KR20120120263A - 제어된 강성을 가진 피팅 요소 - Google Patents

Abstract

발명은 기밀성 외피(1), 상기 외피에 넣은 다수의 레이어(3) 및 상기 외피의 내부를 배기(evacuate)하기 위해 구성되는 밸브(2)를 포함하는 부압에 의해 제어되는 강성을 이용한 바딩 피팅 요소에 관한 것으로, 레이어(4)는 높은 영율과 유연성을 가진 재료로 만들어진 코어(4a)와 상기 코어의 양 면에 높은 마찰계수를 가진 재료로 만들어진 제1 커버레이어(4b)를 포함하는 것을 특징으로 한다 보조기와 피팅 요소로 만들어진 보호용 장비는 최적의 방법으로 바디에 대해 맞춰지고 형태가 형성될 수 있다.

Description

제어된 강성을 가진 피팅 요소{FITTING ELEMENT WITH CONTROLLED STIFFNESS}

본 발명은 깁스, 기능성 보조기(functional orthosis), 안창(insole) 및 응급 구조장비, 예를 들어 팔과 다리에 대는 부목(splint)과 전신 응급 구조물(full body first aider)과 같은 의료장비에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 스케이트, 스키 부츠와 같은 운동기구와 무릎 및 가슴보호대와 같은 스포츠용 보호 장비에 적용될 수 있다. 특히, 발명은 흡입 또는 진공과 같은 부압(negative pressure)에 의하여 제어된 다양한 강성을 가진 피팅 요소에 관한 것이다.

여러 해 동안, 여러 종류의 정형외과 장비가 여러 상황에서 사용되어 왔다. 이들 중 하나는 무겁고, 부피가 크고, 랩핑(wrapping) 또는 거즈붕대(gauze bandage)와 같이 불편한 재료로 만들어진 정형외과 깁스이다. 관절 또는 인대 손상을 치료하기 위해 환자는 수술 후에 기능성 보조기(부목)를 착용하는데, 이 기능성 보조기는 깁스처럼 단단하지는 않다. 이러한 보조기는 두 가지 목적, 즉 첫째로 관절의 움직임을 제어하도록 관절을 고정시키기 위한 목적과 둘째로 관절 손상의 재발을 방지하기 위해 조절 및 제어가능한 방법으로 관절각도(joint angle)를 제한하기 위한 목적을 제공하는 전통적인 치료장치이다.

이러한 정형외과 장비는 아픈 신체 부분의 지탱하고 고정시키기 위해 단단한 특성을 가진다. 그러나, 단단함은 여러 가지 단점을 초래한다. 예를 들어, 단단함을 제공하기 위해서 종래의 깁스는 시간 소모가 크고, 만들기 불편하다. 게다가, 인체와 팔과 다리의 모양 및 면적의 다양성 때문에, 미리 제작된 깁스는 목과 같이 작고, 상대적으로 일정한 모양의 신체부분을 제외하고 일반적으로 만족스럽지 못하다. 깁스는 한번 만들어지고 나면 일반적으로 치료기간이 끝날 때까지 제거되지 않는다. 이 때문에 폐조직의 통풍 및 청결 문제를 포함하여 여러 측면에서 문제점들이 야기된다. 게다가, 부목 및 보조기 부분들이 단단하기 때문에 이들 장비가 인체 및 아픈 팔과 다리에 정확하게 배치시키는 것이 어렵다.

이 어려움은 스포츠용 보호장비, 예를 들어 무릎 및 가슴보호대와 헬멧에서 쉽게 발견되는데, 이는 상기 보호장비 또한 낙하하거나 충돌할 때 외부 충격에 대해 신체 부분들을 보호하기 위한 단단한 부분을 가지고 있기 때문이다.

몸과 그 일부를 위한 정형외과 장비와 보호장비는 가볍고 이 보호장비들이 쉽게 인체 및 아픈 팔과 다리에 맞춰져 형성되고, 모양을 이루게 되는 부드러운 상태에서 상기 정형외과 장비가 유지되고 고정되는 단단한 상태로의 전환이 빠르고 간편한 경우에 대단히 유용하다.

