KR20200002312A

KR20200002312A - 사용자 맞춤형 하지보조기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200002312A
Application number: KR1020180075677A
Authority: KR
Inventors: 김상준; 차용호
Original assignee: 사회복지법인 삼성생명공익재단
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-08
Also published as: KR102187402B1

Abstract

본 발명의 사용자 맞춤형 하지보조기는 사용자의 중족부의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴까지 연장되어 사용자의 하지의 형상에 따라 형성된 본체부 및 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부 상에 형성된 토크강화부를 포함하고, 본체부는 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 본체부의 전면에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부 및 사용자의 후족부의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 본체부의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부를 더 포함할 수 있다.

Description

사용자 맞춤형 하지보조기 및 그 제조방법{THE USER-CUMTOMIZED ANKLE FOOT ORTHOSIS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE ORTHOSIS}

본 발명은 사용자 맞춤형 하지보조기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 중족부(midfoot)의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴(lower leg)까지 연장되어 사용자의 하지(下肢)의 형상에 따라 형성된 본체부 및 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부 상에 형성된 토크강화부를 포함하고, 토크강화부는 사용자의 보행 패턴에 대한 분석 결과를 토대로 형성되는 사용자 맞춤형 하지보조기에 관한 것이다.

족하수(footdrop) 혹은 발처짐은 뇌졸증, 편마비, 뇌성마비, 골절, 사고 등으로 인한 신경손상, 근육이상, 비골신경 마비 등 다양한 원인으로 인하여 발을 들어올릴 수 없는 증상이다.

도 1은 정상인 및 족하수 환자의 하지 움직임을 나타내기 위한 비교도이다. 도 1의 (a)에서는 정상인의 발(41)의 움직임이 도시되어 있는데, 정상인의 경우 다리(31) 및 발(41) 부분의 근육이 약화되지 않아 발목을 자유롭게 상하로 움직일 수 있다.

반면에, 도 1의 (b)에서는 족하수 환자의 발이 나타나 있는데, 족하수 환자의 경우 다리(31) 또는 발(41) 부분 근육의 이상이나 신경의 압박으로 인하여 근육이 약화되어 발목을 들지 못하고 발등을 몸 쪽으로 당기지 못하여 발(41)이 아래로 떨어지게 되는 상태가 도시되어 있다.

이러한 족하수 혹은 발처짐을 가진 환자들은 발을 들어올리는 힘이 부족하여 걸을 때 걸려 넘어지거나 무릎, 허리, 고관절 등에 2차적인 문제를 발생시킬 수 있는 등 일상생활에 심각한 영향을 끼칠 수 있다.

상기와 같은 족하수 환자의 보행문제를 해결하기 위한 방법으로 도 2와 같은 단하지보조기(ankle foot orthosis)를 착용하는 방법이 있다.

다만, 도 2의 단하지보조기(50)는 발목관절이 발바닥 쪽으로 굽혀지는 운동(plantar flexion) 및 발등 방향으로 굽혀지는 운동(dorsiflexion)을 방해하여 사용자의 보행을 개선시키는 효과는 없고 오히려 정상적인 보행과 많은 차이를 발생시킬 수 있다. 이러한 문제는 사용자의 체형 또는 보행 패턴은 고려하지 않는 것에서 발생할 수 있다.

구체적으로, 종래의 단하지보조기(50)는 종아리 부위와 발바닥만을 지지하는 구조로 되어 있거나 도 2에서와 같이 하퇴부 전면과 발바닥을 이어줌으로써 발바닥을 들어올리는 구조로 되어 있다. 이러한 구조에 의해서는 보행 시 발이 지면으로부터 떨어지는 것을 막아주는 토크를 정량적으로 계산하지 않고 사용자 모두에게 일률적으로 하퇴부와 발바닥의 각도를 90°로 고정시키게 되므로 보행을 위해 필요한 외력 이외의 부분까지 보조하게 되는 문제가 있다.

