KR20220130134A - 다리 작동 장치 및 보행 재활 장치 - Google Patents
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Abstract
다리 작동 장치(40)는 2 개의 피동축(31, 32)을 포함하고, 각각의 위에는 원위 평행사변형 메커니즘(41, 43, 45, 63; 42, 44, 46, 64)이 부착되고, 하나의 커넥터(45, 46)는 토크 프루프 방식으로 부착되고, 암(41, 42)의 타단부는 중간축(51, 52)에 회전가능하게 연결된다. 하나의 근위 평행사변형 메커니즘(71, 53, 55, 75; 72, 54, 56, 76)이 각각의 중간축(51, 52), 및 사용자(20)의 상측 다리 및 하측 다리에 부착되는 다리 부착 요소(21, 22)에 연결되는 이동축(77,78)에 회전가능하게 부착된다. 하부 평행사변형 메커니즘(42; 44; 46, 64)의 원위 단부 및 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63)의 원위 단부는 각각의 제 1 피동축(31) 및 제 2 피동축(32)을 따라 자유롭게 활주한다.
Description
본 발명은 사지를 구동 및/또는 지지하기 위한 다리 작동 장치 및 보행 재활 장치에 관한 것이다.
종래 기술
본 출원인의 WO 2014/202767에는 배후로부터 장치에 고정되는 골반 부착물 및 장치의 사용자의 각각의 다리의 외부에 설치되는 피동 가이드 레그(guide leg)에 고정되는 다리 부착물용 커프(cuff)를 구비하는 보행 재활 장치가 개시되어 있다.
US 2015/0328078 A1에는 사용자의 다리의 뒤에 제공되는 가이드 레그를 사용하는 보행 재활 장치가 개시되어 있다. 가이드 레그는 가이드 엉덩관절, 가이드 무릎관절, 가이드 발목관절 및 가이드 하족부(bottom foot)에 제공되는 4 개의 부착물 부재를 통해 커프를 사용하여 다리에 연결된다.
EP 2 881 008 A1은 상체용 하니스 및 자전거 안장으로서 다리 사이의 전방으로 연장하는 사용자용 시트(seat)를 구비하는 보행 훈련 장치에 관한 것이다. 사용자의 다리는 3차원 평행사변형 구조물을 포함하는 다리 작동 메커니즘에 커프를 통해 연결된다.
KR 2018 0026068 A는 보행 재활 디바이스에 관한 것으로서, 기본 프레임; 기본 프레임에 회전가능하게 연결되고 사용자의 넓적다리에 고정되는 제 1 링크; 제 1 링크에 회전가능하게 연결되고 사용자의 종아리에 고정되는 제 2 링크; 기준축을 중심으로 회전하는 제 1 조인트에 연결되는 일단부 및 제 1 링크에 연결되는 타단부를 갖는 제 3 링크; 및 제 1 조인트의 궤적보다 더 큰 공전 궤적을 갖는 제 2 조인트에 연결되어 기준축을 중심으로 공전하는 일단부 및 제 2 링크에 연결되는 타단부를 갖는 제 4 링크를 포함한다. 보행에 필요한 실제의 다리의 움직임을 시뮬레이션한 제 1 링크 및 제 2 링크의 운동은 제 1 조인트 및 제 2 조인트가 동일한 공전 주기로 공전할 때 제 3 링크 및 제 4 링크의 상대 운동에 의해 수행된다.
KR 102 016 859 B1은 보행 보조 장치에 관한 것으로서, 본체; 복수의 링크를 포함하고, 본체에 회전가능하게 연결되는 링크 구조물로서 제공되어 회전에 따라 전후 방향 및 수직 방향으로 영역을 이동하는 폐곡선 형태의 기본 궤적을 생성하는 운동 생성 유닛; 운동 생성 유닛에 연결되고, 링크 구조물 내에 제공되어 미리 결정된 형태로 기본 궤적을 증폭시킴으로써 보행 궤적을 생성하는 운동 증폭 유닛; 및 링크 구조물에 제공되고, 보행 궤적에 대응하는 형태로 구동되도록 운동 증폭 유닛에 연결되는 운동 유닛을 포함한다.
종래 기술의 다리 작동 장치는 특히 통상적으로 사용자가 서기 위해 추가적으로 지지되어야 한다는 것을 고려하면 사용이 번거롭다. 사용자는 의자에 않은 상태로 보행 재활 디바이스에 접근하고, 다음에 보행 재활 디바이스에서 사용되는 하니스를 이미 착용하고 있을 수 있으므로 들어올려져야 하고, 다음에 다리 작동 장치를 장착해야 한다. 이는 상이한 종래 기술의 디바이스에서는 복잡하다. 특히 본 출원인의 일부의 종래 기술의 디바이스는 사용자가 장치에 고정되는 동안에 앉아 있을 수 있게 한다.
이 종래 기술에 기초하면, 본 발명의 목적은 다리를 다리 작동 장치에 부착하기 위한 새로운 접근법을 제안함으로써 이러한 다리 작동 장치를 사용하는 모든 보행 재활 장치의 유용성을 개선하는 것이다. 더욱이, 이러한 다리 작동 장치는 사용자는 운동을 보다 유연하게 할 수 있다.
사용자를 위한 이러한 다리 작동 장치는 다리 작동 메커니즘 프레임을 가지며, 이 다리 작동 메커니즘 프레임은 상기 사용자의 보행 방향에 횡방향으로 배치되는 제 1 피동축; 횡방향 상부 이동축을 포함하는 사용자의 제 1 다리 부분을 위한 상부 부착 요소; 원위 상부 지지 암, 원위 상부 평행사변형 커넥터, 원위 상부 연결 레그 부분 및 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터를 포함하는 원위 상부 평행사변형 메커니즘 - 원위 상부 지지 암의 일단부는 제 1 피동축에 회전가능한 방식으로 부착되고, 이 원위 상부 지지 암의 타단부는 원위 상부 평행사변형 메커니즘을 위한 중간축을 제공하고, 원위 상부 평행사변형 커넥터의 일단부는 제 1 피동축과 토크 프루프(torque proof) 방식으로 회전하도록 연결되고, 원위 상부 연결 레그 부분 및 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터는 원위 상부 평행사변형 커넥터와 상기 중간축 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결됨 -; 및 근위 상부 지지 암, 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터, 근위 상부 연결 레그 부분 및 근위 상부 평행사변형 커넥터를 포함하는 근위 상부 평행사변형 메커니즘을 포함하고, 근위 상부 지지 암의 일단부는 중간축에 회전가능한 방식으로 부착되고, 이 근위 상부 지지 암의 타단부는 상부 이동축에 회전가능하게 부착되고, 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터, 근위 상부 연결 레그 부분 및 근위 상부 평행사변형 커넥터는 상기 중간축과 상기 상부 이동축 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결되고, 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터 및 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 근위 상부 평행사변형 커넥터 및 상부 부착 요소는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결된다.
상부 부착 요소에서 이동축은 "상부 이동축"으로 정의된다. 이는 상부 부착 요소가 사용자의 상측 다리에 제공되는 것 그리고 하부 부착 요소가 하측 다리에 제공되는 것을 나타내지는 않는다. 하측 다리에 단일의 부착 요소를 제공하고 후에 상측 다리를 위한 제 2 부착 요소를 추가하는 것이 가능하다.
이 장치의 하나의 이점은 환자의 체격에 따른 메커니즘의 길이 조정이 필요하지 않다는 점이다. 이 장치는 착좌 위치에서 설치될 수 있고, 원리적으로 좌위(sit)에서 입위(stand)로 그리고 입위에서 좌위로의 운동을 지지할 수 있다. 이 시스템에 의해 환자는 항상 시상면(sagittal plane)에서 일관된 지지를 받으면서 러닝머신(treadmill) 또는 지면의 중심 위치에 대해 전후 또는 좌우로 자유롭게 보행할 수 있다.
