WO2019045145A1 - 발가락부의 회전이 가능한 인공발 - Google Patents

발가락부의 회전이 가능한 인공발 Download PDF

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WO2019045145A1
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toe
adapter
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foot
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김현철
이석민
송점식
류제청
권칠용
조현석
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근로복지공단
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    • A61F2002/6657—Feet having a plate-like or strip-like spring element, e.g. an energy-storing cantilever spring keel

Definitions

  • the present invention relates to an artificial foot capable of rotating a toe part, and more particularly, to an artificial foot capable of rotating a toe part of an artificial foot by providing a toe joint part,
  • the artificial limb is artificially made to conform externally or functionally to some defects of the foot.
  • the prosthetic limb which is usually called the prosthetic limb, consists of an artificial foot, a pipe adapter, a penetrating pipe, a socket adapter and a socket . After using the socket liner on the cutting area, connect it to the socket on which the socket is mounted.
  • FIG. 1 is an image diagram of a artificial foot according to the prior art
  • a conventional artificial foot has no toe joint, and a composite shape member (a keel material) having a foot shape is connected to one body, and when it receives a load corresponding to a body weight, . Therefore, there is a disadvantage in that the wearer is inconvenient to walk due to the instability of the walking since the means for adjusting the angle of the toe joint is not provided when the tip end of the toe falling from the ground is separated from the ground. In particular, There is a problem that it is difficult to maintain the balance.
  • the artificial foot body and the upper adapter are connected with the adapter connection pin so that the wearer can perform a function close to the normal walking.
  • a foot body comprising: a body; A toe portion rotatably positioned at one end of the foot body portion; A toe joint part connecting the foot body part and the toe part; And an adapter unit positioned on an upper surface of the other end of the foot body part; To a human foot.
  • the toe joint part includes a toe connecting member and a first elastic member, and the first elastic member is positioned between the toe part and the foot body part, And the toe connection member can connect the toe part and the foot body part so that the toe part can rotate.
  • the toe portion may be pivotally moved about the toe connecting member.
  • the rotation angle [theta] of the pivot movement may be 0 [deg.] &Amp;thetas; ≤ 90 DEG.
  • the toe connecting member may be a hinge pin.
  • the first elastic member may be a torsion spring.
  • the foot body may include a foot body, a second elastic member receiving groove, and a cushion rubber.
  • the toe portion may include a toe member and a toe connecting member connecting hole.
  • the toe joint part may include a toe connecting member and a first elastic member.
  • the adapter section may include an adapter body, an adapter connection member connection hole, and an anchor fastening pyramid.
  • the artificial foot may further include an ankle joint portion.
  • the ankle joint portion may include an adapter connecting member and a second elastic member.
  • the ankle joint part is located between the foot body part and the adapter part, and the adapter part can be rotatably connected to the foot body part.
  • the second elastic member may be made of elastic rubber.
  • the second elastic member may be located in the second elastic member receiving groove formed in the foot body portion.
  • the diameter d 1 of the cross section of the second elastic member and the second elastic member receiving groove cut in a direction perpendicular to the center axis of the second elastic member is larger than the diameter d 1 of the second elastic member receiving groove the diameter of the cross section cut perpendicular to the central axis (d 2) smaller, (d 1 ⁇ d 2), the second height of the elastic members (h 1) is the second height of the elastic member accommodating groove (h 2) greater than (h 1> h 2), the second and the second resilient member, the height of the second elastic member receiving the second elastic member fills all the grooves in the maximum deformation of the elastic member (h 1) and the second elastic members
  • the height h 2 of the receiving groove may be 0 mm ⁇ h 1 - h 2 ⁇ 5 mm.
  • the adapter connecting member may be configured such that the adapter unit rotatably connects the adapter unit and the foot body unit, and the second elastic member is positioned between the adapter unit and the foot body unit, and elastically supports the adapter unit .
  • the adapter portion can pivot about the adapter connecting member.
  • the adapter connecting member may be a hinge pin.
  • the artificial foot may further include a cushion part on a lower side of the foot body part.
  • the toe of the artificial foot touches the floor when the toe of the artificial foot touches the floor when walking
  • energy is stored by the weight due to the weight, and the floor is kicked by the elastic accumulated energy by the spring
  • the toe portion is not attracted to the floor, and the wearer does not need to lift the hip joint when walking, so that the wearer can walk close to the normal walking.
  • FIG. 1 is an image diagram of a artificial foot according to the prior art
  • FIG 2 is an image diagram of an artificial foot according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the artificial foot according to the present invention.
  • Figure 4 is a side view of the artificial foot according to Figure 3;
  • Fig. 5 is an exploded perspective view of the artificial foot according to Fig. 3;
  • FIG. 6 is a photograph of a torsion spring used in the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining before and after deformation due to the load of the elastic rubber sandwiched between the upper plate and the lower plate.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the function of the elastic member according to the present invention.