미국등록특허공보 US 6409692 B1 "ANKLE FOOT ORTHOSIS DONNING DEVICE" (2002.06.25 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 기존의 'ㄴ' 모양의 단하지보조기와는 달리 사용자의 발이 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 형성된 토크강화부를 통해 보행 시 사선방향으로 토크가 발생하도록 하여 족하수 환자들이 정상적인 보행을 하는데 필요한 외력을 감소시키도록 하였다.

또한, 사용자의 보행 패턴을 분석하고, 그 분석 결과를 기초로 하여 상기의 토크강화부를 설계함으로써 사용자의 정상적 보행에 최적화된 보조가 이루어질 수 있도록 하였다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예로써, 사용자 맞춤형 하지보조기가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 사용자의 중족부(midfoot)의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴(lower leg)까지 연장되어 사용자의 하지(下肢)의 형상에 따라 형성된 본체부 및 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부 상에 형성된 토크강화부를 포함하고, 본체부는 사용자의 발등또는 정강이 일부가 노출되도록 본체부의 전면(front)에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부 및 사용자의 후족부(rearfoot)의일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 본체부의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 토크강화부는 본체부 중 사용자의 중족부를 감싸는 제 1 부분에서부터 사용자의 종아리를 감싸는 부분의 전부 또는 일부를 거쳐 사용자의 중족부를 감싸는 제 2 부분까지 일체로 연장된 곡선(curved) 또는 곡면의 형태이고, 중족부를 감싸는 부분에서부터 사용자의 종아리를 감싸는 부분으로 갈수록 토크강화부의 너비가 동일하게 유지되거나 변경될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 토크강화부는 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과를 토대로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 본체부의 외면에 형성될 토크강화부의 두께는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자 별로 토크강화부의 형성 부위에 따라 동일하거나 상이하게 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 본체부의 외면에 형성될 토크강화부의 너비는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자 별로 토크강화부의 형성 부위에 따라 상이하게 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 토크강화부가 지면과 이루는 각도는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자 별로 상이하게 결정될 수 있고, 사용자의 종아리를 감싸는 부분에서의 토크강화부는 지면과 이루는 각도에 상응하는 영역을 통과하도록 본체부의 외면 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 하지보조기가 사용자의 하지에 고정되도록 하기 위해서, 전면개방부에 인접하여 형성된 고정부를 더 포함하고, 고정부에는 본체부 중 사용자의 정강이에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 1 고정부및 본체부 중 사용자의 발등에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 2 고정부가 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기에서 본체부의 내측에는 사용자의 하지와 본체부의 접촉력을 강화하기 위한 미끄럼 방지면을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 본체부에는 사용자의 하지로의 통풍을 위한 적어도 하나 이상의 통풍구가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예로써, 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법은 (a) 사용자의 하지를 스캐닝함으로써 하지의 3차원 형상정보를 획득하는 단계, (b) 획득된 3차원 형상정보를 토대로 사용자의 중족부의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴까지 연장되는 본체부를 형성하는 단계, (c) 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부 상에 토크강화부를 형성하는 단계를 포함하고, 본체부 및 토크강화부는 순차적으로 또는 동시에 형성되며, 본체부는, 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 본체부의 전면에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부 및 사용자의 후족부의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 본체부의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법은 (a) 단계 이전에 사용자의 보행 정보를 수집하는 단계, 수집된 보행 정보를 이용하여 사용자의 보행 패턴을 결정하는 단계 및 결정된 보행 패턴을 분석하는 단계를 더 포함하고, 토크강화부를 형성하는 단계에서는 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 토크강화부의 두께, 너비 또는 지면과 이루는 각도 중 적어도 하나가 사용자 별로 상이하거나 동일하도록 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 예로써, 전술한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 토크강화부에 의해서, 족하수 환자들이 정상적으로 보행하는데 필요한 외력을 감소시켜 적절한 보행 보조가 이루어질 수 있다.

