KR20190044391A

KR20190044391A - 공압보행보조기

Info

Publication number: KR20190044391A
Application number: KR1020170136763A
Authority: KR
Inventors: 이재주; 황재문
Original assignee: 주식회사 홍익
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-30

Abstract

본 발명은 공압보행보조기에 관한 것으로서, 사용자의 하체를 지지하는 하체프레임과; 상기 하체프레임이 구동되어 사용자의 보행을 보조할 수 있게 하는 프레임구동부와; 사용자의 보행에 의해 발생되는 공압을 이용하여 상기 프레임구동부를 구동시키는 공압구동부와; 상기 하체프레임에 착탈가능하게 결합되며, 상기 공압구동부에 의해 상기 프레임구동부가 구동되어 사용자가 보행될 때, 사용자의 상체를 지지하는 상체프레임을 포함하되, 상기 하체프레임은, 사용자의 발바닥이 안착되는 한 쌍의 발받침판과; 상기 발받침판에 대해 회동가능하게 결합되어 사용자의 발목을 지지하는 한 쌍의 발목지지판과; 하단부가 상기 발목지지판에 결합되며, 사용자의 하퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 하퇴지지판과; 상기 하퇴지지판의 상부에 결합되며, 사용자의 대퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 대퇴지지판과; 상기 대퇴지지판의 상부에 결합되며 사용자의 엉덩이 양측면을 지지하는 한 쌍의 측면지지판과; 상기 한 쌍의 측면지지판 사이에 결합되어 등 하부를 지지하는 등받이판을 포함하며, 상기 공압구동부는, 상기 발받침판의 상면에 결합되며, 사용자가 보행할 때 압력에 의해 공기압을 발생시키는 발펌프와; 상기 측면지지판에 구비되며, 상기 프레임구동부를 구동시키는 실린더로드가 구비된 공압실린더와; 상기 발펌프와 상기 공압실린더를 연결하며, 상기 실린더로드의 길이가 가변되도록 공기압을 인가하는 공기이동관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공압보행보조기{WALKING SUPPORTER USING AIR PRESSURE}

본 발명은 공압보행보조기에 관한 것으로서, 보다 자세히는 보행이 불편한 사용자의 보행을 별도의 동력수단 없이 보행시 발생되는 공압을 이용해 보조할 수 있는 공압보행보조기에 관한 것이다.

일반적으로 고령자와 환자 및 장애인 중에는 다리가 불편하거나 몸이 불편하여 짧은 거리도 혼자서는 이동할 수 없는 이들이 있는데, 이들은 가까운 거리를 이동하고자 하는 경우에도 항상 다른 사람에게 의지한 상태로 다녀야 하는 불편함이 있다. 이러한 불편함을 해소하기 위하여 보행보조기의 사용이 늘고 있다.

종래 보행보조기는 등록특허 제10-0872036호 "보행보조기"에 개시된 바와 같이 사용자가 양팔로 지지한 상태로 자신의 힘으로 밀고 다니면서 보행할 수 있게 된다.

그러나, 개시된 바와 같은 종래 보행보조기는 하부에 바퀴가 형성된 사각 프레임 형태로 사용자가 사각 프레임을 손 또는 몸으로 밀고 다녀야 하므로 버스나 지하철을 이용하는 등의 장거리를 이용할 때 불편함이 있었다.

