KR20210116765A - 충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비 - Google Patents

충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비 Download PDF

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Abstract

충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비에 관해 개시되어 있다. 개시된 충격 완화 장치는 공기 주입기, 상기 공기 주입기에 연결된 것으로 상기 공기 주입기로부터 공급된 공기에 의해 완충 작용을 하도록 구성된 양압형 충격완화 부재 및 상기 공기 주입기에 연결된 것으로 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 음압소재를 구비하고 상기 공기 주입기의 가동에 의해 음압이 형성되도록 구성된 음압형 충격완화 부재를 포함할 수 있다. 상기 음압형 충격완화 부재는 연질 튜브 및 상기 연질 튜브 내에 구비된 상기 음압소재를 포함할 수 있고, 상기 공기 주입기의 가동에 의해 상기 연질 튜브에 음압이 형성될 수 있다.

Description

충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비{Shock absorption apparatus and body protection equipment including the same}
본 발명은 충격 흡수체 및 이를 포함하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비에 관한 것이다.
한국을 비롯한 여러 나라가 고령화 사회로 진입함에 따라 인구 고령화로 인한 문제들이 대두되고 있다. 이러한 문제들 중 낙상 사고는 매년 고령자의 약 21% 에서 발생하며, 70세 이상에서는 약 25% 정도, 80세 이상에서는 약 50% 정도에서 발생할 정도로 빈번하게 발생한다.
낙상 사고 발생시, 젊은 사람들의 경우 손목 부상과 같은 가벼운 부상이 발생하는 경우가 많지만, 고령층에서는 허리, 고관절, 골반, 대퇴골 부상과 같은 큰 부상이 많이 발생한다. 이에, 고령자의 낙상 사고는 약 72% 정도가 병원 치료로 이어지고, 47.4% 정도에서는 후유증을 남기는 것으로 알려져 있다.
이와 같이 인구 고령화 및 낙상 사고의 문제가 대두됨에 따라, 최근 들어, 낙상 사고를 방지하거나 낙상 사고로 인한 큰 부상을 방지할 수 있는 수단/장치에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 그러나 기존의 장치들은 대부분이 경질 재료로 이루어지고, 착용시 일생 생활이나 보행에 불편함을 줄 수 있으며, 충분한 충격 완화 성능이나 보호 기능을 구현하기가 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우수한 충격 완화/흡수 성능을 갖는 충격 완화 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 충격 완화 장치를 포함하는 신체 보호 장비를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 공기 주입기; 상기 공기 주입기에 연결된 것으로, 상기 공기 주입기로부터 공급된 공기에 의해 완충 작용을 하도록 구성된 양압형 충격완화 부재; 및 상기 공기 주입기에 연결된 것으로, 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 음압소재를 구비하고, 상기 공기 주입기의 가동에 의해 음압이 형성되도록 구성된 음압형 충격완화 부재;를 포함하는 충격 완화 장치가 제공된다.
상기 양압형 충격완화 부재는 양압형 에어쿠션을 포함할 수 있다.
상기 음압형 충격완화 부재는 연질 튜브 및 상기 연질 튜브 내에 구비된 상기 음압소재를 포함할 수 있고, 상기 공기 주입기의 가동에 의해 상기 연질 튜브에 음압이 형성될 수 있다.
상기 공기 주입기와 상기 양압형 충격완화 부재는 제1 연결관에 의해 상호 연결될 수 있고, 상기 제1 연결관에 연결된 제2 연결관이 더 구비될 수 있으며, 상기 제2 연결관이 상기 음압형 충격완화 부재에 연결될 수 있다.
상기 충격 완화 장치는 상기 공기 주입기와 상기 음압형 충격완화 부재 사이에 구비된 실린더 부재 및 그 내부에 구비된 피스톤 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 공기 주입기에서 공급된 공기에 의해 상기 피스톤 부재가 상기 실린더 부재 내에서 정해진 방향으로 이동할 수 있고, 상기 피스톤 부재의 이동에 따라 상기 음압형 충격완화 부재에 상기 음압이 형성될 수 있다.
