KR200412396Y1

KR200412396Y1 - 정형외과 무릎관절 보조기구

Info

Publication number: KR200412396Y1
Application number: KR2020060000556U
Authority: KR
Inventors: 조상덕
Original assignee: 조상덕
Priority date: 2006-01-09
Filing date: 2006-01-09
Publication date: 2006-03-27
Anticipated expiration: 2016-01-09

Abstract

본 고안은 무릎관절의 관절운동에 대응한 복수개의 다중 피봇링크 결합구조와 가이드 댐핑 완충구조를 구비하여, 무릎운동에 무리가 되지 않으며, 스프링 내구성을 증가시킬 수 있고, 충격 완충작용시 구조적 강성을 확보할 수 있고, 연골의 좌우 밸런스 조정이 가능한 정형외과 무릎관절 보조기구를 제공한다.

본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 해부학적 형상에 대응하여 대퇴부를 지지하는 상부조립체(100)와, 상기 상부조립체(100)의 아래쪽에서 이격된 상태로 배치된 하부조립체(200)를 갖되, 상기 상부조립체(100)와 상기 하부조립체(200)의 양측을 기준으로 서로 마주보는 양측 단부를 각각 연결하고 있는 한 쌍의 댐핑피봇조립체(300)를 포함하고, 상기 댐핑피봇조립체(300)가 무릎관절의 관절운동에 대응한 다중 피봇링크 결합구조와 가이드 댐핑 완충구조를 갖는다.

스프링, 피봇링크, 피봇회전유도부, 포켓부, 가동부, 판형가이드

Description

정형외과 무릎관절 보조기구{Orthopedic knee joint brace}

도 1은 종래기술에 따른 무릎 지지대를 설명하기 위한 측면도이다.

도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 정형외과 무릎관절 보조기구의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 정형외과 무릎관절 보조기구의 분해 사시도이다.

도 4는 도 2에 도시된 정형외과 무릎관절 보조기구의 사용관계를 설명하기 위한 개략도이다.

도 5는 도 2에 도시된 댐핑피봇조립체의 사시도이다.

도 6은 도 4에 도시된 댐핑피봇조립체의 분해사시도이다.

도 7a 내지 도 7d는 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구의 작동관계를 설명하기 위한 측면도들이다.

도 8은 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구에서 댐핑피봇조립체의 설치 높이 조절관계를 설명하기 위한 정면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

100 : 상부조립체 110 : 상부지지대

200 : 하부조립체 201 : 무릎전용패드

202 : 패드지지커버 210 : 하부지지대

300 : 댐핑피봇조립체 310 : 판형가이드

311 : 높이조절슬롯 312 : 가이드슬롯

320 : 포켓부 330 : 스프링

340 : 가동부 350 : 가동프레임

351 : 가이드축 360 : 제1피봇링크

370 : 피봇회전유도부 380 : 제2피봇링크

본 고안은 정형외과 무릎관절 보조기구 및 그의 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 질병, 부상, 선천적 이유 등으로 고통을 받거나 교정이 필요하거나 보조기구의 사용이 요구되는 인체의 무릎관절의 안정화 및 조정을 도모하는 정형외과 무릎관절 보조기구 및 그의 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 정형외과용 무릎관절 지지대 또는 보호대는 무릎관절 수술 내지 정형외과적 상처 치료를 받은 환자나 장애인이나 노약자에게 사용되는 것으로서 무릎 및 그 주위부위에 착용하는 방식을 취하고 있다.

이러한 무릎관절 지지대는 무릎관절의 측면 움직임을 제어 및 안정화시키고, 관절의 굴곡 작용을 제한하거나 교정하며, 통상적으로 제어 가능한 방법에 의해 무 릎부상의 재발을 막기 위한 목적으로 고안되었다.

예컨대, 무릎관절 지지대는 무릎관절염의 진행 및 통증을 완화시키기 위한 용도로 사용될 수 있다. 여기서, 무릎관절염은 무릎을 구성하는 연골이 탄력성을 잃어 외부의 충격으로부터 관절을 보호하는 능력이 약해지게 됨으로써 발생하는 염증이며, 이러한 염증이 발생하게 되면, 중력에 의해 쏠리는 체중과 손상된 무릎관절에 가해진 마찰에 의해서, 심한 통증을 유발하게 되는 것이다.

한편, 양측에 단순하게 지지대(brace)만을 고정시키거나, 또는 단순 힌지부위를 형성한 정형외과용 무릎지지대는 탄력섬유로 만들어져 단순압박만을 수행하는 무릎보호대에서 지적되어온 바와 같은 혈액순환 문제, 잦은 착용문제 등을 해결할 수는 있었다.

그러나, 보행시나 계단 오를 시의 무릎관절과 다리의 움직임이 제한되는 유연성 제한 문제가 추가로 더 발생되며, 특히 보행 시 다리를 땅에 내딛는 순간부터 발생하는 중력에 의한 무릎관절의 마찰과 충격을 완화시키기에는 충분하지 못하였다.

이런 연유로, 1998년 등록 미국 특허 제5,707,347호에 개시된 충격 분산형 무릎지지대는 도 1에 도시된 바와 같이, 다리의 대퇴골을 둘러싸고 있는 허벅지 부위에 설치되도록 아치형상의 전방 및 후방 세그먼트(1a, 1b)(anterior and posterior segment) 및 이들을 결속시키기 위한 결합 밴드(1c)로 이루어진 상부가압대(1)(upper cuff)와; 다리의 경골을 둘러싸고 있는 종아리 부위에 설치되도록 역시 전방 및 후방 세그먼트(3a, 3b) 및 이들을 결속시키기 위한 결합 밴드(3c)로 이루어진 하부가압대(3)와; 상기 상부가압대(1)와 하부가압대(3) 사이의 양측에서 한 쌍을 이루면서 단순 힌지가동형 서포트(2)(support)로 구성되어 있다.

단순 힌지가동형 서포트(2)는 각각의 끝단부위를 각각 상부가압대(1)와 하부가압대(3)에 연결시키고 있되, 이러한 연결지점에서 각각 서포트(2)를 탄성력으로 지지하는 스프링을 구비하여 무릎관절의 충격을 상부가압대(1)와 하부가압대(3)로 분산시키는 구성을 갖는다.

그러나, 이와 같은 종래기술의 충격 분산형 무릎지지대는 신체의 해부학적 형상을 고려치 않은 상태로 상부가압대와 하부가압대의 사이에 단순 힌지가동형 지지대를 배치함에 따라, 인체의 굴신에 따라 접히거나 펴지는 관절운동이 매우 불편하고, 연골의 좌우 밸런스 불균형을 조정할 수 있는 어떠한 조정수단도 구비하지 못하여, 환자의 무릎통증을 완화시킬 수 없는 단점을 갖는다.

이러한 문제점을 해결하고자 본 출원인은 대한민국 실용신안 등록번호 제0378573호의 '무릎보호대에 설치되는 무릎보호 및 충격완화장치'를 고안하였다.

