KR102645015B1 - 교정 장치 및 이를 제어하는 방법 - Google Patents

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롤란드 아우베르게르
크리스티안 브로이어-루쉬
알렉산더 노아 스프링
더크 사이페르트
마르코 폴크마
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오토 복 헬스케어 프로덕츠 게엠베하
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 조인트 장치 (30)에 의해 서로 연결되어 조인트 축 (40)에 대해 선회 가능한 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20), 및 상기 교정 장치를 사지에 고정할 수 있는 적어도 하나의 체결 장치 (60)를 구비한 교정 장치에 대한 것이다. 상기 교정 장치는 또한 상기 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 상의 체결 지점 (15, 25)에 고정되고 하부 파트 (20)에 대한 상부 파트 (10)의 선회에 영향을 주는 액추에이터 (50)를 또한 구비하며, 여기서, 상기 하부 파트 (20)의 방위는 상부 파트 (10)에 고정 가능한 사지에 대해 조절될 수 있다.

Description

교정 장치 및 이를 제어하는 방법
본 발명은 교정 장치 (orthopedic device), 특히 보조기 (orthosis) 또는 외골격 (exoskeleton)에 대한 것으로서, 상기 교정 장치는, 조인트 장치로 서로 연결되어 조인트 축을 중심으로 선회 가능하고 (pivotable), 예컨대, 외골격 또는 보조기 같은 교정 장치를 사지 (四肢, limp)에 고정할 수 있는 체결 장치를 갖는 상부 파트 및 하부 파트를 가지며, 체결 지점에서 상기 상부 파트 및 하부 파트에 고정되고 상기 하부 파트에 대한 상부 파트의 선회에 영향을 주는 액추에이터를 갖는다. 본 발명은 또한 교정 장치, 특히 보조기 또는 외골격을 제어하는 방법에 대한 것으로서, 상기 교정 장치는, 조인트 장치로 서로 연결되어 조인트 축을 중심으로 선회 가능하고, 예컨대, 외골격 또는 보조기 같은 교정 장치를 사지에 고정할 수 있는 체결 장치를 갖는 상부 파트 및 하부 파트를 구비하고, 체결 지점에서 상기 상부 파트 및 하부 파트에 고정되고 상기 하부 파트에 대한 상부 파트의 선회에 영향을 주는 액추에이터, 및 최대 조인트 각도를 제한하는 신장 정지부 (extension stop)를 조절하기 위한 조절 장치를 작동 또는 정지하는 컨트롤러 (controller)에 연결된 적어도 하나의 센서를 갖는다.
아래에서 보조기들 (orthoses)로도 함께 지칭되는, 보조기들 또는 외골격은 여전히 존재하는 손발 (extremity) 또는 사지의 기능을 그 중에서도 지지하거나 또는 유지하는데 사용된다. 이러한 목적을 위해, 보조기는 사지에 고정된다. 예를 들어, 보조기가 무릎 조인트에 대해 맞물리는, 하지의 보조기의 경우, 상부 파트 및 하부 파트 또는 레일은 허벅지와 하부 다리에 배치되고 조인트 장치, 즉, 교정 무릎 조인트 (orthotic knee joint)를 통해 서로 연결된다. 발목 보조기 (ankle orthosis)의 경우, 발은 교정 발목 조인트를 통해 하부 다리 부분에 연결되는 발 부분에 고정되며, 이는 결국 상부 파트로서 작용한다. 엉덩이 조인트 보조기 또는 둘 이상의 자연 조인트 (natural joints)를 이어주는 보조기에 동일하게 적용된다. 또한 상부 말단을 위한 보조기들, 예를 들어, 팔꿈치 조인트를 이어주는 보조기가 존재한다. 상부 파트는 각 경우에 보조기의 근위 구성요소 (proximal component)로 간주되고 조인트 장치를 통해 하부 파트으로서 원위 구성요소에 연결된다. 체결 장치는 사지가 보조기로부터 느슨해지는 것을 방지하는 쉘 (shells), 스트랩 (straps), 걸쇠 (clasps), 또는 다른 장치의 형태를 취한다.
인공 교정기 (Prostheses)는 잃어버린 사지를 대체하는 역할을 하며 두 인공 기관을 서로 선회 가능하게 연결하는 인공 기관 조인트 (prosthetic joint)가 종종 장착된다. 서로에 대한 구성요소의 움직임에 영향을 주기 위해, 액추에이터, 예컨대, 제어되거나 제어되지 않으며, 선회 움직임에 영향을 주거나, 특히 그러한 움직임을 댐핑하거나 지지하는, 댐퍼 (dampers), 브레이크 (brakes) 및/또는 구동 장치 (drives)를 사용한다.
선회 움직임 도중 서로에 대해 상부 파트와 하부 파트의 움직임에 영향을 주기 위해, 예를 들어, 선회 움직임을 돕거나 방해하기 위해, 상부 파트와 하부 파트에 고정된 액추에이터가 사용된다. 움직임 도움은 구동 장치로서 액추에이터의 구현 예에서 에너지 저장소로부터 에너지의 공급에 의해 달성될 수 있다. 에너지 저장소는 스프링 장치 또는 모터 또는 펌프를 구동하기 위한 전기 에너지 저장소 형태를 취할 수 있다. 순수 수동식 액추에이터는 선회 움직임에 대해 조절 가능한 저항을 제공하는 댐퍼 또는 브레이크이다. 댐핑은 굴곡 방향 (flexion direction)과 또한 신장 방향 (extension direction) 모두에 대해 사용될 수 있다. 정지 요소는 각각의 조인트 장치에 또는 액추에이터에 존재하여, 하부 파트에 대한 상부 파트의 최대 위치에 도달할 때, 추가 움직임을 막고 정지가 보장된다. 정지 요소는 조인트 각도가 감소되는 굴곡 방향에 대해, 그리고 또한 조인트 각도가 증가되는 신장 방향에 대해 모두 제공될 수 있다. 최대 신장 각도는 일반적으로 상부 파트와 하부 파트의 길이 방향 사이에 180°(도)의 각도가 될 때 도달된다. 이와 관련된 조인트 각도는 환자의 신체의 해부학적 및 생리적 환경으로 판단하여 최대 신장 위치로부터 유래한다. 이는 또한 대부분의 경우 병리학적 과신장 (pathological hyperextension) 위치를 나타낼 수 있으며, 그 결과 조인트 각도가 180도를 넘을 수 있다. 과신장은, 예를 들어, 무릎 조인트의 경우, 종아리의 뒤쪽 측면과 허벅지의 후방 측면 사이의 각도가 180도보다 큰 경우 일어날 수 있다. 상응하게, 과신장은 팔꿈치 조인트의 경우, 팔뚝과 상부 팔의 삼두근 측면 사이의 각도가 180도 보다 작은 경우에 일어난다.
WO 2009/097841 A1는, 상부 부착 수단이 배열된 상부 파트, 및 상기 상부 파트에 선회 가능하게 장착된 하부 파트를 포함하며, 정형외과 구성요소를 위한 부착 수단, 및 신장 움직임을 제한하는 정지부를 갖는 정형외과 무릎 조인트를 개시한다. 상기 정지부는 변위 가능하게 구성되고 조절 장치에 연결되며, 이는, 센서 데이터에 따라, 상기 조절 장치를 작동하고 정지부의 위치를 변경하는 컨트롤러에 결국 연결된다. 정형외과 무릎 조인트는 또한 교정 무릎 조인트로서 설계될 수 있다. 본 출원은 걷고 서 있을 동안 상이한 순간적 또는 단기 요구에 대해 신장 정지부의 위치를 조정하는 것에 대한 것이다. 사용자에 의해 나타낸 해부학적 조건에 대한 조정은 개시되지 않는다.
보조기의 신장 정지부의 위치는 특정 사용자의 해부학적 및 생리학적 환경에 조정되어야 한다. 환자에 대한 보조기의 조정 중 한번 설정되고 정형외과 기술자에 의한 조절이 재개될 때까지 변경되지 않는 고정 신장 정지부에 더해, 신장 정지부의 설정의 품질은 정형외과 기술자의 경험의 수준에 따른다. 설정은 모터에 의해 조절될 수 있는 신장 정지부 위치의 경우 더 쉽게 만들어지고, 여기서, 개별 위치 자체는 제어 시스템에 저장되어야 하며 또는 정형외과 기술자에 의해 입력되어야 한다. 신장 정지부 위치의 정정은 예를 들어, 제조 부정확을 정정하거나 병리학적 상태의 굴곡 수축을 고려할 수 있기 위해 필요할 수 있다. 이러한 수축은 예를 들어 치료에 대한 반응으로서 시간이 지남에 따라 변할 수 있다. 변화는 또한 환자의 활동으로 인해, 하루의 기간 동안 일어날 수 있다. 그러므로, 하부 파트에 대한 상부 파트 상의 신장 정지부 위치 또는 사지의 방위 (orientation)의 정정은 매일 착용하는 동안 변경하기 위해 또는 상이한 움직임 상황에 반응하기 위해 필요할 수 있다.
본 발명의 목적은, 단순한 방식으로, 보조기의 사용자를 위한 착용 편의를 개선하고 변화하는 해부학적 및 생리학적 환경에 대한 조정을 허용하는, 교정 장치 및 교정 장치를 제어하는 방법을 이용 가능하게 만드는 것이다.
본 발명에 따라서, 이러한 목적은 주요 청구항의 특징을 가진 교정 장치에 의해 그리고 추가적인 종속 청구항의 특징을 가진 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 구현 예 및 개발은 종속 청구항, 설명 및 도면들에 개시된다.
