KR102465509B1 - A Knee Orthosis Apparatus with an Enhanced a Degree of a Freedom - Google Patents

A Knee Orthosis Apparatus with an Enhanced a Degree of a Freedom Download PDF

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Abstract

본 발명은 자유도가 개선된 무릎 보조 장치에 관한 것이고, 자유도가 개선된 무릎 보조 장치는 운동 프레임(11)과 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)로 이루어진 운동 모듈(10); 고정 프레임(21)과 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)로 이루어진 고정 모듈(20); 및 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)와 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)를 서로 연결시켜 운동 모듈(10)이 고정 모듈(20)에 대하여 공간에서 이동 가능하도록 하는 제1, 2 링크(31, 32)를 포함하고, 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 운동 프레임(11)의 앞쪽 부분에 형성되고, 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)는 고정 프레임(21)의 측면에 형성된다.The present invention relates to a knee assist device having an improved degree of freedom, and the knee assist device having an improved degree of freedom includes a motion module 10 composed of a motion frame 11 and a pair of front couplers 12a and 12b; A fixing module 20 composed of a fixing frame 21 and a pair of side couplers 22a and 22b; and first and second links connecting the pair of front couplers 12a and 12b and the pair of side couplers 22a and 22b so that the movement module 10 is movable relative to the fixed module 20 in space. (31, 32), a pair of front couplers (12a, 12b) are formed on the front part of the motion frame (11), and a pair of side couplers (22a, 22b) are formed on the side of the fixed frame (21) is formed in

Description

자유도가 개선된 무릎 보조 장치{A Knee Orthosis Apparatus with an Enhanced a Degree of a Freedom}A Knee Orthosis Apparatus with an Enhanced a Degree of a Freedom}

본 발명은 자유도가 개선된 무릎 보조 장치에 관한 것이고, 구체적으로 공간 자유도가 개선된 무릎 보조 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a knee assist device having an improved degree of freedom, and more specifically, to a knee assist device having an improved spatial degree of freedom.

관절과 그 주변 부위를 포함하는 신체 부위로 이루어지는 무릎은 관절염 또는 이와 유사한 무릎 질병으로 인하여 기능이 약화되거나, 일부 기관이 손상될 수 있다. 이와 같은 약화 또는 손상으로 인하여 치료가 되거나, 수술이 된 이후 재활을 위하여 무릎 보호 장치가 사용될 필요가 있고, 이와 관련된 다양한 선행기술이 이 분야에 공지되어 있다. 특허등록번호 10-0834074는 통증 완화 및 교정이 필요하거나, 보조 기구의 사용이 요구되는 무릎 관절의 안정화 및 조정을 도모하기 위해 무릎 부위에 착용하는 무릎 관절 정형용 보조 기구에 대하여 개시한다. 또한 특허공개번호 10-2016-0024012는 무릎 관절 보조 기구에 대하여 개시한다. 무릎 관절 보조를 위한 기기는 실제 무릎 관절의 움직임을 모사하는 구조를 가질 필요가 있다. 예를 들어 보조 기기는 무릎 관절이 공간 자유도를 가지면서 운동을 하므로 평면 자유도가 아닌 공간 자유도를 가지도록 설계가 될 필요가 있다. 그러나 선행기술은 무릎 인대 또는 연골 손상의 경우 평면 운동을 기초로 만들어지고 이에 따라 작동 범위의 제한 폭이 증가할 수 있다. 이와 함께 공지 기술의 경우 과도한 사용으로 인하여 무릎 연골 또는 인대가 이차로 손상될 수 있다는 문제점을 가진다. 그러므로 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 무릎 관절 보조 장치가 개발될 필요가 있지만 선행기술은 이에 대하여 개시하지 않는다. The function of the knee, which consists of body parts including joints and their surroundings, may be weakened or some organs may be damaged due to arthritis or similar knee diseases. Due to such weakening or damage, it is necessary to use a knee protection device for rehabilitation after treatment or surgery, and various prior arts related to this are known in this field. Patent Registration No. 10-0834074 discloses an assistive device for orthopedic knee joint worn on the knee area to promote stabilization and adjustment of the knee joint requiring pain relief and correction or use of an assistive device. In addition, Patent Publication No. 10-2016-0024012 discloses a knee joint assisting device. A device for assisting the knee joint needs to have a structure that simulates the movement of the actual knee joint. For example, an assistive device needs to be designed to have a spatial degree of freedom rather than a planar degree of freedom because the knee joint moves while having a spatial degree of freedom. However, the prior art is made on the basis of planar motion in the case of knee ligament or cartilage damage, and thus the range of motion may be limited. In addition, in the case of the known technology, there is a problem that knee cartilage or ligaments may be damaged due to excessive use. Therefore, it is necessary to develop a knee joint assist device capable of solving this problem, but the prior art does not disclose this.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention is to solve the problems of the prior art and has the following object.