요약하면, 다리 작동 장치는 하나 이상의 피동축을 포함하고, 각각의 위에는 하나의 암이 토크 프루프 방식으로 부착되는 원위 평행사변형 메커니즘이 부착되고, 이 암의 타단부는 중간축에 회전가능하게 연결된다. 하나의 근위 평행사변형 메커니즘이 각각의 중간축 및 사용자의 상측 다리 및/또는 하측 다리에 부착되는 다리 부착 요소에 연결되는 이동축에 회전가능하게 부착되고, 하부 평행사변형 메커니즘의 원위 단부 하부 평행사변형 메커니즘 상부 평행사변형 메커니즘의 원위 단부는 각각 제 1 피동축 및 제 2 피동축을 따라 자유롭게 활주할 수 있다.
이점은 보행 재활 장치 내에서 사용되는 중량 지지 유닛과는 독립하여 사용자는 최초에 보행 재활 장치의 중량 지지 부분에 연결될 수 있고, 다음에 두 다리의 다리 작동 장치를 서 있거나 앉아 있는 사용자의 전방으로부터 쉽게 부착할 수 있다는 점이다. 이 평행사변형 장치는 다리 유지 커프를 올바른 횡방향 위치에서 쉽게 연결하도록 피동축 상에서 횡방향으로 이동될 수 있고, 사용자의 운동 중에 상측 다리 및 하측 다리는 보행 방향에 완전히 일치하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 구성은 장치와 환자 사이의 임의의 조인트를 정합시킬 필요를 방지한다. 이로 인해 오정렬의 가능성에 의해 유발되는 모든 전단력 및 불쾌감이 완전히 방지되고, 이는 환자의 셋업의 품질에 대한 의존성이 훨씬 적어진다. 위치의 독립성은 전술한 바와 같이 조인트의 불일치 및 높이 조정이 없고, 독립된 조정이 가능하다는 것 등을 의미한다. 이로 인해 셋업 시간도 단축된다.
상부 평행사변형 메커니즘의 원위 단부의 전술한 자유로운 활주 대신에 상부 평행사변형 메커니즘의 이들 원위 단부는 제 1 피동축을 따른 피동 운동을 위해 액츄에이터에 연결될 수 있다.
더욱이, 이 디바이스는 사용자의 다리의 운동을 확실하게 제한하고, 특히 무릎의 손상을 방지하기 위해 상부 평행사변형 메커니즘의 원위 단부의 극단 위치를 제 1 피동축에 고정하기 위한 어버트먼트(abutment)를 포함할 수 있다.
다리 작동 장치는 기존의 원위 상부 지지 암 상에 부착되는 이중 원위 평행사변형 메커니즘을 가질 수 있다. 이 이중 원위 평행사변형 메커니즘은 이중 원위 평행사변형 커넥터, 이중 원위 연결 레그 부분 및 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터를 포함하고, 이중 원위 평행사변형 커넥터의 일단부는 제 1 피동축과 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결된다. 이중 원위 연결 레그 부분 및 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터는 이중 원위 평행사변형 커넥터와 상기 중간축 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결된다.
상부 및 하부라는 용어는 디바이스의 2 개의 상이한 작동 부분을 구별하기 위해 선택되었다. 도시된 실시형태의 도면에서, "상부"와 "하부" "작동 장치" 사이의 차이는 하부의 이중 평행사변형이다. 평행사변형의 이러한 확장은 보다 큰 작업공간, 즉 운동의 범위를 가능하게 하기 위해 사용된다. 이론적으로 상부 장치는 하측 다리에 부착될 수 있으나, 이것은 운동의 범위를 지나치게 많이 제한하므로 정상적으로 보행할 수 없다. 다른 한편, "하부" 작동 해결책은 기능을 추가하므로 상부보다는 더 많은 복잡한 문제를 해결한다. 그러므로, 이 제 2 평행사변형을 "상부" 작동 해결책에 추가하여 특정의 경우에 지나치게 제한될 수 있는 운동의 범위를 확장할 수 있다. 따라서 이 이중 평행사변형을 모든 링크에 적용할 수 있다.
원위 평행사변형 커넥터와 이중 원위 평행사변형 커넥터 사이의 각도는 40 내지 120°, 바람직하게는 60 내지 120°, 특히 90°일 수 있다. 이 90°는 주어진 토크에 대하여 푸시로드에 작용하는 힘을 가능한 최소로 제공할 수 있다. 주어진 간격과 다른 각도를 취하는 이유는 부품을 4 개의 모든 링크에 적합시키고, 푸시로드가 모든 위치에서 연결 악셀(axel)을 통과하도록 하기 위한 것이다.
근위 연결 레그 부분은 각각 상부 이동축 및 하부 이동축에 가해지는 토크를 측정하기 위한 힘 센서를 포함할 수 있다. 이로 인해 다양한 사용자에 이 디바이스를 적용할 때 보다 많은 제어 옵션, 피드백 및 유연성이 가능해진다. 다른 실시형태에서, 힘 센서는 원위 연결 레그 부분 또는 평행사변형 메커니즘의 다른 부분에 배치될 수 있다. 이 센서는 제 1 링크까지 케이블을 배선할 필요를 제거하기 위해 근위 로드 상에 배치될 수도 있다.
다리 작동 메커니즘 프레임은 특히 평행사변형 메커니즘의 운동을 제한하여 무릎 관절의 과도한 늘어남을 방지하기 위해 하측 다리 및 상측 다리의 피동축의 회전을 제한하는 하나 이상의 어버트먼트를 포함할 수 있다. 이는 그렇지 않으면 2 개의 독립된 토크를 안전하게 사용할 수 있는 넓적다리의 각도에 의존하는 섕크 각도의 기계적 제한에 관련된다.
도 7에 관련된 "지상(above ground)" 고정구의 설명은, 예를 들면, 명세서 및 청구범위에서 "하측 다리" 부분 또는 "상측 다리" 부분의 정의가 도 1 내지 도 6 및 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같은 특정의 특징을 구별하기 위해 사용됨을 보여준다. 이들 도면에 따른 디바이스가 도 3의 실시형태에 기초하여 도 7에 도시된 바와 같이 지상에 장착되는 경우, 하측 다리 부분 및 상측 다리 부분의 역할은 뒤바뀌게 된다.
본 발명의 추가의 실시형태는 종속 청구항에 규정되어 있다.
본 발명에 따른 다리 작동 장치의 추가의 이점은 이것을 사용자가 주 프레임 내에서 보행 중에 체중 및 자세 지지를 받을 가능성을 제공하는 주 프레임 및 둘 모두 주 프레임에 부착되는 본 발명에 따른 2 개의 다리 작동 장치를 포함하는 보행 재활 장치 내에서 적용될 수 있다는 것이고, 하나의 다리 작동 장치는 오른쪽 다리를 위한 제 1 다리 작동 메커니즘 프레임을 포함하고, 나머지 다리 작동 장치는 왼쪽 다리를 위한 제 2 다리 작동 메커니즘 프레임을 포함한다. 주 프레임은 러닝머신을 포함할 수 있고, 전술한 특징을 갖는 제 1 다리 작동 메커니즘 프레임 및 선택적으로는 제 2 다리 작동 메커니즘 프레임이 부착된다. 주 프레임은 사용자가 착용하는 본체 하니스에 부착되는 중량 지지 메커니즘을 제공하기 위해 주 프레임의 일측에 수직 지주(pillar)를 포함할 수도 있다. 도면에 도시된 바와 같이 러닝머신이 없는 경우, 다리 작동 메커니즘 프레임을 롤러에 연결하여 사용자가 지면에서 보행하게 할 수 있다. 본 출원인의 WO 2008/040554 A1은 이러한 어셈블리를 위한 하나의 가능성을 제공한다.
이러한 보행 재활 장치는 사용자가 보행하기 위한 러닝머신을 더 포함할 수 있다.
이러한 보행 재활 장치는 표면이 형성되어 있는 적어도 일 세트의 회전 휠을 포함하는 주 프레임을 가질 수도 있고, 상기 표면 상에서 보행 재활 장치는 보행 중인 사용자에 의해 변위된다.
본 발명의 바람직한 실시형태를 도면을 참조하여 설명하며, 본 도면은 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하기 위한 목적을 가지며 본 발명을 제한하기 위한 목적을 가지지 않는다.
