KR20080080375A

KR20080080375A - 관절식 의손

Info

Publication number: KR20080080375A
Application number: KR1020087017225A
Authority: KR
Inventors: 그레거 푸크함머
Original assignee: 오토 복 헬스케어 이페 게엠베하 운트 콤파니 카게
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-09-03
Also published as: BRPI0619188A2; KR101131692B1; CA2632241A1; WO2007076833A3; US20080269907A1; AU2006332292A1; DE102005062083A1; EP1962734B1; RU2008126166A; CA2632241C; RU2423952C2; JP5074415B2; US8690963B2; ATE433308T1; CN101340864A; EP1962734A2; JP2009520527A; AU2006332292B2; CN101340864B; BRPI0619188B8

Abstract

본 발명은 섀시(1)와, 팔의 베이스에 의손을 고정시키기 위한 커플링 요소(2)와, 커플링 요소(2)에 대한 의손의 구부림과 신장을 위한 적어도 하나의 관절을 구비한 의손에 관한 것으로서, 상기 섀시(1)는 중립 상태에서 스프링력에 대항하여 유지된다. 본 발명에 따라 적어도 하나의 스프링 요소(3)가 섀시(1)에 할당되며, 상기 섀시는 점진적 스프링 특성(3)을 포함하고, 구부림과 신장이 커지는 경우 증가된 관절력을 제공한다.

의손, 의팔, 섀시, 커플링 요소, 스프링 요소

Description

관절식 의손{ARTICULATED HAND PROSTHESIS}

본 발명은 섀시와, 팔의 베이스(stump)에 의손을 고정시키기 위한 커플링 요소와, 커플링 요소에 대한 의손의 구부림과 신장을 위한 적어도 하나의 관절을 구비한 의손에 관한 것으로서, 상기 섀시는 중립 상태에서 스프링력에 대항하여 유지된다.

미국특허출원 제US 2004/0015240 A1호로부터 섀시에 그리핑(gripping) 요소를 구비한 의손이 공지되어 있으며, 상기 섀시는 반원형 회전 요소를 포함한다. 회전 스프링이 기저판과 조립판 사이에 배치되어 중립 상태에서 모터에 의해 구동되는 그리핑 요소들을 갖는 섀시를 유지시킨다. 변위 가능한 로킹(locking) 플레이트에 의해 섀시는 상이한 각도 상태에서 로킹될 수 있다.

본 발명의 목적은 의손이 가능한 한 자연스런 외관을 제공할 정도로 의손을 개선하기 위한 것이다.

본 발명에 따라 상기 목적은 청구범위 제1항의 특징을 갖는 의손에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예는 종속항들에 제시된다.

섀시와, 팔의 베이스에 의손을 고정시키기 위한 커플링 요소와, 커플링 요소에 대한 의손의 구부림과 신장을 위한 적어도 하나의 관절을 구비한 본 발명에 따른 의손은 섀시에 할당된 적어도 하나의 스프링 요소를 제공하며, 상기 섀시는 중립 상태에서 스프링력에 대항하여 유지되고 점진적 스프링 특성을 포함하며, 구부림 각도 또는 신장 각도가 커지면서 증가되는 관절력을 제공한다. 의손의 가능한 한 자연스런 외관을 달성하기 위해, 자연스런 손의 외관에서 기능적으로 뿐만 아니라 시각적으로도 가능한 한 자연스럽게 모방하도록 제공되어 인공 보철 사용 시 개선된 수용을 제공한다. 다른 사람들 또는 대상 물체의 접촉시 인공적인 신체의 부분이라는 인상이 나타나지 않도록, 표면에 위치하는 모든 인공 보철 부품들의 부드러운 형태가 필요하고 의손에서 그리고 특히 손 관절 영역에서 의도적으로 탄성 부품들로 구성되는 것이 필요하게 된다. 이러한 경우 의손의 관절은 중립 상태 또는 시작 상태에서 적어도 하나의 스프링 요소에 의해 유지되는 해제(lose) 관절로서 형성된다. 이러한 스프링 요소는 섀시에 할당되어 다른 관절 부품, 특히 커플링 요소 또는 중간에 배치된 구성 요소들에 대해 섀시를 지지한다. 이러한 경우 스프링 요소는, 증가하는 구부림 각도 또는 신장 각도에서 점진적인 스프링 탄성이 제공됨으로써, 손이 중립위치에서 부드러운 특성 그리고 용이한 운동성이 중립 상태에서 그리고 작은 각도 범위 내에서 가능하도록 형성된다. 운동 한계에 대한 강한 충격을 방지하기 위해, 각각의 손 섀시의 최종 상태에 대해 상승된 상대 힘이 제공된다. 이는 의손의 자연스런 특성을 증진시킨다.