선행기술 1: 특허등록번호 10-0834074(다빈치메디텍주식회사, 2008.06.02. 공고) 무릎과절 정형용 보조기구Prior Art 1: Patent Registration No. 10-0834074 (Da Vinci Meditech Co., Ltd., 2008.06.02 Publication) Auxiliary device for orthopedic knee arthroplasty 선행기술 2: 특허공개번호 10-2016-0024012(김순왕 외 1, 2016.03.04. 공개) 무릎관절 보조기구Prior Art 2: Patent Publication No. 10-2016-0024012 (Soonwang Kim et al. 1, published on March 4, 2016) Knee joint aid

본 발명의 목적은 실제 무릎 운동을 모사하여 공간 자유도를 향상시켜 무릎 관절이 효과적으로 회복되도록 하면서 과도한 움직임으로 인한 손상이 방지되도록 하는 자유도가 개선된 무릎 보조 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a knee assist device with improved degrees of freedom to prevent damage due to excessive movement while effectively recovering the knee joint by improving spatial freedom by simulating actual knee motion.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 자유도가 개선된 무릎 보조 장치는 운동 프레임과 한 쌍의 앞쪽 커플러로 이루어진 운동 모듈; 고정 프레임과 한 쌍의 측면 커플러로 이루어진 고정 모듈; 및 한 쌍의 앞쪽 커플러와 한 쌍의 측면 커플러를 서로 연결시켜 운동 모듈이 고정 모듈에 대하여 공간에서 이동 가능하도록 하는 제1, 2 링크를 포함하고, 한 쌍의 앞쪽 커플러는 운동 프레임의 앞쪽 부분에 형성되고, 한 쌍의 측면 커플러는 고정 프레임의 측면에 형성된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the knee assist device with an improved degree of freedom includes a motion module consisting of a motion frame and a pair of front couplers; A fixed module consisting of a fixed frame and a pair of side couplers; and first and second links connecting the pair of front couplers and the pair of side couplers so that the motion module can move in space relative to the fixed module, and the pair of front couplers are at the front of the motion frame. formed, and a pair of side couplers are formed on the side of the fixed frame.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 앞쪽 커플러는 고정 부위가 되고, 한 쌍의 측면 커플러는 자유로운 끝 부위를 형성한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the pair of front couplers are fixed parts, and the pair of side couplers form free end parts.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제1, 2 커플러는 수평 방향에 대하여 서로 어긋난 위치에 형성되거나, 기준 평면에 대하여 서로 다른 경사 방향을 가진다. According to another preferred embodiment of the present invention, the first and second couplers are formed at positions offset from each other with respect to the horizontal direction, or have different inclination directions with respect to the reference plane.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 측면 커플러에 형성된 스토퍼를 더 포함한다. According to another preferred embodiment of the present invention, a stopper formed on at least one side coupler is further included.

본 발명에 따른 자유도가 개선된 무릎 보조 장치는 평면 자유도가 아닌 공간 자유도를 가지는 것에 의하여 실제 사람의 무릎 운동에 근사하도록 작동한다는 이점을 가진다. 이로 인하여 보조 장치의 작동에 따른 무릎 인대 또는 연골의 손상이 방지되도록 한다. 본 발명에 따른 보조 장치는 무릎 인대 또는 연골 손상에 따른 재활 치료에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않고 무릎 보호가 요구되는 다양한 상황에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.The knee assist device having an improved degree of freedom according to the present invention has an advantage that it operates to approximate the actual human knee motion by having a spatial degree of freedom rather than a plane degree of freedom. As a result, damage to the knee ligament or cartilage due to the operation of the auxiliary device is prevented. The assistive device according to the present invention can be applied to rehabilitation treatment due to knee ligament or cartilage damage, but is not limited thereto, and can be applied to various situations requiring knee protection, and the present invention is not limited thereby.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 자유도가 개선된 무릎 보조 장치의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 이동 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 고정 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 제1, 2 링크의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 장치가 작동하는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.1a and 1b illustrate an embodiment of a knee assist device having an improved degree of freedom according to the present invention.
2 shows an embodiment of a mobile module forming an auxiliary device according to the invention.
3 shows an embodiment of a fixing module forming an auxiliary device according to the present invention.
4a and 4b show examples of first and second links forming an auxiliary device according to the present invention.
5 illustrates an embodiment of a process in which an auxiliary device according to the present invention operates.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the embodiments are for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so repeated descriptions are not made unless necessary for understanding the invention, and well-known components are briefly described or omitted, but the present invention It should not be understood as being excluded from the embodiment of.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 자유도가 개선된 무릎 보조 장치의 실시 예를 도시한 것이다.1a and 1b illustrate an embodiment of a knee assist device having an improved degree of freedom according to the present invention.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 자유도가 개선된 무릎 보조 장치는 운동 프레임(11)과 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)로 이루어진 운동 모듈(10); 고정 프레임(21)과 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)로 이루어진 고정 모듈(20); 및 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)와 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)를 서로 연결시켜 운동 모듈(10)이 고정 모듈(20)에 대하여 공간에서 이동 가능하도록 하는 제1, 2 링크(31, 32)를 포함하고, 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 운동 프레임(11)의 앞쪽 부분에 형성되고, 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)는 고정 프레임(21)의 측면에 형성된다.Referring to Figures 1a and 1b, the knee assist device with an improved degree of freedom includes a motion module 10 consisting of a motion frame 11 and a pair of front couplers 12a and 12b; A fixing module 20 composed of a fixing frame 21 and a pair of side couplers 22a and 22b; and first and second links connecting the pair of front couplers 12a and 12b and the pair of side couplers 22a and 22b so that the movement module 10 is movable relative to the fixed module 20 in space. (31, 32), a pair of front couplers (12a, 12b) are formed on the front part of the motion frame (11), and a pair of side couplers (22a, 22b) are formed on the side of the fixed frame (21) is formed in

