KR102360981B1 - 하지 보조기 및 보조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 하지 보조기(10)를 보조기 사용자(1)의 신체(2)에 고정하기 위한 고정 장치(11) 및 보조기 사용자(1)의 하지(3)에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품(30)을 상기 고정 장치(11)에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치(20)를 포함하는 하지 보조기(10)에 관한 것이다. 상기 연결 장치(20)는 각각 하나 이상의 피봇축(24, 25, 28)을 포함하는 적어도 3개의 조인트(21, 22, 23)를 포함하고 각각의 피봇축(24, 25, 28)은 하나의 공통점(100)에서 교차한다.

Description

하지 보조기 및 보조기{LEG ORTHOSIS AND ORTHOSIS}

본 발명은, 보조기 또는 하지 보조기를 보조기 사용자의 신체에 고정하기 위한 고정 장치 및 보조기 사용자의 사지에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품을 상기 고정 장치에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치를 포함하는 하지 보조기 및 보조기에 관한 것이다. 본 보조기는 특히 재활 치료에서 체외 골격으로서 이용하기 위한 하지 보조기 또는 어깨 보조기로서 형성되고 제공된다.

졸중 또는 신경 질환 또는 외상 후, 운동 능력에 있어서의 제한, 또한 특히 보행 능력에 있어서의 제한을 저지하기 위하여 조기에 재활을 시작하는 것이 바람직하다. 훈련의 강도와 재활의 성과 사이에는 유리한 상관관계가 존재한다. 따라서, 가능한 한 조기에 집중적인 재활 조치를 시작하는 것이 바람직하지만, 이것은 당장 해당 분야의 숙련된 전문가를 필요로 한다. 트레드밀(treadmill)에서도 지원되어 행해질 수 있는 육체적 보행 치료는 한편으로는 필요한 치료 전문가에 의해 시간적으로 제한을 받고 다른 한편으로는 이에 상응하여 치료 단위가 짧다.

호코마(Hocoma)사의 Locomat® 또는 생산 설비 및 건축 기술을 위한 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer-Instituts fuer Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik)의 소위 "햅틱 워커(Haptic-Walker)"와 같이 트레트밀을 구비한 고정식 시스템들이 존재하는데, 상기 햅틱 워커는 로봇 보조 러닝 시뮬레이터로서 형성되고 특히 졸중 환자 및 일부 마비를 가진 환자 또는 외상성 두부 손상 환자에 있어서 자동화된 보행 재활에 사용된다.

선행 공지된 장치들에서는 높은 작동 비용 및 제한된 운동성 또는 장치의 고정적 배치가 문제이다.

EP 2 163 226 A1호는 스키를 탈 때 장착되는 체외 골격에 관한 것이다. 상기 체외 골격은 스키 부츠, 하퇴부, 대퇴부 및 둔부에 고정된다. 각각의 실제 관절의 높이에 장치가 배치된다. 둔부 부위에는 이중 조인트가 배치된다. 대퇴부와 하퇴부 사이의 연결 장치는 전환가능한 접합부에 의해 결합된다. 센서가 스키 부분 위의 압력 및/또는 움직임을 검출하여 상응하는 신호를 상기 접합부에 전달한다. 상기 연접부는 과부하 가능성이 존재할 때 닫히므로, 힘이 상기 체외 골격을 거쳐 실제 관절 주위로 향할 수 있다. 이러한 체외 골격을 이용해서는 자연스러운 보행 운동이 이루어질 수 없다.

DE 20 2013 009 698 U1호는 보조기의 병렬 역학(parallel kinematics) 또는 측부 연결 부위를 갖는 체외 골격을 개시하고 있는데, 여기서는 인간 사지의 최적화된 관절축이 보조기 또는 체외 골격의 조인트 축에 대하여 공축으로 연장되지 않는다.

본 발명의 과제는, 운동성(mobility)을 증대시킴과 동시에, 정확한 운동 패턴, 특히 보행 거동을 달성할 수 있게 하는 보조기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 이 과제는 주 청구항의 특징을 갖는 하지 보조기 및 병렬 청구항의 특징을 갖는 보조기에 의해 해결되며, 본 발명의 바람직한 구현 및 개선은 종속 청구항들, 상세한 설명 및 도면에 개시된다.

