KR102408473B1 - 사용자의 양 팔을 지지하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는:
- 팔(4)에 배치되기 위한 팔 외피(10)를 각각 구비한 2개의 팔 지지 요소(6),
- 적어도 하나의 수동 액추에이터(26),
* 여기서, 이는 팔 지지 요소(6) 중 적어도 하나에 힘을 가하도록 구성되고,
- 힘이 가해지기 위한 적어도 하나의 카운터 베어링(14), 여기서, 이는,
* 적어도 하나의 카운터 베어링 요소(16)를 포함하고,
* 상기 팔 지지 요소 각각으로부터 상기 카운터 베어링 요소(16)로 반력(counter force)을 전달하도록 구성된 적어도 2개의 힘 전달 요소(18)를 포함하고,
여기서, 상기 힘 전달 요소(18)는 상기 카운터 베어링 요소(16)에 대해 이동될 수 있도록, 특히, 적어도 하나의 회전 축을 중심으로 회전될 수 있도록 카운터 베어링 요소(16)에 배치된다.

Description

사용자의 양 팔을 지지하기 위한 장치
본 발명은 사용자의 두 팔을 지지하기 위한 장치에 대한 것으로서, 상기 장치는 2개의 팔 지지 요소를 구비하고, 이들 각각은 팔에 배치하기 위한 팔 외피, 상기 팔 지지 요소 중 적어도 하나에 힘을 가하도록 구성된 적어도 하나의 수동 액추에이터(passive actuator) 및 적용될 힘을 위한 적어도 하나의 카운터 베어링(counter bearing)을 구비하고, 적어도 하나의 카운터 베어링 요소 및 상기 팔 지지 요소 중 하나로부터 카운터 베어링 요소로 반력(counter-force)을 전달하도록 구성된 적어도 2개의 힘 전달 요소를 특징으로 한다.
이러한 유형의 장치는 예를 들면, US 2016/0081871 A1에 개시되어 있다. 이는 사용자의 몸통 주위에 배치될 수 있는 스트렙 형태로 디자인된 카운터 베어링 요소를 특징으로 한다. 2개의 지지 버팀대는 사용자의 등을 따라 그의 어깨로 돌아가고, 상기 지지 버팀대 각각은 사용자의 어깨 위와 옆에 있는 조인트에 연결되어, 팔이 들어올려질 수 있다. 스프링 요소는 상부 방향 힘이 팔 외피에 가해질 수 있는 방식으로 상응하는 조인트에 배치되어, 예를 들어, 무거운 물체를 들어올릴 때 또는 사용자의 머리 위에서 작업할 때, 팔이 지지될 수 있다. 팔이 내려지면, 압력은 팔 외피에 팔에 의해 가해져야 하며, 이러한 압력은 스프링 요소에 의해 가해진 힘을 초과하여, 팔이 내려지게 한다.
WO 2014/093408 A2 및 US 9 427 865 B2는 유사한 장치를 개시하며, 이들 각각은 스프링, 특히 인장 스프링을 특징으로 하며, 이는 보우덴 케이블(Bowden cable)에 연결되고, 상기 스프링은 수동 액추에이터를 작동하는 기계식 에너지 저장 장치로서 기능한다. 상기 보우덴 케이블은 카운터 베어링 요소에 대한 팔 지지 요소의 움직임을 의미하는 팔의 선회 시, 스프링이 늘어나서 기계식 에너지 저장 장치가 에너지를 충전하는 방식으로 안내된다.
특히, 장치의 사용자가 걸려 넘어지거나 또는 넘어지고 예를 들면 구르는 경우, 이러한 유형의 장치는 사용자가 위험해질 수 있으며 부상을 야기할 수 있다.
종래 기술에 따라, 어깨 조인트의 외측에 배열된 장치의 조인트가 그 조인트 축과 선회 축이 어깨 조인트의 상응하는 축을 통해 지나가도록 가능한 정밀하게 배열될지라도, 아마도 자연스런 어깨와 이에 따른 사용자의 팔이 실행할 수 있는 모든 움직임이 모방될 수 있는 것이 일어날 수 있다.
사용자의 머리 위에서 작업이 수행되는 동안 팔을 지지하는 능동 장치(active device)가 EP 3 156 193 A1에 개시된다. 팔 외피는 다수의 상이한 조인트에 의해 서로 연결되고 프레임 요소에 연결된다. 이는 어깨 조인트에 의해 실행 가능하며 또한 장착된 장치를 통해 가능한 많은 움직임을 제공해야 한다. 그러나, 구성요소의 수로 인해, 장치는 커치고, 구조적으로 복잡해져 비용이 비싸진다. 또한, 장치는 두 개의 힌지 조인트를 통해 어깨 조인트를 모방하려 시도한다는 것을 주목해야 한다. 이는 자연스런 어깨 조인트가 수행할 수 있는 모든 움직임이 가능하지 않다는 것을 의미한다. 특히, 특정한 방향으로 팔을 들어올릴 때, 움직임을 수행할 조인트는 무엇보다 오른쪽 위치로 이동되어 그 선회 축이 원하는 방향을 가리키도록 해야한다. 이는 추가적이고 부자연스런 움직임의 실행을 필요로 할 수 있으며, 이는 사용자의 편안함 수준을 낮춰 장치의 사용자의 수용도를 감소시킨다.
특히, 무거운 물체를 들어올리는 것 또는 사용자의 머리 위에서 수행되는 작업을 지지하는 장치와 같은 추가 지지 장치는 WO 2014/195373 A1 및 US 2016/339582 A1에 공지된다. 그러나, 이러한 장치는 지지가 필요한 것으로 간주되는 특정 움직임만으로 의도된다.
따라서, 본 발명은 이러한 단점을 해결하거나 적어도 이를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 청구항 1의 일반적인 용어에 따른 장치를 통해 당면한 과제를 해결하며, 이는 힘 전달 요소가 카운터 베어링 요소에 배열되어 카운터 베어링 요소에 대해 움직여질 수 있으며, 특히 적어도 하나의 회전축을 중심으로 회전될 수 있다는 사실을 특징으로 한다. 이를 위해, 힘 전달 요소는 예를 들면, 힌지, 볼 조인트 또는 다른 조인트를 통해 카운터 베어링 요소에 고정되거나 또는 예를 들어 힘 전달 요소의 하나의 단부에서 그 목적으로 위해 특별히 제공된 카운터 베어링 요소 상의 포켓 또는 브라켓으로 꽂히거나 삽입될 수 있다.
본 발명은 종종 조인트의 복잡하고 난해한 배열에도 불구하고, 이러한 보조기 및 장치가 착용자의 어께 영역에서의 많은 움직임을 모방할 수 없다는 지식에 기초한다. 이는 특히 카운터 베어링 요소에 대한 적어도 하나의 팔 지지 요소의 방향 및/또는 위치가 변화하고, 어깨의 움직임에 의해 야기되지 않는 것뿐만 아니라, 예를 들어 몸통, 척추 또는 어깨 이음 구조의 움직임에 의해서도 야기되지 않는 움직임에 적용된다. 사용자가 걸려 넘어지거나 또는 넘어지는, 설명된 상황에서, 이러한 움직임은 넘어짐 방지 및 부상을 피하는 것에 대해 특히 중요하다.
특히, EP 3 156 193 A1에 설명된 장치에 대해, 힌지 조인트가 해부학적 조인트에 대한 고정된 기준점을 필요로 하고 따라서 피벗점(pivot points)이 프레임에 의해 단단히 고정된다는 지식에 기초한다.
카운터 베어링 요소에 대한 힘 전달 요소의 가동성은 장치의 바람직한 구조에서, 팔 중 적어도 하나, 바람직하게 양팔의 움직임의 자유도가 장치에 의해 제한되지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명의 범주 내에서, 팔의 움직임의 자유가 장치에 의해 제한되지 않는다는 개념은 특히 장치의 사용자가 장치 없이 실행할 수 있는 모든 움직임이 또한 장치를 통해 가능하다는 것을 의미하도록 이해되어야 한다; 그러므로, 사용자는 최소한으로, 즉, 크게 중요하지 않은 것으로 제한된다. 특히, 이러한 움직임은 앞돌림(anteversion)과 뒤로 돌림(retroversion), 즉, 팔을 앞으로 그리고 뒤로 들어올리는 것, 외전 및 내전(abduction and adduction), 즉, 측면 방향으로의 팔의 올림 및 내림, 그리고, 어깨 조인트의 내부 및 외부 회전을 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 장치는 장치 없이 사람에 의해 사용될 수 있는 것과 동일한 각도로 휘돌림(circumduction)을 가능하게 한다. 휘돌림은 3개의 조인트 축의 주요 실행 가능한 움직임, 특히, 최대 운동 편향에 대한 팔의 원형 운동이며, 이는 그 끝이 어깨 조인트에 놓인 불규칙한 원뿔을 야기한다.