도 1은 다리 모델을 구비한 보행 재활 장치의 일부의 개략 사시도를 도시하고, 보행 재활 장치용 다리 작동 장치가 도시되어 있고,
도 2는 도 1의 정면도를 도시하고;
도 3은 도 1의 측면도를 도시하고;
도 4는 도 3과 유사한 추가의 측면도를 도시하고;
도 5는 도 4의 측면도의 개략도를 도시하고;
도 6은 도 1의 피동축의 부착의 상세한 측면도를 도시하고;
도 7은 다리 작동 메커니즘 프레임의 위의 지면 장착 상태의 도 3에 도시된 바와 같은 실시형태와 유사한 다리 모델을 구비하는 제 2 보행 재활 장치의 일부의 개략 측면도를 도시하고;
도 8은 다리 작동 장치의 추가의 실시형태를 위해 제공되는 다른 크랭크 메커니즘의 일부의 정면도를 도시하고;
도 9는 가이드 레그 부분의 요소를 구비하는 도 8에 따른 메커니즘의 평면도를 도시하고;
도 10은 중간 하부 레그 커넥터 축을 통합한 도 8에 따른 메커니즘의 측면도를 도시하고;
도 11은 상측 다리를 위한 또는 도 10과 유사한 하측 다리를 위한 더 간단한 변형례로서 사용되는 추가의 보행 재활 장치의 일부의 개략 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1의 정면도를 도시하고;
도 3은 도 1의 측면도를 도시하고;
도 4는 도 3과 유사한 추가의 측면도를 도시하고;
도 5는 도 4의 측면도의 개략도를 도시하고;
도 6은 도 1의 피동축의 부착의 상세한 측면도를 도시하고;
도 7은 다리 작동 메커니즘 프레임의 위의 지면 장착 상태의 도 3에 도시된 바와 같은 실시형태와 유사한 다리 모델을 구비하는 제 2 보행 재활 장치의 일부의 개략 측면도를 도시하고;
도 8은 다리 작동 장치의 추가의 실시형태를 위해 제공되는 다른 크랭크 메커니즘의 일부의 정면도를 도시하고;
도 9는 가이드 레그 부분의 요소를 구비하는 도 8에 따른 메커니즘의 평면도를 도시하고;
도 10은 중간 하부 레그 커넥터 축을 통합한 도 8에 따른 메커니즘의 측면도를 도시하고;
도 11은 상측 다리를 위한 또는 도 10과 유사한 하측 다리를 위한 더 간단한 변형례로서 사용되는 추가의 보행 재활 장치의 일부의 개략 사시도를 도시한다.
도 1은 다리 모델(20)을 구비한 보행 재활 장치의 일부의 개략 사시도를 도시한다. 보행 재활 장치의 일부로서 본 발명의 실시형태에 따른 다리 작동 장치의 주요 부분이 도시되어 있다. 도 2는 도 1의 정면도를 도시하고, 도 3은 보행 재활 장치의 다리 작동 장치 및 러닝머신의 측면도를 도시한다.
보행 재활 장치에는 러닝머신 프레임(10)이 제공된다. 러닝머신은 러닝머신 밴드(11) 및 러닝머신 구동장치(12)를 포함한다. 사용자는 러닝머신 밴드(11) 상에 서 있거나 보행하고 있는 동안에 배후로부터 매달리거나 지지되도록 되어 있다. 이러한 사용자의 오른쪽 다리(20) 하나만이 도시되어 있다. 왼쪽 다리는 도 2의 오른쪽에 있다.
보행 재활의 준비 중에, 사용자는, 앉은 자세가 장치의 부착을 더 쉽게 하거나 덜 피로하게 만들 수 있는 경우, 러닝머신 상에 또는 본 장치에 근접한 적절한 위치에 있는 의자, 예를 들면, 휠체어 또는 스툴에 앉아 있을 수 있다. 다음에 사용자는 기립하고, 러닝머신으로부터 의자를 제거한 후에 장치를 사용하여 재활을 수행할 수 있다. 반대로, 장치의 분리를 더 쉽게 만들어 줄 수 있는 경우, 재활의 말기에 러닝머신 상에 의자를 배치할 수 있고, 사용자가 않을 수 있다. 이 장치의 부착 및 분리는 사용자가 서 있는 동안에 가능하다는 것에 주목해야 한다.
다리 작동 메커니즘 프레임(30)은 도 2의 왼쪽에서 러닝머신 프레임(10)에 연결되고, 아래에서 설명하는 바와 같이,일반적으로 상부 부착 요소로 부르는 상측 다리 커프 부착부(21) 및 하부 부착 요소로 부르는 하측 다리 커프 부착부(22)와 연결된다. 왼쪽 다리의 훈련을 원하는 경우에는 유사한 추가의 왼쪽 다리용 다리 작동 메커니즘 프레임(30)을 도 2의 왼쪽에 부착할 수 있으나, 도면에는 도시되어 있지 않다. 이 장치의 다른 실시형태는 왼쪽 다리용 메커니즘을 포함할 수 있으나, 오른쪽 다리용 메커니즘은 포함하지 않고, 또는 오른쪽 다리용 제 1 메커니즘 및 왼쪽 다리용 제 2 장치를 포함할 수 있다. 이 다리 작동 장치의 목적은 축(31)을 시상면에서 토크 프루프 방식으로 부착 요소(21)에 연결하는 것이다. 이는 모든 연결부들 사이의 토크 프루프 연결로부터 유래하고, 반대측에서는 부착 요소(21)에 대한 커플링은 전면(frontal plane)의 범위 내에서 자유롭게 회전할 수 있다.
다리 작동 메커니즘 프레임(30)은 제 1 피동축(31) 및 제 2 피동축(32)을 포함하고, 두 피동축은 서로 평행하게 그리고 러닝머신의 피동축에 대해 평행하게, 즉 러닝머신 상의 사용자의 보행 방향에 횡방향으로 제공된다. 제 1 피동축(31) 및 제 2 피동축(32)은 둘 모두 각각 제 1 피동 결합부(33) 및 제 2 피동 결합부(34)에서 끝난다.
보조축 커넥터(38)는 제 2 피동축(32)을 보조축(39)에 연결한다. 도 1 및 도 2에 도시한 실시형태에서, 보조축 커넥터(38)는 원위 가이드 레그(42)의 암들 사이에서 피동축 상에 제공된다. 보조축 커넥터(38)는 제 2 피동축(32)과 보조축(39)을 따라 활주할 수 있다. 이 활주 운동은 보조 구동장치(미도시)에 의해 지원될 수 있다.
원위 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)는 각각 제 1 피동축(31) 및 제 2 피동축(32)에 연결된다. 연결은 축(31 또는 32)를 회전시켜도 원위 가이드 레그(41 또는 42)를 각각 회전시키지 않지만, 원위 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)는 각각의 축(31 또는 32)을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있고, 각각의 축(31 또는 32)을 따라 활주할 수 있다. 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)를, 예를 들면, 로킹 어버트먼트(locking abutment)에 의해 피동축(31, 32) 상에 로킹하는 것이 가능하다. 또한 , 예를 들면, 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)의 연결 부분에 연결되는 연결 로드의 길이를 각각의 피동축으로 조정하는 액츄에이터를 제공함으로써, 피동축(31, 32)의 방향으로 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)의 활주 운동을 능동적으로 구동하는 것이 가능하다. 다음에 이들 액츄에이터는 각각의 축(31 또는 32)을 따라 선택되는 길이방향 위치에 상부 가이드 레그(41) 및 하부 원위 가이드 레그(42)를 유지하기 위한 로킹 작용을 제공할 수도 있다.
원위 상부 가이드 레그(41)는 근위 상부 가이드 레그(71)와 그리고 원위 하부 가이드 레그(42)는 근위 상부 가이드 레그(72)와 각각 중간 상부 레그 커넥터 축(51) 및 중간 하부 레그 커넥터 축(52)에서 연결된다.
원위 상부 가이드 레그(41)에 평행하게(수학적인 의미는 아님), 제 1 피동축(31)으로부터 원위 평행사변형 축(47)까지 연장하는 원위 평행사변형 커넥터(45), 중간 상부 레그 커넥터 축(51)으로부터 중간 평행사변형 축(61)까지 연장하는 중간 평행사변형 커넥터(63), 및 상기 중간 평행사변형 축(61)과 상기 원위 평행사변형 축(47)을 연결하는 원위 상부 연결 레그 부분(43)을 포함하는 평행사변형 연결부가 제공된다.