하지 보조기를 보조기 사용자의 신체에 고정하기 위한 고정 장치 및 보조기 사용자의 한쪽 하지에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품을 상기 고정 장치에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치를 구비한 하지 보조기가 제공되며, 상기 연결 장치는, 각각 하나 이상의 피봇축을 구비하는 적어도 3개의 조인트를 구비하고, 상기 하나 이상의 피봇축 각각이 하나의 공통점에서 교차하며, 상기 피봇축들은 상기 공통의 교차점에서 3 이상의 독립적인 자유도를 형성한다. 3개의 피봇축 및 1개의 공통의 교차점을 갖는 연결 장치를 설계함으로써, 구관절(condyloid joint)의 형상으로 실제의 관절에 상응하는 보조기의 운동 거동(movement behavior)을 발생시키는 것이 가능하다. 따라서, 신체의 내부에 있는 구관절을 외부에 있는 조인트에 의해 복제하여, 한편으로는 보조기가 필요한 보조 및 안내 기능을 인지하고, 다른 한편으로는 보조기 사용자에 의해 신체적으로 정확한 운동 거동이 달성될 수 있게 하는 것이 가능하다. 하나의 점에서 서로 교차하는 3개의 조인트축을 갖는 연결 장치의 구성에 의하면, 구관절은, 조인트의 외부 베어링시 조인트의 직접적인 기계적 실행이 불가능하고, 이에 따라 자연스러운 움직임이 제한되는 위치에, 즉 신체 내부에 제작된다. 이하 보조기에 대해서 설명하므로 설명은 하지 보조기 뿐만 아니라 어깨-팔-보조기 또는 일반적으로 보조기에 대한 것이며, 특정 특성들은 각각의 실시형태에 관해서 따로따로 설명된다. 하나의 공통점에서 교차하는 3개의 피봇축에 있어서, 조인트의 3개의 피봇축의 상기 공통의 교차점에서 서로 독립적인 3개의 회전 자유도가 형성되므로, 보조기의 움직임이 구관절 베어링에서와 같이 실현된다.

상기 연결 장치에는, 보조기를 적어도 한 평면에서 피봇가능하게 그리고 능동적으로 서포트될 수 있게 형성하기 위하여, 적어도 하나의 구동기 또는 에너지 저장기가 할당된다. 이로써, 보행시, 예를 들어 시상면(sagittal plane) 내에서의 굽힘 및 신전시, 또한 무릎을 올리고 내릴 때 또는 팔 또는 사지의 다른 부분을 올리고 내릴 때 보조기 사용자를 서포트할 수 있는 것이 바람직하다. 기본적으로, 조인트의 다수의 피봇축 또는 모든 피봇축 주위에서 작용하는 다수의 구동기를 마련하는 것도 가능하다. 운동을 서포트하기 위해, 예를 들어 배터리 또는 축전지와 같이 외부 에너지원을 갖는 모터식 구동기 외에, 예를 들어 스프링 등과 같은 에너지 저장 시스템도 할당될 수 있다.

상기 연결 장치의 조인트 중 적어도 하나의 피봇축의 자유도가 다른 조인트의 자유도에 영향을 주지 않아, 예를 들어 순수한 굽힘 또는 신전이나 내전(adduction) 또는 외전(abduction) 및 내회전 또는 외회전에서 직임의 결합을 유도하지 않는 것이 바람직하다. 본 발명의 한 구현예에서는 모든 자유도가 서로 분리되게 형성되고, 본 발명의 한 변형예는 단 하나의 조인트가 다른 조인트들로부터 분리되고, 한편으로 다른 조인트들의 자유도가 서로 영향을 줄 수 없게 하는 것을 제안한다. 예를 들어, 하나의 축이 구동되면, 그 구동축은 보조기 또는 연결 장치의 다른 축들에 모멘트를 인가하지 않는다. 비구동축들은 서로 영향을 줄 수 있으나, 이 축들 주위에서의 모멘트가 구동축에 대해서는 어떠한 작용도 하지 않는다.

상기 고정 장치는, 특히 설계에 있어, 유리하게는 골반, 복부 또는 허리에 보조기를 고정시키기 위한 하지 보조기로서 형성되며, 여기서 제1 보조기 부품은 대퇴부 부목 또는 상박 부목으로서 형성된다. 골반, 복부 또는 허리에 고정 장치에 의해 보조기를 설치하는 것은, 또한 골격이나 또는 체격에 고정 장치를 배치할 수 있게 함으로써, 신체를 지지하고 운반하는 것도 가능하여, 운동 동안 보조기의 중량 경감이 가능하다. 보조기 사용자는 보행시 또는 운동시 그의 전체 체중을 운반하는 것이 아니라, 고정 장치에 의해 체중의 일부를 뺄 수 있다.

연결 장치의 조인트의 피봇축들은 바람직하게는 보조기 사용자의 구관절의 회전점에서, 또한 보조기가 하지 보조기로서 형성되는 경우 고관절에서, 또는 보조기가 어깨-팔-보조기로서 형성되는 경우 어깨 관절에서 교차하고, 보조기를 보조기 사용자에게 고정할 때의 기존 균형 수단, 발생한 공간 및 인간 신체의 가변성에 기초하여 고관절 또는 어깨 관절의 관절체에 상응하는 크기의 고려되는 구체를 따라 피봇축을 연장시키는 것으로 충분하다.