무릎 보조 장치는 무릎 부위(Tibia; T)에 부착되는 운동 모듈(10) 및 허벅지 부위(Femor: F)에 부착되는 고정 모듈(20)로 이루어질 수 있다. 운동 모듈(10)은 고정 모듈(20)에 대하여 전후 방향으로 이동 가능하도록 제1, 2 링크(31, 32)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 운동 모듈(10) 또는 고정 모듈(20)은 실제 무릎 관절의 작용을 모사하여 상대적으로 이동되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 운동 모듈(10)은 고정 모듈(20)에 대하여 평면 자유도가 아닌 공간 자유도를 가지면서 운동을 할 수 있고, 이에 의하여 운동 모듈(10)이 역학적 또는 기계적 자유도의 증가하여 실제 무릎 관절의 작동에 따른 운동과 유사하도록 이동이 될 수 있다. 그리고 운동 모듈(10), 고정 모듈(20) 또는 제1, 2 링크(31, 32)는 그에 적합한 구조를 가질 수 있다. 운동 모듈(10)은 무릎 부위(T)의 앞쪽을 둘러싸는 운동 프레임(11)과 운동 프레임(11)의 위쪽 부분에 형성된 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)를 포함한다. 운동 프레임(11)은 전체적으로 사각 테두리 형상이 되면서 무릎 부위(T)의 형상에 대응되도록 각각의 가장자리는 곡면 또는 이와 유사한 형상을 가질 수 있다. 운동 프레임(11)의 위쪽 가장자리는 상대적으로 큰 폭을 가진 곡면 형상이 될 수 있고, 위쪽 가장자리에 앞쪽으로 경사지도록 돌출되거나 또는 함몰된 형상으로 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)가 형성될 수 있다. 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 아래쪽 방향을 향하여 돌출되는 구조를 가질 수 있고, 제1, 2 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 서로 다른 수평 위치 또는 서로 다른 돌출 방향을 가질 수 있다. 제1, 2 앞쪽 커플러(12a, 12b)의 구조는 무릎 관절에 의한 정강이 부위 또는 무릎 아래쪽 부위의 운동 형태에 따른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 제1 앞쪽 커플러(12a)는 제2 커플러(12b)에 비하여 아래쪽에 형성되면서 정면을 기준으로 좌측 방향으로 치우치도록 돌출될 수 있다. 이와 같은 제1, 2 앞쪽 커플러(12a, 12b)의 비대칭 구조에 의하여 운동 모듈(10)의 공간 자유도가 확보될 수 있다.The knee assist device may include an exercise module 10 attached to a knee portion (Tibia: T) and a fixing module 20 attached to a thigh portion (Femor: F). The motion modules 10 may be connected to each other by first and second links 31 and 32 so as to be movable in the forward and backward directions with respect to the fixed module 20 . The movement module 10 or the fixed module 20 may have a structure that is relatively movable by simulating the action of an actual knee joint. For example, the motion module 10 can exercise while having a spatial degree of freedom rather than a planar degree of freedom with respect to the fixed module 20, whereby the motion module 10 increases the mechanical or mechanical degree of freedom of the actual knee joint. It can be moved to be similar to the movement according to the operation. Also, the movement module 10, the fixing module 20, or the first and second links 31 and 32 may have a structure suitable therefor. The motion module 10 includes a motion frame 11 surrounding the front of the knee portion T and a pair of front couplers 12a and 12b formed on an upper portion of the motion frame 11 . The exercise frame 11 has a rectangular edge shape as a whole, and each edge may have a curved surface or a shape similar thereto to correspond to the shape of the knee portion T. The upper edge of the movement frame 11 may have a curved shape with a relatively large width, and a pair of front couplers 12a and 12b may be formed on the upper edge in a protruding or recessed shape so as to be inclined forward. have. The pair of front couplers 12a and 12b may have a structure protruding downward, and the first and second front couplers 12a and 12b may have different horizontal positions or different protruding directions. The structure of the first and second front couplers 12a and 12b may have a structure according to the type of movement of the shin area or lower knee area by the knee joint. For example, the first front coupler 12a may be formed lower than the second coupler 12b and may protrude to the left with respect to the front. The spatial freedom of the exercise module 10 can be secured by the asymmetric structure of the first and second front couplers 12a and 12b.