또한, 큰 부피로 인해 외부로 드러나게 되어 사용자에게 부끄러움을 줄 수 있는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 사용자의 하지 운동을 직접 도와주는 형태의 보행보조기가 개발되었으나, 이러한 보행보조기는 구동모터와 같은 구동장치가 요구되기 때문에 가격이 비싸고 구동모터의 동작을 사용자가 직접 제어해야하므로 사용이 자유롭지 못한 제약이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 별도의 구동력 없이 사용자의 보행시 발생되는 공기압을 이용해 보행을 보조할 수 있는 공압보행보조기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 옷 내부로 은폐할 수 있으며, 사용이 간편한 공압보행보조기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 목발과 같이 보행시 체중을 싣을 수 있어 보행시 사용자의 체력적 부담을 줄여줄 수 있는 공압보행보조기를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 공압보행보조기에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 공압보행보조기는, 사용자의 하체를 지지하는 하체프레임과; 상기 하체프레임이 구동되어 사용자의 보행을 보조할 수 있게 하는 프레임구동부와; 사용자의 보행에 의해 발생되는 공압을 이용하여 상기 프레임구동부를 구동시키는 공압구동부와; 상기 하체프레임에 착탈가능하게 결합되며, 상기 공압구동부에 의해 상기 프레임구동부가 구동되어 사용자가 보행될 때, 사용자의 상체를 지지하는 상체프레임을 포함하되, 상기 하체프레임은, 사용자의 발바닥이 안착되는 한 쌍의 발받침판과; 상기 발받침판에 대해 회동가능하게 결합되어 사용자의 발목을 지지하는 한 쌍의 발목지지판과; 하단부가 상기 발목지지판에 결합되며, 사용자의 하퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 하퇴지지판과; 상기 하퇴지지판의 상부에 결합되며, 사용자의 대퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 대퇴지지판과; 상기 대퇴지지판의 상부에 결합되며 사용자의 엉덩이 양측면을 지지하는 한 쌍의 측면지지판과; 상기 한 쌍의 측면지지판 사이에 결합되어 등 하부를 지지하는 등받이판을 포함하며, 상기 공압구동부는, 상기 발받침판의 상면에 결합되며, 사용자가 보행할 때 압력에 의해 공기압을 발생시키는 발펌프와; 상기 측면지지판에 구비되며, 상기 프레임구동부를 구동시키는 실린더로드가 구비된 공압실린더와; 상기 발펌프와 상기 공압실린더를 연결하며, 상기 실린더로드의 길이가 가변되도록 공기압을 인가하는 공기이동관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 프레임구동부는, 상기 발받침판과 상기 발목지지판을 회동가능하게 지지하는 발목관절축과; 상기 하퇴지지판과 상기 대퇴지지판의 하부를 회동가능하게 지지하는 무릎관절기어와; 상기 측면지지판과 대퇴지지판 사이에 회동가능하게 결합되며, 상기 공압실린더의 실린더로드가 외주연에 결합되어 상기 실린더로드의 길이에 따라 정역회전되는 대퇴관절축기어와; 상기 무릎관절기어의 상부에 상기 무릎관절기어와 맞물려 회전되는 연동기어와; 상기 대퇴관절축기어와 상기 연동기어를 서로 연결하여, 상기 대퇴관절축기어의 회전을 상기 무릎관절기어로 전달하는 기어연동바를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 한 쌍의 하퇴지지판과 상기 한 쌍의 대퇴지지판의 측면에는 하퇴와 대퇴가 수용되는 하퇴삽입관 및 대퇴삽입관이 각각 형성되며, 상기 하퇴삽입관과 상기 대퇴삽입관의 내벽면에는 피부와의 접촉되는 섬유소재의 쿠션부재가 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 상체프레임은 허리부터 가슴까지를 감싸는 조끼형태로 경질재질로 형성되며, 상기 상체프레임의 양측면 상부에는 사용자의 겨드랑이에 밀착지지되어 보행시 사용자의 체중이 지지되는 겨드랑이끼움홈이 형성되며, 상기 상체프레임의 양측 상부에는 사용자의 팔이 끼워지는 한 쌍의 팔삽입고리이 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 공압보행보조기는 별도의 구동력 없이 사용자의 보행시 발펌프에 의해 공압을 발생시켜 동작된다. 이에 의해 비용이 저렴하며 사용방법이 간편한 장점이 있다

또한, 종래 사용자가 팔이나 몸으로 밀어서 구동되는 보행보조기와 비교할 때 그 부피가 작으며 하체와 상체에 밀착되게 구비되므로 옷 안에 은폐하여 착용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상체프레임이 결합되어 있어 보행시 사용자의 체중이 하체로 집중되는 것을 방지하고, 보행시 몸의 균형을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공압보행보조기의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 공압보행보조기의 측면구성을 도시한 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 공압보행보조기의 하체프레임의 결합구조를 도시한 분해사시도,
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 공압보행보조기의 프레임구동부의 동작과정을 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 따른 공압보행보조기의 공압구동부의 발펌프의 동작과정을 도시한 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 공압보행보조기를 사용자가 착용하여 보행하는 과정을 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 공압보행보조기(100)의 전체 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 공압보행보조기(100)가 두 다리를 이동하여 보행이 가능하도록 두 다리의 양측을 지지하는 하체프레임(110)과, 하체프레임(110)의 상부에 결합되어 사용자의 상체를 지지하는 상체프레임(120)과, 하체프레임(110)이 동작되도록 지지하는 프레임구동부(130)와, 공압을 발생시켜 프레임구동부(130)를 동작시키는 공압구동부(140)를 포함한다.

