KR20010000415A

KR20010000415A - 브레이크무릎관절

Info

Publication number: KR20010000415A
Application number: KR1019960004956A
Authority: KR
Inventors: 와거너 헬뮤트; 크루켄베르그 맨프레드
Original assignee: 한스 게오르그 네데르; 오토 복 오르토패디 쉐 인두스트리 베지-운트 페어발퉁즈-코만디트게젤샤프트
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1996-02-24
Publication date: 2001-01-05
Also published as: KR100287380B1; CN1111026C; CN1141157A; AU4567196A; BR9600820A; CA2170172A1; TW259703B; JP3504798B2; TR199600125A2; US5704945A; EP0728451B1; PL312866A1; DE59605084D1; AR001018A1; ATE192317T1; ES2147869T3; RU2141290C1; PL184011B1; DE19506426C1; JPH08317944A

Abstract

본 발명은 관절 상단부, 관절 하단부, 비틀림에 강하게 관절부와 연결되어 있는 관절축, 관절 중간부를 형성하는 진동 레버, 발의 하중을 통해 조종되는 브레이크 장치 등을 가지는 의족용 브레이크 무릎 관절에 관한 것으로서, 특히 진동레버의 스트레치측 단부는 관절축에 대해 평행으로, 내측의 단부에 위치되어 있는 진동축에 고정되어 있고, 벤딩측 단부는 관절축(7)을 에워싸고 있는 브레이크 무릎관절에 관한 것이다.

Description

브레이크 무릎 관절

제1도는 본 발명에 따른 하단 대퇴부 의족 및 무릎 관절을 나타낸 측면도,

제2도는 본 발명에 따른 무릎 관절이 스트레치 위치에 있을 때의 유압식 코스 셀렉트(course select) 장치 및 브레이크 무릎 관절을 나타낸 측면도,

제3도는 본 발명에 따른 무릎 관절이 벤딩위치에 있을 때, 제2도에 의거한 브레이크 무릎 관절을 나타낸 측면도,

제4도는 제2도의 종단면도,

제5도는 제3도의 종단면도,

제6도는 유압식 흐름도,

제7도는 본 발명에 따른 브레이크 무릎 관절의 스윙 위상 제어를 위해 조정 가능한 리턴 밸브를 도시한 세부도,

제8도는 제4도의 또다른 실시예를 나타낸 단면도,

제9도는 본 발명에 따른 무릎 관절이 벤딩위치에 있을 때의 제8도의 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 브레이크 무릎관절 2 : 클램프 연결

5 : 관절상단부 6 : 관절하단부

7 : 관절축 8 : 진동레버

9 : 진동축 20 : 스트레치 챔버

21 : 벤딩 챔버 22 : 오일라인

23 : 밸브 피스톤 24 : 피스톤 스프링

25 : 조정스크류 26, 27 : 스트레치 스토퍼

28 : 벤딩 스토퍼 30, 31, 32 : 리턴 밸브

본 발명은 관절 상단부, 관절 하단부, 비틀림에 강하게 관절부와 연결되어 있는 관절축, 관절 중간부를 형성하는 진동 레버, 발의 하중을 통해 조종되는 브레이크 장치 등을 가지는 의족용 브레이크 무릎 관절에 관한 것으로서, 이때 진동레버의 스트레치측 단부는 관절축에 대해 평행으로, 내측의 단부에 위치되어 있는 진동축에 고정되어 있고, 벤딩측 단부는 관절축(7)을 에워싸고 있다.