본 발명에 따른 교정 장치로서, 조인트 장치에 의해 서로 연결되어 선회 축을 중심으로 선회 가능하고 상기 교정 장치를 사지에 고정할 수 있는 체결 장치를 가진 상부 파트 및 하부 파트를 가지며, 체결 지점에서 상기 상부 파트와 하부 파트에 고정되고 상기 하부 파트에 대한 상부 파트의 선회에 영향을 주는 액추에이터를 가진 교정 장치에서, 상기 하부 파트의 방위는 상부 파트에 고정될 수 있는 사지에 대해 조절 가능하다. 조인트 장치의 말단 정지부 (end stops)의 변화와 따라서 상부 파트 및 하부 파트의 서로에 대한 말단 위치의 변화에 의한 조인트 장치의 선회 축을 중심으로 하는 하부 파트에 대한 상부 파트의 방위의 변화에 더해, 상부 파트 또는 하부 파트에 대한 상부 파트 또는 하부 파트 상의 또는 내에서의 사지의 방위를 변화시킬 수 있다. 이러한 방식에서, 보조기와 같은 교정 장치의 구현 예에서, 사지의 최대 도달 신장 각도 및/또는 굴곡 각도는 조인트 장치 또는 액추에이터를 조작하지 않고 반복적으로 변화될 수 있다. 인공 기관과 같은 교정 장치의 구현 예에서, 상부 파트 내에서 또는 상에서 스텀프 (stump)의 방위는 변화될 수 있고 또는 스텀프는 상부 파트, 예컨대, 인공 기관 소켓에서 상이한 방위로 사용될 수 있으며, 그 결과 스텀프에 대한 하부 파트의 방위는 변화될 수 있고 각각의 위치에 고정될 수 있다. 인공 기관 조인트 상에서 수행된 조작 (Maneuvers)은 본 목적을 위해 필요하지 않다. 대안으로 또는 부가적으로, 방위는 액추에이터 상의 또는 액추에이터 내의 변화에 의해 변화될 수 있으며, 이는 굴곡 방향 및/또는 신장 방향의 최대 도달 각도가 한 방향 또는 다른 방향으로 액추에이터의 움직임의 최대 범위의 변화에 의해 제한되고 변화되기 때문이다. 대안으로 또는 부가적으로, 상부 파트에 대한 하부 파트의 방위는, 예를 들어 기계적 정지부, 유압 정지부 또는 다른 설정 또는 조절 메커니즘에 의해, 조절 가능한 정지부 또는 상부 파트 및/또는 하부 파트 또는 조인트 장치 상의 제한에 의해 달성될 수 있다.
조절 가능한 신장 정지부는 교정 장치 상에 배열되거나 및/또는 형성될 수 있으며, 및/또는 사지를 위한 교환 가능하거나 조절 가능한 지지부 (support)가 거기에 배열될 수 있다. 지지부는 패딩 (padding), 삽입, 쿠션 또는 인레이 (inlay)로 구성될 수 있으며, 이는 그 위치 및/또는 그 체적에 대해서 변동할 수 있으므로, 사지에 대한 상부 파트 및/또는 하부 파트의 변화된 방위가 달성될 수 있다. 지지부는 레일, 쉘 또는 소켓 상에 배열될 수 있고 조절 장치에 의해 거기에 대해 변위될 수 있다. 쿠션 또는 패드는 방위를 변화시키기 위해 채워지거나 비워질 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 조절 가능한 굴곡 정지부는 조인트 장치의 선회의 기계적 또는 전기적으로 제어된 제한을 얻기 위해 교정 장치에 배열되거나 형성될 수 있다. 본 발명의 변형에서, 신장 정지부는 액추에이터 상에 또는 내에, 액추에이터와 상부 파트 및/또는 하부 파트 사이의 힘-전달 인터페이스 상에 또는 내에서, 및/또는 적어도 하나의 조인트 장치 상에 또는 내에 형성된다.
본 발명의 개발에서, 조인트 축으로부터의 적어도 하나의 체결 지점의 거리가 조절 가능하도록 제공된다. 조인트 장치 상의 기계적 단부 정지부는, 예를 들어, 나사 또는 상이한 인서트 (inserts)를 통해 변경될 수 있게 제공될 수 있으므로, 상부 파트와 하부 파트 사이의 상이한 조인트 각도는 최대 조인트 각도로 설정될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 신장 정지부의 조절은 유압 라인의 전자적으로 제어된 개방 및 폐쇄에 의해, 그렇지 않으면, 액추에이터 자체의 변경에 의해, 예를 들어, 하우징의 길이의 변화에 의해 그렇지 않으면 나사 조절을 통한 피스톤 로드의 연장 또는 단축에 의해 액추에이터 내에서 제공된다. 본 발명의 변형으로서 제공된, 신장 정지부의 전자적으로 제어된 조절은 강력한 제어 시스템을 필요로 하며, 이는 적절하게 구성된 보조기들 또는 인공 기관들에서 사용된다. 표준 액추에이터, 예를 들어, 표준 유압 댐퍼 또는 유압 구동 장치가 사용될 수 없기 때문에 액추에이터의 설치 및 치수의 개입이 종종 어려운 경우가 있다. 결과적으로, 조인트 축에 대한 상부 파트 또는 하부 파트 상의 액추에이터의 체결 지점 중 적어도 하나의 거리의 변경은 교정 장치와 액추에이터 변경 없이 도달 가능한 신장 정지부를 조정하는 간단한 방식이다. 신장 정지부는 예를 들어 실린더 내의 유압 피스톤의 변위 경로를 제한함으로써 액추에이터 내에서 이용 가능하다. 대안으로 또는 부가적으로, 신장 정지부는 실린더 내의 유압 피스톤의 변위 경로를 제한하거나 변경함으로써 액추에이터 내에서 이용 가능할 수 있다. 신장 정지부는, 액추에이터가 유압 액추에이터로 설계된 경우, 마찬가지로, 적합한 밸브 폐쇄 및/또는 유압 라인 차단에 의해 설정 또는 조절될 수 있다.
예를 들어 상부 파트 상의 체결 지점이 조인트 축으로부터 더욱 멀리 근위로 옮겨진 경우, 상응하는 정지부는 더 작은 조인트 각도에, 즉 최대 신장 위치에 도달하기 전에, 도달된다. 체결 지점이 조인트 축의 방향으로 더 멀리 옮겨진 경우, 가능한 조인트 각도가 증가하고, 신장 정지부는 신장 증가 방향 또는 최대 조인트 각도 방향으로 조절된다. 체결 지점의 조절은 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 특히 체결 지점의 적어도 하나가 각각 관련된 상부 파트 또는 하부 파트 상에서 또는 힘-전달 인터페이스 상에 변위 가능하게 장착되는 방식으로 수행될 수 있다. 단지 하나의 지점에 제공된 조절 가능성에 더해, 체결 지점들 모두가 또한 변위될 수 있으며, 여기서, 근위의 체결 지점은 상부 파트 상에서 또는 근위의 힘-전달 인터페이스 상에서 변위될 수 있으며 또는 조인트 축에 대해 조절 가능하며, 마찬가지로 말단 체결 지점은 조인트 장치 또는 조인트 모듈의 하부 파트 또는 말단 힘-전달 인터페이스 상에 조절 가능하게 형성된다.
본 발명의 개발에서, 체결 지점이 모터에 의해 조절 가능하고 상부 파트 또는 하부 파트 상에 또는 힘-전달 인터페이스 상에 장착되므로, 바람직하게 무단으로 (steplessly), 체결 지점 또는 체결 지점들을 변위시킬 수 있고, 이에 따라 신장 정지부를 조절할 수 있다.
체결 지점은 상부 파트 또는 하부 파트 상에 또는 조인트 장치의 힘-전달 인터페이스 상에, 예컨대, 회전 가능하게, 변위 가능하게 또는 이동 가능하게 장착될 수 있다. 변위 능력은 예를 들어, 직선 가이드 레일 또는 홈에서, 특히 직선일 수 있다. 가이드 레일 또는 가이드 홈은 또한 곡선형 형상을 가질 수 있거나 또는 일부 다른 형상을 가질 수 있으므로, 체결 지점의 미리 정해진 움직임 경로를 가진 슬롯이 있는 가이드로 형성될 수 있다. 더욱이, 체결 지점은 상부 파트 또는 하부 파트 상에 회전 가능하게 장착될 수 있으며, 이 경우, 편심 베어링이 조인트 축으로부터 체결 지점의 거리를 변경한다. 회전 능력은 단계로 또는 또한 무단으로 이뤄질 수 있다. 유사하게, 모터를 통한 모터-구동된 회전 또는 조절에 더해, 회전, 변위 또는 조절은 정형외과 기술자에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 개발에서, 체결 지점은 액추에이터 및/또는 조인트 장치 또는 조인트 모듈을 위한 여러 체결 장치가 배열되는 어댑터 상에 배열되거나 형성된다. 어댑터는 상부 파트 및/또는 하부 파트 상에 개별 구성요소로서 고정될 수 있고 또는 상부 파트 및/또는 하부 파트의 일부일 수 있으므로, 액추에이터 및/또는 조인트 장치가 고정되는 체결 장치의 적절한 선택을 통해, 최대 도달 굴곡 각도 및/또는 신장 각도는 결정되고 조절될 수 있다. 어댑터 상의 여러 체결 장치의 형성 또는 배열을 통해, 어댑터 상의 상이한 위치에 액추에이터 및/또는 조인트 장치를 고정할 수 있다. 체결 장치의 각 위치는 다른 거리를 제공하고 각각의 액추에이터에 대한 신장 경로의 완전한 이용 시 다른 신장 정지부를 초래한다. 액추에이터 및/또는 조인트 장치를 위한 여러 체결 장치 대신, 액추에이터 및/또는 조인트 장치에 대한 어댑터 상에 단지 하나의 체결 장치가 또한 형성될 수 있으며, 각각의 신장 정지부에 대해 개별 어댑터는 상부 파트 및/또는 하부 파트에 배열되어야 한다. 이는 제조 오차의 보상 또는 환자에 의해 나타낸 해부학적 환경의 장기적인 변화에 대한 조정에 바람직할 수 있다. 상이한 체결 장치를 가진 다양한 어댑터 플레이트, 예를 들어 액추에이터를 위한 구멍의 패턴 또는 나사 형성된 인서트는 상부 파트 및/또는 하부 파트 상에 고정되거나 배열될 수 있다. 조인트 장치는 특히 조인트 모듈과 같이 설계될 수 있으며, 이는 상부 파트 및 하부 파트에 분리 가능하게 고정될 수 있다. 모듈식 설정은 조립 및 특정 사용자에 대한 조정 능력을 용이하게 한다.
대안으로, 체결 지점 또는 체결 지점들은 조인트 장치에 대한 체결 지점 또는 체결 지점들의 상이한 위치를 실현하기 위해, 교환 가능한 구성요소에 배열되거나 형성될 수 있다. 조인트 장치 또는 가능하게는 액추에이터를 체결하기 위한 장치는 상이한 자리에 또는 교환 가능한 구성요소 상의 위치에 배열될 수 있으므로, 사용된 구성요소에 따라, 상이한 신장 정지부가 설정된다. 체결 장치의 각각 위치는 다른 거리를 제공하며 각각의 액추에이터의 신장 경로의 완전한 활용시 다른 신장 정지부를 야기한다. 체결 지점은 또한 교환 가능한 구성요소 상에 배열되거나 형성될 수 있으며 거기에 조인트 장치 또는 액추에이터에 대한 하나 이상의 체결 장치가 형성된다.
