KR101110075B1

KR101110075B1 - 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구

Info

Publication number: KR101110075B1
Application number: KR1020100062106A
Authority: KR
Inventors: 김윤기
Original assignee: 아주대학교산학협력단; 김윤기
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-02-15
Also published as: KR20120001363A

Abstract

본 발명은 대퇴골(F)과 경골(T)을 연결하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구에 있어서: 상기 대퇴골(F)에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제1프레임(10); 상기 경골(T)에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제2프레임(20); 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 회전중심에 볼트(35)를 개재하여 수용되는 베어링(31)(32); 및 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)이 각각 대퇴골(F)과 경골(T)에 스크류(42)를 개재하여 결합되도록 하는 체결수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 원위 대퇴골과 근위 경골 사이에 고정되어 체중 부하에 따른 관절 간격을 유지하면서 굴신운동을 원활하게 수행하도록 조력하는 효과가 있다.

Description

무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구{Device for dispersing the load to knee joint}

본 발명은 무릎관절에 장착하는 보조기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원위 대퇴골과 근위 경골 사이에 고정되어 체중 부하에 따른 관절 간격을 유지하면서 굴신운동을 원활하게 수행하도록 조력하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구에 관한 것이다.

연골의 균열이나 슬관절 전반의 변형으로 인하여 뼈와 뼈가 직접 맞닿게 되면 슬관절 쪽의 붓기와 통증을 유발하여 정상적인 무릎 기능을 기대할 수 없어 활동의 제한을 받는다. 이때 물리치료로도 회복되지 않는 말기의 상태의 경우 또는 부분적으로 상태가 악화되는 것을 막기 위해 인공관절을 시술하기도 한다. 이와 관련된 선행특허로 한국 등록특허공보 제0901528호의 "인대손상 방지를 위한 인공 슬관절", 한국 공개특허공보 제1999-0037439호의 "무릎관절 보철기구" 등이 알려져 있다.

한국 등록특허공보 제0901528호는 대퇴골의 경골 측 말단에 결합되는 대퇴골 결합부재와, 경골의 상기 대퇴골 측 말단에 결합되는 경골 결합부재와, 상기 대퇴골 결합부재와 상기 경골 결합부재의 사이에 위치하는 베어링 부재를 포함하는 인공 슬관절에 있어서, 상기 베어링 부재는 전방돌출부 및 후방돌출부를 포함하며, 상기 대퇴골 결합부재의 후방관절구 끝단은 외측 챔퍼를 포함하여 측면인대와의 충돌을 막음으로써 인대손상을 방지할 수 있도록 하는 구성을 제안한다.

이는 인대와 충돌에 의한 손상과 통증을 방지하기 위한 인공슬관절을 실현할 수 있기는 하지만, 관절의 기능을 상실한 환자에게 보행 기능을 회복하는 목적으로 적용하기 곤란하다.

한국 공개특허공보 제1999-0037439호는 경골 베어링면(10)을 가지는 경골부(1), 상기 경골 베어링면(10) 상에 슬라이딩 및 변위가능하게 저널되고, 상기 경골 베어링면(10)으로부터 떨어진 그 측면 상에 베어링스캘럽(31)을 가지는 베어링보디(3), 상기 베어링보디(3)의 상기 베어링스캘럽(31) 상에 이동가능하게 배열된 대퇴부(5), 상기 경골부(1)에 대하여 회전가능하게 고정되어 상기 베어링보디(3)를 상기 경골 베어링면(1)에 대하여 사지탈방향으로 변위시키는 가이드피스(2), 및 상기 가이드피스(2) 및 상기 대퇴부(5) 양자 모두와 협동하여 상기 대퇴부(5)를 상기 베어링보디(3) 상에서 회전하게 하는 연결부재를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 경골부(1)의 종축(14) 또는 종축과 평행인 회전축방향으로 연장되거나, 상기 경골부(1)의 종축(14) 또는 종축과 평행인 회전축에 대하여 경사진 축방향으로 연장된 회전가능하게 저널된핀(4)을 가지는 구성을 제안한다.

