KR20140051178A - 트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법 - Google Patents

트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140051178A
KR20140051178A KR1020137033493A KR20137033493A KR20140051178A KR 20140051178 A KR20140051178 A KR 20140051178A KR 1020137033493 A KR1020137033493 A KR 1020137033493A KR 20137033493 A KR20137033493 A KR 20137033493A KR 20140051178 A KR20140051178 A KR 20140051178A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
trunk
torque
wearer
thigh
support
Prior art date
Application number
KR1020137033493A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102083035B1 (ko
Inventor
호마윤 카제루니
에리히 해커
리-후앙 첸
Original Assignee
더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 filed Critical 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
Publication of KR20140051178A publication Critical patent/KR20140051178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102083035B1 publication Critical patent/KR102083035B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/02—Orthopaedic corsets
    • A61F5/028—Braces for providing support to the lower back, e.g. lumbo sacral supports
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/02—Orthopaedic corsets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/02—Orthopaedic corsets
    • A61F5/026—Back straightening devices with shoulder braces to force back the shoulder to obtain a correct curvature of the spine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/04—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints
    • A61F5/05—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints for immobilising
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5038—Hinged joint, e.g. with transverse axle restricting the movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2002/5038—Hinged joint, e.g. with transverse axle restricting the movement
    • A61F2002/5039—Hinged joint, e.g. with transverse axle restricting the movement allowing only for single rotation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0132—Additional features of the articulation
    • A61F2005/0158—Additional features of the articulation with locking means
    • A61F2005/016—Additional features of the articulation with locking means in standing position
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0132—Additional features of the articulation
    • A61F2005/0169—Additional features of the articulation with damping means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0132—Additional features of the articulation
    • A61F2005/0179—Additional features of the articulation with spring means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/0102—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations
    • A61F2005/0188—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces specially adapted for correcting deformities of the limbs or for supporting them; Ortheses, e.g. with articulations having pressure sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Nursing (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Abstract

본 발명의 외골격은 두 개의 토크 발생자, 두 개의 허벅다리 링크 및 허벅다리 링크에 회전가능하게 결합된 지지 트렁크를 포함한다. 착용자가 지지 트렁크가 수직에 대해 소정의 각도 A를 넘어 신장하도록 시상면 내에서 전방으로 굽힐 때, 토크 발생자의 적어도 하나는 지지 트렁크와 상응하는 허벅다리 링크 사이에 저항하는 토크를 부과하고, 따라서 굽힘 위치에서 착용자를 지지하는데 도움이 되도록 착용자의 트렁크와 허벅다리 상에 힘을 부과한다. 이 외골격은 발생자를 활성화하기 위한 활성화 또는 패시브 수단을 포함할 수 있다. 지지 트렁크가 소정의 각도 A를 넘어 신장하지 않을 때, 토크 발생자는 허벅다리 링크의 전 운동 범위 동안에 지지 트렁크와 허벅다리 링크 사이에 저항하는 토크를 부과하지 않고, 따라서 착용자는 똑바로 선 위치에서 있는 동안 구속 없이 걷고, 달리고 그리고 앉을 수 있다.