본 발명의 개발에서, 상부 파트 및/또는 하부 파트 및/또는 조인트 장치의 적어도 하나의 힘-전달 인터페이스는 길이가 변경될 수 있다. 상부 파트 및/또는 하부 파트 및/또는 힘-전달 인터페이스는 다중-파트 설계를 가질 수 있으며, 여기서, 조인트 장치는 상부 파트 및/또는 하부 파트 또는 인터페이스의 제1 파트에 형성되고, 체결 지점은 제2 파트 상에 배열되거나 형성된다. 상부 파트 및/또는 하부 파트 또는 인터페이스의 제1 파트 및 제2 파트는 서로 연결되어, 예를 들어, 길이가 변경될 수 있는 프레임 또는 레일을 통해 변위될 수 있으므로, 체결 지점은 신장 정지부를 조절하기 위해 조인트 장치 또는 조인트 축으로부터 멀리 옮겨질 수 있다. 특히, 또는 제1 파트 및 제2 파트는 텔레스코픽 설계이며 하나를 다른 하나로 밀어넣고 각각의 위치에 잠길 수 있다. 마찬가지로 제1 파트 또는 상부 파트와 제2 파트 또는 하부 파트는, 조인트 축에 대해 체결 지점의 상이한 거리를 얻을 수 있는 이러한 방식을 위해, 서로 선회 가능하게 배열될 수 있다.
본 발명의 개발에서, 액추에이터는 액추에이터의 최대 변위 경로를 설정하기 위해 변형 가능한 길이의 하우징 및/또는 변형 가능한 길이의 피스톤 로드를 가질 수 있다. 하우징은 하우징 파트의 나사 또는 텔레스코픽 구현 예를 통해 길이가 변경될 수 있도록 설계될 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 모터에 의해 또는 손으로 조절되고 잠길 수 있도록 설계된, 변경 가능한 길이의 피스톤 로드를 통해, 예를 들어, 나사 슬리브를 통해 할 수 있다.
본 발명의 개발에서, 상부 파트 및 하부 파트 사이에서 전송된 힘을 탐지하기 위한 또는 전달된 모멘트를 탐지하기 위한 적어도 하나의 센서가 상부 파트, 하부 파트 또는 조인트 장치에 할당된다. 유사하게, 센서는 조인트 각도, 상부 파트 및/또는 하부 파트의 공간 위치를 탐지하기 위해 제공될 수 있고, 또는, 대안으로 또는 부가적으로, 사용자의 생체 신호를 탐지하는 센서가, 교정 장치, 예컨대, 보조기에 할당될 수 있다. 생체 신호로서, 예를 들어, 사지의, 예컨대, 보조기가 고정되거나 보상 움직임을 수행하는 사지의, 근육 조직 (musculature)의 근전도 신호 (myoelectric signals)를 사용하여, 환자의 근육 활동을 탐지하고 그로부터 환자 또는 사용자가 근육이 수축되는 특정 움직임을 어느 정도까지 수행할 수 있는지, 그리고 근육이 움직임을 수행하기 위해 어느 정도까지 수축되는지, 그리고 근육이 어느 정도까지 수축하고 액추에이터 또는 신장 정지부를 위한 제어 장치가 의료적 요건에 상응하는지 여부를 추론할 수 있다. 생체 신호는 또한, 예를 들어, 보상 움직임의 평가의 맥락에서 결론을 도출할 수 있기 위해, 치료를 받지 않은 사지에서 획득될 수 있다. 센서 신호에 기초하여, 또는 적어도 센서 신호를 고려하여, 이후 해부학적 조건 또는 요건에 상응하는 신장 정지부 위치를 설정할 수 있다.
교정 장치는 바람직하게 제어 가능한 장치로 설계되고 적어도 하나의 센서가 제공되거나 센서에 연결되며, 이는 최대 조인트 각도를 제한하는 신장 정지부를 조절하기 위해 조절 장치를 작동하거나 또는 정지시키는 컨트롤러에 연결된다. 센서 데이터에 따라, 신장 정지부는, 상부 파트가 하부 파트에 대한 굴곡 위치에 위치되는 시작 위치로부터, 상부 파트가 하부 파트에 대해 위치되고, 상기 시작 위치와 다른 위치인, 말단 위치로 이동된다. 컨트롤러는 일정 기간 동안 센서 데이터를 탐지하고 이것을 임계값과 비교할 수 있으며, 여기서, 신장 정지부의 조절은 오직 임계값이 정해진 기간 동안 도달할 때만 수행된다.
하나의 개발에서, 최대 조인트 각도는 조절 가능하며, 측정된 조인트 각도에 따라서, 신장 정지부는 최대 조인트 각도까지 조절 가능하다. 컨트롤러는, 신장 정지부에 도달될 때, 조인트 축을 중심으로 한 유효 모멘트 및/또는 상부 파트와 하부 파트 사이의 유효 힘이 측정되고, 임계값이 초과된 경우, 신장 정지부가 그 말단 위치의 방향으로 이동되도록 구성될 수 있다. 임계값에 도달하지 않은 경우, 신장 정지부는 반대 방향으로 이동된다.
컨트롤러는 또한 선회 움직임 동안 액추에이터의 저항 값을 탐지하고 이를 조인트 각도에 대한 센서 값 및 상부 파트와 하부 파트 사이에 작용하는 힘 및/또는 모멘트와 연관성을 보여주고, 그리고, 힘과 모멘트 프로파일이 저항 프로파일에서 벗어난 경우, 신장 정지부의 자동 조절을 수행하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 신장 정지부는 자동-조정으로 조절될 수 있다.
교정 장치를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법으로서, 조인트 장치에 의해 서로 연결되어 조인트 축을 중심으로 선회 가능하고 예컨대, 보조기 또는 인공 기관과 같은 교정 장치를 사지에 고정할 수 있는 체결 장치를 가진 상부 파트와 하부 파트를 가지며, 체결 지점에서 상부 파트와 하부 파트에 고정되고 하부 파트에 대한 상부 파트의 선회에 영향을 주는 액추에이터를 갖고, 최대 조인트 각도를 제한하는 신장 정지부를 조절하기 위한 조절 장치를 작동하거나 정지시키는 컨트롤러에 연결된 적어도 하나의 센서를 가진 교정 장치를 제어하기 위한 방법에서, 상기 센서 데이터에 따라서, 신장 정지부는 상부 파트가 하부 파트에 대한 굴곡 위치에 위치된 시작 위치로부터, 상기 시작 위치와 다른 위치의, 특히 신장 위치에서, 하부 파트에 대해 상부 파트가 위치된 말단 위치로 이동된다. 기계적으로 제한되는 것에 더해, 신장 정지부는 유압 시스템의 변경에 의해, 예를 들어, 밸브 또는 미리 정해진 위치, 그러나 센서 데이터에 기초하여 변경될 수 있는 위치에서의 실린더 내의 피스톤의 추가 움직임을 막는 차단 장치의 제어된 개방 및 폐쇄 또한 제한되거나 변경될 수 있다.
최대 가능한 조인트 각도는 따라서 고정되지 않고 대신 조절될 수 있다. 처음 설정된 시작 위치는 굴곡되는, 즉, 예를 들어, 교정 무릎 조인트의 굴곡을 제공하는 최대 조인트 각도이다. 최대 조인트 각도는 180도의 최대 신장 위치, 즉, 하부 파트에 대한 상부 파트의 길이방향 범위의 수직 방위이다. 특히, 과신장은 또한 최대 조인트 각도로서 가능하다. 교정 무릎 조인트의 경우, 과신장은 허벅지의 후방 측면에 대한 하부 다리의 후방 측면이 180도 이상의 각도에 있을 때 나타나며; 팔꿈치 조인트의 과신장은 팔뚝이 180도 이상의 각도까지 상부 팔의 이두박근 측면으로부터 신장될 때 또는 팔뚝이 180도 미만의 각도로 상부 팔의 삼두근 측면 상에 둘러쌀 때 나타난다. 이러한 방법은, 예를 들어, 보조기를 착용하는 동안 환자의 생리학적 환경의 변경을 고려한다. 움직임 범위가 굴곡 수축으로 인해 아침에 감소될 수 있지만, 즉, 환자가 최대 신장과 관련하여 수행할 수 있는 최대 조인트 각도는 굴곡 위치에 위치되지만, 굴곡 수축은 당일 동안 움직임에 의해 감소될 수 있다. 신장 정지부가 고정되어 있는 경우, 너무 큰 신장 정지부가 아침에 설정되고, 이는 환자의 조직 구조가 과도하게 긴장되게 할 것이다. 게다가, 보조기들의 제어에 문제가 일어날 수 있으며, 여기서, 신장 정지부는 트리거 신호 (trigger signal)로서 사용된다. 신장 정지부가 아침에 굴곡 수축의 정도로 설정되어 있던 경우, 이는 실제로 신장 정지부가 각각의 완전한 움직임에 도달될 때 영구적인 신호 트리거링 (signal triggering)을 제공하고, 그러나 그것은 굴곡 수축을 강화하고 또한 편안함의 상실을 의미한다.
그러나, 신장 정지부의 자동 조절이 센서 데이터를 기초하여 만들어진 경우, 한편으로, 하루 동안의 움직임 범위의 변화를 고려할 수 있으며, 다른 한편, 건강 상태의 변화 또는 과정, 특히 움직임 범위가 증가한 경우를 고려할 수 있다. 따라서, 조인트 각도, 힘, 모멘트, 가속 (accelerations), 공간 위치 또는 또한 근전성 (myoelectrical) 또는 다른 생리학적 신호와 같은 센서 값의 관찰의 긴 기간에 걸쳐, 사용자가 이동성 및 움직임의 각 범위의 관점에서 발전했는지 여부를 결정할 수 있으므로, 더 긴 기간 동안, 예를 들어, 몇 개월 동안, 최대 신장 정지부는 해부학적 최대 신장이 달성되는 한계로 옮겨진다. 게다가, 센서 또는 센서들을 통해 이용 가능하게 만들어진 정보는 미리 정해진 기간 동안 저장되고 평가되어, 문서화 목적을 위해 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 예를 들어, 치료 진행 상황이 기록될 수 있다.