이는 인대의 기능이 미약하거나 인대가 없는 환자에게 굴곡가능한 무릎관절 보철기구를 시술함에 조립이 쉽고 신뢰성이 높은 구조를 목적으로 하지만, 작동 신뢰성 보장을 위한 정확한 위치를 선정하는 시술 과정이 비교적 복잡하면서 연결부의 집중 하중이 발생되는 구조에 의하여 내구성 약화가 우려된다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 원위 대퇴골과 근위 경골 사이에 고정되어 체중 부하에 따른 관절 간격을 유지하면서 굴신운동을 원활하게 수행하도록 조력하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대퇴골과 경골을 연결하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구에 있어서: 상기 대퇴골에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제1프레임; 상기 경골에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제2프레임; 상기 제1프레임과 제2프레임의 회전중심에 볼트를 개재하여 수용되는 베어링; 및 상기 제1프레임과 제2프레임이 각각 대퇴골과 경골에 스크류를 개재하여 결합되도록 하는 체결수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1프레임과 제2프레임의 관통공은 다수의 지점에서 동심상으로 태핑과 보링공을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1프레임과 제2프레임은 핀을 넣어 결합 위치를 유지하기 위한 핀홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 베어링의 적어도 하나는 외륜 상에 수지재의 링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 체결수단은 태핑에 결합되어 스크류와 나선 결합되는 하단너트와, 하단너트의 상측으로 스크류와 나선 결합되는 상단너트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 원위 대퇴골과 근위 경골 사이에 고정되어 체중 부하에 따른 관절 간격을 유지하면서 굴신운동을 원활하게 수행하도록 조력하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보조기구의 시공 상태를 나타내는 종단면 구성도
도 2는 본 발명에 따른 보조기구의 시공 상태를 나타내는 평면 구성도
도 3은 본 발명에 따른 보조기구의 요부를 나타내는 종단면 구성도
도 4는 본 발명에 따른 보조기구의 요부를 나타내는 평면 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 대퇴골(F)과 경골(T)을 연결하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구에 관련된다. 원위 대퇴골(F)과 근위 경골(T)의 간격을 유지하고 굴신을 조력하는 외고정 기구이고, 세부적인 적용증으로 연골봉합술, 미세골절술, 배양이식술 등이 관련된다.

본 발명에 따르면 상기 대퇴골(F)에 결합하도록 제1프레임(10) 상에 다수의 관통공을 지니고, 상기 경골(T)에 결합하도록 제2프레임(20) 상에 다수의 관통공을 지닌다. 제1프레임(10)과 제2프레임(20)은 공히 고강도이고 경량인 합금(예를 들어 알루미늄 합금)을 사용하여 제작되고, 각각 5개의 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하여 상호 관절운동 가능하게 연결되는 구조이다. 제1프레임(10)을 상부로 제2프레임(20)을 하부로 보는 경우, 제1프레임(10)의 관통공은 하단에서 2개가 전후로 병설되는 반면 제2프레임(20)의 관통공은 중간에서 2개가 전후로 병설된다. 제1프레임(10)의 종단면은 두께가 고른 판재 형태이지만, 제2프레임(20)의 종단면은 일단부에서 갈라진 형태로 된다.

이때, 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 관통공은 다수의 지점에서 동심상으로 태핑(11)(21)과 보링공(12)(22)을 구비한다. 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 관통공은 후술하는 스크류(42)를 결합하는 부분으로서 스크류(42)의 단부를 나선으로 체결하면서 은폐를 위한 태핑(11)(21)과 보링공(12)(22)을 구비한다. 보링공(12)(22)은 태핑(11)(21)과 동심이면서 직경이 확대된 형태이다. 태핑(11)(21)이 10M인 경우 보링공(12)(22)은 16㎜ 정도가 적절하다.

한편, 본 발명의 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)은 핀(38)을 넣어 결합 위치를 유지하기 위한 핀홀(18)(28)을 구비한다. 핀홀(18)(28)은 후술하는 핀(38)을 삽착하여 제1프레임(10)과 제2프레임(20)을 일시 고정하는 부분으로서 각각 2개씩 형성한다. 제1프레임(10)의 핀홀(18)은 전체 길이에 대한 중심 부근에 1개와 상측으로 편심된 부분에 1개를 형성한다. 제2프레임(20)의 핀홀(28)도 전체 길이에 대한 중심 부근에 1개와 하측으로 편심된 부분에 1개를 형성한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 회전중심에 베어링(31)(32)이 볼트(35)를 개재하여 수용된다. 베어링(31)(32)은 제1프레임(10)의 회전중심에 설치하고, 그 외측으로 제2프레임(20)에 의하여 은폐되도록 한다. 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 회전중심인 연결공(15)(25)에 베어링(31)(32)과 함께 볼트(35)를 삽입하고 너트(36)로 체결하여 유연한 관절운동 가능하게 한다. 작동 신뢰성을 높이기 위해 일측의 베어링(31)은 레이디얼 방식을 적용하고 타측의 베어링(32)은 트러스트 방식을 적용하는 것이 좋다.

