KR20180053637A - 외골격을 입고 벗는데 효과적인 장치 - Google Patents

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KR20180053637A
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니콜라스 에리코
호마윤 카제루니
윤정 정
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더 리전츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
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Abstract

본 발명의 수동 기구는 외골격 몸통부로부터 외골격 다리의 신속한 결합 및 분리를 가능하게 한다. 기구는 외골격 몸통부에 결합된 하우징에 의해 윤곽이 정해지는 공동; 외골격 몸통부에 결합되고, 걸림부를 포함하는 걸쇠; 그의 일끝단으로부터 연장되는 돌출부를 포함하고, 외골격 다리에 결합된 클립체; 클립체 상에서 클립 베이스에 회동가능하게 결합된 핸들; 및 핸들에 회동가능하게 결합된 후크를 포함한다. 후크가 걸림부에 걸어맞춤되고 핸들이 첫번째 안 걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동되면, 돌출부는 공동 속으로 이동한다.

Description

외골격을 입고 벗는데 효과적인 장치
본 발명은 의료 외골격의 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 의료 외골격을 입고 벗는데 향상된 기술을 허용하는 장치를 개시하는 것이다.
의료 외골격은 때때로 두 개의 섹션으로 나뉜다:
외골격 다리(사용자의 다리를 지지한다), 와 외골격 몸통부(사용자의 상체를 지지한다). 외골격 다리와 외골격 몸통부를 결합하는 위치는 몸통-다리 인터페이스(torso-leg interface)라 불린다. 만약 외골격이 몸통-다리 인터페이스에서 분리될 수 없다면, 입거나 벗는 과정은 매우 어렵게 되고 다른 사람으로부터 도움이 필요하게 된다. 그러나, 외골격이 모듈방식이며 그래서 몸통-다리 인터페이스에서 분리될 수 있다면, 입거나 벗는 과정이 외골격 사용자에 의해 손쉽게 독립적으로 수행될 수 있음이 알려져 있다.
모듈화 의료 외골격의 예로써, 미국 특허번호 7,190,141 B2 미국 특허번호 9,101,451 B2 및, 미국 특허출원 공고번호 2015/0351995 A1를 포함한다. 앞서 언급된 3개의 예들은 구성요소들로 분리되고 과다 실시형태(즉, 모듈식)로 구성될 수 있는 외골격 개념을 명시적으로 개시하고 있다. 그러나, 미국 특허번호 7,190,141 B2 및 9,101,451 B2는 상기 모듈방식 외골격의 구성요소를 결합하고 분리하는데 필요한 실제의 기구에 대하여 구체적으로 들어가지 않는다. 미국 특허출원 공고번호 2015/0351995 A1은 모듈방식 외골격의 다양한 구성요소들이 사용자에 의해 “온 더 플라이”(on the fly)로 결합되고 분리될 수 있다는 것을 언급하고 있다. 그러나, '995 공고는 그러한 결합/분리 기구의 구조에 대하여 매우 적은 상세만을 제공하고 그리고 결합 인터페이스가 존재하고 “단순한 볼트 결합에 의해 구성되어” 있다는 것을 단지 간단하게 언급한다. 따라서, 비록 앞서 언급된 특허문헌들이 모듈방식 외골격을 위한 일반적인 욕구를 교시하지만, 그들은 모듈방식 외골격의 구성요소들을 기계적으로 결합하고 분리하기 위해 요구된 인프라스트럭쳐를 교시하지 않는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 된 것으로서, 의료 외골격을 손쉽게 입고 벗는 데 매우 효과적인 장치로서 외골격 몸통부로부터 외골격 다리의 신속한 결합 및 분리를 위한 수동 기구를 제공하고자 한다.
본 발명에 따르면, 외골격 몸통부로부터 외골격 다리의 신속한 결합 및 분리를 위하여 수동 기구가 제공된다. 수동 기구는 외골격 몸통부에 결합된 하우징에 의해 윤곽이 정해지는 공동; 외골격 몸통부에 결합되고, 걸림부를 포함하는 걸쇠; 그의 일끝단으로부터 연장되는 돌출부를 포함하고, 외골격 다리에 결합된 클립체; 클립체 상에서 클립 베이스에 회동가능하게 결합된 핸들; 및 핸들에 회동가능하게 결합된 후크를 포함한다. 후크가 걸림부에 걸어맞춤되고 핸들이 첫번째 안 걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동되면, 돌출부는 공동 속으로 이동한다.
본 발명에 따른 수동 기구에 의하면, 사용자는 외골격 몸통체로부터 외골격 다리를 용이하고도 신속하게 결합 및 분리할 수 있다.