등록번호 제0378573호에 의하면, 상부에는 상부개구부를 형성하고 하부 양측에 지지판을 본체와 일체로 각각 형성된 하부개구부와, 측면의 중앙에는 통공을 형성하며 상기 통공의 일측 외주연에 인접하여 반원형 가동공을 갖는 관체와; 상기 관체의 상기 상부개구부에서 입출 가능하게 삽입된 하부면에 고리를 형성한 상부지지대와; 상기 관체의 상기 하부개구부내로 삽입되어지도록 삽입양측에 측면 상부는 가동공과 상기 가동공의 하부에 통공을 각각 구비되는 복수개의 지지판을 각각 일체로 형성되어 중앙에 회동부를 갖도록 형성한 하부지지대와; 상기 하부지지대의 상기 가동홈은 상기 관체내의 상기 가동공과 일치하여 고정되어 가동 형성되는 가동핀과; 상기 하부지지대의 상기 통공은 상기 관체 내의 통공과 일치하여 각각 삽입되어 힌지와; 상기 관체 내에 각각 상, 하부 개구부에 삽입되어지고, 일측은 상기 상부지지대의 상기 고리와 타측은 상기 하부지지대의 상기 가동공에 고정되는 가동핀에 연결 형성하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 등록번호 제0378573호의 기술은 체중에 의해 무릎연골에 가해지는 마찰과 충격을 최소화하기 위해, 바닥에 발이 닿게 되더라도 연골이 하중을 적게 받도록 연골로부터 대퇴골과 경골을 잡아당겨 마찰 및 충격을 최소화하려 하였으나, 무릎의 구부림 각도에 따라 스프링의 탄발력이 높아지고 상기 탄발력이 높을수록 대퇴골을 효과적으로 상부로 밀어 올려주기 때문에, 결국 보행 시에 무릎을 많이 구부려야 하는 불편함이 있다.

또한, 하부지지대가 경골부(예 :종아리 부위)에 단단히 고정되어 있지 않으면, 스프링의 탄발력 내지는 복원력이 대퇴부(예 : 허벅지 부위)에 고정되어 있는 상부지지대를 밀어 올리는 동시에 하부지지대를 하부로 밀어 내리기 때문에 상기의 장치가 무릎으로부터 점점 흘러 내려오는 경우가 발생하게 되며, 그렇다고 하여 하부지지대를 경골부에 너무 단단히 고정하게 되면 다리의 혈액순환에 방해가 되어 장시간 착용함이 불가능하게 되었다.

이에, 본 출원인은 특허출원번호 제10-2005-0032044호에서 무릎의 신전 시, 스프링과 캠부를 이용하여 무릎관절의 통증과 충격을 완화시키는 무릎관절 지지대를 고안하기에 이르렀다.

종래기술의 특허출원 제10-2005-0032044호는 대퇴부에 고정되는 상부지지대를 상협하광의 형태로 하고, 경골부에 고정되는 하부지지대를 상광하협의 형태로 함으로써, 다리의 상하부를 확실하게 조일 수 있고, 하부지지대의 회전운동으로 밀려 올라가는 압축수단에 의해 수직운동하는 상부지지대와, 개구된 하단으로 삽입된 상기 하부지지대의 캠축에 맞물려 고정되어 있으며 개구된 상단으로 삽입된 상기 상부지지대를 수용하는 관체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 종래기술의 특허출원 제10-2005-0032044호는 무릎회전운동의 연장선상을 기준으로 1개의 힌지 또는 피봇 연결지점과 같은 캠축을 배치하고, 이런 캠축을 기준으로 캠부가 관체에서 회전운동(이하, '회동'이라 칭함)할 때, 실리콘판과 연결되어 있는 스프링을 수축시키면서 상부지지대를 밀려 올라가도록 시도하였다.

그럼에도 불구하고 특허출원 제10-2005-0032044호에 개시된 종래기술은 캠부의 형상 및 구조적인 이유로 인하여 많은 로드를 캠부에 작용시키는 것과 함께 캠부의 회전을 상하 스트로크(예 : 상부지지대를 밀려 올라가게 하는 직선 이동거리)로 변환시키는 것을 동시에 만족시키지 못하며, 자연스런 무릎 회동의 저해요인으로 작용하며, 캠부의 형상적 특성상 강성을 확보하기 곤란하다는 문제점에 봉착하기에 이르렀다.

또한, 종래에서는 평판형의 실리콘판이 스프링을 압축시킬 때, 슬립 현상이 발생되거나, 부자연스러온 작동 양상이 보였고, 또한 습동 노이즈가 많이 발생되었으며, 이를 통해 전체적으로 원활한 충격 완충작용을 유도하기에 무리가 있었다.

또한, 특정 질병(예 : 퇴행성 관절염) 또는 노환에 의해 연골이 닳아 없어지 거나, 활액(synovial fluid)을 채운 관절낭(joint cavity)이 제구실을 하지 못하거나, 대퇴골의 관절연골과 경골의 반월상연골이 직접 과도하게 마찰 내지 부딪치거나, 무릎연골의 좌우 밸런스가 맞지 않을 때, 무릎관절이 변형되거나 통증을 유발하게 되는데, 종래기술에서 언급한 지지대, 보조기구 또는 각종 무릎보호대들은 무릎연골의 좌우 밸런스를 조정하면서 원활한 회동 및 충격 완충작용을 동시에 수행할 수 없는 단점을 갖고 있다.

또한, 종래기술에 따른 각종 무릎보호대들에서는 충격 완충작용을 담당하는 부위의 폭이 관체 또는 관체에 삽입되는 축부위와 같은 협소한 폭으로 제한됨에 따라, 상하 이동력과 함께 신체 비틀림력에 의한 휨변형이 협소한 폭을 갖는 관체 또는 축부위에 작용됨으로써, 결국 무릎관절의 충격 완충작용과 관절운동의 보조적인 역할을 동시에 담당하는 부위가 안정되게 상부지지대와 하부지지대를 결합 및 지지시킬 수 없는 단점이 있다.

또한, 종래기술에 따른 각종 무릎보호대들은 다리에 가해지는 하중에 비해 상대적으로 스트로크 거리가 짧거나 최대 밀착고(Max Tolerance Compression HT)에 비해 스프링 여유값이 없는 스프링을 사용함에 따라 무릎운동에 무리가 발생되는 문제점이 있다.

또한, 종래기술에서는 충격 완충작용을 오직 관체와 그 관체 내부에 삽입된 축부위에서 발생시킴에 따라, 충격 완충작용이 원활하게 이루어지지 않거나 관체 파손 등의 문제점이 있고, 장시간 충격 완충작용을 수행하는 스프링의 내피로성 증가 문제를 해결할 수 없어 충분한 완충력 발생이 어렵고 내구성이 매우 떨어지는 등의 문제점이 지적되고 있다.

또한, 종래기술에서는 관체에 삽입되는 축부위를 상부지지대에 일체형으로 형성하고 있으므로, 상부지지대의 특정부위가 파손될 경우, 상부지지대 전체를 하부지지대로부터 교체하여야 하는 불편함과 구조적 문제점 및 제품유지관리가 매우 불편한 단점이 있다.

또한, 종래기술에서는 상부지지대 또는 하부지지대를 신체에 견고하게 결합시키도록 코일스프링을 이용한 상부 또는 하부 조임조절부를 제공하였으나, 제작경제상 매우 복잡하고 불편하며, 신체부위의 해부학적 형상에 기밀하게 대응하지 못하는 단점을 갖고 있다.

따라서, 본 고안은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 무릎관절의 관절운동에 대응한 복수개의 다중 피봇링크 결합구조와 댐핑 완충구조를 구비하여, 무릎운동에 무리가 되지 않으며, 스프링 내구성을 증가시킬 수 있고, 충격 완충작용시 구조적 강성을 확보할 수 있고, 연골의 좌우 밸런스 조정이 가능한 정형외과 무릎관절 보조기구를 제공하고자 한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 고안의 목적은 해부학적 형상에 대응하여 대퇴부를 지지하는 상부조립체와, 상기 상부조립체의 아래쪽에서 이격된 상태로 배치된 하부조립체를 갖는 정형외과 무릎관절 보조기구에 있어서, 상기 상부조립체와 상기 하부조립체의 양측을 기준으로 서로 마주보는 양측 단부를 각각 연결하고 있는 한 쌍의 댐핑피봇조립체를 포함하고, 상기 댐핑피봇조립체가 무릎관절의 관절운동에 대응한 다중 피봇링크 결합구조와 가이드 댐핑 완충구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구에 의해 달성된다.

