KR100677871B1 - Apparatus and method for forming bone filler - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치를 구비한 골충진재 제조 시스템의 블럭도이다.1 is a block diagram of a bone filler manufacturing system having a bone filler molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치의 분해 사시도이다.Figure 2 is an exploded perspective view of the bone filler forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 골충진재 성형 장치의 결합 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the bone filling material forming apparatus of FIG.
도 4는 도 3의 A 부분을 상세히 도시한 것으로서,4 illustrates a detail A of FIG. 3;
도 4의 (a)는 확대도이고, 4 (a) is an enlarged view,
도 4의 (b)는 평면도이다. 4B is a plan view.
도 5는 도 2의 골충진재 성형 장치의 피스톤이 최대로 상승된 상태를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a state in which the piston of the bone filler forming apparatus of FIG. 2 is raised to the maximum.
도 6은 도 2의 골충진재 성형 장치에 골충진재를 주입할 때의 형상을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing the shape when the bone filler is injected into the bone filler forming apparatus of FIG.
도 7은 도 6의 측면도이다.7 is a side view of FIG. 6.
도 8은 도 2의 골충진재 성형 장치에 의한 골충진재 성형 과정을 도시한 부분 단면도이다.8 is a partial cross-sectional view showing a bone filler molding process by the bone filler molding apparatus of FIG.
도 9는 도 2의 골충진재 성형 장치에 의해 성형된 골충진재를 확대하여 도시 한 사시도이다. 9 is an enlarged perspective view illustrating the bone filler formed by the bone filler forming apparatus of FIG. 2.
도 10은 도 1의 골충진재 제조 시스템에 구비된 연삭 장치의 일 예를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing an example of a grinding device provided in the bone filler material manufacturing system of FIG.
도 11은 도 10의 연삭 장치에 의해 연삭된 골충진재의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.FIG. 11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the bone filling material ground by the grinding apparatus of FIG. 10.
도 12는 도 2의 골충진재 성형 장치에 의한 골충진재 성형 방법을 포함한 골충진재 제조 방법의 흐름도이다.12 is a flow chart of a bone filler manufacturing method including a bone filler molding method by the bone filler molding apparatus of FIG.
도 13은 도 2의 골충진재 성형 장치에 의한 골충진재 성형 방법의 흐름도이다.FIG. 13 is a flowchart of a bone filler molding method using the bone filler molding apparatus of FIG. 2.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200 : 성형 장치 210 : 실린더200: forming apparatus 210: cylinder
213 : 배출 노즐 230 : 중공 형성체213: discharge nozzle 230: hollow body
232 : 중공 코어 220 : 피스톤232: hollow core 220: piston
222 : 피스톤 로드 250 : 탄성체222: piston rod 250: elastic body
본 발명은 골충진재 성형 장치 및 골충진재 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래보다 소결 과정에서 골충진재의 물성의 변화 가능성을 제거할 수 있고, 골충진재의 강도를 조절하기 용이하며, 골충진재의 불필요한 재료 손실을 줄일 수 있고, 골충진재에 생체 세포를 손상시킬 우려가 있는 날카로운 표면을 형성시키지 않는 골충진재 성형 장치 및 골충진재 성형 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bone filler molding apparatus and a bone filler molding method, and more particularly, it is possible to eliminate the possibility of changing the physical properties of the bone filler during the sintering process, and to easily control the strength of the bone filler, The present invention relates to a bone filler molding apparatus and a bone filler molding method which can reduce unnecessary material loss of the filler and do not form a sharp surface that may damage living cells in the bone filler.
일반적으로 생체 내의 특정 부위에 골조직의 일부가 결손되거나 보강을 필요로 하는 경우 그 부위에 골(骨)을 이식하게 된다. 이와 같이 생체 내에 골이 이식되면, 이식된 골은 이식 부위에 새로운 골의 생성을 유도하고 이식된 골 그 자체는 부분 또는 전체적으로 서서히 분해되는 과정을 거치게 됨으로써, 골 이식 후 일정 기간이 경과하면 이식 부위는 대부분 새로이 생성된 골에 의해 채워진 상태가 된다.In general, when a part of bone tissue is missing or needs reinforcement at a specific part of the living body, bone is implanted at that part. As such, when bone is transplanted in vivo, the transplanted bone induces the formation of new bone at the transplantation site, and the transplanted bone itself is gradually or partially disintegrated. Is mostly filled by newly created goals.
여기서, 생체 내에 이식되는 골은, 생체 내의 골조직의 일부를 추출한 것과, 세라믹스(ceramics) 등의 재료로 인공적으로 만들어진 인공 골이 혼합되어 사용되는 것이 일반적이다. 이 때, 인공 골을 흔히 골충진재 또는 골대체물이라고 한다.Here, the bone transplanted into a living body is generally used by mixing a portion of bone tissue in the living body and artificial bone artificially made of a material such as ceramics. At this time, artificial bone is often referred to as bone filler or bone substitute.
이러한 골충진재는, 흔히 세라믹스 재료인 인산칼슘계 화합물을 원료로 하여 제조되는데, 이는 인산칼슘계 화합물의 성분이 인(P)과 칼슘(Ca)을 주 원소로 하여 구성된 생체 내의 골의 성분과 유사하여 인산칼슘계 화합물이 생체 내에 이식되더라도 생리적, 면역적 거부 반응을 일으키지 않고 새로운 골의 생성을 유도하기 때문이다. 또한 세라믹스 재료 외에도 황산칼슘(CaSO4) 및 탄산칼슘(CaCO3)도 생체 내 이식재료로서 안정하다고 보고되고 있다.These bone fillers are often manufactured using a calcium phosphate compound, which is a ceramic material, which is similar to a bone component in a living body composed mainly of phosphorus (P) and calcium (Ca). Therefore, even if the calcium phosphate-based compound is implanted in vivo, because it induces the formation of new bone without causing physiological and immune rejection. In addition to ceramic materials, calcium sulfate (CaSO 4 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ) are also reported to be stable as in vivo implants.
또한 골충진재는, 골충진재 원료를 슬러리(slurry, 불용성의 고체 미립자를 서스펜션 상태로 함유한 유동성을 지닌 고체와 액체의 혼합물)화하는 단계, 소결하 는 단계, 분쇄 후 체가름하는 단계를 포함한 제조 방법에 의해 만들어진다. 골충진재 원료를 슬러리화하는 단계는 골충진재 원료와 골충진재에 기공을 형성시키는 기공형성제 등을 혼합하여 교반함으로써 슬러리화하는 단계이고, 소결하는 단계는 슬러리 상태의 골충진재를 고온에서 소결시킴으로써 단단한 조직을 형성케 하는 단계이며, 분쇄 후 체가름하는 단계는 소결된 골충진재를 분쇄하여 적절한 크기로 분쇄된 골충진재를 체가름에 의해 걸러내는 단계이다.In addition, the bone filler is prepared, including the step of slurrying the bone filler material (slurry, a mixture of solid and liquid with fluid containing insoluble solid fine particles in suspension), sintering, sieving after grinding Is made by the way. Slurrying the bone filler material is a step of slurrying by mixing and stirring the bone filler material and a pore-forming agent for forming pores in the bone filler material, and the sintering step is hard by sintering the bone filler material at a high temperature. It is a step of forming a tissue, and sieving after pulverization is a step of sintering the sintered bone filler to filter the crushed bone filler by sieving.
