KR20110102547A - 장하지 보조기용 좌굴방지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장하지 보조기용 좌굴방지장치에 관한 것으로서, 하퇴지지대와 대퇴지지대가 무릎관절축에 결합됨과 함께 상기 하퇴지지대와 발착용부가 족관절축에 결합되는 구성의 장하지 보조기에 있어서, 상기 하퇴지지대의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대와 대퇴지지대가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석과, 상기 한 쌍의 전자석에 전원을 공급하는 전원부, 및 상기 전원부의 전원공급을 선택적으로 인가 또는 차단시키는 전원스위치를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 입각기에는 무릎관절의 굴곡을 확실히 억제하고 유각기에는 자유로운 굴곡이 가능하여 좌굴에 대한 위험 없이 하지 마비환자가 안전하면서도 편리하게 장하지 보조기를 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

장하지 보조기용 좌굴방지장치 {Buckling prevention apparatus fot Long Leg Brace}

본 발명은 장하지 보조기용 좌굴방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자석을 이용하여 전원의 인가여부에 따라 무릎관절의 굴곡을 선택적으로 억제함으로써 입각기 상태에서의 좌굴 위험성을 예방하여 하지 마비환자가 안전하게 장하지 보조기를 사용할 수 있게 하는 장하지 보조기용 좌굴방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 보조기(Orthosis)란 신체부위의 기형을 교정 및 예방하거나 움직이는 기능을 개선시키기 위하여 착용되는 기구로서, 사용되는 목적에 따라 치료용 보조기, 재활용 보조기, 교정용 보조기, 견인용 보조기 등으로 구분될 수 있으며, 그 착용부위에 따라 상지 보조기, 하지 보조기, 척추 보조기 등으로 분류되고 있다.

상기한 보조기 중, 하지 보조기는 착용자의 체중을 받쳐주어 체중부하를 경감시키고, 관절을 똑바르게 유지하여 기형을 예방하고 교정함과 함께 불수의적인 운동을 조절함으로써 상실된 근력의 보조, 회복 등을 위한 목적으로 다리 부위에 착용되는 보조기를 지칭한다.

또한, 이러한 하지 보조기는 족관절에 받는 체중경감, 족관절의 운동조절, 발의 변형 방지 등을 목적으로 무릎관절 아래의 하퇴부에만 착용되는 단하지 보조기(소위 SLB, Short Leg Brace)와, 족관절 및 무릎관절의 체중지지, 기형예방, 불수의적 운동조절 등을 목적으로 무릎관절 위의 대퇴부까지 착용되는 장하지 보조기(소위 LLB, Long Leg Brace)로 분류되고 있다.

이 중 장하지 보조기는 소아마비와 같은 선천적 장애와 교통사고 등 후천적 장애로 인한 하지마비와 슬관절의 이상때문에 보행시 다리의 굴곡과 신전이 자유롭지 못한 하지 마비환자들의 자립보행을 보조해주는 기구인데, 이러한 장하지 보조기는 특히 입각기 상태에서 환자의 체중에 의해 무릎관절이 저절로 굴곡되면서 환자의 체중을 지지해 주지 못하는 좌굴에 대한 위험성을 갖고 있다.

즉, 보행시에는 체중이 실리는 입각기와 다리를 이동하는 유각기가 반복되는데, 특히 입각기에서는 환자의 체중이 다리에 집중되므로 장하지 보조기의 무릎관절축이 회동 굴곡되면서 좌굴이 발생할 위험성이 매우 큰 것이다.

종래에 입각기 상태에서 무릎관절의 좌굴을 예방하기 위한 기술로 국내등록특허 제10-0871720호에 보조기용 무릎관절장치가 개시되어 있는데, 이것은 지지대와 업라이트에 가스식 스프링 실린더를 설치한 것을 그 특징으로 하고 있다.

그러나, 가스식 스프링 실린더로 이루어진 상기 종래기술은 굴곡된 무릎관절의 신전을 보조하는 기능을 갖긴 하지만 입각기 상태일 때 굴곡을 효율적으로 억제함으로써 좌굴을 방지하는데는 한계가 있는 문제점을 여전히 가지고 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전원의 인가여부에 따라 자력을 발생시키는 전자석을 이용하여 무릎관절의 굴곡을 선택적으로 억제시킴으로써 입각기 상태에서의 좌굴 위험성을 확실하게 방지하여 사용 안전성을 향상시킬 수 있는 장하지 보조기용 좌굴방지장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 발착용부에 구비된 센서를 이용하여 입각기와 유각기의 전환시에 자동으로 전자석의 자력발생을 제어함으로써 사용 안전성과 함께 사용 편의성도 향상시킬 수 있는 장하지 보조기용 좌굴방지장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제해결수단으로서,

하퇴지지대와 대퇴지지대가 무릎관절축에 결합됨과 함께 상기 하퇴지지대와 발착용부가 족관절축에 결합되는 구성의 장하지 보조기에 있어서, 상기 하퇴지지대의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대와 대퇴지지대가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석과, 상기 한 쌍의 전자석에 전원을 공급하는 전원부, 및 상기 전원부의 전원공급을 선택적으로 인가 또는 차단시키는 전원스위치를 포함하는 장하지보조기용 좌굴방지장치가 개시된다.