다시 말하면, 원위 평행사변형 커넥터(45)는 이것이 회전될 때 제 1 피동축(31)과 함께 회전하지만 제 1 피동축(31)을 따라 자유롭게 활주할 수 있도록 제 1 피동축(31)에 연결된다. 이러한 연결을 달성하기 위해 제 1 피동축(31)에 그루브 또는 기타 패턴을 사용하는 스플라인 샤프트, 그루브 샤프트 또는 기타 방법이 제공될 수 있다.
원위 하부 가이드 레그(42)에 평행하게(수학적인 의미는 아님), 제 2 피동축(32)으로부터 원위 평행사변형 축(48)까지 연장하는 원위 평행사변형 커넥터(46), 중간 하부 레그 커넥터 축(52)으로부터 중간 평행사변형 축(62)까지 연장하는 중간 평행사변형 커넥터(64), 및 상기 중간 평행사변형 축(62)과 상기 원위 평행사변형 축(48)을 연결하는 원위 하부 연결 레그 부분(44)을 포함하는 평행사변형 연결부가 제공된다.
다시 말하면, 원위 평행사변형 커넥터(46)는 이것이 회전될 때 제 2 피동축(32)과 함께 회전하지만, 전술한 바와 같은 스플라인 샤프트 또는 그루브 샤프트를 사용하여, 제 2 피동축(32)을 따라 자유롭게 활주할 주 있도록 제 2 피동축(32)에 연결된다.
상기 평행사변형 연결부는 전달되는 토크를 증가시키기 위해 그리고 평행사변형의 특이점으로부터 발생하는 메커니즘의 특이점을 방지하기 위해 1 회 이상 제공될 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 실시형태에서, 하측 다리 메커니즘에는 2 개의 평행사변형 연결부가 제공된다. 다른 실시형태도 상측 다리 메커니즘의 원위 부분 또는 상측 다리 메커니즘 및/또는 하측 다리 메커니즘의 근위 부분에 추가의 평행사변형 연결부를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시형태가 참조번호 44', 46' 및 64'의 이중 원위 평행사변형 메커니즘을 포함하지만, 각각의 요소는 지지 암(42)의 뒤에 부분적으로 숨겨져 있으므로 도 3에서 가장 잘 보인다. 이중 원위 평행사변형은 그 요소(44, 46, 64)를 갖는 원위 하부 평행사변형 메커니즘과 동일한 방식으로 원위 상부 지지 암(42) 상에 부착된다. 이중 원위 평행사변형 메커니즘은 이중 원위 평행사변형 커넥터(46'), 이중 원위 연결 레그 부분(44') 및 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터(64')를 포함하고, 이중 원위 평행사변형 커넥터(46')의 일단부는 제 2 피동축(32)과 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 이중 원위 연결 레그 부분(46') 및 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터(64')는 이중 원위 평행사변형 커넥터(46')와 상기 중간축(52) 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결된다.
하부 평행사변형 메커니즘과 이중 원위 평행사변형 메커니즘 사이의 상이한 부착은 원위 평행사변형 커넥터(46, 46')가 피동축(32)에 부착되고, 중간 평행사변형 커넥터(64, 64')가 중간 평행사변형 커넥터(56)에 연결되는 방식이다.
두 평행사변형 연결부는 축(31, 32) 및 축(51, 52)과 자유롭게 회전하도록 연결된다.
축(51, 52) 상에는 전술한 원위 상부 가이드 레그 부분(41) 및 중간 평행사변형 커넥터(63)로부터 분리되는 근위 상부 가이드 레그 부분(71) 및 중간 평행사변형 커넥터(55), 및 전술한 원위 하부 가이드 레그 부분(42) 및 중간 평행사변형 커넥터(64)로부터 스페이서(59)에 분리되는 근위 상부 가이드 레그 부분(72) 및 중간 평행사변형 커넥터(56)가 각각 제공된다.
근위 상부 가이드 레그(71) 및 근위 하부 가이드 레그(72)는 각각 자유롭게 회전가능하도록 중간 커넥터 축(51, 52)에 연결된다. 이 연결은 중간 평행사변형 축(63 또는 64)의 피동 운동을 통해 축(51 또는 52)을 운동시키면 각각 중간 평행사변형 커넥터(55 또는 56)가 이동하도록 되어 있다.
근위 상부 가이드 레그(71)는 상기 상측 다리 커프 부착부 로드(21)와, 그리고 근위 하부 가이드 레그(72)는 상기 하측 다리 커프 부착부 로드(22)와 각각 상부 이동축(77) 및 하부 이동축(78)에서 연결된다.
근위 상부 가이드 레그(71)에 평행하게(수학적인 의미는 아님) 중간 평행사변형 축(57)에서 근위 상부 연결 레그 부분(53)에 연결되는 중간 평행사변형 커넥터(55), 및 근위 평행사변형 축(73)의 반대 단부 상에서 상기 근위 상부 연결 레그 부분(53) 및 상부 이동축(77)과 연결되는 근위 평행사변형 커넥터(75)를 포함하는 평행사변형 연결부가 제공된다.
근위 하부 가이드 레그(72)에 평행하게(수학적인 의미는 아님) 중간 평행사변형 축(58)에서 근위 하부 연결 레그 부분(54)에 연결되는 중간 평행사변형 커넥터(56), 및 근위 평행사변형 축(74)의 반대 단부 상에서 상기 근위 하부 연결 레그 부분(54) 및 하부 이동축(78)과 연결되는 근위 평행사변형 커넥터(76)를 포함하는 평행사변형 연결부가 제공된다.
상부 이동축(77) 및 하부 이동축(78)은 축(31, 32)으로부터 발생하여 로드(43, 53; 44, 54)에 의해 전달되는 토크 및 가이드 에너지를 전달하기 위해 로드(21, 22)에 고정식으로 연결된다.
평행사변형 구조는 본 기술분야에 잘 알려져 있다. 제 1 피동 결합부(33)가 작동하고, 원위 상부 가이드 레그 부분(41)가 사용자 또는 다른 방법에 의해 이동되지 않는 경우, 요소(41, 45, 63, 43)로부터 구축되는 평행사변형이 변형되고, 축(51)은 축(31) 및 평행사변형의 변의 길이에 대응하여 회전한다. 상측 다리 커프 부착부 로드(21)는 축(51)의 회전 및 요소(71, 55, 53, 75)로부터 구축되는 평행사변형의 변의 길이에 대응하여 회전한다. 이러한 피동 모멘트 중에 또는 피동 평행사변형이 없어도, 상부 메커니즘의 전체가 제 1 피동축(31) 상에서 횡측으로 활주하므로 로드(21)는 횡측으로 이동하도록 횡측으로 밀릴 수 있다. 더욱이, 축(31, 51)에서의 원위 상부 가이드 레그 부분(41)의 자유 회전, 및 축(51, 77)에서의 근위 상부 가이드 레그 부분(71)의 자유 회전에 의해 상측 다리 커프 부착부(21)(및 상부 이동축(77))을 상방 및 하방으로 뿐만 아니라 전방(사용자 배향) 및 후방으로 자유롭게 병진시킬 수 있다. 요약하면, 상부 이동축(77)을 중심으로 하는 상측 다리 커프 부착부(21)의 회전이 제 1 피동축(31)에 의해 구동되는 동안에 상측 다리 커프 부착부(21)의 3 차원에서의 자유로운 병진이 가능하다. 이 병진 운동의 범위는 피동축 상의 활주 범위의 길이 및 요소(41, 71)의 운동의 길이 및 회전 범위에 의해서만 제한된다.
상부 요소(41, 71)의 길이는 대응하는 요소(42, 72)의 길이보다 더 길고, 이로 인해 원리적으로, 도 2와 같은 정면도에서 보았을 때, 원위 상부 가이드 레그 부분(41)은 원위 하부 가이드 레그 부분(42)의 오른쪽에 배치될 수 있다.