또한, 사용자의 보행 패턴에 대한 분석 결과로 토크강화부의 너비, 두께, 지면과 이루는 각도 등이 조절됨으로써 토크강화부가 형성되어 사용자의 정상적인 보행을 위한 최적의 보조가 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에의해 도출될 수 있다.

도 1의 (a)는 정상인의 하지 움직임을 도 1의 (b)는 족하수 환자의 하지 움직임을 나타낸 도면이다.
도 2는 사용자가 종래의 단하지보조기를 착용한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기를 나타낸 예시도로써, 도 3의 (a)는 정면도, (b)는 측면도, (c)는 배면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기를 나타낸 예시도로써, 도 4의 (d)는 저면도, (e)는 사시도, (f)는 평면도이다.
도 5은 사용자가 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기를 착용한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 6는 종래의 단하지보조기를 사용하는 경우 정상적 보행을 위해 필요한 외력을 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기를 사용하는 경우 정상적 보행을 위해 필요한 외력을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 토크강화부가 지면과 이루는 각도를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 고정부를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 미끄럼 방지면을 나타낸 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 통풍구를 나타낸 예시도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기 제조방법을 나타낸 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 정상인 및 족하수 환자의 하지 움직임을 나타내기 위한 예시도이다. 도 1의 (a)에서는 정상인의 발(41)의 움직임이 도시되어 있는데, 정상인의 경우 다리(31) 및 발(41) 부분의 근육이 약화되지 않아 발목을 자유롭게 상하좌우로 움직일 수 있다.

족하수 환자들은 도 1의 (b) 에서와 같은 문제를 극복하기 위해 도 2에서 도시된 단하지보조기(50)를 착용하고 있다. 다만, 도 2에서의 종래의 단하지보조기(50)에 의해서는 사용자의 체형 또는 보행 패턴은 고려하지 않으므로 정상적인 보행과 많은 차이가 발생될 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 예시도로써, 도 3의 (a)는 정면도, (b)는 측면도 (c)는 배면도가 도시되어 있으며, 도 4의 (d)는 저면도, (e)는 사시도, (f)는 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 5는 사용자가 본 발명의 하지보조기를 착용한 상태가 도시되어 있다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 사용자 맞춤형 하지보조기는 사용자의 중족부(midfoot)의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴(lower leg)까지 연장되어 사용자의 하지(下肢)의 형상에 따라 형성된 본체부(100) 및 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부(100) 상에 형성된 토크강화부(200)를 포함할 수 있다.

또한, 도 5에서와 같이 본 발명의 하지보조기에서 본체부(100)는 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 본체부(100)의 전면(front)에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부(110) 및 사용자의 후족부(rearfoot)의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 본체부(100)의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부(120)를 더 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기의 형태에 비추어 도 2의 종래의 하지보조기에 비해 보행 시 필요한 외력을 계산하여 최적화된 정도를 살펴본다.

그에 앞서 용어 및 외력 계산을 위한 조건을 정리하면, 사용자의 보행 시 보행 주기(Gait Cycle)은 입각기(stance phase) 및 유각기(swing phase)로 나뉘며, 발바닥이 지면에 닿아 있는 시기인 입각기가 대략 60%를 차지하고, 발이 공중에 떠 있는 시기인 유각기가 대략 40%를 차지한다. 다만 이는 예시적인 것이므로 그 비율은 사용자에 따라 달라질 수 있다. 또한, 예시적으로 사용자의 발의 무게는 1.0kg 이고, 발의 중심길이는 7.7cm 로 고려하여 이하에서 계산한다. 유각기에서 중력에 대해 발을 지탱하기 위해 필요한 수직 토크 f1은 0.077N 에 해당한다. 입각기에서는 사용자가 정상 속도로 보행 시 체중 당 평균 1.2N의 토크가 사용자의 발에 가해지는 것으로 고려하면 체중 75kg 인 사용자의 경우 대략 90N의 힘 f3가 사용자의 발에 가해진다.