도1은 분리된 상태에서의 의료 외골격의 예시도,
도2는 분리된 상태에서의 의료 외골격용 수동결합 및 분기기구의 확대도,
도3은 결합 상태에서의 의료 외골격의 예시도,
도4는 의료 외골격의 수동결합 및 분리기구의 분리 사시도,
도5는 벗는 동안의 의료 외골격용 수동결합 및 분리기구의 상태도,
도6은 의료 외골격용 수동결합 및 분리기구의 핸들, 후크, 걸쇠 및 베이스의 측면도,
도7은 연결된 상태를 보이는 도5에 나타낸 핸들, 후크, 걸쇠 및 베이스의 등측도,
도8은 분리된 상태를 보이는 도5에 나타낸 핸들, 후크, 걸쇠 및 베이스의 등측도,
도9는 결합된 상태에서 보이는, 의료 외골격의 수동결합 및 분리기구의 짝 접촉면의 측면도, 및
도10은 분리된 상태에서 보이는, 도9에 나타낸 짝 접촉면의 측면도이다.
도1은 (104)로 제시된 외골격 몸통부로부터 외골격 다리(102)의 신속한 결합 및 분리를 위한 수동 기구(101)를 나타낸다. 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)는 전체 외골격(100)을 형성한다. 일반적으로, 전체 외골격(100)은 도1에 보이는 바와 같이 사용자(106)에 의해 입혀진다.
도2는 도1에서 언급된 바와 같은 기구(101)의 확대도를 나타낸다. 도2에 나타낸 바와 같이, 기구(101)는 도1에 나타낸 바와 같은 외골격 몸통부(104)에 결합된 하우징(109)에 의해 윤곽이 정해지는 공동(108)을 포함한다.
통상의 기술자는 하우징(109)이 외골격(100)의 다른 구성분자에 결합된 독립 구성요소일 수 있거나 또는 미리 정해진 기능을 이미 제공하는 외골격(100)의 다른 구성요소의 부분으로 만들어질 수 있음을 알 것이다. 기구(101)는 하우징(109)상에 형성된 걸쇠(110)를 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시형태에서 걸쇠(110)는 하우징(109)으로부터 연장되는 걸림부(즉, 플랜지)(112)를 포함한다. 마찬가지로, 통상의 기술자는 걸쇠(110)는 외골격(100)의 다른 구성분자에 결합된 독립 구성요소일 수 있거나 또는 미리 정해진 기능을 이미 제공하는 외골격(100)의 다른 구성요소의 부분으로 만들어질 수 있음을 알 것이다. 공동(108)및 걸쇠(110)에 더하여, 외골격 몸통부(104)도 역시 골반지지부(114)(도1에 나타냄) 및 힙 액튜에이터(116)를 포함한다.
도2는 또한 기구(101)의 클립체(117)를 나타내며, 클립체는 외골격 다리(102)에 결합되어 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 클립체(117)는 외골격 다리(102)상에 형성되어 있다. 통상의 기술자는 클립체(117)는 외골격(100)의 다른 구성분자에 결합된 독립 구성요소일 수 있거나 또는 미리 정해진 기능을 이미 제공하는 외골격(100)의 다른 구성요소의 부분으로 만들어질 수 있음을 알 것이다. 클립체(117)는 클립체의 일끝단으로부터 연장되는 돌출부(118), 및 클립체(117)의 제1끝단(122)으로부터 클립체(117)에 장착된 클립베이스(121)에 회동가능하게 결합된 핸들(120)을 포함한다. 클립체(117)는 또한 상기 핸들(120)의 중간부(123)에서 핸들(120)에 회동가능하게 결합된 후크(124)를 포함한다.
도1은 또한 외골격 다리(102)가 어떻게 무릎조인트(126), 허벅지 받침대(128), 정강이 받침대(130), 허벅지 측면지지바(132), 및 정강이 측면지지바(134)를 포함하는지를 나타낸다. 도1에서, 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)는 아직 결합되지 않고 있다. 그러므로, 도1은 외골격(100)을 입는 과정동안 사용자(106)의 가능한 적응을 타나낸다. 이 구성에서, 사용자(106)는 개별적으로 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)를 입지만 아직은 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)를 서로 결합하지 않는다. 외골격(100)을 완전히 입기 위해서, 사용자(106)는 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)를 서로 결합해야만 한다. 이것은 다음과 같이 진행되는 바, 후크(124)가 걸림부(112) 위로 위치되어 넘을 때 (즉, 후크(124)가 걸림부(112)에 걸어맞춤할 때), 돌출부(118)는 공동(108) 안으로 삽입되고 핸들(120)이 첫번째 안걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동하도록 핸들(120)은 사용자(106)에 의해 눌러 내려지며, 그리하여 후크(124)로 하여금 걸림부(112)에 부딪치어 붙잡고, 클립체(117)를 하우징(109) 쪽으로 끌어 당기도록 하여서 돌출부(118)가 공동(108) 안쪽으로 움직이고 그 안에 남아 있도록 하게 한다.