척추의 움직임, 특히 측면으로 및/또는 앞뒤로의 척추의 기울어지는 움직임 및/또는 그 길이방향 축에 대한 척추의 뒤틀림 움직임은 바람직하게 장치에 의해 방지되거나, 제한되거나 또는 불가능하게 되지 않는다. 본원에 설명된 모든 움직임은 바람직하게 장치에 의해 최대 움직임 편향 또는 움직임의 순서 어느것도 제한되지 않는다.
이 경우, 팔 외피는 적어도 하나의 카운터 베어링 요소와 관련된 적어도 3개의 병진 및 3개의 회전 자유도로 움직여질 수 있다. 종래에 공지된 장치는 겨우 회전 회전 자유도만 허용하지만, 본 발명에 따른 장치는 카운터 베어링 요소에 대한 팔 외피의 움직임을 가능하게 하며, 그러한 움직임은 예를 들어 공간에서의 방향을 따른 병진 운동만을 포함한다. 결과적으로, 팔 외피는 카운터 베어링 요소에 대해 상부 팔의 움직임을 추적하고 수행할 수 있으며, 이러한 움직임은 어깨의 움직임의 결과만이 아니라, 예를 들어, 척추 또는 다른 신체 부위의 움직을 요한다.
본원에 개시된 발명에 따른 장치의 바람직한 구성에서, 힘 전달 요소는 압축 힘 전달 요소, 특히 막대 또는 부목(splint)를 특징으로 하며, 거기에서 팔 지지 요소는 선회 축을 중심으로 선회될 수 있도록 배열된다. 이 경우, 종종 선회 축과의 단일 힌지 조인트를 제공하는 것으로 충분하다. 선회 축이 바람직하게 사실상 자연적인 어깨의 볼 조인트의 피봇 지점에서 만나는, 몇개의 조인트를 포함하는 복잡한 구조는 필요하지 않는다. 이는 상당히 구조가 단순하고 생산 비용이 감소된다.
장치는 장착된 상태에 있을 때, 팔 지지 요소가 힘 조인트 요소에 연결되는 방식으로, 조인트는 사용자의 바람직하게 어깨 블레이드 영역, 바람직하게 어깨 블레이드에 위치된다. 그러나, 이는 장착될 때 조인트가 사용자의 신체에 연결되는 것을 의미하지는 않으며; 이러한 접촉은 조인트가 사용자의 신체로 눌려지는 경우 사용자의 견갑골에서만 일어난다.
장치의 작동 중, 카운터 베어링 장치는 작용력이 전달되어야 하는 물체에 배치된다. 수동 액추에이터가 팔 지지 요소에 힘을 적용하는 것임을 고려하면, 상응하는 카운터 베어링은 그것이 지지될 수 있는 곳에 제공되어야 한다. 본 발명의 수단 내의 수동 액추에이터는 특히 모터가 아니다. 힘을 가하는데 필요한 에너지는 장치의 사용자 또는 착용자에 의해 생성된다. 일반적으로, 팔 지지 요소에 적용되게 되는 힘은 중력에 대응한다. 팔과 연결된 팔 지지 요소가 올려질 때, 에너지는 수동 액추에이터의 에너지 저장 장치로부터 회수된다. 대향하는 움직임이 실행되면, 즉, 팔의 내려짐, 이는 적용된 힘에 대해 일어난다. 수동 액추에이터의 에너지 저장 장치는 에너지가 공급된다. 본 발명의 수단 내의 수동 액추에이터의 경우, 이는 수동 액추에이터의 에너지 저장 장치의 조절 가능한 프리로드(preload)가 발생하지 않을 때에만 에너지의 소스(source)이다.
수동 액추에이터는 바람직하게 적어도 하나의 에너지 저장 시스템, 바람직하게 적어도 하나의 기계적인 에너지 저장 시스템을 특징으로 한다. 예를 들면, 이는 스프링 요소, 압력 액추에이터, 공압 및/또는 유압 시스템 및/또는 유압 에너지 저장 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스프링 요소는 회전 스프링 또는 일정한 힘 스프링 형태로, 압축 힘 전달 요소와 팔 지지 요소 사이의 조인트에 직접 배열될 수 있다. 고무 케이블과 같은 탄성 케이블의 형태의 탄성 요소가 고려될 수 있으며, 그 중 하나의 단부는 팔 지지 요소의 일부에 배치된다. 팔 지지 요소가 압축 힘 전달 요소에 대해 선회 축을 중심으로 선회되는 경우, 탄성 요소는 늘어나거나 압축되어, 에너지는 기계적인 에너지 저장 시스템으로 공급되거나 또는 그로부터 회수된다. 물론, 가스 스프링 또는 압축 스프링과 같은 다른 요소가 또한 고려될 수 있으며, 압축 스프링으로부터 나오는 압축력을 인장력으로 변환하는데 편향이 사용된다.
기계적 에너지 저장 시스템은 장치의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 에너지 저장 장치에 필요한 설치 공간이 이용 가능하고 에너지 저장 장치가 사용자의 팔이 움직이는 동안에도 방해를 유발하지 않는 위치가 선택된다. 따라서, 예를 들면, 상박(upper arm)에 배치될 수 있다.
바람직한 구성에서, 카운터 베어링 요소는 장치를 신체 부분, 특히 사용자의 몸통에 장치를 배치하기 위한, 장착 요소, 특히 스트랩(strap), 벨트, 붕대 또는 외피 요소이다. 장착 요소는 바람직하게는 한 쌍의 바지와 같은 의류 품목에 통합된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 카운터 베어링 요소는 사용자의 어깨에 장치를 배치하기 위한 적어도 하나의 어깨 요소를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 카운터 베어링 요소는 적어도 하나의 지면 접촉 요소를 가지므로, 반력이 지면으로 도입될 수 있게 한다. 이러한 지면 접촉 요소는 바람직하게는 외골격으로 설계되고 종래 기술로부터 알려져 있다. 예를 들면, 모터 구동식 또는 수동식으로 활성화되도록 설계될 수 있다.
카운터 베어링 요소가 사용자의 몸통, 특히 사용자의 엉덩이를 위한 장착 요소로서 설계된 경우, 요구되는 반력은 사용자에게 특히 편안하고 편리한 방식으로 전환될 수 있다. 엉덩이 영역을 통해 사용자의 신체에 도입되어 다리에 흡수된다. 지면 접촉 요소의 배치는 장치가 무거운 하중을 들어 올리는 동안 지지하는 데 사용되는 경우 특히 유리하다. 이 경우에, 사용자의 몸통, 특히 엉덩이를 위한 장착 요소로서 설계된 카운터 베어링 요소였지만, 무거운 하중에 의해 야기되는 추가 스트레인(strain)은 실제로 사용자의 어깨 영역에 의해 전환될 것이다; 그러나 이것은 다리를 통해 계속해야 한다. 이것은 적어도 하나의 지면 접점 요소를 사용하여 해결할 수 있다. 이 경우, 스트레인의 적어도 일부, 바람직하게는 완전한 추가적인 스트레인을 지면으로 전환할 수 있으며, 그 결과 사용자의 다리 및 특히 그의 무릎이 과도하게 부담되지 않는다. 이를 위해, 종래 기술로부터 알려진 원리인 능동 또는 수동 외골격과 같은 보조기(orthoses)가 사용될 수 있으며, 이 보조기는 엉덩이에서 무릎 및 발목을 통해 사용자의 발까지 연장된다.
예를 들어, 배낭 스트렙 또는 멜빵의 형태로 구성될 수 있는 어깨에 배치하기 위한 어깨 요소의 사용은 특히 장치의 작은 구성을 가능하게 한다. 그러나, 실제로 어깨 영역으로부터 전환되는 힘이 다른 지점에서 어깨 영역에 실제로 도입되어, 다른 카운터 베어링 요소의 사용에 비해 효과를 감소시키는 단점이 있다. 물론, 카운터 베어링 요소는 또한 어깨 또는 인체의 다른 부분, 특히 사용자 몸통의 다른 부분에 배치되는 가요성 또는 강성 요소일 수 있다.