먼저, 도 6은 종래의 하지보조기를 사용하는 경우 정상적 보행을 위해 필요한 외력을 계산하는 것을 나타낸 예시도인데, 도 6을 참조하여 종래의 'ㄴ'자형 단하지보조기(Solid Ankle Foot Orthosis) 사용 시 필요한 외력을 계산한다.

유각기에서 하지보조기가 유각기에 필요한 수직 토크 f1을 하퇴부에 제공하기 위한 외력 f2a는 다음의 수학식 1에 따를 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식 1에서 θ는 유각기에서 지면과 하지보조기 하단면과의 각도이고, f1은 0.077N 이고 θ가 10°인 경우 f2a는 0.44N 에 해당한다.

입각기에서는 하지보조기가 입각기에 필요한 토크 f3을 하퇴부에 제공하기 위한 외력 f4a는 다음의 수학식 2에 따를 수 있다.

[수학식 2]

상기 수학식 2에 따르면, f3이 90N 이고 θ가 10°인 경우 f4a는 519N 에 해당한다.

다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기를 사용하는 경우 정상적 보행을 위해 필요한 외력을 계산하여 상기 종래 단하지보조기(50)를 사용하는 경우 필요한 외력과 비교한다. 이하의 계산은 토크강화부(200)에 따른 무게중심의 변동 및 하지보조기의 하단면의 길이는 고려하지 않은 것으로 추가적으로 상기 무게중심 및 하단면의 길이를 고려한다면 종래에 비해 더욱 최적화된 결과가 확인될 수 있다.

유각기에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기가 유각기에 필요한 수직 토크 f1을 하퇴부에 제공하기 위한 외력 f2b는 다음의 수학식 3에 따를 수 있다.

[수학식 3]

상기 수학식 3에서 θ3는 하지보조기의 하단면과 토크강화부(200)가 이루는 각도 θ2 과 단면과유각기에서 지면과 하지보조기 하단면과의 각도 θ1 의 차이이고, θ1가 10°이고, θ2가 60°인 경우 θ3는 50°이므로 f2b는 0.12N 에 해당한다.

입각기에서는 하지보조기가 입각기에 필요한 토크 f3을 하퇴부에 제공하기 위한 외력 f4b는 다음의 수학식 4에 따를 수 있다.

[수학식 4]

상기 수학식 3에서 θ3는 하지보조기의 하단면과 토크강화부(200)가 이루는 각도 θ2 과 단면과유각기에서 지면과 하지보조기 하단면과의 각도 θ1 의 합이고, θ1가 10°이고, θ2가 60°인 경우 θ3는 70°이므로 f4b는 263N 에 해당한다.

상기에서 계산된 결과를 정리하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기에서는 유각기 및 입각기 모두에서 하퇴부에 걸리는 토크를 감소된 결과를 확인할 수 있다. 즉, 사용자가 본 발명의 하지보조기를 착용한 경우 하퇴부에 스트레스를 감소시켜 정상에 가까운 보행이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기가 도시되어 있는데, 도 11을 참조하면 하지보조기의 토크강화부(200)는 본체부(100) 중 사용자의 중족부를 감싸는 제 1 부분(201)에서부터 사용자의 종아리를 감싸는 부분의 전부 또는 일부를 거쳐 사용자의 중족부를 감싸는 제 2 부분(202)까지 일체로 연장된 곡선(curved) 또는 곡면의 형태이고, 중족부를 감싸는 부분에서부터 사용자의 종아리를 감싸는 부분으로 갈수록 토크강화부(200)의 너비가 동일하게 유지되거나 변경될 수 있다.

예를 들어, 중족부 부근에 형성된 토크강화부(200) 부분의 너비(W1)와 종아리 부근에 형성된 토크강화부(200) 부분의 너비(W2)는 사용자에 따라 동일할 수 있다. 또한, 이러한 양 부분은 서로 다른 너비값을 가질 수도 있다. 다시 말해서, 중족부를 감싸는 부분에서부터 사용자의 종아리를 감싸는 부분으로 갈수록 토크강화부(200)의 너비가 넓어질 수도 있고, 사용자에 따라서는 종아리 부근의 토크강화부(200) 부분의 너비가 오히려 더 좁아질 수도 있다. 즉, 후술하는 바와 같이 사용자의 보행 패턴이 고려되어 토크강화부(200) 부분의 너비가 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 토크강화부(200)는 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과를 토대로 형성될 수 있다.