상기 실린더 부재의 일단과 상기 피스톤 부재 사이에 스프링 부재가 더 구비될 수 있고, 상기 피스톤 부재는 상기 스프링 부재와 상기 음압형 충격완화 부재 사이에 배치될 수 있다.
상기 피스톤 부재는 제1 단부 및 제2 단부를 포함할 수 있고, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부보다 상기 음압형 충격완화 부재에 가까이 배치될 수 있으며, 상기 제1 단부의 단면적이 상기 제2 단부의 단면적보다 클 수 있고, 상기 공기 주입기에서 공급된 공기에 의해 상기 피스톤 부재는 상기 제1 단부 쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다.
상기 실린더 부재는 제1 단부 및 제2 단부를 포함할 수 있고, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부보다 상기 음압형 충격완화 부재에 가까이 배치될 수 있으며, 상기 제1 단부에 통기홀이 구비될 수 있고, 상기 제2 단부는 상기 음압형 충격완화 부재에 연결될 수 있다.
상기 실린더 부재의 상기 제1 단부와 상기 피스톤 부재 사이에 스프링 부재가 더 구비될 수 있다.
상기 충격 완화 장치는 상기 공기 주입기를 가동하여 상기 양압형 충격완화 부재에 양압을 형성함과 동시에 상기 음압형 충격완화 부재에 음압을 형성하도록 구성될 수 있다.
상기 충격 완화 장치는 낙상 감지 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 낙상 감지 센서의 신호에 따라 상기 공기 주입기를 가동하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 전술한 충격 완화 장치를 포함하는 신체 보호 장비가 제공된다.
상기 신체 보호 장비는 착용가능(wearable)하도록 구성될 수 있다.
상기 신체 보호 장비는 낙상으로부터 사용자를 보호하는 낙상대비용 충격 완화 장비일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 양압형 충격완화 부재와 음압형 충격완화 부재를 함께 이용함으로써 우수한 충격 완화/흡수 성능을 갖는 충격 완화 장치를 구현할 수 있다. 이러한 충격 완화 장치를 이용하면 우수한 성능을 갖는 신체 보호 장비를 제작할 수 있다. 상기 충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비는 사용자가 착용시, 착용성, 활동성, 심미성 등의 측면에서도 여러 장점을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에서 설명한 충격 완화 장치에서 피스톤 부재의 이동에 의해 음압형 충격완화 부재에 음압이 형성된 경우를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치에 적용될 수 있는 음압형 충격완화 부재의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 음압형 충격완화 부재에 적용될 수 있는 충진재의 단위셀 구조를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치가 적용된 신체 보호 장비를 사용자가 착용한 상태를 보여주는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명학하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 충격 완화 장치(shock absorption apparatus 또는 shock mitigation apparatus)는 공기 주입기(100) 및 이에 연결된 양압형 충격완화 부재(200)와 음압형 충격완화 부재(300)를 포함할 수 있다. 양압형 충격완화 부재(200)는 공기 주입기(100)로부터 공급된 공기에 의해 완충 작용을 하도록 구성될 수 있다. 음압형 충격완화 부재(300)는 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 음압소재를 포함할 수 있고, 공기 주입기(100)의 가동에 의해 음압이 형성되도록 구성될 수 있다.
공기 주입기(100)는 일종의 에어 펌프(air pump)이거나 에어 펌프를 포함할 수 있다. 양압형 충격완화 부재(200)는 양압형 에어쿠션이거나 양압형 에어쿠션을 포함할 수 있다. 공기 주입기(100)의 가동에 의해 양압형 충격완화 부재(200) 내에 공기(압축 공기)가 채워질 수 있고, 그에 따라, 양압형 충격완화 부재(200)는 완충 작용(즉, 충격 흡수나 완화 작용)을 할 수 있다. 여기서, '양압형(positive pressure type) 충격완화 부재'라는 용어는 공기(압축 공기)가 채워짐으로써 완충 기능을 갖는다는 것으로 이해될 수 있다.