이와 같은 종래의 골충진재 제조 방법에 의하면 인산칼슘계 화합물을 원료로 사용한 경우, 인산칼슘계 화합물을 적절한 정도로 단단하게 만들기 위해 요구되는 소결 온도가 매우 높기 때문에, 소결 과정에서 인산칼슘계 화합물의 물성, 특히 생체 내에서의 분해 속도가 달라지고, 골충진재의 강도를 조절하기 어려운 문제점이 있었다. According to the conventional method for preparing bone filler, when the calcium phosphate-based compound is used as a raw material, the sintering temperature required to harden the calcium phosphate-based compound to an appropriate degree is very high, so the physical properties of the calcium phosphate-based compound during the sintering process, In particular, the decomposition rate in vivo is changed, there was a problem that it is difficult to control the strength of the bone filler.
또한 종래의 골충진재 제조 방법에 의하면, 분쇄 후 체가름하는 단계가 포함됨으로써, 필요로 하는 적절한 크기로 분쇄되지 않은 골충진재는 사용될 수 없어 폐기되어야 하므로 불필요한 재료의 손실이 발생되고, 분쇄된 골충진재의 표면에 생체 세포를 자극하여 손상시킬 우려가 있는 날카로운 부분이 형성되는 문제점이 있었다.In addition, according to the conventional method for preparing bone filler, since the step of sieving after crushing, the bone filler that is not crushed to the appropriate size required can not be used and must be discarded, so that loss of unnecessary material is generated, crushed bone filler There was a problem in that a sharp portion on the surface of the stimulation to damage the biological cells are formed.
따라서, 본 발명의 목적은, 종래보다 소결 과정에서 골충진재의 물성의 변화 가능성을 제거할 수 있고, 골충진재의 강도를 조절하기 용이하며, 골충진재의 불필요한 재료 손실을 줄일 수 있고, 골충진재에 생체 세포를 손상시킬 우려가 있 는 날카로운 표면을 형성시키지 않는 골충진재 성형 장치 및 골충진재 성형 방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention, it is possible to eliminate the possibility of changing the physical properties of the bone filler in the sintering process than before, it is easy to adjust the strength of the bone filler, reduce unnecessary material loss of the bone filler, The present invention provides a bone filler molding apparatus and a bone filler molding method that do not form a sharp surface that may damage living cells.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 내부에 골충진재의 수용 공간이 마련되며 골충진재가 배출되는 배출 노즐이 마련된 골충진재 수용셀; 및 골충진재를 배출 노즐을 통하여 배출시키는 가압 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 골충진재 성형 장치에 의해 달성된다.The above object, according to the present invention, there is provided a receiving space of the bone filling material therein bone filling material receiving cell provided with a discharge nozzle is discharged bone filling material; And a pressurizing means for discharging the bone filler through the discharge nozzle.
여기서, 골충진재의 중앙부에 중공이 형성되도록, 골충진재 수용셀에 결합되는 중공 형성체를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to further include a hollow body coupled to the bone filler material receiving cell so that the hollow is formed in the central portion of the bone filler.
그리고, 중공 형성체는, 배출 노즐의 배출구와 이격되어 배출구의 중앙에 위치하는 중공 코어; 및 골충진재 수용셀에 설치되어 중공 코어를 지지하는 중공 형성체 몸체를 포함할 수 있다.The hollow body may include a hollow core spaced apart from the outlet of the discharge nozzle and positioned at the center of the outlet; And it may be installed in the bone filler material receiving cell may include a hollow body to support the hollow core.
또한, 골충진재가 골충진재 수용셀과 중공 형성체 몸체 사이로 통과할 수 있도록 중공 형성체 몸체의 단면은 골충진재 수용셀의 단면보다 작은 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the cross section of the hollow body is smaller than the cross section of the bone filler material cell so that the bone filler can pass between the bone filler material and the hollow body.
그리고, 골충진재 수용셀은, 일측 단부에 배출 노즐이 마련된 원통 형상의 실린더이며, 가압 수단은, 실린더에 내접하여 왕복가능하게 마련되는 피스톤인 것일 수 있다.The bone filler material receiving cell may be a cylindrical cylinder provided with a discharge nozzle at one end thereof, and the pressing means may be a piston provided in a reciprocating manner in the cylinder.
또한, 배출 노즐은, 실린더의 단부에 연결되어 그 길이방향을 따라 직경이 점차 작아지는 경사 노즐일 것이 바람직하다.Further, the discharge nozzle is preferably an inclined nozzle connected to the end of the cylinder and gradually smaller in diameter along its longitudinal direction.
그리고, 피스톤의 하단부에는 실린더의 내부를 밀봉시키는 패킹이 결합되는 것이 바람직하다.And, it is preferable that a packing for sealing the inside of the cylinder is coupled to the lower end of the piston.
또한, 피스톤은, 실린더 내부를 왕복 가능하게 실린더에 설치되며, 골충진재를 가압하는 피스톤 로드; 및 피스톤 로드에 마련되는 손잡이를 포함하며, 골충진재 성형 장치는, 실린더의 상단부에 결합되며, 피스톤 로드가 관통하는 관통관; 관통관의 상부에 배치되는 탄성체; 및 관통관과 탄성체를 수용하며, 실린더에 회동가능하게 결합되는 관통관 수용체를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the piston, the piston rod is installed in the cylinder to reciprocate the inside of the cylinder, the piston rod for pressing the bone filler; And a handle provided at the piston rod, wherein the bone filler forming apparatus is coupled to an upper end of the cylinder, and a through tube through which the piston rod passes; An elastic body disposed above the through tube; And it is preferable to further include a through-tube receptor for receiving the through-tube and the elastic body, rotatably coupled to the cylinder.
그리고, 골충진재는, 인산칼슘계 화합물, 황산칼슘(CaS04) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 선택된 어느 하나; 및 인산칼슘계 화합물에 혼합되어 있다가 소결 과정에서 골충진재 내부에 기공을 형성시키는 기공형성제를 포함할 수 있다.The bone filler may be any one selected from calcium phosphate compounds, calcium sulfate (CaS0 4 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ); And a pore-forming agent mixed with the calcium phosphate-based compound to form pores in the bone filler during the sintering process.