고정 모듈(20)은 허벅지 부위(F)에 착용될 수 있고, 운동 모듈(10)의 운동에 대한 기준 위치를 형성할 수 있다. 고정 모듈(20)은 한 쌍의 세로 부재 및 한 쌍의 세로 부재를 연결하는 한 쌍의 가로 부재로 이루어진 고정 프레임(21); 및 한 쌍의 세로 부재의 끝 부분에 형성된 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)로 이루어질 수 있다. 고정 프레임(21)은 허벅지 부위(F)에 고정될 수 있는 적합한 구조를 가질 수 있고, 예를 들어 각각의 세로 부재 또는 각각의 가로 부재는 허벅지 형상에 대응되는 곡면 형상을 가질 수 있다. 서로 마주보는 위치에서 수직 방향으로 연장되는 한 쌍의 세로 부재는 위쪽 끝 부분과 중간 부분이 가로 부재에 의하여 각각 연결될 수 있다. 그리고 한 쌍의 세로 부재의 아래쪽 부분은 자유로운 끝 부분을 형성할 수 있고, 한 쌍의 자유로운 끝 부분에 각각 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)가 형성될 수 있다. 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)는 각각 허벅지 부분(F)을 기준으로 바깥쪽 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 이와 같이 각각의 측면 커플러(22a, 22b)가 자유로운 끝 부분에 형성되면서 측면 방향을 향하여 돌출되는 구조로 인하여 운동 모듈(10)이 측면 방향의 공간 자유도가 향상되면서 전후 방향의 운동에 따라 무릎 관절에 가해지는 압력이 감소될 수 있다.The fixing module 20 may be worn on the thigh portion F and may form a reference position for movement of the exercise module 10 . The fixing module 20 includes a fixing frame 21 composed of a pair of vertical members and a pair of horizontal members connecting the pair of vertical members; and a pair of side couplers 22a and 22b formed at the ends of the pair of vertical members. The fixing frame 21 may have a suitable structure that can be fixed to the thigh portion F, and for example, each vertical member or each horizontal member may have a curved shape corresponding to the shape of the thigh. Upper end portions and middle portions of the pair of vertical members extending in the vertical direction from facing each other may be respectively connected by horizontal members. Also, lower portions of the pair of vertical members may form free end portions, and a pair of side couplers 22a and 22b may be respectively formed at the pair of free end portions. The pair of side couplers 22a and 22b may be formed to face outward with respect to the thigh portion F, respectively. In this way, each side coupler (22a, 22b) is formed at the free end portion and protrudes toward the side direction, so that the movement module 10 improves the spatial freedom in the side direction and moves to the knee joint according to the forward and backward movement. The applied pressure may be reduced.

제1, 2 링크(31, 32)에 의하여 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)와 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)가 서로 연결될 수 있다. 이에 따라 운동 모듈(10)이 고정 모듈(20)에 결합되어 전후 방향으로 운동이 될 수 있다. 제1, 2 링크(31, 32)는 앞쪽 커플러(12a, 12b)와 측면 커플러(22a, 22b)를 연결시킬 수 있는 구조를 가지면서 이와 동시에 측면 커플러(22a, 22b)를 중심축으로 운동 모듈(10)이 회전 운동이 가능한 구조를 가질 수 있다. 아래에 이와 같이 제1, 2 링크(31, 32)에 의하여 서로 연결되어 운동 모듈(10)이 고정 모듈(20)에 대하여 무릎 관절 운동이 가능하도록 하는 각각의 구성에 대하여 설명된다.The pair of front couplers 12a and 12b and the pair of side couplers 22a and 22b may be connected to each other by the first and second links 31 and 32 . Accordingly, the movement module 10 is coupled to the fixing module 20 to be able to move in the forward and backward directions. The first and second links 31 and 32 have a structure capable of connecting the front couplers 12a and 12b and the side couplers 22a and 22b, while at the same time the exercise module with the side couplers 22a and 22b as a central axis. (10) may have a structure capable of rotational movement. Hereinafter, each configuration that is connected to each other by the first and second links 31 and 32 so that the exercise module 10 can exercise the knee joint with respect to the fixed module 20 will be described.

