KR101178662B1 - 방사선투과성 물질로 형성된 의료장치용 탄성부재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄성부재(1)에 관한 것으로, 상기 탄성부재(1)는 방사선투과성물질로 이루어지는 의료장치용 탄성부재(1)이다. 이때, 상기 탄성부재(1)는 비강화플라스틱재질로 만들어진다.
의료장치, 뼈고정장치, 탄성부재
Description
본 발명은 탄성부재에 관한 것으로, 청구항 1 전단부의 의료장치에 사용되는 방사선투과성물질로 형성된 탄성부재에 관한 것이다.
의학기술 분야에는 다양한 장치들, 예를 들어 위치확인을 위한 엑스레이방출원(source of X-ray)의 광선경로를 1~2배 강화하게 되는 외부고정장치(external fixator)와 같은 장치들이 있다. 일반적으로 이러한 장치들은 금속재질로 만들어지므로 엑스레이사진에 그림자를 비추게 되어, 그 뒤의 구조가 숨겨지고, 이것은 단점으로 지적된다.
따라서, 이러한 장치의 개별적인 부분을 방사선투과성물질로 대체하여 만드는 해결책이 제시되어 왔다. 그러나, 이러한 대체는 금속으로 만들어져야 하는, 예를 들어 스프링과 같은 탄성부재에는 적용될 수 없다. 결국, 이러한 스프링은 엑스레이사진의 투과성에 영향을 주게 된다.
본 발명은 이에 대한 해결책을 제시한다. 본 발명의 목적은 방사선투과성물질로 만들어지고, 금속소자의 기계적 특성은 만족시키지만, 엑스레이사진에 그림자는 비추지 않는 탄성부재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 부재에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 의해 본질적으로 얻게 되는 장점은
? 엑스레이의 개선된 투과율
? 무게 감소
? 쉽게 부러지는 강화플라스틱(reinforced plastic)으로 만들어진 탄성부재 에 비해 우수한 유연성 등이다.
방서선투과성 플라스틱은 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene)으로 이루어질 수 있다. 보다 정확하게는, 상기 플라스틱은 2600~3500MPa, 바람직하게는 2800~3300MPa의 탄성계수를 갖는다. 상기 플라스틱의 항복변형율(yield strain)은 20~24%, 바람직하게는 21~23%가 된다. 상기 플라스틱의 공칭파단신율(nominal elongation at break)은 40~50%, 바람직하게는 43~47%가 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 탄성부재는 헬리컬스프링(helical spring) 형상으로 형성된다. 헬리컬스프링의 스프링나선의 단면은 일그러진 원형(out-of-round), 바람직하게는 4변형(quadrilateral)으로 된다. 보다 유리하게는, 상기 스프링나선의 단면은 상기 헬리컬스프링의 외측으로 테이퍼지게, 바람직하게는 사다리꼴 모양으로 형성된다.
다른 실시예에서는, 본 발명의 탄성부재는 디스크스프링으로 구성된다. 바람직하게는, 상기 디스크스프링은 중공형의 상단부가 잘린 원뿔 형상으로, 제1단부에서 제2단부를 향해 직경이 줄어들고, 다수개의 노치(notch)를 갖는다. 상기 노치는 상기 디스크스프링의 외주면을 따라, 상기 제1단부로부터 만입되어 톱니형상으로 형성된다. 상기 노치는 상기 디스크스프링의 탄성을 증가시켜주고, 디스크스프링의 파손을 방지하는 역할을 한다. 상기 중공형의 상단부가 잘린 원뿔에서 연장된, 상기 디스크스프링의 가상의 원뿔각은 전체 높이를 최적화하는 70°~140°임이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 의료장치에 관한 것으로 상기 탄성부재를 제외하고 모든 요소들은 강화플라스틱으로 만들어진다. 이러한 장치는 뼈고정장치, 종축요소(longitudinal components), 또는 그의 양자를 단단히 고정하기 위한 클램프(clamp)형상으로 실현될 수 있다. 상기 탄성부재는 상기 클램프 내부로 삽입되는 뼈고정장치, 종축요소, 또는 이들 양자를 임시적으로 고정하는 역할을 한다. 상기 탄성부재를 제외한, 상기 클램프의 모든 요소는 섬유강화플라스틱(FRP, fiber-reinforced plastic), 예를 들어 폴리아미드(polyamide)로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 본 발명은 상기 종축요소들의 상호위치결정을 위한 뼈고정장치에 관한 것이다. 이때, 상기 뼈고정장치는 상기 탄성부재를 구비한 두 개의 의료장치들로 구성되고, 상기 의료장치들은 회전축에 대해 서로 회전가능하도록 구성된다.