도3은 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)가 서로 결합되어 있는 상태에서 외골격(100)의 실시형태를 나타낸다. 도3에서, 돌출부(118)는 공동(108)의 내부에 견고하게 있는 것이다. 이 구성에서, 사용자(106)는 입는 과정을 완료하였으며 일어서고 걸을 수 있게 된다. 수동 기구(101)가 돌출부(118)와 공동(108)이 결합하도록 허용하는 것이다.
도4는 수동 기구(101')의 분리사시도를 나타낸다. 수동 기구(101')는 공동(108)의 윤곽을 정하는 하우징(109)을 포함하며, 그것은 외골격 몸통부(104) 상의 힙 액튜에이터(116)의 연장부이다 (도1에 나타냄). 또한, 수동 기구(101)는 외골격 다리(102) 상의 허벅지 받침대(128)의 형태인 클립체(117)를 포함한다. 클립체(117)는 그의 일끝단으로부터 연장되는 돌출부(118)를 포함하며, 그것은 허벅지 받침대(128)의 연장부이다. 수동 기구(101)는 외골격 다리(102)와 외골격 몸통부(104)의 결합 및 분리 동안 사용자(106)에게 충분한 기계적 이점을 제공함으로써 작용한다.
도4에 보이는 바와 같이, 수동 기구(101')는 클립 베이스(121)에 회동가능하게 결합되고 그의 제1끝단(122)으로부터 클립체(117)에 장착하기가 적합하게 된 핸들(120)을 포함하는 3개의 바 구조이다. 기구(101')는 또한 상기 핸들(12)의 중간부(123)에서 핸들(120)에 회동가능하게 결합되어 있는 후크(124)(세번째 링크)를 포함한다. 기구(101)는 외골격 몸통부(104')에 결합되어 있는 걸쇠(110)를 더 포함한다. 걸쇠(110)는 걸림부(도5에 나타냄)를 포함한다. 사용자(106)가 돌출부(118)를 공동(108) 속으로 끌어 당기려고 할 때, 그 또는 그녀는 쉽게 돌출부(118)를 공동(108)속으로 끌어 당기는 것을 돕도록 수동 기구(101)를 사용할 수 있다. 수동 기구(101)를 효과적으로 만들기 위해, 걸쇠(110)는 하우징(109)에 고정되어 있다. 또한, 제1끝단(122)은 클립체(117) 내의 구멍(138)을 통하여 뻗는 잠금쇠(도시되지 않음)에 의해 외골격 다리(102) 상의 클립체(117)에 고정되어 있다. 사용자(106)가 후크(124)를 걸쇠(110)의 걸림부(112) 위에 놓을 때, 수동 기구(101)는 핸들(120)에 적당한 힘을 가함으로써 돌출부(118)를 공동(108)속으로 쉽게 끌어 당기도록 사용될 수 있다. 이렇게 되었을 때, 수동 기구(101)의 오버-센터((over-center) 디자인은 상대적 움직임이 전혀 일어나지 않고 돌출부(118)는 공동(108) 안에 남아 있도록 돌출부(118) 및 공동(108)을 구속할 수 있다.
도4는 또한 어떻게 덮개판(140)이 외골격 몸통부(104)에 고정되어 있고 공동(108)의 중앙 측면을 둘러싸는가를 나타낸다. 덮개판(140)은 수동 기구(101)를 1자유도(돌출부(118)가 공동(108) 안팎으로 미끄러짐)로 한정한다. 덮개판(140)이 없으면, 돌출부(118)는 공동(108) 밖으로 쉽게 떨어져 나간다. 덮개판(140)은 잠금쇠(도시되지 않음)에 의해 외골격 몸통부(104)에 고정되어 있다. 마지막으로, 스톱퍼(142)는 외골격 몸통부(104)상의 구멍(144)에 고정되어 있다. 스톱퍼(142)는 돌출부(118)가 공동(108)으로부터 분리될 때 대항하여 압력을 가하도록 후크(124)를 위해 강한 멈추개로서 작용한다. 스톱퍼(142)의 목적은 도5에서 더욱 명확하게 설명되어 있다.
