KR20000016381A - 신장가능한 클램프 - Google Patents

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KR20000016381A
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웨슬레 디. 존슨
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메타젠 엘엘시
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Abstract

클램프는 소정된 형상과 크기의 조임가능한 부분을 가진 물품을 조이기위해 제공된다. 이 클램프는 적어도 부분적으로 초탄성 합금으로 형성되고, 그리고 조임가능한 부분보다 약간 작은 개구를 안에 가지고 있다. 이 클램프 몸체는 부착수단을 포함하고 있고 이 부착수단은 작은 구멍의 형태로 될 수 있으며, 이 부착수단에 이 물품의 조임가능한 부분을 수용하도록 탄성적으로 이 개구가 확대되도록 하는 충분한 크기와 방향으로 외부 신장력이 적용될 수 있다. 이 신장력이 해제될 때 이 개구는 초기 크기로 탄성적으로 수축하여 이 조임가능한 부분을 클램핑시킨다. 이 신장력을 이 몸체에 부여하기위해 이 클램프 몸체에 부착가능한 도구가 또한 제공된다.

Description

신장가능한 클램프
인공삽입물의 적용 또는 뼈와 골편을 함께 유지하는 것을 포함하는 현대 외과 기술에 있어서, 다양한 파스너가 이 외과의사에 의해 이용될 수 있다. 아마도 가장 넓게 사용되는 파스너는 다양한 뼈와 인공삽입물에 있는 사전 드릴가공된 안내구멍내로 체결되는 골나사이다. 예를들면 미국 특허 제 5,466,238호 및 제 5,474,553호를 참조하라.
골나사는 주로 기계적인 파스너이다. 이들은 공통적으로 고가이고 그리고 환자가 수술실에 있을 때 사용할 준비가 되도록 다양한 크기로 준비되어 있어야 한다. 골나사는 건강한 조직을 범하는 성향이 있고 그리고 이 나사가 강화된 외피 또는 로드를 뼈에 고정시킴으로써 뼈를 강화하는 작용을 할 수 있어도, 이 뼈 자체는 나사구멍 주위의 응력집중을 야기하는 결과로서 그리고 장시간에 걸쳐 삽입물에 의한 뼈의 스트레스성 보호로 인하여,보다 약하게 된다. 골나사가 위치되어야할 위치에 외과의사가 적적하게 위치하도록 노력이 취해져야 하며, 그리고 일단 골나사가 뼈에 체결되면, 이 나사의 위치는 변화될 수 없다. 오히려, 상이한 위치가 요구되면, 뼈에 별개의 구멍이 드릴 가공되어야 한다.
보다 상세하게는, 골절된 뼈 또는 고정부위를 안정화시키는 절차에 있어서,플레이트 또는 로드를 골구조에 고정하는데 그리고 골나사와 플레이트 또는 로드 사이의 교합을 제공하는데 골나사를 이용하는 것은 일반적인 것이다. 이 나사와 이 플레이트 또는 로드 사이의 교합은 통상 기계적이어서 나사산부가 있는 파스너, 와셔 ,및/또는 크림프된 접합부를 포함하고 있다. 충분한 토크 또는 다른 힘이 이 교합의 적절한 잠금과 수명을 보장하도록 작용되어야 한다. 부적절한 교합장치는 접합부가 느슨해져 잘못된 골절, 고정을 야기한다. 따라서 이러한 성질의 교합장치의 성공은 외과의사의 지식과 기술에 매우 의존한다.
다른 파스너들은 인공 히프의 삽입에 있어서 환자의 근위 대퇴 골수내의 골관에 있는 삽입된 히프 간을 고정하기위해 채용된 타입과 같은 시멘트질의 이용을 포함하고 있다. 또한 다른 파스너들은 예를들면 제위치에 골편을 유지시키기위해 골절된 뼈 주위를 지나가게 되는 금속 케이블을 포함하고 있고, 이 밴드의 끝부들은 나사산부가 있는 파스너의 이용을 통해 또는 클림핑에 의해 함께 유지된다.
확실하게 필요되는 것은 금속, 플라스틱, 합성물 및/또는 세라믹의 구조물들을 뼈에 또는 그들 자체에 고정하는 범용이고, 신뢰성이 있으며 그리고 일정한 교합을 제공하는 교합장치이다. 교합장치는 또한 뼈에 대한 전체 관절 대체물을 안정화시켜 이 삽입물에 강화물을 고정시켜 외과에서 만날 수 있는 뼈손실 또는 뼈 결함을 수용한다.
본 발명은 클램핑 및 조임 장치의 분야에 관한 것이며, 특히 뼈와 인공삽입물의 고정을 위해 의학분야에서 사용되고 있는 장치에 관한 것이다.
도 1은 밴드의 끝을 함께 잠금한 것으로 도시된 본 발명의 잠금장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 밴드의 사시도
도 3은 도 1의 클램프에서 사용되는 타입의 클램프 몸체에 대한 사시도,
도 4는 클램프 몸체가 단면도로 도시된 상태에서 도 3의 클램프를 도시한 평면도,
도 5는 도 3의 선 5-5을 따라 취한 단면도,
도 6은 본 발명의 클램프와 함께 사용하기위한 수동 힘발생장치의 사시도,
도 6A 및 도6B는 도 6에 도시된 장치의 요소에 대한 사시도,
도 7은 지지로드에 클램핑된 족나사의 아암과 연관하여 도시된 본 발명의 클램프의 사시도,
도8은 일부 단면도로 도시된 도 7의 장치에 대한 단면도,
도 9는 수정된 클램프 몸체의 사시도,
도 10은 도 9에 도시된 바와같은 부착된 클램프를 갖춘 밴드의 평면도,
도 11은 도 9의 클램프와 함께 이용할 수 있는 도구의 일부에 대한 사시도,
도 12는 본 발명의 클램핑 장치의 전개 사시도,
도 13은 밴드상의 비잠금된 위치에서 도 12의 평면도, 그리고
도 14는 잠금위치에서 도 12의 장치의 평면도.