힘 전달 요소의 배향이 몸통의 움직임 및/또는 사용자의 팔의 움직임에 의해 카운터 베어링 요소에 대해 변경될 수 있다면 유리한 것이 입증되었다. 카운터 베어링 요소에 대한 종방향 연장 방향 또는 힘 전달 요소의 각도 위치의 변화와 같은, 이러한 배향 변화의 결과로서, 다수의 움직임 및 자유도를 실현할 수 있으며, 바람직하게는 모든 움직임 및 자유도는 압축 힘 전달 요소상의 팔 지지 요소의 선회 배열에 의해 달성될 수 없다. 배향의 변화가 사용자의 몸통 및/또는 팔의 움직임에 의해 간단히 달성된다는 사실은 장치의 직관적인 동작을 보장한다. 압축 힘 전달 요소는 조인트, 특히 볼 조인트 또는 힌지에 의해 장착 요소에 연결되는 것이 바람직하다. 이 조인트의 정확한 구성은 의도된 목적과 환경, 특히 사용자의 개별 선호에 따른다. 예를 들어, 막대 또는 폴(pole)로 설계되고, 예를 들어, 벨트 또는 스트랩으로 설계되는 장착 요소와 관련되는 압축 힘 전달 장치의 선회를 가능하게 하는 볼 조인트가 사용될 수 있다. 이러한 유형의 조인트는 또한 비틀림, 즉 그 자신의 종축을 중심으로의 압축 힘 전달 요소의 회전을 허용할 수 있다. 그러나, 적용 가능한 경우, 간단한 힌지 조인트의 제공이 충분해야 하며, 압축 힘 전달 요소는 상기 힌지 조인트를 통해 부착 요소 상에 배치된다. 특히, 장착 요소가 너무 유연하여 장착 요소에 대한 압축 힘 전달 요소의 움직임을 여전히 가능하게 하면 충분하며, 이러한 움직임은 장착 요소의 변형을 초래한다. 장착 요소 자체가 가요성 요소로 설계되면, 이 변형은 사용자의 팔 및/또는 몸통의 대응하는 움직임에 따라 역전된다. 결과적으로, 이 시점에서, 압축 힘 전달 장치와 장착 요소 사이의 가능한 간단한 연결이 달성된다.
압축 힘 전달 장치가 팔 지지 요소 상에 배열되는 것을 통해 조인트는 다른 방식으로 설계될 수 있다. 프리즘 조인트(prismatic joint) 또는 체인 조인트(chain joint) 또는 폴딩 메커니즘(folding mechanism)으로서 설계될 수 있다. 벤딩 스프링(bending springs)과 같은 탄성 요소는 또한 조인트 및 적어도 기계적 에너지 저장 장치로서 동시에 사용될 수 있다. 물론, 예를 들어 푸시-풀 케이블(push-pull cable) 형태의 보우덴 케이블 원리도 사용될 수 있다.
팔 지지 요소는 바람직하게는 스페이서(spacer) 요소 상에 배열된 팔 외피를 포함한다. 팔 지지 요소의 일부인 이러한 스페이서 요소는 바람직하게는 압축 힘 전달 요소 또는 힘 전달 요소에 연결된다. 예를 들어, 스플라인 또는 막대로서 설계되고, 막대 또는 스플라인으로 설계된 스페이서 요소가 적용 가능한 경우, 압축 힘 전달 요소의 길이는 바람직하게 착용자의 상박의 잠재적 운동의 전체 각도 범위가 커버되도록 선택된다. 팔 외피는 바람직하게 장치를 착용하기에 편안하게 하기 위해 스페이서 요소 상에 유연하게 배열된다.
바람직한 구성에서, 수동 액추에이터는 카운터 베어링 요소에 대한 적어도 하나의 팔 지지 요소의 위치 및/또는 배향에 따르며, 특히, 선회 축을 중심으로 팔 지지 요소의 선회 각도에 따르는 힘을 가하도록 구성되며, 수동 액추에이터는 바람직하게 팔 지지 요소에 편심으로 힘을 가한다. 힘은 바람직하게 팔 지지 요소의 스페이서 요소에 적용된다. 예를 들어, 상박 및 이에 따른 팔 지지 요소의 위치 및 각도 위치와 상관없이 동일한 힘이 항상 적용되는 일정한 힘 스프링을 수동 액추에이터로 사용하는 대신에, 팔 및 이에 따른 팔 지지 요소의 위치 및/또는 각도 위치에 따라 상이한 힘이 적용될 수 있는 수동 액추에이터가 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들면, 팔이 수직, 즉 중력 법칙을 따르는 방향에 대해 특정 각도를 초과하지 않는 한 힘을 가하지 않는 것이 유리하다. 이 각도는 예를 들어 45 °, 60 ° 또는 90 ° 일 수 있다. 팔이 이 각도를 초과하여 상승될 때만 수동 액추에이터에 의해 힘이 가해지는 것이 바람직하며, 상기 힘은 중력에 대응한다. 이 힘은 압축 힘 전달 요소에 대한 상박 및 이에 따른 팔 지지 요소의 지속적인 상승, 즉 회전에 따라 변할 수 있다. 이를 위해, 캠 디스크(cam discs), 기어 또는 슬롯과 같은 다른 힘-경로-기능이 사용될 수 있다. 최대 힘은 바람직하게 70 ° 내지 120 °의 각도 범위 내에서, 특히 바람직하게는 90 °에서 적용된다.
바람직하게는, 수동 액추에이터에 의해 가해질 수 있는 힘은 수동 액추에이터의 변경 가능한 프리로드 및/또는 팔 지지 요소에 대한 힘의 적용의 조정 가능한 편심에 의해 변경될 수 있다.
바람직한 구성에서, 힘 전달 요소는 장치가 장착될 때 팔 지지 요소가 사용자의 몸통으로부터 멀어지도록 배치되는 힘 전달 요소의 일부를 방지하는 가이드에 장착된다. 구조적으로 특히 간단한 구성에서, 가이드는 바람직하게는 직물로 만들어진 루프(loop) 또는 슬리브(sleeve)를 지칭한다. 가이드는 바람직하게는 위치 설정 보조로서 기능한다. 가이드에 대한 힘 전달 요소의 이동은 유리하지만 필요하지는 않다.
장치가 두 팔을 지지하기 위한 2개의 팔 지지 요소를 특징으로 하는 경우가 특히 바람직하며, 여기서, 2개의 팔 지지 요소 각각은 팔 외피를 가지며 바람직하게는 선회될 수 있도록 힘 전달 요소 상에 배열되며, 적어도 하나의 연결 요소, 특히 인장 요소는 바람직하게 힘 전달 요소 모두에 인장력이 바람직하게 적용될 수 있도록 힘 전달 요소들 사이에 배치된다. 이는 또한 카운터 베어링으로부터 멀어지는 힘 전달 요소의 단부가 사용자의 신체, 특히 몸통으로부터 너무 멀어지는 것을 방지한다. 더욱이, 팔 외피는 바람직하게 이러한 인장 요소에 의해 사용자의 팔의 제자리에 유지되어, 변위를 크게 또는 완전히 방지한다.
특히, 2개의 팔 지지 요소 및 2개의 힘 전달 요소가 제공되는 경우, 이들은 또한 예를 들면 십자형으로 2차원 층으로 배열될 수 있다. 여러 지지대 또는 스프링, 탄성 또는 기계적 에너지 저장 장치 또는 다른 힘 전달 또는 힘 적용 요소를 사용하는 것도 가능하다. 2차원 배열은 장착 상태에 있을 때 장치가 특히 부피가 크지 않아서 일상 활동 중에 덜 지장을 주는 것을 의미한다. 또한, 힘 전달 요소가 사용자 몸통의 움직임을 보다 쉽게 따를 수 있게 한다.
장치는 바람직하게 사용자의 상이한 물리적 치수에 맞도록 조정될 수 있다. 결과적으로, 장치는 다양하고 유연하다; 또한 물리적 치수를 변화시킴으로써, 사용자에게 다른 장치를 제공할 필요가 없게 된다. 예를 들어, 힘 전달 요소의 길이, 특히 압축 힘 전달 요소의 형태는 예를 들면 신축 가능한 막대(telescopic rod)를 통해 조정될 수 있다. 이들은 퀵-릴리스 레버(quick-release levers) 또는 선회 자물쇠를 포함하여, 잠금 해제, 길이 조정 및 후속 잠금을 매우 쉽게 할 수 있다. 이것은 바람직하게는 무한 가변 구성으로 제공된다. 그러나 별도의 등급 조정을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 원하는 길이가 설정될 때 (내부에 스프링 부하식으로 되어 있는) 핀이 맞물리는 잠금 보어가 제공될 수 있다. 길이를 조정하기 위해, 핀이 신축 가능한 막대 내로 밀려지고 신축 가능식 막대의 수많은 요소들이 서로에 대해 시프트된다.