센서 데이터는 일정 기간 동안 탐지되고 임계값과 비교될 수 있으며, 신장 정지부의 조절은 오직 임계값이 정해진 기간에 도달할 때만 일어난다. 단지 한 순간에 측정하는 대신, 센서 또는 센서들은 많은 수의 데이터 아이템 또는 데이터 프로파일을 탐지하고 이를 임계값과 비교할 수 있으며, 이는 특정한 정해진 기간 동안 도달되어야 한다. 평가되어야 하는 탐지된 상황이 통계 이상점이거나 부정확한 측정의 비정형 움직임을 포함하는 상황을 막기 위해, 이동성 정도 또는 신장 정도가 특정 기간 동안 달성될 때만, 증가하는 신장의 방향으로의 신장 정지부의 조절이 이루어진다.
최대 조인트 각도가 설정될 수 있고 이는 보조기의 움직임 범위가 각각의 환자의 해부학적 능력 내에 있는 의학적으로 허용 가능한 한계 내에 있는 방식으로 설정된다. 각각의 측정된 조인트 각도에 따라, 신장 정지부는 최대 도달 조인트 각도 또는 치료 목표까지 조절될 수 있다. 각각의 측정된 조인트 각도는 설정 값, 임계 값, 또는 한계 값과 비교된다. 설정 값, 임계 값, 또는 한계 값은 긴 기간에 걸쳐, 예를 들어, 측정된 각도의 연속적인 평균화에 의해 천천히 조정될 수 있다. 미리 정해진 최대 조인트 각도가 정해진 임계 값으로서 도달될 때 신장 정지부의 변화는 끝나며, 이는 해부학적 구조의 과신장을 막기 위함이다. 신장 정지부는 또한 미리 정해진 시간에서 전달된 조인트 모멘트 또는 전달된 힘의 평가에 기초하여 조절될 수 있다. 예를 들어, 보조기의 경우, 하나의 평면에서 걸을 때 무릎 조인트의 신장된 위치에서 정해진 모멘트가 보조기에 의해 전달되어야 한다고 결정될 수 있다. 실제로 전달된 모멘트가 너무 낮은 경우, 이는 해부학적 구조의 가능한 과부하의 표시이며, 이로부터 보조기의 신장 정지부가 더 낮은 조인트 각도에서 이뤄지도록 정지부는 조절되어야 한다고 추론할 수 있다. 전달된 모멘트가 매우 높은 경우, 이는 보조기가 너무 일찍 신장 정지부에 도달한 것을 나타낼 수 있고, 따라서 보조기가 모멘트를 너무 일찍 차단하면서, 무릎 조인트는 더욱 신장될 수 있다. 따라서, 환자에 대한 원하는 신장 효과는 얻어지지 않으며, 움직임은 완전히 그리고 올바르게 실행될 수 없고, 그 결과 보조기 시스템은 전체적으로 부적절할 것이다. 신장 정지부에 도달될 때 보조기에 매우 높은 힘 또는 모멘트가 발견되는 경우, 이는 증가된 조인트 각도의 방향으로 신장 정지부를 옮길 수 있다.
대안으로 또는 부가적으로, 신장 정지부의 조절에서, 정해진 움직임 단계에서, 조인트 축에 대한 효과적인 모멘트 또는 상부 파트와 하부 파트 사이의 효과적인 힘에 대한 임계 값이 도달되거나 초과했는지 그 여부와 규모가 확인된다. 이를 위해, 순간적으로 신장 정지부에 도달될 때, 조인트 축에 대한 효과적인 모멘트 또는 상부 파트와 하부 파트 사이의 효과적인 힘이 측정되고, 임계 값이 초과된 경우, 신장 정지부는 그 말단 위치 방향으로 옮겨진다. 임계 값이 도달되지 않은 경우, 신장 정지부는 반대 방향으로 옮겨질 수 있다, 즉, 예를 들어, 해부학적 구조 상에 매우 무거운 하중을 배치하거나 과도한 긴장을 주지 않고, 신장 정지부가 매번 완전한 움직임에 도달되는 것을 보장하기 위해, 최대 도달 조인트 각도가 감소될 수 있다. 정해진 움직임 단계의 수립은 예를 들어, 넘어질 경우와 같이, 높은 모멘트가 무작위로 일어나는 경우 원치않는 조절을 막는다.
더욱이, 선회 움직임 동안 액추에이터의 저항 값이 탐지되고 조인트 각도 및 상부 파트와 하부 파트 사이의 지배적인 힘 및/또는 모멘트에 대한 센서 값과 관련될 수 있다. 따라서, 신장 정지부의 조정 또는 조절은 조인트 각도, 모멘트 또는 힘 프로파일과 저항 값 사이의 관계에 기초하여 일어난다. 해부학적 조인트는 일반적으로 단단한 신장 정지부를 갖지 않으며, 대신, 이들은 신장 정지부 주위의 인대, 힘줄 및 캡슐로 인한 특정 탄성을 보여준다. 특정 움직임에서, 예를 들어, 걷는 도중 스윙 (swing) 단계 신장 또는 자세 (stance) 단계 신장에서, 이러한 탄성은 특징적인 각도-모멘트 프로파일을 야기한다. 신장 움직임은 그 자체의 도움으로 영향을 받는 범위 이상으로 제동된다. 본 발명에 따라, 각도 범위 및 모멘트가 결정되고 이들은 특징적인 각도-모멘트 프로파일과 비교된다. 특징적인 각도-모멘트 프로파일에 도달되지 않은 경우, 신장 정지부가 조정되어야 하는 것을 나타낸다. 따라서, 예를 들어, 걷는 중 스윙 신장 단계에서의 무릎 조인트에 대해, 액추에이터를 가진 보조기가 지속적으로 낮은 저항을 제공하지만, 조인트가 말단 정지부 전에 각도 범위에서 강하게 제동되는지를 결정될 수 있다. 따라서, 자연적인 말단 정지부가 어디에 있는지 추정할 수 있다. 신장 정지부의 위치는 이때 자동으로 조정될 수 있으므로, 이 효과는 가능한 자연스러운 움직임 프로파일을 달성하기 위해, 말단 정지부 전에 짧게 일어난다.
신장 정지부는 바람직하게 자동-조정으로, 즉, 측정된 센서 값에 기초하여 그리고 앞서 수립된 기준에 기초하여 환자 또는 정형외과 기술자의 개입 없이, 조절된다. 이러한 목적을 위해, 센서는 특히 신장 정지부의 보조기 특성의 가능한 변화의 평가에 대한 기초를 형성하는 정보를 탐지한다. 센서에 의해 탐지된 측정된 값에 더해, 또한, 환자와 함께, 시스템, 즉, 보조기의 계산되거나 예상된 파라미터 및 상태를 사용할 수 있으며; 이들은 지난 기간 동안으로부터의 파라미터 및 상태일 수 있고 또한 현재 파라미터 및 상태일 수 있다. 상부 파트 및 하부 파트의 각도, 모멘트, 힘 또는 공간 위치 또는 사지의 공간 위치 외에, 예를 들어, 증가하는 최대 조인트 각도 또는 감소하는 최대 조인트 각도의 방향으로의 신장 정지부의 변화가 달성되었던 시간의 기간에서의, 착용 기간, 시간 또는 앞선 조정의 프로파일에 대한 추가적인 정보가 있다. 이 정도로, 근전도 검사 센서의 평가는 남은 근육 조직 (musculature)의 활동 및 임의의 기존 경직 (spasticity)에 대한 결론을 도출하기에 편리할 수 있다.
센서 데이터 및 다른 정보 아이템이 처리되고 선택적으로 저장되는 컴퓨터를 갖춘 제어 장치에서, 기존 정보 아이템은 처리되고, 서로 비교되며 예를 들어, 보조기에 존재하는 기하학적 조건을 고려하여, 액추에이터에서의 조인트 각도와 유압력으로부터의 조인트 모멘트의 결정과 같은, 상관 관계가 결정된다. 이러한 정보 아이템은 하나 이상의 기준으로 결합되고, 각각의 경우, 평가의 기초를 형성하는 관찰 기간은 의도된 사용에 따라 변할 수 있다. 게다가, 관찰의 상이한 기간은, 예를 들어 현재 보행 주기 (current gait cycle)의 센서 데이터, 및 지난 백 이상의 걸음에 대한 신장 정지부의 조정과 같은, 상이한 정보 아이템에 대해 적용될 수 있다. 이로부터, 극값, 평균값, 차이, 적분 표준 편차, 또는 데이터 계열, 타이포그래피 (typographies), 상관 관계와 같은, 더 복잡한 특성과 같은 기준을 도출할 수 있다. 기준은 이때 다른 것들 사이에서, 환자-특정 데이터 (patient-specific data)에 기초할 수 있는 참조 값과 평가되거나 비교된다. 평가는 뉴럴 데트워크, 기계 학습 또는 패턴 인식과 같은 분류 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 평가 장치에서, 센서 데이터로부터 결정된 특성 변수는 신장 정지부의 변경이 필요한지 여부 그리고 어느 정도 필요한지 그리고 이 변경이 얼마나 커야 하는지를 결정하기 위한 기초로서 사용된다.
상기 방법을 수행하기 위해, 신장 정지부는 체결 지점의 변위에 의해 또는 임의의 다른 변화에 의해, 예컨대, 유압 라인의 제어된 차단, 피스톤 로드의 위치 변화, 기계적인 말단 정지부 설정, 또는 조인트 장치, 상부 파트, 하부 파트 및/또는 액추에이터에 대한 다른 변화에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 예시하는 구현 예는 첨부된 도면들을 참고하여 아래에서 더욱 자세하게 설명된다.
도 1은 교정 장치의 개략적인 측면을 나타낸다.
도 2는 교정 장치의 변형을 정면도로 나타낸다.
도 3은 조인트 장치의 상세도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 변형을 나타낸다.
도 5는 체결 지점의 변위 가능한 조절을 위한 조절 장치의 상세도를 나타낸다.
도 6은 회전 가능한 체결 지점의 상세도를 나타낸다.
도 7은 상이한 어댑터를 나타낸다.
도 8은 교정 장치를 위한 상이한 어댑터 플레이트를 나타낸다.
도 9는 변형 가능한 길이의 상부 파트를 가진 본 발명의 변형을 나타낸다.
도 10은 변형 가능한 길이의 피스톤 로드를 가진 변형을 나타낸다.
도 11은 변형 가능한 길이의 피스톤 로드의 상세도를 나타낸다.
도 12는 상이한 조절 가능성을 가진 다른 변형을 나타낸다.