도 2는 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 이동 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.2 shows an embodiment of a mobile module forming an auxiliary device according to the invention.

도 2를 참조하면, 운동 모듈(10)은 수평 방향을 따라 곡면 형상으로 연장되는 제1, 2 곡면 부재(111, 112); 및 제1, 2 곡면 부재(111, 112)를 연결하는 제1, 2 연결 부재(113, 114)로 이루어진 운동 프레임(11)을 포함한다. 제1, 2 곡면 부재(111, 112)은 무릎의 둘레 면에 대응되는 곡면 형상을 가질 수 있고, 위쪽에 위치하는 제1 곡면 부재(111)는 아래쪽에 위치하는 제2 곡면 부재(112)에 비하여 상하로 큰 폭을 가지면서 작은 연장 길이를 가질 수 있다. 제1, 2 연결 부재(113, 114)는 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있고, 예를 들어 제1, 2 연결 부재(113, 114)는 제2 곡면 부재(112)와 유사한 폭을 가질 수 있다. 제1, 2 곡면 부재(111, 112) 및 제1, 2 연결 부재(113, 114)는 일체로 형성될 수 있고, 기준 블록(13)을 기준으로 정강이의 외부 둘레 면과 일정한 분리 거리를 유지하도록 형성될 수 있다. 위쪽에 위치하는 제1 곡면 부재(111)의 외부 둘레 면에 제1, 2 앞쪽 커플러(12a, 12b)가 형성될 수 있다. 제1, 2 커플러(12a, 12b)는 각각 아래쪽 방향을 향하는 실린더 형상이 될 수 있고, 제1 곡면 부재(111)의 바깥쪽 평면으로 실린더 형상으로 연장되는 유도 부분 및 유도 부분에 비하여 작은 직경을 가지는 실린더 형상이 되면서 제1, 2 링크가 결합되는 체결 부분(121)으로 이루어질 수 있다. 제1 커플러(12a)는 제2 커플러(12b)에 대하여 비대칭 구조가 될 수 있고, 예를 들어 제1 커플러(12a)는 제2 커플러(12b)에 비하여 수평 방향으로 아래쪽에 위치하면서 제2 커플러(12b)에 비하여 큰 연장 길이를 가질 수 있다. 또한 제1 커플러(12a)는 제2 커플러(12b)에 비하여 바깥쪽 방향으로 큰 경사각을 가지도록 연장될 수 있다. 이와 같은 제1, 2 커플러(12a, 12b)의 비대칭 구조는 고정된 허벅지 부분에 대하여 무릎 관절을 기준으로 운동 모듈(10)의 회전 방향을 기준으로 설정될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 2 , the exercise module 10 includes first and second curved members 111 and 112 extending in a curved shape along a horizontal direction; and a motion frame 11 composed of first and second connecting members 113 and 114 connecting the first and second curved members 111 and 112 . The first and second curved members 111 and 112 may have a curved shape corresponding to the circumferential surface of the knee, and the first curved member 111 located on the upper side is connected to the second curved member 112 located on the lower side. In comparison, it may have a small extension length while having a large vertical width. The first and second connecting members 113 and 114 may have the same or similar shape, and for example, the first and second connecting members 113 and 114 may have a width similar to that of the second curved member 112. . The first and second curved members 111 and 112 and the first and second connection members 113 and 114 may be integrally formed, and maintain a constant separation distance from the outer circumferential surface of the shank based on the reference block 13. can be formed to First and second front couplers 12a and 12b may be formed on the outer circumferential surface of the first curved member 111 located at the upper side. The first and second couplers 12a and 12b may each have a downward cylindrical shape, and have a smaller diameter than the induction portion extending in a cylindrical shape to the outer plane of the first curved member 111 and the induction portion. The branches may be made of a fastening part 121 to which the first and second links are coupled while being in a cylindrical shape. The first coupler 12a may have an asymmetrical structure with respect to the second coupler 12b. For example, the first coupler 12a is located lower than the second coupler 12b in a horizontal direction while the second coupler 12b It may have a larger extension length than (12b). Also, the first coupler 12a may extend outward to have a larger inclination angle than the second coupler 12b. The asymmetric structure of the first and second couplers 12a and 12b may be set based on the rotation direction of the exercise module 10 with respect to the knee joint with respect to the fixed thigh portion, and is not limited to the presented embodiment.

