KR100872160B1

KR100872160B1 - 토오크 전달 조립체 및 외과용 장치

Info

Publication number: KR100872160B1
Application number: KR1020047006405A
Authority: KR
Inventors: 앙드레 레찻
Original assignee: 프리사이메드 에스.에이.
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2008-12-08
Also published as: EP1441652A1; DE60205935D1; CN1276744C; JP4162598B2; EP1441652B1; CN1575151A; WO2003039380A8; JP2005507303A; WO2003039380A1; KR20040111332A; DE60205935T2

Abstract

본 발명은 토오크 전달 조립체에 관한 것이다. 암형의 연결 부재가 테이퍼진 보어를 가지는 형상으로 되어 있다. 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재는 상기 테이퍼진 보어 내에 수용되는 테이퍼진 외면과, 관통 보어를 획정하는 내면을 가지는 벽을 가지고 있다. 초탄성 합금으로 된 가늘고 긴 축 부재는 상기 관통 보어 내에 수용되는 외면을 가지고 있다. 상기 부재들 중 적어도 2개의 부재들에서의 상대적 운동에 의해, 슬리브 부재의 내면이 축 부재의 외면에 접촉하여, 축 부재에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 이들 부재를 고정돤 상대적 위치에 함께 유지시키도록 한다. 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재는 다수의 콜릿 핑거를 가지고 있고, 이들 핑거는 분리된 위치들에서 축 부재와 접촉하는 것이 바람직하다. 또한, 축 부재에서의 초탄성 작용은 분리된 위치들에서의 접촉의 결과로 일어나, 축 부재의 단면 형상을 비원형, 예를 들어, 다각형 형상으로 변형시키는 것이 바람직하다. 본 발명은 또한, 이러한 토오크 전달 조립체를 구비한 외과용 장치, 예를 들어, 유연성 있는 외과용 리머에 관한 것이다.

토오크 전달 조립체, 슬리브 부재, 축 부재, 초탄성 합금, 콜릿 핑거

Description

토오크 전달 조립체 및 외과용 장치{Torque-transmitting assembly and surgical device}

본 발명은, 초탄성 합금(super-elastic alloy)으로 만들어진 탄력성의 축 부재와 함께 사용되는 토오크 전달 조립체에 관한 것으로, 외과용 장치, 예를 들어, 유연성 있는 리머(reamer) 장치에 특히 유익한 토오크 전달 조립체에 관한 것이다.

종래, 토오크는 유니버셜 조인트를 통해 비동심의 축들을 가로질러 전달되었다. 일부에서는, 코일형 스프링 구조의 구동축을 사용하였고, 이 축은 소망의 경로를 따라 토오크를 전달할 때 굴곡하여, 상기한 조인트로부터 발생하는 충격을 완화시키도록 되어 있다. 그러나, 이러한 연결 구조는 특히 외과 수술에 있어서는 바람직하지 못한 것으로 입증되었다. 이것은, 대부분 도달하기 어려운 복잡한 비노출 표면 때문에 조립체 안쪽에 들어간 혈액이나 다른 유기물을 용이하게 세척할 수 없기 때문이다. 더욱이, 유니버셜 조인트는 환자의 조직에 닿아 악영향을 미칠 수도 있다.

니켈 티타늄(예를 들어, 니티놀(Nitinol))과 같은 초탄성 합금으로 만들어진 탄력성의 관형 축을 사용하여 토오크를 전달하는 방안이 있었고, 이것은 어느 정도 성공적이었다. 토오크를 전달하기 위해 관을 사용하는 것은, 토오크 전달 관을 넘어 연장하는 표면이 없기 때문에, 일반적으로 비노출 표면을 최소로 하고, 용이한 세척을 가능하게 한다. 그 대신, 유니버셜 조인트는 구동축의 외면을 넘어 돌출한다. 그래서, 예를 들어, 외과용 장치에서 초탄성 합금으로 된 탄력성 관을 사용하는 것은 환자에게 해를 끼치거나 불쾌감을 유발할 가능성을 크게 감소시킨다.

불행하게도, 종래 기술의 장치에서는, 환자에게 해를 끼칠 가능성을 증가시키는 원인이 되는 응력 집중과 절결 응력을 야기하도록 공구 및 다른 부품을 니티놀 관에 접속하였다. 그러한 응력으로 인해 관 접속부가 파괴되는 경우에는, 뼈나 다른 신체 조직에 비극적인 피해를 주는 일이 많다.

응력 집중이나 절결 응력을 피하고자 하는 시스템이 다른 기술자들에 의해 설계되었지만, 이들 시도는 다양한 정형외과 수술에 충분한 토오크를 전달할 수 있는 장치를 얻는 데에는 이르지 못하였다.