음압형 충격완화 부재(300)는 연질 튜브(soft tube 또는 flexible tube) 및 상기 연질 튜브 내에 구비된 음압소재를 포함할 수 있고, 공기 주입기(100)의 가동에 의해 상기 연질 튜브에 음압(negative pressure)이 형성될 수 있다. 상기 연질 튜브는 소정의 폴리머 물질로 형성될 수 있고, 상기 음압소재는 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 물질이나 구조체를 포함할 수 있다.
푸아송비(Poisson's ratio)는 재료에 인가된 인장력에 의한 가로방향(길이방향) 변형도와 세로방향(횡방향) 변형도 사이의 비율을 나타낸다. 양(+)의 푸아송비를 갖는 재료에 길이방향으로 인장력을 가하면 횡방향으로 수축하게 되고, 반대로 길이방향으로 압축력을 가하면 횡방향으로 늘어나게 된다. 한편, 음(-)의 푸아송비를 갖는 재료는, 양(+)의 푸아송비를 갖는 대부분의 재료의 거동과는 반대로, 길이방향으로 인장시 횡방향이 늘어나고, 길이방향으로 압축시 횡방향으로 줄어드는 특성을 갖는다. 음(-)의 푸아송비를 갖는 재료는 충격을 흡수하고 분산하는 특성이 우수할 수 있다. 본 실시예에서는 음압형 충격완화 부재(300)가 음(-)의 푸아송비를 갖는 음압소재를 포함할 수 있다. 상기 음압소재는 다공성 소재이거나 소정의 패턴 구조를 갖는 구조체일 수 있다. 상기 음압소재에 대해서는 추후에 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다. 음압형 충격완화 부재(300)는 상기 음압소재를 사용함에 따라 우수한 충격 흡수/완화 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 음압소재를 상기 연질 튜브로 감싸고, 상기 연질 튜브에 음압을 형성해주면, 충격 흡수/완화 성능이 더욱 증가할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 음압형 충격완화 부재(300)는 연질 튜브 내에 구비된 음압소재를 포함할 수 있고, 공기 주입기(100)를 이용해서 상기 연질 튜브에 음압을 형성할 수 있다. 여기서, '음압'이라 함은 대기압보다 낮은 기압을 의미할 수 있고, 연질 튜브 내의 공기를 적어도 부분적으로 제거함으로써 상기 연질 튜브에 음압을 형성할 수 있다.
본 실시예에서 공기 주입기(100)와 양압형 충격완화 부재(200)는 제1 연결관(150)에 의해 상호 연결될 수 있고, 제1 연결관(150)에 연결된 제2 연결관(250)이 더 구비될 수 있으며, 제2 연결관(250)이 음압형 충격완화 부재(300)에 연결될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 공기 주입기(100)와 음압형 충격완화 부재(300) 사이에 구비된 실린더 부재(410) 및 그 내부에 구비된 피스톤 부재(420)를 더 포함할 수 있다. 공기 주입기(100)에서 공급된 공기에 의해 피스톤 부재(420)가 실린더 부재(410) 내에서 정해진 방향으로 이동할 수 있고, 피스톤 부재(420)의 이동에 따라 음압형 충격완화 부재(300)에 음압이 형성될 수 있다. 피스톤 부재(420)는 제1 단부(E1) 및 제2 단부(E2)를 포함할 수 있고, 제2 단부(E2)는 제1 단부(E1)보다 음압형 충격완화 부재(300)에 가까이 배치될 수 있으며, 이때, 제1 단부(E1)의 단면적이 제2 단부(E2)의 단면적보다 클 수 있다. 이 경우, 공기 주입기(100)에서 공급된 공기에 의해 피스톤 부재(420)는 제1 단부(E1)가 배치된 쪽으로 이동할 수 있다. 즉, 공기 주입기(100)에서 분출된 공기가 실린더 부재(410) 내부로 주입되면, 면적이 넓은 제1 단부(E1)를 미는 힘이 면적이 작은 제2 단부(E2)를 미는 힘보다 크기 때문에, 피스톤 부재(420)는 제1 단부(E1)가 배치된 쪽, 즉, 음압형 충격완화 부재(300)에서 멀어지는 쪽으로 이동할 수 있다. 결과적으로, 음압형 충격완화 부재(300)에 음압이 형성될 수 있다.