더욱이, 상부 요소(41, 71)의 길이는 대응하는 요소(42, 72)의 길이보다 더 길고, 이로 인해 원리적으로 상측 다리 커프 부착부 로드 및 하측 다리 커프 부착부 로드는, 도 2와 같은 정면도에서 보았을 때, 다리와 정렬될 수 있다.
본 발명의 장치의 종래 기술의 해결책에 대한 장점은 다리가 단순히 상하에 머무르지 않고, 다리의 방향에서 축을 중심으로 회전할 수 있는 하나의 다리 또는 두 다리의 자연스러운 운동을 추종할 가능성이고, 이는 2 개의 연결부가 서로 독립적이고, 상측 다리 또는 하측 다리의 어떤 횡방향 이동도 축(31, 32) 상에서 부분(41, 42)의 횡방향 운동으로 이어지지 않을 수 있기 때문이다. 더욱이, 사용자의 태도나 앉은 자세로부터 독립하여 2 개의 커프가 사용자의 전방에 배치되므로 로드(21, 22)를 횡방향으로 쉽게 이동시킬 수 있으므로 사용자는 다리를 어깨 넓이로 벌리고 서거나 닫힌 태도로 서 있는 경우에 사용자를 장치에 연결하는 것이 더 쉽다. 마지막으로, 임의의 중량 지지 유닛이 사용자의 위나 배후에 자유롭게 배치될 수 있고, WO 2014/202767의 경우와 같이 커프 부착부와 간섭하지 않는다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시형태는 러닝머신 프레임인 주 프레임에서 다리 작동 메커니즘 프레임(30)의 부착을 도시한다. 주 프레임은 본 출원인의 WO 2016/005367 A1에 개시된 바와 같이 보행 훈련 장치이고, 본 발명의 다리 작동 메커니즘 프레임(30)은 WO 2016/005367 A1의 소위 베이스(201, 202)에 부착되어 상기 문서의 도 3에 도시된 바와 같은 소위 보조기 선형 구동장치(701, 702)를 대체하는 것이 가능하다.
원위 가이드 레그 부분(41, 42)은 정면으로부터 보면 프레임(10)의 중심을 향해, 즉 피동축(31, 32)으로부터 멀어지도록 경사를 이룬다. 원위 상부 연결 레그 부분(43)는 원위 가이드 레그 부분(41)의 내측에서 (프레임(10)을 향하여) 피동축(31)에 연결되고, 외측에서 중간 상부 레그 커넥터 축(51)에 연결되고, 이에 반해 원위 하부 연결 레그 부분(44)은 원위 가이드 레그 부분(42)의 내측에서 (프레임(10)을 향하여) 피동축(32) 및 중간 하부 레그 커넥터 축(52)에 연결되고, 제 2 하측 다리 연결 부분(44)은 그 외측에 연결된다.
근위 가이드 레그 부분(71, 72)은 정면으로부터 보면 프레임(10)의 중심을 향해, 즉 피동축(31, 32)으로부터 멀어지도록 경사를 이룬다. 근위 상부 연결 레그 부분(53)은 근위 가이드 레그 부분(71)의 내부에서 (프레임(10)을 향하여) 중간축(51)에 연결되고, 외부에서 상부 이동축(77)에 연결된다. 동일한 원리가 근위 하부 연결 레그 부분(54)에 적용되며, 이것은 근위 가이드 레그 부분(72)의 내측에서 (프레임(10)을 향하여) 중간축(52)에 연결되고, 외부에서 하부 이동축(78)에 연결된다.
다른 실시형태에서, 근위 또는 원위 다리 부분은 전술한 바와 같이 경사를 이루지 않을 수 있고, 또는 이 요소는 전술한 바와 같이 서로의 내 부에서 체계적으로 배치되지 않을 수 있고, 이로 인해 이들 실시형태에서 근위 평행사변형 및 원위 평행사변형의 어느 하나 또는 둘 모두의 모든 요소는 본질적으로 피동축에 수직인 하나의 평면 내에 존재한다. 이러한 실시형태는 러닝머신을 더 포함할 수 있고, 이 경우에 피동축은 이 러닝머신의 전방에 배치될 수 있다.
평행사변형의 요소는 바람직하게는 항상 사용자의 보행 방향에 대해 본질적으로 커프 부착물의 전방에 있다.
근위 연결 레그 부분(53, 54)은 이 메커니즘에 의해 각각 다리 커프 부착 로드(21, 22)에 가해지는 토크를 결정하기 위한 각각의 힘 센서(81, 82)를 포함한다. 이들 힘 센서는 이 장치 및 피동축의 제어를 개선하는 것을 도울 수 있으나, 특정의 실시형태에서 피동축의 포워드 제어(forward control)가 충분하거나 이 장치를 제어하기 위한 다른 센서가 구현 및 사용되는 경우에는 생략될 수 있다. 근위 연결 레그 부분(53, 54)에서 힘 센서(81, 82)의 위치의 선택에 의해 부작용이 거의 없이 그리고 높은 정확도로 상부 이동축(77) 및 하부 이동축(78)의 각각을 중심으로 하는 토크를 측정할 수 있다. 다른 실시형태에는, 몇 가지 예를 들면, 로드 셀, 압전 힘 트랜스듀서, 스프링을 기반으로 하는 힘 센서와 같은 다양한 힘 감지 방법이 포함된다.
도 6은 도 1의 피동축(31, 32)의 부착의 상세 측면도를 도시한다. 다리 작동 메커니즘 프레임(30)은 바람직하게는 상측 다리 메커니즘의 운동에 의존하여 하측 다리 메커니즘의 운동을 제한하여, 특히 무릎 관절의 과도한 늘어남을 방지하기 위한 하나 이상의 어버트먼트(85)를 포함한다. 이 무릎 관절 보호 메커니즘은 상측 다리 커프 부착부(21)의 회전에 의존하여 하측 다리 커프 부착부(22)의 운동에 대한 기계적 제한을 제공함으로써 디바이스의 안전성을 향상시킨다. 이 제한은 상측 다리 커프 부착부(21)와 하측 다리 커프 부착부(22) 사이의 각도가 항상 다리에 대해 본질적으로 볼록 각도(convex angle)인 것만을 허용한다. 이는 무릎을 과도하게 늘어나게 하는 실질적인 오목 각도(concave angle)를 방지한다. 각도의 한계는 0° 내지 10° 범위, 바람직하게는 4° 내지 5° 범위이다. 특정 실시형태에서, 이 한계는 사용자의 골격에 대해 조정가능할 수 있다. 무릎 관절 보호 메커니즘은 제 2 피동축(32)에 고정식으로 연결되는 어버트먼트(85)로 구성된다. 리미터(limiter; 86)가 제 2 및 축 링키지(87)에 회전가능하게 연결된다. 이러한 축 링키지(87)는 축 커넥터(88)에 의해 제 1 피동축(31)에 연결된다. 축 커넥터(88)는 제 1 피동축(31)에 고정식으로 연결된다. 축 링키지(87) 및 축 커넥터(88)는 제 1 피동축(31)이 특정 각도로 회전되는 경우에 리미터(86)가 동일한 각도만큼 제 2 피동축(32)을 중심으로 회전하게 한다. 도 6에 도시된 실시형태에서, 축 링키지(87)는 레버 암을 제공하는 어버트먼트(85)의 일부와 제 1 피동축(31)에 연결되는 암으로서 제공되는 축 커넥터(88) 사이에서 연장하는 강성 바로서 도시되어 있다. 다른 실시형태에서, 축 링키지(87)는 스프로켓으로서 제공되는 축 커넥터(88)에 연결되는 체인으로서 제공될 수 있다. 다른 실시형태는 치부 벨트(toothed belt), 하나 이상의 기어 휠 또는 베벨 기어 휠을 통해 제 1 피동축(31)의 회전을 어버트먼트(85)에 전달할 수 있다.