따라서, 응력 집중부를 생성하지 않는 방식으로 탄력성 관에 접속할 수 있는 장치가 요구된다. 보다 구체적으로는, 내부 응력을 위험한 수준까지 상승시키는 일 없이 충분한 토오크를 전달할 수 있도록 다양한 유형의 공구 헤드를 탄력성 관에 접속하는 신뢰성 있는 수단이 요구된다.

본 발명에 따른 토오크 전달 조립체는 암형의 연결 부재, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재, 및 초탄성 합금으로 된 가늘고 긴 관형의 축 부재를 포함하고, 상기 암형의 연결 부재는 테이퍼진 보어(tapered bore)를 가지는 형상으로 되어 있고, 상기 슬리브 부재는 상기 테이퍼진 보어 내에 수용되는 테이퍼진 외면과, 관통 보어를 획정(劃定)하는 내면을 가지는 벽을 가지고 있으며, 상기 축 부재는 상기 관통 보어 내에 수용되는 외면을 가지고 있다. 상기 부재들 중 적어도 2개의 부재들에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재의 내면이 상기 축 부재의 외면에 접촉하여, 상기 축 부재에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 이들 부재를 고정돤 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 상기한 상대적 운동은, 조립된 토오크 전달 조립체를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선에 대응한 축방향으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 하나 이상의 바람직한 실시형태에서, 상기 접촉은 인가되는 토오크를 마찰에 의해 전달하는 면 대 면 접촉이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 암형의 연결 부재는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트(tool bit)에 결합하도록 된 끼워맞춤부(fitting)를 구성할 수도 있다. 유사하게, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트(215)의 일부를 구성할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재는 다수의 콜릿 핑거(collet finger)를 가지고 있고, 이들 콜릿 핑거는 분리된 위치들에서 축 부재와 접촉하는 것이 바람직하다. 또한, 축 부재에서의 초탄성 작용은 분리된 위치들에서의 접촉의 결과로 일어나, 축 부재의 단면 형상을 비원형, 예를 들어, 다각형 형상으로 변형시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재의 관통 보어는 대체로 비원형, 예를 들어, 다각형의 단면 형상을 가진다. 단독으로 또는 직전에 언급한 특징과 조합하여, 축 부재는 대체로 원통형일 수 있고, 관통 보어 내에서 압축됨으로써, 예를 들어, 다각형으로 변형될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시형태에서, 상기 축 부재는 캐뉼러 삽입 통로를 가지는 관 형상을 가진다. 보다 바람직하게는, 상기 암형의 연결 부재의 테이퍼진 보어, 상기 슬리브 부재의 관통 보어, 및 상기 축 부재의 캐뉼러 삽입 통로는, 조립된 토오크 전달 조립체를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 양태에서, 본 발명의 토오크 전달 조립체는, 테이퍼진 보어를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재와; 상기 테이퍼진 보어 내에 수용되는 테이퍼진 외면과, 관통 보어를 획정하는 내면, 및 다수의 콜릿 핑거를 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재; 및 초탄성 합금으로 만들어져 있고, 상기 관통 보어 내에 수용되는 외면과, 캐뉼러 삽입 통로를 가지는, 가늘고 긴 관형의 축 부재를 포함한다. 상기 연결 부재, 상기 슬리브 부재, 및 상기 축 부재 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 콜릿 핑거들이 분리된 위치들에서 상기 축 부재에 접촉하여, 상기 축 부재의 단면 형상을 변형시키는 초탄성 작용을 상기 축 부재에 유발함과 동시에, 토오크 전달 조립체를 통해 토오크를 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 상기 암형의 연결 부재의 테이퍼진 보어, 상기 슬리브 부재의 관통 보어, 및 상기 축 부재의 캐뉼러 삽입 통로는, 조립된 토오크 전달 조립체를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 바람직한 일 형태에서, 상기 축 부재는 대체로 원통형이고, 관통 보어 내에서 압축됨으로써 다각형으로 변형된다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 외과용 장치는 토오크 전달 조립체를 포함하고, 그 토오크 전달 조립체는, 테이퍼진 보어를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재와; 상기 테이퍼진 보어 내에 수용되는 테이퍼진 외면과, 관통 보어를 획정하는 내면, 및 다수의 콜릿 핑거를 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재; 및 초탄성 합금으로 만들어져 있고, 상기 관통 보어 내에 수용되는 외면을 가지는, 가늘고 긴 축 부재를 포함한다. 상기 연결 부재, 상기 슬리브 부재, 및 상기 축 부재 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재의 내면이 상기 축 부재의 외면에 결합하여, 상기 축 부재에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 토오크 전달 조립체의 종축선을 중심으로 하여 인가되는 토오크를 마찰에 의해 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 함께 유지시키도록 한다. 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재의 관통 보어는 대체로 다각형의 단면 형상을 가지는 것이 바람직하다. 상기 암형의 연결 부재는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트에 결합하도록 된 끼워맞춤부를 구성할 수도 있다. 상기 암형의 연결 부재의 테이퍼진 보어, 상기 슬리브 부재의 관통 보어, 및 상기 축 부재의 캐뉼러 삽입 통로는, 조립된 토오크 전달 조립체를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 본 발명의 유연성 있는 외과용 리머는, 초탄성 합금으로 만들어져 있고, 외면과, 제1 축선을 따라 연장하는 캐뉼러 삽입 통로를 가지며, 피동 단부와 이 피동 단부의 반대쪽의 구동 단부를 구비하는 가늘고 긴 관형의 축 부재를 포함한다. 상기 리머는 또한, 제1 토오크 전달 조립체를 포함하고, 이 제1 토오크 전달 조립체는, 테이퍼진 제1 보어를 가지는 형상으로 되어 있고, 상기 피동 단부에 끼워맞춤되는 연결 부재와, 상기 테이퍼진 제1 보어 내에 수용되는 테이퍼진 외면과, 관통 보어를 획정하는 내면, 및 다수의 콜릿 핑거를 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재를 포함한다. 상기 축 부재, 상기 연결 부재, 및 상기 슬리브 부재 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재의 내면이 상기 축 부재의 외면에 접촉하여, 상기 축 부재에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 상기 리머는 또한, 제2 토오크 전달 조립체를 포함하고, 이 제2 토오크 전달 조립체는, 테이퍼진 제2 보어를 가지는 형상으로 된 끼워맞춤부와; 제2 축선과, 상기 테이퍼진 제2 보어 내에 수용되는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부분, 및 제1 결합면을 가지는 공구 비트와; 공구 축선과 제2 결합면을 가지는 공구를 포함한다. 초탄성 합금으로 되어 있는 변형 가능한 텅(tongue)이, 상기 축 부재 상에 상기 공구 비트를 움직이지 못하게 보유하기 위해 상기 축 부재의 상기 구동 단부에 인접하여 배치되어 있다. 상기 공구 비트와 상기 공구 사이의 상대적 운동에 의해, 상기 제1 결합면과 상기 제2 결합면이 측방향으로 미끄럼 이동하여, 상기 제1 축선, 상기 제2 축선, 및 상기 공구 축선이 서로 정렬된 상태로 되게 한다.