물론, 팔 지지 요소의 스페이서 요소의 길이는 또한 동일한 방식으로 조정될 수 있다. 신축 가능(telescope) 또는 신축 가능한 막대도 이 목적으로 사용될 수 있다. 대안 적으로 또는 부가적으로, 팔 외피는 부적합을 보상하기 위해 스페이서 요소상에서 또는 스페이서 요소 내에서 미끄러지도록 설계될 수 있다. 이 경우, 어깨에 대한 상박(upper arm)의 특정 이동은 거리 요소에 대해 팔 외피의 이동을 초래하여, 팔 외피는 항상 동일한 영역에서 사용자의 팔과 접촉하게 된다.
신축 가능식(telescope)에 대한 대안으로, 길이 및 방향을 세팅하기 위해 상박에 꼬인 나선(inter-twisted spirals) 또는 피봇 베어링(pivot bearings)이 사용될 수 있다.
힘 전달 요소가 장착 요소 상에 배열되는 조인트는 바람직하게는 각각의 장착 요소 상에 단단히 장착된다. 상기 요소가 스트랩 또는 벨트로 설계되면, 그 길이는 쉽게 조절될 수 있으며, 이는 조인트의 위치 또한 쉽게 조절된다는 것을 의미한다. 대안적으로 또는 부가적으로, (예를 들어 클립(clip)으로 설계될 수 있는) 조인트는 또한 분리 가능하도록 장착 요소에 연결되거나 연결될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 부목(splint), 슬롯(slot) 또는 다른 윤곽을 따라 시프트될 수 있는 방식으로 구성될 수 있다. 다른 가능성은 벨트 파우치(pouch) 내부의 배열, 예를 들어 핀 파스너(pin fastener) 같은, 스키 부츠에서 일반적인 소위 래칫 클로저를 통해 또는 벨크로 파스너(velcro fastener)를 통한 조인트의 연결을 포함한다.
장치가 의류 품목, 특히 재킷이나 셔츠에 통합되어 있으면 장치의 올바른 크기를 쉽게 식별할 수 있다. 특히, 장착 요소는 바람직하게는 한 쌍의 바지에 통합된다. 이 경우 올바른 크기의 의류 품목을 선택하기 위해서는 사용자의 의류 크기만 식별하면 된다.
다양한 크기 및 강도의 사용자를 위해 액추에이터에 의해 다양한 강도의 힘이 가해져야 한다는 것을 고려할 때, 적용되는 힘의 강도가 조절 가능한 것이 유리한 것으로 입증되었다. 이것은, 예를 들어, 코일 스프링과 같은, 스프링 요소의 프리로드가 예를 들면 회전 다이얼 또는 슬라이딩 메커니즘을 통해 조정될 수 있음을 보장함으로써 달성될 수 있다. 느슨해진 스프링의 길이, 즉, 부하가 없는 스프링의 길이도 조절 가능하다. 대안적으로 또는 부가적으로, 몇몇 코일 또는 스프링 요소가 제공 될 수 있으며, 이는 개별적으로 또는 집합적으로 작동될 수 있고, 반드시 필요하지는 않지만 상이한 스프링 상수 및 경도를 특징으로 할 수 있다. 팔 지지 요소, 특히 팔 지지 요소의 스페이서 요소 상에 수동 액추에이터에 의해 가해지는 힘을 받게 되는 응력 중심 간의 길이(lever arm) 또한 조정될 수 있으며, 예를 들어, 고정 나사에 의해 변경될 수 있다. 보우덴 케이블의 말단 정지부에 대해 동일하게 적용된다. 세팅은 기계적으로 또는 실행되거나 또는 예를 들면 모터에 의해 기계적으로 실행될 수 있다. 메카트로닉(mechatronic) 조정성은, 예를 들어, 공구와 같은 아이템이 유지되기 때문에 더 큰 지지력이 요구되거나 원하는 경우와 같이, 적용 가능한 힘이 적응적으로 조절될 수 있다면 유리하다.
장치가 장착될 때까지, 스프링 요소 및 다른 기계식, 유압식 또는 공압식 에너지 저장 장치가 장력을 받지 않는 경우 특히 편리함이 입증되었다. 또한 장치를 제거하면 느슨해질 수 있다. 이는, 예를 들면, 각각의 스프링 요소에 연결되는 레버, 루프 또는 분리 가능한 클램핑 연결에 의해 발생할 수 있으며, 적용 가능한 경우, 원하는 정도로 스프링의 인장을 허용한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 예를 들어, 스프링 요소의 하나의 단부가 배열되는 슬라이드가 제공될 수 있다. 가이드 요소를 따라 슬라이더를 이동시키면, 스프링 또는 스프링 요소를 팽팽하게 하거나 느슨하게 할 수 있다. 특정 위치에서의 잠금 및 고정은 바람직하게 가이드 요소상의 슬라이드를 기울임으로써 달성된다.
팔 외피가 자체-폐쇄 외피인 경우, 바람직하게는 그 안에 팔이 없는 한 개방되어 있다. 팔이 외피에 삽입되면 활성화 메커니즘이 촉발되어 외파가 닫힌다. 이 메커니즘은 스프링 요소의 장력을 조절하는 데에도 사용할 수 있다.
장치는 바람직하게 힘 전달 요소에 대한 팔 지지 요소의 움직임이 적어도 하나의 방향으로 차단될 수 있는 차단 장치를 구비한다; 바람직하게, 움직임은 완전히 차단될 수 있다.
적어도 하나의 인장 요소, 특히, 적어도 하나의 인장 스프링은 바람직하게, 팔 지지 요소들 사이에 위치된다. 결과적으로, 인장력은 각각의 다른 팔 지지 요소의 방향에서 작용하는 팔 지지 요소 각각에 가해진다. 놀랍게도, 이는 장치의 착용자가 적합하거나 비정상적인 움직임을 수행하더라도, 힘 전달 요소가 착용자의 몸통으로부터 멀어지지 않도록 보장한다. 이것은, 예를 들어, 장치의 구성 요소가 다른 물체 또는 도어 프레임에 부딪칠 위험을 감소시키며, 이는 장치의 착용자의 수용을 감소시킬 것이다.
바람직하게는, 팔 외피 중 하나 이상, 바람직하게는 양쪽 팔 외피는 체결 요소, 특히 스트랩으로 설계된 것을 특징으로 한다. 이 체결 요소는 팔을 둘러 팔 외피를 고정시키는 데 사용된다. 예를 들면, 스트랩은 팔을 둘러서 감싸질 수 있으며, 스트랩의 자유 단부에 배치될 수 있고 예를 들어 벨크로 파스너로서 설계될 수 있는 고정 요소에 의해 팔 외피의 반대쪽 단부에 고정될 수 있다. 물론, 걸쇠, 포지티브 형태의 잠금 요소, 예를 들어, 버튼형 또는 다른 체결 요소와 같은 다른 방법이 이를 고정시킬 수 있다.
체결 요소는 바람직하게는 적어도 하나의 고정 요소에 의해 장치의 팔 외피 이외의 다른 요소에 고정될 수 있다. 이러한 다른 요소는 바람직하게는 어깨 스트랩 또는 힘 전달 요소 또는 이들 힘 전달 요소 중 하나 또는 카운터 베어링 요소에 대한 클래딩(cladding)이다. 이 경우, 장치의 착용자가 장치를 제거하면, 먼저 팔을 팔 외피에서 제거할 수 있도록 고정 요소를 해제해야 한다. 일반적으로, 이 시점에서 팔 외피로부터 팔의 제거는 팔에 의해 팔 지지 요소에 가해지는 힘의 감소를 초래할 수 있는 반면, 수동 액추에이터에 의해 가해진 힘은 이용 가능하게 남는다. 이로 인해 팔 지지 요소가 예를 들어 갑작스럽게 위쪽으로 움직일 수 있으며, 이로 인해 부상을 입거나 주변 지역의 장비 또는 물체가 손상될 수 있다. 그러나, 팔 외피가 체결 요소에 의해 잠기면, 팔 외피로부터 팔을 제거하기 위해 우선 체결 요소가 해제되어야 한다. 따라서, 장치의 착용자는 고정 요소의 한쪽 단부를 그의 손에 보유하고, 그 결과 하향 작용력이 계속해서 팔 외피 및 이에 따라 팔 지지 요소에 작용하게 된다. 이 경우에, 체결 요소는 바람직하게는 어깨 스트랩과 같은 장치의 다른 요소 상에 배열된다. 이것은 장치의 제어를 가능하게 하고, 적절한 경우, 어떤 갑작스런 움직임도 발생하지 않으면서 "주차 위치" 유형으로 천천히 가져올 수 있게 한다.