상기 제1 보조기 부품은 서로 연접식으로 결합된 다수의 섹션을 가질 수 있으며, 여기서 각각의 섹션은 조인트에 의해 다른 섹션과 결합된다. 한 섹션은 고정 장치와 연결되고, 다른 섹션은 다른 보조기 부품과 연접식으로 결합될 수 있다. 보조기 사용자의 대퇴부 또는 상박에 고정되는 제1 보조기 부품의 연접식 결합에 의해, 전체 다리 또는 전체 팔을, 또한 하퇴부 및 발 또는 하박 및 손을 보조기에 의해 지탱하는 것이 가능하다. 다른 보조기 부품이나 또는 다른 보조기 부품들은 각각의 단부에 고정가능하게 형성되며, 보조기 부품에 의한 어떠한 영향도 각각의 단부의 자연스러운 움직임에 미치지 않도록, 다른 보조기 부품들 사이 또는 제1 보조기 부품과 여기에 연결된 보조기 부품 사이의 조인트의 피봇축은 하지 보조기의 장착 상태에서 각 단부의 조인트 축, 또한 실제 관절의 관절축과 정렬된다.

연결 장치의 조인트의 피봇축들은 각각 하나의 자유도, 바람직하게는 각각 서로 동일한 선상에 있지 않는 정확히 하나의 자유도를 가질 수 있으므로, 자유도의 보충에 의해 구관절의 움직임에 상응하는 사지의 움직임 및 이에 따라 보조기의 움직임도 달성될 수 있다.

연결 장치의 한 피봇축의 자유도는 유리하게는 시상면에서 배향되며, 반면에 연결 장치의 조인트의 피봇축의 다른 두 자유도는 관상면(frontal plane)에서 배향되어, 조인트 회전점에서 수직으로 돌출되는 축이 생성된다.

운동 제한이 필요하거나 또는 실제 관절의 완전한 운동 범위를 다 사용하지 않아야 하는 경우, 조인트의 피봇 범위, 적어도 하나의 조인트의 피봇 범위는 조절가능하게 형성된다. 이로써 각각의 최대 운동 반경에 대한 단계적 맞춤을 달성하는 것이 가능하여, 한편으로 의학적으로 필요한 운동 제한, 및 다른 한편으로 치료 진행을 고려할 수 있게 된다.

본 발명의 개선된 형태는 적어도 3개의 피봇축 중 적어도 2개를 서로 직교하지 않게 배향시키는 구성을 제공한다. 이로써 신체 외부에서 조인트를 몸통 또는 사지 이외에 보조기의 휴대가 가능한 부위에 배치할 수 있게 된다. 축들이 서로 직교하지 않게 배향될 때, 다른 조인트가 함께 움직여질 필요 없이 하나의 조인트에 의해 복합 운동이 실행될 수 있으므로, 축의 배향이 보조기 사용자의 운동에 맞춰질 수 있는데, 그 이유는 하나의 분리된 운동이 정확히 하나의 평면에서 이 평면에 있는 정확히 하나의 축을 중심으로 실행되는 것은 매우 드문 경우이기 때문이다. 동력 전달 장치에 의한 조인트의 연결은 일어나지 않는 것이 바람직하다.

보조기를 보조기 사용자의 신체에 고정하기 위한 고정 장치 및 보조기 사용자의 사지 중 하나에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품을 상기 고정 장치에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치를 구비하고, 상기 연결 장치가, 각각 하나의 피봇축을 구비하는 적어도 3개의 조인트를 구비하고, 상기 피봇축들이 하나의 공통점에서 교차하는 본 발명에 따른 보조기가 제공되며, 연결 장치의 적어도 하나의 조인트의 피봇축의 자유도가 나머지 조인트의 피봇축의 자유도에 영향을 주지 않음으로써, 원치 않는 움직임을 야기하거나 또는 근육에 의한 자연스러운 운동 유발시에 원치 않는 움직임을 유도하지 않고, 적어도 한 축을 중심으로 하나의 구동이 유효할 수 있게 하는 것이 가능하다. 하지 보조기 또는 어깨-팔-보조기에 대한 상기 설명은 본 발명에 따른 보조기에 대응하여 적용된다.

조인트의 피봇축이 바람직하게 하나의 공통점에서 교차하고 상기 공통의 교차점에서 3 이상의 독립적인 자유도를 형성한다.

이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 실시예를 더 상세히 설명한다:
도 1 - 관절축을 갖는 인간 신체의 개략도;
도 2 - 설치된 보조기의 개략도;
도 3 - 도 1의 변형예;
도 4 - 도 1에 따른 위치에서 설치된 보조기의 개략도;
도 5 - 고정 장치의 부분들을 포함한 연결 장치의 단일도;
도 6 - 본 발명의 한 실시형태의 부분도;
도 7 - 보조기를 장착한 보조기 사용자의 상면도;
도 8 - 처음 상태에서의 보조기의 측면도;
도 9 - 우측 하지를 들어올린 상태인 보조기의 측면도; 및
도 10 - 처음 위치에서의 보조기의 정면도.

도 1은 몸통(2)과 두 하지(3)를 갖는 보조기 사용자(1)의 개략적인 모습을 도시한 것이다. 보조기 사용자(1)의 좌측 하지(3)는 외전되어 있고, 또한 관상면에서 외측으로 선회되어 있다.