커프 부착 요소(21, 22)가 서로 위 아래에 배치되는 경우, 2 개의 중간축(51, 52)은 이들의 길이 방향으로 인접하여 평행하게 배치되며, 이는 전방, 즉 보행 방향의 반대측으로부터 보았을 때, 중간 축(51, 52)에 회전가능하게 부착되는 근위 가이드 레그 부분(71, 72)의 단부가 보행 방향으로 오프셋된 상태로 서로 위 아래에 배치됨을 의미한다. 이들 중간 축(51, 52)에 회전가능하게 부착되는 원위 가이드 레그 부분(41, 42)의 단부의 경우도 마찬가지이다. 물론 둘 모두의 다리 부착부가 피동축(31, 32)의 방향, 즉 이중 화살표(35)의 방향을 따라 원위 가이드 레그 부분(41, 42)을 통해 활주할 가능성이 있다.
다른 실시형태에서(도면에 미도시됨), 커프 부착부(21, 22)는 다리의 후측으로부터 하부의 종아리뼈에 대하여 배후로부터 넓적다리에 대해 부착된다. 다음에 작동 디바이스 전체는 사용자의 배후에 배치되므로 사용자는 보행하는 동안에 이들 요소를 보지 않게 된다.
일부의 실시형태에서, 커프 부착부(21, 22) 중 하나 이상은 각각 축(77, 78)에 수직인, 특히 커프 부착부(21, 22)의 각각의 부착 표면의 주요 부분에 또한 수직인 축을 중심으로 회전할 수 있다. 이 부가적인 회전 축은 사용자의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.
도4는 도 3과 유사한 추가의 측면도를 도시하고, 도 5는 암, 특히 2 개의 원위 평행사변형이 제공되는 경우에 상이한 평행사변형 메커니즘의 암에 관하여 장치의 개략 측면도를 도시한다.
도 4는 무릎 회전 보호구(190)를 포함하는 실시형태를 도시한다. 도시된 실시형태는 2 개의 바(191, 192), 예를 들면, 금속 바를 포함하며, 이들은 그 양단부 중 일단부에서 축에 의해 서로 연결되고, 그 타단부는 추가의 축을 통해 상측 다리 부착 로드(21) 및 하측 다리 부착 로드(22)에 각각 연결된다. 이들 축은 서로 평행하게 배향되고, 부착 로드(21, 22)의 표면은 상기 3 개의 축에 평행한 축인 하나의 축에서만 서로에 대해 회전할 수 있다. 이들 컴포넌트는 사용자의 다리에 적용했을 때 사용자의 무릎의 추가적인 안내 및 보호를 가능하게 한다.
도 5에 도시된 기계적 링크에 더하여 여러 가지 각도가 도 5에 도입되어 있다. 이들 각도(90, 91, 92, 93)는 표 1에서 보이는 바와 같이 다양한 커넥터들 사이의 고정을 통해 정해진다. 원위 평행사변형, 즉 피동축(31, 32)에 부착되는 평행사변형의 중간축 커넥터는 근위 평행사변형의 중간축 커넥터와 60 내지 120°, 바람직하게는 90°의 각도(90)를 형성한다. 이상 적으로 90°는 주어진 토크에 대하여 푸시로드에 작용하는 힘을 가능한 최소로 제공할 수 있다. 다른 각도를 취하는 이유는 부품을 4 개의 모든 링크에 적합시키고, 푸시로드가 모든 위치에서 연결 악셀을 통과하도록 하기 위한 것이다. 전술한 하부 각도 60° 대신 40°의 각도도 여전히 기능하고, 푸시로드에 더 높은 부하를 가하게 되므로 둘 모두의 경우에 각도의 간격을 40 내지 120°로 선택할 수 있다. 이것은 단지 하나의 원위 평행사변형만이 존재하는 경우에도 그러하다. 바람직하게는, 하나의 원위 평행사변형만이 제공되는 경우에 하측 다리 메커니즘에서 특히 나타나는 데드 센터(dead center)를 방지하기 위해 2 개의 원위 평행사변형이 배치된다. 피동축(32)에서 원위 커넥터(46, 46') 사이에 60 내지 120°의 각도가 제공된다. 바람직한 90°의 선택은 전술한 것과 동일한 이론적 근거에 기초한다. 60 내지 120°의 전술한 하나의 각도(92) 외에도 제 2 원위 평행사변형의 중간 커넥터와 근위 평행사변형의 커넥터 사이의 제 2 각도(93)가 커넥터(64)의 다른 측면 상에 제공되고, 130 내지 190°의 값을 갖는다. 이 각도는 근위 링크의 가능한 최상의 각도로 토크를 전달하는 미는 힘을 회전시키도록 설계된다. 보행 궤적의 의존성을 고려하여 최대 수동 병진 및 능동 회전 작업공간이 존재하는 방법에서 최상의 가능성이다. 이것은 반드시 전술한 간격 내의 각도인 것은 아니다.
| 사이 각도 | 실제값 | 참조 번호 |
| 63/55 | 90° | 90 |
| 75/21 | 36° | 91 |
| 64/56 | 90° | 92 |
| 64'/56 | 162° | 93 |
| 64/64' | 108° | 360° - 각도 92 - 각도 93와 같음 |
| 76/22 | 144° | 94 |
| 46/46' | 64/64와 같음 | 95 |
도 7은 다리 작동 메커니즘 프레임(30)의 위의 지면 장착 상태의 도 3에 도시된 바와 같은 실시형태와 유사한 다리 모델을 구비하는 제 2 보행 재활 장치의 일부의 개략 측면도를 도시한다. "머리 위"라고 명명되어 있으나, 도 7에서 프레임(30)은, 다리 모델(20)과 비교했을 때, 사용자의 엉덩이나 몸통의 높이에 있다. 도 3의 실시형태와 도 7 사이의 다리 작동 장치(40)의 참조 번호와 비교했을 때, 원위 상부 가이드 레그 부분(41)이 여기서는 원위 하부 가이드 레그 부분으로 되고, 대응하는 근위 상부 가이드 레그 부분(71)이 근위 하부 가이드 레그 부분으로 되고; 또한 원위 하부 가이드 레그 부분(42)이 도 7에서는 원위 상부 가이드 레그 부분으로 되고, 근위 하부 가이드 레그 부분(72)은 근위 상부 가이드 레그 부분으로 된 것을 제외하면 동일한 위치에서 동일하다는 것이 명백하다. 이 디바이스의 기능은 동일하다. 프레임(30)은 지면에 서 있거나 러닝머신 프레임(10)으로서 주 프레임에 연결될 뿐만 아니라 지면 상의 주 프레임에 연결될 수 있고, 이것은 하나 이상의 수직 바에서 중량 지지 시스템, 예를 들면, 사용자의 자유로운 운동을 위해 바의 하단부에 있는 롤러를 직접 제공할 수 있다.도 8은 다리 작동 장치의 추가의 실시형태를 위해 제공되는 다른 크랭크 메커니즘의 일부의 정면도를 도시하고, 이 상세도에서 원위 하부 가이드 레그 부분(42)은 생략되어 있다. 도 9는 원위 하부 연결 레그 부분을 덮는 가이드 레그 부분(42)의 요소를 구비하는 도 8에 따른 메커니즘의 추가의 정면도를 도시하고, 도 10은 도 8에 따른 메커니즘의 측면도를 도시하며, 중간 하부 레그 커넥터 축에서의 연결이 합병되어 있다. 피동축(32)에 연결된 본 발명의 크랭크 메커니즘(49, 49')은 사점(dead point)이 없는 360도 메커니즘이지만 크랭크 메커니즘의 주요 이점은 하부 원위 평행사변형 메커니즘(44, 46, 64) 및 이중 원위 평행사변형 메커니즘(44', 46', 64')이 지지 암(42) 내부에 쉽게 장착될 수 있고, 이로 인해 사용자가 물체를 삽입할 수 없으므로 자신의 손가락/손을 바 사이에 끼이지 않을 수 있다. 둘러싸는 지지 암(42)은 이것을 방지한다. 도 9에 도시된 바와 같은 실시형태는 지지 암(42)의 연부 바로 옆에 암(44')을 가지고 있으나, 원주방향의 측연부(142)는 베이스 플레이트에 비해 더 높아서 암(44')도 덮을 수 있다.
이 크랭크 메커니즘이 원위 하부 가이드 레그 부분(42)에 관해서만 도시되어 있으나, 이것은 도 7을 고려하면 위의 지면의 경우에 원위 상측 다리 부분에 대해서도 사용가능하다. 더욱이, 이것은 사용자의 손과 손가락을 보호하기 위해 근위 하부 및 상부 가이드 레그 부분에도 적용될 수 있다. 이 경우, 데드 센터 회피의 이점이 가장 중요한 것은 아니다.