본 고안의 설명 및 그의 실용신안등록청구범위에서 언급될 다중 피봇링크 결합구조는 본 출원인이 다년간 의사로서 무릎관절에 대한 고통을 호소하는 환자들을 살피면서 고안한 것으로서, 댐핑피봇조립체의 복수개의 피봇링크 각각의 일측 단부를 피봇회전유도부(pivot rotator)에 힌지결합시키고, 상기 복수개의 피봇링크 각각의 타측 단부를 상기 하부조립체의 하부지지대에 힌지결합시키고, 상기 피봇회전유도부를 가동프레임의 회전구돌기에 홈결합시켜서, 상기 가동프레임과 상기 피봇회전유도부로 하여금 안정된 결합구조 및 지지구조를 갖도록 한 것이다.

이런 다중 피봇링크 결합구조는 댐핑피봇조립체의 복수개의 피봇링크, 예컨대 브래킷 힌지(bracket hinge)와 같은 역할을 하는 제1피봇링크와 'V'자 판형 링크(plate link)와 같은 역할을 하는 제2피봇링크 각각을 하부지지대와 피봇회전유도부의 사이에서 다중으로 힌지결합시키되, 피봇회전유도부의 형상과 가이드 및 스토퍼 기능을 통해서 제1피봇링크의 회동이 제한되게 함으로써, 무릎운동에 무리가 되지 않고 안정된 회동을 실현한 것을 의미한다.

또한, 본 고안의 설명 및 그의 실용신안등록청구범위에서 언급될 가이드 댐핑 완충구조는 포켓부 내의 스프링을 가동부로 상하 압축 또는 인장시키면서 스프 링의 압축과 인장이 일반적인 스프링 댐핑곡선과 같이 반복되게 하여 충격을 흡수하되, 가이드축을 통해 결합된 가동부 및 가동프레임이 포켓부 옆에 위치한 판형가이드의 가이드슬롯(guide slot)을 따라서 상기 가동부와 함께 병렬로 슬라이딩 작동할 수 있도록 구성된 것을 의미한다.

또한, 본 고안에서 댐핑피봇조립체는 그의 높이조절슬롯을 이용하여 상부지지대에 설치되는 높이를 조정함에 따라 무릎연골의 좌, 우 밸런스를 환자의 상태에 맞게 조정할 수 있도록 되어 있다.

또한, 본 고안에서 스프링은 장시간 내피로성을 유지하도록 설계하되, 한쪽다리의 하중을 고려한 최대 밀착고(Max Tolerance Compression HT), 스프링 여유값, 압축 또는 인장 작동시 상하 스트로크 거리를 합한 비압축 상태의 높이(Free Height)를 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 고안에서 포켓부는 가동부의 상단작동축을 완전 감싸는 구조로 미관 및 거동시 돌출에 의한 불편함을 최소화하도록 설계되어 있다.

도한, 가동부와 포켓부는 스프링 작동시 노이즈를 저감시키도록 가동부와 포켓부는 상호 삽입 결합되는 개구된 곳을 제외한 다른 모든 부위를 각각 밀폐구조 또는 일체형구조로 형성하고 있다.

또한, 본 고안에서는 하중을 가장 많이 받는 포켓부, 스프링 및 가동부를 하나의 모듈로 제작함에 따라 제품유지관리 및 교체가 용이하도록 되어 있다.

또한, 본 고안에서 개시될 수치들은 어느 하나의 제품을 이해하기 위한 용도로 개시되었을 뿐, 그 수치 자체가 본 고안을 한정하지 않는다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도면에서, 도 2는 본 고안의 한 실시예에 따른 정형외과 무릎관절 보조기구의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 정형외과 무릎관절 보조기구의 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 정형외과 무릎관절 보조기구의 사용관계를 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 도 2에 도시된 댐핑피봇조립체의 사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 댐핑피봇조립체의 분해사시도이다. 또한, 도 7a 내지 도 7d는 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구의 작동관계를 설명하기 위한 측면도들이고, 도 8은 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구에서 댐핑피봇조립체의 설치 높이 조절관계를 설명하기 위한 정면도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 적어도 하나의 상부조립체(100 : upper cuff assembly)와, 이런 상부조립체(100)의 아래쪽에서 이격된 상태로 배치된 하부조립체(200 : lower cuff assembly)와, 상부조립체(100) 및 하부조립체(200)의 양측을 기준으로 서로 마주보는 양측 단부(예 : 상부조립체의 아래쪽 연결지점과 하부조립체의 위쪽 연결지점)를 각각 연결하고 있으며 무릎관절의 관절운동에 대응한 다중 피봇링크 결합구조와 가이드 댐핑 완충구조를 갖는 한 쌍의 댐핑피봇조립체(300 : damping pivot assembly)를 갖는다.

상부조립체(100)는 무릎관절의 연직 상방향으로 다리의 대퇴부에 착용되는 것으로서, 대퇴부의 형상에 대응하게 팽출된 만곡판 형상의 상부지지대(110)와, 이런 상부지지대(110)의 굴곡반경에 대응하게 만곡된 내부플레이트(120)와, 이런 내 부플레이트(120)의 굴곡반경에 대응하게 만곡된 내부패드(130) 및, 대퇴부를 조일 수 있도록 상기 상부지지대(110)의 배면쪽 양단부에 체결되며 벨크로 파스너(velcro fastener)형식으로 양단이 취부 가능한 복수개의 벨트부(도시 안됨)로 이루어져 있다.

하부조립체(200)는 무릎관절의 연직 하방향으로 다리의 경골부에 착용되는 것으로서, 경골부의 형상에 대응하는 것을 제외하고는, 앞서 설명한 상부조립체(100)와 유사 내지 동일한 형상을 갖는 하부지지대(210), 내부플레이트(220), 내부패드(230) 및 벨트부를 갖는다.

상부지지대(110) 및 하부지지대(210)의 배면쪽 양단부에는 벨트부를 각각 체결시키기 위한 세로방향으로 연장된 장공(slot hole)형상의 복수개의 벨트체결공(111, 112, 211, 212)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

벨트부는 상기 벨트체결공(111, 112, 211, 212)의 구멍 크기와, 다리 굵기별로 서로 다른 폭과 길이를 갖고 있으며, 양쪽 끝단에 벨크로 파스너가 부착되어 있는 것이 바람직하다.

상부지지대(110) 및 하부지지대(210)는 가볍고 내구성이 강하며 견고한 구조적 강성과 지지력 발생을 위해서, 유리섬유, 탄소섬유, 케블라(kevlar) 등과 같은 강화플라스틱 재질 중 어느 하나로 제작되어 있고, 강성 확보를 위한 소정 두께(예 : 3t)(여기서, 1t = 1㎜)를 갖고 있고, 복수개의 기공(113 : air hole)과, 판스프링과의 조립공차를 고려한 복수개의 판스프링 조립공(114)과, 댐핑피봇조립체(300)와의 조립공차를 고려하여 가로방향으로 연장된 장공형상의 복수개의 조립체설치공 (115)을 각각 형성하고 있는 것이 바람직하다.

상부지지대(110) 및 하부지지대(210)의 사이에 설치되는 댐핑피봇조립체(300)의 설치위치는 포켓부(320), 스프링(330) 및 가동부(340)가 무릎회전운동 연장선상에 일치되도록 곳을 기준으로 하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부지지대(110) 및 하부지지대(210)는 그의 외형에 날카로운 모서리나 버(burr) 및 흠집 등이 없고 제작 후 전부분에 걸쳐 블랙코팅(black coating)이 되어 있으며, 도장불량 및 사용시 코팅이 벗겨지지 않도록 통상의 표면처리가 되어 있는 것이 바람직하다.