구체적으로 사용자의 보행 정보를 수집(S10)하고, 수집된 보행 정보를 이용하여 사용자의 보행 패턴을 결정(S20)하며, 결정된 보행 패턴을 분석(S30)한 결과 및 사용자의 하지 스캐닝을 통해 3차원 형상정보를 획득한 결과(S100)을 통해 하지보조기가 형성될 수 있다.

상기의 보행 정보는 사용자가 보행하는 자세, 발이 지면에 닿는 부위 등에 대한 정보에 해당할 수 있다. 또한, 수집된 상기 보행 정보를 토대로 사용자의 보행 시 입각기와 유각기의 관계, 발이 끌리는 시간, 발이 끌리는 시점 등을 토대로 사용자 별 보행 패턴을 결정하는 것에 해당할 수 있다.

즉, 상기에서 보행 패턴을 결정한다는 것은 수집된 보행 정보를 기초로 하여 사용자의 족하수 정도가 결정되는 것으로 해석될 수 있다. 이에 따라, 사용자 별 족하수 정도를 예를 들면 경도, 보통, 중도 등 또는 족하수 지수(1~10)으로 구분할 수 있다. 족하수 정도가 경도이거나 족하수 지수가 작은 숫자인 경우에는 가벼운 초기 증상으로 해석될 수 있다. 족하수 정도가 보통이거나 4 내지 6의 족하수 지수를 가지는 경우에는 족하수가 어느 정도 진행되고 있어 교정이 필요한 상태로 해석될 수 있다. 또한, 족하수 정도가 중도이거나 족하수 지수가 10에 가까운 경우에는 족하수 정도가 심한 것으로 즉시 교정 치료가 요구되는 상태로 구분될 수 있다.

다만, 상기의 분류는 사용자 군 즉, 나이, 성별, 인종 등에 따라 달라질 수 있는 것으로 사용자의 보행 정보를 토대로 사용자의 보행 패턴을 결정할 수 있는 것이면 어느 것이든 제한이 없다.

상기에서 보행 패턴 분석(S30)에 대해서 살펴보면, 사용자 별 결정된 보행 패턴에 따른 사용자 별 보행 시 필요한 외력의 정도가 파악될 수 있다. 또한 보행 시 필요한 외력의 정도에 따라 토크강화부(200)가 설계되는 방향이 결정될 수 있다.

구체적으로, 사용자 별 결정된 보행 패턴에 따라 사용자의 발에 특정 값의 외력이 작용하므로 토크강화부(200)의 두께, 너비, 지면과의 각도가 형성되도록 하는 설계 방향이 결정될 수 있다. 예를 들면, 사용자의 족하수 정도가 심한 경우 토크강화부(200)의 두께를 두껍게 하고, 너비는 중족부에서 종아리 쪽으로 갈수록 넓어지도록 형성될 수 있다. 또한 사용자의 체형도 사용자의 보행 패턴과 함께 고려되어 토크강화부(200)의 두께, 너비, 지면과의 각도가 조절될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 본체부(100)의 외면에 형성될 토크강화부(200)의 두께는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자별로 토크강화부(200)의 형성 부위에 따라 동일하거나 상이하게 결정될 수 있다.