또한, 인산칼슘계 화합물은, 삼인산칼슘(TCP, Ca3(PO4)2, Tricalcium Phosphate), 사인산칼슘(TeCP, Ca4O(PO)2, Tetracalcium Phosphate), 이인산칼슘(DCPD, CaHPO4(H20)2, Dicalcium Phosphate Dihydtate) 및 하이드록시아파타이트(HA, Ca5(PO4)3(OH)2, Hydroxyapatite) 중 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The calcium phosphate compounds include calcium triphosphate (TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Tricalcium Phosphate), calcium phosphate (TeCP, Ca 4 O (PO) 2 , Tetracalcium Phosphate), calcium diphosphate (DCPD, CaHPO). 4 (H 2 0) 2 , Dicalcium Phosphate Dihydtate) and hydroxyapatite (HA, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) 2 , Hydroxyapatite) may be at least one selected from.
그리고, 기공형성제는, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Poly Methyl Meta Acrylate), 녹말(starch) 및 나프탈렌(Naphthalene, C10H8) 중 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The pore-forming agent may be at least one selected from polymethyl methacrylate (PMMA, Poly Methyl Meta Acrylate), starch, and naphthalene (C 10 H 8 ).
또한, 중공 코어의 직경은, 100㎛ 내지 1000㎛의 범위일 수 있다.In addition, the diameter of the hollow core may be in the range of 100 μm to 1000 μm.
한편, 상기 목적은, 골충진재를 배출하는 배출 노즐이 마련된 골충진재 수용셀의 내부 수용 공간에 골충진재를 주입하는 단계; 주입된 골충진재를 가압하는 단계; 및 배출 노즐을 통하여 골충진재를 배출시키는 단계에 의해서도 달성될 수 있다.On the other hand, the object, the step of injecting the bone filler in the inner receiving space of the bone filler material receiving cell is provided with a discharge nozzle for discharging the bone filler; Pressing the injected bone filler; And discharging the bone filler through the discharge nozzle.
여기서, 골충진재를 배출시키는 단계는, 골충진재를 배출 노즐의 중앙부에 마련된 중공 코어를 통하여 배출하여 골충진재의 중앙부에 중공을 형성하는 단계인 것이 바람직하다.Here, the step of discharging the bone filler is preferably the step of discharging the bone filler through the hollow core provided in the center of the discharge nozzle to form a hollow in the center of the bone filler.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치를 구비한 골충진재 제조 시스템의 블럭도이다.1 is a block diagram of a bone filler manufacturing system having a bone filler molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치를 구비한 골충진재 제조 시스템(1000)은, 다공체 구조를 갖는 골충진재를 제조하기 위한 시스템으로서, 골충진재의 원료 및 첨가물을 혼합하여 슬러리화하는 혼합 장치(100)와, 혼합된 슬러리 상태의 골충진재를 소정의 형상으로 성형하는 성형 장치(200)와, 성형된 골충진재를 건조하는 건조 장치(300)와, 건조된 골충진재를 일정 길이로 절단하는 절단 장치(400)와, 일정 길이로 절단된 골충진재를 소결하는 소결 장치(500)와, 소결된 골충진재를 연삭하는 연삭 장치(600)를 구비한다.As shown in the figure, the bone
혼합 장치(100)는, 골충진재의 원료, 기공형성제 및 기타 첨가물을 균일하게 혼합함으로써 골충진재를 슬러리화하는 구성요소이다. 혼합 장치(100)는 모터에 의하여 회전 구동되는 임펠러(impeller)를 통하여 혼합물을 교반함으로써 혼합물이 균일한 조성을 갖도록 하는 탱크식 혼합 장치를 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니하며, 골충진재를 균일하게 혼합하여 슬러리화할 수 있는 것이라면 어떠한 것을 사용해도 무방하다.The
골충진재의 원료로는, 인산칼슘계 화합물, 황산칼슘(CaS04) 및 탄산칼슘(CaCO3) 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다. 그리고, 이하에서는 골충진재의 원료로서 인산칼슘계 화합물을 적용한 경우에 대하여 설명하기로 하며, 이러한 설명은 골충진재의 원료로서 황산칼슘(CaS04) 또는 탄산칼슘(CaCO3)을 사용한 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.As a raw material of the bone filler, any one selected from calcium phosphate compounds, calcium sulfate (CaS0 4 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ) may be used, but the scope of the present invention is not limited thereto. In addition, hereinafter, a case where a calcium phosphate-based compound is applied as a raw material of bone filler will be described, and this description is similarly applied even when calcium sulfate (CaS0 4 ) or calcium carbonate (CaCO 3 ) is used as a raw material of bone filler. Can be.
골충진재의 원료인 인산칼슘계 화합물은, 삼인산칼슘(TCP, Ca3(PO4)2, Tricalcium Phosphate), 사인산칼슘(TeCP, Ca4O(PO)2, Tetracalcium Phosphate), 이인산칼슘(DCPD, CaHPO4(H20)2, Dicalcium Phosphate Dihydtate) 및 하이드록시아파타이트(HA, Ca5(PO4)3(OH)2, Hydroxyapatite) 중 적어도 어느 하나를 선택하여 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다.Calcium phosphate compounds as raw materials for bone fillers include calcium triphosphate (TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Tricalcium Phosphate), calcium phosphate (TeCP, Ca 4 O (PO) 2 , Tetracalcium Phosphate), calcium diphosphate ( Although at least one of DCPD, CaHPO 4 (H 2 0) 2 , Dicalcium Phosphate Dihydtate, and hydroxyapatite (HA, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH) 2 , Hydroxyapatite) is preferably selected and used, The scope of the invention is not limited thereto.
기공형성제는 인산칼슘계 화합물에 혼합되어 후술하는 소결 장치(500)에 의 해 골충진재가 소결되는 과정에서 휘발됨으로써 골충진재에 기공(Micro-pore)을 형성한다. 골충진재는 기공 형성에 의해 다공체 구조가 될 수 있고, 이에 따라 생체 내에 이식된 경우 그 기공으로 혈액이 용이하게 침투되어 골의 생성을 효과적으로 돕게 된다. 기공형성제로는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Poly Methyl Meta Acrylate), 녹말(starch) 및 나프탈렌(Naphthalene, C10H8) 중 적어도 어느 하나를 선택하여 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다.The pore-forming agent is mixed with the calcium phosphate-based compound and volatilized in the process of sintering the bone filler by the
기타 첨가물은, 골충진재의 원료를 슬러리화하는 용액(solution), 골충진재의 소결력을 향상시키는 소결 첨가제 및 기공 형성을 돕는 발포제 등을 포함한다. 골충진재의 원료를 슬러리화하는 용액으로는 캐스트 오일(Cast-Oil)을 사용하고, 소결 첨가제로는 폴리에틸렌글리콜(PEG, Poly Ethylene Glycol)을 사용하며 발포제로는 과산화수소수(Hydrogen peroxide, H2O2)를 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다.Other additives include solutions for slurrying the raw material of the bone filler, sintering additives to improve the sintering power of the bone filler, foaming agents to assist in the formation of pores, and the like. Cast oil (Cast-Oil) is used as a solution for slurrying raw materials of bone filler, polyethylene glycol (PEG, Poly Ethylene Glycol) is used as a sintering additive, and hydrogen peroxide (H 2 O) is used as a blowing agent. 2 ) is preferably used, but the scope of the present invention is not limited thereto.