실린더 부재(410)는 제1 단부 및 제2 단부를 포함할 수 있, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부보다 음압형 충격완화 부재(300)에 가까이 배치될 수 있다. 실린더 부재(410)의 상기 제1 단부에는 통기홀(h1)이 구비될 수 있고, 실린더 부재(410)의 상기 제2 단부는 음압형 충격완화 부재(300)에 연결될 수 있다. 통기홀(h1)에 의해 실린더 부재(410) 내에서 피스톤 부재(420)의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다. 실린더 부재(410)는 피스톤 부재(420)의 제1 단부(E1) 및 제2 단부(E2)의 사이즈에 맞게 다단 구조로 구성될 수 있다. 즉, 실린더 부재(410)의 일부(도면상 좌측부)는 피스톤 부재(420)의 제1 단부(E1)의 사이즈에 맞게 상대적으로 큰 폭으로 형성될 수 있고, 실린더 부재(410)의 다른 일부(도면상 우측부)는 피스톤 부재(420)의 제2 단부(E2)의 사이즈에 맞게 상대적으로 작은 폭으로 형성될 수 있다. 제2 연결관(250)은 실린더 부재(410)의 몸체부의 소정 영역에 연결될 수 있고, 상기 소정 영역은 피스톤 부재(420)의 제1 단부(E1)와 제2 단부(E2) 사이에 존재할 수 있다.
상기한 충격 완화 장치는 하나의 공기 주입기(100)를 가동하여 양압형 충격완화 부재(200)에 양압을 형성함과 동시에 음압형 충격완화 부재(300)에 음압을 형성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 충격 완화 기능/작용이 필요한 상황에서, 양압형 충격완화 부재(200)와 음압형 충격완화 부재(300)를 동시에 이용함으로써, 우수한 충격 완화/흡수 성능을 구현할 수 있다.
도 2는 도 1에서 설명한 충격 완화 장치에서 피스톤 부재(420)의 이동에 의해 음압형 충격완화 부재(300)에 음압이 형성된 경우를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 공기 주입기(100)의 가동에 의해 피스톤 부재(420)가 음압형 충격완화 부재(300)에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있고, 그에 따라, 음압형 충격완화 부재(300)에 음압이 형성될 수 있다.
공기 주입기(100)의 가동을 멈추면, 피스톤 부재(420)는 본래의 위치(도 1에서 420 위치)로 돌아갈 수 있다. 음압형 충격완화 부재(300)에 음압(대기압 보다 낮은 압력)이 형성되어 있고, 실린더 부재(410)에 통기홀(h1)이 존재하므로, 통기홀(h1)을 통해 외부(대기압 조건)의 공기가 들어오면서 피스톤 부재(420)는 제자리로 복귀할 수 있다.