또한, 본 발명의 과제해결수단으로서,

하퇴지지대와 대퇴지지대가 무릎관절축에 결합됨과 함께 상기 하퇴지지대와 발착용부가 족관절축에 결합되는 구성의 장하지 보조기에 있어서, 상기 하퇴지지대의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대와 대퇴지지대가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석과, 상기 한 쌍의 전자석에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 발착용부의 뒤꿈치와 앞꿈치에 각각 구비되는 온센서와 오프센서, 및 상기 온센서의 신호에 따라 상기 전원부의 전원공급을 인가시키고 오프센서의 신호에 따라 전원공급을 차단시키는 전원제어부를 포함하는 장하지보조기용 좌굴방지장치가 개시된다.

그리고 상기 하퇴지지대와 대퇴지지대 사이에는 굴곡시 압축되었다가 신전시 복원력을 제공하는 신전보조부재가 더 결합되어 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 장하지 보조기용 좌굴방지장치는,

전원의 인가여부에 따라 자력을 선택적으로 발생시키는 전자석을 이용함으로써 입각기에는 무릎관절의 굴곡을 확실히 억제하고 유각기에는 자유로운 굴곡이 가능하며, 그에 따라 좌굴에 대한 위험 없이 하지 마비환자가 안전하게 장하지 보조기를 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발착용부에 구비된 온/오프센서를 통해 입각기와 유각기의 전환시에 자동으로 전자석의 자력발생을 제어하므로 하지 마비환자가 좌굴의 위험이 없이 안전하면서도 매우 편리하게 보행을 할 수 있게 하는 효과가 있다.

아울러, 상기한 바와 같이 구체적으로 명시한 효과 이외에 본 발명의 특징적인 구성으로부터 용이하게 도출되고 기대될 수 있는 특유한 효과 또한 본 발명의 효과에 포함될 수 있음을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장하지 보조기용 좌굴방지장치의 블럭 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이며,
도 3은 입각기와 유각기에 따른 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이며,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장하지 보조기용 좌굴방지장치의 블럭 구성도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발착용부를 예시한 도면이며,
도 6은 보행 입각기 상태의 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이고,
도 7은 보행 유각기 상태의 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 장하지 보조기용 좌굴방지장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 크기 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다.

또한, 실시예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장하지 보조기용 좌굴방지장치의 블럭 구성도이고, 도 2는 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이며, 도 3은 입각기와 유각기에 따른 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면이다.

본 발명에 따른 좌굴방지장치의 일 실시예를 설명하기에 앞서 장하지 보조기(1)의 일반적인 구성을 살펴보면, 상기 도 2에 도시된 것과 같이, 하지 마비환자의 발이나 신발 등을 수용하는 발착용부(2)와, 하지 마비환자의 하퇴 부위를 지지하도록 수직으로 세워지는 하퇴지지대(3)와, 하지 마비환자의 대퇴 부위를 지지하도록 수직으로 세워지는 대퇴지지대(4)를 포함하고 있으며, 상기 발착용부(2)와 하퇴지지대(3)의 하단이 족관절축(5)을 통해 상호 회동이 가능하도록 결합이 되고, 상기 하퇴지지대(3)의 상단과 상기 대퇴지지대(4)의 하단이 무릎관절축(6)을 통해 상호 회동이 가능하도록 결합이 되는 구성으로 이루어져 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지장치는 상기한 구성으로 이루어진 장하지 보조기(1)의 좌굴을 방지하기 위한 것이며, 그 일 실시예로서 좌굴방지장치는 도 1에 도시된 것과 같이 전자석(10)과, 전원부(20)와, 전원스위치(30)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기한 전자석(10)과, 전원부(20), 및 전원스위치(30)는 전기적으로 연결되는 전기회로를 구성하게 된다.

상기 전자석(10)은 한 쌍으로 이루어지며, 각각 상기 하퇴지지대(3)의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대(4)의 하단부에 구비된다.

주지된 바와 같이 전자석(10)은 전원이 인가되어 전류가 흐르면 자화(磁化)되어 자력을 발생시키고 전원이 차단되어 전류가 흐르지 않게 되면 자화되지 않은 원래의 상태로 되돌아 가게 된다.