이하에서는, 골충진재 성형 장치(200)를 도 2 내지 도 9 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the bone
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 골충진재 성형 장치의 결합 단면도이고, 도 4는 도 3의 A 부분을 상세히 도시한 것으로서, 도 4의 (a)는 확대도이며, 도 4의 (b)는 평면도이고, 도 5는 도 2의 골충진재 성형 장치의 피스톤이 최대로 상승된 상태를 도시한 단면도이 며, 도 6은 도 2의 골충진재 성형 장치에 골충진재를 주입할 때의 형상을 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6의 측면도이며, 도 8은 도 2의 골충진재 성형 장치에 의한 골충진재 성형 과정을 도시한 부분 단면도이며, 도 9는 도 2의 골충진재 성형 장치에 의해 성형된 골충진재를 확대하여 도시한 사시도이다. Figure 2 is an exploded perspective view of the bone filler molding apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the bone filler molding apparatus of Figure 2, Figure 4 is a detailed view of the portion A of FIG. 4 (a) is an enlarged view, Figure 4 (b) is a plan view, Figure 5 is a cross-sectional view showing a state in which the piston of the bone filling material forming apparatus of Figure 2 is raised to the maximum, Figure 6 is Fig. 7 is a sectional view showing the shape when the bone filler is injected into the bone filler forming apparatus, Fig. 7 is a side view of Fig. 6, and Fig. 8 is a partial sectional view showing the bone filler molding process by the bone filler molding apparatus of Fig. 2. 9 is an enlarged perspective view illustrating the bone filler formed by the bone filler molding apparatus of FIG. 2.
골충진재 성형 장치(200)는, 혼합 장치(100)에 의해 슬러리화된 골충진재를 소정 형상으로 성형하는 장치로서, 골충진재가 수용되는 골충진재 수용셀(210) 즉 본 실시예의 실린더(210)와, 골충진재를 가압하여 배출시키는 피스톤(220)과, 배출되는 골충진재에 중공을 형성시키는 중공 형성체(230)와, 실린더(210) 상단에 결합되어 피스톤(220)을 지지하는 관통관(240)과, 관통관(240)에 탄성력을 제공하는 탄성체(250)와, 관통관(240)과 탄성체(250)를 수용하는 관통관 수용체(260)를 구비한다.The bone
실린더(210)는 전술한 혼합 장치(100)에 의해 슬러리 상태로 혼합된 골충진재가 수용되는 구성요소로서, 골충진재가 수용되는 실린더 몸체(211)와, 골충진재가 배출되는 배출 노즐(213)을 구비한다.The
실린더 몸체(211)는 골충진재가 수용되는 공간을 제공하는데, 이를 위하여 내부에는 골충진재 수용 공간(215)이 마련된다. 그리고, 실린더 몸체(211)의 하부의 외면에는 실린더(210)를 파지하기 용이하도록 복수의 요철(217)이 돌출 형성되는 것이 바람직하다.The
배출 노즐(213)은 실린더 몸체(211)에 수용된 골충진재가 배출될 수 있도록 하는 구성 요소이다. 이를 위하여, 배출 노즐(213)의 하단부에는 골충진재가 배출 되는 배출구(213a)가 마련되는데, 배출구(213a)의 형상과 크기에 따라 배출 노즐(213)을 통하여 배출되는 골충진재의 외면의 형상과 크기가 결정된다.The
본 실시예에서는, 배출구(213a)가 원의 형상을 하고 있고 그 직경이 실질적으로 1mm 이나, 이에 한정될 필요는 없으며, 다각형 등 임의의 폐곡선의 형상일 수 있고 그 크기 또한 필요에 따라 변경될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 배출구(213a)가 하나로 마련되나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 아니하고, 하나의 골충진재 성형 장치(200)에 복수의 배출구(213a)가 마련되어 복수의 골충진재가 동시에 배출 성형되어질 수도 있다.In the present embodiment, the
그리고, 배출 노즐(213)은 실린더 몸체(211)의 길이방향을 따라 직경이 점차 작아지는 경사 노즐로서 마련되는데, 이로 인하여 골충진재가 가압되어 배출되는 과정에서 좀더 강한 압축력을 받을 수 있게 되고, 또한 후술하게 될 중공 형성체(230)가 실린더(210) 내부에 용이하게 설치될 수 있다.In addition, the
피스톤(220)은 실린더(210)에 수용된 골충진재를 가압하여 배출시키는 구성 요소로서, 실린더(210) 내부를 왕복하며 골충진재를 가압하는 피스톤 로드(222)와, 피스톤 로드(222)의 상단부에 마련되어 사용자가 피스톤(220)을 용이하게 파지할 수 있도록 하는 피스톤 손잡이(224)와, 피스톤 로드(222)의 하단부에 마련되어 실린더(210) 내부를 밀봉시키는 패킹(226)을 구비한다.The
피스톤 로드(222)는, 실린더(210) 내부를 왕복 운동하며 실린더(210) 내부에 수용된 골충진재를 가압하는 구성요소로서, 일단은 피스톤 손잡이(224)에 연결되고 타단은 패킹(226)에 연결되어, 피스톤 손잡이(224)에 가해진 압력을 패킹(226)에 전달함으로써 골충진재를 가압한다.The
피스톤 손잡이(224)는, 사용자가 피스톤(220)을 용이하게 파지할 수 있으며, 피스톤 로드(222)에 힘이 효과적으로 전달되도록 하는 구성 요소이다. 이를 위하여 피스톤 손잡이(224)는 전체적으로 바(bar)에 가까운 형상으로 구비되어 피스톤 로드(222)와 실질적으로 직각을 이루도록 마련된다.The piston handle 224 is a component that allows a user to easily grip the
패킹(226)은 피스톤 로드(222)가 실린더(210)의 내벽에 밀착된 상태로 가압할 수 있도록 하는 구성요소이다. 따라서, 패킹(226)은 실린더(210)와의 밀착성을 높이기 위해 탄성이 높은 고무 재료를 사용하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니하며, 탄성을 갖는 기타 다른 물질이 사용되어도 무방하다. 그리고, 패킹(226)은 상부에 요입 형성된 패킹홈(226a)을 갖는 원통 형상으로 마련되어, 패킹홈(226a)에 피스톤 로드(222)의 하단부가 삽입됨으로써 피스톤 로드(222)부터 가압력을 전달받아 이를 실린더(210)에 수용된 골충진재에 전달한다.The packing 226 is a component that allows the