각각의 내부플레이트(120, 220)는 해당 상부지지대(110) 또는 하부지지대(210)의 내측면에서 복수개의 판스프링(140, 150)을 개재한 다음에 적층되는 것으로서, 가공성, 내충격성, 내약품성이 강한 ABS(Acrylonitrile Butadiene Stryrene)수지와 같은 합성수지 재질로 제작되어 있고, 균일한 탄성력 전달을 위한 소정 두께(예 : 1t)를 갖는 것이 바람직하다.

각각의 내부플레이트(120, 220)는 그의 외형에 날카로운 모서리나 버 및 흠집 등이 없고, 복수개의 기공과, 판스프링 조립공과, 벨크로 파스너와 같은 체결수단이 고정될 고정부위를 더 형성하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 내부패드(130, 230)는 해당 내부플레이트(120, 220)의 내측면에서 벨크로 파스너를 개재한 상태로 탈부착 가능하게 적층되는 것으로서, 상기 내브플레이트(120, 220)에 비해 상대적으로 부드러운 재질, 또는 통상의 쿠션 시트(sheet)와 같은 패드 재질로 제작되어 있고, 밀착감 증대와 이질감 제거를 위한 소정 두께 (예 : 2t)를 갖는 것이 바람직하다.

물론, 내부패드(130, 230)도, 내부플레이트(120, 220)와 유사 또는 동일하게 복수개의 기공을 형성하고 있되, 이때, 내부패드(130, 230)의 기공과 내부플레이트(120, 220)의 기공을 상호 관통하게 일치시키도록 벨크로 파스너로 상호 결합시킴으로써 통기성과 착용감을 향상시키도록 설계되어 있다.

또한, 내부패드(130, 230) 및 내부플레이트(120, 220)는 상부지지대(110) 및 하부지지대(210)의 상하 높이보다 더 길게 아래쪽 또는 위쪽으로 연장되어서 인체의 피부가 직접 압박된 상태로 접촉되지 않도록 하기 위한 연장부위(121, 131, 221, 231)를 더 형성하고 있는 것이 바람직하다.

댐핑피봇조립체(300)는 상하방향을 기준으로 상부조립체(100)와 하부조립체(200)의 사이에서 인체의 무릎관절의 관절운동에 대응하게 충격 흡수 내지 분산을 역할을 담당한다.

이와 함께 댐핑피봇조립체(300)는 그의 각종 특징적인 구성 및 결합관계에 의해서, 관절운동과 유사한 피봇작동 내지 회동을 견고하고 안정되게 수행하면서, 무릎검사 결과에 따라 연골의 좌우 밸런스 불균형을 조정할 수 있게 되어 있다.

댐핑피봇조립체(300)는 무릎관련 피부와 직접 접촉되는 것을 방지하도록 무릎전용패드(201)를 각각의 내측면에 더 구비한 것이 바람직하다.

무릎전용패드(201)는 실리콘, 스펀지, 연성고무 등과 같은 통상의 쿠션 재질로 제작되어 있고, 무릎의 양측부위를 충분히 감싸주면서 보호할 수 있는 탄성력과 감촉을 제공하기 위한 소정 두께(예 : 7t)를 갖고 있는 것이 바람직하다.

무릎전용패드(201)는 벨크로 파스너와 같은 통상의 점착 수단에 의해 탈부착 가능하게 패드지지커버(202)에 결합되어 있다.

패드지지커버(202)는 무릎전용패드(201)를 지지할 수 있을 정도의 기계적 경도(예 : HV80)를 갖는 고무 또는 합성수지 재질로서 만곡되게 팽출된 플레이트 형상을 갖고 있으며, 하기에 설명할 댐핑피봇조립체(300)에 연결될 수 있는 복수개의 연결구멍(203, 204)을 형성하고 있다.

댐핑피봇조립체(300)는 그의 판형가이드(310)에 형성된 높이조절슬롯(311)과, 상부지지대(110)의 복수개의 조립체설치공(115)을 이용하여 상부지지대(110)에 결합된다. 이때, 복수개의 탈부착용 육각볼트, 너트 및 와셔를 조립체설치공(115) 및 높이조절슬롯(311)에 체결시키는 과정에서, 상부지지대(110)를 기준으로 댐핑피봇조립체(300)의 설치높이를 조절 또는 조정함에 따라, 연골의 좌우 밸런스 불균형을 해소하도록 되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구의 설치관계를 살펴보면, 상부조립체(100)는 해당 벨트부를 이용하여 대퇴부쪽에 착용되고, 하부조립체(200)는 다른 벨트부를 이용하여 경골부쪽에 착용되며, 이런 경우 댐핑피봇조립체(300)는 무릎관절의 양측에 배치되게 된다.

특히, 상부조립체(100) 또는 하부조립체(200)에서, 상부지지대(110)와 그의 내부플레이트(120)의 사이, 또는 하부지지대(210)와 그의 내부플레이트(220)의 사이에는 신체의 해부학적 형상에 대응하면서, 굴곡이 있는 하지 근육별로 각기 다른 크기의 탄성 반발력을 갖도록 서로 다른 팽출높이(h1, h2, h3)를 갖는 복수개의 판 스프링(140, 150)이 개재 및 설치되어 있다.

대퇴부를 기준으로 예를 들면, 상대적으로 팽출높이(h1)가 작은 복수개의 판스프링(140)은 다리 직경이 상대적으로 두꺼운 부위(여기서, 두꺼운 부위는 대퇴부의 위쪽부위 또는 경골부의 중간부위로서 둘레가 무릎관절에 비해 상대적으로 큰 부위임)에 설치되어 있다.

그리고, 상대적으로 팽출높이(h2, h3)가 큰 복수개의 판스프링(150)은 다리 직경이 상대적으로 얇은 부위(여기서, 얇은 부위는 대퇴부의 아래쪽부위 또는 경골부의 위쪽부위로서 둘레가 무릎관절에 비해 상대적으로 작은 부위임)에 설치되어 있다.

판스프링(140, 150)은 스테인레스 재질(예 : STS301)로서, 단면 형상적 특징을 살펴보면, 각각 상향으로 약간 경사진 양단과, 이런 양단 사이의 중간부위에서 상향으로 만곡되게 팽출된 팽출부위를 갖는다.

여기서, 판스프링(140, 150)의 양단에는 각각 상부지지대(110) 또는 하부지지대(120) 등에 설치되기 위한 복수개의 체결공이 형성되어 있다.

또한, 판스프링(140, 150)의 양단이 상향으로 각각 경사진 이유는 상부조립체(100) 또는 하부조립체(200)의 팽출 기울기에 대응하게 양단의 표면을 면접촉방식으로 조립시키기 위함이다. 또한, 이렇게 면접촉된 판스프링(140, 150)은 설계치에 대응한 정확한 탄성 반발력을 발생시킬 수 있다.

또한, 판스프링(140, 150)의 결합구조적 특징은 신체부위의 해부학적 구조에 기밀하게 대응하는 새로운 면접촉 구조를 제공하여서, 상부조립체(100) 및 하부조 립체(200)가 신체에 견고하게 결합되게 하면서, 제작 및 조립경제상의 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 서로 다른 높이를 갖는 판스프링(140, 150)은 종전의 벨트 밀착 고정 방식이나, 종래기술로서 특허출원 제10-2005-0032044호에 개시된 본 출원인의 방식에 비해 접촉부위에 복수개의 기공을 형성하여 인체의 혈액순환이 상대적으로 원활하고, 해당 판스프링(140, 150)별 탄성 반발력에 대응하게 상부지지대(110) 및 하부지지대(120)의 압박력을 조절하며, 밀착도를 최대한 증가시킬 수 있는 특징을 본 고안으로 하여금 갖게 해준다.