본 발명은 상기 탄성부재를 구비한 두 개의 의료장치로 구성되고 회전축을 중심으로 상대회전 가능한, 종축요소들의 상호 위치결정을 위한 뼈고정장치에 관한 것이다. 상기 두 클램프는 각각 적어도 두 개의 클램프죠(clamp jaws)를 포함하여 구성되어, 그 사이로 클램프개구가 형성되고, 상기 클램프의 탄성변형에 의해 상기 클램프개구가 수축되거나 팽창되는 것이 가능해 진다.
이때, 상기 각각의 클램프의 적어도 하나의 클램프죠는 보어홀(borehole)을 갖는다. 상기 보어홀은 상기 회전축과 동축이고, 상기 클램프죠를 가로질러 형성된다. 상기 두 클램프는 샤프트 상에 장착되고, 서로 동축인 상기 두 클램프의 클램프죠를 가압하기 위해 간섭부재가 구비된다. 상기 간섭부재는 회전축을 중심으로 상기 두 클램프의 상대회전가능성을 선택적으로 방해하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 축방향으로 내측에 구비된 클램프죠(이하 '내측클램프죠'라 한다)는 상기 샤프트와 계속적으로 접촉된다. 상기 두 내측클램프죠들의 서로 마주보는 표면은, 서로 맞물릴 수 있도록 톱니모양으로 형성된다. 그리고, 상기 내측클램프죠 사이에는 디스크스프링이 구비될 수도 있다. 바람직하게는 상기 간섭부재는 너트로서, 상기 샤프트의 각 말단부에서 축상으로 완전히 죄어질 수 있고, 그에 따라 축상으로 바깥쪽에 구비된 클램프죠(이하 '외측클램프죠'라 한다)가 가압될 수 있다. 그리고, 헬리컬스프링은 각 너트와 이에 인접한 상기 외측클램프죠 사이에 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 외측클램프죠와 이에 인접한 내측클램프죠 사이에는 비틀림방지를 위한 장치가 구비된다. 이때, 바람직하게는 열변환에 의해 만들어지는 코킹부재(caulking material)가 상기 샤프트의 일단부에 구비되는 것이 좋다.
본 발명과, 본 발명의 개선된 실시예들은 이하에서 몇몇 예들의 개략적인 도면과 함께 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 헬리컬스프링으로 구성된 본 발명에 의한 탄성부재의 실시예의 구성을 보인 측면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 대한 단면도.
도 3은 디스크스프링으로 구성된 본 발명에 의한 탄성부재의 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 4는 도 3의 디스크스프링의 직경을 가로질러 자른 구성을 보인 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 뼈고정장치의 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 뼈고정장치의 구성을 보인 측면도.
도 7은 도 6의 Ⅲ-Ⅲ의 선에 대한 단면도.
도 8은 도 7에 표시된 A구역의 부분확대도.
도 1 및 도 2에는 평평한 단부를 갖는 헬리컬스프링(20) 형상의 탄성부재(1)의 실시예가 도시되어 있다. 상기 헬리컬스프링의 스프링나선(2)의 단면(3)은 사다리꼴형상으로, 상기 헬리컬스프링(20)의 외주면을 향해 테이퍼지도록 형성된다.