  • FIG. 9 is an image diagram showing a state in which an elastic member of an ankle joint is received in an elastic member receiving groove in an artificial foot according to the present invention.
  • first, second, etc. can be used to describe various elements, but the constituent elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • FIG. 2 is an image of an artificial foot according to the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of the artificial foot according to the present invention
  • FIG. 4 is a side view of the artificial foot according to FIG. 3
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the artificial foot.
  • the artificial foot 100 includes a pawl body 10, a toe 20 rotatably positioned at one end of the pawl body 10, A toe joint part 30 connecting the foot body part 10 and the toe part 20 and an adapter part 40 positioned on the upper surface of the other end of the foot body part 10.
  • the foot body 10 includes a foot body 11, a second elastic member receiving groove 12, and a cushion rubber 13.
  • the foot body portion 10 is formed so as to be able to support the load of the wearer by being connected to one side of the artificial will to be worn in a patient who is in the lower leg and the femur cutting state, .
  • the foot body 11 is formed to have a predetermined area so as to stand and support the wearer, and an adapter unit 40 is provided on one upper surface to be connected to the shoulder.
  • the shape of the foot body 11 is not limited as long as it can stably support the wearer, but the foot body 11 can be formed to have a predetermined length similar to that of a typical human foot shape.
  • the second elastic member receiving groove 12 and the cushion rubber 13 will be described later.
  • the toe portion 20 includes a toe member 21.
  • the toe member 21 is rotatably installed at one end of the foot body 10 through the toe joint portion 30 and is divided into two to three parts.
  • the toe member 21 has an irregular surface such as an uneven surface, The load of the wearer can be distributed and supported on the road surface, so that the vehicle can stably walk.
  • the number of the toe members 21 is two in the embodiment of the present invention, the number of the toe members 21 may be three or more, You may.
  • a toe connecting member connecting hole 22 is formed at one end of the toe member 21 so that the toe connecting member 31 of the toe joint portion 30 is fitted and connected to the connecting hole 22.
  • the toe connecting member 31 may be a hinge pin.
  • the toe part 20 pivots upward and downward with respect to the foot body 10 about the toe connecting member 31.
  • the rotation angle? Of the pivoting motion may be in the range of 0 °??? 90 °, preferably 0 °??? 60 °, more preferably 0 °??? 30 °.
  • the toe joint part (30) includes a toe connecting member (31) and a first elastic member (32).
  • the toe connecting member 31 connects the toe part 20 and the foot body part 10 so that the toe part 30 is rotatable with respect to the toe body 11.
  • the first elastic member 32 is positioned between the toe part 20 and the foot body part 10 to elastically support the toe part 20.
  • the first elastic member 32 may be a torsion spring.
  • the torsion spring 32 of the present invention is designed so as to be capable of taking more than 23% of the body weight.
  • the torsion springs 32 provide elastic forces to the respective toe members 21 using twin-torsion springs that are left / right curled.
  • the artificial foot 100 since the artificial foot 100 according to the present invention includes the toe joint portion 30 as described above, the toe member 20 of the artificial foot 100 rotates when the wearer moves on the floor, The energy is stored by the weight due to the weight, and since the energy is accumulated by the elastic accumulation energy by the spring 32, the phenomenon that the artificial foot toe member 21 is attracted to the floor is eliminated, So that the wearer can walk close to the normal walking.
  • the artificial foot 100 is characterized in that the adapter portion 40 is rotatably connected to the foot body 10 between the foot body portion 10 and the adapter portion 40
  • the ankle joint 50 may include an ankle joint portion 50 that is formed by an ankle joint.
  • the adapter unit 40 includes an adapter main body 41, an adapter connecting member connecting hole 42, and a notch fastening pyramid 43 as a portion to which the will is fastened.
  • the ankle joint part 50 connects the adapter part 40 and the foot body part 10 so that the adapter part 40 is rotatable with respect to the foot body part 10.
  • the ankle joint part 50 includes an adapter connecting member 51, a second elastic member 52, a washer 53, a shaft fixing guide 54 and a bolt 55.
  • the adapter connecting member 51 is fixed to the shaft fixing guide 54 and inserted into the adapter connecting member connecting hole 42 to be coupled.
  • the adapter connecting member 51 may be a hinge pin. As a result, the adapter unit 40 pivots forward and backward with respect to the foot body 10 about the adapter connecting member 51.
  • a second elastic member receiving groove (12) is formed on the upper surface of one end of the foot body (11).
  • the second elastic member receiving groove 12 is provided with a second elastic member 52.
  • the second elastic member 52 may be made of elastic rubber.
  • the second elastic member 52 elastically supports the adapter 40 with respect to the foot body 10.
  • the amount of deformation of the second elastic member 52 may be limited by the size of the second elastic member receiving groove 12.