스프링 요소는 토션 스프링으로서 형성될 수 있으며, 상기 토션 스프링은 신장 방향으로뿐만 아니라 구부림 방향으로도 작용한다. 대안적으로 각각 하나의 스프링 요소는 신장 및 구부림에 대항하여 작용할 수 있으며, 차례로 작용하는 복수의 스프링 구성 요소들이 하나의 스프링 요소를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 스프링 요소는 구부림 각도 또는 신장 각도에 따라 상승된, 특히 점진적인 스프링력을 구부림 관절을 중심으로 하는 회전에 대비시키는 탄성 중합체 부품으로 형성될 수 있다. 이러한 또는 이들 스프링 요소는 각각의 의손에 또는 인공 보철 사용자의 필요에 맞출 수 있도록 교체 가능하게 형성될 수 있다.

구부림 및 신장 이외에, 팔의 기저부의 종방향 연장부에 실질적으로 평행한 축을 중심으로 섀시가 회전 가능하게 지지되어, 의손의 가능한 한 자연스런 외관을 위해 추가의 운동 구성 요소들을 손 관절에 제공할 수 있게 된다.

대상 물체를 그리핑한 후 이를 들어올려 유지할 수 있기 위해서, 관절을 선택된 위치에서 로킹(locking)하는 차단 장치가 관절 내에 존재하도록 제공된다. 이러한 차단 장치는 구부림-신장-관절을 위해서뿐만 아니라 회전 관절을 위해서도 제공된다. 기본적으로 이러한 차단 장치는, 상응하는 스프링 특성 또는 복귀 장치가 제공될 필요 없이 의손 내에 별도로 조립될 수 있다. 이러한 경우 차단 장치는 특히 평면 톱니부를 포함할 수 있는데, 상기 톱니부는 관절의 로킹을 위해 맞물림을 제공할 수 있다. 이는 용이하게 해제될 수 있고 매우 섬세하게 각도가 분할될 수 있어서, 의손이 거의 모든 임의의 각도에서 로킹될 수 있는 장점을 갖는다.

의손에 가능한 한 자연스런 인상을 제공할 수 있도록, 구부림-신장-관절은 손 섀시의 가운데 영역에 배치된다. 차단 기능을 위한 메커니즘은, 마치 볼펜의 경우와 같이, 한 번의 작동에 의해 연결되고 반복된 작동에 의해 해제될 수 있다. 차단 장치의 작동은 수동식 버튼에 의해 또는 전기에 의해 작동 가능한 구동 유닛에 의해 작동될 수 있다.

구부림-신장-관절의 관절축을 팔의 기저부의 종방향 연장부에 대해 기울어진 각도, 특히 둔각으로 배열함으로써, 의손의 굴절 특성 및 동시의 외전(abduction)이 조합된다. 이는 대부분의 일상적인 동작을 위해 적합하다.

이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.

도 1은 의손을 전체적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 도 1에 따른 의손의 측면도이다.

도 3은 의손 관절의 분해 사시도이다.

도 4는 자연스런 상태에서 인공 보철 관절의 단면도이다.

도 5는 도 4의 A-A에 따른 단면도이다.

도 6은 60°만큼 회전된 상태에서의 도 4에 따른 도면이다.

도 7은 구부림 차단 장치의 분해 사시도이다.

도 8은 도 7에 따른 구부림 차단 장치의 조립된 상태의 단면도이다.

도 1에는 섀시(101)를 구비한 의손(100)이 평면도에서 전체적으로 도시되며, 섀시는 관절 장치(10)를 통해 선회축(4)을 중심으로 구부림 방향으로뿐만 아니라 신장 방향으로도 선회 가능하게 지지된다. 이후 관절이라 언급되는 관절 장치(10)는 손 섀시(101)에 고정시키기 위한 조립판(1)을 포함한다. 또한, 관절(10) 내에 는 팔의 베이스에서 의손(100)을 고정 장치와 커플링시키기 위한 하우징(200)이 형성된다. 하우징(200)은 커플링 요소(2)를 통해 조립판(1)과 연결될 수 있다. 마찬가지로 하우징(200) 및 의손(100)은 축(5)을 중심으로 회전 운동을 가능하게 한다. 회전축(5)은 팔 하부 경골(shank)의 종방향 연장부에 실질적으로 평행하게 배열된다. 구부림 및 신장 선회축(4)은 회전축(5)에 대해 직각을 이룬다.