Description

트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법{TRUNK SUPPORTING EXOSKELETON AND METHOD OF USE}
관련된 출원에 대한 크로스 - 레퍼런스
본 발명은 여기에 레퍼런스로 합체되어 지는 것으로, "등 손상 예방을 위한 장비 및 방법"이라는 명칭으로 2011년 6월 10일자로 출원된 미국 가특허출원 번호 61/495,484호의 우선권 이익을 청구한다.
기술 분야
본 발명은 인간의 척추용 지지 장비의 기술, 보다 자세하게는 앞으로 숙이는 동안 사람의 등에 굽힘 모멘트를 감소하도록 설계된 트렁크 지지 외골격에 관한 것이다.
일반적으로, 굽힘, 들어올림 및/또는 똑바로 섬에 있어 사람을 보조하기 위해 설계된 등 지지 장비가 이 기술에서 공지되어 져 있다. 미국 특허번호 제6,436,065, 미국 특허번호 제5,951,591, 미국 특허번호 제5,176,622, 및 미국 특허번호 제7,744,552. 미국 특허번호 제1,409,326 및 미국 특허번호 제4,829,989는 사람의 트렁크 중력 무게로부터 모멘트가 반대로 작용하도록 하기 위해 휨 동안에 모멘트가 형성되어 지는 장비를 개시하고 있다. 이들 시스템은 착용자의 몸통과 다리 사이에 토크를 형성하도록 된 수동적인 스프링 저항을 이용한다. 엉덩이에서 회복되는 모멘트를 형성함에 의해, 척추의 L5/S1 영역의 손상의 가능성이 현저하게 감소되어 진다. 구부리는 동안, 쪼그리는 동안 또는 걷는 동안 몸통과 다리 사이의 각이 일단 소정의 각도에 도달하면, 이 장비는 저항성을 제공한다; 그러나, 이들 장비의 어느 것도 걷기와 굽히기 또는 앉기와 굽히기 사이의 구별이 없다. 이것은 사용자의 다리가 걷는 동안 장비에 대해 밀려져야 하기 때문에 사용자가 이들 수동적인 장비를 사용하는 동안 편안하게 걸을 수 없다는 것을 의미한다. 유사하게, 사용자의 다리는 앉아 있는 동안 장비에 대해 밀려져야 하기 때문에 사용자는 이들 수동적인 장비를 사용하는 동안 편안하게 앉아 있을 수 없다. 이것은 불편하고 그리고 위험하여, 사용자가 제한되지 않은 주변으로 이동하는 것을 방지하며, 그리고 다양한 공업적인 설정에 이들 시스템의 사용을 회피하는 가장 중요한 이유이다. 상기에 언급된 장비와 달리, 여기서 기술되는 기술은 걷기와 굽히기 그리고 앉기와 굽히기 사이에 차별이 있다. 비록 사용자의 트렁크와 회전 허벅지 사이의 상대적인 각도가 굽힘과 걷기의 양자의 경우에 있어 상호 유사하지만, 이들은 최소한의 센싱과 하드웨어를 사용하여 구별되어 질 수 있음에 의한 수단을 밝혀냈다.
미국 특허번호 제6,436,065. 미국 특허번호 제5,951,591. 미국 특허번호 제5,176,622. 미국 특허번호 제7,744,552. 미국 특허번호 제1,409,326. 미국 특허번호 제4,829,989.
본 발명은 앞 방향으로 척추의 굴곡 작용 동안 착용자의 등에 근육 힘을 감소하도록 형상화된 트렁크 지지 외골격을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 앞 방향으로 척추의 굴곡 작용 동안 착용자의 등에 근육 힘을 감소하도록 형상화된 트렁크 지지 외골격에 관한 것이다. 일반적으로, 이 외골격은 착용자의 허벅다리에 결합하도록 구성된 제일 및 제이 허벅다리 링크, 그리고 착용자의 트렁크(trunk)에 결합되어 지도록 구성된 지지 트렁크를 포함한다. 이 지지 트렁크는 지지 트렁크에 대해 허벅다리 링크의 굴곡작용과 신장작용을 가능하도록 허벅다리 링크에 회전가능하게 결합되어 진다. 제일 및 제이 대향 토크 발생자는 지지 트렁크와 각 허벅다리 링크 사이에서 선택적으로 토크를 발생한다.
작동에 있어서는, 착용자가 지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하거나 또는 벗어나도록 시상면(sagittal plane) 내에서 전방으로 굽힐 때, 토크 발생자의 적어도 하나는 지지 트렁크와 상응하는 허벅다리 링크 사이에 저항하는 토크를 부과한다. 이것은 지지 트렁크가 착용자의 트렁크 상에 힘을 부과하고 그리고 허벅다리 링크가 착용자의 각 허벅다리에 힘을 부과하는 것을 야기하여, 이에 의해 굽힘 위치에서 있는 동안 착용자를 지지하는 것을 돕는다. 제일의 실시형태에 있어서, 이 외골격은 토크 발생자를 촉발하기 위한 패시브 수단을 포함한다. 보다 자세하게는 외골격의 소정 부분이 수직에 대해 소정각도를 지나 신장할 때, 탄성의 진자가 걸어?춤 브라켓과 접촉하게 되어 지지 트렁크와 각 허벅다리 링크와의 사이에 저항하는 토크를 야기한다. 또 다른 실시형태에 있어서, 외골격은 유압 모터, 공기압 모터 및 전기 모터와 같은 토크 발생자를 촉발하기 위한 액티브 수단을 포함한다.
외골격은 컨트롤러를 포함하는 신호 프로세서를 포함할 수 있어, 이 신호 프로세서에 의해 수신된 일련의 입력 신호의 기능으로 토크 발생자를 구동하는 조절 신호를 생산한다. 입력 신호는 속도 센서, 가속도계, 힘 센서 또는 각도 센서와 같은 외골격 내에 합체되어 진 하나 또는 그 이상의 센서에 의해 발생되어 질 수 있다.
중요하기로는, 지지 트렁크가 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하지 않을 때, 토크 발생자는 허벅다리 링크의 전 범위의 착용자 운동 동안에 지지 트렁크와 허벅다리 링크와의 사이에 저항하는 토크를 부과하지 않는다. 따라서, 착용자는 착용자가 실질적으로 똑 바로 선 위치에 있는 동안에는 어떠한 제약에 없이 걷고, 달리고 그리고 앉을 수 있다.
도 1은 앞으로 기울인 착용자에 본 발명의 트렁크 지지 외골격을 도시하고 있으며;
도 2는 명확화를 위해 트렁크 지지 외골격이 제거된 상태로, 도 1의 착용자에 부여된 힘을 도시하고 있으며;
도 3은 트렁크 지지 외골격의 후방 사시도를 도시하고;
도 4는 한가한 위치에서 본 발명의 패시브 토크 발생자 실시형태의 측면도이고;
도 5는 제일의 한가한 위치에서 도 4의 패시브 토크 발생자의 측면도이고;
도 6은 제이의 한가한 위치에서 도 4의 패시브 토크 발생자의 측면도이고;
도 7은 지지 트렁크의 인간 조화 실시형태를 도시하고;
도 8은 지지 트렁크의 또 다른 인간 조화 실시형태를 도시하고;
도 9는 내전과 내전 기능을 갖는 외골격 실시형태의 일 부분을 도시하고;
도 10은 본 발명의 신호 프로세서를 도시하고;
도 11은 본 발명의 제어의 제일의 방법을 도시하고;
도 12는 본 발명의 제어의 대안적인 방법을 도시하고; 그리고
도 13은 지지 트렁크의 또 다른 인간 조화 실시형태를 도시한다.
도 1은 사람 또는 착용자에 의해 착용되어 지도록 구성된 트렁크 지지 외골격 100(이하에서는 외골격이라 지칭함)을 도시한다. 다른 기능에 부가하여, 외골격 100은 전방으로 허리를 굽히는 동안 착용자의 등에 근육 힘을 감소한다. 일반적으로, 외골격 100은: 착용자의 허벅다리 108 및 110에 결합되도록 구성되어 진 두 개의 허벅다리 링크 104 및 106; 그리고 사람의 트렁크 114에 결합되어 지도록 구성되어 진 지지 트렁크 112를 포함한다. 지지 트렁크 112는 허벅다리 링크 104 및 106에 회전가능하게 결합되어 져, 지지 트렁크 112에 대해 허벅다리 링크 104 및 106의 화살표 105 및 107을 따른 굽힘 및 신장을 허용한다. 부가적으로, 외골격 100은 지지 트렁크 112와 각각의 제일 및 제이의 허벅다리 링크 104 및 106 사이에 토크를 발생할 수 있는, 제일 및 제이의 대향하는 토크 발생자 116을 포함한다.
작동에 있어서, 착용자가 지지 트렁크 112가 직선 120을 넘어 벗어나도록 시상면 내에서 전방으로 굽힐 때, 토크 발생자 116의 적어도 하나는 지지 트렁크 112와 그의 상응하는 허벅다리 링크 104, 106 사이에 저항하는 토크를 부과한다. 보다 자세하게는, 직선 120은 수직의 직선 121로부터 소정의 각도로 신장하고, 그리고 토크 발생자가 촉발되어 지는 점을 넘어서 나타난다. 환언하면, 전방으로 허리의 굽힘 동안, 지지 트렁크 112가 수직으로부터 소정의 각도를 넘어 신장할 때, 토크가 허벅다리 링크 104, 106 상에 부과되어 진다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 장비는 지지 트렁크 112가 착용자의 트렁크 114 상에 힘을 부과하고 그리고 허벅다리 링크 104, 106은 착용자의 각 허벅다리 108 및 110 상에 힘을 부과하게 한다. 외골격 100은 지지 트렁크 112의 소정의 부분이 수직으로부터 소정의 각도를 넘어 신장할 때, 토크가 허벅다리 링크 104, 106 상에 부과되어 지도록 구성되어 질 수 있다는 것으로 이해되어 져야 할 것이다. 본 발명의 몇몇의 실시형태에 있어서, 트렁크 112의 어떤 부분이 직선 120을 넘어 신장할 때 토크가 부과되어 질 수 있다. 일반적으로, 외골격 100은 지지 트렁크 112가 그 자체로 일반적으로 굽힌 형상으로 형성될 때 허벅다리 링크 104, 106 상에 토크가 부과되어 지도록 구성되어 질 수 있다.