신체의 해부학적 형상에 대응하는 더욱 바람직한 구성을 살펴보면, 팽출높이(h2, h3)가 큰 복수개의 판스프링(150)은 그의 일측 끝단의 팽출높이(h2)로부터 타측 끝단의 팽출높이(h3)까지 판스프링(150)의 팽출부위를 경사지게 형성시키고 있다. 이는 자연스러운 착용감을 제공하여 착용자로 하여금 이질감을 없게 하고, 다리 굵기별로 밀착도를 향상시킬 수 있게 해준다.

한편, 상부조립체(100)에서 상부지지대(110)와 내부플레이트(120)는 통상의 볼트너트결합, 리벳결합, 아일렛(eyelet)결합 등을 이용하여 상호 연결될 수 있다.

또한, 판스프링(140, 150)의 양단을 상부지지대(110)에 연결시킨 후, 이런 상부지지대(110)와 내부플레이트(120)의 사이에 벨크로 파스너(145)를 체결시켜 상호 연결할 수 있다.

별도의 벨크로 파스너(145)는 내부플레이트(120)와 내부패드(130)의 사이의 연결 및 탈부착에 사용된다.

하부조립체(200)에서 하부지지대(210), 내부플레이트(220), 판스프링, 내부패드(230)간 상호 연결은 상술한 상부조립체(100)와 동일한 방식으로 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 댐핑피봇조립체(300)는 앞서 설명한 강화플라스틱 재질 중 어느 하나로 제작된 두께 3t 정도의 판형가이드(310)를 갖는다.

판형가이드(310)의 일측 부위에는 복수개의 탈부착용 육각볼트, 너트 및 와셔를 이용하여 상부지지대에 체결될 높이조절슬롯(311)이 형성되고, 이런 높이조절슬롯(311)의 연직 하향 부위에는 가이드슬롯(312)이 형성되어 있다.

높이조절슬롯(311)은 댐핑피봇조립체(300)와 상부지지대를 연결시키는 연결지점으로서의 역할과 함께, 설치위치 조정으로서의 역할을 담당하도록 상하방향으로 홈길이가 긴 장공 형상을 갖는다.

또한, 댐핑피봇조립체(300)는 판형가이드(310)의 타측 부위(예 : 우측 부위), 즉 높이조절슬롯(311)이 형성된 곳의 반대쪽에 해당하는 포켓부설치부위에 교합되어 있는 포켓부(320)와; 이런 포켓부(320)에서 하향으로 개구된 형상의 중공(inner cavity)에 안치된 스프링(330)을 포함한다.

또한, 댐핑피봇조립체(300)에서 스프링(330)과 포켓부(320) 및 가동부(340)는 공압 스프링 또는 댐퍼 내지 기타 탄성체와 같은 등가물로 대체 사용될 수 있음은 물론이다.

예컨대, 스프링(330)은 코일 스프링 형식을 갖을 수 있고, 본 고안에서 완충력과 내구성에 직접 관련된다.

스프링(330)의 제원을 살펴보면, 스프링 외경이 8 ∼ 13파이, 스프링 와이어 직경 1.5파이, 비압축 상태의 높이 60㎜, 최대 밀착고 36.5㎜, 스프링 1개당 탄성력 15kgf의 25%에 대응하게 상하 스트로크 거리(s) 15㎜, 여기서, 스프링(330)은 한 쌍의 댐핑피봇조립체(300) 각각에 설치되므로, 결국 한쪽다리에 30kg를 감당할 수 있도록 설계되어 있다.

또한, 스프링(330)은 종래기술로서 특허출원 제10-2005-0032044호에 사용된 스프링에 비해 2배정도 증대된 것으로서, 스프링 탄성력이 가해져도 무릎운동에 무리가 되지 않도록 스프링 높이를 2배로 설계될 수 있다.

특히, 스프링(330)은 그의 상하 스트로크 거리가 15㎜에서 정지되도록 포켓부(320) 및 가동부(340)의 형상 및 결합관계와 밀접한 관계를 갖는다.

또한, 댐핑피봇조립체(300)는 스프링(330)을 가압하도록 상기 포켓부(320)의 중공을 이용하여 결합되는 가동부(340)와; 상기 가동부(340)의 기저부에 연결되어 있고 상기 가이드슬롯(312)에 결합될 가이드축(351)을 갖는 가동프레임(350)을 포함한다.

또한, 댐핑피봇조립체(300)는 가동프레임(350)의 회전구돌기에 홈결합되는 배면형상으로 가동프레임(350)과의 안정된 결합구조 및 지지구조를 갖고 전체적으로 부채꼴형상으로 형성되어 있고 가이드 원호면의 상단과 하단에 각각 상단턱과 하단턱을 형성하여 스토퍼 기능을 수행하는 피봇회전유도부(370)와; 상기 피봇회전유도부(370)에서 힌지작동 가능하게 결합된 브래킷 힌지와 같은 역할을 하는 제1피봇링크(360)와; 다중 피봇링크 결합구조를 갖도록 상기 피봇회전유도부(370)에서 힌지작동 가능하게 결합된 'V'자 판형 링크와 같은 역할을 하는 제2피봇링크(380) 를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 댐핑피봇조립체(300)에서 판형가이드(310)는 그의 외형에 날카로운 모서리나 버(burr) 및 흠집 등이 없고 제작 후 전부분에 걸쳐 블랙코팅이 되어 있으며, 도장불량 및 사용시 코팅이 벗겨지지 않도록 통상의 표면처리가 되어 있는 것이 바람직하다.

판형가이드(310)는 일측 부위와 타측 부위의 사이를 소정 각도(예 : 20 ∼ 35°)로 유지되게 벤딩시키고 있어서, 상부지지대에 밀착 결합이 가능하며, 상기 소정 각도로 꺾여 있는 비율만큼 구조적 강성이 증대되고 상하방향의 좌굴이나 비틀림에 강하게 되어 있다.

판형가이드(310)의 포켓부설치부위는 폭이 좁은 홈부(313)와, 그의 아래에서 연통하여 폭이 넓은 홈부(314) 및, 포켓부설치부위의 중간 위치의 양측에 형성된 볼트구멍(315)으로 이루어져 있다.

각각의 홈부(313, 314)에는 그 홈부(313, 314)와 끼워맞춤 대우관계를 실현하기 위한 끼워맞춤홈(321)이 형성된 포켓부(320)가 슬라이딩 결합 또는 삽입 결합된다.

포켓부(320)는 나일론계열의 재질(예 : nylon-66)로 성형된 것으로서, 외형에 수축, 웰드라인, 백화현상, 버 등의 결점이 없다.

포켓부(320)는 판형가이드(310)의 포켓부설치부위의 홈부(313, 314)에 체결될 수 있도록 양측면과 상면쪽 테두리를 따라서 끼워맞춤홈(321)이 형성되어 있고, 저면쪽에 개구된 곳을 갖는 다단 탑형상의 실린더 케이스를 의미한다.

즉, 포켓부(320)는 상대적으로 좁은 외형을 갖는 상단부위(322)와 상대적으로 큰 외형을 갖는 하단부위(323) 및 상기 판형가이드(310)의 볼트구멍(315)에 볼트를 체결하기 위한 양쪽 귀부위(324)를 일체형으로 형성하며, 사출성형 등에 의해 제작되어 있다.

또한, 포켓부(320) 내부의 중공은 포켓부(320)의 외형에 각각 대응하게 좁은 공간과 넓은 공간 및 이들을 구분하는 스토퍼(stopper)와 같은 역할을 수행하는 경계면을 형성하고 있다.

포켓부(320)의 중공에서 상부쪽 좁은 공간에는 소정 공차를 유지하면서 스프링(330)이 삽입되고 기타 그리스(grease)가 더 첨가될 수 있다. 포켓부(320) 또는 가동부(340)에서 스프링의 연장성이 만나는 소정 위치에는 공기 벤트홀(도시 안됨)이 더 형성될 수 있다.