관절(10)에는 관절(10)의 내부에 배치된 차단 장치를 위한 탄성 고정 장치(6)가 측면에 배치된다. 상기 고정 요소(6)를통해 손 섀시(101)는 선택된 각도 위치에서 로킹될 수 있다. 마찬가지로 손 섀시(101)는 새로운 작동에 의해 로킹된 위치로부터 로킹 해제된 위치로 전환될 수 있다.

도 2에는 섀시(101) 및 조립판(1)를 구비한 의손(100)이 측면도로 도시되며, 상기 조립판에는 손 섀시(101)가 보어(14) 및 적합한 고정 수단을 통해 고정된다. 의손(100)은 도 2에서 중립 상태로 존재하고 이중 화살표로 표시된 바와 같이 시계 반대 방향으로 신장 운동을 실행할 수 있고 시계 방향으로 구부림 운동을 실행할 수 있다. 손가락은 섀시(101) 또는 하우징(200) 내에서 전동기에 의해 개별적으로 또는 공동으로 구동될 수 있다. 의손(100)은 관절(10) 내에서 스프링 요소를 통해 중립 상태로 유지되며, 이로써 손 섀시(101)는 중립 상태로 용이하게 운동할 수 있게 된다.

도 3에는 본 도면에 더 상세히 도시되지 않은 의손의 조립판(1)이 원형 프레임(11)으로 도시된다. 조립판(1) 내에는 의손의 추가 구성 요소들을 고정시키기 위한 보어(14)들이 형성된다. 마찬가지로 중심 보어(13)가 프레임(11)의 중심 지 점에서 커플링 요소(2)의 회전핀(23)을 수용하기 위해 형성된다. 커플링 요소(2)와 조립판(1) 또는 섀시(101)의 상응하는 요소 사이에 스프링 요소(3)가 탄성 중합체 본체의 형상으로 배치된다. 스프링 요소(3)는 중심 보어(33)를 포함하며, 상기 중심 보어 내로 회전핀(23)이 조립 상태에서 삽입된다. 회전핀(23)은 조립된 상태에서 조립판(1)의 보어(13) 내로 삽입된다.

고정 부품 또는 하우징(200)에서 수용을 위해 팔의 베이스에 고정될 수 있는 커플링 요소(2)에 핀(21)이 배치되거나 형성되며, 상기 핀은 회전 슬리브(41)를 수용한다. 마찬가지로, 도 3에는 도시되지 않은 핀(12)이 조립판(1)에 형성되며, 이 핀은 반대편에 위치하는 회전 슬리브(42)를 수용한다. 상기 회전 슬리브(41, 42)들은 스프링 요소(3)의 표면에 위치하여 그 표면에서 롤링될 수 있다.

도 4에는 중립 상태에서의 의손 관절(10)이 단면으로 도시된다. 두 회전 슬리브(41, 42)는 이들의 각각의 베어링 핀(21, 12) 상에 배치되고 서로의 반대편에 위치하는 스프링 요소(3)의 융기부에 접한다. 스프링 요소(3)는 조립판(1)에서 형성된 원형의 프레임(11) 내에 위치하며, 스프링 요소(3)의 외부 주연은 구역에 따라 프레임(11)의 내부 윤곽에 일치한다. 스프링 요소(3)는 거울상 대칭으로 형성됨으로써, 신장 방향으로뿐만 아니라 구부림 방향으로도 동일한 탄성률을 제공한다. 이는 각각의 사용 목적에 따라 변경될 수 있어서, 신장 및 구부림의 경우 상이한 스프링력을 제공한다. 스프링 요소 내에는 홈(35)이 형성되며, 상기 홈은 스프링 거동에 영향을 끼친다. 홈(35)이 클수록, 중립 상태를 위한 의손의 베어링이 부드러워진다.