본 발명은 넓게 말하면,소정된 형상과 크기의 조임가능한 부분을 가진 물품을 강성적으로 그러나 해제가능하게 조임시킬수 있는 클램프를 제공한다. 의학분야에서, 이 클램프는 골편을 함께 유지하기위해 골을 에워싸는 밴드와 연관하여 사용될 수 있고, 또는 인공삽입물의 부분들을 함께 클램핑시키는데 사용될 수 있다. 이 클램프는 적어도 부분적으로 초탄성합금으로 바람직하게 형성되는 탄성체로 구성된다. 이 탄성체는 자체 안으로 뻗어서 바람직하게 자체를 관통하는 개구를 가지며, 이 개구는 조임가능한 부분보다 약간 작은 크기로 되어있다. 이 클램프는 조임가능한 부분을 수용하기에 탄성적으로 충분히 개구가 확대되도록 하는 방향과 크기로 외부 신장력이 적용될 수 있는 부착수단을 포함한다. 이 클램프를 신장시키는 기구는 삽입물의 디자인에 있어서는 필수적이며, 그리고 외력이 잠금기구에 대하여 클램프를 이동시키도록 적용될 수 있다. 이 신장력이 해제될 때 이 개구는 조임가능한 부분을 탄성적으로 클램핑한다.
바람직하게는, 이 탄성체는 2 개의 다른 직교방향중 어느 한 방향으로의 크기보다 작은 제1 직교방향으로의 크기를 가지며, 이 부착수단은 제1 직교방향에 수직한 방향으로 개구가 확대되도록 위치되어 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 직교방향에 수직한 방향으로 이 탄성체내에 이 개구가 뻗어 있고, 그리고 다른 하나의 실시예에서, 이 개구는 제1 직교방향에 평행한 방향으로 이 탄성체내에서 뻗어있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 도구한벌은 키트 소정된 형상과 크기의 제1 및 제2 섹션을 가진 조임가능한 부분을 지닌 물품, 그리고 이 물품을 강성적으로 그러나 해제가능하게 조이기위한 클램프로 구성되는 것으로 제공된다. 이 클램프는 이 탄성체내에서 뻗은 개구를 가진 탄성체로 구성되며, 이 개구는 조임가능한 부분의 제1 조임가능한 섹션보다 약간 작은 크기로 되어있지만 조임가능한 부분의 제2 섹션보다 약간 큰 크기로 되어있다. 이 클램프는 클램프 개구의 공동으로 작용하는 탄성팽장을 가지고 제1 섹션에서 제2 섹션으로 상기 클램프가 이동하도록 하는 방향과 크기로 외력이 작용될 수 있는 부착수단을 포함하며, 이에의해 상기 클램프는 상기 조임가능한 부분을 탄성적으로 클램프시킨다.
가장 바람직한 실시예에서, 본 발명은 적어도 부분적으로 초탄성 합금으로 형성되어 있고 관통하여 뻗어있는 개구를 가진 몸체를 지닌 클램프로 구성된 밴드 클램핑 도구한벌을 제공한다. 이 도구한벌은 길다란 밴드, 이 밴드를 맞물림하는 면을 가진 클램프 로크를 포함하고 있고 이 클램프 로크는 클램프에 있는 개구보다 약간 큰 단면형태를 가진 제1 부분, 클램프에 있는 개구보다 약간 작은 단면형태를 가진 제 2 부분, 그리고 상기 제1 및 제2 부분 사이에서 테이퍼진 미끄럼면을 가진 중간 부분을 포함하고 있다.이 미끄럼면은 공동으로 작용하는 클램프의 탄성팽창을 가지고 제2 섹션에서 제1 섹션을 향하여 테이퍼진 미끄럼면을 따라 클램프가 가압되도록 형성되어 있고, 그 결과 이 미끄럼면을 따라 이 클램프를 가압하는 힘이 해제될 때 이 플램프는 상기 밴드를 탄성적으로 클램핑시킨다.
본 발명은 의학분야에서 특히 이용성을 가지고 있는데, 여기에서 본 발명은 골편을 안정화시키도록 에워싸고있는 밴드의 단부를 함께 유지시키는데, 그리고 족나사 장치, 외상 고정 장치, 외부 고정 장치와 같은 다양한 골 인공삽입물의 조립에 조력하는데 , 그리고 결여 골을 대체시키도록 삽입물에 강화부를 고정하는데 채용될 수 있다.
다음의 설명으로부터 명백한 바와같이, 본 발명의 클램프는 바람직하게는 니티놀과 같은 초탄성 합금으로 적어도 부분적으로, 보다 바람직하게는 전적으로 형성된 탄성 클램프 몸체를 이용하여 만들어지며, 이 몸체는 개구를 가지고 있다. 몸체 재료의 탄성 특성은 이 몸체가 신장되는 것을 가능하게 하여 개구의 축선에 수직인 평면에 있는 개구의 하나 또는 그이상의 크기를 확대시켜 이 개구가 밴드 또는 케이블 또는 다른 방식으로는 이 개구를 통하여 끼울수 없는 물품의 다른 조임가능한 부분(함께 클램핑되는 여러 물품을 포함함)을 수용할 수 있도록 한다. 이 개구를 확대시키는 힘을 해제하면, 이 개구의 벽들은 조임가능한 부분을 클램핑시켜 이것을 제위치에 클램핑시킨다. 여기에서 사용되는 바와같이, 클램프 몸체에 관련하여 탄성은 외력의 작용시 원래의 형상으로부터 변형되어 이 힘이 해제될 때 원래의 형상으로 복귀하는 몸체의 성질을 언급한다.