필요한 경우, 통기홀(h1)이 형성된 실린더 부재(410)의 일단과 피스톤 부재(420) 사이에 '스프링 부재'를 더 구비시킴으로써, 피스톤 부재(420)의 복귀를 촉진시키거나 복귀 특성을 개선할 수 있다. 그 일례가 도 3에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 실린더 부재(410)의 일단과 피스톤 부재(420) 사이에 스프링 부재(430)를 더 구비시킬 수 있다. 실린더 부재(410)의 상기 일단은 통기홀(h1)이 형성된 단부(제1 단부)일 수 있다. 실린더 부재(410)의 상기 제1 단부와 피스톤 부재(420)의 제1 단부(E1) 사이에 스프링 부재(430)가 구비될 수 있다. 이때, 피스톤 부재(420)는 스프링 부재(430)와 음압형 충격완화 부재(300) 사이에 배치될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 스프링 부재(430)를 이용하면, 공기 주입기(100)의 가동을 멈추었을 때, 피스톤 부재(420)의 복귀를 촉진시키거나 복귀 특성을 개선할 수 있다. 도 3에 도시한 스프링 부재(430)의 형태나 구조는 예시적인 것에 불과하고, 이는 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에서와 같이, 스프링 부재(430)를 사용하지 않을 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치에 적용될 수 있는 음압형 충격완화 부재(300a)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 음압형 충격완화 부재(300a)는 유연 튜브(10) 및 유연 튜브(10) 내에 구비된 충진재(filler)(20)를 포함할 수 있다. 충진재(20)는 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 가질 수 있다. 충진재(20)는 '음압소재'라 할 수 있다. 복수의 충진재(20)가 유연 튜브(10)의 내부를 채울 수 있고, 충진재들(20)은 소정의 배열 방식에 따라 배열될 수 있다. 유연 튜브(10) 내부의 공기압을 제어함으로써, 음(-)의 푸아송비를 갖는 충진재(20) 자체의 충격 흡수 성능보다 우수한 충격 흡수 성능을 구현할 수 있다. 여기에 도시된 복수의 충진재(20)의 배열 방식이나 사이즈, 크기 분포 등은 예시적인 것이고, 이는 다양하게 변화될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 유연 튜브(10)의 소정 영역에 통기구(통기홀)이 형성될 수 있고, 유연 튜브(10)는 상기 통기구를 통해서 실린더 부재(도 1 내지 도 3의 410)와 연결될 수 있다.
도 5는 도 4의 음압형 충격완화 부재(300a)에 적용될 수 있는 충진재(20)의 단위셀 구조를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 5의 단위셀(2)은 도 4에서 설명한 충진재(20)의 기본 단위 구조일 수 있다. 단위셀(2)은 소정의 구조를 이루는 다공성 구조체일 수 있다. 단위셀(2) 구조에서는, 중심부를 기준으로 상하 및 사방에 복수(여섯개)의 마름모형 골격부(2a)가 구비될 수 있고, 인접한 두 개의 마름모형 골격부(2a)의 인접한 두 꼭지점부를 연결하는 복수(열두개)의 연결부(2b)가 구비될 수 있다. 복수의 연결부(2b)는 절곡된 형상을 가질 수 있고, 그 내각은 소정의 예각을 이룰 수 있다. 예컨대, 복수의 연결부(2b)는 V자형 구조나 그와 유사한 구조를 가질 수 있다.
단위셀(2)은 일종의 다공성 구조를 가지면서 표면에 복수(여덟개)의 제1 오목 영역(R1)을 갖는다고 할 수 있다. 각각의 제1 오목 영역(R1)은 인접한 세 개의 마름모형 골격부(2a)의 세 변 및 이들을 연결하는 세 개의 연결부(2b)에 의해 정의될 수 있다. 또한, 단위셀(2)은 각각의 마름모형 골격부(2a)에 대응하는 영역에 복수(여섯개)의 제2 오목 영역(R2)을 갖는다고 할 수 있다. 각각의 제2 오목 영역(R2)은 각각의 마름모형 골격부(2a) 및 그의 네 개의 꼭지점부에 배치된 네 개의 연결부(2b)에 의해 정의될 수 있다. 마름모형 골격부(2a) 및 연결부(2b)는 소정의 폴리머로 형성되거나 폴리머를 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
이러한 단위셀(2)은 음(-)의 푸아송비를 가질 수 있다. 즉, 소정 방향으로 압축 응력을 가했을 때, 그와 수직한 방향으로 응축(수축)되는 특성을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 충진재(도 4의 20)는 단위셀(2)이 복수 개 연결되거나 인접하여 배치된 구조를 가질 수 있고, 이때, 복수의 단위셀(2)의 배치 방식이나 배열 방향은 다양하게 선택될 수 있다.