예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이 토크강화부(200)의 중족부 부근에서의 높이(h1)와 종아리 부근에서의 높이(h2)는 사용자 별 보행 패턴에 대한 분석 결과에 따라 동일하거나 달라지도록 형성될 수 있다. 즉, 사용자 별 보행 패턴이나 체형을 고려하여 h1이 상이할 수 있고, h1이 동일하더라도 사용자의 보행 패턴에 따라 h2가 상이할 수도 있다. 또한, 보행 패턴의 분석 결과에 따라, h1과 h2가 동일한 높이 값을 갖도록 형성될 수도 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기는 본체부(100)의 외면에 형성될 토크강화부(200)의 너비는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자 별로 토크강화부(200)의 형성 부위에 따라 상이하게 결정될 수 있다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이 W1과 W2 각각은 사용자 별로 보행 패턴 등에 따라 상이하게 결정되어 제작될 수 있다. 즉, 사용자에 따라 W1이 상이할 수 있고, W1이 동일하더라도 사용자의 보행 패턴에 따라 W2가 상이할 수도 있다. 또한, 보행 패턴의 분석 결과에 따라, W1과 W2가 동일한 너비 값을 갖도록 형성될 수도 있다.

더불어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 토크강화부(200)가 지면과 이루는 각도는 사용자 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 사용자 별로 상이하게 결정될 수 있고, 사용자의 종아리를 감싸는 부분에서의 토크강화부(200)는 지면과 이루는 각도에 상응하는 영역을 통과하도록 본체부(100)의 외면 상에 형성될 수 있다.

구체적으로, 도 8을 참조하면 지면과 이루는 각도(θ5, θ6)는 본체부(100)의 중족부의 일 말단에서부터 종아리 부근의 토크강화부(200)의 중심점(211)까지의 연결선이 지면과 이루는 각도를 지칭하는 것이다. 상기 지면과 이루는 각도도 사용자의 보행 패턴에 대한 분석 결과에 따라 결정되는 것으로 θ5과 θ6 각각은 사용자 별로 보행 패턴 등에 따라 상이하게 결정되어 제작될 수 있다. 즉, 사용자에 따라 θ5이 상이할 수 있고, θ5이 동일하더라도 사용자의 보행 패턴에 따라 θ6가 상이할 수도 있다. 또한, 보행 패턴의 분석 결과에 따라, θ5과 θ6가 동일한 각도 값을 갖도록 형성될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기에 고정부가 포함된 상태를 나타낸 예시도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 하지보조기는 하지보조기가 사용자의 하지에 고정되도록 하기 위해서, 전면개방부(110)에 인접하여 형성된 고정부(130)를 더 포함하고, 고정부(130)에는 본체부(100) 중 사용자의 정강이에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 1 고정부(131) 및 본체부(100) 중 사용자의 발등에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 2 고정부(132)가 포함될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 하지보조기에서 고정부(130)는 사용자가 하지보조기를 착용한 상태에서 더욱 정상에 가까운 보행을 보조하기 위한 것으로 사용자와 하지보조기를 더욱 밀착시키도록 하는 부재가 포함될 수 있다. 예를 들면, 도 9와 같은 벨크로 소재는 물론 스트랩 형태, 벨트 형태 등 결합 형태는 물론 사용자와 하지보조기를 고정하기 위한 것이면 어느 것이든 사용될 수 있다.

또한, 사용자가 하지보조기를 착용한 상태에서 하지보조기 내면과의 접촉력을 강화하여 정상적인 보행을 보조하는 구성도 추가될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기에서 본체부(100)의 내측에 사용자의 하지와 본체부(100)의 접촉력을 강화하기 위한 미끄럼 방지면(140)을 더 포함한 상태를 나타낸 예시도이다. 즉, 본체부(100)의 내측에 미끄럼 방지면(140)을 부가함으로써 사용자의 정상적인 보행이 더욱 잘 이루어지도록 할 수 있다. 미끄럼 방지면(140)은 본체부(100)의 내면에 추가적으로 덧붙여질 수 있음은 물론 처음 본 발명의 하지보조기 제작 시에 하지보조기의 내측이 미끄럼 방지소재로 형성될 수 있다. 미끄럼 방지면(140)의 소재에는 제한이 없으며, 사용자로 하여금 불쾌감을 덜 느끼도록 하고 사용자와 본체부(100)의 내측 간 접촉력이 강화될 수 있는 소재이면 어떠한 소재든 사용될 수 있다.