  • Fig. 7 is a schematic view for explaining before and after deformation due to the load of an elastic rubber sandwiched between an upper plate and a lower plate in general.
  • the rubber receives an external force, the rubber is deformed by the magnitude of the external force. Therefore, when the load such as repetitive fatigue is continuously received, the physical properties of the rubber are changed and eventually the original properties are lost.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the function of the elastic member according to the present invention.
  • a rubber elastic body is sandwiched between the upper plate and the lower plate groove, and is deformed by a load. That is, when the elastic material of the rubber material receives an external force, it is deformed to a size corresponding to the external force.
  • the width of the lower plate groove is larger than the width of the rubber, when the external force is applied, the rubber is deformed, but it is not deformed by the designed size corresponding to the volume. Therefore, even if the load such as the repeated fatigue is continuously received, the physical properties of the rubber are not easily changed, and the original rubber properties can be maintained for a long time.
  • the second elastic member 52 and the second elastic member receiving groove 12 are formed in a shape of a cylinder, an ellipse column, or a polygonal column .
  • the size of the cross section perpendicular to the center axis of the second elastic member (52) is smaller than the size of the cross section perpendicular to the central axis of the second elastic member receiving groove (12) 2
  • the second elastic member 52 and the second elastic member receiving groove 12 may have a cylindrical shape.
  • the diameter d 1 of the section cut perpendicularly to the central axis of the second elastic member 52 is greater than the diameter d 1 of the section perpendicular to the central axis of the second elastic member receiving groove 12 less than 2) (d 1 ⁇ d 2 ), the second elastic member 52, the height (h 1), the second elastic member receiving large (h 1 than the height (h 2) of the groove (12) of> h 2 ), the second elastic member 52 completely fills the second elastic member receiving groove 12 at the maximum deformation of the second elastic member 52 and the height h 1 of the second elastic member 52,
  • the height h 2 of the second elastic member receiving groove is 0 mm ⁇ h 1 - h 2 ⁇ 5 mm, preferably 0.05 mm ⁇ h 1 - h 2 ⁇ 3 mm, more preferably 0.1 mm ⁇ h 1 - h < 2 > 0.3 mm
  • FIGS. 2 and 9 An image of the artificial foot 100 showing the state in which the adapter portion 40 is removed and the second elastic member 52 is received in the elastic member receiving groove 12 is shown in Fig.
  • the ankle angle is -30 °??? 30 ° with respect to the vertical plane in the longitudinal direction of the hinge pin along the front /
  • the size of the first elastic member receiving groove 12 and the size of the first elastic member 52 may be adjusted within a range of -20 ° ⁇ ⁇ 20 °, more preferably -10 ° ⁇ ⁇ ⁇ 10 °, Can be limited.
  • the artificial foot 100 according to the present invention includes the ankle joint 50 as described above, when the ankle angle of the artificial foot 100 and the toe rotate in a tilted position and the energy obtained by the body weight is used, So that the phenomenon of pulling from the floor can be minimized.
  • the artificial foot 100 includes a cushion portion 60 (see FIG. 1) on a lower portion of the foot body 11, that is, a portion corresponding to the heel, so as to absorb impact transmitted from the road surface during walking ).
  • the cushion part 60 is made of a material having elasticity and can provide a comfortable feeling to the wearer when walking.
  • the cushion part 60 absorbs the impact generated when the heel comes into contact with the ground during walking, .
  • the cushion portion 60 may be formed of a material having no elastic force. That is, the material can be used without limitation as long as the material can stably support the wearer.
  • the cushion portion 13 is provided between the foot body 11 and the cushion portion 60 so that the cushion portion 60 can elastically support the load.
  • the artificial foot 100 includes the toe joint 30 and the ankle joint 50, so that the wearer can feel the ankle joint rotation angle free from the initial, middle, , And at the end of the stance period, the toe can walk on the floor with elasticity of the spring.
  • the toe of the artificial foot touches the floor when the toe of the artificial foot touches the floor when walking
  • energy is stored by the weight due to the weight, and the floor is kicked by the elastic accumulated energy by the spring
  • the toe portion is not attracted to the floor, and the wearer does not need to lift the hip joint when walking, so that the wearer can walk close to the normal walking.

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Abstract

본 발명은 발몸체부와. 상기 발몸체부의 일단에 회전가능하게 위치하는 발가락부와, 상기 발몸체부와 상기 발가락부를 연결하는 발가락 관절부 및 상기 발몸체부의 타단의 상부면에 위치하는 어댑터부를 포함하는 인공발에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 인공발은, 보행시 인공발의 발가락이 회전 운동을 함으로써 인공발가락이 바닥에 닿으면 체중에 의한 하중으로 에너지가 저장되고, 스프링에 의해 탄성 축적된 에너지만큼 바닥을 차고 나가기 때문에 인공발 발가락 부위가 바닥에 끌리는 현상이 없어져, 의지착용자는 보행시 고관절을 들어올릴 필요가 없어지게 되므로, 의지착용자는 정상보행에 가까운 보행이 가능해지는 효과가 있다.