여기에서는 도 5와 같은 단위셀(2) 구조를 갖는 음압소재에 대해서 구체적으로 도시하고 설명하였지만, 도 5의 구조는 예시적인 것에 불과하고, 음압소재의 구조나 구성은 다양하게 변화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 충격 완화 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 충격 완화 장치는 낙상 감지 센서(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 충격 완화 장치는 낙상 감지 센서(500)의 신호에 따라 공기 주입기(100)를 가동하도록 구성될 수 있다. 상기 충격 완화 장치는 제어부(600)를 더 포함할 수 있고, 제어부(600)는 낙상 감지 센서(500) 및 공기 주입기(100)에 연결될 수 있다. 제어부(600)와 낙상 감지 센서(500) 및 공기 주입기(100)의 연결은 유선 방식의 연결이거나 무선 방식의 연결일 수도 있다.
낙상 감지 센서(500)는, 예컨대, 각도 변화에 기반하여 낙상을 감지하는 센서일 수 있다. 사용자가 낙상 감지 센서(500)를 착용한 상태에서, 사용자가 일반적인 보행을 하고 있을 때에는 양 무릎의 관절 각도가 번갈아가면서 일정한 값을 가지게 되지만, 낙상이 발생하는 도중에는 양 무릎의 관절 각도 변화 정도가 평소와 달라지게 된다. 따라서, 각도 측정값의 변화 정도가 일정 범위를 벗어나는 경우, 낙상 상태로 판단할 수 있다. 낙상 신호가 감지되면, 제어부(600)는 공기 주입기(100)를 작동시켜, 양압형 충격완화 부재(200)와 음압형 충격완화 부재(300)를 모두 가동(활성화)할 수 있다. 낙상 감지 센서(500)가 두 개 이상 구비되는 경우, 낙상 감지의 정확성을 높일 수 있다. 여기서는 주로 각도 변화에 기반한 낙상 감지에 대해 설명하였지만, 다른 방식, 예컨대, 속도(하강 속도) 변화에 기반한 낙상 감지도 가능할 수 있다. 낙상 감지 센서(500)의 낙상 감지 방식은 다양할 수 있다.
상기한 실시예들에 따른 충격 완화 장치는 다양한 신체 보호 장비나 보호구에 적용될 수 있다. 상기 신체 보호 장비나 보호구는 착용가능(wearable)하도록 구성될 수 있다. 상기 신체 보호 장비는, 예를 들어, 낙상으로부터 사용자를 보호하는 낙상대비용 충격 완화 장비일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 완화 장치가 적용된 신체 보호 장비(1000)를 사용자가 착용한 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 신체 보호 장비(1000)는 슈트 본체(700), 공기 주입기(710), 낙상 감지 센서(720) 및 제어부(730)를 포함할 수 있다.
슈트 본체(700)는 대체로 유연한 재질로 이루어질 수 있고, 바지 형태나 그와 유사한 형태를 가져 사용자가 착용할 수 있으며, 공기 제어에 의해 완충 작용을 하는 복수의 완충부(701)를 포함할 수 있다. 완충부(701)는 사용자가 낙상했을 때 쉽게 다칠 수 있는 부위, 예를 들어, 둔부, 무릎, 발목 및 무릎 주변을 감싸도록 형성될 수 있다. 완충부(701)는 도 1 등을 참조하여 설명한 양압형 충격완화 부재(200) 및/또는 음압형 충격완화 부재(300)를 포함할 수 있다.
공기 주입기(710)는 완충부(701)에 연결되어 있을 수 있다. 공기 주입기(710)는 소형 에어 펌프를 포함할 수 있고, 사용자의 허리 부분에 착용할 수 있도록 구성될 수 있다. 낙상 감지 센서(720)는 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 낙상을 감지하는 역할을 할 수 있다. 낙상 감지 센서(720)는 비교적 작은 사이즈를 갖는 유연한 소자로 제작될 수 있다. 제어부(730)는 낙상 감지 센서(720)의 신호에 따라, 공기 주입기(710)를 가동하여 완충부(701)의 충격 완화 기능을 활성화할 수 있다.