더욱이, 작동에 있어서, 지지 트렁크 112가 직선 120으로부터 벗어나지 않을 때, 토크 발생자 116은 토크 발생자 116은 허벅다리 링크 104 및 106의 전 범위의 운동 동안에 지지 트렁크 112와 허벅다리 링크 104 및 106과의 사이에 저항하는 토크를 부과하지 않는다. 이것은 사람의 트렁크가 실질적으로 수직으로 나란한(즉, 직선 120을 넘어 굽히지 않거나 또는 벗어나지 않음)한 어떠한 제약에 없이 걷고, 달리고 그리고 앉을 수 있는 본 장비의 유일한 특징이다. 토크 발생자 116은 인간의 트렁크 114에 대한 인간 허벅다리 각도에 관계없이, 이것은 단지 인간 트렁크가 소정 값의 각도 A보다 더 굽혀질 때 저항하는 토크를 제공하는 유일한 특징을 가진다. 인간의 트렁크가 사람의 다리 위치 및 자세에 관계없이 선 120을 넘어 신장하지 않는 한, 토크 발생자 116에 의한 토크는 발생되어 지지 않는다. 도 3은 축 109를 따라 지지 트렁크 112에 대해 허벅다리 링크 104의 굽힘 및 신장이 명확하게 도시되어 지는 본 발명의 사시도이다.
도 4는 각 커버가 제거되어 진 토크 발생자 116의 일 실시형태를 기술한다. 토크 발생자 116은 상호 동일한 것이고, 따라서 도 4에 도시된 토크 발생자에 대해서만 자세하게 기술되어 지는 것이 인식되어 져야 한다. 도시된 바와 같이, 토크 발생자 116은: 지지 트렁크 112에 연결된 상부 브라켓 130; 허벅다리 링크 104에 연결되고 그리고 상부 브라켓 130에 시상 면에서 회전가능하게 연결된 하부 브라켓 132; 상부 브라켓 130 상에 회전가능하게 장착되어 진 탄성 진자 134; 그리고 하부 브라켓 132 상에 안정적으로 연결되어 진 걸어?춤 브라켓 136을 포함한다. 작동에 있어서, 상부 브라켓 130의 소정의 부분이 선 120을 지나 신장할 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 탄성 진자 134는 걸어?춤 브라켓 136과 접촉하게 되어, 상부 브라켓 130과 하부 브라켓 132 사이에 저항 토크를 야기한다. 상부 브라켓 130이 선 120으로부터 벗어나지 않을 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 탄성 진자 134는 걸어?춤 브라켓 136과 접촉하지 않게 되고, 그리고 상부 브라켓 130과 하부 브라켓 132 사이에 아무런 저항 토크가 발생되어 지지 않는다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서 탄성 진자 134는 편향이 압축력으로 초래되는 컴프레션 스프링과 같이 작용한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 걸어?춤 브라켓 136과 하부 브라켓 132은 원피스의 부품이다.
도 6은 길이가 실질적으로 짧아지도록, 사람이 실질적으로 허리로 구부리고 그리고 탄성 진자 134가 압축되어 진 상황을 도시한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 탄성 진자 134는 상호에 대해서 이동하는 실린더 204 및 피스톤 209를 포함하는 에어 스프링을 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 탄성 진자 134는 코일 스프링이다. 걸어?춤 브라켓 136은 탄성 진자 134의 선단이 브라켓 136에 대해 슬라이드 하도록 하지 않는 프로필을 가진다. 도시된 본 발명의 실시형태에 있어서, 걸어?춤 브라켓 136은 탄성 진자 134의 선단의 환형 프로필에 매치하는 프로필을 가진다. 보다 자세하게는 걸어?춤 브라켓 136은 피크 203에 의해 분리된 다수의 곡선 디봇트 202를 포함하는 물결모양으로 된 상부 벽 200을 포함한다. 탄성 진자 134는 더욱이 각각의 곡선 디봇트 202 내에 끼워지도록 사이즈된 라운드의 노브 형태로 된 팁 또는 스톱 장치 210을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 착용자가 선 120에 의해 나타난 소정의 점 너머로 굽힐 때, 착용자의 더욱 굽힘에 의해 탄성 진자 134는 그 장소에서 유지될 것이고 그리고 탄성 진자 134는 압축되도록 스톱 장치 210은 곡선 디봇트 202의 하나와 걸어?춤하고 그리고 피크 203에 의해 그 위치에 유지되어 진다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 상부 벽 200 및/또는 팁 210은 곡선 디봇트 202 내에 팁 210의 슬라이딩 운동을 방지하기 위해 마찰 표면을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 토크 발생자 116은 액티브 시스템이다. 본 발명에 이용되어 질 수 있는 액티브 토크 발생자의 예는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 유압 모터, 공기압 모터 그리고, 여기에 제한 없이 교류(AC) 모터, 브러쉬-타입 직류(DC) 모터, 무 브러쉬 DC 모터, 전기적으로 정류된 모터(ECMs), 스텝핑 모터 및 이들의 조합을 포함하는 전기 모터를 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 토크 발생자 116 각각은 전기 모터와 트랜스미션을 포함한다. 지지 트렁크 112와 각 허벅다리 링크 104 및 106 사이의 제일 및 제이 토크 발생자 116에 의해 공급된 저항은 도 1에 도시된 바와 같은 방식으로 사람의 트렁크 114 상에 힘을 부과한다. 이들 토크는 또한 허벅다리 링크 104 및 106이 사람의 허벅다리 108 및 110 상에 힘을 부과하도록 한다.
액티브 토크 발생자가 사용되어 질 때 저항 토크가 자동적으로 조정되어 질 수 있는 방식이 도 10 내지 12를 참고로 다음에 기술되어 질 것이다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 외골격 100은 토크 발생자 116에 대해 컨트롤 신호 242를 발생하도록 구성된 신호 프로세서 240을 포함하고, 여기서 컨트롤 신호 242는 토크 발생자 116을 구동한다. 신호 프로세서 240은 신호 프로세서 240이 수신하는 일련의 입력 신호의 기능으로 토크 발생자 116에 대해 컨트롤 신호 242를 생성하는 컨트롤러 252를 합체한다. 신호 프로세서 240가 수용하는 입력 신호의 예는, 여기에 제한됨이 없이, 지지 트렁크 112에 대해 허벅다리 링크 104 및 106의 각도를 나타내는 신호, 허벅다리 링크 104 및 106에 대해 지지 트렁크 112의 속도를 나타내는 신호, 허벅다리 링크 104 또는 106에 대해 지지 트렁크 112의 가속화를 나타내는 신호, 지지 트렁크 112의 절대 각도를 나타내는 신호, 지지 트렁크 112의 정래 속도를 나타내는 신호, 지지 트렁크 112의 절대 가속화를 나타내는 신호, 적어도 하나의 토크 발생자의 운동을 나타내는 신호, 적어도 하나의 토크 발생자의 속도를 나타내는 신호, 적어도 하나의 토크 발생자의 가속화를 나타내는 신호, 적어도 하나의 토크 발생자의 토크를 나타내는 신호, 적어도 하나의 토크 발생자의 토크를 나타내는 신호, 사람의 운동을 나타내는 신호, 사람의 굽힘 각을 나타내는 신호, 사람의 굽힘 속도를 나타내는 신호, 사람의 굽힘 가속도를 나타내는 신호, 사람 102와 지지 트렁크 112 사이의 접촉력을 나타내는 신호, 상기 사람으로부터 근전도 검사(EMG) 신호를 나타내는 신호 및 이들의 조합을 포함한다.