본 발명에 따른 공압보행보조기(100)는 사용자가 보행을 위해 발을 움직이는 것에 연동하여 발펌프(141)에 의해 공압이 발생되고, 발생된 공압을 이용하여 하체프레임(110)을 동작시켜 사용자가 보다 적은 힘으로 보행이 가능하도록 보행을 보조하게 된다.

이에 따라 별도의 동력수단 없이 간편한 사용이 가능한 장점이 있으며, 부피가 작아 옷 내부에 은폐될 수 있는 장점이 있다.

하체프레임(110)은 프레임구동부(130)의 구동에 의해 사용자의 양측 다리가 보행될 수 있게 양측 다리를 지지한다. 하체프레임(110)은 사용자의 발을 받쳐주는 한 쌍의 발받침판(111)과, 한 쌍의 발받침판(111)의 측면에 회동가능하게 결합되는 한 쌍의 발목지지판(113)과, 한 쌍의 발목지지판(113)의 상부에 결합되며 사용자의 하퇴를 지지하는 한 쌍의 하퇴지지판(115)과, 한 쌍의 하퇴지지판(115)의 상부에 구비되며 사용자의 대퇴를 지지하는 한 쌍의 대퇴지지판(117)과, 사용자의 엉덩이의 양측을 지지하는 한 쌍의 측면지지판(118)과, 한 쌍의 측면지지판(118)의 배면에 결합되며 엉덩이와 허리 부분을 지지하는 허리지지판(119)을 포함한다.

발받침판(111)은 후술할 공압구동부(140)의 발펌프(141)가 상면에 안착되며, 사용자의 발을 받친다. 발받침판(111)의 상면에 발펌프(141)가 위치되고, 발펌프(141)의 상면에 사용자의 발이 위치된다.

발받침판(111)은 장시간 지면에 닿더라도 마모가 적은 소재로 형성된다. 발받침판(111)은 나무, 플라스틱과 같은 합성수지 또는 금속소재로 형성될 수 있다. 발받침판(111)은 사용자의 발 크기에 따라 선택가능하게 구비될 수 있다.

발받침판(111)에는 사용자의 발을 고정시키는 복수개의 발고정밴드(111a)가 구비된다. 발고정밴드(111a)가 사용자의 발등과 발볼에 맞게 길이조절이 가능하게 구비된다. 발고정밴드(111a)에 의해 발받침판(111)과 발펌프(141) 및 발이 구속된다.

발목지지판(113)은 발받침판(111)에 수직하게 결합된다. 도 3은 하체프레임(110)의 결합구조를 도시한 분해사시도이다. 도시된 바와 같이 발목지지판(113)의 판면에는 길이방향을 따라 제1높이조절공(113a)이 관통형성된다. 제1높이조절공(113a)은 하퇴지지판(115)의 제2높이조절공(116)과 더불어 사용자의 키에 맞게 하체프레임(110)의 전체 길이를 조절하는 역할을 한다.

사용자 또는 관리자는 발목지지판(113)과 하퇴지지판(115)을 서로 수직하게 배치하고, 사용자의 하퇴 길이에 맞게 하퇴지지판(115)을 상하로 위치를 조절하고, 해당되는 높이의 제1높이조절공(113a)과 제2높이조절공(116)에 높이조절볼트(113b)을 삽입하여 길이를 조절한다. 이에 의해 키가 상이한 다양한 사용자가 호환하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

한편, 발목지지판(113)과 발받침판(111) 사이에는 발목관절의 움직임에 연동하여 발받침판(111)이 원활하게 동작되도록 발목관절베어링(114)이 결합된다. 발목관절베어링(114)은 축과 이를 감싸는 베어링 형태로 구비된다. 발목관절베어링(114)은 사용자의 발목움직임에 의해 정역방향으로 아이들회전되게 구비된다.

경우에 따라 발목관절베어링(114)은 볼베어링 형태로 구비될 수도 있다.