도 3은 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 고정 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.3 shows an embodiment of a fixing module forming an auxiliary device according to the present invention.

도 3을 참조하면, 고정 모듈(20)은 서로 나란하게 연장되는 제1, 2 수직 부재(211, 212); 및 제1, 2 수직 부재(211, 212)의 위쪽 끝 부분 및 중간 부분을 서로 연결하면서 나란하게 연장되는 제1, 2 수평 부재(213, 214)로 이루어진 고정 프레임(21)을 포함할 수 있다. 제1, 2 수직 부재(211, 212)는 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있고, 허벅지의 형상에 대응되도록 위쪽에서 아래쪽으로 연장되면서 안쪽 방향으로 휘어진 이후 선형으로 연장될 수 있다. 제1, 2 수평 부재(213, 214)는 제1, 2 수직 부재(211, 212)의 두께 면을 연결하는 구조로 형성되면서 일체로 형성될 수 있다. 제1, 2 수평 부재(213, 214)는 중심 위치에 해당하는 중심 블록(214)에 대하여 비대칭 형상이 되도록 곡면 연장 구조가 될 수 있고, 비대칭 형상은 허벅지의 외부 둘레 면에 대응될 수 있다. 제1, 2 수직 부재(211, 212)의 아래쪽 끝 부분은 자유로운 끝 부분이 될 수 있고, 바깥쪽 면으로부터 양쪽 측면 방향으로 연장되도록 제1, 2 측면 커플러(22a, 22b)가 형성될 수 있다. 제1, 2 커플러(22a, 22b)는 동일 또는 유사한 형상을 가질 수 있고, 제1, 2 앞쪽 커플러와 유사하게 실린더 형상의 유도 부분 및 유도 부분에 비하여 작은 직경을 가지는 체결 부분(221)로 이루어질 수 있다. 제1 측면 커플러(22a)의 뒤쪽 부분에 운동 모듈의 회전을 제한하는 스토퍼(23)가 형성될 수 있고, 스토퍼(23)는 다양한 위치에 다양한 형태로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 제1, 2 커플러(22a, 22b)는 비대칭 돌출 구조를 가질 수 있고, 도 3의 우측 아래쪽에 도시된 것처럼, 제2 측면 커플러(22b)는 제1 측면 커플러(22a)에 비하여 경사지도록 연장될 수 있다. 허벅지의 둘레 면의 형상에 따라 제1, 2 측면 커플러(22a, 22b)의 돌출 방향은 다양한 구조가 될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to FIG. 3 , the fixing module 20 includes first and second vertical members 211 and 212 extending parallel to each other; and a fixing frame 21 composed of first and second horizontal members 213 and 214 extending in parallel while connecting upper ends and middle portions of the first and second vertical members 211 and 212 to each other. . The first and second vertical members 211 and 212 may have the same or similar structure, and may extend from top to bottom to correspond to the shape of the thigh, bend inward and then extend linearly. The first and second horizontal members 213 and 214 may be integrally formed with a structure connecting thickness surfaces of the first and second vertical members 211 and 212 . The first and second horizontal members 213 and 214 may have a curved extension structure so as to have an asymmetrical shape with respect to the central block 214 corresponding to the central position, and the asymmetrical shape may correspond to the outer circumferential surface of the thigh. The lower ends of the first and second vertical members 211 and 212 may be free end portions, and the first and second side couplers 22a and 22b may be formed to extend in both lateral directions from the outer surface. . The first and second couplers 22a and 22b may have the same or similar shapes, and similarly to the first and second front couplers, they consist of a cylinder-shaped induction portion and a fastening portion 221 having a smaller diameter than the induction portion. can A stopper 23 limiting rotation of the exercise module may be formed at the rear of the first side coupler 22a, and the stopper 23 may be made in various shapes at various locations and is not limited to the presented embodiment. . The first and second couplers 22a and 22b may have an asymmetrical protruding structure, and as shown in the lower right corner of FIG. can Depending on the shape of the circumferential surface of the thigh, the protruding directions of the first and second side couplers 22a and 22b may have various structures and are not limited to the presented embodiment.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 보조 장치를 형성하는 제1, 2 링크의 실시 예를 도시한 것이다. 4a and 4b show examples of first and second links forming an auxiliary device according to the present invention.