상기 탄성부재(1)의 다른 실시예가 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. 상기 탄성부재(10)는 디스크스프링(30)으로 구성되고, 중공형의 상단부가 잘린 원뿔 형상으로 형성된다. 상기 디스크스프링(30)은 제1단부(31)로부터 제2단부(32)를 향해 테이퍼지고, 다수개의 노치(33)를 갖는다. 상기 노치(33)는 상기 디스크스프링(30)의 외주면을 따라, 상기 제1단부(31)로부터 만입되어 톱니형상으로 형성된다. 도시된 실시예에서는, 상기 중공형의 상단부가 잘린 원뿔에서 연장된, 상기 디스크스프 링(30)의 원뿔각(α)은 70°이다.
도 5 내지 도 8에는 두 개의 클램프(10)로 구성된 뼈고정장치의 실시예가 도시되어 있다. 상기 두 클램프(10)는 회전축(13)을 중심으로 상대적으로 회전될 수 있다. 또한 각각의 클램프(10)는 두 개의 클램프죠(11)로 구성되고, 상기 클램프죠(11)는 축상으로 나란히 배치되어 각각의 클램프(10)의 두 클램프죠(11) 사이에는 클램프개구(12)가 형성된다. 상기 클램프개구(12)는 채널형상으로 형성되고, 상기 회전축(13)과 직교한 채널축(17)을 각각 갖는다. 이때, 상기 클램프개구(12)는 종축고정부(18)를 수용하기에 적당하도록 형성된다. 상기 클램프개구(12)는 상기 클램프(10)의 외주면을 향해 상기 채널축(17)을 가로질러 개방되어, 상기 종축고정부(18)는 상기 회전축(13)을 가로질러 상기 클램프개구(12)에 삽입될 수 있다.
상기 회전축(13)과 동축으로 보어홀(14)이 형성된다. 상기 보어홀(14)은 하부에 위치한 클램프(10)(이하 '하부클램프'라 한다)에 포함된 두 클램프죠(11) 뿐만 아니라, 상부에 위치한 클램프(10)(이하 '상부클램프'라 한다)의 외측클램프죠(11)를 가로질러 형성된다. 반면에, 상기 상부클램프(10)의 내측클램프죠(11)는 상기 보어홀(14)을 가로지르는 샤프트(15)와 지속적으로 접촉된다. 회동가능한 상기 상부클램프(10)의 클램프죠(11)는, 상기 상부클램프(10)가 상기 하부클램프(10)에 대해 상대회전하는 것을 가능하게 한다. 상기 샤프트(15)의 양측 말단에는 외부나사산(19)이 형성되어, 너트(41)로 형성되는 간섭부재(blocking agent)(16)가 전체적으로 죄어질 수 있다. 상기 보어홀(14)과 상기 샤프트(15)의 직경은, 상기 샤프트(15)가 상기 보어홀(14) 내부에서 유격을 갖을 수 있을 정도로 형성된다.
상기 너트(41)들은 상기 샤프트(15)의 양측 단부에 축상으로 말단까지 죄어져, 축상으로 인접한 상기 외측클램프죠(11)를 각각 가압한다. 이에 따라, 상부에 위치하는 상기 너트(41)를 조이면, 상기 상부클램프(10)의 두 클램프죠(11)는 상기 하부클램프(10)의 내측클램프죠(11)를 누르게 되고, 상기 샤프트(15)에 고정된다. 또한, 이에 따라 상기 클램프(10)의 두 클램프죠(11)는 서로 눌릴 수 있게 된다. 한편, 상기 하부에 위치한 너트(41)를 조이면, 상기 하부클램프(10)의 외측클램프죠(11)는 상기 샤프트(15)와 계속적으로 접촉되는 상기 내측클램프죠(11)를 누르게 된다. 이에 따라, 상기 채널축(17)에 동축으로 삽입된 상기 종축고정부(18)는 상기 클램프죠(11) 사이에 고정될 수 있다. 또한, 상기 두 내측클램프죠(11)의 서로 인접하여 마주보는 내측표면에는 톱니(40)가 형성된다. 이에 따라, 상기 상부에 위치하는 너트(41)가 조여지면, 상기 두 내측표면은 서로 맞물려, 상기 두 클램프(10)가 상기 회전축(13)을 중심으로 서로 상대회전하는 것이 방지된다.