포켓부(320)의 중공에서 하부쪽 넓은 공간에는 저면의 개구된 구멍을 통하여 가동부(340)의 상단작동축(341)이 삽입된다. 이때, 상기 저면의 개구된 구멍의 단면은 상단작동축(341)의 단면과 유사 또는 동일하지만, 상호 단면면적을 살펴볼 때, 상단작동축(341)의 단면보다 소정크기의 공차만큼 약간 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

삽입 후, 상단작동축(341)의 상끝단은 포켓부(320)의 내부의 경계면에 접촉할 때 정지된다.

결국, 앞서 스프링(330)의 상하 스트로크 거리를 15㎜로 설계할 때, 가동부(340) 상부의 상하길이, 포켓부(320) 중공의 하부쪽 넓은 공간의 상하깊이, 포켓부 (320)의 개구된 곳으로부터 중공 내부의 경계면까지의 거리 중 어느 하나는 역시 '15㎜ ± 공차'가 되도록 되어 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 스프링(330)은 최대 밀착고 36.5㎜와 함께 8.5㎜의 스프링 여유값을 갖고 있되, 포켓부(320)의 내부에서 가동부(340)의 상단작동축(341)의 슬라이딩 작동과 같은 상하 스트로크 거리가 상기 스프링(330)의 상하 스트로크 거리에 대응하게 제한되어 있음으로, 결국 장시간 충격 완충작용을 수행하더라도 스프링의 내피로성 증가 문제를 해결할 수 있다.

가동부(340)는 중공축 형상을 갖는 상단작동축(341)의 아래쪽에 일체형으로 기저부(342)를 형성하고 있는 것으로서, 앞서 설명한 포켓부(320)와 동일 재질로 성형되어 있다.

가동부(340)는 일종의 피스톤축과 같이 유한한 상하 스트로크 거리 또는 슬라이딩 거리 범위내에서 스프링(330)을 포켓부(320)의 내부에서 압축 및 인장시켜 본 고안의 충격 완충작용을 수행한다.

이때, 가동부(340)의 상단작동축(341)은 스프링(330)의 하단부가 삽입되어 안치되는 스프링좌와 같은 역할을 수행하도록 위쪽이 개구되고 아래쪽이 밀폐된 중공축과 같은 형상을 갖고 있다.

상단작동축(341)의 아래쪽에서 일체형으로 형성된 기저부(342)는 측면방향을 기준으로 바라볼 때 '

'자 형상을 갖고 있다.

'

'자 형상과 같은 기저부(342)는 2개의 다리형상 위에 수평부위를 갖고 있으며, 그 수평부위 위에 상단작동축(341)을 일체형으로 형성시키고 있다. 여기 서, 기저부(342)는 가동부(340)의 정면과 배면을 연결하는 가상의 복수개의 연장선에 대응하게 각각 복수개의 설치구멍(343)을 형성하고 있다.

또한, 가동부(340)의 기저부(342)는 2개의 다리형상의 사이를 기준으로 수평부위의 저면에 함몰홈을 형성하고 있다.

가동부(340)의 기저부(342)의 함몰홈의 형상은 가동프레임(350)의 홈교합돌기(352)를 끼워맞춤 대우 형식으로 안착시킬 수 있는 형상이다.

가동프레임(350)은 역시 강화플라스틱 재질의 하나로 제작된 두께 3t의 부품으로서, 전부분에 걸쳐 블랙코팅이되어 있으며, 가동부(340)의 기저부(342)를 지지하는 역할과 함께, 가동부(340)의 상하 슬라이딩 작동을 가이드하도록 판형가이드(310)의 가이드슬롯(312)에 체결된 가이드축(351)을 갖는다.

가동프레임(350)은 가이드축(351)이 체결될 체결구멍을 갖고 상기 판형가이드(310)의 가이드슬롯(312)을 향하도록 비틀려 있는 프레임연장부위(353)와; 프레임연장부위(353)의 우측에서 상향으로 돌기된 홈교합돌기(352)와; 홈겨합돌기(352)의 아래쪽에 회전구돌기(354), 제1피봇공(355), 제2피봇공(356)을 형성한 프레임몸체(357)로 이루어진 것이다.

가동프레임(350)에서 프레임몸체(357)를 기준으로 홈교합돌기(352) 및 프레임연장부위(353)는 상대물과의 조립성 및 기능성에 문제가 없는 범위 내에서 비틀어져 있는 것이 바람직하다.

여기서, 상대물은 홈교합돌기(352)에 관하여 가동부(340)의 기저부(342)를 의미하고, 프레임연장부위(353)에 관하여 판형가이드(310)의 가이드슬롯(312)이 형 성된 부위를 의미한다.

가동부(340)와 가동프레임(350)의 결합관계를 살펴본다.

가동프레임(350)의 홈교합돌기(352)는 가동부(340)의 기저부(342)에서 2개의 다리형상의 사이에 삽입되고, 그 곳에 형성된 함몰홈에 끼워맞춤된다. 이럴 경우, 가동부(340)의 기저부(342)에 형성된 복수개(예 : 2개)의 설치구멍(343)이 가동프레임(350)에 형성된 설치구멍(358)에 각각 일치되며, 이러한 일치된 설치구멍(343. 358)과 고정볼트 또는 스피드 리벳 등을 이용하여 가동부(340)와 가동프레임(350)을 상호 결속시킨다.

피봇회전유도부(370)는 가이드 원호면(373)의 상단과 하단에 각각 상단턱(374)과 하단턱(375)을 형성하고 있다.

피봇회전유도부(370)는 나일론계열의 재질(예 : nylon-66)로 성형된 것으로서, 외형에 수축, 웰드라인, 백화현상, 버 등의 결점이 없다.

피봇회전유도부(370)는 회전구돌기(354)를 기준으로 가동프레임(350)의 일부분을 감싸게 겹쳐져서 고정되는 것으로서, 회전구고정돌기(354) 및 그 주위를 감쌀 수 있는 돌기안착홈(도시 안됨)을 피봇회전유도부(370)의 배변에 형성하여 회전구고정돌기(354)와 교합된다.

이런 교합시, 피봇회전유도부(370)의 3개의 구멍들 중 2개에 해당하는 센터구멍(371)과 한 쌍의 다중링크구멍(372)은 프레임몸체(357)의 제1피봇공(355) 및 제2피봇공(356)과 각각 일치한다.

또한, 센터구멍(371)과 제1피봇공(355)의 양측에는 패드지지커버(202)에 형 성된 연결구멍(203)과 제1피봇링크(360)의 상부측 연결구멍(361)이 일치되게 한 후, 베어링와셔, 칼라(collar)형 조임볼트 및 너트 등을 사용하여 힌지작동 가능하게 결합시킨다.

이때, 제1피봇링크(360)의 'ㄱ'자 정지단부(362)는 피봇회전유도부(370)의 상단턱(374)과 하단턱(375) 사이의 가이드 원호면(373)에 놓이게 된다. 여기서, 'ㄱ'자 정지단부(362)는 상단턱(374)과 하단턱(375) 중 어느 하나에 접촉될 때, 제1피봇링크(360)의 회동을 유한한 원호각도 범위 내에서 구속시키는 정지턱과 같은 역할을 수행한다.

한편, 제2피봇링크(380)는 가동프레임(350)과 패드지지커버(202)의 사이 공간에서 가동프레임(350)쪽으로 베어링와셔를 개재한 상태로 배치된 후, 제2피봇링크(380)의 상부측 연결구멍(381)을 가동프레임(350)의 제2피봇공(356)과 피봇회전유도부(370)의 다중링크구멍(372)에 일치시킨 다음, 해당 체결 수단(예 : 칼라형 조임볼트 및 너트, 리벳 등)으로 힌지 작동 가능하게 연결된다.