이러한 형태의 실시예는 예를 들어, 미합중국 특허 제3,015,825호에 개시되어 있다. 하중이하의 벤딩에 대비하여 의족의 무릎 관절에 적절한 안전 장치가 필요하며, 이는 관절의 운동저항에 의해 달성되고, 이러한 운동저항을 얻기 위한 무릎관절의 하중에 따른 관절의 운동 메카니즘의 자동적 실행에는 다음과 같은 기술적 조치들이 요구된다. 즉, 의족의 상단 및 하단 대퇴부의 상관운동을 서로 허용하는 방법, 특히 이러한 운동은 보행의 스탠드 단계 동안에 의족의 실제 하중상태를 통해 지지되어지는 방향으로 이루어지는 게 필요하다. 이미 알려진 종래의 브레이크 무릎 관절의 경우, 이러한 상관 운동을 위한 기술적 방안으로는 관절 중간부를 형성하는 스윙 레버가 작동하도록 구성된 것이 있다. 이러한 구성에 있어, 진동축은 관절 상단부와 연결되어 있으나, 관절축은 관절 하단부에 배치되어 있다. 또한, 스윙 레버의 종축은 팽창된 의족의 종축을 향해 무릎축의 중심에서 출발하여 전면 하단을 향해 즉 전방 말단부(antero-distal) 방향으로 연장된다. 이러한 경향의 결과, 브레이크 드럼을 둘러싸고 의족의 상단 및 하단 대퇴부 사이에서 하중에 따른 상관 운동에 의해 신장된 브레이크 밴드를 만들어 내기 위하여 무릎 관절에 미치는 브레이크 작용은 보행의 스탠드 단계 시작때 발꿈치를 내디딜 때의 최대값에서부터 스탠드 단계 말기에 앞발로 떠받칠때까지 꾸준히 감소하게 된다. 이는 스윙레버의 종축이 주하중 방향에 대한 평행 위치로 점점 더 이동하면서 상관운동의 범위를 제한시키기 때문이다. 이러한 사실은 제6도와 제7도에 도시된 바와 같이, 보행의 스탠드 단계에서 스윙 단계로의 전환을 개선시키는데 매우 유용한데, 그 이유는 의족의 앞발이 아직도 약간의 하중에 놓여 있는 시점에 이미 환자가 무릎 굽힘을 시작할 수 있게 해주기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 브레이크 무릎 관절에서 자연스런 보행 단계를 유지하면서 발의 하중의 의해 조정되는 브레이크 장치를 위해 개선된 구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 의족 무릎관절은 상기 목적을 달성하기 위하여 관절축을 그 원주에 걸쳐 적어도 부분적으로 동축적으로 포위하며, 특히 유압 오일로 채워져 있는 폐쇄형의 배수챔버(displacement chamber)를 통해 해결되는데, 상기 배수챔버는 관절중간부의 부속된 단부안에 설치되어 있고 회전 피스톤으로 형성되어 있으면서, 관절 상단부와 뒤틀림에 강하게 연결되어 있는 관절축에 의해 스트레치 챔버와 벤딩 챔버로 구성되며, 상기 두개의 챔버는 오일라인을 통해 상호 연결되어 있고, 오일라인은 밸브 피스톤을 통해 전체적 혹은 부분적으로 잠금 가능하며, 이 밸브 피스톤은 그것을 개방 위치로 압축시키는 밸브 피스톤 스프링의 작용에 대해 관절중간부안에 변위가능하게 놓여 있고 관절하단부안에 배치되어 있는 진동축을 돌아 벤딩방향으로 관절중간부가 수평 스윙할 때 관절하단부안에 설치되어 있는 조정 장치에 의해 폐쇄 위치로 압축되어진다.

동시에, 스윙 범위의 제어를 위해 대항작용하는 두개의 폐쇄 리턴 밸브가 스트레치 챔버와 벤딩 챔버를 연결시키는 오일라인에 연이어 접속되어 있는게 바람직하다.

더욱이, 바람직하게는 전방 이송(put forward) 장치의 작용을 하는 피스톤봉이 설치되어 있는데, 그 일단부는 관절 상단부와 연결되어 있고, 또 타단부는 관절 하단부에 설치되어 있는 스프링 클램프와 연결되어 있으며, 스프링 클램프는 전방이송 스프링에 의해 움직여 진다.