운동 모듈과 고정 모듈은 제1, 2 링크(31, 32)에 의하여 서로 연결될 수 있고, 제1, 2 링크(31, 32)는 운동 모듈이 고정 모듈에 대하여 회전 운동이 가능한 구조를 가질 수 있다. 도 4a를 참조하면, 제1 링크(31)는 연장 부재(311); 및 연장 부재(311)의 양쪽 끝에 형성되어 각각 앞쪽 커플러 및 측면 커플러에 체결되는 제1, 2 결합 부위(312, 313)가 형성될 수 있다. 제1, 2 결합 부위(312, 313)는 전체적으로 원통 형상 또는 드럼 형상이 되면서 중앙 부분에 결합 홀이 형성된 구조를 가질 수 있다. 연장 부재(311)는 경사지도록 연장될 수 있고, 제1, 2 결합 부위(312, 313)는 연장 부재(311)의 한쪽 측면에 결합될 수 있고, 각각의 결합 부위(312, 313)의 평면은 연장 부재(311)에 대하여 서로 다른 교각을 가질 수 있다. 제1, 2 결합 부위(312, 313)의 교각은 앞쪽 커플러 및 측면 커플러의 형성 위치에 의하여 결정될 수 있다. 제2 결합 부위(313)에 위에서 설명된 스토퍼에 걸릴 수 있는 걸림 블록(314)이 형성될 수 있고, 예를 들어 제2 결합 부위(313)의 둘레 면으로부터 바깥쪽 방향으로 돌출되는 형상을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.The motion module and the fixed module may be connected to each other by first and second links 31 and 32, and the first and second links 31 and 32 may have a structure in which the motion module may rotate with respect to the fixed module. . Referring to Figure 4a, the first link 31 is an extension member 311; And first and second coupling parts 312 and 313 formed at both ends of the extension member 311 and fastened to the front coupler and the side coupler, respectively, may be formed. The first and second coupling parts 312 and 313 may have a structure in which a coupling hole is formed in a central portion while being generally cylindrical or drum-shaped. The extension member 311 may be extended to be inclined, the first and second coupling parts 312 and 313 may be coupled to one side of the extension member 311, and the plane of each coupling part 312 and 313 may have different piers with respect to the extension member 311 . The piers of the first and second coupling parts 312 and 313 may be determined by formation positions of the front coupler and the side coupler. A locking block 314 that can be caught on the stopper described above may be formed on the second coupling portion 313, and may have a shape protruding outward from the circumferential surface of the second coupling portion 313, for example. can, but is not limited thereto.

도 4b를 참조하면, 제2 링크(32)는 제1 링크(31)와 유사하게 연장 부재(312); 및 연장 부재(312)의 양쪽 끝에 형성된 제1, 2 결합 부위(322, 323)를 포함한다. 연장 부재(321) 또는 제1, 2 결합 부위(322, 323)는 도 4a의 연장 부재(311) 또는 제1, 2 결합 부위(322, 323)과 유사한 구조를 가질 수 있다. 제1, 2 결합 부위(312, 313, 322, 323)는 각각 앞쪽 커플러 및 측면 커플러에 결합될 수 있다. 결합된 상태에서 제1 결합 부위(312, 322)는 고정된 상태로 유지되고, 제2 결합 부위(312, 322)는 회전 가능한 상태로 유지될 수 있다. 구체적으로 제1 결합 부위(312, 322)는 상대적으로 큰 마찰력을 가질 수 있고, 제2 결합 부위(313, 323)은 작은 마찰력을 가질 수 있다. 제1, 2 링크(31, 32)는 운동 모듈이 작은 마찰력에 의하여 용이하게 회전될 수 있는 다양한 구조를 가질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.Referring to Figure 4b, the second link 32 is similar to the first link 31, the extension member 312; and first and second coupling portions 322 and 323 formed at both ends of the extension member 312 . The extension member 321 or the first and second coupling portions 322 and 323 may have a structure similar to that of the extension member 311 or the first and second coupling portions 322 and 323 of FIG. 4A . The first and second coupling parts 312, 313, 322, and 323 may be coupled to the front coupler and the side coupler, respectively. In the coupled state, the first coupling portions 312 and 322 may be maintained in a fixed state, and the second coupling portions 312 and 322 may be maintained in a rotatable state. Specifically, the first coupling portions 312 and 322 may have a relatively large frictional force, and the second coupling portions 313 and 323 may have a small frictional force. The first and second links 31 and 32 may have various structures in which the motion module can be easily rotated by a small frictional force, and is not limited to the presented embodiment.

도 5는 본 발명에 따른 보조 장치가 작동하는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.5 illustrates an embodiment of a process in which an auxiliary device according to the present invention operates.