흡입 또는 진공과 같은 부압을 사용하면 부드러운 상태에서 단단한 상태로의 전환과 단단한 상태에서 부드러운 상태로의 전환이 빠르고 간편하게 수행된다. 부압을 사용하는 장비의 기본 구조는 보통 이동가능한 입자인 내부 충전재 및 가요성의 공기 불침투성의(air-impermeable) 얇은 외부커버를 포함한다. 구조는 일반적으로 장비가 손쉽게 몸과 아픈 팔과 다리 주위에 맞춰질 수 있도록 한다. 장비가 바람직한 위치에서 바람직한 모양이 될 때에, 상기 장비는 부압을 받고 그런 후에 대기압이 가요성의 외부커버를 압축하여 입자의 전체 질량에 상당한 압력을 가한다. 입자와 커버 사이의 마찰력은 서로에 대해 움직임을 방해하므로, 단단함을 제공한다. 보통, 공기가 빠질 때에도 장비의 단단함을 유지하도록 커버를 밀봉하기위해 밸브가 포함된다. 단단한 상태에서 부드러운 상태로 되는 것은 밸브를 여는 것과 휘프(whiff)에 의해 쉽고 빠르게 얻어진다.

부압을 이용한 정형외과 장비에 관한 다수의 특허가 공개되어있다. 게다가, 일부 특허는 부압에 의하여 가구 및 차량에 대해 맞춤형 모양(custom-shaped)을 가지고 쉽게 개주되는(easily-remolded) 의자 및 등 쿠션을 실시하는 방법을 보여준다. 예를 들어, 1973년 7월 17일에 허여된 미국특허 3,745,998호는 거품형 "마이크로-풍선(micro-balloon)" 폴리머 아티클(polymer article)이 내부 충전재로 사용된 진공 성형 지지 구조물(vacuum formed support structure)과 이모빌라이져 장비(immobilizer device)를 기술한다. 이 미국 특허는 팔과 다리 이모빌라이져, 가벼운 슬링-액트(lightweight sling-act)등과 같이 다양하게 적용된다.

1989년 9월 5일에 공개된 미국특허 4,862,879호는 가요성의 불침투성의 벽을 가진 다수의 자체 완비된 격실(compartment)을 포함한 정형외과 부목을 개시하고, 각각의 격실은 유동성의 입자상 물질(granular material)을 함유하고, 각각 단단한 모드와 부드러운 모드로 배기하고 팽창할 수 있게 하도록 하는 밸브를 구비한다.

2000년 5월 23일에 공개된 미국특허 6,066,107호는 이중 벽의 커프-포밍 쿠션(cuff-forming cushion)과 외부 플라스틱 슬리브를 포함하는 둘러싸는 방식으로 사지(extremity)를 고정하기 위한 장치를 기술한다. 커프-포밍 쿠션(cuff-forming cushion)은 슬리브내에 형성될 수 있고, 다수의 충전체(filling body)로 밀봉-폐쇄(vcauum-tight)되어 만들어질 수 있으며, 외부 플라스틱 슬리브는 충돌시 충격에 대한 버퍼와 같이 기능하고, 걷는 동안에는 저항을 제공한다.

2001년 6월 26일에 공개된 미국특허 6,251,065호는 가요성의 경화 주머니(bladder)를 포함하는 조직 안정기(tissue stabilizer)를 기술한다. 이 단단하게 굳는 주머니는 다수의 움직일 수 있는 비드(bead)가 사이에 배치된 메쉬의 대향 레이어를 포함한다. 이 경화 주머니는 내부 챔버를 다수의 셀로 나누거나 챔버를 레이어로 분리하는 복수의 벽을 포함할 수 있다. 이 발명은 휴대용 목 브레이스(brace), 안정화를 위한 부목(splint)과 같은 많은 의료 장비 용도로 형성되고, 심장 수술 동안 심장을 안정화하는데 특히 유용하다.

2004년 4월 29일에 허여된 미국특허 2004/0082891호는 슬리브, 다수의 실질적으로 T형 형상의 스트랩 및 흡/배기 밸브 튜브 어셈블리(tube assembly)를 포함하는 진공 부목 장비를 개시한다. 슬리브는 다수의 입자를 수납하는 것이 바람직하다.

내부 충전재로 입자 또는 볼(비드(bead))를 사용하는 것의 주요한 단점은 커버가 인체와 팔과 다리와 같이 비-수평(non-horizontal) 면에 위치할 때에 입자를 충분히 분배하기 어렵다는 것이다. 일부 특허들은 입자 또는 볼 충전제의 단점을 피하기 위한 해결책을 보여준다.