도 1 내지 도 5는 밴드의 끝을 함께 유지하는데 채용되는 본 발명의 클램프를 도시하고 있다. 클램프와 밴드 조합은 전체적으로 평행육면체형상의 클램프 몸체(12)를 포함하여 도 1에서 10으로 도시되어있고, 이몸체는 세 개의 직교 치수중에서 가장 작은 두께치수(도 3에서 "t"), 그리고 대략 동일한 다른 두 개의 치수 즉 높이와 폭을 갖추고 있다. 전체적으로 직사각형의 개구(14)가 클램프 몸체(12)의 폭을 통해 뻗어있다. 구멍(16)의 형태인 부착수단이 클램프 몸체의 4개의 코너에 인접하여 형성되어있고, 구멍은 클램프 몸체의 두께를 통해 적어도 부분적으로 뻗어있다. 이하 설명되는 바와같이, 도 6에 도시되는 힘 적용장치의 핀이 이들 구멍(16)내로 삽입될 것이다.
금속 밴드가 18로 도시되어있는데, 이 밴드는 전체적으로 직사각형 단면의 길다란 몸체(20)(도 2)를 갖추고 있다. 밴드(18)는 바람직하게 그 길이를 통해서 실제적으로 균일한 치수이지만, 한 끝에서 확대된 섹션(22)을 갖출 수 있다. 밴드의 치수는 높이(도 2에서 "h")가 클램프 몸체에서 개구(14)의 대응 높이보다 약간 작기 때문에 개구(14)를 통해서 자유로이 통과할 수 없다. 밴드는 티타늄과 같은 임의의 적절한 금속으로 될 수 있다. 니티놀 또는 다른 초탄성 합금이 밴드재료로서 채용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 힘 발생장치(30)는 클램프의 몸체에서 강력한 신장력을 발휘하도록 채용될 수 있어서 클램프 몸체에서 개구를 확장시킨다. 장치(30)는 2개의 길다란 섹션(32,34)으로 구성되어있다. 섹션(32)은 그 길이의 일부를 따라서 길고 전방으로 개방된 슬롯(35)을 갖추고있는데, 이 슬롯은 스트레스 경감 보어(36)에서 후방에서 끝난다. 그 전방 끝 근처에서, 슬롯(35)은 넓혀져 전체적으로 타원형 또는 육상경기장 형상을 한 길다란 개구(33)로 된다. 섹션(32)은 도 2 및 도 3에 도시된 클램프 몸체의 부착구멍내에 수용되도록 이격되고 방향이 향해있는 전방으로 돌출한 핀(37,40)을 갖춘 돌출부분에서 전방에서 끝난다. 아암(38)으로부터 돌출한 핀(37)은 클램프 몸체의 상부 2개의 구멍에 수용되고, 그리고 아암(39)으로부터 돌출한 핀(40)은 클램프 몸체의 하부 구멍에 수용된다. 구멍(16)은 바람직하게 핀과 구멍사이에 최대의 면접촉을 위해서 그리고 몸체의 이웃하는 에지와 구멍사이의 몸체의 전단면 면적을 최대로 하기 위해서 핀(37,40)과 같은 직사각형으로 되어있다.
섹션(34)은 그 전방 끝근처에서 측면으로 뻗은 그리고 섹션(32)의 타원형 개구(33)에 수용되는 크기로 되어있는 캠 돌출부(41)를 갖추고 있다. 돌출부(41)는 핸들로서 작용하는 섹션(32,34)의 후방부가 도 6에서 화살표로 도시된 바와같이 함께 조여질 때 개구(33)의 대향 벽과 캠은 분리되고 그리고 그 외부 표면은 결합되는 크기로 되어있고 그 모양은 타원형이다. 핸들을 함께 조이므로서, 핀(37,40)은 분리되고, 도면에 도시된 바와같이, 도 3의 클램프 몸체를 수직으로 신장시키며, 그래서 밴드(18)를 충분히 수용하도록 개구(14)의 높이를 약간 확대시킨다. 개구(14)가 이러한 확대된 위치에서 유지되는 동안, 밴드는 확대된 부분(22)이 개구 입구근처의 클램프 몸체의 면과 접합할 때까지 개구를 통해 삽입될 수 있고, 그래서 밴드는 함께 유지되거나 또는 지지되는 뼈, 인공삽입물 또는 다른 물품주위를 통과할 수 있고, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와같이 개구(14)를 통해 다시 삽입될 수 있다. 신장력을 해제하므로서, 개구(14)의 높이는 최초 크기로 탄성적으로 수축되어 개구에 수용된 밴드부분에 대하여 강력하고 그리고 확실하게 클램프된다.
도 1의 장치는 제 위치로 가면, 확대장치의 핀(40)을 다시 삽입하므로서 용이하게 조절할 수 있고, 개구(14)를 약간 확대 개방하면, 밴드를 헐렁하게 하고 그리고 클램프 장치가 정확하게 다시 자리잡으면, 힘이 제거되어 밴드를 클램프 몸체(12)에 확실히 다시 클램프한다. 또한, 밴드를 니티놀과 같은 초탄성 합금으로 만들면, 밴드자체는 클램프될 뼈 또는 다른 목적물에 대하여 탄성적으로 확대될 수 있는데, 밴드의 끝은 클램프 몸체에서 확실히 클램프되고, 그러므로 밴드는 목적물에 연속적인 클램프 압력을 발휘한다.
아래에서 더욱 상세히 설명하는 바와같이, 초탄성 합금은 소위 후크의 법칙 영역을 넘어 탄성적으로 변형할 수 있다. 니티놀과 같은 초탄성 합금의 클램프 몸체를 형성하므로서, 일정한 범위까지 몸체를 탄성적으로 변형할 수 있어서 개구에서 클램프될 물품과 몸체 개구의 더 큰 치수 공차를 허용한다.
