파트(13) 상에는 복수 개로 마련되는 나사 홀이 마련될 수 있고, 사용자는 지지 파트(13) 상에 마련된 복수 개의 나사 홀 중 결합 프레임(11)에 고정되는 나사 홀을 선택하는 방식으로 지지 파트의 위치를 조절할 수 있다. 지지 파트(13)의 위치 조절을 통해, 비틀림 코일 스프링(14)의 코일 파트(141)의 위치를 발목 관절 회전 축 부근으로 위치 조절 가능하다. 또한, 사용자는 제 1 지지 파트 및 제 2 지지 파트의 위치를 독립적으로 조절 가능하다. 예를 들어, 발목 관절의 회전 축은 도 1에 도시된 바와 같이 회전 축의 외측부의 위치가 회전 축의 내측부의 위치보다 위쪽에 위치할 수 있다. 이 경우, 제 1 지지 파트를 상대적으로 제 2 지지 파트보다 위쪽에 위치하게 설정함으로써, 제 1 지지 파트 및 제 2 지지 파트 각각이 모두 사용자의 발목 관절의 회전축과 나란하도록 설정할 수 있다.
비틀림 코일 스프링(14)은 중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련된 코일 파트(141)와, 코일 파트(141)로부터 하방으로 연장 형성되고 정강이 프레임(15) 및 결합 프레임(11)이 이루는 각도에 기초하여 결합 프레임(11)에 걸림 가능한 걸림 파트(142)와, 코일 파트(141)로부터 상방으로 연장 형성되고 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 슬라이딩 파트(143, 144, 145)를 포함할 수 있다.
코일 파트(141)는 탄성 변형을 통해 탄성 에너지를 저장하고, 저장된 탄성 에너지를 통해 복원력을 생성하여 사용자의 보행을 보조할 수 있다. 예를 들어, 코일 파트(141)는 힐-스트라이크 단계에서 토-오프 전 단계로 이어지는 후반부 과정에서 어느 순간부터 수축되고, 토-오프 단계에서 팽창하는 방식으로 토-오프 동작을 보조할 수 있다.
비틀림 코일 스프링(14)은 정강이 프레임(15)에 대해 슬라이딩 가능한데, 이러한 구조를 통해, 사용자는 발목 관절의 외번(eversion) 및/또는 내번(inversion) 동작을 수행하거나, 또는 사용자가 발목 관절의 회의(supination) 및/또는 회내(pronation) 동작을 수행할 수 있다. 즉, 비틀림 코일 스프링(14)은 정강이 프레임(15)을 따라 슬라이딩 하는 메커니즘을 통해, 사용자의 발목 관절의 자유도를 보장할 수 있다.
걸림 파트(142)는, 결합 프레임(11)의 외측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 연장 로드(1421)와, 연장 로드(1421)의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고 프레임 홀(111a)을 통과하는 걸림 로드(1422)와, 걸림 로드(1422)의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고 결합 프레임(11)의 내측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 이탈 방지 로드(1423)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이탈 방지 로드(1423)는 연장 로드(1421)와 평행할 수 있다. 이탈 방지 로드(1423)는 걸림 파트(142)가 결합 프레임(11)을 감싸는 구조를 갖게 하여, 걸림 파트(142)가 결합 프레임(11)의 외측으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
비틀림 코일 스프링(14)은 지지 파트(13)를 중심으로 회전 가능하다. 예를 들어, 비틀림 코일 스프링(14)은, 사용자의 발과 정강이가 이루는 각도에 기초하여, 지지 파트(13)를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 신발의 외측에 장착되는 제 1 비틀림 코일 스프링을 기준으로 간단히 설명하면, 사용자가 힐-스트라이크로부터 토-오프 단계로 진행하는 동안, 비틀림 코일 스프링(14)의 걸림 파트(142)는 결합 프레임(11)에 걸릴 수 있다. 걸림 파트(142)가 결합 프레임(11)에 걸린 상태에서, 걸림 파트(142) 및 슬라이딩 파트(143, 144, 145)가 이루는 각도는 변화 가능하다. 걸림 파트(142) 및 슬라이딩 파트(143, 144, 145)가 이루는 각도가 변화하는 동안, 코일 파트(141)에 저장된 탄성 에너지가 변화할 수 있다. 걸림 파트(142)가 결합 프레임(11)에 걸린 상태에서 더 토-오프 단계로 진행할 경우, 걸림 파트(142)는 고정된 상태로 슬라이딩 파트(143, 144, 145)는 y축을 중심으로 반시계 방향으로 더욱 회전할 수 있고, 코일 파트(141)는 수축할 수 있다. 코일 파트(141)가 수축함에 따라 저장된 탄성 에너지는 사용자의 토-오프를 보조하는 데 사용될 수 있다.
슬라이딩 파트(143, 144, 145)는, 코일 파트(141)로부터 상방으로 연장 형성되는 수직 로드(143)와, 수직 로드(143)의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되는 수평 로드(144)와, 수평 로드(144)의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고 정강이 프레임(15)의 가이드 홀의 내측에 수용된 상태로 정강이 프레임(15)에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이딩 로드(145)를 포함할 수 있다. 이러한 구조를 통해, 정강이 프레임(15)은 사용자의 정강이 전방에 마련되고, 결합 프레임(11)은 신발의 측부를 커버할 수 있고, 비틀림 코일 스프링(14)은 이렇게 서로 다른 각도로 구비되는 정강이 프레임(15) 및 결합 프레임(11)을 연결할 수 있다.