하퇴지지판(115)은 사용자의 발목부터 무릎까지의 하퇴 측면을 지지한다. 하퇴지지판(115)은 일정 길이를 갖는 막대 형태로 구비되며, 하퇴와 접촉하는 내측에는 하퇴삽입관(115a)이 구비된다. 하퇴삽입관(115a)은 하퇴를 내부에 삽입하여 하퇴지지판(115)과 하퇴가 밀착되게 한다. 이에 의해 프레임구동부(130)에 의해 하퇴지지판(115)이 동작될 때 하퇴도 함께 이동되며 보행을 보조하게 한다.

여기서, 하퇴삽입관(115a)의 내벽면에는 사용자의 피부와 닿을 때 사용자의 착용감을 향상시키기 위해 하퇴지지쿠션부재(115b)가 구비된다. 하퇴지지쿠션부재(115b)는 부드러운 섬유소재에 스펀지와 같은 쿠션부재를 내장하여 형성될 수 있다.

하퇴지지판(115)에는 적어도 하나의 하퇴지지밴드(115c)가 구비된다. 하퇴지지밴드(115c)는 하퇴지지판(115)을 사용자의 하퇴에 구속시킨다. 하퇴지지밴드(115c)는 벨크로나 단추와 같은 결속부재가 구비되며, 사용자의 하퇴 두께에 맞게 조절하여 사용할 수 있다.

하퇴지지밴드(115c)는 후술할 공기이동관(143)도 하퇴지지판(115)의 일측으로 위치를 구속시키는 역할도 한다.

하퇴지지판(115)의 판면에는 제2높이조절공(116)이 길이방향을 따라 복수개가 관통형성되고, 앞서 설명한 바와 같이 발목지지판(113)의 제1높이조절공(113a)과 함께 사용자의 대퇴 길이에 맞게 길이를 조절하는 역할을 한다.

대퇴지지판(117)은 사용자의 대퇴의 측면에 배치되어 프레임구동부(130)의 구동에 의해 대퇴가 동작될 수 있도록 대퇴를 지지한다. 대퇴지지판(117)은 사용자의 무릎 부터 엉덩이까지의 길이에 대응되는 길이를 갖는 바 형태로 형성된다.

대퇴지지판(117)의 하부는 하퇴지지판(115)의 상부와 무릎관절기어(131)에 의해 결합되고, 대퇴지지판(117)의 상부는 대퇴관절축기어(133)에 의해 측면지지판(118)에 회동가능하게 결합된다.

대퇴지지판(117)은 앞서 하퇴지지판(115)과 동일하게 대퇴지지관(117a)과 대퇴지지쿠션부재(117b)와, 대퇴지지밴드(117c)를 갖는다.

한 쌍의 측면지지판(118)은 엉덩이 양측면을 지지하며, 상체프레임(120)의 하부와 결합된다. 측면지지판(118)은 대퇴지지판(117)의 상부와 대퇴관절축기어(133) 및 공압실린더(145)를 지지한다. 이에 의해 공압구동부(140)의 공압이 프레임구동부(130)로 전달되어 하체프레임(110)이 안정적으로 동작되도록 지지한다.

측면지지판(118)은 배면에 절곡판(118a)이 형성되고, 절곡판(118a)은 허리지지판(119)에 고정결합된다.

측면지지판(118)에는 상체프레임(120)과 결합되는 상체결합공(118b)이 형성된다. 상체결합공(118b)은 상체프레임(120)의 측면에 형성된 측면결합공(127a)와 대응되게 배치되고, 도면에 도시되지 않은 측면결합볼트(미도시)가 체결된다.

허리지지판(119)은 사용자의 허리부분을 지지하며, 상체프레임(120)과 결합된다. 허리지지판(119)은 허리 전체를 충분히 감쌀 수 있는 면적으로 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 허리지지판(119)에는 서로 다른 영역에 걸쳐 복수개의 제1결합공(119a)이 형성되고, 상체프레임(120)의 제2결합공(127)과 함께 결합축(129)에 의해 결합된다.

도면에 도시되지 않았으나, 허리지지판(119)의 내측에도 사용자의 착용감을 향상시키기 위한 쿠션부재(미도시)가 구비될 수 있다.

상체프레임(120)은 사용자의 상체에 결합되어 프레임구동부(130)에 의해 하체프레임(110)이 동작되어 사용자의 보행을 보조할 때, 사용자의 체중이 하체로 집중되는 것을 받지한다. 즉, 사용자가 보행할 때, 사용자의 체중을 상체프레임(120)과 하체프레임(110)으로 분산하여 사용자가 보다 적은 힘으로 보행이 가능하도록 하고, 사용자가 넘어지지 않고 보행할 수 있게 균형을 잡게 돕는다.