이와 같이, 본 실시예에서는, 피스톤(220)을 사용하여 실린더(210)에 수용된 골충진재를 가압하는 수단으로 선택하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며, 공유압 방식과 같이 실린더(210)에 수용된 골충진재를 가압하여 골충진재를 배출시킬 수 있다면 어떠한 구성을 채택하더라도 무방하다.As such, in the present embodiment, but selected as a means for pressing the bone filler contained in the
중공 형성체(230)는 실린더(210)로부터 배출되는 골충진재에 중공(中空, Macro-pore)이 형성되도록 하는 구성요소로서, 골충진재에 중공을 형성시키는 중공 코어(232)와, 중공 코어(232)를 지지하는 중공 형성체 몸체(234)를 구비한다.The
중공 코어(232)는 배출 노즐(213)의 배출구(213a)를 통하여 배출되는 골충진 재의 내부에 중공이 형성되도록 하는 구성요소이다. 여기서, 중공은 기공형성제에 의하여 형성되는 기공과 마찬가지로, 골충진재가 생체 내에 이식된 경우 그 중공으로 혈액을 포함한 체액이 침투되어 골이 효과적으로 생성되도록 하고, 생성된 골세포가 흡착되는 자리(site)를 제공하여 생성된 골세포의 이탈을 방지한다. 이처럼, 중공은 기공과 형성 방법은 다르나 기공과 실질적으로 동일한 역할을 수행하므로 일종의 기공으로 볼 수 있고, 이런 측면에서 중공은 Macro-pore라 지칭될 수 있다. 이러한 중공을 골충진재에 형성하기 위해, 중공 코어(232)는 원기둥의 형상으로 마련되고 일단이 배출구(213a)의 중앙에 위치되도록 마련된다. 본 실시예에서는, 중공 코어(232)는 단면의 형상이 원의 형상이며 그 직경이 100㎛ 내지 1000㎛의 크기로 마련되나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니한다. The
중공 형성체 몸체(234)는, 중공 형성체 몸체(234)의 하측에 돌출 형성된 중공 코어(232)를 지지하여 실린더(210) 내에 설치되도록 하는 구성요소이다. 이를 위하여, 중공 형성체 몸체(234)는 직육면체 형상으로 마련되어 배출 노즐(213)의 내측 상단부에 설치되는데, 그 설치는 중공 형성체 몸체(234)와 배출 노즐(213)의 기하학적 구조에 의해 간단하게 이루어진다. 즉, 중공 형성체 몸체(234)가 배출 노즐(213)의 내측 상단부에 위치하게 되면 중공 형성체 몸체(234)의 네 개의 측면에 형성된 각 모서리가 배출 노즐(213)의 내벽에 접하게 되고, 이러한 상태에서는, 배출 노즐(213)이 하방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사 노즐이므로, 중공 형성체 몸체(234)는 더 이상 하방으로 움직일 수 없게 된다. 따라서, 중공 형성체 몸체(234)는 체결 등의 결합 방식에 의해 실린더(10)의 내부에 고정된 것이 아니므 로, 필요한 경우 중공 형성체(230)는 실린더(210)로부터 분리될 수 있다.The
또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 실린더(210) 내부에 설치된 중공 형성체 몸체(234)와 실린더(210)의 내벽 사이에는 여유 공간(215a)이 형성되기 때문에, 골충진재가 배출 노즐(213)을 통하여 배출되는 과정에서 골충진재가 중공 형성체 몸체(234)에 의하여 방해받지 않고 배출될 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 4, since the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)는, 하나의 배출구(213)에 대해 하나의 중공 코어(232)를 마련하여, 골충진재에 하나의 중공이 형성되도록 하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니하며, 복수의 중공 코어(232)를 마련하여 골충진재에 복수의 중공이 형성되도록 할 수도 있다. As such, the bone
관통관(240)은, 피스톤 로드(222)를 지지하여 피스톤 로드(222)의 왕복 운동이 원활하게 이루어지도록 하는 구성요소이다. 이에, 관통관(240)은 피스톤 로드(222)가 관통 삽입될 수 있는 구조로 마련된다. 또한, 실린더(210)의 내경보다 큰 직경을 갖는 상부 관통관(242)과 실린더(210)의 내경보다 작은 직경을 갖는 하부 관통관(244)으로 이루어져, 하부 관통관(244)이 실린더(210)의 상단에 삽입 결합됨으로써 관통관(240)을 관통하여 상하 운동하는 피스톤 로드(222)를 안정적으로 지지할 수 있다.The through
탄성체(250)는, 골충진재를 실린더(210)에 주입하는 과정(이에 대해서는 후술함)에서 관통관(240)에 탄성력을 제공하는 구성요소로서, 골충진재를 실린더(210)에 주입하기 위해 관통관(240)을 상방으로 이동할 경우, 관통관(240) 상면에 접하도록 마련된 탄성체(250)는 압축된 상태가 되어 관통관(240) 상면에 탄성력 을 제공하게 된다. The
관통관 수용체(260)는, 관통관(240)과 탄성체(250)를 내부에 수용하는 구성 요소이다. 이를 위하여, 관통관 수용체(260)의 내부에는 관통관 수용홈(264)이 요입 형성되어 있다. 그리고, 관통관 수용체(260)의 상부에는 관통관 수용체 손잡이(262)가 마련되어 관통관 수용체(260)를 용이하게 파지할 수 있도록 한다.The through
이하에서는, 이와 같은 구성을 갖는 골충진재 성형 장치(200)에 골충진재가 주입되어 성형되는 과정을 설명한다. 우선, 주입 과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process in which the bone filler is injected and molded into the bone
도 5에 도시된 바와 같이, 손가락을 피스톤 손잡이(224)에 걸고 피스톤 로드(222)를 (+X)방향으로 충분히 상승시키게 되면, 피스톤 로드(222)의 하단에 결합된 패킹(226)이 하부 관통관(244)에 접하게 되고, 여기서, 피스톤 로드(222)를 (+X)방향으로 더 상승시키면, 실린더(210)와 결합되어 있던 하부 관통관(244)이 실린더(210)와 분리된다. 이 때, 탄성체(250)는 압축 상태가 되어 상부 관통관(242)에 (-X)방향으로 탄성력을 제공한다.As shown in FIG. 5, when the finger is hooked to the
이 상태에서, 실린더(210)를 Y축을 중심으로 90도 회전시키면 도 6 및 도 7에 도시된 바과 같이, 피스톤 로드(222)의 길이 방향과 실린더(210)의 길이 방향이 상호 직각을 이루게 된다. 따라서, 피스톤 로드(222)를 (+X)방향으로 상승시키는 외력을 제거하여도, 관통관(240)은 압축 상태에 있는 탄성체(250)에 의해 (-X)방향의 힘을 받기 때문에, 피스톤(220)과 실린더(210)는 직각을 이루어 접한 상태를 유지할 수 있다.In this state, when the
이처럼 피스톤(220)과 실린더(210)가 탄성체(250)의 탄성력에 의해 직각인 상태로 유지되면, 사용자는 실린더(210)만을 파지한 상태에서 실린더(210) 내부의 골충진재 수용 공간(215)에 골충진재를 주입할 수 있다.As such, when the
골충진재의 주입이 완료되면, 피스톤 로드(222)를 다시 (+X)방향으로 상승시킨 후, 실린더(210)를 Y축을 중심으로 90도 회전하여 피스톤 로드(222)와 실린더(210)를 나란하게 위치시키고, 피스톤 로드(222)를 (-X)방향으로 하강시킴으로써, 하부 관통관(244)이 실린더(210)에 결합되고 피스톤 로드(222)의 하부가 실린더(210)의 내부에 위치하여, 골충진재 성형 장치(200)는, 도 3에 도시된 것과 같은 상태로 복귀된다.When the injection of the bone filler is completed, after raising the