Description

발가락부의 회전이 가능한 인공발
본 발명은 발가락부의 회전이 가능한 인공발에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발가락 관절부를 구비함으로써 인공발의 발가락부의 회전이 가능하여 의지 착용자가 정상보행에 가까운 기능을 할 수 있도록 하는 인공발에 관한 것이다.
의지(artificial limb)는 발의 일부 결손에 대하여, 외형상 또는 기능상으로 적합하도록 인공적으로 만든 것으로, 일반적으로 보통 의족이라고 하는 하지의지는 인공발과 파이프어뎁터, 관통파이프, 소켓어뎁터, 소켓 등으로 구성된다. 절단부위에 소켓라이너를 착용한 후, 소켓이 장착된 의지와 연결 하여 사용한다. 의지 착용자는 보행을 할 때 비장애인과 동일한 보행을 해야만 보행이 쉽고, 편해지며, 안전하게 일상생활을 할 수 있다. 하지만 의지가 기능적으로 비장애인과 동일한 관절 등을 제공 하지 못한다면 절대로 정상보행에 가까운 보행을 할 수 없게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 인공발의 이미지 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 인공발은 발가락 관절이 없고, 발모양을 가진 복합성형재(킬재)가 하나로 연결되어, 체중에 해당하는 하중을 받으면 휘어져 그 탄성력으로 보행을 할 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 발가락 끝이 지면에서 떨어지는 발 끝 떼기 시에 발가락 관절의 각도를 조절할 수 있는 수단이 구비되어 있지 않아 착용자가 보행의 불안정성으로 인하여 보행이 불편한 단점이 있었으며, 특히 노면이 울퉁불퉁한 곳에서는 몸의 균형을 유지하기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 발목 관절을 임의로 조정할 수 없어 경사로 보행, 굽 있는 신발의 착용/미착용 시 등과 같은 발목 관절 각도 조정이 필요한 모든 일상생활에 제한이 따르는 등 불편함이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인공발몸체와 인공발가락을 발가락 연결핀으로 연결하여 회전운동을 할 수 있게 하고, 인공발몸체의 상부에는 발목각도를 회전 할 수 있도록 인공발몸체와 상부어댑터를 어댑터연결핀으로 연결함으로써, 의지 착용자가 정상보행에 가까운 기능을 할 수 있도록 하는 인공발을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 발몸체부; 상기 발몸체부의 일단에 회전가능하게 위치하는 발가락부; 상기 발몸체부와 상기 발가락부를 연결하는 발가락 관절부; 및 상기 발몸체부의 타단의 상부면에 위치하는 어댑터부; 를 포함하는 인공발에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 인공발에 있어서, 상기 발가락 관절부는 발가락 연결부재와 제1 탄성부재를 포함하고, 상기 제1 탄성부재는 상기 발가락부와 상기 발몸체부 사이에 위치하여 상기 발가락부를 탄성적으로 지지하고, 상기 발가락 연결부재는 상기 발가락부가 회전가능하게 상기 발가락부와 상기 발몸체부를 연결할 수 있다.
또한, 상기 발가락부는 상기 발가락 연결부재를 중심으로 피봇 운동(pivot movement)할 수 있다.
또한, 상기 피봇 운동의 회전각도(θ)가 0°≤ θ ≤ 90°일 수 있다.
또한, 상기 발가락 연결부재가 힌지핀으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 탄성부재가 토션스프링으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 발몸체부가 발몸체와, 제2 탄성부재 수용홈과, 쿠션고무를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발가락부가 발가락 부재와, 발가락 연결부재 연결공을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발가락 관절부가 발가락 연결부재와, 제1 탄성부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 어댑터부가 어댑터 본체와, 어댑터 연결부재 연결공과, 의지 체결피라미드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인공발이 발목 관절부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 발목 관절부가 어댑터 연결부재와, 제2 탄성부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발목 관절부가 상기 발몸체부와 상기 어댑터부 사이에 위치하고, 상기 발몸체부에 상기 어댑터부를 회전가능하게 연결할 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성부재가 탄성고무로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성부재가 상기 발몸체부에 형성된 제2 탄성부재 수용홈에 위치할 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성부재 및 상기 제2 탄성부재 수용홈이 원기둥, 타원기둥 및 다각기둥 중 어느 하나의 형태이고, 상기 제2 탄성부재의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기가 상기 제2 탄성부재 수용홈의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기보다 작고, 상기 제2 탄성부재의 높이(h1)가 상기 제1 탄성부재 수용홈의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2), 상기 제2 탄성부재의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재가 상기 제2 탄성부재 수용홈을 전부 채우고 제2 탄성부재의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm 일 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성부재 및 상기 제2 탄성부재 수용홈이 원기둥형이고, 상기 제2 탄성부재의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d1)이 상기 제2 탄성부재 수용홈의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d2) 보다 작고(d1 < d2), 상기 제2 탄성부재의 높이(h1)가 상기 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2), 상기 제2 탄성부재의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재가 상기 제2 탄성부재 수용홈을 전부 채우고 제2 탄성부재의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm 일 수 있다.