상체프레임(120)은 사용자의 허리부터 겨드랑이까지의 상체를 감쌀 수 있는 조끼 형태로 형성된다. 이 때, 상체프레임(120)은 딱딱한 경질재질로 형성된다. 상체프레임(120)의 상단 양측에는 사용자의 겨드랑이 밑에 끼워지는 겨드랑이끼움홈(121)이 형성된다. 이에 의해 상체프레임(120)이 겨드랑이 밑을 밀착 지지하여 프레임구동부(130)에 의해 보행될 때 목발과 같이 사용자의 체중이 상체프레임(120)에 분산되어 지지될 수 있다.

즉, 오른쪽발이 땅을 밟을 때는 사용자가 상체프레임(120)의 오른쪽으로 체중을 기울이고, 왼쪽발이 땅을 밟을 때는 사용자가 상체프레임(120)의 왼쪽으로 체중을 기울여 보행시 몸이 넘어지지 않도록 한다.

겨드랑이끼움홈(121)에는 겨드랑이쿠션부재(121a)가 구비되어 겨드랑이끼움홈(121)이 겨드랑이에 접촉될 때 사용자가 불편함을 느끼지 않게 한다.

상체프레임(120)은 하체프레임(110)에 착탈가능하게 결합되고, 사용자의 하중이 인가될 때 상체프레임(120) 전영역과 하체프레임(110)으로 하중이 분산되게 한다.

상체프레임(120)의 전방에는 상체프레임(120)을 사용자의 몸에 고정시키는 고정수단(122)이 구비된다. 고정수단(122)은 상체프레임(120)이 경질재질로 형성되므로 이에 맞게 자석, 후크, 벨크로 등으로 구비될 수 있다.

한편, 상체프레임(120)의 상부에는 상체프레임(120)이 흘러내리지 않도록 사용자의 팔을 끼우는 팔삽입고리(125)가 구비된다.

상체프레임(120)의 하부에는 등받이결합판(123)이 일정면적 하부로 연장형성된다. 등받이결합판(123)이 하부로 연장형성되면서 도 2에 도시된 바와 같이 허리리지지판(119)과 일정면적 맞닿게 된다. 이에 의해 사용자의 보행시 발생되는 체중이 상체프레임(120)을 통해 하체프레임(110)으로 분산될 수 있다.

상체프레임(120)의 배면에는 복수개의 제2결합공(127)이 형성되고, 양측면에는 측면결합공(127a)이 형성된다. 제2결합공(127)은 허리지지판(119)의 제1결합공(119a)과 대응되게 배치된 후 결합축(129)이 체결된다.

측면결합공(127a)은 측면지지판(118)의 상체결합공(118b)과 동축상으로 배치된 후 측면결합볼트(미도시)가 체결된다.

상체프레임(120)은 양측의 측면지지판(118)과 허리지지판(119)에 걸쳐 결합축(129)에 의해 결합되므로 결합구속력이 높아진다. 또한, 결합면적이 넓어 상체프레임(120)을 통해 인가되는 사용자의 체중이 전체 하부프레임(110)으로 고르게 분산될 수 있다.

프레임구동부(130)는 공압구동부(140)에서 공급된 공압을 이용해 하체프레임(110)을 동작시킨다. 프레임구동부(130)는 하퇴지지판(115)이 대퇴지지판(117)에 대해 전후로 회동되도록 동작시키는 무릎관절기어(131)와, 대퇴지지판(117)이 측면지지판(118)에 대해 전후로 회동되도록 동작시키는 대퇴관절축기어(133)와, 무릎관절기어(131)의 상부에 무릎관절기어(131)와 맞물려 회전되는 연동기어(135)와, 대퇴관절축기어(133)와 연동기어(135)를 연결하여 대퇴관절축기어(133)의 회전을 무릎관절기어(131)로 전달하는 기어연동바(137)를 포함한다.

대퇴관절축기어(133)는 도 4에 도시된 바와 같이 측면지지판(118)에 회전가능하게 결합된다. 대퇴관절축기어(133)의 외주면은 공압실린더(145)의 실린더로드(145a)와 결합된다. 이에 의해 공압이 공급되어 실린더로드(145a)의 길이가 변화되면, 대퇴관절축기어(133)가 회전하게 된다.