도 13은 상부 파트에 고정될 수 있는 사지에 대해 하부 파트의 조절 가능한 방위에 대한 대안 가능성을 나타낸다.
도 1은 조인트 위에 맞물려 있는 보조기에서의 교정 장치의 개략적인 측면도이다. 교정 장치 (1)는 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20)를 가지며, 이들은 조인트 장치 (30)에 의해 서로 연결되어 조인트 축 (40)을 중심으로 선회 가능하다. 스트랩 형태의 체결 장치 (60)는 상부 파트 (10)에 배열되고, 이는 예시의 구현 예에서 허벅지로 나타낸 사지에 상부 파트 (10)를 고정하기 위해, 레일 (rail) 또는 쉘 (shell)로서 설계될 수 있다. 상응하게, 체결 장치 (60)는 하부 파트 (20)에 배열되어 하부 다리에 하부 파트 (20)를 연결하고 이를 고정한다. 팔 보조기와 같은 교정 장치 (1)의 구현 예에서, 상부 파트 (10)는 상부 팔에 고정되고 하부 파트 (20)는 팔뚝에 고정된다. 인공 기관 (prosthesis)과 같은 교정 장치의 구현 예에서, 상부 파트 (10)는 예를 들어, 라이너 (liner) 및 진공 소스 (vacuum source)를 통해, 사지가 고정되는 인공 기관 소켓 (prosthesis socket)으로 설계된다. 나타낸 예시의 구현 예에서, 조인트 장치 (30)는 한 측면에, 바람직하게 사지 상에 측면으로 배열된다. 사지의 내측 (medial side) 상에 하나 그리고 측면 상에 하나를 가진 두 개의 조인트 장치 (30)를 가진 대안의 구현 예가 마찬가지로 제공된다. 오직 하나의 조인트 축 (60)을 가진 조인트 장치 (30)의 단중심 (monocentric) 구현 예 대신, 조인트 장치 (30)는 또한 다중-축 조인트를 형성할 수 있으며, 이는 인공 기관들 (prostheses) 및 또한 보조기들의 경우 모두에 편리하다.
액추에이터 (50)는 체결 지점 (15, 25)에서 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)에 고정된다. 나타낸 예시의 구현 예에서, 고정은 힘-전달 인터페이스 (51, 52, force-transmitting interfaces)를 통해 이뤄지고, 이는 캐리어 플레이트 (carrier plates), 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20)의 일부, 어댑터 플레이트 (adapter plates), 프레임 구조체 (frame structures) 등과 같이 설계될 수 있다. 또한 아래에 설명될 것처럼, 힘-전달 인터페이스 (51, 52)의 삽입 없이 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)에 액추에이터 (50)가 직접 체결될 수 있다. 도 1에 따른 액추에이터 (50)는 길이 방향으로 움직임 가능한 유압 피스톤 (57)이, 하우징 (55) 내의 실린더로부터 돌출되는 피스톤 로드 (56, piston rod)를 통해, 체결 지점 (25)에서 하부 파트 (20)에 연결되도록 배열되는 하우징 (55)을 가진 유압 댐퍼 (hydraulic damper)이다. 하우징 (55)은 힘-전달 인터페이스 (51)를 통해, 거기에 배열되거나 형성된 베어링 리셉터클 (bearing receptacle)에서, 상부 파트 (10)에 고정된다. 하부 파트 (20)에 고정하기 위한 힘-전달 인터페이스 (52) 상의 체결 지점 (25)은 조인트 축 (40)으로부터 떨어져 위치되어, 조인트 축 (40)에 대한 하부 파트 (20)의 선회 도중, 피스톤 (57)과 함께 피스톤 로드 (56)는 액추에이터 (50)의 하우징 (55) 내로 이동된다. 교정 장치 (1)의 예시된 위치에서, 즉, 최대 신장의 위치에서, 피스톤 로드 (56)는 최대로 배치되고, 피스톤 (57)은 신장 정지부 (110) 상에서 지지되고, 신장 방향으로의 추가 선회, 즉, 교정 장치 (1)의 후면 또는 이두박근 측에서 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 조인트 각도를 증가시키는 것은 가능하지 않다. 하부 파트 (20)가 조인트 축 (40)을 중심으로 반-시계 방향으로 선회될 때, 굴곡 움직임은 시작되고, 그 결과 하우징 (55) 내의 피스톤 (57)은 근위 체결 지점 (15)의 방향으로 위쪽으로 변위된다. 예를 들어, 그 위치를 하우징 (50) 내로 또는 밖으로 나사 회전시켜(screwing) 변경함으로써 신장 정지부 (110)는 조절될 수 있다. 특히 액추에이터 내에, 신장 정지부 (110)에서의, 조인트 정지부의 배열에 대한 대안으로서, 하부 다리 또는 하부 파트 (20)에 대하여, 상부 파트 (10)의 및 상부 파트 (10)에 고정된 허벅지의 방위 (orientation)를 조절하기 위해, 상응하는 신장 정지부 (110)는 또한 조인트 장치 (30)에 배열될 수 있다. 치료의 맥락에서, 예를 들어, 인대 기관으로 또는 조직으로의 손상을 막기 위해, 또는, 증가된 신장 움직임을 허용할 수 있도록, 치료 진행 또는 치유의 경우, 신장 정지부를 변화시키는 것이 필요할 수 있다.
도 2는 무릎 조인트 위에 맞물리는, 슬리브-형 상부 파트 (10, sleeve-like upper part), 하부 파트 (20), 및 힘-전달 인터페이스 (51, 52)에 의해 형성된 조인트 장치 (30)를 구비한 보조기 형태의 교정 장치 (1)의 변형을 나타낸다. 액추에이터 (50)는, 예를 들어, 다리 상에 측면으로 배열되며; 제2 조인트 장치 (30)는 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 상에 내측에 (medially) 배열되고, 그를 통해 마찬가지로 조인트 축 (40)이 작동하는 내측 지지 조인트를 형성한다. 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)는 체결 장치 (60)를 통해 허벅지 및 하부 다리에 배열된다. 도 1에 나타낸 것과 같은 액추에이터 (50)의 신장 정지부 (110)에 대한 대안으로 또는 부가적으로, 굴곡 각도 및/또는 신장 각도를 제한하기 위한 조절 가능한 정지부는 조인트 장치 (30)들 중 하나에 또는 모든 조인트 장치 (30) 상에 배열될 수 있다.
어댑터 플레이트 형태의 어댑터 (70)가 말단 힘-전달 인터페이스 (52)와 하부 파트 (20) 사이에 배열된 것을 도 2에서 또한 볼 수 있다. 어댑터 플레이트를 통해, 예를 들어, 제조 오차 또는 상이한 환자의 해부학적 환경의 편차를 보상하기 위해, 각도 보상을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 내측 및/또는 측면 공간 또는 하부 파트 (20)와 힘-전달 인터페이스 (52) 사이의 갭을 보상하기 위해, 어댑터 (70)를 통해 거리 보상을 제공할 수 있다. 이는, 예를 들어, 상이한 두께를 가진 어댑터 또는 어댑터 플레이트 (70)에 의해, 달성될 수 있다. 체결 지점은 각각의 어댑터 (70) 상에 배열되거나 형성될 수 있다. 나타낸 예시의 구현 예에서와 같이, 그곳의 상이한 자리 또는 위치에서, 조인트 모듈로서 설계된, 조인트 장치 (30)를 고정하기 위해, 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52)의 삽입 없이 각각의 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20)에 액추에이터 (50)를 고정할 수 있기 위해, 마찬가지로, 그 위에 여러 베어링 리셉터클 등을 제공할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 거기에 각각의 구성요소를 고정하기 위해, 적절한 장치가 어댑터 (70)에 배열되거나 형성된다. 하부 파트 (20) 상에 어댑터 (70)의 배열을 보충하기 위해, 이러한 어댑터 (70), 또는 상이한 종류의 어댑터 (70)는 또한 힘-전달 인터페이스 (51)를 위한 또는 직접 액추에이터 (50)를 위한 상이한 체결 가능성을 제공하기 위해, 상부 파트 (10)에 배열될 수 있다. 어댑터 (70)는 상부 파트 (10) 상에 그리고 하부 파트 (20) 상에 모두 또는 이러한 구성요소들 중 하나에만 배열될 수 있다.
도 3은 조인트 축 (40)을 중심으로 관절 연결된, 힘-전달 인터페이스 (51, 52)를 가진 조인트 장치 (30)의 상세도를 나타낸다. 하부 파트에 대한 인터페이스 (52)는 각진 브라켓으로 설계되지만, 상부 파트에 대한 인터페이스 (51)는 플레이트로 설계된다. 특히, 액추에이터 (50)를 상부 파트와 하부 파트 상에 직접, 또는, 상부 파트 또는 하부 파트에 직접 그리고 인터페이스 (51, 52)를 통해 상응하는 다른 보조기 구성요소 상에 배열하는 것이 또한 가능하다. 최대 신장 각도를 변형시키기 위해, 적절한 경우, 두 개의 인터페이스 (51, 52)들 사이의, 이에 따라, 또한 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 최대 굴곡 각도를 변형시키기 위해, 나타낸 예시의 구현 예에서 상부 체결 지점 (15)은 힘-전달 인터페이스 (51) 상에 변위 가능하게 형성되어, 체결 지점 (15)과 조인트 축 (40) 사이의 거리가 변경된다. 액추에이터 (50) 내의 동일한 구성을 통해, 즉, 실린더 내의 피스톤의 기계적 말단-정지부를 통해, 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 최대 도달 각도 위치는 이에 따라서 변화한다. 예를 들어, 체결 지점 (15)이 조인트 축 (40)으로부터 멀리, 위쪽으로 옮겨진 경우, 하부 파트는 굴곡되고 예를 들어 유압 피스톤이 실린더의 하부 말단 단부에 인접할 때 신장 정지부는 최대 신장 위치에 도달하지 않지만, 대신 약간 굴곡 위치에 도달한다. 반대로, 체결 지점 (15)이 조인트 축 (40)의 방향으로 옮겨진 경우, 교정 장치의 원하는 또는 의학적으로 허용할 수 있는 단부 위치에 도달할 때까지, 하부 파트 (20)는 상부 파트 (10)에 대해 추가로 신장될 수 있다.