도5는 오로지 수동 기구(101')만을 나타내고 외골격(100)을 구성하는 다른 구성요소들은 배제한다. 도5는 외골격(100)의 벗는 과정동안 스톱퍼(142)의 목적을 더욱 잘 나타낸다. 벗는 동안, 사용자(106)는 공동(108)으로부터 돌출부(118)를 이동시킴으로써 외골격 다리(102)로부터 외골격 몸통부(104)를 분리하고자 한다. 비록 수동 기구(101')는 입는 과정을 돕기 위해 충분한 기계적 이익을 제공하지만, 스톱퍼(142) 없이는, 수동 기구(101')는 벗는 과정동안 기계적 이익을 전혀 제공하지 않는다. 도5는 사용자(106)가 외골격(100)을 벗고자 시도하고 있는 상황을 의태한다. 수동 기구(101')의 후크(124)가 수동 기구(101')의 걸쇠(110)로 부터 분리된 것을 보이고 있다. 지금, 수동 기구(101')의 후크(124)는 스톱퍼(142)에 대항하여 압력을 가하고 있다. 스톱퍼(124)는 외골격 몸통부(104)에 고정되어 있으므로, 스톱퍼(142)는 벗는 과정동안 후크(124)를 위해 강한 멈추개로서 작용한다. 그러므로, 핸들(120)에서, 화살표(146) 방향으로 힘을 가함으로써, 사용자(106)는 돌출부(118)(숫놈)와 하우징(109)(암놈)이 분리하는 동안 기계적인 이익을 느낄 수 있다. 이 기계적 이익은 때때로 저항때문에 숫놈(118)과 암놈(109)을 분리하기가 어려울 때 중요한 특성이다. 스톱퍼(142)가 후크(124)를 위한 강한 멈추개로서 작용하지 않으면, 벗는 동안 이 기계적 이익은 가능하지 않다.
명확하게 하기 위해, 도6,7 및 8은 수동 기구(101')의 다른 모습을 나타낸다. 도7 및 8은 각각 결합되고 분리된 구성에서 수동 기구(101')의 등측도이다. 도6은 수동 기구(101')의 측면도를 나타내고 또한 화살표(146) 및 (148)을 묘사한다. 이들 화살표는 수동 기구(101')의 핸들(120)에 가해질 수 있는 힘의 방향을 나타내고 있다. 만약, 화살표(148) 방향으로 충분한 힘이 가해지면, 수동 기구(101')는 외골격 다리(102)의 돌출부(118)를 외골격 몸통부(104)의 공동(108) 속으로 끌어당길 것이다. 그러므로, 화살표(148) 방향의 힘은 외골격(100)을 입는 동안 유용할 것이다. 만약, 화살표(146) 방향으로 충분한 힘이 가해지면, 수동 기구(101')는 외골격 다리(102)의 돌출부(118)를 외골격 몸통부(104)의 공동 밖으로 끌어낼 것이다 (앞서 기술한 바와 같이 스톱퍼(142)를 이용). 그러므로, 화살표(146) 방향의 힘은 외골격(100)을 벗는 동안 유용할 것이다. 요약하면, 사용자(106)는 돌출부(118)를 공동(108) 속으로 삽입하기 위해 화살표(148) 방향을 따라 핸들(120)을 그들 쪽으로(즉, 그들 다리의 바깥면쪽으로) 누른다. 나아가서, 사용자(106)는 돌출부(118)를 공동(108)으로부터 빼내기 위해 화살표(146) 방향으로 핸들(120)을 그들로부터 멀어지는(즉, 그들 다리의 바깥면으로부터 멀어지는) 쪽으로 누른다.
도9 및 10은 돌출부(118)와 공동(108)의 짝 접촉면의 측면도를 나타낸다. 도9는 돌출부(118)가 공동(108)의 내부에 완전히 삽입되어 있을 때, 결합된 상태를 나타낸다. 도10은 돌출부(118)가 완전히 공동(108)의 바깥에 있을 때, 분리된 상태를 나타낸다. 이 실시형태에서, 수동 기구(101)의 짝 접촉면은 쐐기고정윤곽을 사용하고 있다. 이 디자인의 목적은 돌출부(118)가 공동(108) 속으로 완전히 삽입되어 있을 때 돌출부(118)와 공동(108) 사이에 상대적 움직임이 전혀 일어나지 않는다는 것을 확실하게 하기 위한 것이다. 돌출부(118)와 공동(108) 사이의 상대적 움직임은 걷는 동안 힙 액튜에이터(116)와 외골격 다리(102) 사이에 불충분한 토크 이전을 야기하게 된다. 각도(150)(공동(108)의 윤곽 각도)와 각도(152)(돌출부(118)의 윤곽 각도)를 동등하게 만듦으로써 걷는 동안 돌출부(118)와 공동(108) 사이에 충분한 범위 접촉이 발생한다. 이 범위 접촉은 각양각색의 하중으로부터의 압력을 분배하는 데 도움을 주며, 이는 국지화된 휨을 방지하는 데 도움을 준다. 만약, 각도(150) 및 각도(152)가 동등하지 아니하다면, 가해지는 압력은 분배되지 않을 것이며, 이는 걷는 동안 국지화된 휨을 야기하게 된다.