2005년 6월 23일에 공개된 미국특허 2005/0137513호는 부상자 또는 신체 일부를 지탱하고 안정화하기 위한 장비에 대해 균일한 두께를 유지하기 위한 구조물을 개시한다. 이 장비는 두 개의 가요성 필름으로 외포된 내부 부위(inner region)를 가지고, 상기 내부 부위는 각각 두 개의 통기성이고, 가요성 재료 스트립 형태인 두 개의 삽입체로 나뉘어 진다. 각 삽입체는 재료 스트립들 사에에 형성된 심(seams)을 가로지름으로써 유리된(loose) 입자를 포함하는 챔버들로 나뉘어진다. 삽입체들 모두에 있는 심(seams)들은 입자들이 실질직으로 균일하게 두꺼운 입자 레이어를 형성하도록 양방향으로 서로에 대해 엇갈리게 배열된다(staggered).

1988년 5월 18일에 공개된 유럽특허 267,640 (A1)호는 부직포를 이용하여 입자가 커버시트의 한쪽 면에 축적되는 것을 방지하는 수술용 커버시트를 기술한다.

앞서 언급한 두 개의 특허는 볼 및 바(bar)로 구성된 기계적 매트리스 또는 입자를 포함하는 여분의 챔버를 사용함에 따라, 추가적인 공간이 필요하다. 그러므로, 장비의 두께는 반드시 두꺼워진다.

본 발명은 청구항 1에 따른 피팅 요소에 관한 것으로서, 상기 피팅 요소는 사용자 신체의 일부, 사지 또는 어떤 구성부분에 따라 손쉽게 형성되고 모양을 이루게 되어서, 발명의 요소에 의해 이루어진 의료장비, 응급장비 그리고 보호장비는 형태와 움직임에 대한 저항을 최소로 한다. 부압에 의해 제어되는 강성을 이용한 바디 피팅 요소는 기밀성 외피, 상기 외피에 넣은 다수의 레이어 및 상기 외피의 내부를 배기(evacuate)하도록 구성된 밸브를 포함하고, 상기 레이어는 높은 영율과 가요성을 가진 재료로 만들어진 코어와 상기 코어의 양 면에 높은 마찰계수를 가진 재료로 만들어진 제1 커버레이어를 포함한다. 또한, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 이러한 피팅 요소와 몸에 대해 의류를 맞추고 최적의 단단함을 달성하기 위한 다른 레이어를 포함하는 다른 보조기에 관한 것이다. 다른 실시예의 또 다른 형태들은 종속 청구항에서 찾을 수 있다.

본 발명의 이점과 효과는 다음의 상세한 설명, 청구항 그리고 도면에서 명백해질 것이다.

본 발명의 기술을 완성하고, 발명을 더 잘 파악하기 위해 일련의 도면이 제공된다. 이 도면들은 발명의 기술에 필수적인 부분을 형성하고, 발명의 바람직한 실시예를 도시하는데, 상기 바람직한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 단지 발명이 어떻게 구체화되는지의 예로서 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 피팅 요소의 단면도를 나타낸다.
도 2는 피팅 요소 내부에 있는 하나의 레이어의 투시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 피팅 요소의 투시도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 리본 위빙 구조(ribbon weaving structure)의 상면도이다.
도면 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 자동 장착을 위한 구조의 단면도이다.
도면 6은 자동 장착 과정을 나타낸 도면이다.
도면 7은 본 발명에 기초한 다리 보조기의 분해도이다.

도 1에 도시된 본 발명의 제1 형태에서, 피팅 요소는 밀폐되고 신축성 있는 외피(1)에 삽입된 다수의 가요성 레이어의 라미네이트(laminate, 3)를 포함하는데, 상기 외피(1)는 제어된 압력을 받는 것이 적합하다.

진공이 가해지면, 레이어들은 서로 압축되어, 레이어들 사이의 마찰이 증가되고, 이는 다시 성층재료(startfied material)의 강성을 증가시킨다. 그러므로 이러한 구조는 감압될 때 대기압에서 부드러운 상태에서 단단한 상태로의 가변 상태일 가능성이 있다.