본 발명의 한가지 이점은, 응력 집중부를 생성함이 없이 토오크를 전달할 수 있는 탄력성 관을 위한 연결 조립체를 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는, 내부 응력을 위험한 수준까지 상승시키는 일 없이 충분한 토오크를 전달할 수 있도록 다양한 유형의 공구 헤드를 탄력성 관에 접속하는 신뢰성 있는 수단이 제공된다. 그러한 이점은, 수술 시에 최대한의 안전성을 요하면서 비교적 높은 토오크 전달을 필요로 하는, 우연성 리머 장치와 같은 외과용 장치에 특히 유익하다.

본 발명의 다른 이점은, 바람직하게 사용되는 니티놀 합금의 성질에 의해 본 발명의 연결부의 조립 및 분해가 용이하게 행해질 수 있다는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은, 첨부 도면을 참조하여 아래에 기재하는 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다. 도면들에서 유사한 참조 부호는 대응하는 부분을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 토오크 전달 조립체의 조립 전 분해된 상태의 단면도.

도 1A 내지 도 1C는 도 1의 조립체의 조립 과정을 나타내는 부분 절제 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 토오크 전달 조립체의 바람직한 슬리브 부재의 확대도.

도 2A는 도 2의 IIa-IIa 선을 따라 취한 단면도.

도 3은 조립된 상태에 있는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도.

도 3A는 조립되기 전의, 도 3의 IIIa-IIIa 선을 따라 취한 단면도.

도 3B는 본 발명에 따른 관형 축 부재의 다각형 변형 구조를 나타내는, 조립 후의 도 3의 IIIa-IIIa 선을 따라 취한 단면도.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 관형 축 부재의 클로버 잎 형상의 변형 구조를 나타내는, 도 3A 및 도 3B와 유사한 단면도.

도 5 내지 도 9는 관형 축 부재의 각 단부에 연결부가 제공되고 본 발명의 일 양태에 따른 2개의 토오크 전달 조립체를 구비한 외과용 리머(reamer)를 나타내는 도면.

도 9A는 조립된 상태에 있는 리머를 나타내는, 도 9의 9A-9A 선을 따라 취한 단면도.

도 10은 도 1에 나타낸 바람직한 일체형 텅(tongue)의 확대 정면도.

도 10A는 도 10의 단부도.

도 10B는 도 10의 바람직한 일체형 텅의 다른 구성을 나타내는 정면도.

도 11은 도 5의 원으로 둘러싸인 영역(11)의 확대도.

도 12는 도 8의 원으로 둘러싸인 영역(12)의 확대도.