다양한 센서가 컨트롤러 252에 필요한 신호 정보를 제공하기 위해 사용되어 질 수 있다. 도 11에 도시된 하나의 바람직한 실시형태에 있어서, 지지 트렁크 112는 제일 센서 244로부터의 출력을 나타내는 제일 신호 246을 발생하는 제일 센서 244를 포함한다. 제일 실시예에 있어서, 제일 센서 244는 절대 각 센서이고 그리고 제일 신호 246은 사람 102 또는 지지 트렁크 112가 직선 120 또는 직선 121(도 1 참고)에 대해 전방으로 굽히는 각도를 나타내는 절대 각 신호이다. 그러나, 제일 센서 244는 속도 센서, 가속도계 또는 다른 타입의 운동 센서일 수 있다고 이해되어 져야 한다. 지지 트렁크 112는 제이 센서 248로부터의 출력을 나타내는 제이 신호 250을 발생하는 제이 센서 248(도 11에 도시됨)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제이 센서 248을 각도 센서이고 그리고 제이 신호 250은 허벅다리 링크 104 또는 106에 대해 지지 트렁크 112의 각도를 나타내는 각도 신호이다. 일반적으로, 제이 센서 248은 토크 발생자 116이 설치된 지지 트렁크 112 또는 허벅다리 링크 104 또는 106 상에 동일한 위치 상에 설비되어 지거나 또는 토크 발생자 116 내에 포함되어 질 수 있다. 그러나, 제이 센서 248은 토크 발생자 운동 센서, 토크 발생자 속도 센서, 토크 발생자 가속도계, 토크 발생자 토크 또는 힘 센서, 또는 어떤 타입의 표준 운동 센서일 수 있다고 이해되어 져야 한다. 작동에 있어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 신호 프로세서 240은 제일 신호 246 및/또는 제이 신호 250의 기능으로서 토크 발생자 116에 대해 컨트롤 신호 242를 발생한다. 즉, 컨트롤러 252는 컨트롤 신호 242를 발생하도록 피드백 신호로서 제일 및 제이 신호 246 및 250을 이용한다. 이용된 컨트롤러의 타입은 저항 토크의 정도를 기술한다. 통상인은 지시된 적업을 수행하기 위해 컨트롤러 252에 대해 다양한 알고리즘을 찾을 수 있다. 일반적으로, 큰 게인을 갖는 컨트롤러는 큰 저항 토크를 유도하고, 반면 적은 게인을 갖는 컨트롤러는 보다 적은 저항 토크를 초래한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 외골격 100은 또한 착용자 102 그리고 지지 트렁크 112 사이의 힘이나 압력을 나타내는 힘 또는 압력 신호 262를 발생하는 힘 또는 압력 센서 260을 포함할 수 있다. 작동에 있어서, 신호 프로세서 240은 힘 또는 압력 신호 262의 기능으로서 토크 발생자 116에 대해 컨트롤 신호 242를 발생한다. 즉, 컨트롤러 252는 컨트롤 신호 242를 발생하도록 피드백 신호로서 힘 또는 압력 신호 262를 이용한다.
상기한 바로부터, 컨트롤러 252는 센서들 244, 248 및/또는 260으로부터의 신호들 246, 250 및/또는 262에 기하여 다양한 방식으로 토크 발생자 116을 활성화하도록 프로그램되어 질 수 있고 그리고 구성되어 질 수 있다고 이해되어 져야 한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 사람 102가 전방으로 얼마나 많이 굽혀지는 가의 기능이다. 예를 들어, 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 사람 102가 전방으로 굽힘에 따라 증가한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 사람 102와 선 120 사이의 각도의 작용이다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 사람 102와 수직 선 121(도 2에 도시된 것) 사이의 각도가 증가함에 따라 선형으로 증가한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 지지 트렁크 112가 허벅다리 링크 104 또는 106 쪽으로 얼마나 많이 이동하는 가의 작용이다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 지지 트렁크 112와 선 121 사이의 각도의 작용이다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 저항 토크는 지지 트렁크 112와 수직 선 121 사이의 각도가 증가함에 따라 선형으로 증가한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 컨트롤러는 제일 및 제이 토크 발생자에 의해 부과된 저항 토크가 일반적으로 착용자의 굽힘 동작의 적어도 한 구획에 대해 일정하게 되도록 조정되어 지도록 구성되어 진다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 지지 트렁크 112는 사람의 트렁크 114에 연결되어 지도록 구성되어 진 인간 인터페이스 142 및 인간 인터페이스 142에 연결되어 지도록 구성되어 진 프레임 140을 포함한다. 프레임 140은 프레임 140에 대하여 허벅다리 링크 104 및 106의 신장 및 굽힘에 대해 허용하는 허벅다리 링크 104 및 106에 회전가능하게 연결되어 진다. 프레임 140은 지시된 기능을 수행할 수 있는 어떠한 소재나 이들 소재의 조합을 포함한다. 프레임 140의 소재의 예는, 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄 소재, 플라스틱 소재, 탄소 섬유 소재, 금속성 소재, 및 이들의 조합을 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 프레임 140은 상호에 대해 연결되거나 또는 회전축 회전되는 복수의 구성요소들을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 인간 인터페이스 142는 도 7에 도시된 바와 같이, 사람의 등을 계면하기 위한 백 판넬 160을 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 백 판넬 160은 사람의 굽힘에 따라 불편하고 그리고 변형한다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 인간 인터페이스 142는 더욱이 사람에 연결되도록 구성된 적어도 하나의 어깨 끈 150을 포함한다. 도 1의 실시형태로 돌아가 언급하면, 본 발명은 또한 부가적인 지지를 제공하기 위하여 착용자의 트렁크 114의 전방을 걸어?춤하도록 조정된 프론트 판넬 151을 포함할 수 있다. 인간 인터페이스 142는 지시된 기능을 수행할 수 있는 어떠한 소재나 이들 소재의 조합을 포함한다. 인간 인터페이스 142의 소재의 예는, 한정되는 것은 아니지만, 섬유 소재, 플라스틱 소재, 벨트, 가죽 소재, 탄소 섬유 소재, 금속성 소재, 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 인간 인터페이스 142는 프레임 140에 대하여 축 144를 따라 슬라이드 할 수 있다(즉, 프레임 140의 길이를 따라 슬라이드 할 수 있음). 화살표 146에 의해 도시된 이 슬라이딩 운동은 착용자의 굽힘 기동을 용이하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 인간 인터페이스 142는 프레임 140에 대하여 축 144 주위를 회전할 수 있다. 화살표 148은 이 회전 운동을 도시한다. 이 회전은 착용자가 그의 다리 운동 없이 그의 상체를 트위스트 하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 인간 인터페이스 142는 프레임 140에 대하여 축 170 주위를 회전할 수 있다. 화살표 172는 이 회전 운동을 도시한다. 이 회전은 착용자의 굽힘 기동을 용이하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 13에 도시된 바와 같이, 인간 인터페이스 142는 프레임 140에 대하여 축 220 주위를 회전할 수 있다. 화살표 222는 이 회전 운동을 도시한다. 이 회전은 착용자의 회전 기동을 용이하게 한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 허벅다리 링크 104 및 106 각각은 더욱이, 도면에 도시된 바와 같이, 사람의 허벅다리 108 및 110에 연결되도록 구성된 적어도 하나의 허벅다리 스트랩 180 및 182를 포함한다. 허벅다리 스트랩 180 및 182는 지시된 기능을 수행할 수 있는 어떠한 소재나 이들 소재의 조합을 포함한다. 허벅다리 스트랩 180 및 182의 소재의 예는, 한정되는 것은 아니지만, 섬유 소재, 플라스틱 소재, 벨트, 가죽 소재, 탄소 섬유 소재, 금속성 소재, 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시형태에 있어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임 140은 더욱이 지지 트렁크 112에 대하여 각 허벅다리 링크 104 및 106의 외전 및 내전을 가능하게 하는 두 개의 로터리 외전-내전 조인트 190 및 192를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 축 193 및 194는 내전 및 외전 조인트의 축을 나타낸다. 도 9는 허벅다리 링크 104가 외전되었을 때 지지 트렁크 112의 위치를 도시한다.
비록 본 발명의 바람직한 실시형태를 참고로 하여 기술하고 있지만, 다양한 변경 및/또는 수정이 본 발명의 기술사상에서 벗어남이 없이 본 발명에서 이루어질 수 있음이 쉽게 이해되어 져야 한다. 예를 들어, 다양한 인간 인터페이스, 허벅다리 스트랩 및 토크 발생자가 본 발명의 다른 전체적인 실시형태를 형성하기 위해 다양한 방식으로 조합되어 질 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 다만 다음의 청구범위의 범주에 의해서만 제한되어 질 수 있다고 의도되어 진다.