또한, 상기 어댑터 연결부재는 상기 어댑터부가 회전가능하게 상기 어댑터부와 상기 발몸체부를 연결하고, 상기 제2 탄성부재는 상기 어댑터부와 상기 발몸체부 사이에 위치하고, 상기 어댑터부를 탄성적으로 지지할 수 있다.
또한, 상기 어댑터부가 상기 어댑터 연결부재를 중심으로 피봇 운동할 수 있다.
또한, 상기 어댑터 연결부재가 힌지핀으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 인공발이 상기 발몸체부의 하부 일측에 쿠션부를 추가로 포함할 수있다.
본 발명에 따르면, 의지착용자는 보행시 인공발의 발가락이 회전 운동을 함으로써 인공발가락이 바닥에 닿으면 체중에 의한 하중으로 에너지가 저장되고, 스프링에 의해 탄성 축적된 에너지만큼 바닥을 차고 나가기 때문에 인공발 발가락 부위가 바닥에 끌리는 현상이 없어져, 의지착용자는 보행시 고관절을 들어올릴 필요가 없어지게 되므로, 의지착용자는 정상보행에 가까운 보행이 가능해 진다.
또한 경사진 곳에서는 인공발의 발목각도와 발가락이 회전운동을 하고 체중에 의해서 얻어진 에너지를 이용해서 차고 나가기 때문에 바닥에서 끌리는 현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 인공발의 이미지 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 인공발의 이미지 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 인공발의 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 인공발의 측면도이다.
도 5는 도 3에 따른 인공발의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 토션 스프링의 사진이다.
도 7은 상판과 하판 사이에 끼워진 탄성고무의 하중으로 인한 변형 전후를 설명하기 위한 모식적 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 상기 탄성부재의 기능을 설명하기 위한 모식적 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 인공발에 있어서, 발목 관절부의 탄성부재가 탄성부재 수용홈에 수용된 상태를 나타내는 이미지 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 "다른 구성요소 상에", " 다른 구성요소 상에 형성되어" 또는 "다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 전도성 복합체 박막에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 2는 본 발명에 따른 인공발의 이미지 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 인공발의 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 인공발의 측면도이고, 도 5는 도 3에 따른 인공발의 분해 사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 인공발(100)은 발몸체부(10)와, 상기 발몸체부(10)의 일단에 회전가능하게 위치하는 발가락부(20)와, 상기 발몸체부(10)와 상기 발가락부(20)를 연결하는 발가락 관절부(30) 및 상기 발몸체부(10)의 타단의 상부면에 위치하는 어댑터부(40)를 포함한다.
상기 발몸체부(10)는 발몸체(11)와, 제2 탄성부재 수용홈(12)와 쿠션고무(13)를 포함한다. 상기 발몸체부(10)는 하퇴, 대퇴 절단환자에 착용되는 인공의지와 일측이 연결되어 착용자의 하중을 지지할 수 있도록 한 것으로, 입각기 보행시 착용자의 체중심 이동을 지지할 수 있도록 형성된다. 구체적으로, 상기 발몸체(11)는 착용자를 지지하여 기립할 수 있도록 소정의 면적을 갖도록 형성되며, 일측 상면에는 의지와 연결될 수 있도록 한 어댑터부(40)가 위치한다. 여기서, 상기 발몸체(11)는 착용자를 안정적으로 지지할 수 있는 형상이라면 그 형상에 제한을 두지 않으나, 통상의 사람 발 모양과 유사하게 소정의 길이를 갖도록 형성할 수 있다. 제2 탄성부재 수용홈(12) 및 쿠션고무(13)에 대하여는 후술한다.
본 발명에 있어서, 상기 발가락부(20)는 발가락 부재(21)를 포함한다. 상기 발가락부재(21)는 상기 발몸체부(10)의 일단에 발가락 관절부(30)를 통해 회전가능하게 설치되되, 2개 내지 3개로 분할되게 구성되어 울퉁불퉁한 노면 및 경사진 노면 등과 같은 불규칙적인 노면에서 착용자의 하중을 분산 지지할 수 있도록 함으로써, 안정적으로 보행 가능하도록 할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 발가락부재(21)의 갯수를 2개로 예시하고 있으나, 이는 사용상의 편의성을 향상시키기 위한 것으로, 발가락부재(21)의 갯수는 선택적으로 3개 이상을 구비하도록 할 수도 있다. 또한, 상기 발가락부재(21)의 일단에는 발가락 연결부재 연결공(22)이 형성되어 상기 연결공(22)에 발가락 관절부(30)의 발가락 연결부재(31)이 끼워져 결합된다.