도 13은 도 5에 도시된 리머의 분해 확대도이고, 도 13A는 도 13 중의 슬리브 부재의 단면도.

도 1, 도 2 및 도 2A에서, 본 발명의 바람직한 실시형태의 토오크 전달 조립체가 전체적으로 부호 10으로 나타내어져 있다. 이 토오크 전달 조립체(10)는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)와, 암형의 연결 부재(14), 및 가늘고 긴 축 부재(16)를 포함한다. 암형의 연결 부재(14)는 테이퍼진 보어(18)를 가지는 형상으로 형성되어 있다. 슬리브 부재(12)는 상기 테이퍼진 보어(18) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(20)과, 관통 보어(24)를 획정(劃定)하는 내면(22)을 가지고 있다. 축 부재(16)는, 예를 들어, 니켈-티타늄(통상 니티놀(Nitinol)으로 알려짐)과 같은 초탄성 합금으로 만들어져 있고, 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24) 내에 수용되는 외면(26)과, 캐뉼러 삽입 통로(28)를 가지고 있다. 슬리브 부재(12), 연결 부재(14), 및 축 부재(16) 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 슬리브 부재(12)의 내면(22)이 축 부재(16)의 외면(26)과 접촉하여, 축 부재(16)에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 이들 부재를 고정된 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 상기 상대적 운동은, 예를 들어, 연속하는 도 1A 내지 도 1C에 나타낸 바와 같이, 조립된 토오크 전달 조립체(도 1C)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대응한 축방향으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 1A 내지 도 1C, 도 2A, 도 3A, 및 도 3B를 참조하면, 슬리브 부재(12)의 반경방향 유연성은, 바람직하게는, 어깨부(34)를 가진 환형 기부(32)와, 스플릿(split)(38)에 의해 각각 분리되어 있어 휘기 쉽게 되어 있는 다수의 콜릿 핑거(collet finger)(36)를 포함하는 구조에 의해 부여된다. 바람직하게는, 4개의 콜릿 핑거(36)가, 도 3B에서 화살표(40)으로 나타낸 바와 같이 직교하는 반경방향 힘을 가하여, 축 부재(16)가 도 3A에 나타낸 원통형 형상으로부터, 예를 들어, 도 3B에서 화살표(42)로 나타낸 바와 같은 다각형 형상으로 변형되도록 배치되어 있다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 콜릿 핑거(36)는 변형력이 가해지는 것이 요구되는 곳을 제외하고는 축 부재와의 접촉을 최소로 하도록 평탄부를 구비할 수도 있다. 또는, 콜릿 핑거(36)는 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이 곡선형으로 형성될 수도 있다. 축 부재(16)의 이러한 변형은, 조립된 토오크 전달 조립체(10)에서 토오크 전달 시 축 부재의 미끄럼 운동을 제한한다.

상기한 접촉은, 종축선(30)을 중심으로 하여 발생된 인가 토오크를 마찰에 의해 전달하도록 작용하는 면 대 면 접촉 방식으로 확립될 수도 있다. 니티놀은, 종래의 강제 끼워맞춤(press-fit)이나 테이퍼 접합에서와 같은 선 접촉이 아니라, 면 접촉을 확립하도록 압축 하에 변형하는 이점(利點)을 가진다. 이러한 접촉은 또한, 본 명세서의 많은 실시형태에 나타낸 바와 같은 표준적인 원통형의 축 부재(16)를 사용하면서 콜릿 핑거(36)의 적절한 개조에 의해 선택적인 방법으로 달성될 수도 있다.

도 13에 전체적으로 부호 200으로 나타낸 외과용 리머(reamer)로서 구체화되는 본 발명의 양태에서, 토오크 전달 조립체(110)에 있어서의 암형의 연결 부재(114)는 동력식 구동 기기(화살표 146)에 접속되도록 되어 있고, 또한, 콜릿 핑거(136)들을 가진 슬리브 부재(112)를 수용하도록 되어 있으며, 그 슬리브 부재(112)는 축 부재(116)에 접속하여 그 축 부재(116)를 구동시킨다. 대안으로서 또는 상기와 조합하여, 토오크 전달 조립체(210)에서 축 부재(116)에 의해 구동되는 공구 비트(215)와 접속되는 끼워맞춤부(fitting)(214)가 제공될 수도 있다.

공구 비트(215)의 바람직한 구조가 도 11 내지 도 13에 도시되어 있고, 한편, 도 10, 도 10A 및 도 10B는 조립된 토오크 전달 조립체(210)에서 공구 비트(215) 내에 수용되는 축 부재(116)에 형성된 텅(tongue)(248)을 나타내고 있다. 끼워맞춤부(214)는 텅(248)이 공구 비트(215) 내에서 축방향으로 연장하도록 하는 위치에 배치되어 있다. 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부분(212)이 끼워맞춤부(214) 내로 축방향으로 연장하고, 공구 비트(215)의 일부를 구성한다. 도 10, 도 10A 및 도 10B는 축 부재(116)에 있어서의 텅(248)의 구성을 나타내고, 이 텅(248)에 의해, 축 부재(116)가 공구 비트(215)에 형성된 오목부(250) 내에 고정될 수 있다(도 11 및 도 12 참조).