이와 같이, 본 발명의 일시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)에 따르면, 사용자는 피스톤(220)을 잡아당긴 상태에서 실린더(210)를 90도 회전시키기만 하면 골충진재를 용이하게 주입할 수 있으며, 골충진재를 실린더(210)에 주입한 후 실린더(210)를 다시 90도 회전시키기만 하면 원상태로 복귀되어 이후의 골충진재 성형 과정을 진행할 수 있다. 따라서, 골충진재 제조에 소요되는 시간이 절약되며, 사용자의 편의성이 증대될 수 있다.As such, according to the bone filler
다음으로, 골충진재 성형장치(200)에 의해 골충진재가 성형되는 과정을 설명하기로 한다.Next, a process in which the bone filler is molded by the bone
도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(222)를 통하여 실린더(210) 내부에 수용된 골충진재(B1, 도 8에 도시됨)를 하방으로 가압하면, 실린더(210) 내부에 수용된 골충진재(B1)는 실린더(210)의 가압력에 의해 하방으로 진행하게 되고, 배출 구(213a)를 통하여 골충진재(B2, 도 8 및 9에 도시됨)가 배출 성형된다. 이 때, 배출구(213a)의 중앙에는 중공 코어(232)의 일단이 위치하므로, 배출 성형되는 골충진재(B2)의 내부에는 중공 코어(232)의 단면의 형상과 같은 형상으로 중공(P)이 성형된다. 따라서, 성형된 골충진재(B2)의 외경(D4)은 배출 노즐(213)의 직경(D2)과 같고, 중공(P)의 직경(D3)은 중공 코어(232)의 직경(D1)과 같게 된다.As illustrated in FIG. 8, when the bone filler (B 1 , shown in FIG. 8) received inside the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)를 이용하여 골충진재를 성형하게 되면, 골충진재는 후술할 골충진재의 소결 과정에서, 골충진재가 압축되어 성형되지 않은 경우에 비해 100℃ 내지 200℃ 가량 낮은 온도에서 소결될 수 있게 된다. 그 이유는, 소결 과정이 입자를 가열하여 입자 간의 결합 에너지를 공급해주는 과정이므로, 골충진재를 소결시키기 이전에 골충진재를 압축하면 골충진재를 구성하는 입자 간의 간격이 가까워져 입자 간의 결합시에 필요한 에너지가 감소되기 때문이다.As such, when the bone filler is molded using the bone
이와 같이, 낮은 소결 온도에서 골충진재를 소결하게 되면 소결 과정에서 골충진재의 원료인 인산칼슘계 화합물의 물성이 변화할 가능성이 현저하게 감소된다. 만약, 골충진재의 물성, 특히 생체 내에서의 분해 속도가 변하게 되면, 골충진재가 생체 내에 이식된 경우 새로운 골이 생성되는 동안 골충진재가 적절한 속도로 분해되지 못하여 새로운 골의 생성이 효과적으로 이루어질 수 없게 된다. 이에 반해, 본 발명의 일 실시예에서는, 골충진재의 소결 온도를 낮춤으로써, 새로운 골조직의 생성을 효과적으로 유도할 수 있다.As such, when the bone filler is sintered at a low sintering temperature, the possibility that the physical properties of the calcium phosphate compound, which is a raw material of the bone filler, changes significantly during the sintering process. If the physical properties of the bone filler, in particular, the rate of degradation in the living body changes, when the bone filler is implanted in the living body, the bone filler may not be degraded at an appropriate rate while new bone is produced, so that new bone cannot be effectively formed. do. In contrast, in one embodiment of the present invention, by lowering the sintering temperature of the bone filler, it is possible to effectively induce the formation of new bone tissue.
그리고, 이처럼 골충진재의 소결 온도를 낮출 수 있게 됨으로써, 골충진재의 소결 과정에서 소결 온도를 선택할 수 있는 폭이 넓어지고, 이에 따라 소결 온도에 따라 결정되는 골충진재의 강도를 조절하는 것이 용이해진다.In addition, since the sintering temperature of the bone filler can be lowered as described above, the width of the sintering temperature can be selected in the sintering process of the bone filler, thereby making it easy to control the strength of the bone filler determined according to the sintering temperature.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)에 의해 성형된 골충진재(B2)의 내부에 형성된 중공(P)은 기공형성제에 의해 형성되는 기공과 마찬가지로 골충진재가 생체 내에 이식된 경우 혈액의 공급 및 골 전도 경로로 작용하여 새로운 골의 생성을 촉진시키고, 생성된 골이 흡착할 수 있는 자리(site)를 제공하여 생성된 골의 이탈을 방지한다. 그리고, 중공(P)의 형상과 크기는 중공 코어(232)의 형상과 크기를 조절함으로써 사용자의 의도에 따라 정확하게 조절될 수 있다.In addition, the hollow (P) formed inside the bone filler (B 2 ) formed by the bone filler
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)에 의하면 골충진재가 일정한 크기를 갖도록 성형되므로, 골충진재를 분쇄한 후 체가름에 의해 생체 내에 이식되기에 적합한 크기의 골충진재를 선별하는 과정이 불필요하게 된다. 따라서, 종래의 분쇄하여 체가름하는 과정이 필수적으로 수반되는 골충진재를 제조하는 방법에서, 골충진재의 일부가 적합한 크기로 분쇄되지 못하여 폐기됨으로써 발생하는 불필요한 재료 손실을 줄일 수 있게 된다.In addition, according to the bone filler
건조 장치(300)는, 전술한 골충진재 성형 장치(200)에 의해 성형된 골충진재(B2)를 건조시킴으로써, 골충진재(B2)의 점도를 낮추어 절단 작업이 가능한 상태로 만드는 구성 요소이다. 건조 장치(300)는, 열풍 건조기 또는 진공 건조기와 같 은 가열 수단으로 100 ℃ 내지 200 ℃ 의 온도 범위에서 골충진재를 1시간 내지 2시간 동안 건조시킨다.