제1피봇링크(360)의 하부측 연결구멍(363)과 제2피봇링크(380)의 하부측 연결구멍(383)은 하부지지대(210)의 제3피봇공(215)과 제3피봇공(216)(도 3 또는 도 7a 참조)에 일치되고, 역시 해당 체결 수단에 의해 댐핑피봇조립체(300)의 아래쪽부위와 하부지지대(210)로 하여금 다중 피봇링크 결합구조의 힌지 작동이 가능케 해준다.

예컨대, 제2피봇링크(380)는 제1피봇링크(360)에 비해 'V'자 형상으로 형성되며, 특히 상대적으로 그의 직선 길이가 짧고, 또한 피봇 위치가 엇깔려 있으므 로, 결국 제1피봇링크(360)를 기준으로 회동이 일어날 때, 하부지지대(210)로 하여금 자연스럽고 신속하게 회동할 수 있게 해주는 역할을 담당한다.

상부지지대(110) 및 하부지지대(210)를 비롯하여, 각종 내부플레이트 및 내브패드는 복수개의 기공을 형성함과 함께, 굴곡이 있는 하지근육에 따라 각기 다른 정도의 반발력을 발생시키는 판스프링을 채용함에 따라, 장시간 착용하더라도 혈액순환을 원활히 하며 땀이 배출될 수 있도록 되어 있다.

이하, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구의 작동관계에 대해서 설명하고자 한다.

도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, 본 고안은 인체의 무릎관절을 기준으로 대퇴부 및 경골부에 착용된 후, 인체의 굴신 또는 거동에 따라서 상부조립체의 상부지지대(110)와 하부조립체의 하부지지대(210)의 사이에 배치된 댐핑피봇조립체(300)가 미리 정해진 상하 스트로크 거리(s) 범위 내에서 충격 완충작용을 수행한다.

충격 완충작용은 실제로 포켓부(320)와 스프링(330) 및 가동부(340)에서 이루어짐과 동시에, 가동부(340)와 함께 상하 슬라이딩 하는 가동프레임(350)도 판형가이드(310)에 의해 가이드되면서 병렬로 슬라이딩 작동을 수행한다.

이런 특징은 결국 상부지지대(110)와 하부지지대(210)로 하여금 상하 이동력과 함께 신체 비틀림력 등에 의한 휨변형에도 불구하고 안정된 지지력을 제공할 수 있도록 해주게 된다.

이와 함께, 본 고안은 제1 내지 제4피봇공(355, 356, 215, 216) 사이에 결합 된 제1피봇링크(360)와 제2피봇링크(380)를 포함한 다중 피봇링크 결합구조에 의해서, 상부지지대(110)와 하부지지대(210)가 댐핑피봇조립체(300)를 기준으로 무릎관절의 관절운동에 대응하여 종래 기술보다 폭넓은 회전영역 내에서 자연스럽게 접히거나 펴지는 회동을 수행하게 된다.

특히, 무릎전용패드를 결합한 패드지지커버(202)도 상기 제1피봇링크(360)의 회동과 함께 회동하게 된다.

본 고안을 착용하여 이용자(이하, '착용자'라 칭함)는 도 7d와 같이 상부지지대(110) 및 댐핑피봇조립체(300)를 기준으로 하부지지대(210)를 직각 또는 그 이상으로 굽히고, 착용자 자신의 다리도 역시 최대한 굽혀 밴드부 등을 이용하여 본 고안을 착용하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기와 같이 착용한 상태에서 다리를 펴게 되면 보다 효과적으로 대퇴골을 밀어 올릴 수 있기 때문이다.

특히, 착용자가 무릎을 90° 또는 그 이상으로 굽혀 들어올릴 경우, 하부지지대(210)와 상부지지대(210)가 거의 직각 상태 또는 그 이상으로 굽혀지게 된다.

이 상태에서는 가동프레임(350)의 가이드축(312)이 판형가이드(310)의 가이드슬롯(312)의 아래쪽에 위치하며, 스프링(330)은 비압축 상태의 높이를 유지하며, 가동부(340)는 포켓부(320)의 상하 스트로크 거리의 하사점에 위치하게 된다.

이와 같은 상태에서 착용자가 보통의 속도보다 느린속도로 조심하여 평지를 걷을 경우, 무릎 내지 무릎관절에는 순간적으로 착용자 자신의 체중의 2 ∼ 3배 정도의 외력 또는 하중이 가해질 수 있다.

특히, 다리가 일자로 뻗어지는 상황에서 체중의 2 ∼ 3배 정도의 외력이 무릎관절에 가중될 때, 이에 대응하게 가동부(340)는 스프링(330)을 압축시키고, 유한한 범위 내에서 가동부(340)의 상단작동축이 포켓부(320)의 내부로 들어가게 한다.

이와 함께 가동부(340)와 연결된 가동프레임(350)은 가이드슬롯(312)을 따라 이동하면서 안정되게 지지력의 작용 방향을 안정화시킨다.

또한, 스프링(330)의 탄성력은 상기 외력의 크기를 감쇄시키거나 외력에 의한 충격을 완화시키는 충격 완충작용을 하는데 사용된다.

이런 스프링(330)을 갖는 댐핑피봇조립체(300)는 감쇄 또는 완화된 외력을 상부지지대(110) 또는 하부지지대(210)를 통해 무릎관절을 제외한 곳으로 분산시켜, 무릎통증이 발생되지 않게 한다.

이후, 착용자가 거동을 정지하거나 안정적인 자세를 취함에 따라 상기 외력이 발생되지 않게 하는 경우, 스프링(330)의 탄성력은 일종의 탄성반발력으로 작용하여, 포켓부(320) 및 상부지지대(110)를 위로 밀어 올리게 되고, 이런 상부지지대(110)가 밀착된 대퇴부의 대퇴골이 연골로부터 이격되어 무릎의 연골에 발생하는 마찰 및 충격을 최소화하게 된다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 착용자를 정형외과적으로 도울 수 있는 사용자(예 : 정형외과 의사)는 연골 마찰 내지 통증이 발생되고 있는 도면 (a) 영역에서, 무릎검사결과 등을 토대로 하여 착용자의 연골의 좌우 밸런스를 조정함에 따라, 밸런스가 교정된 (b) 영역과 같이 해줄 수 있다.

즉, 사용자는 착용자의 무릎관절 또는 연골의 상황에 맞게, 원 c로 표시한 바와 같은 상부지지대(110)의 조립체설치공에서 복수개의 탈부착용 육각볼트 및 너트의 조임 상태를 약간 릴리스 시킨 다음, 높이조절슬롯의 크기범위 내에서 상부지지대(110)를 위로 올리거나(d), 댐핑피봇조립체(300)를 아래로 내리면서 설치높이 조정을 수행하고, 이후 다시 육각볼트 및 너트를 완전히 조여서 상부지지대(110)와 댐핑피봇조립체(300)의 체결상태를 견고하게 유지시킨다.

이런 경우, 대퇴골의 중심선(e)과 경골의 중심선(f)이 일직선상에서 일치하게 되어 연골의 좌우 밸런스 불균형을 해소하게 된다.

상기 실시예에 관한 설명은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니고, 본 실시예에서 개시된 표면처리장치의 설계 변경을 통해서 다양한 방법들이 더 존재할 수 있음은 물론이다.