Claims (19)

  1. 외골격 몸통체로부터 외골격 다리의 신속한 결합 및 분리를 위한 수동 기구로서:
    상기 외골격 몸통부에 결합된 하우징에 의해 윤곽이 정해지는 공동;
    상기 외골격 몸통부에 결합되고, 걸림부를 포함하는 걸쇠;
    그의 일끝단으로부터 연장되는 돌출부를 포함하고, 외골격 다리에 결합된 클립체;
    클립체 상에서 클립 베이스에 회동가능하게 결합된 핸들; 및
    상기 핸들에 회동가능하게 결합된 후크를 포함하며;
    상기 후크가 걸림부에 걸어맞춤되고 상기 핸들이 첫번째 안걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동될 때, 상기 돌출부는 상기 공동 속으로 이동하는 수동 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    외골격의 사용자에 의해 외골격 다리를 외골격 몸통부에 한 손으로 결합할 수 있는 수동 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 핸들은 사용자가 돌출부를 상기 공동 속으로 삽입하기 위하여 상기 핸들을 사용자의 다리의 바깥표면 쪽으로 누르도록 구성되어 있는 수동 기구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핸들은 사용자가 돌출부를 상기 공동 속으로부터 빼내기 위하여 상기 핸들을 사용자의 다리의 바깥표면으로부터 멀어지는 쪽으로 누르도록 구성되어 있는 수동 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 외골격 다리의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 외골격 몸통부의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 걸쇠는 상기 외골격 몸통부의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  8. 외골격의 제2 구성요소로부터 제1 구성요소의 신속한 결합 및 분리를 위한 수동 기구로서:
    외골격의 상기 제2 구성요소에 결합된 하우징에 의해 윤곽이 정해지는 공동;
    외골격의 상기 제2 구성요소에 결합되고, 걸림부를 포함하는 걸쇠;
    그로부터 연장되는 돌출부를 포함하고, 상기 제1 구성요소에 결합된 클립체;
    클립체 상에서 클립 베이스에 회동가능하게 결합된 핸들; 및
    상기 핸들에 회동가능하게 결합된 후크를 포함하며;
    상기 후크가 걸림부에 걸어맞춤되고 상기 핸들이 첫번째 안걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동될 때, 상기 돌출부는 상기 공동 속으로 이동하는 수동 기구.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는 외골격 다리이고 상기 제2 구성요소는 외골격 몸통부인 수동 기구.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 구성요소는 외골격 다리이고 상기 제1 구성요소는 외골격 몸통부인 수동 기구.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제1 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 제2 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 걸쇠는 상기 제2 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  14. 외골격의 제1 구성요소로부터 제2 구성요소의 신속한 결합 및 분리를 위한 수동 기구로서:
    외골격의 상기 제1 구성요소에 결합된 하우징에 의해 윤곽이 정해지는 공동;
    외골격의 상기 제1 구성요소에 결합되고, 걸림부를 포함하는 걸쇠;
    그로부터 연장되는 돌출부를 포함하고, 상기 제2 구성요소에 결합된 클립체;
    클립체 상에서 클립 베이스에 회동가능하게 결합된 핸들; 및
    상기 핸들에 회동가능하게 결합된 후크를 포함하며;
    상기 후크가 걸림부에 걸어맞춤되고 상기 핸들이 첫번째 안걸린 위치로부터 두번째 걸린 위치로 회동될 때, 상기 돌출부는 상기 공동 속으로 이동하는 수동 기구.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 구성요소는 외골격 다리이고 상기 제2 구성요소는 외골격 몸통부인 수동 기구.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 구성요소는 외골격 다리이고 상기 제1 구성요소는 외골격 몸통부인 수동 기구.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 제2 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 공동은 상기 제1 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 걸쇠는 상기 제2 구성요소의 부분으로서 만들어져 있는 수동 기구.
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