여기서, 상기 선회는, 상세히 도시되어 있지 않은 고관절을 따라 연장되는 둔부축(4) 주위에서 이루어진다. 하지의 무릎 부위에는, 하퇴부의 굽힘 및 신전을 가능하게 하는 무릎축(6)이 도시되어 있고, 발목축(7)은 발바닥 굽힘 및 후방 신전을 가능하게 한다. 또한, 하지축(8)이 표시되어 있고, 상기 하지축 주위에서 하지(3)의 내회전 또는 외회전이 이루어져, 발을 포인한 상태에서 다리를 뻗었을 때 발이 외향 또는 내향으로 회전될 수 있다.

도 2는 보조기(10)를 대고 있는 도 1에 따른 보조기 사용자의 자세를 부분도로 도시한 것이며, 여기서 보조기(10)는 개략적으로 도시되어 있다. 상기 보조기(10)는 개략적으로 도시된 고정 장치(11)를 구비하며, 이 장치는 보조기 사용자(1)의 신체(2)로의 고정을 위해 형성된다. 상기 고정 장치(11)는, 신체(2) 둘레에, 예를 들어 허리, 둔부 또는 골반 부위에서 보조기 사용자(1)에 고정될 수 있는 커프스, 셸 또는 멀티파트 샤프트로서 형성될 수 있다. 상기 고정은 벨트, 버클, 클램프 또는 조절가능한 고정 요소에 의해 실행될 수 있다. 또한 골반 부위에서 연장되는 상기 고정 장치(11)에는 각각의 단부(3)마다 제1 보조기 부품(30)이 연접식으로 고정된다. 상기 제1 보조기 부품(30)은 조인트(22, 23)에 의해 서로 결합되어 있는 3개의 섹션(31, 32, 33)을 가진다. 고정 섹션이라고도 불리는, 상기 고정 장치(11)에 가장 가까운 섹션(33)도, 조인트(21)에 의해 상기 고정 장치(11)에 설치되므로, 전체 제1 보조기 부품(30)이 3개의 조인트(23, 22, 21)에 의해 상기 고정 장치(11)에 피봇가능하게 설치된다. 상기 제1 보조기 부품(30)은 대퇴부에 고정되고, 바람직하게는 개략적으로만 도시되어 있는 통상의 커프스 또는 벨트(60)에 의해 보조기 사용자(1)의 대퇴부 부위에 고정된다. 하퇴부 부목(40)이 상기 대퇴부 부목(31)에 대하여 원위로 연결되며, 상기 하퇴부 부목은 보조기 무릎 관절(34)을 통해 상기 대퇴부 부목(31)과 피봇가능하게 연결된다. 상기 하퇴부 부목(40)의 원위 단부에 보조기 발목 관절(45)이 연결되고, 이 보조기 발목 관절은 상기 하퇴부 부목(40)과 발 부목(50)을 관절식으로 연결한다. 상기 발 부목(50) 뿐만 아니라 상기 하퇴부 부목(40)도 고정 수단, 예를 들어 벨트(60), 커프스, 벨크로 파스너 등에 의해 하지(3)의 각 부분에 고정된다. 보조기 무릎 관절(34) 또는 보조기 발목 관절(45)의 조인트 축(36, 47)은 실제 무릎 관절 또는 발목 관절의 관철축(6, 7)에 대하여 동일 선상에 형성되므로, 하지(3)의 자연스러운 움직임이 이루어질 수 있다. 보조기 발목 관절(45)에서는 또한 발바닥 굽힘 또는 후방 신전만이 제공된다.

3개의 조인트(21, 22, 23)를 갖는 상기 연결 장치(20)는, 각각의 조인트(21, 22, 23)의 조인트 축(24, 25, 28)이 하나의 공통점(100)에서 교차하고 상기 조인트 축(24, 25, 28)의 교차점이 실제 고관절의 회전 중심에 상응하도록 형성된다. 여기서, 상기 축들(24, 25, 28)이 정확히 하나의 기하학적 점에서 만나는 것은 반드시 필수적인 것은 아니고, 모든 축들(24, 25, 28)이 고관절의 구체에 상응하는 구 영역에서 연장되는 것으로 충분할 수 있다.

도시된 실시예에서는, 각 일방향 보조기의 조인트(21, 22, 23, 34, 45)의 전체 조인트 축(24, 25, 28, 36, 47)이 정확히 단 하나의 회전 자유도를 갖고 형성된다. 상기 제1 보조기 부품(30)의 연결 장치(20)의 조인트 축(24, 25, 28)은 실제 고관절의 회전 중심에 놓이는 정확히 하나의 점에서 교차하며, 여기서 제1 조인트(21)의 회전축(24)은 외전 또는 내전이 가능하도록 관상면에 대하여 수직이다. 제2 조인트(22)의 피봇축(25)은 주로 대퇴부의 신전 또는 굽힘에 이용되고 무릎 관절을 올리거나 또는 내리는 데 필요한 둔부 회전점이다. 실제 고관절의 하부에 배치되는 제3 조인트(23)는, 실질적으로 하지축(8)에 대하여 동일 선상에 있으므로 발 또는 전체 하지의 내회전 또는 외회전을 가능하게 하는 회전축(28)을 형성한다.