도 7에 도시된 신체 보호 장비(1000)의 구체적인 구성은 예시적인 것에 불과하고, 이는 다양하게 변화될 수 있다. 또한, 실시예들에 따른 충격 완화 장치는 낙상대비용 충격 완화 장비뿐 아니라, 다양한 종류의 신체 보호 장비에 적용될 수 있고, 신체 보호 장비가 아니더라도 충격 흡수가 필요한 여러 분야에 다양한 방식으로 적용이 가능할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 실시예에 따른 충격 완화 장치 및 이를 포함하는 신체 보호 장비는 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
100 : 공기 주입기 150 : 제1 연결관
200 : 양압형 충격완화 부재 250 : 제2 연결관
300 : 음압형 충격완화 부재 410 : 실린더 부재
420 : 피스톤 부재 430 : 스프링 부재
500 : 낙상 감지 센서 600 : 제어부
1000 : 신체 보호 장비 h1 : 통기홀

Claims (14)

  1. 공기 주입기;
    상기 공기 주입기에 연결된 것으로, 상기 공기 주입기로부터 공급된 공기에 의해 완충 작용을 하도록 구성된 양압형 충격완화 부재; 및
    상기 공기 주입기에 연결된 것으로, 음(-)의 푸아송비(Poisson's ratio)를 갖는 음압소재를 구비하고, 상기 공기 주입기의 가동에 의해 음압이 형성되도록 구성된 음압형 충격완화 부재;를 포함하는,
    충격 완화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양압형 충격완화 부재는 양압형 에어쿠션을 포함하는 충격 완화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 음압형 충격완화 부재는 연질 튜브 및 상기 연질 튜브 내에 구비된 상기 음압소재를 포함하고, 상기 공기 주입기의 가동에 의해 상기 연질 튜브에 음압이 형성되는 충격 완화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 주입기와 상기 양압형 충격완화 부재는 제1 연결관에 의해 상호 연결되고, 상기 제1 연결관에 연결된 제2 연결관이 더 구비되며, 상기 제2 연결관이 상기 음압형 충격완화 부재에 연결된 충격 완화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 주입기와 상기 음압형 충격완화 부재 사이에 구비된 실린더 부재 및 그 내부에 구비된 피스톤 부재를 더 포함하고,
    상기 공기 주입기에서 공급된 공기에 의해 상기 피스톤 부재가 상기 실린더 부재 내에서 정해진 방향으로 이동하고, 상기 피스톤 부재의 이동에 따라 상기 음압형 충격완화 부재에 상기 음압이 형성되는 충격 완화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 실린더 부재의 일단과 상기 피스톤 부재 사이에 구비된 스프링 부재를 더 포함하고,
    상기 피스톤 부재는 상기 스프링 부재와 상기 음압형 충격완화 부재 사이에 배치되는 충격 완화 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤 부재는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부보다 상기 음압형 충격완화 부재에 가까이 배치되며,
    상기 제1 단부의 단면적이 상기 제2 단부의 단면적보다 크고, 상기 공기 주입기에서 공급된 공기에 의해 상기 피스톤 부재는 상기 제1 단부 쪽으로 이동하도록 구성된 충격 완화 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 실린더 부재는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 상기 제2 단부는 상기 제1 단부보다 상기 음압형 충격완화 부재에 가까이 배치되며,
    상기 제1 단부에 통기홀이 구비되고, 상기 제2 단부는 상기 음압형 충격완화 부재에 연결된 충격 완화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 실린더 부재의 상기 제1 단부와 상기 피스톤 부재 사이에 배치된 스프링 부재를 더 포함하는 충격 완화 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 충격 완화 장치는 상기 공기 주입기를 가동하여 상기 양압형 충격완화 부재에 양압을 형성함과 동시에 상기 음압형 충격완화 부재에 음압을 형성하도록 구성된 충격 완화 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 충격 완화 장치는 낙상 감지 센서를 더 포함하고, 상기 낙상 감지 센서의 신호에 따라 상기 공기 주입기를 가동하도록 구성된 충격 완화 장치.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 충격 완화 장치를 포함하는 신체 보호 장비.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 신체 보호 장비는 착용가능(wearable)하도록 구성된 신체 보호 장비.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 신체 보호 장비는 낙상으로부터 사용자를 보호하는 낙상대비용 충격 완화 장비인 신체 보호 장비.
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