상기 각각의 클램프개구(12)는, 상기 너트(41)와 상기 외측클램프죠(11) 사이에 위치하는 상기 헬리컬스프링(20)의 탄성변형에 의해 팽창하거나 수축될 수 있다. 또한, 상기 상부클램프(10)의 내측클램프죠(11)는, 상기 두 내측클램프죠(11) 사이에 구비된 디스크스프링(30)에 의해, 상기 상부클램프(10)의 외측클램프죠(11)를 향해 눌린다. 이에 따라, 맞물렸던 상기 톱니(40)가 서로 풀어져, 상기 두 클램프(10)는 회전축(13)을 중심으로 상대회전할 수 있게 된다.
상기 헬리컬스프링(20)에 의해 이루어지는 탄성 프리스트레싱(elastic pre-stressing)은 상기 헬리컬스프링(20)을 적절하게 설계하여 얻어질 수 있다. 또한, 상기 두 클램프개구(12)는 상기 채널축(17)을 가로질러 형성되는데, 이때 상기 두 클램프개구(12)에는 상기 회전축(13)으로부터 이격되어 고정부(constriction)(25)가 각각 형성된다. 상기 클램프개구(12)의 가장자리에는 확장부(26)가 형성되어, 상기 종축고정부(18)가 상기 클램프개구(12) 내부로 용이하게 삽입될 수 있다.
상기 회전축(13)을 중심으로 한, 상기 각각의 클램프(10)의 두 클램프죠(11)의 상대회전(또는 비틀림)은 회전방지장치(42)에 의해 방지된다. 상기 상부클램프(10)의 경우, 상기 회전방지장치(42)는 상기 클램프죠(11) 사이에 구비되는 핀(43)으로 구성된다. 상기 하부클램프(10)의 경우, 상기 회전방지장치(42)는 상기 샤프트에 형성되는 키시트(key-seat)(22)와 이에 대응되는 홈(23)으로 구성된다.
그리고, 상기 샤프트(15)의 일단부에는 코킹부재(caulking material)(21)가 구비된다.바람직하게는 상기 코킹부재(21)는 열변환에 의해 만들어진다.
본 발명은 탄성부재 및 이를 이용한 의료장치, 그리고 이들을 구비한 뼈고정장치.
Claims (25)
- 뼈고정장치, 종축요소(longitudianl components), 또는 뼈고정장치와 종축요소의 양자를 고정하기 위한 클램프(clamp) 형상으로 되는 의료장치에 있어서,상기 의료장치는 방사선투과성 물질의 탄성부재를 포함하고,상기 탄성부재는 플라스틱으로 만들어지고,상기 의료장치의 탄성부재를 제외한 모든 구성요소는 강화플라스틱으로 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라스틱은 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene)임을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플라스틱은 2600~3500MPa의 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 플라스틱은 2800~3300MPa의 탄성계수를 갖는 것을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 플라스틱의 항복변형율(yield strain)은 20~24%가 됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 플라스틱의 항복변형율(yield strain)은 21~23%가 됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 플라스틱의 공칭 파단신율(nominal elongation at break)은 40~50%가 됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 플라스틱의 공칭 파단신율(nominal elongation at break)은 43~47%가 됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성부재는 헬리컬스프링(20) 모양으로 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 헬리컬스프링(20)의 스프링나선(2)의 단면(3)은 사변형으로 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 헬리컬스프링(20)의 스프링나선(2)의 단면(3)은 상기 헬리컬스프링(20)의 외측을 향해 사다리꼴 형상으로 테이퍼지도록 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄성부재는 디스크스프링(30)으로 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 디스크스프링(30)은 중공형의 상단부가 잘린 원뿔 형상으로 형성되고, 제1단부(31)로부터 제2단부(32)를 향해 테이퍼지며, 상기 디스크스프링(30)의 외주면에는 상기 제1단부(31)로부터 만입되어 톱니형상으로 형성되는 다수개의 노치(33)가 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 중공형의 상단부가 잘린 원뿔형상에서 연장된, 상기 디스크스프링(30)의 원뿔각은 70°~140°임을 특징으로 하는 의료장치.