즉, 도 4를 기준으로 공기(a)가 공급되어 실린더로드(145a)의 길이가 짧은 상태에서 실린더로드(145a)의 길이가 길어지면 대퇴관절축기어(133)가 반시계방향으로 회전하게 된다.

기어연동바(137)는 상단은 대퇴관절축기어(133)에 결합되고, 하단은 연동기어(135)에 결합된다. 기어연동바(137)의 길이가 고정되어 있으므로 대퇴관절축기어(133)의 회전에 의해 기어연동바(137)의 위치가 가변되면 연동기어(135)에도 영향을 미치게 된다.

즉, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 대퇴관절축기어(133)가 반시계방향으로 회전하여 기어연동바(137)의 상단이 상방향으로 이동되면 연동기어(135)도 반시계방향으로 회전한다.

이 때, 연동기어(135)에 맞물려 있는 무릎관절기어(131)는 연동기어(135)와 반대로 시계방향으로 회전하게 된다. 무릎관절기어(131)가 시계방향으로 회전하면 하퇴지지판(115)이 지면으로부터 상방향으로 들리면서 사용자의 보행을 돕게 된다.

사용자의 발이 지면에 붙은 상태에서 다리를 들어올려 지면으로부터 발이 떨어질 때, 대퇴관절축기어(133)와 무릎관절기어(131)의 회전에 의해 대퇴지지판(117)과 하퇴지지판(115)이 상방향으로 들려지게 되므로 대퇴지지판(1170과 하퇴지지판(115)에 각각 결합된 사용자의 다리도 함께 들어 올려지게 된다.

이에 따라 온전히 사용자의 다리 힘으로 다리를 들어올릴 때와 비교할 때, 대퇴지지판(117)과 하퇴지지판(115)의 동작에 의해 다리를 강제로 들어올려지는 힘이 추가되므로 사용자는 상대적으로 적은 힘으로 보행을 할 수 있게 된다.

공압구동부(140)는 공압을 발생시켜 프레임구동부(130)가 구동되게 한다. 공압구동부(140)는 발받침판(111)에 구비되는 발펌프(141)와, 발펌프(141)에서 발생된 공기가 이동되는 공기이동관(143)과, 공기이동관(143)을 통해 이동된 공기가 유입되는 공압실린더(145)를 포함한다.

발펌프(141)는 발받침판(111)과 사용자의 발 사이에 배치된다. 발펌프(141)는 발이 땅을 디딜 때 가하는 압력에 의해 압축되며 내부의 공기를 공기이동관(143)으로 공급시킨다. 발펌프(141)는 공압실린더(145)의 실린더로드(145a)를 이동시킬 수 있는 정도의 공압을 발생시킬 수 있는 체적을 갖도록 형성된다.

발펌프(141)에서 발생시키는 공압을 증가시키기 위해 발펌프(141)는 사용자의 발크기 보다 크게 구비될 수 있고, 높이도 높게 형성될 수 있다.

도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 사용자의 발이 발펌프(141) 위에 그냥 얹혀진 상태에서는 공압이 발생되지 않고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 사용자의 발이 발펌프(141)를 가압하면 발펌프(141)의 높이가 낮아지며(h2<h1) 공압이 발생된다. 발펌프(141)에서 발생된 공압은 공기이동관(143)을 통해 이동된다.

공압실린더(145)는 좌우 양측의 측면지지판(118)에 각각 구비된다. 공압실린더(145)에는 실린더로드(145a)가 구비된다. 실린더로드(145a)의 선단은 대퇴관절축기어(133)의 외주면에 고정결합된다.

공기이동관(143)은 발펌프(141)의 후단과 공압실린더(145)의 후단을 연결한다. 공기이동관(143)은 공기의 누설이 방지될 수 있도록 기밀이 유지되는 형태로 형성된다.

공압실린더(145)의 선단에는 내부로 유입된 공기를 외부로 배출시키는 공기배출공(미도시)이 형성된다. 이에 의해 외부로 전진되어 길이가 길어진 실린더로드(145a)가 공압실린더(145) 내부로 후퇴하게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 공압보행보조기(100)의 동작과정을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

사용자는 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 공압보행보조기(100)를 착용한다. 먼저, 하체프레임(110)을 하체에 결합시키고, 상체프레임(120)을 상체에 결합한다.