이러한 디자인의 신규한 점은 정형외과 장비의 맞춤제작(customization)을 하여 환자의 팔과 다리의 개별적인 모양에 일치할 수 있게 하는 레이어(4)의 구조와 재료에 있다. 부드러운 상태는 팔과 다리의 모양으로 이루어지는 것을 가능하게 하고, 단단한 상태는 팔과 다리가 고정되는 것을 가능하게 하여 유지 및 안정화를 제공한다.

이를 위해, 부드러운 상태와 단단한 상태 사이에서 높은 강성율(stiffness ratio)을 가지는 것이 중요하다.

각 모드에서 레이어의 바람직한 특성을 얻기 위하여, 도 2, 3에 도시된 바람직한 실시예에서, 레이어(4)는 일련의 서로 다른 재료를 포함한다. 레이어(4)는 높은 영율을 가지고, 가요성이며, 파열시 인장 응력이 높고 얇은 제1 재료(4a)의 코어레이어를 포함하는데, 상기 제1 재료는, 예를 들어, Dacron®, 즉, "디멘젼 폴리언트(dimension Polyant)"에서 출시되고, 200㎛의 두께에 대해 205634Pa의 인력 영율을 가지는 "140 TNF MT"와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylen Terephthalate; PET) 섬유로 제조된 직물인데, 상기 레이어(4)는 높은 마찰계수를 가진 얇은 재료, 예를 들어, 10㎛의 폴리우레탄(PolyUrethane; PU)으로 제조된 제1 커버레이어(4b)로 양 면에 코팅된다. 제2 레이어(4c), 예를 들어, Teflonⓒ의 스트랩(strap)은 제2 재료(4c)의 한 면에 달라붙는다. 작은 마찰계수를 가진다면 Teflonⓒ외에도 스트립(strip) 또는 스트랩(strap) 모양의 그 외의 다른 재료 및 코팅도 적합하다.

도 3에 도시된 바와 같이, Teflonⓒ이 제공된 레이어의 한 면이 높은 마찰계수를 가진 제2 재료만 가진 그 다음 레이어의 한 면과 접촉한다. 부압이 가해지면, 라미네이트(laminate)된 시트(4)는 함께 압축되고 변형되어서 높은 마찰계수를 가진 제1 레이어(4b)의 표면들은 서로 접촉하게 되어 강성이 높아진다.

대기압이 외피 내부에 존재할 때에 레이어는 압축되지 않고 단지 낮은 마찰계수를 가진 스트랩(strap)(4c)은 가장 가까이 인접하는 레이어(4)와 접촉한다. 낮은 마찰계수를 가진 재료(4c)는 압축성이 있고, 진공을 제거한 후에 레이어의 분리를 돕도록 할 수 있고, 라미네이트(laminate, 3)의 레이어(4)가 빠르게 분리하게 한다. Teflonⓒ 대신에, 폴리에스터 실 또는 다른 적합한 실의 재봉 라인(sewing line)이 사용될 수 있는데, 이는 보조기의 가격을 낮춘다.

라미네이트의 압축 동안 일정한 힘을 가하기 위하여, 통기성 레이어(5), 예를 들어 폼(foam)은 라미네이트(3)와 평행하게 가요성 외피(1)내에 삽입된다. 폼 레이어(5)는 진공력(force of vacuum)이 잘 분포될 수 있도록 한다. 진공 과정 동안 폼 레이어(5)의 두께가 변하기 때문에, 맞지 않는 라미네이트(3)의 한 면에 통기성 레이어가 위치시켜서 틈이 생기는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

레이어(4)들 사이에 주름이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 압축성 폼(5)은 외피(1)의 내면과 라미네이트(3)의 제1 레이어에 접촉한 상태로 설치된다. 이에 따라 레이어(4)에 연속적이고, 낮은 수직의 힘이 가해지고, 레이어(4)를 납작하게 하여 주름이 형성되는 것을 방지한다. 밸브(2)는 폼(5)에 근접한 면 위에 있는 외피(1) 내에 삽입된다. 이는 밸브 오리피스(valve orifice)에 접착된 라미네이트의 레이어에 의하여 기류(airflow)가 막히는 것을 방지한다.