장치를 장착할 때 그 반대가 수행된다. 장치를 장착하고자 하는 장치의 착용자는 먼저 장치의 다른 요소로부터 고정 요소를 해제해야 하므로, 장치를 원하는 위치에 장착할 준비가 되도록 팔 지지 요소에 힘을 가한다. 그렇게 할 때, 팔이 팔 외피에 들어갈 때까지 고정 요소를 놓지 않는다. 그런 다음, 고정 요소가 팔 주위를 닫으면 장치가 단단히 장착된다.
장치는 바람직하게는 선회 축 주위의 힘 전달 요소에 대한 팔 지지 요소의 이동이 제한되는 말단 정지부를 갖는다. 장치는 바람직하게 2개의 말단 정지부를 포함하며, 이들 각각은 각각의 힘 전달 요소에 대한 선회축 주위의 팔 지지 요소의 움직임을 제한한다. 이것은 예를 들어 수직선을 넘는 경우 서로에 대한 다양한 구조적 구성요소의 오버슈팅(overshooting)를 방지한다.
말단 정지부는 바람직하게 움직임을 제한하는 능동 위치와 위치를 제한하지 않는 수동 위치로 이동될 수 있다.
이는 바람직하게 말단 정지부가 힘 전달 요소 상의 돌출부인 것으로서 달성된다. 이 경우, 힘 전달 요소는 돌출부를 능동 또는 수동 위치로 만들기 위해 종방향 축을 중심으로 간단히 회전된다.
카운터 베어링 요소는 바람직하게 파스너에 의해 체결될 수 있고 착용자의 몸통 주위에 감싸질 수 있는 스트랩을 특징으로 한다. 이러한 스트랩은 독립형 발명을 구성하고 그 자체로 또는 그러한 장치의 일부, 특히 보조기 또는 보형물의 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 이러한 스트랩은 또한 장치 착용자의 다른 신체 부위 또는 물체 주위에 감싸질 수 있다. 이러한 스트랩은, 예를 들면, 닫혀질 때 스트랩이 스트랩의 부주의한 개방이 갑작스런 움직임 및 이러한 장력의 제어할 수 없는 해방을 야기할 정도로 장력을 받는 경우에 항상 유리하다. 이것은 예를 들어 엉덩이 또는 복부 스트랩을 나타낸다. 여기서, 파스너는 파스너를 열고 닫는 데 최소한 두 단계가 필요하도록 설계된다. 예를 들어, 간단한 스냅(snap) 파스너를, 예를 들어 하나 또는 두 개의 활성화 요소를 활성화하여, 해제할 수 있는 파스너로 사용하는 경우, 액추에이터를 통해 작용하는 힘의 결과로서, 스트랩의 말단이 빠르게 분리되어, 주변 영역에 있는 물체 또는 사람을 때릴 수 있는 위험성이 있다. 파스너는 이러한 상황을 피하기 위해 작동 단계에서 두 단계를 특징으로 한다.
스트랩의 하나의 단부는 바람직하게 파스너를 봉인하기 위해 2개의 상응하게 디자인된 포지티브-잠금 요소(positive-locking elements)의 포지티브-잠금 핏(fit)이 생성되기 전에 다른 단부에 배열된 루프를 통해 안내된다. 이 경우, 2개의 포지티브-잠금 요소 중 하나가 루프를 통해 안내되는 단부에 배치되는 것이 바람직하다. 파스너를 열려면, 포지티브-잠금 핏이 먼저 루프를 통해 스트랩의 단부 중 하나의 안내에 의해 풀려야 하며, 여기서 하나의 포지티브-로킹 요소는 다시 루프를 통해 안내된다.
바람직하게는, 수동 액추에이터는 팔 지지 요소와 힘 전달 요소 사이의 미리 결정된 각도에서, 탄성 요소에 밀접하게 끼워져 팔 지지 요소에 가해지는 힘을 변화시키는 적어도 하나의 탄성 요소 및 적어도 하나의 장착 요소를 특징으로 한다. 힘 전달 요소에 대한 팔 지지 요소의 이동 중에, 탄성 요소는 신장되거나 압축될 때 힘을 가한다. 지지 요소는 바람직하게 힘 전달 요소에 대해 장착되어 회전될 수 있고 탄성 요소에 의해 가해지는 힘의 적용 지점은 상응하는 조인트의 회전 축에 대해 편심된다. 힘 전달 요소에 대한 팔 지지 요소의 선회는 탄성 요소에 의해 가해지는 힘의 방향의 변화를 야기한다. 특히, 조인트 상에 바람직하게 배치되는 장착 요소는 미리 결정된 각도에서 탄성 요소와 접촉하도록 배열된다. 이 시점부터, 적용 지점에 작용하는 힘은 더 이상 적용 지점과 탄성 요소의 두 번째 베어링 지점 사이의 방향에 의해 결정되는 것이 아니라, 적용 지점과 장착 요소가 탄성 요소에 밀접하게 끼워지는 지점 사이의 방향에 의해 결정된다. 이 지점이 회전축에 가능한 한 가깝게, 바람직하게는 정확하게 회전축에 위치하는 경우, 탄성 요소의 일부에 의해 가해지는 힘은 거의 정확하게 또는 거의 축방향으로 작용하여, 토크가 팔 지지 요소에 더 이상 가해지지 않는다. 이 힘은 장착 요소의 위치를 시프트하거나 변경하여 조정될 수 있다.
따라서, 바람직하게 팔 지지 요소 및/또는 힘 전달 요소에 대해 장착 요소가 시프트될 수 있는 것을 보장함으로써, 미리 정해진 각도 및/또는 가해진 힘의 변화가 조정될 수 있는 경우가 바람직하다. 이는 예를 들면, 장착 요소가 슬롯 내에서 시프트되고, 예를 들면, 나사에 의해 고정될 수 있는 것을 보장함으로써 달성될 수 있다.
다음에서, 본 발명의 실시예의 예시는 첨부된 도면을 통해 더욱 자세하게 설명될 것이다.
도 1은 장착된 상태에 있을 때 본 발명의 실시예의 제1 예시를 따르는 장치의 개략도이다.
도 2-6은 측면에서 다양한 위치에 장착된 장치를 도시한다.
도 7-9는 위에서 본 장착된 장치의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예의 다른 예시에 따른 장치의 개략도이다.
도 11은 장치의 일부분의 개략도이다.
도 12-15는 본 발명의 실시예의 다른 예시에 따른 장치의 개략도이다.
도 16 및 17은 힘 패턴의 예시이다.
도 18은 장착된 장치의 개략도이다.
도 19 및 20은 장치의 개별 요소의 개략도이다.
도 21은 스트랩 해제의 다양한 단계를 도시한다.
도 22 및 23은 말단 정지부의 다양한 형태를 도시한다.
도 25 내지 26은 적용된 힘을 조정하는 상이한 방법을 도시한다.
도 27 및 28은 본 발명의 실시예의 다른 예시이다.
도 1은 팔(4)을 지지하기 위한 장치를 착용하는 사용자(2)를 도시한다. 장치는 스페이서 요소(8) 및 팔 외피(10)를 포함하는 팔 지지 요소(6)를 특징으로 한다. 팔 지지 요소(6)는 팔(4)에 슬리브(12)를 통해 그 원위 단부에 배열된다.
장치는 또한 카운터 베어링 요소(16) 및 힘 전달 요소(18)를 포함하는 카운터 베어링(14)을 특징으로 한다. 팔 지지 요소(6)의 스페이서 요소(8)는 도 1에 도시된 힘 전달 요소(18)의 상부 단부로 조인트(20)를 통해 배열된다. 이는 예를 들어 막대 형태로 디자인된다. 도시된 실시예의 예시에서, 힘 전달 요소(18)는 신축 가능한 막대(telescopic rod)이다. 도시된 실시예의 예시에서, 힘 전달 요소(18)의 하부 단부는 볼 조인트(22)를 통해 카운터 베어링 요소(16)에 배열된다. 카운터 베어링 요소(16)는 안정화 요소에 발생하는 힘을 전달하는 역할을 한다. 지면, 물체 또는 신체 부분 상에 놓일 수 있다. 도시된 실시예의 예시에서, 카운터 베어링 요소(16)는 사용자(2)의 2개의 엉덩이 영역에 놓이는 엉덩이 스트랩(hip strap)이다. 카운터 베어링 요소(16)의 길이는 조정 장치(24) 방식으로 설정될 수 있다. 한편으로, 이는 사용자(2)에 대해 편리하며 다른 한편으로, 사용자(2)의 신체에 볼 조인트(22)의 가능한 정확한 위치를 달성하는 것이 실용적이다.