신발을 신은 상태로 발펌프(141) 위에 올라간다. 그리고 양쪽 발받침판(111)의 발고정밴드(111a)를 이용해 발과 발받침판(111) 및 발펌프(141)를 단단히 고정시킨다. 그리고, 하퇴를 하퇴삽입관(115a)에 삽입하고, 대퇴를 대퇴지지관(117a)에 삽입한다. 하퇴지지밴드(115c)와 대퇴지지밴드(117c)를 이용해 하퇴와 대퇴를 하퇴지지판(115) 및 대퇴지지판(117)에 고정한다.

상체프레임(120)의 팔삽입고리(125)에 양쪽팔을 끼우고 상체프레임(120)을 착용한 후 고정수단(122)을 고정하여 상체프레임(120)을 상체에 고정한다. 그리고, 상체프레임(120)의 제2결합공(127)을 허리지지판(119)의 제1결합공(119a)에 대응되게 위치시키고 결합축(129)을 삽입하여 상체프레임(120)을 허리지지판(119)에 고정시킨다. 그리고, 측면지지판(118)의 상체결합공(118b)와 측면결합공(127a)을 동축상에 배치하고 결합볼트(미도시)를 체결한다.

이렇게 공압보행보조기(100)의 착용이 완료되면 상체에 코트와 같은 겉옷을 걸쳐 공압보행보조기(100)를 은폐할 수 있다.

사용자가 보행을 시작하면 공압구동부(140)가 구동되게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이 오른발이 지면을 밟게 되면, 발펌프(141)가 압축되면서 공기이동관(143)을 통해 오른쪽 공압실린더(145)로 공기를 공급한다.

공기의 공급에 의해 실린더로드(145a)의 길이(ℓ2)가 길어지고 오른쪽 대퇴관절축기어(133)를 회전시킨다. 오른쪽 대퇴관절축기어(133)의 회전은 기어연동바(137)에 의해 연동기어(135)로 전달되고, 연동기어(135)와 맞물린 무릎관절기어(131)가 회전되면서 오른쪽 하퇴가 무릎관절기어(131)에 의해 회동되고 발받침판(111)은 지면에 대해 들리게 된다.

한편, 오른발이 지면을 밟게 될 때, 왼발은 도 7에 도시된 바와 같이 지면에 일정 높이 들리게 된다. 이렇게 발받침판(111)이 지면에 이격되면, 발펌프(141)로 가해지는 압력이 해제되므로 공압실린더(145)로 공급되는 공압이 없어진다.

이에 의해 실린더로드(145a)가 초기길이(ℓ1)로 짧아지게 된다. 이에 의해 실린더로드(145a)와 결합된 대퇴관절축기어(133)가 회전되고, 이에 연동하여 무릎관절기어(131)가 회전하며 왼발이 지면을 밟는 방향으로 하퇴가 회동하게 된다.

이렇게 오른발과 왼발이 서로 교번적으로 땅을 밟으면서 공기압이 양측의 공압실린더(145)에 번갈아 공급되고, 양측의 무릎관절기어(131)를 서로 반대방향으로 회동시켜 사용자의 보행을 보조하게 된다.

이 때, 사용자는 보행할 때 상체프레임(120)의 겨드랑이끼움홈(121)에 체중을 번갈아 실으면서 보행시 체중이 하체로 쏠리는 것을 방지할 수 있으며 몸의 균형을 유지하게 한다.

여기서, 사용자의 발이 지면에 닿는 순간부터 발펌프(141)가 구동되어 공압이 공압실린더(145)로 전달되어 실린더로드(145a)의 길이가 길어질 때까지는 일정 시간이 소요되며, 발이 지면으로부터 떨어져 실리더로드(145a)의 길이가 짧아질 때까지도 일정 시간이 소요될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 공압보행보조기는 별도의 구동력 없이 사용자의 보행시 발펌프에 의해 공압을 발생시켜 동작된다. 이에 의해 비용이 저렴하며 사용방법이 간편한 장점이 있다