도 4는 액추에이터 (50)가 액추에이터 서스펜션 (53, actuator suspension)에 고정된 조절 변형을 나타낸다. 체결 지점 (15)은 액추에이터 서스펜션 (53)과 액추에이터 (50) 사이에 형성된다. 액추에이터 서스펜션 (53)은, 그 상부 단부에, 예를 들어, 회전 가능한 슬리브에 형성된, 회전 가능하게 장착된, 축방향으로 고정된 내부 스레드 (54, inner thread)와 맞물리는 외부 스레드를 갖는다. 슬리브는 하나의 또는 다른 방향으로 수동으로 또는 모터에 의해 회전될 수 있고, 이는 조절 장치 (100)를 형성하며, 이를 통해, 내부 스레드 (54)와의 슬리브의 회전 방향에 따라, 액추에이터 서스펜션 (53), 및 이에 따라서 전체 액추에이터 (50)가 위쪽으로 또는 아래쪽으로, 즉, 조인트 축 (40)으로부터 멀리 또는 조인트 축 (40)의 방향으로 옮겨진다. 액추에이터 서스펜션 (53)과 함께 액추에이터 (50)가 아래쪽으로 움직여질 때, 하부 파트 (20)에 고정될 수 있는 힘-전달 인터페이스 (52)는 조인트 축 (40)을 중심으로 시계방향으로 추가로 선회될 수 있고, 그 결과로서, 하부 파트에 대한 상부 파트의 방위는 최대 신장의 위치의 관점에서 변경될 수 있다. 액추에이터 서스펜션 (53)이 조인트 축 (40)으로부터 위쪽으로 옮겨질 때, 최대 신장 위치는, 교정 장치가 굴곡 위치를 계속 취할 때, 즉, 하부 파트 (20)가, 상부 파트 (10)에 대해, 상부 파트 및 하부 파트의 길이방향 사이에서 180도보다 작은 각도를 취할 때, 이미 도달된다. 신장 정지부를 조절하기 위해, 댐퍼로서 또한 구동 장치로서 설계될 수 있는, 액추에이터 (50)에 대한 어떠한 변형 또는 수정이 필요하지 않다; 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20) 상의 또는 각각의 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 상의 그 위치의 관점에서 변경할 수 있게 고정될 수 있는 표준 액추에이터 (50)를 사용할 수 있다.
도 5는 힘-전달 인터페이스 (51)의 일부만이 나타난 가능한 조절 장치 (100)의 상세도를 나타낸다. 체결 지점 (15)은 슬라이드 요소 (53) 상에 배열되고, 이는 힘-전달 인터페이스 (51) 또는 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20)의 리세스 (recess)에서 변위 가능하게 길이방향으로 배열된다. 슬라이드 요소 (53)는 세트 나사 (54, set screw)를 통해 변위될 수 있고 이는 힘-전달 인터페이스 (51) 상에 또는 내에 축방향으로 고정되고 회전가능하게 장착된다. 세트 나사 (54)의 수동 또는 모터에 의한 회전을 통해, 체결 지점 (15)은 하나의 방향 또는 다른 방향으로 리세스를 따라 변위되며, 그 결과 전체 액추에이터 (50)가 옮겨지며, 따라서, 상부 파트에 고정될 수 있는 사지에 대한 하부 파트의 방위가 조절될 수 있다. 특히, 상부 파트와 하부 파트 사이의 최대 굴곡 각도 및 최대 신장 각도가 설정된다.
조절 장치 (100)의 대안 구현 예가 도 6에서 자세하게 나타내지며, 여기서 체결 지점 (15 또는 25), 예를 들어, 핀, 나사, 스레드 인서트 (threaded insert) 또는 리세스가 톱니 캠 (54, toothed cam)의 회전 축에 대해 편심으로 배열된다. 탭 (tab) 또는 잠금 장치의 상응하는 톱니 시스템은 톱니 캠(54)의 톱니에 맞물릴 수 있으며, 이는 원치 않는 회전에 대해 톱니 캠 (54)을 고정하기 위함이다. 톱니 캠 (54) 상의 체결 지점 (15)의 편심 배열로 인해, 회전을 통해, 조인트 축에 대해 체결 지점 (15)을 옮기고 이로써 신장 정지부와 마찬가지로 교정 장치의 굴곡 정지부를 조절하는 것이 가능하다. 톱니 캠 (54)은 수동으로 또는 모터에 의해 조절될 수 있다; 회전에 대해 고정하기 위한 잠금 탭은 톱니 캠 (54)의 외부 톱니의 방향으로 스프링-부하 (spring-loaded)가 걸릴 수 있다. 캠의 톱니는 또한 상응하는 접합 윤곽 (mating contour)이 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 상에 또는 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20) 상에 위치된 경우 회전에 대한 고정 수단으로서 사용될 수 있다. 이 경우, 톱니 대신, 다른 윤곽이 또한 회전에 대한 고정 수단으로서 가능한 제공될 수 있다.
도 7은 본 발명의 변형을 나타내며, 여기서, 도 5에 따른 변위 가능한 베어링 대신, 교환 가능한 구성요소 (170)가 상부 파트 (10), 하부 파트 (20) 또는 두 인터페이스 (51, 52) 중 하나의 리세스로 인레이 (inlay) 등으로서 배치될 수 있다. 액추에이터 (50)를 고정하고 장착하기 위한 체결 지점 (15)은 각각의 교환 가능한 구성요소 (170)에 배열되거나 형성된다. 좌측 인레이 또는 교환 가능한 구성요소 (170)가 예를 들어 도 5에 따른 리세스로 삽입된 경우, 이러한 체결 지점 (15)은 조인트 축 (40)으로부터 최대 거리에 있다. 신장 움직임의 한계는, 각도가 일반적으로 사지의 최대 신장에 도달되는 최대 조인트 각에 도달하기 전에 도달하므로, 말단-정지부는 굴곡의 위치에 제공된다. 중간 도면에서, 교환 가능한 구성요소(170)는 중앙으로 배열된 체결 지점 (15)을 구비하므로, 그 사용은 신장 정지부가 추가로 전방으로 옮겨지게 하고 따라서 신장 움직임의 차단이 이후에 일어난다. 우측 도면은 가장 낮은 위치에 체결 지점 (15)을 가진 교환 가능한 구성요소 (70)를 나타내며, 여기서, 액추에이터 (50)가 그 설계에 의해 미리 정해진 그 말단-정지부에 도달할 때, 하부 파트 (20) 및 상부 파트 (10)는 최대 신장 위치에 위치된다. 체결 지점 (15)의 변위는 근위-말단 방향으로 그리고 전-후 방향으로 모두에서 일어날 수 있다. 대안으로, 교환 가능한 구성요소 (170)의 임의의 다른 외부 윤곽은 회전에 대해 충분히 고정되는 한 가능할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 변형을 나타내며, 여기서, 상이한 어댑터 (70)는 좌측에 2개의 도면에 나타난다. 우측 도면에서, 어댑터 (70)는 하부 파트 (20) (미도시)에 고정하기 위한 힘-전달 인터페이스 (52) 상에 배열된다. 어댑터 (70)에서, 2개의 체결 장치 (75)는 예를 들어, 힘-전달 인터페이스 (52) 또는 액추에이터 (50), 특히 피스톤 로드 (57)가 고정될 수 있게 배열되거나 형성된다. 어댑터 (70)는 2개의 리세스 또는 체결 요소 (72)를 가지며, 상기 어댑터 (70)는 힘-전달 인터페이스 (52)에 고정될 수 있다. 도 8의 좌측 도면에서, 어댑터 (70) 그 자체가 나타나며, 그로부터 2개의 체결 장치 (75)가 서로 떨어져 형성되는 것으로 나타낼 수 있다.
대안으로, 상부 파트 (10) 또는 힘-전달 인터페이스 (51) 상의 상이한 위치에서, 체결 장치 (76)는 액추에이터 (50) 또는 조인트 장치 (30)가 상부 파트 (10)에 고정될 수 있게 배열될 수 있다. 상부 파트 (10) 또는 힘-전달 인터페이스 (51) 상의 더 큰 수의 체결 장치 (76)로 인해, 상이한 변위 경로 및 움직임 범위를 가진 상이한 액추에이터 모델이 교정 장치에 고정될 수 있다.
도 8의 중간 도면은 어댑터 (70)의 변형을 나타내며, 여러 체결 요소 (72, 72', 72")는 중심 지점이 조인트 축 (40)과 일치하는 궤도에 배열된다. 이로써, 조인트 축 (40)을 중심으로 하는 회전을 통해 각도 조절을 얻을 수 있다. 예를 들어, 체결 요소 (72, 72', 72")가 어댑터 (70) 상에서 5도마다 배열되거나 형성되는 경우, 하부 파트 (20) 또는 인터페이스 (52) 상의 어댑터 (70)의 오프셋 장착은 각각의 경우 5도의 신장 각도 정지부의 단계 변화를 허용한다.
도 9는 본 발명의 다른 변형을 나타내며, 여기서, 상부 파트 (10)는 두 파트로 형성된다. 상부 파트 (10) 대신, 상응하는 구현 예가 또한 하부 파트 (20) 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52)에 대해 구현될 수 있다. 제1 파트 (11)는 조인트 장치 (30)를 형성하기 위해 조인트 축 (40)을 갖는 하부 파트 (20)를 위한 리셉터클을 갖는다. 제2 파트 (12)는 액추에이터 (50)를 위한 체결 지점 (15)을 갖는다. 제1 파트 (11)와 제2 파트 (12) 사이에 배열된 것은 조절 장치 (100)이며, 이를 통해 두 파트 (11, 12)는 서로에 대해 변위될 수 있다. 예를 들어, 직선 변위는 스레드 해제, 텔레스코픽 (telescopic) 구현 예 또는 또한 캠을 통한 회전 또는 변위를 통해 조절 장치 (100)에 의해 이루어질 수 있으며, 체결 지점 (15)은 조인트 축 (40)으로부터 멀리 옮겨지거나 후자를 향해 옮겨진다. 조인트 축 (40)으로부터 또는 축으로의 체결 지점 (15)의 상응하는 옮겨짐을 통해, 전술한 바와 같이, 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 또는 상부 파트 (10)와 힘-전달 인터페이스 (52) 사이의 최대 신장 각도는 변한다. 두 파트 (11, 12)로 구성된 상부 파트 (10)의 구현 예 대신, 힘-전달 인터페이스 (51)는 또한 두 파트로 설계될 수 있고, 하부 파트 (20) 또는 제2 힘-전달 인터페이스 (52)에 동일하게 적용된다. 따라서, 상부 파트 (10)의 길이, 하부 파트 (20)의 길이, 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 중 하나의 길이의 변화는 신장 정지부의 변화와, 그러므로 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 및 따라서 사지와 하부 파트 (20) 사이의 최대 도달 방위의 변화를 야기한다.