높은 강성 상태를 가진 라미네이트를 만드는데 높은 영율을 가진 코어재료(4a)가 필요하지만 이러한 재료들은 낮은 신장성을 가진다. 상기 재료들은 신장성이 없어서 모든 3차원 형상(3D shape)에 맞출 수 없다. 3차원 형상, 특히 불규칙한 표면을 가진 3차원 형상에 맞추기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 높은 영율을 가진 제1 재료가 리본 위빙(ribbon weaving)(6)의 모양으로 제공되어, 직물에 자유도를 증가시킨다. 많이 사용된 후에도 이러한 구조를 정리된 상태로 유지하고 리본(7 및 8)의 오버랩과 손실을 피하기 위하여, 리본의 수직 및 수평 방향으로 병진운동(translation)하는 것이 제한된다. 수직 리본의 슬릿(10)을 통해 수평 리본(8)을 삽입하고, 수평 리본의 슬릿(9)을 통해 수직 리본(7)을 삽입함으로서 이러한 병진운동은 제한된다. 이러한 슬릿들은 삽입을 쉽게하고 회전할 수 있게 위해 리본보다 약간 더 넓다. 표면의 면에서 수평 및 수직 리본 사이에 약간의 회전이 가능하게 하는 것은 구조가 모양을 변하게 하기 위해 중요하다.

슬릿으로 만들어진 "안정된" 리본 위빙(ribbon weaving)의 높은 제조비용 때문에, 가장자리가 재봉되었다면 표준 리본 위빙이 사용될 수 있다. 어떠한 2차원 패턴(2D pattern)도 재봉되고 절단될 수 있는데, 패턴에서 각 리본의 양 끝이 재봉되도록 주의해야한다.

리본(7 및 8)을 만드는데 사용되는 재료는 유연하고 높은 계수(modulus)의 직물(4a)로 구성되어 코어을 형성하고, 그런 다음 상기 코어은 양 면에 높은 마찰계수를 가진 코팅(4b)에 의해 덮힌다. 리본 모양이고 높은 영율을 가진 제1 레이어를 이용하는 이 특별한 실시예에서, 낮은 마찰계수를 가진 스트립(4c)은 필요없는데, 이는 위빙에 의해 생성된 물결 모양은 일단 내부 압력이 가해지면, 외부의 도움 없이도 레이어가 분리될 수 있게 하기 때문이다.

위빙을 더 작게 만들면, 즉, 리본의 폭을 더 작게 만들면 더 잘 맞춰진다. 인체 피팅(fitting)에 대해서, 5mm 폭의 표준 리본 위빙과 8mm 폭의 슬립 리본 위빙(6)이 좋은 결과를 내지만, 목적에 따라 어떠한 폭도 사용될 수 있다.

피팅 요소의 휨탄성계수(modulus of elasticity in bending)(Ef)는 3점 굽힘 시험(three point flexural test)에 의해 실험적으로 얻었다. 실험에서 사용된 샘플은 폭 50mm 및 두께 3.5mm이고, 디멘젼 폴리언트(dimension Polyant)에서 출시된 8개 레이어의 Dacron® "140 TNF MT"로 구성되며, 양 면에 10㎛ PVC 유리로 코팅되었다. 실험은 50mm 서포트 스팬(support span)으로 행해졌다. 결과는 다음과 같다.

i) 대기압하에서 샘플은 자체 무게를 지탱할 수 없고,

ii) 70% 진공으로 감압된 샘플은 11.75 mm의 편향(deflection)을 가지고 자체 무게를 지탱하며,

iii) ii) 조건과 동일한 조건하에서 하중이 21O그램일 때에 60.25mm의 편향(deflection)을 가진다.

이 라미네이트(laminate)된 샘플은 600MPa의 등방성 재료의 굽힘 모듈러스(flexural modulus)와 등가이다.

본 발명의 주된 장점은 피팅 요소가 미립 또는 입자를 사용하지 않고, 오직 직물 레이어만 사용한다는 것이다. 이는 피팅 요소를 사용한 장비의 두께를 미립 또는 입자를 사용하는 장비의 두께에 비해 줄어들 수 있게 한다. 부압 하에서 레이어들 사이의 넓은 접촉 면적은 피팅 요소의 강성을 증가시킬 수 있게한다.