도 7은 50으로 족나사를 개시하고 있다. 족골나사는 다수의 척추체에 위치될 수 있고 그리고 로드와 상호연결될 수 있어서 척추를 안정시키고 뼈고정을 증진한다. 상호연결 로드(58로 도시됨)는 각각의 족나사의 헤드에서 적절히 설계된 요크구조물에 위치된다. 도 7에서, 나사(50)는 나사부 길이(52)와 로드(58)를 수용하는 한쌍의 이격된 아암(54,56)으로 형성된 요크를 갖추고 있다. 도 7 및 도 8에서 잘 이해되는 바와같이, 로드(58)는 아암 자체가 서로쪽으로 가압될 때 아암(54,56)사이에서 클램프되고, 그리고 이것이 아래에서 설명하는 바와같이 클램프 (60)의 기능이다.
클램프(60)는 물품의 조임가능한 부분을 수용하기위한 개구(62)가 도 3에서 개구(14)의 경우는 다소 넓었지만 클램프몸체의 더 작은 두께치수로 형성된 것을 제외하고 도 3의 클램프와 유사하다. 파스너 구멍(64)은 클램프 몸체(60)의 코너 근처에 형성되어있고, 그리고 도 6에 도시된 바와같은 힘 발생수단은 도 7에서 화살표(B)의 방향으로 확대되도록 클램프 몸체(60)를 신장시키기 위해 채용된다. 개구(62)는 양 아암(54,56)의 상부 끝을 수용하기위해서 화살표(B)방향으로 확대되도록 크기가 되어있다. 이들 아암의 상부 끝은 도 8에 가장 잘 도시된 바와같이, 외부로 약간 오프셋된 어깨부(66)를 갖출 수 있어서 아암(54,56)과 로드(58)를 함께 잠그는데 클램프 몸체(60)를 돕는다. 어느 경우에도, 신장력이 해제되면, 개구(60)는 최초의 위치로 탄성적으로 수축하고 그리고 아암(54,56)의 끝에 강력하게 클램프하여 이들 아암이 이들사이에서 로드(58)를 클램프하도록 한다. 도 8을 참조하면, 클램프 몸체(60)는 한번 제 위치에 오면, 하부 표면(68)은 로드(58)와 하향접촉하는 위치로 오게되고, 그러므로 로드를 제 위치에 더욱 확실히 고정한다.
본 발명은 뼈 인공삽입물의 몸체에 강화부를 부착하기위해 특히 적용된다. 예를들면, 전체 무릎 대체물에 있어서, 경골 고평부아래에서 또는 대퇴 박스내부에서 강화부는 지지 뼈구조에서 결손 또는 뼈의 결함을 채우기위해 가끔 필요하다. 하나의 실시예에서, 강화부는 삽입물과 면하는 표면에서 슬롯으로 설계하여 강화가 필요한 삽입물 표면으로부터 뻗어있는 원통형 페그(peg)위를 미끄러진다. 바람직하게 니티놀 또는 다른 초탄성 합금으로 만들어진 잠금 밴드는 확대되어 강화부와 인공삽입물주위에 고정되고 그리고 도 3에 도시된 것과 같은 클램프 몸체에 의해 제위치에 유지된다. 밴드를 확대하는데 사용된 신장력이 해제될 때, 밴드는 짧아지고 그리고 강화부에 클램핑 힘이 발휘되어, 이것을 삽입물에 고정한다. 유사하게, 삽입물은 전체 히프 손상 고정과정에서 히프간 또는 관골부 컵에 본 발명에 의해 신뢰성있게 부착할 수 있다.
그 이상의 이용예로서, 손상 고정장치가 본 발명의 사용을 통해 조립될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 알려진 구조의 골판이 미끄럼기구에 의해 함께 연결되는 2개 또는 그 이상의 섹션으로 형성된다. 미끄럼기구의 부분은 본 발명의 클램프를 확대하므로써 미끄럼운동에 대하여 함께 고정될 수 있어서, 미끄럼기구의 부분은 클램프 몸체에서 개구에 수용되어있다. 신장력을 해제하므로써, 클램프는 미끄럼기구의 부분을 함께 확실히 잠근다.
사용의 다른 실시예로서, 본 발명은 가끔 골절 뼈에 사용되는 외부 고정장치와 연결하여 사용될 수 있다. 외부 고정은 골절 뼈의 부분내로 경피의 핀을 위치시키는 것을 포함하고 그리고 핀을 외부 구조에 연걸하여 골절 뼈를 안정시킨다. 외부 구조는 경피의 핀을 연결로드에 잠그는 클램핑 기구를 채용한다. 연결로드는 전형적으로 끼움식이고 그리고 끼움섹션을 함께 고정하는데 클램프를 사용한다. 본 발명의 클램프는 핀과 로드를 함께 견고하게 클램프하도록 그리고 끼움로드 섹션을 상대운동에 대하여 함께 클램프하도록 구성될 수 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 밴드 클램핑 시스템이 전체적으로 편평한 플레이트형태의 클램프(80)로 구성되어 도시되어있다. 플레이트는 전체적으로 모양이 평행육면체이고, 그리고 전체적으로 직사각형의 중앙 개구(82)는 그 두께를 통해서 뻗어있고, 개구의 코너(84)는 도면에 도시된 바와같이 부드럽게 둥글게 되어있다. 도시된 바와같이, 클램프(80)는 측벽(88) 그리고 더 짧은 끝벽(90)을 갖춘 직사각형의 프레임의 형태이다. 밴드 수용 개구(86)는 도시된 바와같이, 양 측벽(88)을 통해서 형성되어있다. 도 9의 클램프는 클램프 개구(86)의 폭보다 약간 더 큰 폭을 갖춘 밴드(92)(도 10)와 연결하는데 사용된다.