도 10은 본 발명의 다른 변형을 나타낸다. 기본 셋업(set-up)은 도 3의 것에 상응한다. 체결 지점 (15)의 변위 대신, 이러한 변형에서 피스톤 로드 (56)의 길이가 변할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 조절 장치 (100)는 피스톤 로드 (56)의 길이를 변화시키기 위해 피스톤 로드 (56)에 통합된다. 피스톤 로드 (56)의 길이의 변화를 통해, 최대 신장 각도는 변하며, 결과적으로, 신장 정지부가 설정된다.
도 11은 가변적인 길이의 피스톤 로드 (56)의 예시의 구현 예를 나타내는 단면이다. 피스톤 로드 (56)의 내부에는 나사 인서트 (562)와 상호 작용하는 내부 스레드 (561)가 있다. 피스톤 로드 (56)의 구성 부분으로서, 나사 인서트 (562)는 내부 스레드 (561)의 말단까지 나사 결합될 수 있으며, 이는 나사 인서트 (562)를 가진 피스톤 로드 (56)의 최소 길이를 형성하기 위함이며, 거기에 피봇 베어링 (569, pivot bearing)을 가진 베어링 리셉터클 (568)이 배열된다. 나사 인서트 (562)는 피스톤 로드 (56)를 길어지게 하기 위해 풀려진다 (unscrewed). 채택된 위치를 고정하기 위해, 2개의 나사 슬리브 (563, 565, screw sleeves)를 가진 조절 장치 (100)는 베어링 리셉터클 (568)과 피스톤 로드 (56) 사이에 배열된다. 하부 나사 슬리브 (563)는 외부 나사 슬리브 (565)의 내부 스레드 (566)와 상호 작용하는, 외부 스레드 (564)를 구비한다. 외부 나사 슬리브 (565)의 상부 단부는 지지 디스크 (567)를 통해 베어링 리셉터클 (568)에서 지지되지만, 내부 나사 슬리브 (563)의 하부 단부는 피스톤 로드 (56)에서 지지된다. 나사 인서트 (562)의 채택된 위치를 고정하기 위해 그리고 나사 인서트 (562)의 프리텐션 (pre-tensioning)을 구성하기 위해, 나사 슬리브 (563, 565)는 서로에 대해 회전되므로 각각의 단부는 피스톤 로드 (56) 또는 지지 디스크 (567)에 대해 받쳐지고 (braced), 그 결과 피스톤 로드 (56)에 대한 나사 인서트 (562)의 회전은 방지된다. 피스톤 로드 (56)의 길어짐 또는 나사 인서트 (562)의 풀림으로 인해, 도 10에 따른 구현 예는 더 큰 각도 범위에 대해 시계 방향으로 하부 파트 (20)의 선회를 허용하며, 신장 정지부는 더욱 전방으로, 즉, 최대 신장의 방향으로 옮겨진다.
본 발명의 변형이 도 12에 나타내며, 여기서 실린더의 액추에이터 (50) 내에 배치된 기계적인 신장 정지부 (110) 외에, 신장 정지부를 조절하기 위한 추가 가능성이 나타난다. 이중 화살표로 지칭된 바와 같이, 기계적인 신장 정지부 (110)는 액추에이터 (50)의 실린더 내의 피스톤 로드 (56)의 길이 방향으로 옮겨질 수 있고, 피스톤 (57)은 기계적인 신장 정지부 (110)에 인접한다. 정지부는 조절 가능하다. 신장 정지부 (110)가 위쪽으로 옮겨진 경우, 신장 정지부 (110)는 일찍 도달되고; 굴곡의 위치에서의 다리 또는 팔은 추가 신장이 방지된다. 신장 정지부 (110)가 하부 체결 지점 (25)의 방향으로 아래로 추가로 옮겨진 경우, 조인트 축 (40)에 대한 신장 방향의 선회 각도는 증가한다. 대안으로, 외부 스레드 (564)와 내부 스레드 (566)는 또한 2개의 구성요소 (563, 565) 사이에서 변경될 수 있다.
기계적인 신장 정지부 (110)의 대안으로 또는 부가적으로, 제어 밸브 (59)는, 제어 밸브 (59)가 모터에 의해 구동되는, 신장 챔버로부터 굴곡 챔버로 이어지는, 유압 라인 (58)에 배치되어, 제어 모터 또는 제어 장치는 컨트롤러 (90)에 연결된 조절 장치 (100)를 형성한다. 예를 들어, 센서 (80) 또는 여러 센서 (80)를 통해 탐지된, 하나 이상의 측정 값, 예를 들어, 측정된 조인트 각도 및/또는 전달된 모멘트 또는 간섭력에 따라, 유압 밸브 (59)는 컨트롤러 (90)를 통해 개방 또는 폐쇄된다. 예를 들어, 신장 정지부는 170도의 조인트 각도가 되도록 의도된 경우, 유압 밸브 (59)는 하부 파트 (20)에 대한 상부 파트 (10)의 또는 제2 힘-전달 인터페이스 (52)에 대한 제1 힘-전달 인터페이스 (51)의 상응하는 각도 또는 상응하는 방위의 성취에 따라 폐쇄된다. 유압 액추에이터 (50)의 실린더 내의 피스톤 (57)의 추가 변위가 방지되어, 신장 정지부는 효과적으로 형성된다. 각도 센서로서 센서 (80)의 구현 예에 더해, 힘 또는 모멘트 센서로서 또는 상부 파트 또는 하부 파트의 공간 방위를 탐지하기 위한 센서, 또는 이러한 센서들의 임의의 원하는 조합으로서 구성될 수 있다. 공간 방위를 탐지하기 위해, 이른바 관성 각도 센서가 제공되며, 이는 상부 파트 또는 하부 파트에 배열될 수 있다. 또한, 2개의 관성 각도 센서를 통해, 하부 파트에 대한 상부 파트의 상대 위치를 결정하고 밸브 (59)의 개방 또는 폐쇄를 위해, 컨트롤러 (90)로부터 조절 장치 (110)로 상응하는 제어 신호를 보낼 수 있다.
액추에이터 내의 신장 정지부 (110)의 유압 구현 예 및 신장 정지부 (110)의 기계 구현 예 모두, 및 또한 상부 파트 (10) 및/또는 하부 파트 (20) 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52), 또는 어댑터 (70) 상의 체결 지점 (15, 25)의 변위는 서로 조합될 수 있으며, 각각의 조절 장치 및 조절 메커니즘의 임의의 원하는 조합이 가능하다.
본 발명의 다른 변형이 도 13에 나타나며, 여기서, 교정 장치는 마찬가지로 보조기로서 설계된다. 상부 파트 (10)는 허벅지 쉘 (thigh shell)로 설계되고 걸쇠 또는 스트랩 형태의 체결 장치 (60)를 통해 허벅지에 고정된다. 조인트 장치 (미도시)를 통해, 하부 파트 (20)는 발 지지대에 고정되고, 정강이 지지대는 체결 장치 (60)를 통해 하부 다리에 연결된다. 상부 파트 (10)에 고정 가능한 사지로서, 허벅지에 대한 하부 파트 (20)의 방위를 변경하기 위해, 웨지 쿠션 (wedge cushion) 도는 패딩 (padding) 형태의 지지대 (120)가 허벅지의 후방 측면에 상부 파트 (10)에 배열된다. 상부 파트 (10) 상에 허벅지의 뒤쪽 지지는 지지대 (120)에 의해 조절 가능하다. 지지대 (120)를 변경함으로써, 예를 들면, 좁은 지지대 (120)로 지지대 (120)를 대체함으로써, 하부 파트 (20)에 대한 상부 사지의 위치가 변경된다. 상부 파트 (10)와 사지 사이의 각도의 변화는 지지대 (120)를 교환하거나 패딩을 부풀리거나 또는 중공 지지대 (120) 내에 유체를 펌핑함으로써 이루어질 수 있다. 마찬가지로 사지의 전방 측면에 지지대 (120)를 배열할 수 있으므로, 후방 지지대 (120)에 적절하게 연결된 경우, 후방 지지대 (120)로부터 전방 지지대 (120)로의 유체의 펌핑을 통해, 하부 파트 (20)에 대한 허벅지의 방위는 변경될 수 있으며, 결과적으로, 신장 정지부는 변경될 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 유사한 조절 또는 수정이 또한 하부 다리의 영역에 만들어질 수 있다.
이와 같이 체결 지점 (15)의 변위에 더해, 도 11을 참고하여 설명된 바와 같이, 피스톤 로드 (57)의 길이를 변경하는 것과 유사하게, 예를 들어, 나사 슬리브를 통해 길이를 변경하도록 설계되는 액추에이터 하우징 (55)을 통해, 액추에이터 하우징 (55)의 길이를 변경할 수 있다.
도면을 참고하여 앞서 설명한 바와 같이 교정 장치 (1)를 통해, 조인트 축 (40)을 중심으로 하는 하부 파트 (20)에 대한 상부 파트 (10)의 움직임의 유효 범위를 변경할 수 있다. 순수하게 수동으로 설계될 수 있거나 또는 구동장치로 또한 설계될 수 있는 액추에이터 (50)의 움직임의 범위는 예를 들어, 기계적 신장 정지부의 조절을 통해, 액추에이터의 위치 변위를 통해, 서로에 대해 또는 조인트 축에 대한 체결 지점 (15, 25)의 조절을 통해, 또는 유압 밸브 또는 유압 정지부를 개방하거나 폐쇄함으로써 이뤄진다. 신장 정지부가 형성되는 방식과 상관 없이, 신장 정지부의 변경은 예를 들어 조인트 각도 및 조인트 축 (40)에 대해 측정된 모멘트를 기초하여 이루어질 수 있다. 측정된 모멘트와 특정된 각도를 통해, 조인트 장치 (30)가 미리 정해진 힘으로 미리 정해진 조인트 각도에 도달했는지 여부를 탐지할 수 있다. 보조기와 같은 교정 장치의 구현 예에서, 이러한 수단에 의해, 예를 들어, 치료된 사지의 또는 치료된 신체 부분의 근육 활동성이 얼마나 큰지를 측정할 수 있다. 예를 들어, 신장 정지부로 하부 파트를 움직이기 위해 허벅지 신근 근육 (thigh extensor muscles)까지 충분한 신장이 적용되었는지 여부를 결정할 수 있다. 신장 정지부의 도달은 추가 제어 신호로서 사용될 수 있다. 설명된 교정 장치를 통해, 교정 장치의 요구의 임시적인 변화에 대해 교정 장치를 조정할 수 있으며, 예를 들어, 변화된 해부학적 및 생리적 조건을 탐지하고, 교정 장치의 사용 중, 굴곡 수축이 진정된 경우, 또는, 컨트롤러에 저장된 특정 기간 동안, 움직임 패턴이 변경되지 않았음에도 불구하고 신장 정지부에 도달하지 않은 경우, 신장 정지부를 조정할 수 있다. 이는 손상이 일어나거나, 피로가 시작되거나, 또는 교정 장치를 사용하는 동안 반응되어야 하며 설명된 교정 장치를 이용하여 실제로 반응될 수 있는 다른 문제들을 나타낸다. 움직임의 범위의 변화, 특히 신장 정지부의 변화 및 그에 따른 상부 파트에 대한 하부 파트의 위치의 변화는 정의된 기준에 일치되거나 일치되지 않는 경우 자동으로 일어날 수 있다. 따라서, 교정 장치는 자율적으로 조정하는 것을 얻는다.