진공이 가해지기 전, 피팅 시간에 보조기가 바디와 가까이 접촉하게 하는 것이 하나의 과제이다. 발명의 두 번째 형태는 보조기를 몸에 자동으로 피팅하는 방법을 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 사용되어야 하는 구조물은 속이 빈 챔버(25)에 의해 분리되고 라미네이트(3)가 내재된 두 개의 독자적인 챔버(24, 25)를 필요로 한다.

다음 표 1은 신체 일부에 맞추기 위한 구조물을 자동적으로 배치하기 위한 단계의 가능한 시퀀스를 기술한다.

상 번호	내용	챔버 압력
		A	B	C
1	구조는 부드럽고, 수동으로신체 부분의 주위에 맞도록 위치시킨다.	0	0	0
2	외부의 단단한 격실을 만들기 위하여 외부 챔버(몸으로부터 먼 챔버)에 진공을 가한다.	-1	0	0
3	몸에 대해 내부 챔버(몸에 대해 가장 가까운 챔버)를 압축하기 위해 단단한 격실과 인접한 빈 중간 챔버를 팽창시킨다.	-1	1	0
4	내부 챔버에 진공을 가하여 단단하게 하고, 내부의 단단한 격실을 만든다.	-1	1	-1
5	진공을 제거하고 외부의 단단한 격실과 중간 챔버에 대기압의 복귀를 허용하여 외부의 격실을 부드럽게 만든다.	0	0	-1
6	중간 챔버에 진공을 가하여 내부의 단단한 격실까지 외부의 부드러운 격실을 압축한다.	0	-1	-1
7	외부의 격실에 진공을 가하여 단단하게 한다.	-1	-1	-1

낮 동안에 예를 들어 다리의 모양은 변한다. 더욱이, 다리의 모양은 근육 활동에 따라 변동한다. 구조물을 자동으로 장착하고 실시간으로 제어하면 보조기 장비가 변동적인 팔과 다리의 모양을 일정하게 맞추도록 한다.

본 발명은 기능성 보조기, 특히 무릎, 목 또는 팔꿈치 보조기를 만들도록 형성될 수 있다. 특별한 실시예에서, 목에 대한 칼라(collar)가 제공된다. 높은 계수를 가진 재료는 낮은 신장성을 나타내고, 따라서 이런 재료로 만든 루프(loop)의 크기는 변화될 수 없다. 이러한 문제점은 각 레이어(4)에 의해 형성된 루프에 신장성이 있는 부분을 추가, 예를 들어 재봉함으로써 해결된다. 탄성이 있는 부분에서 마지막 구조물을 약하게 하지 않기 위하여, 각 루프의 레이어의 탄성이 있는 부분은 모든 구조물에서 강도(strength)의 손실을 균일하게 분배하기 위하여 서로 다른 위치에 설치될 수 있다.

도 7은 무릅 관절 운동에서 지지를 제공하기 위하여 본 발명의 성층 구조물이 기계적 연결부(mechanical connection component)와 어떻게 결합하는지를 나타낸다. 본 발명에 기초한 일반적인 무릎 부목 보조기(14)가 네오프렌 고무 및/또는 나일론으로 만들어진 신장성이 있는 외피(15)에 의해 제조된다. 장비는 상이한 일반 크기, 즉, "작음, 중간, 크게" 제작될 수 있다. 보조기는 Velcroⓒ 같은 셀프 그립핑 패스너(self-gripping fastener)로 닫혀지고, 조절가능한 스트랩(strap)(17)에 의해 위치 고정된다. 보조기의 안락함을 증가시키기 위해, 슬개골(knee cap)(21)과 오금 부위(popliteal region, 22)는 덮혀지지 않은 상태로 유지된다.

두 개의 가변식 성층 강성파트(stiffness part, 3)가 외피(15)에 삽입되는데, 하나는 상위 다리 파트(upper leg part, 18)에 있고, 다른 하나는 하위 다리 파트(lower leg part, 19)에 있다. 무릎 보조기가 가지는 가장 큰 문제점 중의 하나는 보조기가 다리 아래로 "슬라이딩(slide)"되어 기능의 손실을 초래하려는 경향이 있다는 것이다. 그러나, 이 디자인에 의하면, 보조기는 개개인에 맞추어 질 수 있어서 환자의 다리에 대해 우수한 밀착 방식으로 맞춰진다. 이것은 종아리보다 작은 지름을 가진 무릎 아래 부위 주변에서 특히 중요하고, 보조기의 "슬라이딩"을 방지하도록 사용할 수 있다.