본 발명에 따르면, 상기 발가락 연결부재(31)는 힌지핀으로 이루어질 수 있다. 이에 의하여, 상기 발가락부(20)는 상기 발가락 연결부재(31)를 중심으로 발몸체부(10)에 대하여 상, 하 방향으로 피봇 운동(pivot movement)을 하게 된다. 이때, 상기 피봇 운동의 회전각도(θ)는 0°≤ θ ≤ 90°, 바람직하게는 0°≤ θ ≤ 60°, 보다 바람직하게는 0°≤ θ ≤ 30°범위에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발가락 관절부(30)는 발가락 연결부재(31)와, 제1 탄성부재(32)를 포함한다. 여기서, 상기 발가락 연결부재(31)는 상기 발가락부(30)가 발몸체(11)에 대하여 회전가능하게 상기 발가락부(20)와 상기 발몸체부(10)를 연결한다. 이때, 상기 제1 탄성부재(32)는 상기 발가락부(20)와 상기 발몸체부(10) 사이에 위치하여 상기 발가락부(20)를 탄성적으로 지지하게 된다. 상기 제1 탄성부재(32)는 토션스프링으로 이루어질 수 있다.
사람의 보행 단계별 지면반발력을 분석한 저서인, "Gait Analysis, Normal and Pathological Function," J. Perry et.al.의 PP 416-418에서 Figure 19.3과 설명부분을 참고하면 사람의 보행중 유각기(발바닥이 지면에 닿는 구간) 말단 구간에서 지면반발력은 체중의 약 23%와 같다. 즉 체중이 100kg이라면 발가락 관절에 힘은 약 23kg가 필요한 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 사용되는 토션 스프링(32)의 사진이다. 위에서와 같은 사실을 토대로 본 발명의 토션스프링(32) 탄성은 체중별 23% 이상을 담당할 수 있도록 제작하는 것이 바람직하다. 본 발명의 예시된 실시예에서는 토션스프링(32)이 좌/우로 말려있는 쌍토션스프링을 사용하여 각각의 발가락부재(21)에 탄성력을 제공한다.
본 발명에 따른 인공발(100)은 상기와 같이 발가락 관절부(30)를 포함함으로써, 의지착용자는 보행시 인공발(100)의 발가락부(20)가 회전 운동을 함으로써 발가락부재(21)가 바닥에 닿으면 체중에 의한 하중으로 에너지가 저장되고, 스프링(32)에 의해 탄성 축적된 에너지만큼 바닥을 차고 나가기 때문에 인공발 발가락 부재(21)가 바닥에 끌리는 현상이 없어져, 의지착용자는 보행시 고관절을 들어올릴 필요가 없어지게 되므로, 의지착용자는 정상보행에 가까운 보행이 가능해 진다.
본 발명의 일 구현예에 따른 인공발(100)은, 상기 발몸체부(10)와 상기 어댑터부(40) 사이에 상기 발몸체부(10)에 상기 어댑터부(40)를 회전가능하게 연결하는 발목 관절부(50)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 어댑터부(40)는 의지가 체결되는 부분으로서 어댑터 본체(41)와, 어댑터 연결부재 연결공(42)과, 의지 체결 피라미드(43)를 포함한다. 상기 발목 관절부(50)는 상기 어댑터부(40)가 상기 발몸체부(10)에 대해 회전가능하게 상기 어댑터부(40)와 상기 발몸체부(10)를 연결한다. 상기 발목 관절부(50)는 어댑터 연결부재(51), 제2 탄성부재(52), 와샤(53), 축고정 가이드(54) 및 볼트(55)를 포함한다. 상기 어댑터 연결부재(51)는 상기 축고정 가이드(54)에 고정되어 상기 어댑터 연결부재 연결공(42)에 끼워져 결합된다. 이때, 상기 어댑터 연결부재(51)는 힌지핀으로 이루어질 수 있다. 이에 의하여, 상기 어댑터부(40)는 상기 어댑터 연결부재(51)를 중심으로 상기 발몸체부(10)에 대해 전, 후 방향으로 피봇 운동을 하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 발몸체(11)의 일단 상면에는 제2 탄성부재 수용홈(12)이 형성된다. 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)에는 제2 탄성부재(52)가 위치한다. 이때 상기 제2 탄성부재(52)는 탄성고무로 이루어질 수 있다. 이에 의하여 상기 제2 탄성부재(52)는 상기 어댑터부(40)를 상기 발몸체부(10)에 대하여 탄성적으로 지지하게 된다. 여기서 상기 제2 탄성부재(52)의 변형량은 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)의 크기에 따라 제한될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 상기 제2 탄성부재(52)의 기능에 대하여 설명한다. 도 7은 일반적으로 상판과 하판 사이에 끼워진 탄성고무의 하중으로 인한 변형 전후를 설명하기 위한 모식적 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이 고무는 외력을 받으면 외력의 크기만큼 변형되게 된다. 따라서 반복피로와 같은 하중을 지속적으로 받으면 고무의 물성이 바뀌고 결국 원래의 성질을 잃게 된다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 상기 탄성부재의 기능을 설명하기 위한 모식적 도면이다. 도 8을 참조하면, 상판과 하판홈 사이에 고무재질 탄성체가 끼워지며, 하중에 의하여 변형된다. 즉, 고무재질 탄성체는 외력을 받으면 외력에 해당하는 크기만큼 변형되게 된다. 