상기 연결 장치(20)의 피봇축(24, 25, 28)의 각각의 회전 자유도는, 서로 영향을 주지 않으며, 하지(3)의 다른 선회 부위에 의한 고관절의 자연스러운 움직임이 가능하도록, 특히 각각의 하지(3)의 외전 및 내전 그리고 내회전 및 외회전이 가능하도록, 서로 정렬된다.

도 3은, 우측 하지(3)가 내회전된, 보조기를 사용하지 않은 보조기 사용자(1)를 도시한 것이다. 각각의 축의 배향이 표시되어 있으며, 발목 관절(7) 및 무릎 관절(6)은 서로 대략 평행하고, 하지 축(8)은 발의 내회전 및 외회전을 가능하게 하며, 2개의 다른 둔부축, 즉, 시상면에 존재하고 하지(3)의 외전 및 내전을 가능하게 하는 둔부축(4), 및 관상면에 놓이고 하지(3)의 신전 및 굽힘을 가능하게 하는 둔부축(5)이 고관절에서 교차한다.

도 4는 도 3에 따른 자세에서 보조기(10)를 댄 것을 도시한 것이다. 우측 하지(3)의 내회전은 대체로 우측 제1 조인트(21)의 피봇축(24) 주위에서의 틸팅에 의해 그리고 제3 조인트(23)의 피봇축(28) 주위에서의 트위스팅에 의해 달성된다. 두 조인트(21, 23)에서의 회전 운동이 겹침으로써, 내회전 및 설치된 발 부재(50)에 의한 상응하는 회전도 가능하게 하는 것이 가능하므로, 본 보조기를 이용함으로써, 결과적으로 비정상적인 보행을 야기하는 휘돌림(circumduction)을 발생시키지 않고 커브를 도는 것이 용이하게 가능하다. 또한, 제3 조인트(23)의 피봇축(28)이, 제1 및 제2 조인트의 피봇축(24, 25)에 직교하게 배향되는 것이 아니라, 다른 피봇축(23, 24)에 대하여 경사를 이룬다는 것이 도 4로부터 도출된다. 이렇게 경사지게 위치된 제3 조인트(23)의 피봇축(28)에 의해, 두 평면에서의 하지의 움직임, 다리 회전 및 외전 또는 내전이 가능하다. 다리의 내회전 또는 외회전만을 원하는 경우, 이와 함께 유도되는, 오직 이 평면에서만 움직이는 회전 조인트(21)에서의 외전 또는 내전이, 보조기에 존재하는 단부가 외전 또는 내전을 수반하거나 이렇게 움직이도록 강제되지 않고, 보상된다. 본 보조기는 또한 하지가 정확하게 움직이도록 유도하는데, 하지의 이상적인 운동축에 대한 피봇축(24, 25, 28)의 동일하지 않은 배향은 보조기 내부에서 보상되며, 하지 회전시 제2 회전 조인트(22)는 관여하지 않고 다른 두 회전 조인트(21, 23)로부터 분리된다.

상기 제3 조인트(23)는 실제 고관절의 아래에 배치되고, 대퇴부의 후면에 있으면서 대퇴부에 대하여 뒤쪽으로 이격되게 존재하도록, 고관절에 대하여 뒤쪽으로 원위 방향으로 배치된다. 다리의 내회전 또는 외회전을 가능하게 하는 제3 조인트(23)의 피봇축(28)이 다리 축(8)에 대하여 동일 선상에 정렬되는 것은 불가능한데, 그 이유는 이를 위해서는 제3 조인트(23)가 발 아래에 배치되어야 하거나 또는 상기 피봇축(28)의 배향이 상기 회전축에 대하여 이격되어 평행하여야 하지만, 이것은 피봇축(24, 25, 28)이 공통점(100)에서 교차하는 것을 방해하기 때문이다.

도 5는 각각 조인트(22, 23)에 의해 서로 결합되어 있는 3개의 조인트 섹션(31, 32, 33)을 갖는 연결 장치(20)를 상세히 도시한 것이다. 상기 고정 장치(11)는, 부분적으로 도시되어 있고, 동시에, 그 피봇축(24)이 하지의 외전 및 내전을 가능하게 하는 제1 조인트(21) 사이의 연결을 나타내고 있다.

도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 조인트(21, 22, 23)의 각각의 피봇축(24, 25, 28)은 보조기 사용자의 안에 있는 공통점(100)에서 교차하고, 가상의 관절이 또한 실제 고관절의 회전점 안으로 돌출된다. 이로써 둔부에서의 완전하고 자연스러운 움직임을 실현하는 것이 가능하다. 상기 연결 장치(20)의 모든 조인트(21, 22, 23)는 각각 단 하나의 자유도, 즉 하나의 회전 자유도를 가지며, 상기 제1 보조기 부품(30)을 상기 고정 장치(11)와 결합시키는 제1 조인트(21)의 피봇축(24)은, 다른 피봇축(25, 28)이 실질적으로 관상면에 있는 동안 시상면에 존재하고, 상기 연결 장치(20)의 조인트(21, 22, 23)의 피봇축(24, 25, 28)의 자유도는 서로 영향을 주지 않고 서로 분리되어 있다.