절단 장치(400)는, 건조된 골충진재를 대략 0.5 mm 내지 1.5 mm의 길이로 절단하는 구성 요소이다. 이처럼, 골충진재를 비교적 작은 길이로 절단하는 것은, 골충진재가 생체 내에 이식될 부위가 협소하더라도 이에 구애받지 않고 골충진재가 이식 부위에 적응적으로 이식될 수 있도록 하기 위함이다. 따라서, 이와 같이 작은 길이의 범위에서 골충진재를 절단하기 위해, 절단 장치(400)는 레이저(laser) 절단기, 물 제트(zet) 절단기와 같은 정밀한 절단이 가능한 것을 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지는 않는다.The
소결 장치(500)는, 절단된 골충진재를 고온에서 소결시켜 골충진재가 일정한 경도를 갖게 하는 한편, 소결 과정에서 인산칼슘계 화합물에 균일하게 혼합된 기공형성제를 휘발시킴으로써 골충진재에 기공을 삼차원적으로 형성시키는 구성 요소이다. 이 때, 소결 온도는 1000 ℃ 내지 1200 ℃의 범위에서 선택되어질 수 있고, 소결은 1시간 내지 2시간 동안 행해질 수 있다. The
이하에서는, 도 10과 도 11을 참조하여 연삭 장치(600)를 설명하기로 한다. 도 10은 연삭 장치(600)의 일 예를 도시한 것이고, 도 11은 도 10의 연삭 장치(600)에 의해 연삭된 골충진재의 주사전자현미경(SEM) 사진이다. Hereinafter, the grinding
연삭 장치(600)는, 소결 과정을 거쳐 기공이 형성된 원통 형상의 골충진재의 외형을 연삭하는 구성 요소로서, 연삭 대상의 골충진재가 수용되는 용기 몸체(610)와, 용기 몸체(610)를 밀봉시키는 커버(620)와, 골충진재의 모서리 부분을 마찰에 의해 연삭하는 연삭판(620)과, 용기 몸체(610)의 내부에 수용되어 골충진재가 연삭되는 과정에서 골충진재 상호 간에 강한 충격이 발생하는 것을 방지하는 유기 용매(630)를 구비한다.The grinding
용기 몸체(610)는 연삭 대상의 골충진재가 수용되어야 하므로 그 내부에 골충진재를 수용할 수 있는 공간이 마련된다. 그리고, 용기 몸체(610)는 모터 등의 구동 수단에 의해 일축을 중심으로 하여 회전될 수 있다.
연삭판(620)은, 용기 몸체(610)에 연삭 대상의 골충진재가 수용된 상태로 용기 몸체(610)가 회전하는 경우 골충진재의 모서리 부분을 연삭시키는 구성 요소이다. 이를 위하여, 연삭판(620)은 스테인레스 스틸(Stainless Steel)과 같은 금속판과, 금속판의 표면에 골고루 분포된 다이아몬드 입자를 구비한다. 이와 같은 연삭판(620)은 용기 몸체(610)의 내벽을 따라 부착되어 용기 몸체(610) 내에 골충진재가 수용된 골충진재의 모서리 부분을 연삭한다. The grinding
유기 용매(630)는, 용기 몸체(610)에 수용된 골충진재가 상호 간의 타격으로 인하여 충격을 받지 않도록 쿠션(cushion) 역할을 하며, 골충진재의 외면에 수시로 접촉되어 골충진재의 외면을 보다 부드럽게 만든다. 이 때, 유기 용매(630)는 골충진재를 용해시키지 않으며, 골충진재가 유기 용매(630)에 삼차원적으로 분포된 상태에서 연삭 과정이 진행될 수 있도록 비중이 물(H20)보다 큰 용액을 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 메탄올(CH3OH)을 유기 용매(630)로 선택할 수 있으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지는 아니한다.The organic solvent 630 serves as a cushion to prevent the bone fillers accommodated in the
이러한 구성을 갖는 연삭 장치(600)에 골충진재를 투입하여 연삭 장치(600)을 일정 각속도로 회전시키게 되면, 골충진재와 다이아몬드 입자 간의 마찰에 의해 골충진재의 모서리 부분이 마모되기 시작한다. 시간이 경과함에 따라, 원통 형상이었던 골충진재는, 도 11에 보여지는 바와 같이, 내부에 중공(P)이 마련되고 기공(Q)이 삼차원적으로 형성되며 전체적으로 구(球) 형상에 가까운 골충진재(B3)로 바뀌게 된다. 이처럼 골충진재가 구 형상으로 마련되면 골충진재에 날카로운 부분이 제거되고 이로 인하여, 골충진재가 생체 내에 이식될 경우, 골충진재가 새로운 골을 생성 정착시키는 과정에서 골충진재 표면의 날카로운 부분에 의하여 이식된 골충진재에 접한 생체 세포가 자극받아 손상되지 않는다. 또한 골충진재의 모서리부가 있음으로 하여 골충진재가 쉽게 부스러지지 않는 이점이 있다.When the bone filling material is inserted into the grinding
이하에서는, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 방법을 포함한 골충진재 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, referring to FIGS. 12 and 13, a bone filler manufacturing method including a bone filler molding method according to an embodiment of the present invention will be described.
도 12는 도 2의 골충진재 성형 장치(200)에 의한 골충진재 성형 방법을 포함한 골충진재 제조 방법의 흐름도이고, 도 13은 도 2의 골충진재 성형 장치(200)에 의한 골충진재 성형 방법의 흐름도이다.FIG. 12 is a flowchart of a bone filler manufacturing method including a bone filler molding method by the bone
우선, 인산칼슘계 화합물, 기공형성제 및 기타 첨가물을 혼합 장치(100)로 균일하게 혼합함으로써 골충진재를 슬러리 상태로 만든다(S210). 이 때, 혼합되는 기공형성제의 양을 조절함으로써 후술하는 소결 과정에서 골충진재에 형성되는 기공의 양을 조절할 수 있고, 이에 따라 골충진재의 전체 기공률이 조절될 수 있다.First, the bone filler is slurryed by uniformly mixing the calcium phosphate compound, the pore-forming agent and other additives with the mixing device 100 (S210). At this time, by adjusting the amount of the pore-former to be mixed, it is possible to control the amount of pores formed in the bone filler in the sintering process to be described later, thereby adjusting the overall porosity of the bone filler.