도 1 내지 도 3 및 관련 도면을 참조하면, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)는, 바람직하게는, 분리된 위치들에서 축 부재(16)와 접촉하는 다수의 콜릿 핑거(36)를 가지고 있다. 또한 바람직하게는, 분리된 위치들에서의 접촉의 결과로 축 부재(16)에서의 초탄성 작용이 일어나, 축 부재(16)의 단면 형상을 원형으로부터 비원형, 예를 들어, 다각형 형상으로 변형시킨다(도 3A 및 도 3B 참조). 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24)가 비원형, 예를 들어, 다각형의 단면 형상을 가진다. 그 결과, 축 부재(16)는 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24)내에서 압축됨으로써, 예를 들어, 다각형으로 변형된다.

보다 바람직하게는, 암형의 연결 부재(14)의 테이퍼진 보어(18)와, 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24), 및 축 부재(16)의 캐뉼러 삽입 통로(28)는 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어(도시되지 않음)가 이들 부재를 통과할 수 있도록 한다.

다시 도 1 내지 도 3 및 관련 도면을 참조하면, 본 발명의 토오크 전달 조립체(10)는, 테이퍼진 보어(18)를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재(14)와, 상기 테이퍼진 보어(18) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(20)을 가진 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)를 포함한다. 슬리브 부재(12)는 또한, 관통 보어(24)를 획정하는 내면(22)과, 다수의 콜릿 핑거(36)를 가지고 있다. 가늘고 긴 관형의 축 부재(16)는 초탄성 합금으로 만들어져 있고, 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24) 내에 수용되는 외면(26)과, 캐뉼러 삽입 통로(28)를 가지고 있다. 슬리브 부재(12), 연결 부재(14), 및 축 부재(16) 중 적어도 2개의 부재에서의 축방향 상대적 운동에 의해, 슬리브 부재(12)의 콜릿 핑거(36)들이 분리된 위치들에서 축 부재(16)에 접촉하여, 축 부재(16)의 단면 형상을 변형시키는 초탄성 작용을 축 부재(16)에 유발함과 동시에, 토오크 전달 조립체(10)를 통해 토오크를 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 도 1A는, 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 완성하기 위해 테이퍼진 보어(18) 내로 삽입되기 전의 슬리브 부재(12) 내로 축 부재(16)가 축방향으로 이동되는 상태를 나타내고 있다. 바람직하게는, 암형의 연결 부재(14)의 테이퍼진 보어(18)와, 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24), 및 축 부재(16)의 캐뉼러 삽입 통로(28)는, 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어(도시되지 않음)가 이들 부재를 통과할 수 있도록 한다. 바람직한 형태에서는, 축 부재(16)는 대체로 원통형이고, 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24)내에서 압축됨으로써 다각형으로 변형된다.

도 4는 토오크 전달 조립체(10)의 변형예를 나타낸다. 여기서는, 슬리브 부재(12)가 클로버 잎 구조를 가지고, 그에 대응하는 변형을 축 부재(16)에 부여하도록 하고 있다. 이 슬리브 부재(12)는 스플릿(38)을 구비한 콜릿(collet)이다.