도 5에는 좌측 하지용 보조기의 일부의 형태가 도시되어 있다. 제1 회전 조인트(21)는, 그 피봇축(24)이 실제 고관절과 실질적으로 동일한 높이에 배치되도록 배치되고, 반면에 주로 굽힘 및 신전에 관여하는 제2 조인트(22)는 실제 고관절의 높이보다 다소 아래에, 따라서 제1 피봇축(24)이 지나가는 수평면 아래에 배치된다. 상기 회전 조인트(22)도 또한 실제 고관절과 같은 평면에 또는 실제 고관절 위에 있을 수 있다. 상기 제2 회전 조인트(22)가 지나가는 제2 피봇축(25)은 공통점(100)에서 상기 제1 피봇축(24)과 교차하므로, 상기 제2 피봇축(25)은 상기 공통점(100)의 방향으로 비스듬히 상향으로 배향되어 전개된다.

상기 제3 조인트(23)의 피봇축(28)은 제1 피봇축(24)이 연장되는 시상면 안에 존재하는 것이 바람직하다. 그러나, 두 축(24, 28) 사이의 각도는 이러한 시상면의 외부 구간에서도 예각이므로, 상기 제3 조인트(23)를 보조기 사용자의 골반 아래에 그리고 고관절의 뒤쪽 아래에 배치하는 것이 가능하다.

상기 공통점(100)이 있는 수평면 아래에 제2 회전 조인트(22)를 포지셔닝하므로, 제2 및 제3 조인트(22, 23)의 피봇축(25, 28) 사이에도 예각이 생긴다. 따라서, 3개의 축(24, 25, 28)이 모두 서로 직교하지 않는다.

모든 조인트(21, 22, 23, 34, 45)에서, 신체적 제한 또는 필요한 치료적 제한시에 최대 피봇 각도의 한정 또는 맞춤이 가능하도록, 피봇 범위는 조절가능하게 형성될 수 있다.

또한, 움직일 때 보조기 사용자를 지원하기 위해, 예를 들어 대퇴부 및/또는 하퇴부의 신전 또는 굽힘을 실행하기 위해 구동기 또는 에너지 저장기, 예를 들어 모터를 적어도 하나의 연결 장치에 할당하는 것이 가능하다.

도 6에는 보조기 사용자(1) 옆에 보조기의 부분도를 정면도로 도시한 것이다. 고정 섹션(33) 및 그 피봇축(25)이 실질적으로 둔부에서의 굽힘 및 신전을 가능하게 하고 상기 고정 섹션(3)과 후속 섹션(32)을 결합시키는 조인트(22) 외에, 보조기 사용자(1)의 양쪽에 구동기(70)가 제공되어 있고, 이것에 의해, 상기 연결 장치(30)는 대퇴부에 고정된 상기 피봇축(25) 둘레에서 움직일 수 있어, 환자가 고관절에서의 신전 또는 굽힘을 달성할 수 있다.

도 7은 보조기 사용자(1)에게 설치되는 보조기(10)의 상면도를 도시한 것으로, 등 커프스 형태의 고정 수단이 허리 벨트에 의해 보조기 사용자(1)에게 고정된다. 상기 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 보조기 사용자(1)의 옆에 측방으로 배치되는 조인트(25)의 피봇축(25)은 출발 위치에서 실질적으로 관상면에서 연장되어 실제 고관절을 지나가므로, 조인트 섹션(33, 32)과 연결되는 구동기(70)가 우측 하지 뿐만 아니라 좌측 하지의 굽힘을 지원하거나 실행할 수 있다. 이 상면도에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 고정 장치(11)와 고정 섹션(32)을 연결하는 조인트(21)는 의족 사용자 뒤에 배치되고 피봇축(24)은 실질적으로 시상면에서 수평으로 전방을 향하므로, 하지의 외전 또는 내전이 가능하다. 이를 위하여 연결 섹션(33)의 다른 섹션은 각각 상승하거나 하강한다.

도 7의 상면도에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 제1 조인트(21)에 대해서 뿐만 아니라 제2 조인트(22)에 대해서도 원위에 배치되는 제3 조인트(23)는 보조기 사용자(1) 뒤에 배치되고 비스듬히 상향을 가리키는 피봇축(28)을 형성하며, 이 피봇축도 실질적으로 각각의 하지의 시상면에 존재하고 실제 고관절 범위에서 다른 두 조인트(21, 22)의 다른 두 회전축(24, 25)과 교차한다.