또한, 본 발명에 따르면, 팽창(스트레치)시 급격한 제동을 막기 위해 스톱 위치 제동(damping)장치가 설치될 수 있다. 바람직하게는 팽창시 스톱 위치 제동을 얻기 위해 스트레치 챔버를 벤딩 챔버와 연결시키는 오일라인이 컨넥션을 통해 스트레치 챔버에 연결되며, 이때 회전피스톤이 이러한 컨넥션을 회전운동의 마지막 범위에서 팽창 방향으로 점점 더 폐쇄시키도록 설치되어 있다. 전술한 회전 운동의 마지막 범위는 바람직하게는 10˚-15˚이다. 팽창(스트레치)의 증가시 회전 피스톤은 스트레치 챔버에서 연결 라인을 거쳐 벤딩 챔버로 오일을 압축시킨다. 이러한 오일배수라인을 회전 피스톤으로 점차 폐쇄시킴으로써 스트레치 제동을 가져오는 폐쇄효과가 얻어진다. 이때, 제동의 진행은 컨넥트를 따라 통해 있는 외부 아웃라인(outside outline)을 통해 결정될 수 있다.

또한, 발명에 따르면, 팽창에서 휨(벤딩)으로 회전 피스톤의 회전 방향이 반전될 때, 스톱 위치 폐쇄에 의해 유발된 흐름의 저항을 막기 위해 오일라인의 벤딩 챔버에 대한 컨넥션안에 리턴 밸브가 삽입되어 있고, 이러한 리턴 밸브는 벤딩이 시작될 때 벤딩 챔버에서 배수된 오일에 의해 개방되어 지도록 설치되어 있다.

이하, 본 발명의 기타 특징들을 첨부도면을 참조하여 좀더 상세하게 설명하면, 다음과 같다.

제1도는 브레이크 무릎 관절(1)을 도시한 것으로서, 그 말단부에는 클램프 연결(2)을 통해 의족의 하단 대퇴부를 형성하는 튜브(3)가 고정되어 있고, 튜브의 하단 단부는 의족의 발(4)과 연결되어 있다.

브레이크 무릎 관절(1)은 관절 상단부(5), 관절 하단부(6), 관절축(7), 발의 하중에 의해 움직여질 수 있으며 관절 중간부를 형성하는 진동 레버(8) 등으로 구성되는데, 진동 레버는 관절축(7)에 대해 평행으로 놓여 있는 진동축(9) 둘레를 수평방향으로 스윙할 수 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 진동축(9)은 관절축(7)에 대해 내측 말단부에 위치되어 있다.

제1도에는 발꿈치 하중을 나타내는 힘선(F) 및 앞발 하중을 나타내는 힘선(V)이 표시되어 있으며, 이 두개의 선은 관절축(7)을 통해 가이드된다. 진동축(9)을 돌아 스윙 가능한 진동레버(8)가 관절축(7)에 제공할 수 있는 제동모멘트는 진동축(9)에 의해 각각의 하중 라인의 위치에서 생겨나는 각각의 레버아암에 의해 정의된다. 제1도는 발꿈치 하중 라인(F)에 발생되는 레버아암(a)이 앞발 하중 라인(V)에 발생되는 레버아암(b)보다 더 크다는 것을 나타낸다. 이는 관절축(7)에 비해 진동축(9)을 더 깊이 설치한 결과이며, 따라서 발꿈치 하중시에는 최대 제동모멘트가 전달되는 반면, 앞발 하중시에는 이러한 제동 모멘트가 훨씬 더 작아 이를 통해 보행단계를 위한 상응한 굴곡운동이 시작된다. 여기서, 만일 두개의 축(7, 9)이 동일한 수평면에 놓이게 된다면, 발꿈치 및 앞발 하중을 위해 거의 동일한 크기의 제동모우먼트가 생겨날 것이므로 보행단계를 위한 굴곡운동의 시작이 방해받을 것이다.