Claims (20)

  1. 앞 방향으로 척추의 굴곡 작용 동안 착용자의 등에 근육 힘을 감소하기 위해 사람에 의해 착용되어 지도록 형상화된 트렁크 지지 외골격으로, 상기 외골격은:
    착용자의 트렁크(trunk)에 결합되어 지도록 구성된 지지 트렁크;
    착용자의 허벅다리에 결합하도록 구성된 제일 및 제이 허벅다리 링크, 여기서 제일 및 제이 허벅다리 링크 각각은 상기 지지 트렁크에 대해 제일 및 제이 허벅다리 링크 각각의 굴곡작용과 신장작용을 가능하게 하는 방식으로 상기 지지 트렁크에 회전가능하게 결합되어 짐; 및
    제일 및 제이 토크 발생자를 포함하고, 여기서 제일 및 제이 토크 발생자 각각은 각각의 제일 및 제이 허벅다리 링크와 상기 지지 트렁크 사이에 토크를 발생하도록 구성되어 지고, 여기서 착용자가 지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하도록 시상면(sagittal plane) 내에서 전방으로 굽힐 때, 제일 또는 제이 토크 발생자의 적어도 하나는 상기 지지 트렁크와 제일 및 제이 허벅다리 링크의 적어도 하나 사이에 저항하는 토크를 부과하여, 상기 지지 트렁크가 착용자의 트렁크에 대해 힘을 부과하고 그리고 제일 및 제이 허벅다리 링크의 적어도 하나가 착용자의 허벅다리 상에 힘을 부과하는 것을 야기하고, 그리고 지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하지 않을 때, 상기 제일 또는 제이 토크 발생자는 제일 및 제이 허벅다리 링크의 전 운동 범위 동안에 상기 지지 트렁크와 각각의 제일 및 제이 허벅다리 링크 사이에 저항하는 토크를 부과하지 않는 것인 트렁크 지지 외골격.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나는:
    상기 지지 트렁크에 연결되도록 형상된 상부 브라켓;
    상기 제일 및 제이 허벅다리 링크의 하나에 연결되고 그리고 상기 상부 브라켓에 회전 가능하게 연결되도록 형상된 하부 브라켓;
    상기 상부 브라켓에 회전 가능하게 연결된 탄성 진자; 및
    상기 하부 브라켓에 연결된 걸어?춤 브라켓을 포함하고,
    여기서 상기 상부 브라켓의 소정의 부분이 수직으로부터 소정의 각도를 넘어 신장할 때, 상기 탄성 진자는 상기 걸어?춤 브라켓과 접촉하여, 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓 사이에 저항하는 토크를 야기하고, 그리고 상기 상부 브라켓의 소정의 부분이 수직으로부터 소정의 각도를 넘어 신장하지 않을 때, 상기 탄성 진자는 상기 걸어?춤 브라켓과 접촉하지 않고, 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓 사이에 저항하는 토크를 부과하지 않는 것인 트렁크 지지 외골격.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 지지 트렁크는:
    착용자의 에 연결되도록 형상된 인간 인터페이스;
    상기 인간 인터페이스에 연결되도록 형상된 프레임을 포함하고, 여기서 상기 프레임은 제일 및 제이 허벅다리 링크에 회전 가능하게 연결되고 그리고 상기 지지 트렁크에 대해 상기 각 제일 및 제이 허벅다리 링크의 신장 및 굴곡작용을 가능하게 하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 인간 인터페이스는 프레임의 길이를 따라 인간 인터페이스가 슬라이드 할 수 있도록 프레임에 이동 가능하게 연결되어 지는 것인 트렁크 지지 외골격.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 인간 인터페이스는 상기 프레임에 대해 회전 가능한 것인 트렁크 지지 외골격.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 인간 인터페이스는 착용자에 결합되도록 형상화된 적어도 하나의 어깨 끈을 포함하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 인간 인터페이스는 착용자의 등과 계면하도록 형상화된 백 판넬을 포함하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 인간 인터페이스는 착용자의 앞과 계면하도록 형상화된 프런트 판넬을 포함하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제일 및 제이 허벅다리 링크 각각은 착용자의 각 허벅다리에 연결되도록 형상화된 적어도 하나의 허벅다리 스트랩을 포함하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  10. 제 1항에 있어서,
    제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나에 의해 부과된 저항 토크는 착용자가 전방으로 얼마나 굽히는 가의 작용인 트렁크 지지 외골격.
  11. 제 1항에 있어서,
    제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나에 의해 부과된 상기 저항 토크는 착용자가 전방으로 얼마나 굽힘에 따라 자동적으로 증가하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 저항 토크는 착용자와 수직 사이의 각도가 증가함에 따라 선형으로 증가하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  13. 제 4항에 있어서,
    상기 프레임은 더욱이 상기 지지 트렁크에 대하여 상기 각 제일 및 제이 허벅다리 링크의 외전 및 내전을 가능하게 하는 제일 및 제이 로터리 외전-내전 조인트를 포함하는 것인 트렁크 지지 외골격.
  14. 제 1항에 있어서,
    제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나는 유압 모터, 유압 액츄에이터, 공기압 모터, 공기압 액츄에이터, 전기 모터, 솔레노이드 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 활성 구성요소를 포함하는 트렁크 지지 외골격.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제일 및 제이 토크 발생자에 의해 부과된 저항 토크의 양을 자동적으로 조정하도록 구성된 컨트롤러를 더 포함하는 트렁크 지지 외골격.
  16. 제 14항에 있어서,
    적어도 하나의 센서; 및
    적어도 하나의 센서로부터의 적어도 하나의 입력 신호에 기초된 제일 및 제이 토크 발생자에 대해 컨트롤 신호를 생성하도록 구성된 신호 프로세서를 더 포함하는 트렁크 지지 외골격.
  17. 제 16항에 있어서,
    적어도 하나의 센서는 속도 센서, 가속도계, 힘 센서, 압력 센서, 각도 센서, 토크 발생자 운동 센서, 토크 발생자 속도 센서, 토크 발생자 힘 센서, 자이로 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 트렁크 지지 외골격.
  18. 제 16항에 있어서,
    적어도 하나의 입력 신호는 상기 허벅다리 링크에 대해 상기 지지 트렁크의 각도를 나타내는 신호, 상기 허벅다리 링크에 대해 상기 지지 트렁크의 속도를 나타내는 신호, 상기 허벅다리 링크에 대해 상기 지지 트렁크의 가속도를 나타내는 신호, 지지 트렁크의 절대 각도를 나타내는 신호, 지지 트렁크의 절대 속도를 나타내는 신호, 지지 트렁크의 절대 가속화를 나타내는 신호, 토크 발생자의 운동을 나타내는 신호, 토크 발생자의 속도를 나타내는 신호, 토크 발생자의 가속화를 나타내는 신호, 토크 발생자의 토크를 나타내는 신호, 토크 발생자의 힘을 나타내는 신호, 착용자의 운동을 나타내는 신호, 착용자의 굽힘 각을 나타내는 신호, 착용자의 굽힘 속도를 나타내는 신호, 착용자의 굽힘 가속도를 나타내는 신호, 착용자와 상기 인간 인터페이스 사이의 접촉력을 나타내는 신호, 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 것인 트렁크 지지 외골격.
  19. 외골격의 사용에 의해 앞으로 굽히는 동안 착용자의 등에 근육 힘을 감소하는 방법으로,
    상기 외골격은: 착용자의 트렁크에 결합되어 지도록 구성된 지지 트렁크; 착용자의 허벅다리에 결합하고 그리고 상기 지지 트렁크에 대해 제일 및 제이 허벅다리 링크의 굴곡작용과 신장작용을 가능하게 하도록 상기 지지 트렁크에 회전가능하게 결합되도록 구성된 제일 및 제이 허벅다리 링크; 및 제일 및 제이 토크 발생자를 포함하고, 제일 및 제이 토크 발생자 각각은 각각의 제일 및 제이 허벅다리 링크와 상기 지지 트렁크 사이에 토크를 발생하도록 구성되어 지고,
    상기 방법은:
    지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하고 있는지를 결정하고;
    만일, 지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하면, 상기 제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나를 통해 상기 지지 트렁크와 상기 제일 및 제이 허벅다리 링크의 적어도 하나 사이에 저항 토크를 부과하고; 그리고
    만일, 지지 트렁크의 소정의 부분이 수직에 대해 소정의 각도를 넘어 신장하지 않는다면, 제일 및 제이 허벅다리 링크의 전 운동 범위 동안에 상기 제일 및 제이 토크 발생자의 적어도 하나를 통해 상기 지지 트렁크와 상기 제일 및 제이 허벅다리 링크의 적어도 하나 사이에 저항 토크를 부과하지 않는 것을 포함하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    제일 및 제이 토크 발생자는 유압 모터, 유압 액츄에이터, 공기압 모터, 공기압 액츄에이터, 전기 모터, 솔레노이드 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택된 활성 구성요소인 방법.


