크랭크샤프트 요소(49)는 48을 통해 일측에서 프레임(30) 내의 크랭크샤프트 요소(49')에 연결되고, 48'를 통해 프레임(30)을 통해 도달하는 피동축(32)에 연결된다. 그러므로, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 2 개의 암(44, 44')은 자유롭게 회전할 수 있고, 사용자의 관절을 보호하기 위한 운동 제한 스토퍼만이 필요하다.
도 11은 상측 다리를 위한 또는 도 10과 유사한 하측 다리를 위한 더 간단한 변형례로서 사용되는 추가의 보행 재활 장치의 일부의 개략 사시도를 도시한다. 실제로, 좌측(동일 번호)에 도 5에 도시된 바와 같은 하측 다리 부착부에 관련된 상이한 실시형태를 도시하는 도 10과 유사하게, 도 11은 우측에 도 5에 도시된 바와 같은 상측 다리 부착부에 관련한 상이한 실시형태를 도시하며, 예를 들면, 도면의 평면에서 그리고 직각으로 연장하는 타원형 원주 연부(141)에서 플레이트를 갖는 암(41)의 내측에 하나의 암(43)만이 숨겨져 있다. 이 연부는 축(31, 51)에 대향하는 평행사변형 커넥터(45, 63)의 자유 단부가 타원형 원주 연부(141)의 내부에 각각 머무르는 거리 내에서 2 개의 축(31, 51)을 중심으로 제공된다. 이것은 커넥터(63)의 축(61)이 타원형 원주 연부(141)의 반원 내부에 있는 것에 의해 쉽게 볼 수 있다.
선택된 참조번호의 동일성 또는 유사성을 고려하면 도 1의 하나의 다리를 위한 실시형태는 도 11의 보호 암과 조합될 수 있고 및/또는 도 7에 도시된 바와 같이 지면 위에 장착될 수 있다는 것이 명백하다.
10
러닝머신 프레임
11 러닝머신 밴드
12 러닝머신 구동장치
20 다리 모델
21 상측 다리 커프 부착부 로드
22 하측 다리 커프 부착부 로드
30 다리 작동 메커니즘 프레임
31 제 1 피동축
32 제 2 피동축
33 제 1 피동 결합부
34 제 2 피동 결합부
35 횡방향 운동의 이중 화살표
38 보조축 커넥터
39 보조축
40 하나의 다리를 위한 다리 작동 장치(제 1 및/또는 제 2)
41 원위 상부 가이드 레그 부분
42 원위 하부 가이드 레그 부분
43 원위 상부 연결 레그 부분
44 원위 하부 연결 레그 부분
44' 이중 원위 하부 연결 레그 부분
45 원위 평행사변형 커넥터
46 원위 평행사변형 커넥터
46' 이중 원위 평행사변형 커넥터
47 원위 평행사변형 축
48 원위 평행사변형 축
48' 이중 원위 평행사변형 축
49 크랭크샤프트
51 중간 상부 레그 커넥터 축
52 중간 하부 레그 커넥터 축
53 근위 상부 연결 레그 부분
54 근위 하부 연결 레그 부분
55 중간 평행사변형 커넥터
56 중간 평행사변형 커넥터
57 중간 평행사변형 축
58 중간 평행사변형 축
59 스페이서(원통체)
61 중간 평행사변형 축
62 중간 평행사변형 축
62' 중간 평행사변형 축
63 중간 평행사변형 커넥터
64 중간 평행사변형 커넥터
64' 이중 중간 평행사변형 커넥터
71 근위 상부 가이드 레그 부분
72 근위 하부 가이드 레그 부분
73 근위 평행사변형 축
74 근위 평행사변형 축
75 근위 평행사변형 커넥터
76 근위 평행사변형 커넥터
77 상부 이동축
78 하부 이동축
81 상측 다리 힘 센서
82 하측 다리 힘 센서
85 지지대
86 리미터
87 축 링키지
88 축 커넥터
90 각도 63/55
91 각도 75/21
92 각도 64/56
93 각도 64'/56
94 각도 76/22
95 각도 46/46'=64/64'
141 원주 연부
142 원주 연부
190 무릎 회전 보호구
191 바
192 바
11 러닝머신 밴드
12 러닝머신 구동장치
20 다리 모델
21 상측 다리 커프 부착부 로드
22 하측 다리 커프 부착부 로드
30 다리 작동 메커니즘 프레임
31 제 1 피동축
32 제 2 피동축
33 제 1 피동 결합부
34 제 2 피동 결합부
35 횡방향 운동의 이중 화살표
38 보조축 커넥터
39 보조축
40 하나의 다리를 위한 다리 작동 장치(제 1 및/또는 제 2)
41 원위 상부 가이드 레그 부분
42 원위 하부 가이드 레그 부분
43 원위 상부 연결 레그 부분
44 원위 하부 연결 레그 부분
44' 이중 원위 하부 연결 레그 부분
45 원위 평행사변형 커넥터
46 원위 평행사변형 커넥터
46' 이중 원위 평행사변형 커넥터
47 원위 평행사변형 축
48 원위 평행사변형 축
48' 이중 원위 평행사변형 축
49 크랭크샤프트
51 중간 상부 레그 커넥터 축
52 중간 하부 레그 커넥터 축
53 근위 상부 연결 레그 부분
54 근위 하부 연결 레그 부분
55 중간 평행사변형 커넥터
56 중간 평행사변형 커넥터
57 중간 평행사변형 축
58 중간 평행사변형 축
59 스페이서(원통체)
61 중간 평행사변형 축
62 중간 평행사변형 축
62' 중간 평행사변형 축
63 중간 평행사변형 커넥터
64 중간 평행사변형 커넥터
64' 이중 중간 평행사변형 커넥터
71 근위 상부 가이드 레그 부분
72 근위 하부 가이드 레그 부분
73 근위 평행사변형 축
74 근위 평행사변형 축
75 근위 평행사변형 커넥터
76 근위 평행사변형 커넥터
77 상부 이동축
78 하부 이동축
81 상측 다리 힘 센서
82 하측 다리 힘 센서
85 지지대
86 리미터
87 축 링키지
88 축 커넥터
90 각도 63/55
91 각도 75/21
92 각도 64/56
93 각도 64'/56
94 각도 76/22
95 각도 46/46'=64/64'
141 원주 연부
142 원주 연부
190 무릎 회전 보호구
191 바
192 바
Claims (16)
- 사용자(20)를 위한 다리 작동 메커니즘 프레임(30)을 구비하는 다리 작동 장치(40)로서,
상기 사용자(20)의 보행 방향에 대해 횡방향으로 배치되는 제 1 피동축(31),
횡방향 상부 이동축(77)을 포함하는 사용자(20)의 제 1 다리 부분을 위한 상부 부착 요소(21),
원위 상부 지지 암(41), 원위 상부 평행사변형 커넥터(45), 원위 상부 연결 레그 부분(43) 및 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터(63)를 포함하는 원위 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63) - 상기 원위 상부 지지 암(41)의 일단부는 상기 제 1 피동축(31)에 회전가능한 방식으로 부착되고, 상기 원위 상부 지지 암(41)의 타단부는 상기 원위 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63)을 위한 중간축(51)을 제공하고, 상기 원위 상부 평행사변형 커넥터(45)의 일단부는 상기 제 1 피동축(31)과 토크 프루프(torque proof) 방식으로 회전하도록 연결되고, 상기 원위 상부 연결 레그 부분(43) 및 상기 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터(63)는 상기 원위 상부 평행사변형 커넥터(45)와 상기 중간축(51) 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결됨 -, 및
근위 상부 지지 암(71), 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터(55), 근위 상부 연결 레그 부분(53) 및 근위 상부 평행사변형 커넥터(75)를 포함하는 근위 상부 평행사변형 메커니즘(71; 53; 55, 75)을 포함하고, 상기 근위 상부 지지 암(71)의 일단부는 상기 중간축(51)에 회전가능한 방식으로 부착되고, 상기 근위 상부 지지 암(71)의 타단부는 상기 상부 이동축(77)에 회전가능하게 부착되고, 상기 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터(55), 근위 상부 연결 레그 부분(53) 및 근위 상부 평행사변형 커넥터(75)는 상기 중간축(51)과 상기 상부 이동축(77) 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결되고, 상기 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터(63) 및 상기 근위 상부 중간 평행사변형 커넥터(55)는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 상기 근위 상부 평행사변형 커넥터(75) 및 상기 상부 부착 요소(21)는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되는, 다리 작동 장치. - 제 1 항에 있어서,