제2도 내지 제5도는 유압식으로 조정되는 브레이크 무릎 관절을 도시한 것이다. 여기서, 관절축(7)은 그 원주에 걸쳐 적어도 부분적으로는 중심이 동일하게 특히, 유압 오일로 채워져 있는 폐쇄형의 배수챔버에 의해 에워싸여 있고, 이때 배수챔버는 관절중간부를 형성하는 진동레버(8)안에 배치되어 있고, 회전 피스톤(19)으로 형성되어 있으면서 관절 상단부(5)와 뒤틀림에 강하게 연결되어 있는 관절축(7)에 의해 스트레치 챔버(20)와 벤딩 챔버(21)로 나뉘어져 있으며, 이 두 챔버는 오일 라인(22)을 통해 서로서로 연결되어 있다. 오일라인은 밸브 피스톤(23)을 통해 전체적 혹은 부분적으로 잠금 가능하며, 밸브 피스톤은 그것을 개방 위치로 압축시키는 밸브 피스톤 스프링(24)의 작용에 대해 진동레버(8)의 관절중간부에 변위가능하게 놓여 있고, 벤딩방향으로 관절중간부가 수평 스윙할 때 관절하단부(6)에 설치되어 있는 조정 장치에 의해 그것의 잠금 위치로 압축되어진다. 이러한 조정 장치는 관절하단부(6)에 설치되어 있으면서 수동으로 회전 가능한 조정스크류(25)로 구성되어 있는데, 조정스크류는 밸브 피스톤(23)의 말초부단부를 움직이게 한다.

또, 진동레버(8)의 관절중간부에는 관절상단부(5)를 위한 스트레치 스토퍼(26)가 설치되어 있다. 진동축(9)위에 놓여 있는 관절 중간부가 그 스트레치 위치로 행하는 회전운동은 관절 하단부(6)에 놓여 있는 스트레치 스토퍼(27)에 의해서 그리고 그 벤딩 위치로의 회전운동은 물론 관절 하단부(6)에 고정되어 있는 스프링 탄성의 벤딩스토퍼(28)에 의해 제한되어진다. 이때 벤딩스토퍼는 밸브 피스톤(23)과 그것의 조정스크류(25)를 부분적으로 에워싸고 있는 고무 쉘에 의해 형성되어 있다. 이러한 스프링 탄성의 벤딩스토퍼(28)는 스윙 단계에서 스탠드 단계로의 전환에 유용하며 고무쉘의 말초부 단부를 움직이게 하면서 조정스크류(25)위에 가이드되어 있는 조정 너트(adjusting nut)(29)를 통해 환자에게 맞춰져 있는 예압을 조절할 수 있다. 두개의 챔버(20,21)를 서로 서로 연결하는 오일 라인(22)안에는 밸브 피스톤(23)에 의해 형성되어 있는 폐쇄(throttling) 위치를 우회하는 리턴 밸브(30)가 설치되어 있고, 이 밸브는 관절의 스트레치와 그 영향으로 야기된 스트레치 챔버(20)에서 벤딩 챔버(21)로의 오일흐름시 열린다(제6도 참조). 이를 통해 관절의 팽창시 배수된 유압 오일은 밸브 피스톤(23)의 영향을 받지 않게 된다.

스윙을 제어할 수 있기 위해서, 대항 작용하는 두개의 폐쇄 리턴 밸브(31, 32)는 상기 전술한 오일 라인(22)안으로 연이어 접속되어 있고(제6 및 7도 참조), 이러한 리턴밸브들은 수동으로 밖에서부터 길이가 조절 가능한 각각 하나의 조정 핀(33)을 통해 움직여 질 수 있다. 제7도에서는 두개의 리턴 밸브(31, 32)가 상응한 압력 충돌(impingement)시 두개의 조정 핀(33) 사이에서 변위가능한 공동의 볼(34)을 보유함을 나타낸다. 볼(34)의 압력 충돌은 볼의 주위를 흐르는 오일 흐름을 통해 나타난다. 오일 흐름이 상승하면서 볼(34)에 미치는 압력이 증가하고 이를 통해 볼(34)은 스프링(35)의 작용에 반해 해당 밸브 페이스(36)에 더 가까이 변위된다. 이를 통해 오일 흐름의 더 큰 제한이 나타난다. 따라서 저항(제동)은 무릎 운동이 더 빠를 때 증가한다.