KR1020137033493A 2011-06-10 2012-06-11 트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법 KR102083035B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161495484P 2011-06-10 2011-06-10
US61/495,484 2011-06-10
PCT/US2012/041891 WO2012171000A1 (en) 2011-06-10 2012-06-11 Trunk supporting exoskeleton and method of use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140051178A true KR20140051178A (ko) 2014-04-30
KR102083035B1 KR102083035B1 (ko) 2020-02-28

Family

ID=47296518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137033493A KR102083035B1 (ko) 2011-06-10 2012-06-11 트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법

Country Status (4)

Country Link
US (3) US9655762B2 (ko)
JP (1) JP5986629B2 (ko)
KR (1) KR102083035B1 (ko)
WO (1) WO2012171000A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180044682A (ko) 2016-10-24 2018-05-03 웨어러텍(주) 높은 자유도를 갖는 모듈러 외골격 장치
KR20180087298A (ko) * 2015-11-18 2018-08-01 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 몸통 지지 외골격 및 사용 방법
KR20190011989A (ko) * 2017-07-26 2019-02-08 중앙대학교 산학협력단 요추운동 보조장치
CN113954053A (zh) * 2021-12-01 2022-01-21 上海傅利叶智能科技有限公司 一种穿戴空间可调的外骨骼穿戴设备