- 삭제
- 뼈고정장치, 종축요소(longitudinal components), 또는 뼈고정장치와 종축요소의 양자를 고정하기 위한 클램프(clamp)형상으로 되는 제 1 항의 의료장치에 있어서,A) 상기 탄성부재는 상기 클램프 내부로 삽입되는 뼈고정장치, 종축요소 또는 뼈고정장치와 종축요소의 양자를 임시적으로 고정하는 역할을 하고,B) 상기 탄성부재를 제외한, 상기 클램프의 모든 구성요소는 섬유강화플라스틱(FRP, fiber-reinforced plastic)으로 형성됨을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 섬유강화플라스틱은 폴리아미드(polyamide)임을 특징으로 하는 의료장치.
- 제 16 항의 의료장치 두개를 포함하여 구성되고, 회전축을 중심으로 상대회전 가능한 종축요소들의 상호 위치결정을 위한 뼈고정장치에 있어서,A) 상기 두 클램프(10)는 각각 두 개의 클램프죠(11)를 포함하여 구성되고,B) 상기 두 클램프죠(11) 사이에는 클램프개구(12)가 각각 형성되며,C) 상기 클램프(10)의 탄성변형에 의해 상기 클램프개구(12)가 선택적으로 수축되거나 팽창될 수 있고,D) 상기 각각의 클램프(10)의 적어도 하나의 클램프죠(11)에는 보어홀(14)이 형성되는데, 상기 보어홀(14)은 상기 회전축(13)과 동축이고, 상기 클램프죠(11)를 가로질러 형성되며,E) 상기 두 클램프(10)는 하나의 샤프트(15) 상에 장착되고,F) 서로 동축인 상기 두 클램프(10)의 상기 클램프죠(11)를 가압하기 위해 간섭부재(16)가 구비되어, 회전축(13)을 중심으로 상기 두 클램프(10)의 상대 회전가능성을 선택적으로 방해함을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 클램프(10)의 축상으로 내측에 구비되는 클램프죠(11)는 상기 샤프트(15)와 서로 견고하게 접촉됨을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 축상으로 내측에 구비되는 클램프죠(11)들의 서로 마주보는 표면에는 톱니(40)가 형성되어, 서로 맞물릴 수 있음을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 축상으로 내측에 구비되는 두 클램프죠(11) 사이에는 디스크스프링(30)이 구비됨을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 간섭부재(16)는 너트(41)로서, 상기 샤프트(15)의 양단에 축상으로 말단까지 죄어짐으로써, 축상으로 외측에 구비되는 클램프죠(11)를 가압할 수 있음을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 각각의 너트(41)와 이에 인접하여 축상으로 외측에 구비되는 클램프죠(11) 사이에는 헬리컬스프링(20)이 구비됨을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 축상으로 외측에 구비된 상기 클램프죠(11)와, 이에 인접하여 축상으로 내측에 구비된 클램프죠(11) 사이에는 비틀림 방지를 위한 장치(42)가 구비됨을 특징으로 하는 뼈고정장치.
- 제 18 항에 있어서, 상기 샤프트(15)의 일단부에는 코킹부재(21)가 구비되고, 상기 코킹부재(21)는 열변환에 의해 만들어짐을 특징으로 하는 뼈고정장치.
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