도 5에 도시된 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 프레임(11)은 회전 슬리브(42)를 위한 베어링 핀(12)과 마찬가지로 조립판(1)과 단일 부재로 형성된다. 커플링 요소(2)에는 회전핀(23)과 마찬가지로 베어링 핀(21)이 단일 부재로 형성된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 의손(100)이 조립판(1)과 함께 커플링 요소(2)에 대해 상대적으로 회전하는 경우, 베어링 핀(21, 12)은 서로 상대적으로 변위된다. 단일 부재의 탄성 중합체 부품으로서 형성되는 스프링 요소(3)는 압축되며, 이러한 경우 스프링 요소(3)의 구성에 의해 점진적인 스프링 특성이 달성될 수 있다. 이는, 예를 들어 회전 각도에 따라 스프링 요소(3) 내에서 구성 요소들에 의해 그리고 구성 요소들의 연속적인 활성화에 의해 또는 상응하는 성형 형상에 의해 발생한다. 도 3에 도시된 바와 같이 중립 상태에서, 스프링 요소(3)는 비교적 부드러운 스프링 특성을 포함함으로써, 자연스런 손과 같이 팔 하부가 움직이는 경우 의손(100)이 비교적 편하게 같이 동조하게 된다. 융기부(34)를 통해 중립 상태의 바람직한 위치로 작용하여, 의손(100)은 스프링 요소(3)의 복귀력에 근거하여 지속적으로 상기 상태로 복귀된다. 의손(100)이 커플링 요소(2)에 대해 더 많이 회전될수록, 스프링 요소(3)에 의한 반대 힘은 증가되며, 이로써 최종 충격에 대한 강한 충격이 방지된다. 이는 손의 자연스런 운동 과정 및 외관에 상응하고 또한 의손(100)의 기계적 구성 요소들이 보호된다.

스프링 요소(3)의 단일 부재 구성에 대한 대안으로, 스프링 요소는 복수의 별도의 스프링 요소들로부터 형성될 수도 있다. 예를 들어, 신장 및 구부림을 위 해 상이한 스프링 요소들이 제공될 수 있다. 그러면, 의손은 두 개의 스프링을 통해 중립 상태에서 유지된다.

도 7에는 하우징(200)에 부착된 차단 장치(7)가 상세히 도시된다. 차단 장치(7) 내에 조립판 또는 기저판(1)이 손 섀시(101)의 고정을 위해 배치된다. 도시된 차단 장치(7)의 실시예에서 위에서 기술된 스프링 요소는 도시되지 않는다. 그러나, 스프링 요소(3)의 평면 구성으로 인해 차단 장치(7) 내에 용이하게 통합되거나 하우징(200)에 부착될 수 있다.

하우징(200)에는 반경 방향으로 둘러싸는 웨브(202)를 갖는 외측 톱니부(201)가 형성된다. 외측 톱니부(201)와 웨브(202) 사이에의 자유 공간 내에 내측 톱니 링(73)이 안내되며, 상기 링은 섀시(101)와 함께 기저판(1)에 대해 상대적으로 회전한다. 이러한 회전은 내측 톱니 링(73)과 기저판(1)의 베어링 하우징(79) 내부에서 상응하는 볼 궤도에서 진행하는 베어링 볼(8)에 의해 달성된다. 밀봉부(9)는 하우징(200)과 베어링 하우징(79) 사이의 밀봉 장치로서 기능한다. 베어링 하우징(79)의 내부에는 기저판(1)의 영역에서 내측 톱니부(17)가 형성된다. 외측 톱니부 및 평면 톱니부를 갖는 평면 톱니 디스크(72)는 내측 톱니 링(73) 내로 맞물린다. 이러한 평면 톱니 디스크(72)는 조립된 상태에서 로킹된 관절의 경우 반대편에 위치하는 제2의 평면 톱니 디스크(71)와 맞물리며, 상기 제2의 평면 톱니 디스크는 마찬가지로 외측 톱니부를 포함하고 베어링 하우징(79)의 내측 톱니부 내로 맞물린다. 평면 톱니 디스크(71, 72)는 스프링 링(80) 및 디스크 스프링(26)을 통해 서로에 대해 가압되고 맞물려 유지된다. 디스크 스프링(26)은 작동 장치로서 탄성 커버(6)에 대해 압축 커버(77)를 통해 지지된다. 탄성 커버(6)는 고정 링(16)을 통해 기저판(1)에 또는 베어링 하우징(79)에 방수 밀봉식으로 고정된다. 디스크 스프링(26) 및 스프링 디스크(80)는 압축 디스크(81, 82)를 통해 평면 톱니 디스크(71, 72)에 지지된다.