따라서, 상기 한 쌍의 전자석(10)은 전원이 인가되면 자력(인력)을 발생시켜 맞닿은 상태인 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)에 자력의 범위내에서 고정력을 제공하게 되고, 그에 따라 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 무릎관절축(6)을 중심으로 회동되는 것이 억제된다.

상기 전원부(20)는 상기 한 쌍의 전자석(10)과 전기적으로 연결되어 전자석(10)에 전원공급을 하는 기능을 하며, 이러한 전원부(20)로는 일반 건전지에서부터 리튬이온전지 등과 같은 2차전지까지 다양한 종류의 배터리가 사용될 수 있다.

상기 전원스위치(30)는 상기 전원부(20)의 전원공급을 선택적으로 인가 또는 차단시키게 되는데, 즉, 전원스위치(30)를 온(On)시키면 한 쌍의 전자석(10)에 전원이 인가되어 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)의 회동 굴곡이 억제되고, 오프(Off)시키면 전원이 차단되어 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 자유롭게 회동 가능한 상태가 되는 것이다.

상기한 전원부(20) 및 전원스위치(30)는 도 2에 도시된 것처럼 상기 대퇴지지대(4) 또는 하퇴지지대(3)의 일측면에 고정되도록 설치될 수 있으며, 또한 이들을 전기적으로 연결시키는 전선은 외부로 노출되지 않도록 하퇴지지대(3) 또는 대퇴지지대(4)의 내부를 관통시켜 설치하는 것이 가능하다. 다만, 상기 전원부(20) 및 전원스위치(30)의 설치 위치, 배치 등은 필요에 따라 당업자가 적절하게 선택할 수 있는 설계사항에 불과한 것으로서, 다양하게 구현될 수 있음은 당연히 알 수 있으며, 모두 본 발명의 영역 내임을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 상기 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4) 사이에는 신전보조부재(70)가 더 결합될 수 있다. 상기 신전보조부재(70)는 상기 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)의 굴곡시 압축되었다가 신전시에는 상기 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)에 복원력을 제공하여 보다 원활하게 신전이 이루어지도록 신전을 보조하는 기능을 하게 된다.

이러한 신전보조부재(70)로는 코일스프링, 압축실린더 등 외력에 의해 압축되었다가 외력의 해제시 복원력을 제공하는 다양한 수단들이 채용될 수 있다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 좌굴방지장치는, 도 3의 (a)와 같이 하지 마비환자가 입각기시에는 전원스위치(30)를 온시킴으로써 굴곡을 억제하여 좌굴의 위험성을 방지할 수 있고, 유각기시나 의자에 앉는 등 무릎을 굴곡시켜야 할 필요성이 있을 때에는 도 3의 (b)와 같이 전원스위치(30)를 오프시킴으로써 자유롭게 무릎을 구부리거나 앉을 수 있도록 작용을 하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌굴방지장치의 블럭 구성도이고, 도 5는 다른 실시예에 따른 발착용부를 예시한 도면이며, 도 6과 도 7은 각각 보행 입각기 상태와 유각기 상태의 좌굴방지장치가 구비된 장하지 보조기를 예시한 도면들로서, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 일 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 그대로 사용하기로 하며 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌굴방지장치는 한 쌍의 전자석(10)과, 전원부(20)와, 온센서(40) 및 오프센서(50)와, 전원제어부(60)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

상기한 한 쌍의 전자석(10)과, 전원부(20)와, 온센서(40) 및 오프센서(50)와, 전원제어부(60)는 전기적으로 연결되는 전기회로를 구성하게 되며, 상기 전자석(10) 및 전원부(20)는 전술한 일 실시예와 동일한 구성 및 기능, 작용을 갖는 바 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

상기 온센서(40)와 오프센서(50)는 장하지 보조기(1)의 발착용부(2)에 각각 구비되는 센서로서, 도 5에 도시된 것과 같이 온센서(40)는 발착용부(2)의 뒤꿈치 부분에 구비되어 보행시 뒤꿈치가 지면에 닿게 되면 온 신호를 발생시키게 되고 오프센서(50)는 발착용부(2)의 앞꿈치 부분에 구비되어 앞꿈치가 지면에 닿게 되면 오프 신호를 각각 발생시키게 된다.

상기 전원제어부(60)는 상기 온센서(40)와 오프센서(50)의 신호에 따라 상기 전원부(20)로부터 한 쌍의 전자석(10)에 전원이 공급되는 것을 인가 또는 차단하도록 전원공급을 제어하게 된다.

즉, 상기 전원제어부(50)는 온센서(40)로부터 온 신호가 입력되면 전원공급을 인가시켜 한 쌍의 전자석(10)이 자력을 발생시키게 함으로써 회동 굴곡이 억제되도록 제어하게 되고, 오프센서(50)로부터 오프 신호가 입력되면 전원공급을 차단시켜 한 쌍의 전자석(10)이 원상태로 복귀되도록 함으로써 자유롭게 회동 굴곡이 이루어지도록 제어하게 되는 것이다.