도 8은 처음 상태의 보조기(10)를 측면도로 도시한 것이다. 고정 장치(11)는 이것에 고정된 보조기(10)와 함께 커프스 형상으로 형성되며, 상기 커프스는 벨트 형상의 벨크로 파스너에 의해 신체에 고정될 수 있다. 또한, 제1 보조기 부품(30)의 대퇴부 부목(31)이 보이는데, 이 부목은 대퇴부를 감싸는 커프스 안에 배치되는 벨트(60)에 의해 대퇴부에 고정될 수 있다. 하퇴부를 하퇴부 부목(40)에 고정하기 위하여, 보조기 무릎 관절(34)의 아래에는 하퇴부 커프스(60)가 배치되며, 보조기 발목 관절(45) 부위에는 발목 커프스(60)가 배치된다. 보조기 발목 관절(45)에 의해 발 부재(50)가 하퇴부 부목(40)과 피봇가능하게 연결될 수 있다. 보조기 발목 관절(45) 주위에서의 발바닥 굽힘 또는 후방 신전 이외에도, 시상면에서 배향되는 실질적으로 수평 배향된 피봇축 주위에서도 발 부재(50)의 피봇이 이루어질 수 있다.

도 8에서 도출되는 바와 같이, 각각 각각의 보조기 부품의 굽힘 또는 신전을 가능하게 하는 다수의 구동기(70)가 보조기에 할당된다. 조인트(22)의 피봇축(25) 주위에서의 대퇴부의 굽힘이 가능하도록, 구동기(70)는 고정 섹션(33)과 중간 섹션(32) 사이에 배치된다. 또한, 상기 대퇴부 부목(31)에는, 보조기 무릎 관절(34) 주위에서의 대퇴부 부목(31)에 대한 하퇴부 부목(40)의 굽힘 또는 신전을 위해, 다른 구동기(70)가 배치된다. 무릎 관절축 주위에서의 굽힘을 위해 제3의 구동기(70)가 상기 하퇴부 부목(40)에 배치되어, 실질적인 보행 움직임이 상기 구동기(70)에 의해 유도되거나 지원될 수 있다.

도 8에 따른 측면도로부터 도출되는 바와 같이, 제1 조인트(21) 및 이에 따라 하지의 외전 및 내전을 가능하게 하는 제1 피봇축(24)도 공통점(100) 또는 가상의 고관절(100)과 공통의 높이에 존재한다. 상기 피봇축(25) 위에서, 긴급한 신전 및 굽힘에 관여하는 제2 회전 조인트(22)는, 상기 공통점(100)의 아래에, 또한 상기 제1 피봇축(24)에 대하여 원위로 오프셋되어 존재하며, 제1 피봇축(25)은 상기 공통점(100)의 아래에 또는 같은 높이에 있을 수 있다. 제3 조인트(23)도 상기 제2 회전 조인트(22)에 대하여 또는 상기 피봇축(25)에 대하여 원위로 오프셋되어, 따라서 골반 아래, 상기 공통점(100)과 보조기 무릎 관절(34) 사이의 대략 중간에 존재한다.

도 9는 우측 하단부가 상기 피봇축(25)에 대하여 구부러진 위치에 있는 보조기(10)의 모습을 도시한 것이다. 가상의 고관절(100) 주위에서, 또한 연결 장치(20)의 3개의 축이 교차하는 점 주위에서 피봇이 일어난다. 자연스러운 움직임에 가깝도록 보조기 무릎 관절(34)이 동시에 굴절되므로, 하퇴부 부목(40)은 실질적으로 수직 배향되어 존재한다.

도 10은 하지보조기 형상의 보조기 구현예를 정면도로 도시한 것이다. 고정 장치(11) 외에 고정 장치(11)와 고정 섹션(33) 사이에서의 외전 및 내전의 실행을 위한 제1 조인트(21)가 중간 부목의 양쪽에 배치되어 있다. 주로 하지 보조기의 내회전 및 외회전에 기여하는 제3 조인트(23)와 제1 조인트(21)의 피봇축의 정렬과 같이, 제2 조인트(22) 주위에서 상기 고정 섹션(33)에 대한 제2 조인트 섹션(32)의 회전을 실행하기 위해 구동기(70)도 볼 수 있다.

보조기 무릎 관절(34), 보조기 발목 관절(45), 및 외향 또는 내향으로 발 부재(50)를 피봇시키기 위한 피봇축(55)과 같이, 각각의 하단부에 보조기를 고정하기 위한 벨트를 구비한 커프스(60)도 볼 수 있다.

Claims (28)