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5505740B2 (ja) * 2009-09-28 2014-05-28 学校法人東京理科大学 腰部補助装置
US9744066B2 (en) 2011-06-10 2017-08-29 The Regents Of The University Of California Trunk supporting exoskeleton and method of use
US9022956B2 (en) 2011-06-10 2015-05-05 U.S. Bionics, Inc. Trunk supporting exoskeleton and method of use
WO2012171000A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 The Regents Of The University Of California Trunk supporting exoskeleton and method of use
US20130145530A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Manu Mitra Iron man suit
US9095981B2 (en) * 2012-01-11 2015-08-04 Garrett W. Brown Load and torque resistant caliper exoskeleton
US20140100493A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Travis Craig Bipedal Exoskeleton and Methods of Use
US9675514B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Bionik Laboratories, Inc. Transmission assembly for use in an exoskeleton apparatus
US9855181B2 (en) 2013-03-15 2018-01-02 Bionik Laboratories, Inc. Transmission assembly for use in an exoskeleton apparatus
US20150025423A1 (en) * 2013-07-19 2015-01-22 Bionik Laboratories, Inc. Control system for exoskeleton apparatus
FR3016821B1 (fr) * 2014-01-29 2019-08-02 Robotiques 3 Dimensions Exosquelette a port frontal et procede d'utilisation d'un tel exosquelette.
JP2015208795A (ja) * 2014-04-24 2015-11-24 パナソニック株式会社 動作支援装置
JP6358853B2 (ja) 2014-05-23 2018-07-18 本田技研工業株式会社 動作補助装置
US9604369B2 (en) 2014-06-04 2017-03-28 Ekso Bionics, Inc. Exoskeleton and method of increasing the flexibility of an exoskeleton hip joint
CN106659630A (zh) * 2014-08-08 2017-05-10 松下电器产业株式会社 动作支援装置
US9757254B2 (en) * 2014-08-15 2017-09-12 Honda Motor Co., Ltd. Integral admittance shaping for an exoskeleton control design framework
CN104546387B (zh) * 2014-12-05 2017-01-18 中国康复研究中心 仿生储能式的截瘫助行外骨骼
DE102015208125A1 (de) * 2015-04-30 2016-11-03 Technische Universität München Stützsystem für den menschlichen Bewegungsapparat
US20180257217A1 (en) * 2015-09-04 2018-09-13 The Regents Of The University Of Michigan Load-bearing exoskeleton
CN107970104B (zh) * 2016-10-21 2023-10-24 深圳光启合众科技有限公司 腰部旋转机构
KR102079426B1 (ko) * 2017-09-25 2020-02-19 박동관 인체허리의 직립과 굴 신 보조 장치
US20190314238A1 (en) * 2016-12-21 2019-10-17 Innophys Co., Ltd. Extension assisting device
JP2018158403A (ja) * 2017-03-22 2018-10-11 株式会社ジェイテクト アシスト装置
US20180338881A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 Jtekt Corporation Assist device
DE102017112911A1 (de) * 2017-06-12 2018-12-13 Otto Bock Healthcare Products Gmbh Gelenkeinrichtung
JP7066830B2 (ja) * 2017-08-29 2022-05-13 ローム ロボティクス インコーポレイテッド 外骨格適合評価システム及び方法
US10596012B2 (en) * 2017-10-27 2020-03-24 Toyota Research Institute, Inc. Artificial limb for host assistance
JP7170418B2 (ja) * 2018-05-15 2022-11-14 ユーピーアール株式会社 動作支援装置
CN109940592A (zh) * 2019-05-05 2019-06-28 深圳航天科技创新研究院 弹性外骨骼背架
CN109940594A (zh) * 2019-05-05 2019-06-28 深圳航天科技创新研究院 动力外骨骼机器人
FR3096135A1 (fr) * 2019-05-15 2020-11-20 Universite Grenoble Alpes Système et procédé de mesure du couple généré par une articulation
DE102019119645B4 (de) 2019-07-19 2022-11-10 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopädietechnische Einrichtung
DE102019130391A1 (de) 2019-11-11 2021-05-12 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopädietechnische einrichtung
DE102019130390A1 (de) * 2019-11-11 2021-05-12 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopädietechnische Einrichtung zum Unterstützen eines unteren Rückens eines Benutzers
DE102020119166A1 (de) 2020-07-21 2022-01-27 Ottobock Se & Co. Kgaa Orthopädietechnische Einrichtung zum Unterstützen einer unteren Extremität eines Benutzers
CN112451319B (zh) * 2020-11-24 2023-03-14 布法罗机器人科技（成都）有限公司 一种用于辅助行走的外骨骼关节系统
CN113146580B (zh) * 2021-04-27 2023-05-02 嘉兴学院 一种气动肌肉机器人系统
WO2022254367A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-08 Biolift Technologies Inc. Exoskeleton to be worn by a subject
US11717280B2 (en) 2021-06-30 2023-08-08 Innovative Medical Products, Inc. Modular distractor apparatus, system, and method
WO2023038551A1 (ru) * 2021-09-13 2023-03-16 Общество С Ограниченной Ответственностью "Экзаурус" Носимый механизм для поддержки корпуса пользователя
WO2023192572A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Suitx, Inc. Exoskeletons comprising flexible mechanisms

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4829989A (en) 1985-06-17 1989-05-16 Deamer Richard M Stoop laborer's body support having hinge with adjustable spring biasing
US5176622A (en) 1991-10-04 1993-01-05 Bndr Associates Stoop labor assist device
US5259833A (en) * 1992-09-15 1993-11-09 Barnett Larry W Back bending motion limiting apparatus
US5951591A (en) 1998-02-04 1999-09-14 Roberts; Bruce Back-mounted mobile back support device
US6436065B1 (en) 1998-03-12 2002-08-20 Bendezy Pty Ltd Upper body support
US20050130815A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-16 Mohammad Abdoli-Eramaki Lift assist device and method
JP2007020672A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd 歩行補助装置
JP2007097636A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 筋力補助装置
JP2007130234A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 人体動作補助装置
JP2007282991A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Ihi Corp 腰部支援装置
US20080228121A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Hughes Phillip K Back support apparatus and method
JP2009011818A (ja) * 2007-06-07 2009-01-22 Tokyo Univ Of Science 腰部補助装置
US7744552B1 (en) 2007-02-12 2010-06-29 Michael Anthony Babcock Personal upper body support device for lower back muscles assist
KR101409326B1 (ko) 2013-01-30 2014-06-20 인하대학교 산학협력단 Ｐｚｔ가 코팅된 나노와이어를 압전소자로써 포함하는 나노발전기 및 이의 제조방법