도 1에 도시된 장치는 또한 도시된 실시예의 예시에서 인장 스프링의 형태로 디자인된, 수동 액추에이터(26)를 갖는다. 도 1에 도시된 수동 액츄에이터(26)의 하부 단부는 힘 전달 요소 상에 배치되는 반면, 대향 단부는 팔 지지 요소(6)의 스페이서 요소(8)의 레버 요소(28)와 맞물린다. 수동 액츄에이터(26)에 의해, 힘은 레버 요소(28)에, 그리고 이로써 팔 지지 요소(6)의 스페이서 요소(8)에 가해지고,상기 힘은 중력에 대응하고 사용자(2)의 팔(4)을 지지한다.
도 1에 도시된 장치는 2개의 팔 지지 요소(6), 2개의 카운터 베어링(14) 및 2개의 수동 액추에이터(26)를 포함하고, 이 중 오직 하나만 명확성을 위해 설명되었다.
도 2 내지 도 6은 장착된 상태에서 본 발명의 실시예의 예시에 따른 장치를 도시하며, 여기서, 사용자(2)는 다양한 움직임을 실행하였다. 도 2는 편안한 자세로 서있는 사용자(2)를 도시한 반면, 도 3에서 사용자(2)는 팔을 펴고 있는 것으로 도시된다. 각각의 팔 외피(10)는 슬리브(12)를 통해 그리고 스페이서 요소(8)와 함께 팔에 부착되고, 팔 지지 요소(6)를 형성한다. 이는 조인트(20)를 통해 힘 전달 요소(18)에 연결되며, 여기서 각각의 힘 전달 요소(18)는 엉덩이 스트랩 형태로 카운터 베어링 요소(16) 상에 배열된다. 수동 액추에이터(26)와 맞물리는 레버 요소(28)는 조인트(20) 상에 위치된다.
도 2에서, 편안한 자세로 서있는 상태에서, 조인트(20)가 사용자(2)의 신체로부터 후방으로 이동한 것을 보여준다. 도 3에 도시된 것처럼, 사용자(2)가 그의 팔을 펼치는 경우, 각각의 조인트(20)는 사용자(2)의 신체를 향해 이동한다. 도시된 실시예의 예시에서, 조인트(20)는 어깨 조인트 부근에 위치된다. 장치는 또한신체에 장치를 고정하는 2개의 어깨 스트랩(30)을 특징으로 한다. 이들은 신체로부터 미리 정해진 거리에 조인트(20)를 유지하는 역할을 하지 않는다.
도 4는 도 3에 비해 팔을 더 올린 것을 나타낸다. 도 4 및 5의 팔은 또한 사용자(2)에 의해 더 앞으로 이동된다. 2개의 조인트(20)가 서로 멀어지고 특히 미리 정해진 거리를 유지하기 위해 어깨 스트랩(30)에 연결되지 않는다는 것이 명확하다. 오히려, 조인트(20) 그리고 조인트(20)를 통해 서로 연결되는 힘 전달 요소(18)와 스페이서 요소(8)는 바깥으로 움직이고 거의 완전히 자유롭게 이동될 수 있다. 장치는 어떤 복잡한 보조 관절 메커니즘 또는 견고한 스프린트 시스템도 없이 기능할 수 있음이 분명하다. 도 3 및 4의 조인트(20)가 어깨 블레이드 영역에서 사용자(20)의 신체 뒤에 여전히 있겠지만, 도 5에서 이들은 신체의 움직임의 결과로서 간단히 사용자(2)의 측면으로 이동되었고 그러므로 움직임을 따를 수 있다. 도 6은 도 5에서 도시된 위치를 측면에서 보여준다. 사용자(2)의 팔(4)은 도 6에 도시된 바와 같이 교차하고 있으며, 조인트(20)는 사용자(2)의 어깨 옆에 위치된다. 동시에, 힘 전달 요소(18)가 카운터 베어링 요소(16)에 배열되는 것을 통해, 볼 조인트(22)는 변형되지 않는다. 사용자(2)의 팔(4)의 어떠한 움직임에 상관없이, 이러한 볼 베어링(22)의 위치는 변하지 않게 유지된다. 그러한 덜 복잡한 구조로 달성된 움직임의 자유도는 종래에 공지된 장치를 통해서는 거의 불가능하다.
도 7 내지 9는 사용자(2)와 그의 팔(4)의 다양한 움직임을 보여준다. 도 9에서, 팔은 넓게 펼쳐지고 도 8에 도시된 것처럼 팔이 교차될 때까지 도 7 및 8에서의 위치를 통해 앞으로 이동된다. 도 9로부터 도 7을 거쳐 도 8을 통해 조인트(20)가 바깥으로 움직이는 방법이 명확하게 보여지며 과정 중 사용자(2)의 신체에 지속적으로 매우 가까이 유지되는 방법이 보여진다.
도 10은 실시예의 다른 예시에 따른 조인트의 개략도이다. 스페이서 요소(8)가 보여질 수 있으며, 조인트(20)를 통해 힘 전달 요소(18)에 연결된다. 도 2 내지 9에 도시된 실시예의 예시와 달리, 이제는 2개의 힘 전달 요소들 사이의 하나의 연결 요소(32)가 존재하고, 상기 연결 요소는 도시된 실시예의 예시에서 탄성 스트랩으로서 디자인된다. 스트랩의 길이는 걸쇠(34)를 통해 조절될 수 있으며, 적용 가능한 인장력이 조절될 수 있다.
2개의 어깨 스트랩(30)이 또한 도시되어 있으며, 이를 통해 장치(1)가 사용자(2)의 2개의 신체 상에 배열될 수 있다. 카운터 베어링 요소는 도시되어 있지 않다. 이는 도 11에 도시된다. 다른 스트랩(36)을 포함하며, 이는 신체에 대면하는 측면에 패딩(38)을 특징으로 하여 장치를 가능한 한 편안하게 착용할 수 있게 한다. 힘 전달 요소(18)는 이러한 목적을 위해 특별히 제공된 포켓(40)에 삽입되고 상기 포켓 내부에서 선회될 수 있어서, 볼 조인트의 기능을 수행한다. 이는 수반하는 특히 간단한 구조는 복잡한 조인트 배열을 피할 수 있음을 의미한다.
도 12는 장치가 의류 품목, 이 경우 티셔츠에 통합된 개략도를 도시한다. 카운터 베어링 요소(16)는 이제 힘 전달 요소(18) 및 상응하는 조인트(20)를 통해 스페이서 요소(8)와 팔 외피(10)에 연결된 2개의 어깨 요소로 구성된다. 상기 장치가 티셔츠로 통합된다는 사실은 특히 장착 및 제거가 쉽게 하므로, 복잡한 움직임을 필요 없게 한다. 이는 장치의 수용을 증가시킨다.
도 13은 다양한 부목 및 조인트를 가진 외골격을 도시하며, 이를 통해 엉덩이 요소(44)로부터의 힘은 이러한 목적을 위해 특별히 제공된 지면 접촉 요소(46)로 도입될 수 있다.
도 14는 조인트(20)의 다른 구성에 따른 개략도를 도시한다. 피봇 레버(48)는 스페이서 요소(8)와 힘 전달 요소(18)를 연결하며, 그 상단부는 도 14에서 상단이 도시되지 않은 기다란 구멍, 또는 슬롯으로 움직일 수 있게 배열된다. 선회 동안, 피봇 레버(48) 상의 힘 전달 요소(18)의 관절 지점은 이제 이중 화살표(50)의 방향으로 시프트된다. 이는 레버 요소(28)의 길이의 변화 및 따라서 수동 액츄에이터(26)에 의해 가해진 힘의 변화를 초래한다.
도 15는 이전 구성과 달리 수동 액추에이터(26)가 레버 요소(28)와 힘 전달 요소(18) 사이에 배치되는 것이 아니라 레버 요소(28)와 스페이서 요소(8) 사이에 배치되는 추가 구성을 도시한다. 프리로드는 카운터 텐셔너(52, counter tensioner)를 통해 수동 액추에이터(26)로 가해지고, 힘 전달 요소(18)상의 그의 위치는 이중 화살표(50)를 따라 시프트될 수 있다.
도 16 및 17은 본 발명의 실시예에 따른 장치에 의해 팔에 적용될 수 있는 다양한 힘 패턴을 도시한다. 앞돌림 각도(anteversion angle)는 X 축에 표시된다. 앞돌림은 정중면(sagittal plane)에서 팔을 들어올리는 것이다, 즉, 본 예시에서 앞으로 들어올리는 것이다. 0°는 느슨하게 매달려 있는 팔에 해당한다. 도 16은 미리 결정된 각도에 도달할 때까지 힘이 가해지지 않음을 보여준다. 토크 비율은 Y 축에 표시된다. 팔의 순 중량(net weight)과 중력에 의해 생성된 토크는 장치에 의해 영향을 받는 토크로 나눠진다.