이때, 상기 베어링(31)(32)의 적어도 하나는 외륜 상에 수지재의 링(33)을 구비한다. 링(33)은 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 틈새를 막는 크기로 연장하여 베어링(31)(32)에 대한 이물질의 출입을 차단한다. 링(33)은 수지재 중에서 내열성과 내마모성을 구비한 종류를 선택한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)이 각각 대퇴골(F)과 경골(T)에 스크류(42)를 개재하여 결합되도록 하는 체결수단(40)을 포함한다. 제1프레임(10)과 제2프레임(20)에 형성된 각각 5개의 관통공 중에서 각각 4개씩에 스크류(42)가 체결된다. 스크류(42)는 스테인레스 또는 동등 이상의 강도와 내부식성을 지닌 소재를 사용한다.

이때, 상기 체결수단(40)은 태핑(11)(21)에 결합되어 스크류(42)와 나선 결합되는 하단너트(44)와, 하단너트(44)의 상측으로 스크류(42)와 나선 결합되는 상단너트(46)를 구비한다. 하단너트(44)는 외면에 숫나사를 내면에 암사나를 지니는 이중 구조의 너트이고, 관통공의 태핑(11)(21)에 나선으로 맞물려 체결된다. 상단너트(46)는 일반적인 구조의 너트로서 스크류(42)의 단부에서 하단너트(44)와 더불어 체결된다. 이와 같이 제1프레임(10)과 제2프레임(20)을 대퇴골(F)과 경골(T)에 고정할 때 이중의 너트(44)(46)를 사용하는 것은 정확한 위치에 신속한 시술을 수행하기 위함이다.

시술에 있어서, 우선 제1프레임(10)과 제2프레임(20)에 베어링(31)(32)을 삽입하고 볼트(35)와 너트(36)로 관절운동 가능하게 연결하여 조립체를 완성하고, 상기 조립체의 핀홀(18)(28)에 핀(38)을 삽입한 상태에서 대퇴골(F)과 경골(T) 상의 정확한 위치에 고정하고, 상기 조립체의 관통공을 통하여 공구를 삽입하여 대퇴골(F)과 경골(T)에 삽입홈을 형성하고, 상기 조립체의 관통공을 통하여 대퇴골(F)과 경골(T)의 삽입홈에 스크류(42)를 체결하고, 마지막으로 스크류(42)의 상단에 각각 하단너트(44)와 상단너트(46)를 체결한다. 물론 시술 전후에 청결 및 멸균 상태를 유지하는 과정이 수반된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

F: 대퇴골 T: 경골
10: 제1프레임 11, 21: 태핑
12, 22: 보링공 15, 25: 연결공
18, 28: 핀홀 20: 제2프레임
31, 32: 베어링 33: 링
35: 볼트 38: 핀
40: 체결수단 42: 스크류
44: 하단너트 46: 상단너트

Claims

대퇴골(F)과 경골(T)을 연결하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구에 있어서:
상기 대퇴골(F)에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제1프레임(10);
상기 경골(T)에 결합하도록 다수의 관통공을 지니고, 관통공 중의 하나를 회전중심으로 하는 구조의 제2프레임(20);
상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 회전중심에 볼트(35)를 개재하여 수용되는 베어링(31)(32); 및
상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)이 각각 대퇴골(F)과 경골(T)에 스크류(42)를 개재하여 결합되도록 하는 체결수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구.
제1항에 있어서,
상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)의 관통공은 다수의 지점에서 동심상으로 태핑(11)(21)과 보링공(12)(22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구.
제1항에 있어서,
상기 제1프레임(10)과 제2프레임(20)은 핀(38)을 넣어 결합 위치를 유지하기 위한 핀홀(18)(28)을 구비하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구.
제1항에 있어서,
상기 베어링(31)(32)의 적어도 하나는 외륜 상에 수지재의 링(33)을 구비하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구.
제1항에 있어서,
상기 체결수단(40)은 태핑(11)(21)에 결합되어 스크류(42)와 나선 결합되는 하단너트(44)와, 하단너트(44)의 상측으로 스크류(42)와 나선 결합되는 상단너트(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 무릎관절 하중 분산을 위한 보조기구.