이 디자인에서, 가변식 성층 강성 직물의 레이어(3)의 라미네이트는, 예를 들어 표준 리본 위빙(6)의 4개의 레이어로 구성된다. 밀폐된 외피의 밸브는 오직 한 점에서 압력을 제어하기 위해 연결된다. 폴리센트릭 힌지(polycentric hinge, 20) 또는 그 외의 다른 타입의 보호용 무릎 관절을 단단하게 고정할 수 있도록, 다양한 강성 구조물에 두 개의 고정물(fixation)이 삽입된다. 이 고정물은 밀폐된 외피 외부에 밸브를 통해 지나가는 접근가능한 부분을 가지고, 폴리센트릭 힌지와 직물 레이어(3)들 사이에 삽입된 내부 파트(internal part)를 고정한다. 고정물의 강도 성능(strength capacity)이 줄어들지 않고, 고정물이 다수의 3차원 형상(3D shape)에 맞추도록 하기 위해, 분지된 형상(ramified form), 예를 들어 별 또는 박편(flake)을 가진 얇은 메탈 시트(metal sheet)가 사용된다. 이들 형상들은 3차원 형상(3D shape)의 끼워맞춤이 가능하게 함으로써, 좀 더 큰 표면에 걸쳐서 힘을 분산한다. 단단함을 증가시키기 위하여, 얇은 메탈은 높은 마찰계수를 가진 재료로 코팅되고, 본 도면에서는 10mm 폭을 가진 다수의 분지부분(ramification)와 폴리우레탄 글루(glue)의 코팅제를 가진 1 mm 알루미늄 시트가 사용되었다.

이 고정물의 일부 추가적인 이점은 분지부분(ramification)이 마지막 구조물을 좀 더 단단하게 만들고 또한, 고정 파트가 분리될 필요가 없다는 것이다.

라미네이트된 구조물의 레이어들 사이에 이 고정물을 유지하기 위하여, 한 그룹의 분지들은 레이어의 슬릿을 통해 삽입되고, 그 자체의 가요성을 제한하지 않고 가요성 외피에 레이어를 삽입하는 것을 용이하게 한다.

보조기는 다음과 같이 사용될 것이다. 우선, 환자는 구조물이 부드러운 상태일 때에 다리 주위에 보조기를 감싸야(wrap) 한다. 보조기는 셀프-그립핑 패스너(self-gripping fastener)를 사용한뒤, 조절식 스트랩(17)을 막아서 닫혀지며, 환자의 관절을 움직임으로써 보조기의 폴리센트릭 조인트(polycentric joint, 20)가 잘 배치될 수 있게 한다. 그리고는 이 구조물은 매뉴얼 수동 자가 발전식 진공 펌프(manual self-powered electrical vacuum pump) 또는 다른 진공 공급원(vacuum source)을 이용하여 외피 내부에 진공을 가함으로써 단단하게 된다. 밸브가 닫히고 펌프를 빼낸다. 마지막으로, Velcroⓒ와 스트랩(strap)으로 다시 조절하면 보조기는 사용될 준비가 된다.

상기 기술된 무릎 보조기 분야 외에도, 본 발명은 그 외의 다른 여러 분야에 적용될 수 있다. 그들 중 하나는 족하수 보조기(ankle foot orthosis; AFO)와 안창(insoles) 또는 신발과 같은 교정 장비(orthotic devices)에 결합하는 방법일 수 있다. 족하수 보조기(AFO)는 발목과 발의 특정 근육에서 발생하며 연약함(weakness)에 의해 발생하는 족하수 문제를 막기 위한 보조기이다. 일반적으로 족하수 보조기(AFO)는 발목 불안정을 지탱하기 위해 플라스틱으로 제조된다. 제어된 강성을 가진 피팅 요소가 다양한 모양으로 맞추어질 수 있으므로, 상기 피팅 요소는 족하수 보조기(AFO)가 완전히 부드러운 상태이고, 경화되었을 때에는, 발목 주위에서 부분적으로 단단해지도록 한다. 이러한 방식으로, 피팅 요소는 잘 맞추기 위하여 스케이팅과 스키 부츠 뿐만 아니라 양말 또는 심발에서 신발 라이너(shoe liner)로서 사용될 수도 있다.