이상에서 설명된 본 발명의 공압보행보조기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 공압보행보조기 110 : 하체프레임
111 : 발받침판 111a : 발고정밴드
113 : 발목지지판 113a : 제1높이조절공
113b : 높이조절볼트 114 : 발목관절베어링
115 : 하퇴지지판 115a : 하퇴삽입관
115b : 하퇴지지쿠션부재 115c : 하퇴지지밴드
116 : 제2높이조절공 117 : 대퇴지지판
117a : 대퇴지지관 117b : 대퇴지지쿠션부재
117c : 대퇴지지밴드 118 : 측면지지판
118a : 절곡판 119 : 허리지지판
119a : 제1결합공 120 : 상체프레임
121 : 겨드랑이끼움홈 122 : 고정수단
123 : 등받이결합판 125 : 팔삽입고리
127 : 제2결합공 129 : 결합축
130 : 프레임구동부 131 : 무릎관절기어
133 : 대퇴관절축기어 135 : 연동기어
137 : 기어연동바 140 : 공압구동부
141 : 발펌프 143 : 공기이동관
145 : 공압실린더 145a : 실린더로드

Claims

사용자의 하체를 지지하는 하체프레임과;
상기 하체프레임이 구동되어 사용자의 보행을 보조할 수 있게 하는 프레임구동부와;
사용자의 보행에 의해 발생되는 공압을 이용하여 상기 프레임구동부를 구동시키는 공압구동부와;
상기 하체프레임에 착탈가능하게 결합되며, 상기 공압구동부에 의해 상기 프레임구동부가 구동되어 사용자가 보행될 때, 사용자의 상체를 지지하는 상체프레임을 포함하되,
상기 하체프레임은,
사용자의 발바닥이 안착되는 한 쌍의 발받침판과;
상기 발받침판에 대해 회동가능하게 결합되어 사용자의 발목을 지지하는 한 쌍의 발목지지판과;
하단부가 상기 발목지지판에 결합되며, 사용자의 하퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 하퇴지지판과;
상기 하퇴지지판의 상부에 결합되며, 사용자의 대퇴의 측면을 지지하는 한 쌍의 대퇴지지판과;
상기 대퇴지지판의 상부에 결합되며 사용자의 엉덩이 양측면을 지지하는 한 쌍의 측면지지판과;
상기 한 쌍의 측면지지판 사이에 결합되어 등 하부를 지지하는 등받이판을 포함하며,
상기 공압구동부는,
상기 발받침판의 상면에 결합되며, 사용자가 보행할 때 압력에 의해 공기압을 발생시키는 발펌프와;
상기 측면지지판에 구비되며, 상기 프레임구동부를 구동시키는 실린더로드가 구비된 공압실린더와;
상기 발펌프와 상기 공압실린더를 연결하며, 상기 실린더로드의 길이가 가변되도록 공기압을 인가하는 공기이동관을 포함하는 것을 특징으로 하는 공압보행보조기.
제1항에 있어서,
상기 프레임구동부는,
상기 발받침판과 상기 발목지지판을 회동가능하게 지지하는 발목관절축과;
상기 하퇴지지판과 상기 대퇴지지판의 하부를 회동가능하게 지지하는 무릎관절기어와;
상기 측면지지판과 대퇴지지판 사이에 회동가능하게 결합되며, 상기 공압실린더의 실린더로드가 외주연에 결합되어 상기 실린더로드의 길이에 따라 정역회전되는 대퇴관절축기어와;
상기 무릎관절기어의 상부에 상기 무릎관절기어와 맞물려 회전되는 연동기어와;
상기 대퇴관절축기어와 상기 연동기어를 서로 연결하여, 상기 대퇴관절축기어의 회전을 상기 무릎관절기어로 전달하는 기어연동바를 포함하는 것을 특징으로 하는 공압보행보조기.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 하퇴지지판과 상기 한 쌍의 대퇴지지판의 측면에는 하퇴와 대퇴가 수용되는 하퇴삽입관 및 대퇴삽입관이 각각 형성되며,
상기 하퇴삽입관과 상기 대퇴삽입관의 내벽면에는 피부와의 접촉되는 섬유소재의 쿠션부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 공압보행보조기.
제3항에 있어서,
상기 상체프레임은 허리부터 가슴까지를 감싸는 조끼형태로 경질재질로 형성되며,
상기 상체프레임의 양측면 상부에는 사용자의 겨드랑이에 밀착지지되어 보행시 사용자의 체중이 지지되는 겨드랑이끼움홈이 형성되며,
상기 상체프레임의 양측 상부에는 사용자의 팔이 끼워지는 한 쌍의 팔삽입고리이 구비되는 것을 특징으로 하는 공압보행보조기.