도 5를 참조하면, 제1 링크(31)의 제1, 2 체결 부위의 방향 각(S1, S2)와 제2 링크(32)의 제1, 2 체결 부위의 방향 각(S3, S4)이 서로 다르고 이로 인하여 제1, 2 링크(31, 32)의 링크 각도(θ)가 서로 다르다. 이와 같은 링크 각도(θ)의 차이는 위에서 설명된 것처럼 앞쪽 커플러 및 측면 커플러의 형성 구조에 의하여 결정될 수 있다. 그리고 이와 같은 링크 각도(θ)의 비대칭 구조는 허벅지 부위(T)에 대한 무릎 부위(T)의 실제 운동 형태에 기초하여 결정될 수 있다. 도 5의 (나)를 참조하면 무릎 부위(T)는 수직 상태에서 뒤쪽 방향으로 회전될 수 있고, 제1, 2 링크(31, 32)는 무릎 관절의 인대의 자연적인 형상 변화에 적합하도록 회전될 필요가 있다. 구체적으로 고정 모듈(20)에 대하여 운동 모듈(10)이 동일한 범위에서 운동을 하면서 제1 링크(31)의 회전 각도가 제2 링크(32)의 회전 각도에 비하여 클 수 있다. 이와 같은 제1, 2 링크(31, 32)의 회전 각도는 무릎 보조 장치를 사용하는 사용자의 무릎 관절의 상태에 따라 적절하게 설정될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. Referring to FIG. 5 , direction angles S1 and S2 of the first and second fastening parts of the first link 31 and direction angles S3 and S4 of the first and second fastening parts of the second link 32 are They are different from each other, and thus the link angles θ of the first and second links 31 and 32 are different from each other. This difference in link angle θ may be determined by the formation structure of the front coupler and the side coupler as described above. Also, the asymmetric structure of the link angle θ may be determined based on the actual motion form of the knee part T with respect to the thigh part T. Referring to (b) of FIG. 5, the knee part (T) can be rotated in a backward direction in a vertical state, and the first and second links (31, 32) are rotated to fit the natural shape change of the ligament of the knee joint. need to be Specifically, while the motion module 10 moves in the same range with respect to the fixed module 20, the rotation angle of the first link 31 may be greater than the rotation angle of the second link 32. The rotational angles of the first and second links 31 and 32 may be appropriately set according to the condition of the knee joint of the user using the knee assist device, and are not limited to the disclosed embodiments.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Although the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments above, those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. . The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.

10: 운동 모듈 20: 고정 모듈
11: 운동 프레임 21: 고정 프레임
12a, 12b: 앞쪽 커플러 22a, 22b: 측면 커플러
23: 스토퍼 31, 32: 링크10: movement module 20: fixed module
11: movement frame 21: fixed frame
12a, 12b: front coupler 22a, 22b: side coupler
23: stopper 31, 32: link

Claims (4)

운동 프레임(11)과 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)로 이루어진 운동 모듈(10);
고정 프레임(21)과 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)로 이루어진 고정 모듈(20); 및
한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)와 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)를 서로 연결시켜 운동 모듈(10)이 고정 모듈(20)에 대하여 공간에서 이동 가능하도록 하는 제1, 2 링크(31, 32)를 포함하고,
한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 운동 프레임(11)의 앞쪽 부분에 형성되고, 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)는 고정 프레임(21)의 측면에 형성되고,
제1, 2 커플러(12a, 12b)는 수평 방향에 대하여 서로 어긋난 위치에 형성되거나, 기준 평면에 대하여 서로 다른 경사 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 자유도가 개선된 무릎 보조 장치. A movement module 10 composed of a movement frame 11 and a pair of front couplers 12a and 12b;
A fixing module 20 composed of a fixing frame 21 and a pair of side couplers 22a and 22b; and
First and second links connecting the pair of front couplers 12a and 12b and the pair of side couplers 22a and 22b so that the exercise module 10 can move in space with respect to the fixed module 20 ( 31, 32),
A pair of front couplers 12a and 12b are formed on the front part of the motion frame 11, and a pair of side couplers 22a and 22b are formed on the side of the fixed frame 21,
The first and second couplers 12a and 12b are formed at positions offset from each other with respect to the horizontal direction or have different inclination directions with respect to the reference plane. 청구항 1에 있어서, 한 쌍의 앞쪽 커플러(12a, 12b)는 고정 부위가 되고, 한 쌍의 측면 커플러(22a, 22b)는 자유로운 끝 부위를 형성하는 것을 특징으로 하는 자유도가 개선된 무릎 보조 장치. The knee support device with improved degrees of freedom according to claim 1, wherein the pair of front couplers (12a, 12b) are fixed parts, and the pair of side couplers (22a, 22b) form free end parts. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 적어도 하나의 측면 커플러(22a, 22b)에 형성된 스토퍼(23)를 더 포함하는 자유도가 개선된 무릎 보조 장치.The method according to claim 1, Knee support device with an improved degree of freedom further comprising a stopper (23) formed on at least one side coupler (22a, 22b).
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