그러나 도 8에서는 하판홈 넓이가 고무의 넓이보다 크므로 외력을 받으면 고무는 변형되나 체적에 맞게 설계된 크기만큼 더 이상 변형되지 않는다. 따라서 반복피로와 같은 하중을 지속적으로 받아도 고무의 물성이 쉽게 바뀌지 않으며, 원래의 고무 물성이 장시간 유지할 수 있게 된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 인공발(100)에 있어서, 상기 제2 탄성부재(52) 및 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)이 원기둥, 타원기둥 및 다각기둥 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다. 이때, 상기 제2 탄성부재(52)의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기가 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기보다 작고, 상기 제2 탄성부재(52)의 높이(h1)가 상기 제1 탄성부재 수용홈(12)의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2), 상기 제2 탄성부재(52)의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재(52)가 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)을 전부 채우고 제2 탄성부재(52)의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈(12)의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm 일 수 있다.
또한, 상기 제2 탄성부재(52) 및 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)는 바람직하게는 원기둥형으로 이루어질 수 있다. 이때 상기 제2 탄성부재(52)의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d1)이 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d2) 보다 작고(d1 < d2), 상기 제2 탄성부재(52)의 높이(h1)가 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2), 상기 제2 탄성부재(52)의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재(52)가 상기 제2 탄성부재 수용홈(12)을 전부 채우고 제2 탄성부재(52)의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm, 바람직하게는 0.05 mm ≤ h1 - h2 ≤ 3 mm, 보다 바람직하게는 0.1 mm ≤ h1 - h2 ≤ 0.3 mm 일 수 있다.
본 발명에 있어서, 어댑터부(40)를 제거하고 제2 탄성부재(52)가 탄성부재 수용홈(12)에 수용된 상태를 나타내는 인공발(100)의 이미지를 도 9에 도시하였다. 도 2와 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 인공발(100)에 있어서, 발목 각도는 앞/뒤 중심축을 따라서 상기 힌지핀의 길이방향의 수직면을 기준으로 -30°≤ θ ≤ 30°, 바람직하게는 -20°≤ θ ≤ 20°, 보다 바람직하게는 -10°≤ θ ≤ 10° 범위로 제1 탄성부재 수용홈(12)의 크기와 제1 탄성부재(52)의 크기를 조절하여 제한 할 수 있다.
본 발명에 따른 인공발(100)은 상기와 같이 발목 관절부(50)를 포함함으로써, 경사진 곳에서는 인공발(100)의 발목각도와 발가락이 회전운동을 하고 체중에 의해서 얻어진 에너지를 이용해서 차고 나가기 때문에 바닥에서 끌리는 현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 인공발(100)은 보행시 노면으로부터 전해지는 충격을 흡수할 수 있도록 발몸체(11)의 하부 일측, 즉, 발 뒤꿈치에 해당되는 부분에 쿠션부(60)를 구비할 수 있다.
상기 쿠션부(60)는 탄성력을 갖는 재질로 이루어져 보행시 착용자에 편안한 느낌을 얻을 수 있도록 한 것으로, 입각기 보행시 발 뒤꿈치가 지면과 접촉될 때 발생하는 충격을 흡수하여 착용자가 안정적으로 보행이 이루어질 수 있도록 하는 것이다. 또한, 상기 쿠션부(60)는 경우에 따라선 탄성력이 없는 재질로도 형성할 수 있다. 즉, 착용자를 안정적으로 지지할 수 있는 재질이라면 그 재질에 제한 없이 사용될 수 있다. 또한, 발몸체(11)와 쿠션부(60) 사이에는 쿠션고무(13)가 구비됨으로써 상기 쿠션부(60)가 탄성적으로 하중을 지지할 수 있게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 인공발(100)은 발가락 관절부(30)와 발목 관절부(50)를 포함함으로써, 의지착용자가 보행시 입각기 초기, 중기, 말기에 이르기까지 자유로운 발목관절회전각을 사용하고, 입각기 말기에는 발가락이 스프링에 탄력으로 바닥을 차고 나가는 보행을 할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 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.