도 1 내지 도 6과 관련하여 설명한 것과 유사하게, 도 10에 도시된 화살표의 방향으로 클램프(90)에 신장력의 적용은 개구(86)가 신장되도록 하여 밴드는 개구내에서 수용될 수 있다. 도 10에서, 밴드(92)는 자유단(94)을 갖추어 도시되어있고, 밴드는 뼈와같은 목적물의 주위로 개구(86)를 통과하고, 그리고 동일한 방향으로 개구(86)를 통해 다시 지나간다.
도 11은 도 6, 도 6A 그리고 도 6B에 도시한 것과 유사한 확대공구의 일부를 도시하고 있고, 그리고 이들 도면을 참조하며 그리고 핸들(34,32)이 함께 수동으로 조여질 때, 이러한 장치의 조오(jaw)가 캠작동되어 이격되는 방법을 표시하고 있다. 도 11의 장치는 도 6에서 돌출부분으로부터 뻗은 핀(37)이 도 11에서 부드럽게 둥근 돌출부(96)로 대체된 것을 제외하고 도 6에 도시된 것과 동일하다. 각각의 돌출부는 도 9 및 도 10에 도시된 클램프의 끝벽의 내부 표면(100)에 대하여 면 대 면 접촉하기에 알맞도록 형상과 모양이 되어있다. 즉, 도 11의 돌출부(96)는 도 9의 클램프의 편평한 표면(100)과 접촉하는 바깥쪽으로 면하는 편평한 표면(97)과, 클램프의 부드럽게 둥근 코너(84)와 접촉하는 부드럽게 둥근 코너(98)를 갖추고 있다. 바람직하게, 클램프의 끝벽의 내부 표면과 돌출부(96)의 외부 표면은 조심스럽게 형성되어 이들은 클램프가 확대될 때 실제로 스트레스의 집중없이 그리고 폭넓은 면 대 면 접촉으로 만난다. 바람직하게, 클램프의 확대가 이루어질 때, 측벽(88)은 실제로 동일한 인장을 받는다.
본 발명의 다른 실시예가 도 12 내지 도 14에 도시되어있다. 도 12에서, 클램프는 전체적으로 모양이 평행육면체이고, 그리고 길다란 중앙 개구(112)를 갖추고 110으로 도시되어있다. 개구의 끝은 114로 도시된 바와같이, 부드럽게 둥글다. 도 9의 클램프와 유사하게, 도 12의 클램프는 긴 측벽(116)과 짧은 측벽(118)을 갖춘 전체적으로 직사각형의 프레임으로 구성되어 있는데, 측벽사이의 개구(112)의 폭은 밴드의 폭이 개구를 통해서 한두번 용이하게 통과할 수 있게한다.
도 12에 클램프 로크가 전체적으로 도시되어 있다. 이것은 클램프에서 개구(112)의 둥근 끝(114)과 미끄럼 가능하게 결합하는 둥근 외부 표면(124)을 갖춘 전체적으로 평행한 한쌍의 바아(122)로 구성되어있다. 바아(122)는 지주(126)에 의해 그 끝들중에 하나에 결합되어있다. 바아와 지주는 바람직하게 금속으로 되어있고, 그리고 함께 용접될 수 있다.
도 13을 참조하면, 금속 밴드는 130으로 도시되어 있는데, 밴드는 클램프(110)에서 개구를 통과한다. 클램프 로크(120)는 지주(126)사이에서 그리고 바아(122)사이에서 밴드(130)가 통과하는 위치에 도시되어있고, 바아(122)의 자유단은 클램프에서 개구를 들어가는 방향으로 되어있다. 도 13은 로드의 외부로 만곡된 표면(124)이 약간 경사져서 이들이 지주(126)의 방향으로 발산하는 방법을 도시하고 있다. 바아(122)의 대향 표면(125)(도 12)은 도 13에 도시된 바와같이,밴드(130)의 에지에 대하여 같은 높이로 될 수 있고 또는 지주(126)의 방향으로 발산할 수 있다. 어느 경우에도, 로드(122)의 자유단의 클램프 개구(112)내로의 삽입, 그리고 도 13에서 좌측으로 클램프의 강제적인 운동에 따라, 클램프 개구(112)는 확대되는데, 즉 클램프의 벽(114)은 클램프 로크의 외부 표면(124)에 의해 바깥쪽으로 캠작용될 것이다. 이러한 방식으로, 클램프(110)의 운동은 플라이어의 사용을 통해 이루어질 수 있고, 도 13에 도시한 바와같이, 그 조오는 개구(112)의 각각의 끝에서 클램프의 외부 표면(117)과 바아(122)의 외부 표면(127)과 접촉하는 위치에 있을 수 있다. 클램프는 바람직하게 이러한 방식으로 도 14에 도시한 바와같이, 지주(126)의 대향 벽에 대하여 놓일 때까지 도 13에서 좌측으로 가압될 수 있다. 이러한 위치에서, 클램프는 로드(122)상에 압축력을 발휘하여 밴드(130)에 대하여 로드를 잠근다.
본 발명의 클램프 몸체에 적용되는 신장력은 클램프되는 여러 가지 구조물을 수용하도록 한방향 이상으로 개구를 확대시킬 수 있다. 예를들면, 신장력은 서로 직각으로 그리고 개구의 축선에 대하여 수직으로 두방향으로 클램프 몸체에 적용될 수 있어서 다소 균일하게 개구를 확대시킬 수 있어서 원통형 로드 또는 튜브는 개구에서 수용될 수 있다. 신장력을 제거하면, 개구를 한정하는 벽은 주변방향으로 균일함으로 로드 또는 튜브에서 개구를 조여서 확실한 조임을 제공한다.