다른 양태로서, 본 발명의 외과용 장치가 도 5 내지 도 13에서 전체적으로 부호 200으로 나타내어져 있다. 이 외과용 장치(200)는 토오크 전달 조립체(110)를 포함하고, 이 토오크 전달 조립체(110)는, 테이퍼진 보어(118)를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재(114)와; 상기 테이퍼진 보어(118)내에 수용되는 테이퍼진 외면(120)과, 관통 보어(124)를 획정하는 내면(122)과, 다수의 콜릿 핑거(136)를 가지는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112)(도 13A의 단면도 참조)와; 슬리브 부재(112)의 관통 보어(124)내에 수용되는 외면(126)을 가지고 초탄성 합금으로 만들어진 가늘고 긴 축 부재(116)를 포함한다. 슬리브 부재(112), 연결 부재(114), 및 축 부재(116) 중 적어도 2개의 부재에서의 축방향 상대적 운동에 의해, 슬리브 부재(112)의 내면(122)이 축 부재(116)의 외면(126)에 결합하여, 축 부재(116)에서의 초탄성 작용을 유발하는 동시에, 토오크 전달 조립체(110)의 종축선(130)을 중심으로 하여 인가되는 토오크를 마찰에 의해 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 고정시킨다. 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112)의 관통 보어(124)는 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 바와 같이 다각형의 단면 형상을 가지는 것이 바람직하다. 암형의 연결 부재(114)는 동력식 구동 기기(화살표 146)에 접속되도록 구성되거나, 또는 공구 비트(215)에 결합하는 끼워맞춤부(214)를 구성할 수도 있다. 바람직하게는, 암형의 연결 부재(114)의 테이퍼진 보어(118)와, 슬리브 부재(112)의 관통 보어(124), 및 축 부재(116)의 캐뉼러 삽입 통로(128)는, 조립된 토오크 전달 조립체(110)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(130)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어(도시되지 않음)가 이들 부재를 통과할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명의 유연성 있는 외과용 리머가 도 5 내지 도 13에 전체적으로 부호 200으로 나타내어져 있다. 이 리머(200)는, 초탄성 합금으로 만들어진 가늘고 긴 관형의 축 부재(116)를 포함하고, 이 축 부재(116)는 외면(126)과, 제1 축선(130a)을 따라 연장하는 캐뉼러 삽입 통로(128)를 가지고 있다. 축 부재(116)는 동력식 구동 기기(화살표 146)에 접속된 제1 토오크 전달 조립체(110)에 의해 구동되고, 공구 비트(215)를 구비한 제2 토오크 전달 조립체(210)를 구동시킨다. 제1 토오크 전달 조립체(110)는, 테이퍼진 제1 보어(118)를 가지는 형상으로 되어 있고 상기 축 부재(116)의 피동 단부에 끼워맞춤되는 연결 부재(114)와, 상기 테이퍼진 제1 보어(118) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(120)을 가지는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112)를 포함한다. 그 슬리브 부재(112)는 관통 보어(124)를 획정하는 내면(122)과, 다수의 콜릿 핑거(136)를 가지고 있다. 축 부재(116), 연결 부재(114), 및 슬리브 부재(112) 중 적어도 2개의 부재들에서의 상대적 운동에 의해, 슬리브 부재(112)의 내면(122)이 축 부재(116)의 외면(126)에 접촉하여, 축 부재(116)에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 상기 부재들을 고정된 상대적 위치에 함께 유지시킨다. 리머(200)는 또한, 제2 토오크 전달 조립체(210)를 포함하고, 이 제2 토오크 전달 조립체(210)는, 테이퍼진 제2 보어(218)를 가지는 형상으로 된 끼워맞춤부(214)와; 상기 테이퍼진 제2 보어(218)내에 수용되고 콜릿 핑거(236)를 가지는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부분(212)과, 제1 결합면(252)과, 제2 축선(230)을 가지는 공구 비트(215)를 포함한다. 공구(여기에서는 도시되지 않음)는 본 출원인의 관련 선출원에 기재된 타입의 것으로, 공구 축선(256)(도 9)과, 상기 제1 결합면(252)에 대하여 상보적이고 상기 제1 결합면에 결합할 수 있도록 된 제2 결합면(258)을 가지고 있다(본 출원인의 앞선 미국 가출원 제60/338/718호 참조). 초탄성 합금으로 된 변형 가능한 텅(248)이, 바람직하게는 축 부재(116)의 구동 단부에 인접하여 형성되어 있다(도 10 내지 도 14 참조). 공구 비트(215)와 공구 사이의 상대적 운동에 의해, 제1 결합면(252)과 제2 결합면(258)이 측방향으로 미끄럼 이동하여, 제1 축선(130a), 제2 축선(230), 및 공구 축선(256)이 서로 정렬된 상태로 된다.

따라서, 본 발명은 응력 집중부를 생성함이 없이 토오크를 전달하는 탄력성의 축 부재(16, 116)를 구비한 유익한 토오크 전달 조립체를 제공한다. 보다 구체적으로는, 내부 응력을 위험한 수준까지 상승시키는 일 없이 충분한 토오크를 전달할 수 있도록 각종 유형의 공구 비트(215)를 탄력성의 축 부재(16, 116)에 접속하는 신뢰성 있는 수단이 제공된다. 그러한 이점(利點)은, 예를 들어, 유연성 있는 리머 장치와 같이, 수술 시에 최대한의 안전성을 요하면서 비교적 높은 토오크 전달을 필요로 하는 리머(200)와 같은 외과용 장치에 특히 유리하다.

본 발명에 따른 토오크 전달 조립체에서 이용되는 비원통형/비원추형의 형태는 다양한 공지의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 이들 형태는 밀링기(milling machine) 또는 전자 방사 밀링(EDM)기에 의해 기계가공될 수 있다. 이들 형태는 또한, 인베스트먼트 주조(investment casting) 및 다이 몰딩(die molding) 기술 뿐만 아니라 그 외의 다양한 방법을 사용하여 성형될 수도 있다.