이중 원위 평행사변형 메커니즘(44'; 46', 64')이 상기 원위 상부 지지 암 상에 부착되고, 상기 이중 원위 평행사변형 메커니즘(44'; 46', 64')은 이중 원위 평행사변형 커넥터(46'), 이중 원위 연결 레그 부분(44') 및 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터(64')를 포함하고, 상기 이중 원위 평행사변형 커넥터(46')의 일단부는 상기 제 1 피동축과 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 상기 이중 원위 연결 레그 부분(46') 및 상기 이중 원위 중간 평행사변형 커넥터(64')는 상기 이중 원위 평행사변형 커넥터(46')와 상기 중간축 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결되는, 다리 작동 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 원위 평행사변형 커넥터(46)와 상기 이중 원위 평행사변형 커넥터(46') 사이의 각도는 40 내지 120°, 바람직하게는 60 내지 120°, 특히 90°인, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63)의 원위 단부는 상기 제 1 피동축(31)을 따라 자유롭게 활주할 수 있는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63)의 원위 단부는 상기 제 1 피동축(31)을 따르는 피동 운동을 위한 액츄에이터에 연결되는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상부 평행사변형 메커니즘(41; 43; 45, 63)의 원위 단부의 극단 위치를 상기 제 1 피동축(31) 상에 고정하기 위한 어버트먼트(abutment)를 더 포함하는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 원위 상부 지지 암(41)은 보호 베이스 플레이트로부터 직각으로 연장하는 원주 연부(141)에 의해 둘러싸이는 상기 보호 베이스 플레이트로 구성되고, 상기 원주 연부(141)는, 상기 원위 상부 연결 레그 부분(43)이 상기 보호 베이스 플레이트 및 상기 원주 연부(141)에 의해 형성되는 공간의 내부에 유지되도록, 상기 원위 상부 평행사변형 커넥터(45) 및 상기 원위 상부 중간 평행사변형 커넥터(63)를 둘러싸는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다리 작동 메커니즘 프레임(30)은:
상기 제 1 피동축(31)에 평행하게 배치되는 제 2 피동축(32),
횡방향 하부 이동축(78)을 포함하는, 사용자(20)의 제 2 다리 부분을 위한 하부 부착 요소(22),
원위 하부 지지 암(42), 원위 하부 평행사변형 커넥터(46), 원위 하부 연결 레그 부분(44) 및 원위 하부 중간 평행사변형 커넥터(64)를 포함하는 원위 하부 평행사변형 메커니즘(42; 44; 46, 64) - 상기 원위 하부 지지 암(42)의 일단부는 상기 제 2 피동축(32)에 회전가능한 방식으로 부착되고, 상기 원위 하부 지지 암(42)의 타단부는 상기 원위 하부 평행사변형 메커니즘(42; 44; 46, 64)을 위한 중간축(51)을 제공하고, 상기 원위 하부 평행사변형 커넥터(46)의 일단부는 상기 제 2 피동축(32)과 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 상기 원위 하부 연결 레그 부분(44) 및 상기 원위 하부 중간 평행사변형 커넥터(64)는 상기 원위 하부 평행사변형 커넥터(46)와 상기 중간축(51) 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결됨 -, 및
근위 하부 지지 암(72), 근위 하부 중간 평행사변형 커넥터(56), 근위 하부 연결 레그 부분(54) 및 근위 하부 평행사변형 커넥터(76)를 포함하는 근위 하부 평행사변형 메커니즘(72; 54; 56, 76)을 더 포함하고, 상기 근위 하부 지지 암(72)의 일단부는 상기 중간축(51)에 회전가능한 방식으로 부착되고, 상기 근위 하부 지지 암(72)의 타단부는 상기 하부 이동축(78)에 회전가능하게 부착되고, 상기 근위 하부 중간 평행사변형 커넥터(56), 상기 근위 하부 연결 레그 부분(56) 및 상기 근위 하부 평행사변형 커넥터(76)는 상기 중간축(51)과 상기 하부 이동축(78) 사이에서 직렬로 회전가능하게 연결되고, 상기 원위 하부 중간 평행사변형 커넥터(64) 및 상기 근위 하부 중간 평행사변형 커넥터(56)는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되고, 상기 근위 하부 평행사변형 커넥터(76) 및 상기 하부 부착 요소(22)는 토크 프루프 방식으로 회전하도록 연결되는, 다리 작동 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 원위 하부 지지 암(42)은 상기 보호 베이스 플레이트로부터 직각으로 연장하는 원주 연부(142)에 의해 둘러싸이는 상기 보호 베이스 플레이트로 구성되고, 상기 원주 연부(142)는, 상기 원위 하부 연결 레그 부분(44)이 상기 보호 베이스 플레이트 및 상기 원주 연부(142)에 의해 형성되는 공간의 내부에 유지되도록, 상기 원위 하부 평행사변형 커넥터(46) 및 상기 원위 하부 중간 평행사변형 커넥터(64)를 둘러싸는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
근위 연결 레그 부분(53, 54)은 힘 센서(81, 82)를 포함하는, 다리 작동 장치. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다리 작동 메커니즘 프레임(30)은 특히 무릎 관절이 과도하게 늘어나는 것을 방지하는 최대 무릎 신장을 규정하는 조정가능한 설정값으로 상기 평행사변형 메커니즘의 운동을 제한하기 위한 하나 이상의 어버트먼트(85)를 포함하는, 다리 작동 장치. - 사용자(20)가 주 프레임(10) 내에서 보행 중에 지지를 받을 가능성을 제공하는 주 프레임(10)을 포함하고, 사용자(20)의 제 1 다리의 적어도 일부를 지지하기 위해 상기 주 프레임(10)에 부착되는 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 제 1 다리 작동 장치(40)를 더 포함하는, 보행 재활 장치.
- 제 12 항에 있어서,
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 제 2 다리 작동 장치(40)를 포함하고, 상기 제 1 다리 작동 장치(40)는 상기 제 1 다리를 위한 제 1 다리 작동 메커니즘 프레임(30)을 포함하고, 상기 제 2 다리 작동 장치(40)는 상기 사용자의 제 2 다리를 위한 제 2 다리 작동 메커니즘 프레임(30)을 포함하는, 보행 재활 장치. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 주 프레임은 사용자(20)자 보행하기 위한 러닝머신(10)을 포함하는, 보행 재활 장치. - 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 주 프레임(10)은 표면이 형성되어 있는 적어도 일 세트의 회전 휠을 포함하고, 상기 표면 상에서 상기 보행 재활 장치는 보행 중인 사용자(20)에 의해 변위되는, 보행 재활 장치. - 사용자의 적어도 하나의 다리의 다리 작동 및 보행 재활 방법으로서,
- 사용자(20)의 다리의 운동을 모방하도록 조정되는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 사용자(20)를 위한 다리 작동 장치(40)를 제공하는 단계,
- 상기 사용자의 하나의 다리의 하부 부분 및/또는 상부 부분 중 적어도 하나를 상기 다리 작동 장치(40)에 부착하는 단계,
선택적으로 중량 현가 유닛의 골반 부착부에 사용자(20)의 신체를 부착하는 단계, 및
상기 다리 작동 장치(40) 및 선택적으로 상기 중량 현가 유닛을 안내 및/또는 구동하는 단계를 포함하는 보행 재활 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP19219389 | 2019-12-23 | ||
| EP19219389.4 | 2019-12-23 | ||
| PCT/EP2020/087804 WO2021130331A1 (en) | 2019-12-23 | 2020-12-23 | Leg actuation apparatus and gait rehabilitation apparatus |
Publications (1)
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