다양한 힘 패턴은 거의 개별적으로 조정될 수 있고, 도시된 실시예의 예에서, 다양한 정도로 초기 인장되는(pretensioned) 단일 수동 액추에이터(26)에 의해 생성된다. 점선은 프리로드가 거의 없는 수동 액츄에이터(26)에 의해 생성되지만, 프리로드는 점선과 실선을 가로질러 증가한다.
도 17은 또한 앞돌림 각도를 통해 팔에 가해질 수 있는 힘을 도시하지만, 액추에이터의 프리로드는 이제 변하지 않고 유지된다. 대신에, 수동 액츄에이터(26)가 힘을 지지 요소(6)로 전달하는 관절 지점이 시프트된다. 이 경우, 조인트(20)의 토크로부터의 힘 관절 지점의 거리는 점선으로부터 파선을 통해 최종적으로 실선에 도달하도록 증가한다. 결과적으로, 넓은 각도 범위, 특히 약 150도(°) 이상의 큰 각도로 힘의 증가를 얻는 것이 가능하다는 것이 명백하다; 그러나, 이는 도 16에 도시된 패턴에 대해 상당히 다른 패턴의 출현을 야기한다.
도 18은 장치가 거의 장착된 상태를 보여준다. 엉덩이 스트랩 형태의 카운터 베어링 요소(16)는 여전히 개방되어 있는 반면, 팔 외피(10)는 체결 요소(54)에 의해 사용자의 팔(4)을 둘러서 이미 닫혀져 있다. 스페이서 요소(8)는 조인트(20)를 통한 각각의 힘 전달 요소(18)에 배열되며, 힘 전달 요소는 클래딩(56) 내에 배열된다. 수동 액추에이터(26)는 탄성 케이블 또는 와이어의 형태로 디자인된다. 인장 요소(58)가 스페이서 요소(8) 상에 배열되고, 상기 인장 요소는 2개의 스페이서 요소(8)와 2개의 팔 지지 요소(6)를 서로 연결한다. 장치는 또한 연결 요소를 통해 인장 요소(58)가 안내되는 어깨 스트랩(30)을 특징으로 한다.
이 구성의 요소는 도 19에 도시되어 있다. 2개의 힘 전달 요소(18)에서, 하나의 팔 지지 요소(6)의 하나의 스페이서 요소(8)는 하나의 조인트(20)를 중심으로 선회될 수 있도록 배열된다. 2개의 스페이서 요소(8) 사이에 인장 요소(58)이 위치되고, 인장 요소는, 도시되지 않은, 어깨 스트랩들 사이의 연결 요소를 통과한다.
도 20의 상부 부분은 어깨 스트랩(30) 중 하나를 도시하고, 이와 함께, 그 위에 체결 요소(54)가 배열된 팔 외피(10)를 도시한다. 체결 요소(54)는 도시되지 않은 팔을 둘러서 팔 외피(10)를 닫기 위해 도 20의 하부 부분에 도시된 루프(62)와 맞물릴 수 있는 걸쇠 형태의 고정 요소(60)를 갖는다. 어깨 스트랩(30)은 동등하게 설계된 루프(62)를 갖는다. 개방 상태의 체결 요소(54)는 도 20의 하부에 도시되어 있다. 팔 외피(10)는 더 이상 팔을 완전히 둘러싸지 않는다. 고정 요소(60)는 이제 어깨 스트랩(30)의 루프(62)에 삽입되어 안전하게 보관될 수 있다. 그립 요소(64, grip element)는 체결 요소(54)의 단부에 위치되며, 이에 의해 체결 요소(54)가 용이하게 유지될 수 있다.
도 21은 카운터 베어링 요소(16)의 파스너(66, fastener)의 개방에서의 다양한 상태를 보여주며, 이는 바람직하게 엉덩이 스트랩으로서 디자인된다. 이러한 스트랩은 또한 다른 목적에 실용적이며, 독립형 발명으로서 또는 장치의 일부로서, 특히 보조기 또는 보철물로서 그 자체가 발명이다. 가장 위의 이미지는 닫힌 상태의 파스너(66)를 도시한다. 이는 걸쇠를 포함하고, 그의 래칫 요소(68)는 이러한 목적을 위해 특별히 제공된 래칫 수용 장치(70)와 포지티브-잠금을 통해 맞물린다. 2개의 활성 요소(72)를 함께 누름으로써, 래칫 요소(68) 및 래칫 수용 장치(70)는 상부로부터 두 번째 이미지에 도시된 것처럼, 분리될 수 있다. 인장력은 화살표(74)를 따라 가해진다. 상부에서 세 번째 이미지는 상부에서 4번째 이미지에서 볼 수 있는 것처럼, 도시 평면에 대해 거의 수직 위치에 있을 때까지 이러한 인장력이 래칫 요소(68)의 틸팅에 영향을 미치는 것을 보여준다. 래칫 요소(68)가 이 위치에서 루프(76)를 통과하지 않기 때문에 카운터 베어링 요소(16)의 양단의 추가적인 분리는 불가능하다. 이렇게 되기 위해, 래칫 요소(68)는 바닥으로부터의 2번째 이미지에 도시된 바와 같이, 먼저 틸팅되어야 한다. 루프(76)를 통과하는 이러한 위치에 도달할 때에만, 맨 아래 이미지에 도시된 바와 같이, 힘이 화살표(74)를 따라 가해지는 경우 2개의 요소가 서로 분리될 수 있다. 이는 완전 해제를 방지하는 파스너(66)에 안전 메커니즘이 삽입되는 것을 야기하며 따라서 활성 요소(72)의 단순한 활성화에 의해 카운터 베어링 요소(16)의 개별 단부의 스냅핑(snapping) 또는 스트라이킹 백(striking back)을 방지한다.
도 22의 좌측 이미지는 힘 전달 요소(18), 스페이서 요소(8) 및 수동 액추에이터(26)를 다시 한번 도시한다. 장착 요소(78)는 조인트(20) 영역에 또한 제공된다: 도 22의 좌측 이미지에서, 상기 장착 요소는 아직 수동 요소로서 작용하는 탄성 요소 상에 놓여 있지 않다. 이는 도 22의 우측 이미지에서 상이하다. 장착 요소(78)가 탄성 요소 상에 놓이고, 이는 수동 액추에이터로서 작용한다는 것을 알 수 있다. 장착 요소(78)가 바람직하게 조인트(20)의 회전 축 상에 정확하게 위치되는 것을 고려하면, 탄성 요소와 장착 요소(78) 사이의 접촉은 탄성 요소가 팔 지지 요소(6)에 힘을 가하는 것을 방지하고, 이는 팔 지지 요소(6) 상의 토크 효과를 낸다. 탄성 요소는 밀착 장착 요소(78)에 의해 2 개의 부분으로 분할되며, 이들 부분 각각은 힘을 가할 수 있지만 토크를 발생하지는 않으며, 이는 힘이 조인트(20)의 회전 축을 향해 방사상으로 지향되기 때문이다. 장착 요소(78)가 탄성 요소 상에 놓이는, 팔 지지 요소(6)와 힘 전달 요소(18) 사이의 각도는 바람직하게 조절 가능하다. 이때, 팔 지지 요소(6)를 시계 방향으로 추가로 선회시키면 탄성 부재, 즉 수동 액추에이터에 의해 팔 지지 요소(6)에 가해지는 힘이 없이 일어난다.
그림 23은 왼쪽 이미지의 상황을 보여준다. 말단 정지부(80)는 힘 전달 요소(18)에 대한 조인트(20)에 대한 스페이서 요소(8)의 추가적인 선회를 방지할 것이다. 예를 들어, 장치를 보관하거나 돌출부(80)를 수동 위치로 가져 오려면, 좌측으로부터 2번째 이미지에 도시된 바와 같이, 돌출부(80)는 화살표(74)를 따라 스페이서 요소(8)로부터 분리된다. 우측으로부터의 2번째 이미지에 도시된 바와 같이, 스페이서 요소(8)는 힘 전달 요소(18)에 대해 이중 화살표(50)를 따라 양 방향으로 자유롭게 선회될 수 있으며 따라서 가장 우측에 도시된 위치로 이동될 수 있다.