2002년 1월 10일자로 출원된, "구동축 커플링(Drive Shaft Coupling)"이라는 명칭의 미국 특허출원 제10/043,423호와, 2001년 11월 5일자로 출원된, "공구 비트 구동축 연결 및 방법(Tool Bit Drive Shaft Connection and Method"이라는 명칭의 미국 가출원 제60/338,718호, 및 2002년 1월 22일자로 출원된 미국 특허출원 제10/055,806호가 본원 명세서에 참조로서 포합된다.

여기에 기재된 본 발명의 실시형태들에 대하여 다양한 변경 및 개조가 가능하다. 여기에 본 발명의 일부 예시적인 실시형태들이 도시되고 설명되었지만, 상기한 개시 내에서 다양한 개조, 변경, 및 대체가 예상될 수 있다. 일부 예에서는, 본 발명의 일부 특징이 대응하는 다른 특징의 사용 없이 채용될 수도 있다. 따라서, 상기한 설명은 광범위하게 해석되고, 단지 예시를 위해 주어진 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부된 청구의 범위에 의해서만 제한되는 것이다.

Claims

테이퍼진 보어(18)를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재(14)와;

상기 테이퍼진 보어(18) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(20)과, 관통 보어(24)를 획정(劃定)하는 내면(22)을 가진 벽을 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12); 및

상기 관통 보어(24) 내에 수용되는 외면(26)을 가지고, 초탄성 합금으로 만들어진, 가늘고 긴 축 부재(16)를 포함하고,

상기 연결 부재(14), 상기 슬리브 부재(12), 및 상기 축 부재(16) 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재(12)의 내면(22)이 상기 축 부재(16)의 외면(26)에 접촉하여, 상기 축 부재(16)에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 상기 연결 부재(14), 상기 슬리브 부재(12), 및 상기 축 부재(16)를 고정된 상대적 위치에 함께 유지시키는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 접촉은, 인가되는 토오크를 마찰에 의해 전달하는 면 대 면 접촉을 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)는 다수의 콜릿 핑거(collet finger)(36)를 가지는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 3 항에 있어서, 상기 콜릿 핑거(36)들은 분리된 위치들에서 상기 축 부재(16)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 4 항에 있어서, 상기 축 부재(16)에서의 상기 초탄성 작용이 상기 분리된 위치들에서의 접촉의 결과로 일어나, 상기 축 부재(16)의 단면 형상을 변형시키는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 5 항에 있어서, 상기 축 부재(16)의 변형된 단면 형상은 비원형인 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 6 항에 있어서, 상기 축 부재(16)의 변형된 단면 형상은 다각형인 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)의 상기 관통 보어(24)는 비원형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 8 항에 있어서, 상기 관통 보어(24)는 다각형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 암형의 연결 부재(14)는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트(tool bit)(215)에 결합하도록 된 끼워맞춤부(fitting)(214)를 구성하는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12)는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트(215)의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 축 부재(16)는 원통형이고, 상기 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24)내에서 압축됨으로써 다각형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 상대적 운동은, 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대응한 축방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 1 항에 있어서, 상기 축 부재(16)는 캐뉼러 삽입 통로(28)를 가지는 관 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 14 항에 있어서, 상기 암형의 연결 부재(14)의 테이퍼진 보어(18), 상기 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24), 및 상기 축 부재(16)의 캐뉼러 삽입 통로(28)는, 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
테이퍼진 보어(18)를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재(14)와;

상기 테이퍼진 보어(18) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(20)과, 관통 보어(24)를 획정하는 내면(22), 및 다수의 콜릿 핑거(36)를 가진 벽을 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(12); 및

상기 관통 보어(24) 내에 수용되는 외면(26)과, 캐뉼러 삽입 통로(28)를 가지고, 초탄성 합금으로 만들어진, 가늘고 긴 관형의 축 부재(16)를 포함하고,

상기 연결 부재(14), 상기 슬리브 부재(12), 및 상기 축 부재(16) 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 콜릿 핑거(36)들이 분리된 위치들에서 상기 축 부재(16)에 접촉하여, 상기 축 부재(16)의 단면 형상을 변형시키는 초탄성 작용을 상기 축 부재(16)에 유발함과 동시에, 토오크 전달 조립체(10)를 통해 토오크를 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 연결 부재(14), 상기 슬리브 부재(12), 및 상기 축 부재(16)를 고정된 상대적 위치에 함께 유지시키는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 16 항에 있어서, 상기 암형의 연결 부재(14)의 테이퍼진 보어(18), 상기 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24), 및 상기 축 부재(16)의 캐뉼러 삽입 통로(28)는, 조립된 토오크 전달 조립체(10)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(30)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
제 16 항에 있어서, 상기 축 부재(16)는 원통형이고, 상기 슬리브 부재(12)의 관통 보어(24)내에서 압축됨으로써 다각형으로 변형되는 것을 특징으로 하는 토오크 전달 조립체.
토오크 전달 조립체(110)를 포함하는 외과용 장치로서,