클램프 몸체가 폴리머, 합성물, 스테인레스 스틸 및 다른 금속 또는 합금과같은 임의의 적절한 탄성재료로 만들 수 있지만, 초탄성 합금이 상당히 바람직하다. 초탄성 합금은 불변의 세트를 취하지 않고 다른 금속 및 금속합금보다 상당히 더 변형될 수 있다. 이들중, 통상 "니티놀"이라고 알려진 니켈 및 티타늄의 거의 화학식대로의 혼합물이 가장 널리 쓰이고 그리고 성공적이다. 바람직한 기계적인 특성을 소유하는 것에 더하여, 니티놀은 또한 우수한 생물학적 적합성을 갖추고 있다.
초탄성은 변형 스트레스가 외부적으로 적용될 때, 초탄성 합금에서 발생하는 상변화와 관련된다. 다른 초탄성 합금(가끔 형상기억합금이라한다)과 마찬가지로 니티놀은 기본적으로 2개의 결정학적인 형태중의 하나로 존재한다. 어느형태의 합금인가는 주위온도, 화학적 성분 그리고 열기계적인 역사를 포함하는 여러 가지 변수에 따라 의존한다. 오스테나이트는 체심입방구조로 특징되는 모상이다. 마르텐사이트는 천이상이고 그리고 단사결정의 결정체구조가 특징이다. 일반적으로, 오스테나이트는 마르텐사이트보다 더욱 고온으로 존재할 것이다.
본 발명에서 중요한 것중에서, 오스테나이트는 합금이 외력에 의해 변형될 때 마르텐사이트로 변형된다. 이렇게 변형된 합금의 영역은 변형력이 유지되는 한 마르텐사이트상으로 유지될 것이다. 응력이 풀리면, 변형된 부분은 원래의 형사으로 다시 돌아오고, 그리고 이렇게 하여 오스테나이트상으로 전환된다. 이러한 현상은 초탄성을 근거로 한 것이다. 본 발명은 사용온도(통상 몸체 온도 또는 주위온도)에서 오스테나이트상이고 그리고 외력에 의해 변형될 때 응력유도 마르텐사이트를 형성하는 초탄성 합금을 사용한다. 초탄성의 부가적인 이익은 실제로 일정한 응력에서 더 큰 탄성변형을 하게 되는 초탄성 합금의 성능을 포함한다. 단지 소성변형이 시작될 때까지, 초탄성이 아닌 합금은 증가하는 응력과 결과적인 변형(후크의 법칙)사이에서 통상 대략 비례한다. 응력이 상당한 소성변형후에 해제되면, 형상회복이 거의 일어나지않는다. 초탄성 합금은 항복응력에 도달할 때까지 후크의 법칙영역내에서 응력과 변형사이에 비례를 나타내지만, 그후 실제로 일정한 응력에서 탄성적으로 회복가능한 더 변형이 발생한다(응력 유도 마르텐사이트가 형성되면서). 응력이 해제되면, 합금은 탄성적으로 근본적으로 원래의 모양으로 복귀한다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었지만, 첨부된 청구범위의 범위와 본 발명의 사상을 벗어나지않고 여러 가지 변경과 수정을 이룰 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (30)

  1. 소정된 형상과 크기의 조임가능한 부분을 가진 물품을 강성적이지만 해제가능하게 조이는 클램프에 있어서, 상기 클램프는 개구가 내부에 뻗어있는 탄성 몸체로 구성되며, 이 개구는 조임가능한 부분보다 약간 작은 크기로 되어있고, 이 클램프는 상기 개구가 상기 조임가능한 부분을 수용하기에 탄성적으로 충분하게 확대되도록 하는 크기와 방향으로의 외부 신장력이 적용될 수 있는 부착수단을 포함하고 있어, 상기 신장력이 해제될 때, 상기 개구가 상기 조임가능한 부분을 탄성적으로 클램핑시키는 것을 특징으로 하는 클램프.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 다른 2개의 직교 방향들중 둘다의 방향으로의 크기보다 작은 제 1 직교방향으로의 크기를 가지고 있고 그리고 상기 부착수단은 상기 제 1 직교 방향에 수직한 방향으로 상기 개구가 확대되도록 위치결정되는 것을 특징으로 하는 클램프.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 개구는 상기 제 1 직교 방향에 수직한 방향으로 상기 몸체를 통하여 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 클램프.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 물품은 길다란 편평한 밴드로 구성되며 이 밴드는 그 길이를 따르는 부분이 상기 조임가능한 부분을 한정하며, 그리고 상기 개구는 밴드의 길이 방향 및 두께 양자에 수직한 방향으로 상기 개구를 탄성적으로 확대시킬 때에만 상기 개구를 통하여 상기 조임가능한 부분의 통과를 허용하게하는 크기로 되어 있는 것을 특징으로 하는 클램프.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 개구는 상기 제 1 직교 방향에 평행하게 측정된 폭으로서, 상기 밴드의 적어도 2개의 두께를 수용하기에 충분한 폭으로 되어 있어, 상기 밴드가 상기 개구를 통하여, 제 2 물품주위로, 그리고 다시 상기 개구를 통하여 지나가게 되어 상기 제 2 물품을 클램핑시키는 것을 특징으로 하는 클램프.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 밴드는 전체길이에 따라 일정한 폭과 두께로 되어있는 것을 특징으로 하는 클램프.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 밴드는 한 끝부에서 확대된 부분을 가지고 있어서 상기 개구가 확대될 때 상기 개구를 통하여 상기 끝부가 통과하게 되는 것을 규제하는 것을 특징으로 하는 클램프.