더불어, 사용자가 하지보조기를 착용한 경우 불쾌감을 덜 느끼도록 하기 위한 방안으로 하지보조기에 통풍구(150)가 마련될 수 있다.

도 11에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하지보조기에서 본체부(100)는 사용자의 하지로의 통풍을 위한 적어도 하나 이상의 통풍구(150)가 더 포함된 상태를 나타낸 예시도이다. 도 11을 참조하면, 본체부(100)의 측면에만 통풍구(150)가 부가된 상태가 확인될 수 있는데, 통풍구(150)의 위치는 본체부(100)이기만 하면 어떠한 위치에도 형성될 수 있다. 즉, 하지보조기의 바닥면에도 적어도 하나의 통풍구(150)가 포함될 수 있다. 상기 통풍구(150)는 처음 제작 시에 통풍구(150) 위치를 고려하여 형성될 수 있음은 물론 하지보조기의 제작 마지막 단계에서 통풍구(150)가 형성될 수도 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법은 (a) 사용자의 하지를 스캐닝함으로써 하지의 3차원 형상정보를 획득하는 단계(S100), (b) 획득된 3차원 형상정보를 토대로 사용자의 중족부의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴까지 연장되는 본체부(100)를 형성하는 단계(S200), (c) 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부(100) 상에 토크강화부(200)를 형성하는 단계(S300)를 포함하고, 본체부(100) 및 토크강화부(200)는 순차적으로 또는 동시에 형성되며, 본체부(100)는, 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 본체부(100)의 전면에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부(110) 및 사용자의 후족부의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 본체부(100)의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부(120)를 더 포함할 수 있다.

상기 하지보조기의 제조방법의 (b) 및 (c) 단계에 있어서, 본체부(100)와 토크강화부(200)는 순차적으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체부(100)가 형성된 후 토크강화부(200)가 본체부(100)의 외면 상에서 추가적으로 형성될 수 있다. 또한, 본체부(100)와 토크강화부(200)는 동시에 형성될 수 있는데, 토크강화부(200)에 형상 등이 미리 결정되어 본체부(100)의 형성 시 반영됨으로써 본체부(100)와 토크강화부(200)가 동시에 형성될 수도 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자 맞춤형 하지보조기 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법은 (a) 사용자의 하지를 스캐닝함으로써 하지의 3차원 형상정보를 획득하는 단계(S100) 이전에, 사용자의 보행 정보를 수집하는 단계(S10), 수집된 보행 정보를 이용하여 사용자의 보행 패턴을 결정하는 단계(S20) 및 결정된 보행 패턴을 분석하는 단계(S30)를 더 포함할 수 있다. 또한, (b) 획득된 3차원 형상정보를 토대로 사용자의 중족부의 일부 또는 전부에서부터 사용자의 하퇴까지 연장되는 본체부(100)를 형성하는 단계(S200), (c) 사용자의 발이 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 본체부(100) 상에 토크강화부(200)를 형성하는 단계(S300)가 포함되며, (c) 토크강화부(200)를 형성하는 단계에서는 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 토크강화부(200)의 두께, 너비 또는 지면과 이루는 각도 중 적어도 하나가 사용자별로 상이하거나 동일하도록 형성할 수 있다.

또한, 전술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

31 : 다리 41 : 발
50 : 단하지보조기 100 : 본체부
110 : 전면개방부 120 : 후면개방부
130 : 고정부 131 : 제 1 고정부
132 : 제 2 고정부 140 : 미끄럼 방지면
150 : 통풍구 200 : 토크강화부
201 : 제 1 부분 202 : 제 2 부분