상기 토오크 전달 조립체(110)는,

테이퍼진 보어(118)를 가지는 형상으로 된 암형의 연결 부재(114)와;

상기 테이퍼진 보어(118) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(120)과, 관통 보어(124)를 획정(劃定)하는 내면(122), 및 다수의 콜릿 핑거(136)를 가진 벽을 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112); 및

상기 관통 보어(124) 내에 수용되는 외면(126)을 가지고, 초탄성 합금으로 만들어진, 가늘고 긴 축 부재(116)를 포함하고,

상기 연결 부재(114), 상기 슬리브 부재(112), 및 상기 축 부재(116) 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재(112)의 내면(122)이 상기 축 부재(116)의 외면(126)에 결합하여, 상기 축 부재(116)에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 토오크 전달 조립체(110)의 종축선(130)을 중심으로 하여 인가되는 토오크를 마찰에 의해 전달하는 면 대 면 접촉에 의해 상기 연결 부재(114), 상기 슬리브 부재(112), 및 상기 축 부재(116)를 고정된 상대적 위치에 함께 유지시키는 것을 특징으로 하는 와과용 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112)의 상기 관통 보어(124)는 다각형 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 외과용 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 암형의 연결 부재(114)는 동력식 구동 기기에 접속되도록 되어 있거나, 또는 공구 비트(215)에 결합하도록 된 끼워맞춤부(214)를 구성하는 것을 특징으로 하는 외과용 장치.
제 19 항에 있어서, 상기 암형의 연결 부재(114)의 테이퍼진 보어(118), 상기 슬리브 부재(112)의 관통 보어(124), 및 상기 축 부재(116)의 캐뉼러 삽입 통로(128)는, 조립된 토오크 전달 조립체(110)를 통하여 토오크가 전달될 때 중심이 되는 종축선(130)에 대하여 동심으로 정렬되어, 가이드 와이어가 이들 부재를 통과할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 외과용 장치.
유연성 있는 외과용 리머(reamer)(200)로서,

(a) 외면(126)과, 제1 축선(130a)을 따라 연장하는 캐뉼러 삽입 통로(128)를 가지고, 초탄성 합금으로 만들어져 있으며, 피동 단부와 이 피동 단부의 반대쪽의 구동 단부를 구비하는, 가늘고 긴 관형의 축 부재(116);

(b) 제1 토오크 전달 조립체(110)로서,

(i) 테이퍼진 제1 보어(118)를 가지는 형상으로 되어 있고, 상기 축 부재(116)의 상기 피동 단부에 끼워맞춤되는 연결 부재(114)와;

(ii) 상기 테이퍼진 제1 보어(118) 내에 수용되는 테이퍼진 외면(120)과, 관통 보어(124)를 획정하는 내면(122), 및 다수의 콜릿 핑거(136)를 가진 벽을 가지는, 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부재(112)를 포함하고,

(iii) 상기 축 부재(116), 상기 연결 부재(114), 및 상기 슬리브 부재(112) 중 적어도 2개의 부재에서의 상대적 운동에 의해, 상기 슬리브 부재(112)의 내면(122)이 상기 축 부재(116)의 외면(126)에 접촉하여, 상기 축 부재(116)에서의 초탄성 작용을 유발함과 동시에, 상기 축 부재(116), 상기 연결 부재(114), 및 상기 슬리브 부재(112)를 고정된 상대적 위치에 함께 유지시키는 제1 토오크 전달 조립체(110); 및

(c) 제2 토오크 전달 조립체(210)로서,

(i) 테이퍼진 제2 보어(218)를 가지는 형상으로 된 끼워맞춤부(214)와;

(ii) 상기 테이퍼진 제2 보어(218) 내에 수용되고 다수의 콜릿 핑거(236)를 가지는 반경방향으로 유연성 있는 슬리브 부분(212)과, 제2 축선(230), 및 제1 결합면(252)을 가지는 공구 비트(215)와;

(iii) 공구 축선(256)과 제2 결합면(258)을 가지는 공구와;

(iv) 상기 축 부재(116) 상에 상기 공구 비트(215)를 움직이지 못하게 보유하기 위해 상기 축 부재(116)의 상기 구동 단부에 인접하여 배치되고, 초탄성 합금으로 만들어진, 변형 가능한 텅(tongue)(248)을 포함하고,

(v) 상기 공구 비트(215)와 상기 공구 사이의 상대적 운동에 의해, 상기 제1 결합면(252)과 상기 제2 결합면(258)이 측방향으로 미끄럼 이동하여, 상기 제1 축선(130a), 상기 제2 축선(230), 및 상기 공구 축선(256)이 서로 정렬된 상태로 되는 제2 토오크 전달 조립체(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외과용 리머.