1. 하지 보조기(10)를 보조기 사용자(1)의 신체(2)에 고정하기 위한 고정 장치(11) 및 보조기 사용자(1)의 하지(3)에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품(30)을 상기 고정 장치(11)에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치(20)를 포함하는 하지 보조기(10)로서, 상기 연결 장치(20)는 각각 하나 이상의 피봇축(24, 25, 28)을 갖는 적어도 3개의 조인트(21, 22, 23)를 갖고 상기 하나 이상의 피봇축(24, 25, 28) 각각이 하나의 공통점(100)에서 교차하고, 피봇축(24, 25, 28) 중 적어도 2개는 서로 직교하지 않게 정렬되는, 하지 보조기.
2. 청구항 1에 있어서,
   적어도 하나의 구동기 또는 에너지 저장기가 상기 연결 장치(20)에 할당되어 있는, 하지 보조기.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   연결 장치(20)의 적어도 하나의 조인트(22)의 피봇축(25)의 자유도는 나머지 조인트(21, 23)의 피봇축(24, 28)의 자유도에 영향을 주지 않는, 하지 보조기.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   피봇축(24, 25, 28)은 보조기 사용자(1)의 고관절의 회전점에서 교차하는, 하지 보조기.
5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 고정 장치(11)가 상기 보조기(10)를 골반, 복부 또는 허리에 고정하기 위해 형성되고 제1 보조기 부품(30)이 대퇴부 부목으로서 형성되는, 하지 보조기.
6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제1 보조기 부품(30)은 서로 연접식으로 결합되는 다수의 섹션(31, 32, 33)을 갖는, 하지 보조기.
7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 제1 보조기 부품(30)에 적어도 하나의 다른 보조기 부품(40, 50)이 연접식으로 고정되는, 하지 보조기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 적어도 하나의 다른 보조기 부품(40, 50)은 하지(3)에 고정가능하게 형성되는, 하지 보조기.
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 다른 보조기 부품들(40, 50) 사이의 조인트(34, 45)의 피봇축(36, 47)이, 하지 보조기(10)가 장착된 상태에서, 하지(3)의 관절축(6, 7)과 정렬되는, 하지 보조기.
10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 연결 장치(20)의 조인트(21, 22, 23)의 피봇축(24, 25, 28)은 각각 정확히 하나의 자유도를 갖는, 하지 보조기.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 조인트(21, 22, 23, 34, 45)의 피봇 범위는 조절될 수 있는, 하지 보조기.
12. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    하나의 피봇축(25)은 둔부의 신전 및 굽힘을 가능하게 하고, 이 피봇축(25) 주위에서 작용하는 구동기가 상기 연결 장치(20)에 할당되는, 하지 보조기.
13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    하나의 축(25)의 구동시 어떠한 모멘트도 다른 축(24, 28)에 인가되지 않는, 하지 보조기.
14. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    하나의 비구동축(25) 또는 다수의 비구동축(24, 28) 주위에서의 모멘트가 다른 축들(24, 28) 또는 다른 축(25)에 어떠한 영향도 미치지 않는 것을, 하지 보조기.
15. 보조기(10)를 보조기 사용자(1)의 신체(2)에 고정하기 위한 고정 장치(11) 및 보조기 사용자(1)의 사지(3)에 고정될 수 있는 제1 보조기 부품(30)을 상기 고정 장치(11)에 대하여 피봇가능하게 설치하는 데 이용되는 적어도 하나의 연결 장치(20)를 포함하는 보조기(10)로서, 상기 연결 장치(20)는 각각 하나의 피봇축(24, 25, 28)을 갖는 적어도 3개의 조인트(21, 22, 23)를 갖고 상기 피봇축(24, 25, 28)은 하나의 공통점(100)에서 교차하는 상기 보조기에 있어서, 연결 장치(20)의 적어도 하나의 조인트(22)의 피봇축(25)의 자유도가 나머지 조인트(21, 23)의 피봇축(24, 28)의 자유도에 영향을 주지 않는, 보조기.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 피봇축(24, 25, 28)은 하나의 공통점(100)에서 교차하고 상기 공통점(100)에서 적어도 3의 독립적인 자유도를 형성하는, 보조기.
17. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 피봇축(24, 25, 28)은 보조기 사용자(1)의 실제 관절의 회전점에서 교차하는, 보조기.
18. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    적어도 하나의 구동기 또는 에너지 저장기가 상기 연결 장치(20)에 할당되어 있는, 보조기.
19. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 제1 보조기 부품(30)은 서로 연접식으로 결합되는 다수의 섹션(31, 32, 33)을 갖는, 보조기.
20. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 제1 보조기 부품(30)에 적어도 하나의 다른 보조기 부품(40, 50)이 연접식으로 고정되는, 보조기.
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 적어도 하나의 다른 보조기 부품(40, 50)은 사지(3)에 고정가능하게 형성되는, 보조기.
22. 청구항 21에 있어서,
    상기 다른 보조기 부품들(40, 50) 사이의 조인트(34, 45)의 피봇축(36, 47)이, 보조기(10)가 장착된 상태에서, 사지(3)의 관절축(6, 7)과 정렬되는, 보조기.
23. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 연결 장치(20)의 조인트(21, 22, 23)의 피봇축(24, 25, 28)은 각각 하나의 자유도를 갖는, 보조기.
24. 청구항 22에 있어서,
    상기 조인트(21, 22, 23, 34, 45)의 피봇 범위는 조절될 수 있는, 보조기.
25. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    상기 피봇축(24, 25, 28) 중 적어도 2개는 서로 직교하지 않게 정렬되는, 보조기.
26. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    하나의 축(25)의 구동시 어떠한 모멘트도 다른 축(24, 28)에 인가되지 않는, 보조기.
27. 청구항 15 또는 16에 있어서,
    비구동축(24, 25, 28) 주위에서의 모멘트가 다른 축들(24; 25; 28)에 어떠한 영향도 미치지 않는, 보조기.
    
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