스포츠용 보호장비, 예를 들어, 무릎 및 가슴보호대, 헬멧, 손목 보호대 등등은 또한, 피팅 요소가 적용될 수 있는 잠재적인 분야이다. 이러한 장비들에서, 보호되어야 하는 신체 부분 주위에 있는 피팅 요소는 외부 충격으로부터 충격 흡수력을 제공할 수 있다.

본 명세서에서, 용어 "포함하다(comprises)"와 그 파생어("포함하는(comprising)"과 같은 것)는 배타적인 의미로 이해되어서는 안되는데, 이는 즉, 이러한 용어는 또 다른 요소나 단계등을 포함하도록 묘사되고 정의될 수 있는 가능성을 제외하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

한편으로, 본 발명은 본 명세세에 기술된 특정 실시예에만 국한되지 않으며, 청구항들에서 정의된 것과 같이, 본 발명의 일반적인 범위내에서 당업자들이 고려할 수 있는 임의의 변형예(예를 들어, 재료(material), 디멘젼(dimension), 구성(component) 그리고 형성(configuration) 등을 선택함에 있어서)도 포함하는 것은 명백하다.

Claims (11)

1. 기밀성 외피(1), 상기 외피에 넣은 다수의 레이어(3) 및 상기 외피의 내부를 배기(evacuate)하도록 구성된 밸브(2)를 포함하는 부압에 의해 제어되는 강성을 이용한 바딩 피팅 요소에 있어서, 레이어(4)는 높은 영율과 가요성을 가진 재료로 만들어진 코어(4a)와 상기 코어의 양 면에 높은 마찰계수를 가진 재료로 만들어진 제1 커버 레이어(4b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 바디 피팅 요소.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코어는 직조된 섬유들(woven fiber, 6)로 구성되는 바디 피팅 요소.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 코어는 리본의 상호연결(interconnection)을 위하여 슬릿(9,10)이 제공된 수평으로 배열된 리본(8)과 수직으로 배열된 리본(7)을 포함하는 바디 피팅 요소.
4. 제 2 또는 3 항에 있어서, 상기 섬유는 8mm 또는 8mm 미만의 폭을 가진, 유연하고 높은 영율의 직물(4a)로 구성된 바디 피팅 요소.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 코어의 한 면에 낮은 마찰 계수를 가진 재료로 구성되고 제1 커버링(4b)와 접촉하는 얇은 스트랩(strap) 모양의 제2 커버링(4c)을 더 포함하는 바디 피팅 요소.
6. 제 5 항에 있어서, 스트랩(strap) 모양의 제2 레이어는 실의 재봉 라인(sewing line)을 포함하는 바디 피팅 요소.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브(2)가 위치하는 외피(1)의 내면과 접촉하는 통기성 레이어(5)를 더 포함하는 바디 피팅 요소.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 C자 형(C-shape) 피팅 요소를 포함하고, 상기 피팅 요소의 양 면을 연결하는 탄성부재를 더 포함하여 루프 모향을 가지는 정형외과 장비.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 피팅 요소를 하나 이상 포함하고, 피팅 요소의 내부에 얇게 분지된 메탈 레이어(thin ramified metal layer) 및 기계적 외부 부분(mechanical external part)에 고정하기 위해 구성되는 챔버 외부로부터 얇게 분지된 메탈 레이어를 통해서 접근가능한 고정물을 더 포함하는 정형외과 장비.
10. 제1 항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 독립적인 피팅 요소(24, 26) 한 쌍과 피팅 요소들 사이에 삽입된 빈 챔버(25)를 포함하는 정형외과 장비.
11. 제 10항에 따른 정형외과 장비를 피팅(fitting)하는 방법에 있어서,
    a. 장비를 신체 부분에 맞도록 접촉시키는 단계;
    b. 몸으로 부터 먼 제1 요소에 진공을 가하는 단계;
    c. 빈 챔버(empty chamber)를 팽창시키는 단계;
    d. 몸에 가까운 제2 요소에 진공을 가하는 단계;
    e. 제1 요소에서 진공을 제거하고 중간 챔버에 압력을 가하는 단계;
    f. 중간 챔버에 진공을 가하는 단계; 및
    g. 제1 요소에서 진공을 가하는 단계를 포함하는 정형외과 장비를 피팅하는 방법.

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