다음으로, 전술한 골충진재 성형 장치(200)를 이용하여 슬러리 상태의 골충진재를 가압하여 주사(syringe)함으로써 내부에 중공이 형성된 골충진재를 성형한다(S220). 이에 대하여 도 13을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Next, by using the above-described bone filler
먼저, 슬러리 상태로 혼합된 골충진재를 골충진재 성형 장치(200)의 실린더(210)의 골충진재 수용 공간(215)에 주입한다(S212). 그리고, 골충진재 성형 장치(200)에 구비된 피스톤(220)으로 골충진재를 실린더(210)의 배출 노즐(213) 측으로 가압한다(S214). 골충진재는 피스톤(220)에 의해 가압되어 배출 노즐(213)의 하단부에 마련된 배출구(213a)를 통하여 배출되고, 배출구(213a)의 중앙에 마련된 중공 코어(232)에 의해 골충진재의 내부에는 중공이 마련된 상태로 성형된다(S216).First, the bone filler mixed in the slurry state is injected into the bone filler
이 때, 배출구(213a)의 형상과 크기에 따라 골충진재의 형상과 크기가 대략적으로 결정되고, 중공 코어(232)의 형상과 크기에 의해 중공의 형상과 크기가 결정된다. 배출구(213a)와 중공 코어(232)의 형상과 크기는 다양하게 변화시킬 수 있는 것이므로, 골충진재를 성형하는 과정에서 골충진재는 다양한 형상과 크기로 조절할 수 있고 이에 따라 골충진재의 전체 기공률의 조절이 가능한 장점이 있다.At this time, the shape and size of the bone filler is approximately determined according to the shape and size of the
다음으로, 성형된 골충진재를 건조 장치(300)를 이용하여 100℃ 내지 200℃의 범위에서 1시간 내지 2시간 동안 건조시킨다(S230). 그러면, 골충진재는 건조 과정에 의해 점성이 약화되어 절단이 가능한 상태가 된다.Next, the molded bone filler is dried for 1 hour to 2 hours in the range of 100 ℃ to 200 ℃ using the drying apparatus 300 (S230). Then, the bone filler is weakened by the drying process is in a state capable of cutting.
다음으로, 건조된 골충진재를 일정 길이로 절단하고(S240), 절단된 골충진재를 소결시킨다(S250). 이 때, 소결은 1000℃ 내지 1200℃의 범위에서, 1시간 내지 2시간 동안 행한다. 일반적으로 인산칼슘계 화합물을 소결시키기 위해서는 1200℃ 이상의 온도가 필요하나, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)을 사용한 골충진재 성형 방법에 의해 골충진재를 가압하여 성형한 경우, 골충진재는 1200℃ 보다 낮은 1000℃ 내지 1200℃의 온도 범위에서 소결 가능하다. 이는, 전술한 바와 같이, 골충진재의 소결 온도가 골충진재의 압축 정도에 영향을 받는 특성에 기인한 것으로, 골충진재 성형 과정에서 피스톤으로 골충진재를 가압하여 성형함으로써 소결 온도가 낮아지게 된 것이다.Next, the dried bone filler is cut to a predetermined length (S240), and the cut bone filler is sintered (S250). At this time, sintering is performed in the range of 1000 degreeC-1200 degreeC for 1 hour-2 hours. In general, in order to sinter the calcium phosphate-based compound, a temperature of 1200 ° C. or more is required, but when the bone filler is molded by pressing the bone filler by the bone filler molding method using the bone
보편적으로 인산칼슘계 화합물은 1200℃ 이상의 온도에서는 물성이 변화될 가능성이 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)를 사용하여 골충진재를 제조하면 1200℃보다 낮은 온도에서 골충진재를 소결시킬 수 있게 되어, 소결 과정에서의 골충진재의 물성, 특히 생체 내에서의 분해 속도가 변하게 될 가능성을 현저히 줄일 수 있다. 또한, 골충진재의 소결 과정에서 1200℃ 이상의 소결 온도가 요구되는 경우에는, 선택할 수 있는 소결 온도의 범위가 좁기 때문에 소결 온도에 따라 결정되는 골충진재의 강도를 조절하기 어려운 반면, 본 실시예에 따라 골충진재를 성형한 후 소결하는 경우에는, 골충진재의 소결 과정에서 선택할 수 있는 소결 온도의 폭이 넓어짐에 따라 골충진재의 강도를 용이하게 조절할 수 있다.In general, the calcium phosphate-based compound may have a change in physical properties at a temperature of 1200 ° C. or higher, and when the bone filler is manufactured using the bone
그리고, 소결 과정에서 골충진재는 점성을 잃고 고체 상태가 되어 생체 내에 이식되기에 필요한 경도를 갖게 된다. 또한, 골충진재에 골고루 분포되어 있던 기공형성제가 휘발함으로써, 골충진재 전체에 걸쳐 기공이 삼차원적으로 형성된다. In the sintering process, the bone filler loses its viscosity and becomes a solid state to have the hardness necessary for implantation into a living body. In addition, when the pore-forming agent evenly distributed in the bone filler is volatilized, pores are formed three-dimensionally throughout the bone filler.
마지막으로, 소결된 골충진재의 모서리 부분을 연삭함으로써 최종적인 형상 을 갖는 골충진재(B3, 도 11에 도시됨)가 얻어진다(S260). Finally, the bone filler (B 3 , shown in FIG. 11) having a final shape is obtained by grinding the corner portion of the sintered bone filler (S260).
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)를 이용하여 골충진재를 제조하게 되면, 골충진재가 소결 과정을 거치기 전에 성형 단계에서 성형과 동시에 가압됨으로써, 소결 온도를 종래에 비해 낮게 하더라도 생체 내에 이식되어 사용되기에 충분한 강도를 갖는 골충진재를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 골충진재가 종래보다 낮은 온도에서 소결되므로, 인산칼슘계 화합물이 사용된 골충진재의 소결 과정에서 골충진재의 물성이 변하게 될 가능성이 현저하게 감소하게 되고, 골충진재의 강도를 용이하게 조절할 수 있게 된다.As such, when the bone filler is manufactured using the bone
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)를 이용하여 골충진재를 제조하게 되면 골충진재를 소결시킨 이후 분쇄하여 체가름하는 과정이 필요하지 않게 되므로, 재료 손실을 현저히 줄일 수 있게 되고, 생체 세포를 자극하여 손상시킬 우려가 있는, 골충진재 표면의 날카로운 부분이 형성되지 않게 된다.In addition, when the bone filling material is manufactured using the bone filling
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 골충진재 성형 장치(200)를 이용하여 골충진재를 제조하게 되면 중공의 크기와 기공의 양을 조절하는 것이 용이하므로, 골충진재의 전체 기공률을 효과적으로 조절할 수 있게 된다.In addition, when the bone filler is manufactured using the bone
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. In the above described exemplary embodiments of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments as described above, the patent of the present invention by those skilled in the art to which the present invention belongs Changes may be made as appropriate within the scope of the claims.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 슬러리 상태의 골충진재를 가압하여 배출하는 과정을 통하여 일정한 형상으로 골충진재를 성형함으로써, 종래보다 소결 과정에서 골충진재의 물성의 변화 가능성을 제거할 수 있고, 골충진재의 강도를 조절하기 용이하며, 골충진재의 불필요한 재료 손실을 줄일 수 있고, 골충진재의 표면에 생체 세포를 손상시킬 우려가 있는 날카로운 부분을 형성시키지 않는 골충진재 성형 장치 및 골충진재 성형 방법을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, by molding the bone filler in a predetermined shape through the process of pressurizing and discharging the bone filler in the slurry state, it is possible to eliminate the possibility of changing the physical properties of the bone filler in the sintering process than before, It is easy to adjust the strength of the bone filler, bone filler filling apparatus and bone filler molding method that can reduce the unnecessary material loss of the bone filler, and does not form a sharp portion that may damage the living cells on the surface of the bone filler Can provide.
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