배수챔버(20, 21)에는 유압 오일의 부피 변화를 조정해 주는 압력저장기(37)가 연결되어 있다.

나아가 전면 이송 장치의 작용을 하는 피스톤봉(38)이 설치되어 있는데, 이때 피스톤 봉의 한 단부는 관절 상단부(5)와 연결되어 있고 또 다른 말초부 단부는 관절 하단부(6)안에 설치되어 있는 스프링 클램프(39)와 연결되어 있으며, 스프링 클램프는 전면 이송 스프링(40)에 의해 움직여져 있다.

제8도 및 제9도에 도시된 실시 형태에는 팽창시 스톱 위치 제동(damping) 장치가 설치되어 있다. 스트레치 챔버(20)를 벤딩 챔버(21)와 연결시키는 오일 라인(22)은 컨넥션(41)을 통해 스트레치 챔버(20)에 연결되어 있는데, 이때 회전 피스톤(19)이 이러한 컨넥션(41)을 회전운동의 마지막 범위에서 팽창 방향으로 점점 더 폐쇄시키게 되어 있다. 이를 통해 스트레치 제동을 가져오는 폐쇄효과가 얻어진다. 이때, 제동의 진행은 컨넥션(41)를 따라 통해 있는 외부 아웃라인(outside outline)에 좌우된다. 벤딩 챔버(21)에 대한 오일 라인(22)의 컨넥션(42)안에는 리턴 밸브(43)가 삽입되어 있고, 이러한 리턴 밸브는 벤딩이 시작될 때 벤딩 챔버(21)에서 배수된 오일에 의해 개방된다.