Claims

사용자 맞춤형 하지보조기에 있어서,
상기 사용자의 중족부(midfoot)의 일부 또는 전부에서부터 상기 사용자의 하퇴(lower leg)까지 연장되어 상기 사용자의 하지(下肢)의 형상에 따라 형성된 본체부; 및
상기 사용자의 발이 상기 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 상기 본체부 상에 형성된 토크강화부;를 포함하고,
상기 본체부는
상기 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 상기 본체부의 전면(front)에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부; 및
상기 사용자의 후족부(rearfoot)의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 상기 본체부의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 1 항에 있어서,
상기 토크강화부는 상기 본체부 중 상기 사용자의 중족부를 감싸는 제 1 부분에서부터 상기 사용자의 종아리를 감싸는 부분의 전부 또는 일부를 거쳐 상기 사용자의 중족부를 감싸는 제 2 부분까지 일체로 연장된 곡선(curved) 또는 곡면의 형태이고,
상기 중족부를 감싸는 부분에서부터 상기 사용자의 종아리를 감싸는 부분으로 갈수록 상기 토크강화부의 너비가 동일하게 유지되거나 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 1 항에 있어서.
상기 토크강화부는 상기 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과를 토대로 형성된 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 3 항에 있어서,
상기 본체부의 외면에 형성될 상기 토크강화부의 두께는 상기 분석결과에 기초하여 사용자별로 토크강화부의 형성 부위에 따라 동일하거나 상이하게 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 3 항에 있어서,
상기 본체부의 외면에 형성될 상기 토크강화부의 너비는 상기 분석결과에 기초하여 사용자별로 토크강화부의 형성 부위에 따라 상이하게 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 3 항에 있어서,
상기 토크강화부가 지면과 이루는 각도는 상기 분석결과에 기초하여 사용자별로 상이하게 결정될 수 있고,
상기 사용자의 종아리를 감싸는 부분에서의 토크강화부는 상기 각도에 상응하는 영역을 통과하도록 상기 본체부의 외면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 1 항에 있어서,
상기 하지보조기가 상기 사용자의 하지에 고정되도록 하기 위해서, 상기 전면개방부에 인접하여 형성된 고정부를 더 포함하고,
상기 고정부에는 상기 본체부 중 상기 사용자의 정강이에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 1 고정부; 및
상기 본체부 중 상기 사용자의 발등에 상응하는 영역의 전부 또는 일부에 마련된 제 2 고정부가 포함되는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 1 항에 있어서,
상기 본체부의 내측에는 상기 사용자의 하지와 상기 본체부의 접촉력을 강화하기 위한 미끄럼 방지면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
제 1 항에 있어서,
상기 본체부에는 상기 사용자의 하지로의 통풍을 위한 적어도 하나 이상의 통풍구가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 하지보조기.
사용자 맞춤형 하지보조기의 제조방법에 있어서,
(a) 상기 사용자의 하지를 스캐닝함으로써 상기 하지의 3차원 형상정보를 획득하는 단계;
(b) 상기 획득된 3차원 형상정보를 토대로 상기 사용자의 중족부의 일부 또는 전부에서부터 상기 사용자의 하퇴까지 연장되는 본체부를 형성하는 단계;
(c) 상기 사용자의 발이 상기 사용자의 종아리쪽 방향으로 당겨지도록 하기 위하여 상기 본체부 상에 토크강화부를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 본체부 및 토크강화부는 순차적으로 또는 동시에 형성되며,
상기 본체부는,
상기 사용자의 발등 또는 정강이 일부가 노출되도록 상기 본체부의 전면에 소정의 너비로 개방된 형태로 형성된 전면개방부; 및
상기 사용자의 후족부의 일부 또는 전부 및 발목의 일부가 노출되도록 상기 본체부의 후면에서 개방되어 형성된 후면개방부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하지보조기 제조방법.
제 10 항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에
상기 사용자의 보행 정보를 수집하는 단계;
상기 수집된 보행 정보를 이용하여 상기 사용자의 보행 패턴을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 보행 패턴을 분석하는 단계;를 더 포함하고,
상기 토크강화부를 형성하는 단계에서는 상기 사용자의 보행 패턴에 대한 분석결과에 기초하여 상기 토크강화부의 두께, 너비 또는 지면과 이루는 각도 중 적어도 하나가 사용자별로 상이하거나 동일하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 하지보조기 제조방법.
제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 대한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.