도 24는 수동 액츄에이터(26)에 의해 가해지는 조정 가능한 힘을 발생시키는 가능한 방법을 도시한다. 조인트(20)와 관련하여 편심으로 배열되는 적용 지점(82)에서, 수동 액츄에이터는 팔 지지 요소(6)의 스페이서 요소(8)와 맞물린다. 도시된 실시예의 예시에서 적절한 툴, 스크루 드라이버를 사용함으로써, 조인트(20)의 선회 축에 대한 적용 지점(82)의 위치는 포지티브-잠금 요소를 통해 조정될 수 있고, 따라서, 편심이 서ㅓㄹ정되고 수동 액추에이터(26)에 의해 가해지는 힘이 수정된다. 대안적인 또는 추가 가능성이 도 25에 도시된다. 이 도면의 두 다이어그램은 힘 전달 요소(18) 및 그 위에 배열된 스페이서 요소(8)를 도시한다. 그림 24에 표시된 다이어그램과 달리, 다이어그램은 90°회전된다. 이들은 대향하게 놓인 각각 스페이서 요소(8)상의 적용 지점(82)과 맞물리는 2 개의 수동 액추에이터(26)를 갖는다. 힘이 이제 도 24에 도시된 측정치에 대안적으로 또는 부가적으로 조정된다면, 수동 액츄에이터(26) 중 하나 또는 모두가 제거되고 다른 것으로 대체될 수 있다. 이것은 또한 힘의 조정을 가능하게 한다. 수동 액추에이터(26)가 제자리에 유지되면, 예를 들어, 나중에 사용될 수 있으며, 그 상부 고정 루프는 돌출부(84) 상에 배열될 수 있다.
도 26은 팔 지지 요소(6)의 스페이서 요소(8) 및 힘 전달 요소(18)를 갖는 조인트(20)를 도시한다. 적용 지점(82)이 이동 가능하도록 디자인되어 있음이 명백하다. 이를 위해, 장치는 모터(86)를 가지며, 이를 통해 도 26의 좌측 부분에 도시된 기어 휠(gear wheels)이 구동될 수 있으며, 이는 적용 지점(82)이 이동되게 한다. 모터를 사용하여 시스템을 최소한의 힘 상태로 만들 수 있으므로, 시스템을 거의 완전하게 (바람직하게는 완전히) 비활성화할 수 있으며, 이는 장치를 장착 및 제거할 때 또는 다른 이유로 지지대가 필요하지 않을 때 특히 유용하다.
도 27 및 도 28은 도 18의 도시에 대응하며, 차이점은 팔 지지 요소(6) 사이에 배열되지 않은 2개의 추가 인장 요소(58)가 제공된다; 오히려, 각각의 인장 요소는 팔 지지 요소(6) 중 하나와 카운터 베어링 요소(16) 사이에 배열된다. 이들은 또한 팔 외피(10)를 팔에 고정하는 역할을 한다. 또한, 2개의 팔을 위한 요소는 서로 독립적이므로 어떠한 간섭도 방지된다. 도 28에서, 도 18에 도시된 인장 요소(58)도 제거된다.
2: 사용자, 4: 팔, 6: 팔 지지 요소, 8: 스페이서 요소, 10: 팔 외피
12: 슬리브, 14: 카운터 베어링, 16: 카운터 베어링 요소, 17: 장착 요소,
18: 힘 전달 요소, 20: 조인트, 22: 볼 조인트, 24: 조정 장치,
26: 수동 액추에이터, 28: 레버 요소, 30: 어깨 스트랩, 32: 연결 요소,
34: 걸쇠, 36: 스트랩, 38: 패딩, 40: 포켓, 42: 외골격, 44: 엉덩이 요소,
46: 지면 접촉 요소, 48: 피봇 레버(pivot lever), 50: 이중 화살표,
52: 카운터 텐셔너, 54: 체결 요소, 56: 크래딩, 58: 인장 요소,
60: 고정 요소, 62: 루프, 64: 그립 요소, 66: 파스너(자물쇠),
68: 래칫 요소, 70: 래칫 수용 장치, 72: 활성 요소, 74: 화살표, 76: 루프,
78: 장착 요소, 80: 돌출부, 82: 적용 지점, 84: 돌출부, 86: 모터

Claims (16)

  1. 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치로서,
    상기 장치는:
    - 팔(4)에 배치되기 위한 팔 외피(10)를 각각 가진 2개의 팔 지지 요소(6),
    - 적어도 하나의 수동 액추에이터(26),
    * 여기서, 상기 수동 액추에이터(26)는 상기 팔 지지 요소(6) 중 적어도 하나에 힘을 가하도록 구성됨; 및
    - 상기 힘이 가해지는 적어도 하나의 카운터 베어링(14),
    * 여기서, 상기 카운터 베어링(14)은 적어도 하나의 카운터 베어링 요소(16), 및 상기 팔 지지 요소 각각으로부터 카운터 베어링 요소(16)로 반력을 전달하도록 구성된 적어도 2개의 힘 전달 요소(18)를 포함함;을 포함하고,
    상기 힘 전달 요소(18)는 상기 카운터 베어링 요소(16)에 대해 움직여질 수 있도록 카운터 베어링 요소(16)에 배열되고, 상기 팔 지지 요소(6)에 가해지는 힘은 위쪽으로 지향되는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 힘 전달 요소(18)는, 팔 지지 요소(6)가 선회 축을 중심으로 선회될 수 있도록 배열된, 막대 또는 부목과 같은, 압축 힘 전달 요소인, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    적어도 하나의 인장 스프링과 같은 적어도 하나의 인장 요소(58)는 상기 팔 지지 요소(6) 사이에 위치되는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 팔 외피(10) 중 적어도 하나는 스트랩과 같은 체결 요소(54)를 특징으로 하며, 상기 체결 요소(54)를 이용하여 상기 팔 외피(10)가 팔을 둘러서 닫혀질 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 체결 요소(54)는 적어도 하나의 고정 요소(60)를 이용하여, 어깨 스트랩(30), 또는 힘 전달 요소(18) 중 하나, 또는 힘 전달 요소(18) 중 적어도 하나의 클래딩(56), 또는 카운터 베어링 요소(16)와 같은, 팔 외피(10) 외의 장치의 다른 요소에 고정될 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 장치는 말단 정지부(80)를 포함하며, 상기 말단 정지부(80)를 이용하여 선회 축을 중심으로 한 힘 전달 요소에 대한 팔 지지 요소(6)의 움직임이 제한되는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 말단 정지부(80)는 움직임을 제한하는 능동 위치와, 움직임을 제한하지 않는 수동 위치로 이동될 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 말단 정지부(80)는 힘 전달 요소 상의 돌출부(80)인, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 수동 액추에이터(26)는 선회 축을 중심으로 한 팔 지지 요소(6)의 선회 각과 같은 카운터 베어링 요소(16)에 대한 적어도 하나의 팔 지지 요소(6)의 위치와 방향 중 적어도 하나에 따라서 힘을 적용하도록 구성되며, 상기 수동 액추에이터(26)는 편심으로 팔 지지 요소(6)에 힘을 적용하는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  10. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 수동 액추에이터(26)에 의해 가해질 수 있는 힘은, 수동 액추에이터(26)의 변경 가능한 프리로드와 팔 지지 요소(6)에 대한 힘의 적용의 조정 가능한 편심 중 적어도 하나에 의해 변경될 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  11. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 카운터 베어링 요소(16)는 파스너(66)에 의해 체결될 수 있는 스트랩을 특징으로 하며, 상기 스트랩은 착용자의 몸통 주위에 배치될 수 있으며, 상기 파스너(66)는 파스너(66)를 열고 닫는데 적어도 두 단계가 요구되는 방식으로 디자인되는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스트랩의 하나의 단부는 루프(76)를 통해 안내되고 차후에 파스너(66)를 봉인하기 위해 상응하게 디자인된 2개의 포지티브-잠금 요소의 포지티브-잠금 핏이 생성되어야 하고, 상기 파스너(66)를 열기 위해서는 상기 포지티브-잠금 핏이 해제되어야 하며 상기 스트랩의 단부가 상기 루프(76)를 통해 안내되어야 하는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  13. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 수동 액추에이터(26)는 적어도 하나의 탄성 요소를 특징으로 하고, 상기 장치는 팔 지지 요소(6)와 힘 전달 요소(18) 사이의 미리 정해진 각도에서 상기 탄성 요소에 가까이 끼워져 팔 지지 요소(6)에 적용될 힘을 변화시키는 적어도 하나의 장착 요소(78)를 특징으로 하는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 미리 정해진 각도와 적용될 힘의 변화 중 적어도 하나는 조정될 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 힘 전달 요소(18)는 적어도 하나의 회전 축을 중심으로 회전될 수 있도록, 카운터 베어링 요소(16)에 배열되는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 장착 요소(78)가 상기 팔 지지 요소(6)와 힘 전달 요소(18) 중 적어도 하나에 대해 시프트될 수 있음을 보장하므로써, 상기 미리 정해진 각도와 적용될 힘의 변화 중 적어도 하나는 조정될 수 있는, 사용자(2)의 두 팔(4)을 지지하기 위한 장치.

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