Claims

관절 상단부(5), 관절 하단부(6), 비틀림에 강하게 관절부와 연결되어 있는 관절축(7), 관절 중간부를 형성하는 진동레버(8), 발의 하중을 통해 조종되는 브레이크 장치 등을 구비하되 진동레버의 스트레치측 단부는 관절축(7)에 대해 평행으로, 내측의 단부에 위치되어 있는 진동축(9)에 고정되어 있고, 벤딩측 단부는 관절축(7)을 에워싸고 있는 의족용 브레이크 무릎 관절에 있어서, 관절축(7)을 그 원주에 걸쳐 적어도 부분적으로 중심이 같게 에워싸고 있고, 특히 유압 오일로 채워져 있는 폐쇄형의 배수 챔버(displacement chamber)(20, 21)로 구성되며, 상기 배수챔버는 진동레버(8)의 관절중간부의 단부안에 설치되어 있고 회전 피스톤(19)으로 형성되어 있으면서 관절 상단부(5)와 뒤틀림에 강하게 연결되어 있는 관절축(7)에 의해 스트레치 챔버(20)와 벤딩 챔버(21)로 나뉘어져 있고, 이 두 챔버는 오일 라인(22)을 통해 상호 연결되어 있고, 오일관은 밸브피스톤(23)을 통해 전체 혹은 부분적으로 잠금 가능하며, 밸브 피스톤은 개방 위치로 압축시키는 밸브 피스톤 스프링의 작용에 대해 관절중간부(8)에서 변위가능하게 놓여 있고, 관절하단부(6)에 설치되어 있는 진동축(9)을 돌아 벤딩방향으로 관절중간부(8)가 수평 스윙할 때 관절하단부(6)안에 설치되어 있는 조정 장치에 의해 폐쇄 위치로 압축되어지는 것을 특징으로 하는 의족용 브레이크 무릎 관절.
제1항에 있어서, 상기 조정장치는 수동으로 비틀어 휠 수 있는 조정스크류(25)이고, 이는 밸브 피스톤(23)의 말초부의 단부에 영향을 주는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진동레버(8)의 관절 중간부에 관절 상단부(5)를 위해 스트레치 스토퍼(26)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 진동축(9)위에 놓여 있는 관절 중간부(8)의 회전운동은 그 스트레치 위치에서는 관절 하단부(6)에 놓여 있는 스트레치 스토퍼(27)에 의해서, 그리고 그 벤딩 위치에서는 관절 하단부(6)에 고정되어 있는 스프링 탄성의 벤딩스토퍼(28)에 의해서 제한되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제4항에 있어서, 상기 스프링 탄성의 벤딩 스토퍼(28)는 수동으로 작동 가능한 조정 장치에 의해 예압조절이 가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제2항 내지 제5항에 있어서, 상기 스프링 탄성의 벤딩 스토퍼(28)는 밸브 피스톤(23)과 조정스크류(25)를 부분적으로 에워싸고 있는 고무 쉘인 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제6항에 있어서, 상기 벤딩 스토퍼(28)를 위한 조정 장치는 상기 조정스크류(25)위에 가이드 되어 있고, 벤딩스토퍼(28)의 말초부 단부를 움직이게 하는 조정 너트(29)가 설치된 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 내지 제7항에 있어서, 상기 오일 라인(22)에는 밸브 피스톤(23)에 의해 형성되어 있는 폐쇄위치를 우회하는 리턴 밸브(30)가 설치되어 있고, 이 밸브는 관절의 스트레치 및 그 영향으로 야기된 스트레치 챔버(20)로부터 벤딩 챔버(21)로의 오일흐름시 열리는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 내지 제8항에 있어서, 상기 스윙의 제어를 위해 대항 작용하는 두개의 폐쇄 리턴 밸브(31, 32)가 스트레치 챔버(20)와 벤딩 챔버(21)를 연결시키는 오일 라인(22)안으로 연이어 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제9항에 있어서, 상기 스윙 제어의 수동 조정을 위해 리턴 밸브(31, 32)가 각각 하나의 조정 핀(33)을 통해 움직여 질 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제 10항에 있어서, 상기 두개의 리턴 밸브(31, 32)가 공동의 볼(34)을 보유하고 있고, 두개의 조정 핀(33)사이에서 변위가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제11항에 있어서, 상기 조정 핀(33)중 적어도 하나는 스프링(35)의 작용에 대한 상기 볼(34)에 상응한 압력에서 밸브 페이스(36) 방향으로 변위가능한 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 내지 제12항에 있어서, 상기 배수챔버(20, 21)에 유압 오일의 부피 변화를 조정해 주는 압력저장기(37)가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 내지 제13항에 있어서, 상기 전면 이송장치의 작용을 하는 피스톤봉(38)이 형성되어 있되, 피스톤 봉의 일단부는 관절 상단부(5)와 연결되어 있고 또 타단부는 관절 하단부(6)안에 설치되어 있는 스프링 클램프(39)와 연결되어 있으며, 스프링 클램프는 전면 이송 스프링(40)에 의해 움직여져 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제1항 내지 제14항에 있어서, 상기 팽창시 스톱 위치 제동을 만들어내기 위해 스트레치 챔버(20)를 벤딩 챔버(21)와 연결시키는 오일 라인(22)이 컨넥션(41)을 통해 스트레치 챔버(20)에 연결되어 있되, 회전피스톤(19)이 이러한 컨넥션(41)을 회전운동의 마지막 범위에서 팽창 방향으로 점점 더 폐쇄시키게 되어 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.
제15항에 있어서, 상기 오일 라인(22)이 벤딩 챔버(21)에 가지는 컨넥션(42)안에는 리턴 밸브(43)가 삽입되어 있고, 이러한 리턴 밸브는 벤딩이 시작될 때 벤딩 챔버(21)에서 배수된 오일에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 브레이크 무릎 관절.