  8. 길다란 밴드를 강성적이지만 해제가능하게 조임하기위한 클램프에 있어서, 이 밴드의 길이는 소정된 단면크기와 형태를 가지고 있고, 상기 클램프는 적어도 부분적으로 초탄성합금으로 형성되고 관통하여 뻗어있는 개구를 가지고 있는 몸체로 구성되고, 이 개구가 밴드의 상기 단면 크기보다 약간 작은 크기로 되어있고, 이 클램프는 상기 개구가 상기 밴드 길이를 수용하기에 탄성적으로 충분하게 확대되도록 하는 크기와 방향으로의 외부 신장력이 적용될 수 있는 부착수단을 포함하고 있어, 상기 신장력이 해제될 때, 상기 개구가 상기 밴드를 클램핑시키도록 초기 크기를 향하여 탄성적으로 수축하는 것을 특징으로 하는 클램프.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 개구는 상기 제 1 직교 방향에 평행하게 측정된 폭으로서, 상기 밴드의 적어도 2개의 두께를 수용하기에 충분한 폭으로 되어 있어, 상기 밴드가 상기 개구를 통하여, 파지될 물체주위로, 그리고 다시 상기 개구를 통하여 지나가게 되어 상기 물체를 클램핑시키는 것을 특징으로 하는 클램프.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 개구는 상기 제 1 직교 방향에 평행한 방향으로 상기 몸체를 통하여 뻗어있는 것을 특징으로 하는 클램프.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 물품은 조임가능한 부분을 한정하는 끝부분을 가지고 있는 한쌍의 아암을 가지고 있고, 이 끝부 부분들은 상기 제 1 직교 방향에 수직한 방향으로 상기 개구를 탄성적으로 확대시킬 때에만 이 끝부 부분 양자가 상기 개구내에 수용되도록 하는 거리만큼 떨어져 있어, 이에 의해 상기 신장력의 해제시 상기 아암 단부 부분은 상기 개구에 잠금되는 것을 특징으로 하는 클램프.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램프 몸체는 적어도 부분적으로 초탄성 합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 클램프.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체에 상기 외부 신장력을 적용하는 도구를 포함하고 있고, 상기 도구는 후방핸들부분을 각각 가진 한쌍의 길다란 부재로 구성되고, 이 도구는 2개의 아암을 포함하는 전방부분을 가지고 있고, 각각의 아암은 상기 아암의 분기시 이 클램프가 아암 분기의 방향으로 신장하도록 상기 클램프 몸체의 부착수단을 조이는 조임수단을 가지고 있고, 이 도구의 길다란 부분은 핸들 부분을 서로를 향하여 조이는 것에 따라 아암을 분기시키도록 가압하는 상호작용 기계적 링크수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 클램프.
  14. 신장가능한 클램프에 신장힘을 부여하는 도구에 있어서, 이 도구는 각각이 후방핸들부분을 가지고 있는 한쌍의 길다란 부재로 구성되어 있고, 이 도구는 2개의 아암을 포함하고 있는 전방부분을 가지고있고, 각각의 아암은 상기 아암의 분기시 이 클램프가 아암분기의 방향으로 신장되도록 클램프를 조이는 조임수단을 가지고 있고, 이 도구의 길다란 부분은 핸들 부분을 서로를 향하여 조이는 것에 따라 아암을 분기시키도록 가압하는 상호작용 기계적 링크수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 도구.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 길다란 부재들중 하나는 상기 한쌍의 아암에서 전방으로 종결되고, 그리고 상기 기계적 링크 수단은 상기 핸들 부분을 서로를 향하여 조이는 것에 따라 상기 아암을 캠운동시켜 이격시키는 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도구.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 기계적 링크수단은 상기 아암들 사이에서 상기 하나의 길다란 요소에 형성된 타원형 개구로 구성되고, 그리고 타원캠이 상기 타원형 개구에서의 연결을 위해 다른 길다란 부재에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 도구.
  17. 소정된 형상과 크기의 조임가능한 부분을 가진 물품을 클램핑시키는 방법에 있어서,
    a 조임가능한 부분보다 약간 작은 크기로 되어있는 개구를 가진 탄성적으로 변형가능한 몸체로 구성된 클램프를 제공하는 단계,
    b 개구의 크기를 탄성적으로 크게하여 상기 조임가능한 부분을 수용하도록 신장력을 상기 몸체에 적용시키는 단계,
    c 상기 개구에 조임가능한 부분을 수용하는 단계, 그리고
    d 상기 신장력을 해제하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 물품은 클램핑될 물체를 클램핑시키기위한 길다란 밴드이고, 상기 방법은 이 밴드가 상기 개구를 통하여, 이 물체 주위로 그리고 다시 상기 신장력을 해제하기전에 상기 개구를 통하여 지나가게하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 이 밴드는 초탄성합금으로 형성되고, 상기 방법은 상기 밴드를 탄성적으로 변형시키도록 신장시키고 그리고 이 몸체상의 신장력을 해제하는 동안 이 밴드를 그 신장된 상태로 유지시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 물품은 지지로드를 수용하는 요크를 형성하는 한쌍의 아암을 가진 족나사이고, 이 방법은 상기 신장력을 해제하기전에 상기 개구를 통하여 이 족나사의 양 아암의 끝부를 수용하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 