상기한 구성으로 이루어진 좌굴방지장치는 보행시 입각기와 유각기의 전환에 따라 자동으로 전원공급을 제어함으로써 좌굴의 위험성을 방지하면서도 매우 편리하게 보행을 할 수 있도록 작동을 하게 된다.

보다 자세하게는, 장하지 보조기(1)를 착용한 상태에서 하지 마비환자가 보행을 하는 경우, 도 6에 도시된 것과 같이 입각기 상태에서는 발착용부(2)의 뒤꿈치가 먼저 지면과 맞닿게 되면서 환자의 체중(W)이 집중되는 바, 이 때 뒤꿈치에 구비된 온센서(40)가 온 신호를 발생시키게 되고 그에 따라 전원제어부(60)의 전원제어를 통해 한 쌍의 전자석(10)에 전원이 인가되어 굴곡이 억제되도록 작동이 된다.

따라서, 입각기 상태에서는 환자의 하중이 집중되더라도 무릎관절축(6)이 굴곡되지 않고 견고하게 유지되므로 좌굴의 위험을 제거할 수 있게 된다.

그리고 이러한 입각기 상태에서 유각기 상태로 전환되는 경우 도 7에 도시된 것과 같이 발착용부(2)의 앞꿈치가 지면과 맞닿게 되므로 이 때에는 앞꿈치에 구비된 오프센서(50)가 오프 신호를 발생시키게 되고 그에 따라 전원제어부(60)의 전원 차단을 통해 굴곡이 가능하도록 작동을 하게 된다.

이와 같이 본 좌굴방지장치는 입각기와 유각기의 전환에 따라 자동으로 전자석(10)으로의 전원공급을 제어함으로써 좌굴의 위험을 제거하면서 환자가 안전하게 그리고 편리하게 보행을 할 수 있도록 작동을 하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 좌굴방지장치는 상술한 일 실시예에 따른 전원스위치(30)와 다른 실시예에 따른 온/오프센서(40, 50) 및 전원제어부(60)를 전기회로 상에 병렬로 구성하는 것도 가능하다.

즉, 한 쌍의 전자석(10)과 전원부(20)에 일 실시예에 따른 전원스위치(30)와 다른 실시예에 따른 온/오프센서(40, 50) 및 전원제어부(60)를 병렬회로로 연결시켜 전자석(10)으로의 전원공급을 전원스위치(30)를 통해 필요에 따라 수동으로 제어하거나 또는 온/오프센서(40, 50) 및 전원제어부(60)를 통해 보행시 자동으로 제어하도록 구성하는 것도 가능한 것이다.

이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것이라 할 것이다.

첨부된 도면의 주요부위에 대한 부호를 설명하면 다음과 같다.
10: 전자석
20: 전원부
30: 전원스위치
40: 온센서
50: 오프센서
60: 전원제어부

Claims (3)

1. 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 무릎관절축(6)에 결합됨과 함께 하퇴지지대(3)와 발착용부(2)가 족관절축(5)에 결합되는 장하지 보조기(1)에 있어서,
   상기 하퇴지지대(3)의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대(4)의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석(10);
   상기 한 쌍의 전자석(10)에 전원을 공급하는 전원부(20); 및
   상기 전원부(20)의 전원공급을 선택적으로 인가 또는 차단시키는 전원스위치(30);를 포함하는 장하지보조기용 좌굴방지장치.
2. 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 무릎관절축(6)에 결합됨과 함께 하퇴지지대(3)와 발착용부(2)가 족관절축(5)에 결합되는 장하지 보조기(1)에 있어서,
   상기 하퇴지지대(3)의 상단부와 이에 맞닿는 상기 대퇴지지대(4)의 하단부에 각각 구비되며, 전원인가시 자력을 발생시켜 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4)가 회동 굴곡되는 것을 억제하는 한 쌍의 전자석(10);
   상기 한 쌍의 전자석(10)에 전원을 공급하는 전원부(20);
   상기 발착용부(2)의 뒤꿈치와 앞꿈치에 각각 구비되는 온센서(40)와 오프센서(50); 및
   상기 온센서(40)의 신호에 따라 상기 전원부(20)의 전원공급을 인가시키고 오프센서(50)의 신호에 따라 전원공급을 차단시키는 전원제어부(60);를 포함하는 장하지보조기용 좌굴방지장치
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 하퇴지지대(3)와 대퇴지지대(4) 사이에는 굴곡시 압축되었다가 신전시 복원력을 제공하는 신전보조부재(70)가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 장하지보조기용 좌굴방지장치.
   
   
   
   
   

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