센서 데이터는 각도 데이터 또는 공간 위치 데이터에 한정되지 않으며 대신 또한 힘 또는 모멘트를 포함할 수 있다. 여러 센서는 교정 장치에 할당될 수 있다. 마찬가지로 생리학적 데이터, 예를 들어, 근전도 검사 센서 신호가 탐지되고 신장 정지부 또는 하부 파트에 대한 사지의 방위를 조절하기 위한 교정 장치를 제어하는데 사용되는 것이 가능하다. 미리 정해진 제어 데이터를 통해, 조절을 수행해야 하는 환자 또는 정형외과 기술자 없이, 신장 정지부를 자동-조정으로 조절할 수 있다. 자동-조정 조절은 조절 장치를 통해 이루어지며, 이는 센서 데이터에 따라 구동되고, 교정 장치 및 각각의 원하는 신장 각도를 조절한다.

Claims (30)

  1. 조인트 축 (40)을 중심으로 선회 가능하도록 적어도 하나의 조인트 장치 (30)에 의해 서로 연결되고 교정 장치를 사지 (四肢)에 고정할 수 있는 적어도 하나의 체결 장치 (60)를 가진 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)와, 체결 지점 (15, 25)에서 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)에 고정되고 하부 파트 (20)에 대한 상부 파트 (10)의 선회에 영향을 주는 액추에이터 (50)를 가진 교정 장치로서,
    상기 하부 파트 (20)의 방위는 상부 파트 (10)에 고정될 수 있는 사지에 대해 조절 가능하고,
    상기 교정 장치는 제어 가능한 장치로 설계되며, 상기 교정 장치에는 최대 조인트 각도를 제한하는 조절 가능한 신장 정지부 (110)를 조절하기 위한 조절 장치 (100)를 작동하거나 정지시키는 컨트롤러 (90)에 연결된 적어도 하나의 센서 (80)가 제공되고, 여기서, 상기 신장 정지부 (110)는, 센서 데이터에 따라, 상기 상부 파트 (10)가 하부 파트 (20)에 대한 굴곡 위치에 위치되는 시작 위치로부터, 상기 시작 위치와 다른 위치인, 상부 파트 (10)가 하부 파트 (20)에 대해 위치되는 말단 위치로 이동되며,
    상기 컨트롤러 (90)는, 신장 정지부 (110)가 도달될 때, 조인트 축 (40)에 대한 모멘트 또는 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 힘이 측정되도록 구성되고, 임계 값이 초과되는 경우, 신장 정지부 (110)는 그 말단 위치의 방향으로 이동되며, 임계 값이 도달되지 않은 경우, 신장 정지부 (110)는 반대 방향으로 이동되는, 교정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    조절 가능한 상기 신장 정지부 (110) 및 굴곡 정지부 중 적어도 하나는 상기 교정 장치 (1) 상에 배열되거나 형성되는, 교정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    사지에 대해 교환 가능하거나 조절 가능한 지지부 (120)는 교정 장치 상에 배열되는, 교정 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 신장 정지부 (110)는: 액추에이터 (50); 액추에이터 (50)와 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 중 적어도 하나 사이의 힘-전달 인터페이스 (51, 52); 및 적어도 하나의 조인트 장치 (30); 중 적어도 하나 상에 또는 내에 형성되는, 교정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조인트 축 (40)으로부터 적어도 하나의 체결 지점 (15, 25)의 거리는 조절 가능한, 교정 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25) 중 적어도 하나는 각각 관련된 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20) 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 상에 변위 가능하게 장착되는, 교정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25)은 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20) 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 상에 변위 가능하게 또는 회전 가능하게 장착되는, 교정 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25)은 모터에 의해 조절 가능하며, 상부 파트 (10) 또는 하부 파트 (20) 또는 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 상에 장착되는, 교정 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25)은 액추에이터 (50)를 위한 몇몇 체결 장치 (72)가 배열되는 어댑터 (70)에 배열되거나 형성되는, 교정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25) 또는 조인트 장치 (30)는 교환 가능한 어댑터 (70) 상에 배열되거나 형성되는, 교정 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결 지점 (15, 25)은, 액추에이터 (50)를 위한 체결 지점 (15, 25)의 상이한 위치를 구현하기 위해, 교환 가능한 구성요소 (170)에 배열되거나 형성되는, 교정 장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 및 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 및 액추에이터 (50) 중 적어도 하나는 길이를 변경할 수 있는, 교정 장치.
  13. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 및 힘-전달 인터페이스 (51, 52) 중 적어도 하나는 다중-파트 설계를 가지며, 조인트 장치 (30)는 제1 파트 (11) 상에 형성되며, 체결 지점 (15, 25)은 제2 파트 (12) 상에 배열되고, 그리고 제1 파트 (11)는 제2 파트 (12)에 연결되어 제2 파트 (12)에 대해 변위 가능하거나 회전 가능한, 교정 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 액추에이터 (50)는 변경 가능한 길이의 하우징 (55) 및 변경 가능한 길이의 피스톤 로드 (56) 중 적어도 하나를 가진, 교정 장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이에 전달된 힘과 전달된 모멘트 중 적어도 하나, 조인트 각도, 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20) 중 적어도 하나의 공간 위치, 사용자의 생체 신호 중 적어도 하나를 탐지하기 위한 적어도 하나의 센서 (80)는 교정 장치에 할당되는, 교정 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 액추에이터 (50)는 유압 액추에이터로 설계되는, 교정 장치.
  17. 청구항 2에 있어서,
    상기 신장 정지부 (110)는 밸브 폐쇄 및 유압 라인 차단 중 적어도 하나에 의해 구현되는, 교정 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러 (90)는 일정 기간에 걸쳐 센서 데이터를 탐지하고 이를 임계 값과 비교하도록 구성되며, 여기서, 상기 신장 정지부 (110)의 조절은 상기 임계 값이 정해진 기간 동안 도달될 때에만 일어나는, 교정 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 최대 조인트 각도는 조절 가능하며, 측정된 조인트 각도에 따라서, 신장 정지부 (110)는 최대 조인트 각도까지 조절 가능한, 교정 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러 (90)는 선회 움직임 동안 액추에이터 (50)의 저항 값을 탐지하고, 이들 값을 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이에 지배적인 힘 및 모멘트 중 적어도 하나와 조인트 각도에 대한 센서 값과 관련시키며, 힘 및 모멘트 프로파일이 저항 프로파일에서 벗어나는 경우, 신장 정지부 (110)의 조절을 수행하도록 구성되는, 교정 장치.
  21. 청구항 18 내지 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신장 정지부는 자동-조정으로 조절될 수 있는, 교정 장치.
  22. 교정 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 교정 장치는,
    조인트 축 (40)을 중심으로 선회 가능하도록 조인트 장치 (30)에 의해 서로 연결되고 상기 교정 장치를 사지에 고정할 수 있는 체결 장치 (60)를 가진 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20), 체결 지점 (15, 25)에서 상부 파트 (10) 및 하부 파트 (20)에 고정되고 하부 파트 (20)에 대한 상부 파트 (10)의 선회에 영향을 주는 액추에이터 (50), 및 최대 조인트 각도를 제한하는 신장 정지부 (110)를 조절하기 위한 조절 장치 (100)를 작동하거나 정지시키는 컨트롤러 (90)에 연결되는 적어도 하나의 센서 (80)를 구비하며, 상기 신장 정지부 (110)는, 센서 데이터에 따라, 상기 상부 파트 (10)가 하부 파트 (20)에 대한 굴곡 위치에 위치되는 시작 위치로부터, 상기 시작 위치와 다른 위치인, 상기 상부 파트 (10)가 하부 파트 (20)에 대해 위치되는 말단 위치로 이동되며,
    상기 신장 정지부가 도달될 때, 조인트 축 (40)에 대한 모멘트 또는 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 힘이 측정되고, 임계 값이 초과되는 경우, 신장 정지부는 그 말단 위치의 방향으로 이동되고, 임계 값이 도달되지 않은 경우, 신장 정지부는 반대 방향으로 이동되는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 센서 데이터는 일정 기간 동안 탐지되고 임계 값과 비교되며, 신장 정지부 (110)의 조절은 임계 값이 정해진 기간 동안 도달될 때에만 일어나는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  24. 청구항 22 또는 23에 있어서,
    상기 최대 조인트 각도가 설정되고, 측정된 조인트 각도에 따라, 신장 정지부 (110)는 최대 조인트 각도까지 조절되는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  25. 청구항 22에 있어서,
    상기 선회 움직임 동안 액추에이터 (50)의 저항 값이 탐지되고 상부 파트 (10)와 하부 파트 (20) 사이의 지배적인 힘 및 모멘트 중 적어도 하나와 조인트 각도에 대한 센서 값과 관련시키며, 힘 및 모멘트 프로파일이 저항 프로파일에서 벗어나는 경우, 신장 정지부 (110)의 조절을 수행하는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  26. 청구항 22에 있어서,
    상기 신장 정지부는 자동-조정으로 조절되는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  27. 청구항 22에 있어서,
    상기 센서 데이터는 미리 정해진 기간 동안 탐지되고 평가되는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 센서 데이터는 치료의 진행을 평가하기 위해 평가되는, 교정 장치를 제어하는 방법.
  29. 삭제
  30. 삭제
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