[부호의 설명]
10 : 발몸체부
11 : 발몸체
12 : 제2 탄성부재 수용홈
13 : 쿠션고무
20 : 발가락부
21 : 발가락부재
22 : 발가락 연결부재 연결공
30 : 발가락 관절부
31 : 발가락 연결부재
32 : 제1 탄성부재
40 : 어댑터부
41 : 어댑터 본체
42 : 어댑터 연결부재 연결공
43 : 의지 체결 피라미드
50 : 발목 관절부
51 : 어댑터 연결부재
52 : 제2 탄성부재
53 : 와샤, 54 : 축고정 가이드, 55 : 볼트
60 : 쿠션부
본 발명에 따르면, 의지착용자는 보행시 인공발의 발가락이 회전 운동을 함으로써 인공발가락이 바닥에 닿으면 체중에 의한 하중으로 에너지가 저장되고, 스프링에 의해 탄성 축적된 에너지만큼 바닥을 차고 나가기 때문에 인공발 발가락 부위가 바닥에 끌리는 현상이 없어져, 의지착용자는 보행시 고관절을 들어올릴 필요가 없어지게 되므로, 의지착용자는 정상보행에 가까운 보행이 가능해 진다.
또한 경사진 곳에서는 인공발의 발목각도와 발가락이 회전운동을 하고 체중에 의해서 얻어진 에너지를 이용해서 차고 나가기 때문에 바닥에서 끌리는 현상을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 발몸체부;
    상기 발몸체부의 일단에 회전가능하게 위치하는 발가락부;
    상기 발몸체부와 상기 발가락부를 연결하는 발가락 관절부; 및
    상기 발몸체부의 타단의 상부면에 위치하는 어댑터부; 를
    포함하는 인공발.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발가락 관절부가 발가락 연결부재와, 제1 탄성부재를 포함하고,
    상기 제1 탄성부재는 상기 발가락부와 상기 발몸체부 사이에 위치하여 상기 발가락부를 탄성적으로 지지하고,
    상기 발가락 연결부재는 상기 발가락부가 회전가능하게 상기 발가락부와 상기 발몸체부를 연결하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발가락부가 상기 발가락 연결부재를 중심으로 피봇 운동(pivot movement)하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피봇 운동의 회전각도(θ)가 0 ≤ θ ≤ 90°인 것을 특징으로 하는 인공발.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발가락 연결부재가 힌지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공발.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 탄성부재가 토션스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공발.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발몸체부가 발몸체와, 제2 탄성부재 수용홈과, 쿠션고무를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발가락부가 발가락 부재와, 발가락 연결부재 연결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발가락 관절부가 발가락 연결부재와, 제1 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 어댑터부가 어댑터 본체와, 어댑터 연결부재 연결공과, 의지 체결 피라미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인공발이 발목 관절부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발목 관절부가 어댑터 연결부재와, 제2 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 발목 관절부가 상기 발몸체부와 상기 어댑터부 사이에 위치하고, 상기 발몸체부에 상기 어댑터부를 회전가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 탄성부재가 탄성고무로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공발.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 탄성부재가 상기 발몸체부에 형성된 제2 탄성부재 수용홈에 위치하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 탄성부재 및 상기 제2 탄성부재 수용홈이 원기둥, 타원기둥 및 다각기둥 중 어느 하나의 형태이고,
    상기 제2 탄성부재의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기가 상기 제2 탄성부재 수용홈의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 크기보다 작고, 상기 제2 탄성부재의 높이(h1)가 상기 제1 탄성부재 수용홈의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2),
    상기 제2 탄성부재의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재가 상기 제2 탄성부재 수용홈을 전부 채우고 제2 탄성부재의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm 인 것을 특징으로 하는 인공발.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2 탄성부재 및 상기 제2 탄성부재 수용홈이 원기둥형이고,
    상기 제2 탄성부재의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d1)이 상기 제2 탄성부재 수용홈의 중심축에 대하여 수직으로 절단한 단면의 지름(d2) 보다 작고(d1 < d2), 상기 제2 탄성부재의 높이(h1)가 상기 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2) 보다 크고 (h1 > h2),
    상기 제2 탄성부재의 최대 변형에서 상기 제2 탄성부재가 상기 제2 탄성부재 수용홈을 전부 채우고 제2 탄성부재의 높이(h1)와 제2 탄성부재 수용홈의 높이(h2)는 0 mm < h1 - h2 ≤ 5 mm 인 것을 특징으로 하는 인공발.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 어댑터 연결부재는 상기 어댑터부가 회전가능하게 상기 어댑터부와 상기 발몸체부를 연결하고,
    상기 제2 탄성부재는 상기 어댑터부와 상기 발몸체부 사이에 위치하고, 상기 어댑터부를 탄성적으로 지지하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 어댑터부가 상기 어댑터 연결부재를 중심으로 피봇 운동하는 것을 특징으로 하는 인공발.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 어댑터 연결부재가 힌지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인공발.
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