작동 시 평면 톱니 디스크(71, 72)가 축방향으로 서로 멀어지게 움직이는 릴리즈 기구가 평면 톱니 디스크(71, 72) 내에 배치된다. 압축 커버(77)는 하우징(200) 방향으로 변위될 수 있고 압축 슬리브(76)를 움직이며, 상기 압축 슬리브 내에 릴리즈 핀(75) 및 볼(78)이 하우징(200) 방향으로 안내된다. 디스크 스프링(26)은 압축 디스크(82)를 하우징(200) 방향으로 그리고 압축 슬리브(76) 둘레에 배치된 릴리즈 슬리브(74)에 대한 힘을 통해 가압한다. 릴리즈 슬리브(74)는, 평면 톱니 디스크(71, 72)들 사이에 삽입 돌출되고 내측 톱니 링(73)에 할당된 평면 톱니 디스크(72)와 형태 결합식으로 맞물릴 수 있는 웨브를 갖는다. 볼(78)은 압축 슬리브(76) 내에 안내되고 릴리즈 핀(75) 내에 맞물리며, 상기 릴리즈 핀 내에는 마치 볼펜에서와 같이 심장 모양 캠의 코일 형태로 궤도 안내부가 형성된다. 압축 커버가 하우징(200) 방향으로 움직이는 경우, 디스크 스프링(26)은 압축 디스크(82)를 통해 릴리즈 슬리브(74)에 대해 압축되고 평면 톱니 디스크(72)는 평면 톱니 디스크(71)로부터 축방향으로 멀어지게 움직임으로써, 관철축(4)을 중심으로 하는 회전이 발생할 수 있다. 압축 커버(77)의 추가의 압축 시, 예비 인장하에 유지되는 디스크 스프링(26)은 이동하기 시작하며, 고정되어 있는 릴리즈 핀(75) 상의 볼(78)은, 고정되어 있는 하우징(200) 방향으로 심장 모양으로 형성된 궤도 안 내부를 따라 안내되어, 압축 슬리브(76)가 릴리즈 슬리브(75)에서 볼을 통해 고정되어 유지되도록 작용한다. 따라서, 축(4)을 중심으로 한 회전이 계속해서 가능하게 된다.

압축 커버(77)의 새로운 작동에 의해 볼(8)은 추가로 릴리즈 핀(75)의 궤도 안내부 내에서 움직인다. 볼(78)이 차단된 사위치(dead position)으로부터 빠져 나옴으로써 릴리즈 슬리브(74)는 도 8에 도시된 로킹 위치로 되돌아간다. 이러한 메커니즘은 볼펜 또는 푸시-푸시-요소와 유사하게 기능한다.

또한, 차단 장치(7)의 동일한 메커니즘은 회전축(5)을 중심으로 하는 회전의 로킹 및 로킹 해제 시에도 이루어질 수 있다.

Claims

섀시와, 팔의 베이스에 의손을 고정시키기 위한 커플링 요소와, 커플링 요소에 대한 의손의 구부림과 신장을 위한 적어도 하나의 관절을 구비한 의손으로서, 상기 섀시는 중립 상태에서 스프링력에 대항하여 유지되는 의손에 있어서,

적어도 하나의 스프링 요소(3)가 섀시(1)에 할당되며, 상기 섀시는 점진적 스프링 특성을 포함하고, 구부림과 신장이 커지는 경우 증가된 관절력을 제공하는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항에 있어서, 스프링 요소(3)는 토션 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 또는 제2항에 있어서, 신장 또는 구부림에 대해 각각 하나의 스프링 요소(3)가 작용하는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 요소(3)는 탄성 중합체 부품으로 형성되는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 요소(3)는 복수의 개별 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 스프링 요소(3)는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 섀시(1; 101)는 구부림 및 신장 이외에, 팔의 베이스의 종방향 연장부에 대해 평행한 축(5)을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 관절(10)을 선택된 상태로 로킹하는 차단 장치(7)가 관절(10) 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 의손.
제8에 있어서, 차단 장치(7)는 관절에 할당된 평면 톱니부(71, 72)를 포함하며, 상기 톱니부는 관절의 로킹을 위해 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 구부림-신장-관절(10)의 섀시(1; 101)의 축(4)은 손의 중간 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 의손.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 관절축(4)은 팔의 베이스의 종방향 연장부에 대해 둔각으로 배열되는 것을 특징으로 하는 의손.