즉, 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 고안은 무릎관절의 통증과 충격을 완화시키는 기본적인 기능과 함께 연골의 좌우 밸런스 불균형을 조정할 수 있는 정형외과 무릎관절 보조기구를 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 신체의 해부학적 형상에 대 응하게 다양한 팽출높이를 갖고, 굴곡이 있는 하지 근육별로 각기 다른 크기의 탄성 반발력을 갖는 복수개의 판스프링을 사용함에 따라, 더욱 신체와의 밀착도를 향상시킬 수 있고, 제작경제상 어려움을 해소하면서, 인체의 혈액순환이 원활하게 이루어지도록 상대적으로 도움을 줄 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 가이드 댐핑 완충구조에 의해 포켓부 내의 스프링을 가동부로 상하 압축 또는 인장시키면서 가이드슬롯으로 그 상하 움직임을 가이드하여 비틀림력에 강하고 안정화된 충격 완충작용을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 스프링의 수명 연장을 위해서 장시간 내피로성을 유지하도록 설계되어 있고, 스프링을 장착하고 있는 포켓부와 가동부의 형상적 특징에 의해 작동 또는 습동 노이즈가 작은 장점이 있다.

또한, 본 고안의 정형외과 무릎관절 보조기구는 하중을 가장 많이 받는 포켓부, 스프링 및 가동부를 하나의 모듈로 제작함에 따라 제품유지관리 및 교체가 용이하며, 경량이면서 구조적으로 튼튼한 재질을 사용하여 의료기기로서 손색이 없고, 환자 등과 같은 착용자들에게 신뢰성과 안전성을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims

해부학적 형상에 대응하여 대퇴부를 지지하는 상부조립체와, 상기 상부조립체의 아래쪽에서 이격된 상태로 배치된 하부조립체를 갖는 정형외과 무릎관절 보조기구에 있어서,

상기 상부조립체와 상기 하부조립체의 양측을 기준으로 서로 마주보는 양측 단부를 각각 연결하고 있는 한 쌍의 댐핑피봇조립체를 포함하고,

상기 댐핑피봇조립체가 무릎관절의 관절운동에 대응한 다중 피봇링크 결합구조와 가이드 댐핑 완충구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제1항에 있어서,

상기 상부조립체 및 상기 하부조립체는 대퇴부 또는 경골부 각각의 해당 형상에 대응하게 팽출된 만곡판 형상으로서 강화플라스틱 재질로 제작된 상부지지대 또는 하부지지대와, 상기 상부지지대 또는 상기 하부지지대의 굴곡반경에 각각 대응하게 만곡되고 합성수지 재질로 제작된 내부플레이트와, 상기 내부플레이트의 굴곡반경에 대응하게 만곡되고 상기 내부플레이트보다 상대적으로 부드러운 재질로 제작된 내부패드와, 상기 상부지지대 또는 상기 하부지지대의 배면쪽 양단부에 체결되는 복수개의 벨트부와, 상기 상부지지대 또는 상기 하부지지대와 상기 내부플 레이트 각각의 사이에서 설치되어서 굴곡이 있는 하지 근육별로 각기 다른 크기의 탄성 반발력을 갖는 복수개의 판스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제2항에 있어서,

상기 판스프링은 각기 다른 크기의 탄성 반발력을 갖도록 서로 다른 팽출높이와, 스테인레스 재질과, 각각 상향으로 약간 경사진 양단과, 상기 양단의 중간위에서 상향으로 만곡되게 팽출된 팽출부위를 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제3항에 있어서,

상기 판스프링 중 상대적으로 팽출높이가 큰 복수개의 판스프링은 그의 일측 끝단의 팽출높이로부터 타측 끝단의 팽출높이까지 판스프링의 팽출부위를 경사지게 형성시키고 있는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제1항에 있어서,

상기 다중 피봇링크 결합구조는 상기 댐핑피봇조립체의 복수개의 피봇링크 각각의 일측 단부를 피봇회전유도부에 힌지결합시키고, 상기 복수개의 피봇링크 각각의 타측 단부를 상기 하부조립체의 하부지지대에 힌지결합시키고, 상기 피봇회전유도부를 가동프레임의 회전구돌기에 홈결합시켜서, 상기 피봇회전유도부와 상기 가동프레임으로 하여금 안정된 결합구조 및 지지구조를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제1항에 있어서,

상기 가이드 댐핑 완충구조는 포켓부 내의 스프링을 가동부로 상하 압축 또는 인장시키도록 하되, 상기 가동부와 결합된 상기 가동프레임 및 그의 가이드축이 상기 포켓부 옆에 위치한 판형가이드의 가이드슬롯을 따라서 상기 가동부와 함께 병렬로 슬라이딩 작동을 실현한 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제1항에 있어서,

상기 댐핑피봇조립체는 설치높이를 조절하여 연골의 좌우 밸런스 균형을 조정하도록, 상기 상부지지대의 조립체설치공과, 상기 댐핑피봇조립체의 판형가이드의 높이조절슬롯 및, 복수개의 탈부착용 육각볼트, 너트 및 와셔를 이용하여 상기 상부조립체와 결합되는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제1항에 있어서,

상기 댐핑피봇조립체는 높이조절슬롯과 가이드슬롯을 형성한 일측 부위와 포켓부설치부위를 형성한 타측 부위를 벤딩시켜 상기 상부지지대에 밀착되게 결합되는 판형가이드와; 상기 판형가이드의 포켓부설치부위에 끼워맞춤되는 포켓부와; 상기 포켓부의 중공에 삽입된 스프링과, 상기 스프링을 가압하도록 상기 포켓부의 중공에 결합되는 가동부와; 상기 가동부의 아래쪽에서 결합되어서 상기 판형가이드의 가이드슬롯에 의해 가이드되는 가동프레임과; 상기 가동프레임의 회전구돌기에 홈결합되는 배면형상과 전체적으로 부채꼴형상을 갖는 피봇회전유도부와; 상기 피봇회전유도부의 제1피봇공에 힌지결합되고 상기 피봇회전유도부의 상단턱과 하단턱 사이의 가이드 원호면에 'ㄱ'자 정지단부를 배치한 제1피봇링크와; 상기 피봇회전유도부의 제2피봇공에 힌지결합되는 'V'자 형상의 제2피봇링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제8항에 있어서,

상기 포켓부는 나일론계열의 재질로 성형되어 저면쪽에 개구된 곳을 갖는 다단 탑형상의 실린더 케이스로서, 상기 판형가이드의 포켓부설치부위의 홈부에 대응하게 끼워맞춤홈이 포켓부의 양측면과 상면쪽 테두리를 따라서 형성되어 있으며, 상대적으로 좁은 외형을 갖는 상단부위와 상대적으로 큰 외형을 갖는 하단부위 및 상기 판형가이드의 볼트구멍에 볼트를 체결하기 위한 양쪽 귀부위를 일체형으로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제8항에 있어서,

상기 포켓부는 그의 내부 중공에서 상기 포켓부의 외형에 각각 대응하게 좁은 공간과 넓은 공간 및 이들을 구분하는 스토퍼(stopper)와 같은 역할을 수행하는 경계면을 형성하되, 상기 경계면의 형성 위치가 상기 스프링의 상하 스트로크 거리를 기준으로 정해진 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제8항에 있어서,

상기 스프링은 한쪽다리의 하중을 고려한 최대 밀착고(Max Tolerance Compression HT), 스프링 여유값, 압축 또는 인장 작동시 상하 스트로크 거리를 합한 비압축 상태의 높이(Free Height)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.
제8항에 있어서,

상기 가동부는 상기 포켓부의 중공에 삽입되며 상기 스프링을 안착시킬 수 있도록 중공축 형상을 갖는 상단작동축과; 상기 상단작동축의 아래쪽에서 일체형으로 '
'자 형상을 갖게 형성되어 상기 가동프레임의 홈교합돌기를 안착시킬 수 있는 기저부를 갖는 것을 특징으로 하는 정형외과 무릎관절 보조기구.