정강이 프레임(15)은 사용자의 정강이에 장착 가능하고, 가이드 홀을 포함할 수 있다. 가이드 홀은 비틀림 코일 스프링(14)의 일부를 수용할 수 있다. 가이드 홀은 비틀림 코일 스프링이 1자유도 슬라이딩 가능하도록 가이드할 수 있다.
지지 밴드(19)는 사용자의 정강이 및 종아리를 감싸고, 정강이 프레임(15)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 지지 밴드(19)는 탄성을 가질 수 있다. 정강이 프레임(15)에는 지지 밴드(19)에 고정되기 위한 고정 홀(151)이 구비될 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
Claims (16)
- 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조하기 위한 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치에 있어서,
사용자의 정강이에 장착 가능하고, 가이드 홀을 포함하는 정강이 프레임;
중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 코일 파트를 포함하고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 비틀림 코일 스프링;
상기 코일 파트를 지지하는 지지 파트; 및
상기 지지 파트를 지지하고, 상기 신발에 결합 가능한 결합 프레임을 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비틀림 코일 스프링은,
상기 코일 파트로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 정강이 프레임 및 결합 프레임이 이루는 각도에 기초하여 상기 결합 프레임에 걸림 가능한 걸림 파트; 및
상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 슬라이딩 파트를 더 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 결합 프레임은 상기 걸림 파트를 수용하기 위한 프레임 홀을 포함하고,
상기 걸림 파트는,
상기 결합 프레임의 외측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 연장 로드; 및
상기 연장 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 프레임 홀을 통과하는 걸림 로드를 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 걸림 파트는,
상기 걸림 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 결합 프레임의 내측면과 나란한 상태로 연장 형성되는 이탈 방지 로드를 더 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 이탈 방지 로드는 상기 연장 로드와 평행한, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 걸림 파트가 상기 결합 프레임에 걸린 상태에서, 상기 걸림 파트 및 슬라이딩 파트가 이루는 각도는 변화 가능한, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 걸림 파트 및 슬라이딩 파트가 이루는 각도가 변화하는 동안, 상기 코일 파트에 저장된 탄성에너지는 변화하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 슬라이딩 파트는,
상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되는 수직 로드;
상기 수직 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되는 수평 로드; 및
상기 수평 로드의 일단으로부터 절곡되어 연장 형성되고, 상기 가이드 홀의 내측에 수용된 상태로 상기 정강이 프레임에 대해 슬라이딩 가능한 슬라이딩 로드를 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 지지 파트는 상기 결합 프레임에 대해 위치 조절 가능한, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 결합 프레임의 내측면으로부터 돌출 형성되는 결합 파트를 더 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 서로 평행하게 형성되는 제 1 가이드 홀 및 제 2 가이드 홀을 포함하고, 사용자의 정강이에 장착 가능한 정강이 프레임;
중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 1 코일 파트를 포함하고, 상기 제 1 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 1 비틀림 코일 스프링;
중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 2 코일 파트를 포함하고, 상기 제 2 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 2 비틀림 코일 스프링;
상기 제 1 코일 파트를 지지하는 제 1 지지 파트;
상기 제 2 코일 파트를 지지하는 제 2 지지 파트;
상기 제 1 지지 파트를 지지하는 제 1 결합 프레임; 및
상기 제 2 지지 파트를 지지하고, 상기 제 1 결합 프레임을 마주하는 제 2 결합 프레임을 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 사용자의 정강이 및 종아리를 감싸고, 상기 정강이 프레임에 연결되는 지지 밴드를 더 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 비틀림 코일 스프링 및 제 2 비틀림 코일 스프링은 각각 독립적으로 상기 정강이 프레임에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능한, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 결합 프레임 및 제 2 결합 프레임은 서로 직접적으로 연결되어 잇지 않고, 이격되어 있는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 비틀림 코일 스프링 및 제 2 비틀림 코일 스프링 각각은,
상기 코일 파트로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 정강이 프레임 및 결합 프레임이 이루는 각도에 기초하여 상기 결합 프레임에 걸림 가능한 걸림 파트; 및
상기 코일 파트로부터 상방으로 연장 형성되고, 상기 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 슬라이딩 파트를 더 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
- 사용자가 착용하는 신발에 장착된 상태로 사용자의 발목 관절을 보조하기 위한 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치에 있어서,
서로 평행하게 형성되는 제 1 가이드 홀 및 제 2 가이드 홀을 포함하고, 사용자의 정강이에 장착 가능한 정강이 프레임;
중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 1 코일 파트를 포함하고, 상기 제 1 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 1 비틀림 코일 스프링;
중앙부에 복수 회 감긴 상태로 마련되는 제 2 코일 파트를 포함하고, 상기 제 2 가이드 홀을 따라 슬라이딩 가능한 제 2 비틀림 코일 스프링;
상기 제 1 코일 파트를 지지하는 제 1 지지 파트;
상기 제 2 코일 파트를 지지하는 제 2 지지 파트;
상기 제 1 지지 파트를 지지하고, 상기 신발의 외측에 장착 가능한 제 1 결합 프레임; 및
상기 제 2 지지 파트를 지지하고, 상기 제 1 결합 프레임을 마주하고, 상기 신발의 내측에 장착 가능한 제 2 결합 프레임을 포함하는, 비틀림 코일 스프링을 갖는 수동적 발목 보조 장치.
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