물품은 핀이 부착되게 되는 지지로드와 경피핀을 가진 외부고정장치이고, 이 로드와 핀은 상기 조임가능한 부분을 가지고 있으며, 이 방법은 상기 신장력이 해제되기전에 상기 개구내에 상기 조임가능한 부분을 수용하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 물품은 강화부를 가진 관절 인공삽입물이고, 이 강화부와 인공삽입물은 상기 조임가능한 부분을 가지고 있으며, 상기 방법은 상기 신장력을 해제하기전에 상기 개구내에 상기 조임가능한 부분을 수용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항중 어느 한항에 있어서, 상기 클램프는 적어도 부분적으로 초탄성 합금으로 형성된는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 소정된 형상과 크기의 조임가능한 부분을 가진 물품을 클램핑시키는 방법에 있어서,
    a 조임가능한 부분보다 약간 작은 크기로 되어있는 개구를 가지고 있고 적어도 부분적으로 초탄성합금으로 형성된 몸체로 구성된 클램프를 제공하는 단계,
    b 상기 몸체를 후크 법칙 영역을 넘게 변형시켜 개구의 크기를 탄성적으로 크게하여 개구가 상기 조임가능한 부분을 수용하도록 신장력을 상기 몸체에 적용시키는 단계,
    c 상기 개구에 조임가능한 부분을 수용하는 단계, 그리고
    d 상기 신장력을 해제하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 조합에 있어서, 도구한벌은 소정된 형상과 크기의 제 1 섹션을 갖춘 조임가능한 부분을 가지고 있는 물품, 이 물품을 강성적이지만 해제가능하게 조이는 클램프로 구성되어 있고, 이 클램프는 개구를 안에 뻗게하여 가지고 있는 탄성체로 구성되고, 이 개구는 조임가능한 부분의 상기 제 1 조임가능한 섹션보다 약간 작은 크기로 되어 있고, 이 클램프는 상기 개구가 상기 조임가능한 부분을 수용하기에 탄성적으로 충분하게 확대되도록 하는 크기와 방향으로의 외부 신장력이 적용될 수 있는 부착수단을 포함하고 있어, 상기 신장력이 해제될 때, 상기 개구가 상기 조임가능한 부분을 탄성적으로 클램핑시키는 것을 특징으로 하는 도구한벌.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 조임가능한 부분은 클램프 개구에서 수용하기위해 제 1 섹션보다 작은 크기로 되어 있고 제 1 섹션으로부터 이격된 제 2 섹션과, 그리고 이 클램프가 이 클램프의 동시에 작용하는 탄성 팽창과 함께 제 2 섹션에서 제 1 섹션쪽으로 이 만곡부를 위로 가압되는 것이 가능하도록 형성된 상기 제 1 섹션과 제 2 섹션 사이의 만곡부를 한정하는 수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 도구한벌.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 조임가능한 부분은 상기 물품의 일 부분과 맞닿는 표면을 가지고 있고 그리고 상기 만곡부를 한정하는 외부 표면을 가지고 있는 쇄기로 구성되는 것을 특징으로 하는 도구한벌.
  28. 적어도 부분적으로 초탄성합금으로 형성된 몸체를 가지고 있고 이 몸체를 통하여 뻗어있는 개구를 가지고 있는 클램프, 이 클램프에 있는 개구보다 약간 큰 단면형태를 가지고 있는 제 1 부분과 및 이 클램프에 있는 개구보다 약간 작은 단면형태를 가지고 있는 제 2 부분, 그리고 동시에 작용하는 클램프의 탄성 팽창과 함께 제 2 부분에서 제 1 부분쪽으로 이 테이퍼진 미끄럼면을 따라 이 클램프가 가압되도록 형성된 제 1 및 제 2 부분 사이의 테이퍼진 미끄럼면을 가지고 있는 중간 부분을 포함하고 있는 길다란 밴드로 구성되고, 그결과 이 미끄럼면을 따라서 이 클램프를 가압하는 힘이 해제될 때 상기 개구가 상기 밴드를 탄성적으로 클램핑시키는 것을 특징으로하는 밴드 클램핑 도구한벌.
  29. 개구가 관통하여 뻗어있는 탄성체를 가지고 있는 클램프, 이 클램프 몸체에 있는 개구를 통하여 끼워지도록 구조된 밴드, 그리고 밴드의 상기 부분을 파지하도록 형성된 표면과 이 클램프가 미끄럼할 수 있고 이 클램프에 있는 개구를 맞물림시키도록 형성된 마주하는 미끄럼 표면을 가지고 있는 길다란 클램프 로크로 구성되어 있고, 이 클램프 로크는 클램프 개구에 수용되도록 형성된 하나의 끝부와 클램프 개구보다 약간 큰 제 2 끝부를 가지고 있어, 이 클램프가 미끄럼 면을 따라 클램프 로크의 한 끝부에서 제 2 끝부쪽으로 가압될 때 이 클램프가 탄성적으로 팽창하고, 그리고 이 미끄럼 면을 따라 이 클램프를 가압하는 힘이 해제될 때 이 클램프가 이 클램프 로크를 이 밴드에 탄성적으로 클램핑시키는 것을 특징으로 하는 밴드 클램핑 도구한벌.
  30. 뼈와 같은 물품에 밴드를 클램핑시키는 방법에 있어서,
    a 개구를 가진 탄성적으로 변형가능한 몸체로 구성된 클램프를 제공하는 단계,
    b 상기 밴드를 파지하는 하나의 면과 그리고 이 클램프가 미끄럼할 수 있고 이 클램프에 있는 개구를 맞물림하도록 형성된 마주하는 미끄럼 면을 가지고 있으며 이 클램프 개구에서 수용되도록 형성된 하나의 끝부와 이 클램프 개구보다 약간 큰 제 2 끝부를 가진 길다란 클램프 로크를 길다란 밴드에 적용하는 단계,
    c 동시에 작용하는 클램프 개구의 탄성 팽창과 함께 상기 클램프에 힘을 적용하여 이 클램프를 상기 미끄럼 면을 따라 이 클램프 로크의 제 1 끝부에서 제 2 끝부쪽으로 가압하는 단계, 그리고
    d 상기 힘을 해제하여 이 클램프가 상기 밴드상의 클램프 로크를 탄성적으로 클램핑시키는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
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