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1202851A (en) * 1915-04-13 1916-10-31 Robert Emmett Kelly Back-brace.
US1409326A (en) 1920-01-28 1922-03-14 Ernest S Williamson Spring lift for stoopers
US4256098A (en) 1979-11-08 1981-03-17 Swan Algernon G Safety restraint system for ambulatory patients
US4745911A (en) 1986-08-06 1988-05-24 Bender Mark R Support device for weightlifting
JPH01274758A (ja) * 1988-04-26 1989-11-02 Sanshin Kosan Kk 振り子式膝継手
US5207635A (en) 1989-08-21 1993-05-04 Richards Ronald G Orthopedic device for providing lower back support
JPH03165765A (ja) * 1989-11-27 1991-07-17 Koyou Sokushin Jigyodan 介護作業補助装置
US5275426A (en) 1991-10-17 1994-01-04 Tankersley Cecil A Thoracic suspension walker
US5248293A (en) 1991-10-29 1993-09-28 Biomechanical Design, Inc. Tethered medical restraint device
US5314404A (en) 1991-10-29 1994-05-24 Biomechanical Design, Inc. Tethered medical restraint device
DE602006021773D1 (de) 2005-10-22 2011-06-16 Cedar Mesa Design Company Llc System zum tragen von artikeln am vorderen oberkörper
DE102007001053B3 (de) * 2007-01-03 2008-05-29 Dirk Giesen Stützvorrichtung, die am menschlichen Körper getragen wird und der Gewichtskraft des Oberkörpers in gebeugter Haltung entgegen wirkt
EP2163226A1 (en) 2007-04-23 2010-03-17 Golden Crab, S.L. Exoskeleton for safety and control while skiing
PL2687339T3 (pl) 2008-05-20 2016-04-29 Ekso Bionics Inc Sposób i urządzenie do zmniejszania zużycia energii przez osobę przez stosowanie egzoszkieletu dolnej części
US8894592B2 (en) * 2008-05-20 2014-11-25 University of California at Berkekey Device and method for decreasing oxygen consumption of a person during steady walking by use of a load-carrying exoskeleton
WO2010011848A1 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 Berkeley Bionics An exoskeleton and method for controlling a swing leg of the exoskeleton
US8088088B2 (en) * 2008-11-19 2012-01-03 Patrick Timothy Hurley Back support system
US8968222B2 (en) 2008-12-18 2015-03-03 Ekso Bionics, Inc. Wearable material handling system
US20120136292A1 (en) 2009-02-25 2012-05-31 Pepin David E J Non-Invasive Cervical-Thoracic Correction System
JP5244029B2 (ja) 2009-05-25 2013-07-24 本田技研工業株式会社 歩行補助装置
US8986177B2 (en) 2009-06-19 2015-03-24 Tau Orthopedics, Llc Low profile passive exercise garment
JP5505740B2 (ja) * 2009-09-28 2014-05-28 学校法人東京理科大学 腰部補助装置
US20110098617A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 Ferguson Daniel L Torso assist othosis
US8568344B2 (en) 2009-10-23 2013-10-29 Applied Neural Mechanics, Llc Torso assist orthotic device
CN201934433U (zh) 2011-03-21 2011-08-17 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 长度可调式快卸锁
WO2012171000A1 (en) 2011-06-10 2012-12-13 The Regents Of The University Of California Trunk supporting exoskeleton and method of use
US9022956B2 (en) 2011-06-10 2015-05-05 U.S. Bionics, Inc. Trunk supporting exoskeleton and method of use
US9855654B2 (en) * 2011-09-06 2018-01-02 Wakayama University Power assist robot apparatus and control method therefor
JP6358853B2 (ja) * 2014-05-23 2018-07-18 本田技研工業株式会社 動作補助装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4829989A (en) 1985-06-17 1989-05-16 Deamer Richard M Stoop laborer's body support having hinge with adjustable spring biasing
US5176622A (en) 1991-10-04 1993-01-05 Bndr Associates Stoop labor assist device
US5259833A (en) * 1992-09-15 1993-11-09 Barnett Larry W Back bending motion limiting apparatus
US5951591A (en) 1998-02-04 1999-09-14 Roberts; Bruce Back-mounted mobile back support device
US6436065B1 (en) 1998-03-12 2002-08-20 Bendezy Pty Ltd Upper body support
US20050130815A1 (en) * 2003-12-15 2005-06-16 Mohammad Abdoli-Eramaki Lift assist device and method
JP2007020672A (ja) * 2005-07-13 2007-02-01 Honda Motor Co Ltd 歩行補助装置
JP2007097636A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 筋力補助装置
JP2007130234A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 人体動作補助装置
JP2007282991A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Ihi Corp 腰部支援装置
US7744552B1 (en) 2007-02-12 2010-06-29 Michael Anthony Babcock Personal upper body support device for lower back muscles assist
US20080228121A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Hughes Phillip K Back support apparatus and method
JP2009011818A (ja) * 2007-06-07 2009-01-22 Tokyo Univ Of Science 腰部補助装置
KR101409326B1 (ko) 2013-01-30 2014-06-20 인하대학교 산학협력단 Ｐｚｔ가 코팅된 나노와이어를 압전소자로써 포함하는 나노발전기 및 이의 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180087298A (ko) * 2015-11-18 2018-08-01 더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 몸통 지지 외골격 및 사용 방법
KR20180044682A (ko) 2016-10-24 2018-05-03 웨어러텍(주) 높은 자유도를 갖는 모듈러 외골격 장치
KR20190011989A (ko) * 2017-07-26 2019-02-08 중앙대학교 산학협력단 요추운동 보조장치
CN113954053A (zh) * 2021-12-01 2022-01-21 上海傅利叶智能科技有限公司 一种穿戴空间可调的外骨骼穿戴设备
CN113954053B (zh) * 2021-12-01 2023-08-15 上海傅利叶智能科技有限公司 一种穿戴空间可调的外骨骼穿戴设备

Also Published As

Publication number Publication date
US9655762B2 (en) 2017-05-23
JP2014523768A (ja) 2014-09-18
US10821017B2 (en) 2020-11-03
US20170196712A1 (en) 2017-07-13
US20140121573A1 (en) 2014-05-01
KR102083035B1 (ko) 2020-02-28
JP5986629B2 (ja) 2016-09-06
WO2012171000A1 (en) 2012-12-13
US20210007875A1 (en) 2021-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140051178A (ko) 트렁크 지지 외골격 및 그 사용방법
US10357392B2 (en) Trunk supporting exoskeleton and method of use
JP7362159B2 (ja) 柔軟な装着型筋肉補助装置
JP2020518295A5 (ko)
CN109328046A (zh) 半主动型机械关节
JP2007097636A (ja) 筋力補助装置
US10598571B2 (en) Performance evaluation apparatus and performance evaluation method for wearable motion assistance device
US9308112B2 (en) Method and apparatus for human trunk support device
KR101983377B1 (ko) 운동 보조 장치
JP2021536329A (ja) ウェアラブルアクティブ補助デバイス
Samper-Escudero et al. A compact and portable exoskeleton for shoulder and elbow assistance for workers and prospective use in space
JP2006075254A (ja) 歩行補助装置用装着具
US20200268584A1 (en) Systems, devices, and methods for therapeutic loading of a joint
JP2018033878A (ja) 姿勢保持装置
US20220219313A1 (en) Moment arm extension system for exosuit
US12029674B2 (en) Trunk supporting exoskeleton and method of use
WO2019050929A1 (en) SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR THE THERAPEUTIC LOADING OF AN ARTICULATION
JP2021045842A (ja) アシストシステム、及びアシスト装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant