KR101331604B1 - 원격 조절 가능한 조직 이동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신체 내부에서 조직을 이동시키기 위한 장치에 관한 것으로서, 장치는 드라이빙 부재에 의해 서로에 대해 선택적으로 이동 가능한 두 개 또는 그 이상의 부착 부재들을 구비한다. 드라이빙 부재는 회전 가능하고 신체 외부로부터의 자기장에 의해 활성화될 수 있는 자성 액츄에이터에 의해 회전될 수 있다.
Figure R1020087023278
조직, 드라이브, 부착, 자석

Description

원격 조절 가능한 조직 이동 장치{remotely adjustable tissue displacement device}
본 출원은 2006년 4월 6일 출원된 미국 가출원 번호 제60/790,589호의 "원격 조절 가능한 팽창 가능한 장치"와 2006년 11월 11일 출원된 미국 가출원 번호 제60/866,739호의 "원격 조절 가능한 뼈 이동 장치"의 이익을 향유하고, 이 두 출원의 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 합체된다.
본 발명은 동물의 하나 또는 그 이상의 뼈와 같이, 신체 내부에서 조직(tissue)을 이동시키기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 신체의 외부에서 신장 및/또는 수축되고 원격적으로 조절될 수 있는 환자의 내부의 임플란트에 관한 것이다.
VEPTR®system(수직 팽창성 인공 티타늄 늑골 시스템)이라는 상표명으로 신세스(Synthes, Inc)에 의해 상업적으로 입수가능한 시스템과 같이, 팽창성 임플란트는 환자의 내부에서 뼈를 이동시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 흉부척추의 중증 기형을 앓는 어린 아이는 종종 늑골, 척추 및/또는 골반에 부착된 그러한 임플란트들을 사용한다. 임플란트는 작은 피부 절개를 통해 대체로 매 6개월과 같이 규 칙적인 간격으로 조절된다. 그러나, 이러한 조절은 종종 전신 마취 및 조절 시술에 따른 회복을 위한 입원 치료를 필요로 하고, 감염의 위험을 유발시킨다.
일반적으로, 뼈를 이동시키기 위한 임플란트와 같은 조직 이동용 장치가 제공된다. 상기 장치는 서로에 대해서 장치의 길이에 대하여 신축 및/또는 수축하기 위해 이동 가능한 바람직하게, 끼워넣을 수 있게 이동 가능한 두 개의 가늘고 긴 부재를 구비할 수 있다. 자성 액츄에이터는 바람직하게 외부 자기장에 의해 회전 가능하다. 보다 상세하게, 환자의 신체 외부의 자기장은 환자의 신체 내부에서 임플란트를 신축 및/또는 수축시키기 위해 사용될 수 있다.
장치의 일 실시예는 근위단과 원위단을 가진 두 개의 가늘고 긴 부재, 가늘고 긴 부재의 어느 하나와 작동 가능하게 연결되고 그 어느 하나에 대해 회전 가능한 드라이브 부재를 구비한다. 자성 액츄에이터가 회전될 때 드라이브 부재도 회전됨으로써 두 개의 가늘고 긴 부재의 서로에 대한 회전을 유발시키는 그러한 방식으로 드라이브 부재에 연결되도록 자성 액츄에이터 조립체가 제공된다. 자성 액츄에이터 조립체는 외부 자기장에 의해 회전 가능한 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따른 장치는 두 개의 뼈 부착 부재들, 및 피부를 통해 전달되는 자기장에 의해 접근가능하고 정위치의 피하 이식을 위해 구성된 이동 메커니즘을 구비한다. 장치는 뼈 부착 부재들 사이에 연결된 종동(driven) 부재와 회전 가능한 드라이빙(driving) 부재, 드라이빙 부재를 향해 연장하는 종동 부재에 연결된 립(lip), 역방향으로 전후 회전 가능한 마그넷, 및 마그넷의 정,역 회전시 립에 대하여 접촉, 두드림 또는 충격을 위해 마그넷에 연결된 드라이브 치차(tooth)를 구비한다.
장치의 대안적 실시예는 두 개의 뼈 부착 부재, 뼈 부착 부재의 어느 하나에 연결된 종동 부재, 및 제2 뼈 부착 부재에 연결된 회전 가능한 드라이빙 부재를 가진 뼈 이동 장치를 구비한다. 바람직하게, 드라이빙 부재 및 종동 부재는 제2 뼈 부착 부재에 대해 종동 부재를 축방향으로 움직이기 위해 스크류 나사에 의해 연결된다. 따라서, 드라이빙 부재가 이동 방향으로 회전할 때, 뼈 부착 부재들은 이동될 수 있다. 장치는 또한 회전 가능한 액츄에이터 및 액츄에이터와 드라이빙 부재 사이에서 작동 가능한 클러치 메커니즘을 구비함으로써, 액츄에이터가 반대 방향으로 전후로 회전할 때 드라이빙 부재는 이동 방향으로 전진하게 된다. 바람직하게, 회전 가능한 마그넷이 마련되고, 마그넷의 회전은 액츄에이터의 전후 회전을 유발한다.
장치의 바람직한 실시예에 따르면, 자성 로터의 변화하는 자기장은 실제 자력을 조작하기 보다는 드라이브 부재를 회전시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 드라이브 부재 또는 드라이브 부재를 회전시키기 위한 액츄에이터는 진동하고 그러한 회전을 위한 충격 모멘텀에 의존할 수 있다.
장치는 후술한 실시예에서 예시될 구성의 특징들, 요소들의 조합 및 부품들의 설비를 구비하지만, 본 발명의 범위는 그러한 특징들, 요소들의 조합 또는 부품들의 설비에 제한되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 다양한 구성 요소들과 서로 서로에 대한 그러한 구성요소들의 하나 이상의 관계, 및 구성의 특징, 구성 요소들의 조합과 부품들의 설비를 구현하는 장치를 구비하고, 그러한 모든 것들은 이어지는 발명의 상세한 설명에서 예시되며, 본 발명의 범위는 청구범위에서 나타내어 질 것이다.
본 발명의 장치는 이어지는 예시적인 도면들에 더 상세히 설명된다. 도면들은 바람직한 장치들의 구조와 단독 또는 다른 특징들과의 조합될 수 있는 특정의 특징들을 단지 예시적으로 설명한다. 본 발명은 도시된 실시예들에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 장치의 일 실시예의 정면도이다.
도 2a는 드라이브 조립체의 실시예의 정면도이다.
도 2b는 드라이브 조립체의 실시예의 정면도이다.
도 3은 액티베이터(activator)와 장치의 실시예의 사시도이다.
도 4a는 액츄에이터의 실시예의 사시도이다.
도 4b는 액츄에이터의 실시예의 분해 사시도이다.
도 5a는 액티베이터와 마그넷의 실시예의 개략도이다.
도 5b는 액티베이터와 마그넷의 실시예의 개략도이다.
도 5c는 액티베이터와 마그넷의 실시예의 개략도이다.
도 5d는 액티베이터와 마그넷의 실시예의 개략도이다.
도 6a는 액츄에이터와 드라이빙 부재의 실시예의 개략도이다.
도 6b는 액츄에이터와 드라이빙 부재의 실시예의 개략도이다.
도 6c는 액츄에이터와 드라이빙 부재의 실시예의 개략도이다.
도 7은 액츄에이터와 드라이빙 부재의 실시예의 개략도이다.
도 8은 장치의 실시예의 사시도이다.
도 9는 장치의 실시예의 일부의 사시도이다.
도 10은 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 실시예의 측면도이다.
도 11은 클러치 메커니즘의 실시예의 사시도이다.
도 12a는 제1 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12b는 제2 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12c는 제3 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12d는 제4 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12e는 제5 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12f는 제6 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12g는 제7 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 12h는 제8 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이 다.
도 12i는 제9 위치에서의 도 10의 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 측면도이다.
도 13은 클러치 메커니즘의 실시예의 측면도이다.
도 14는 액츄에이터의 실시예의 측면도이다.
도 15는 클러치 메커니즘과 액츄에이터의 실시예의 측면도이다.
도 16은 장치의 실시예의 정면도이다.
도 17은 장치의 실시예의 사시도이다.
도 18은 장치의 실시예의 일 부분의 사시도이다.
도 19a는 장치의 실시예의 평면도이다.
도 19b는 도 19a의 19B-19B선을 따른 장치의 단면도이다.
도 19c는 도 19a의 장치의 일 부분의 평면도이다.
도 20은 도 19a의 20-20선을 따른 장치의 일 부분의 단면도이다.
도 21은 장치의 실시예의 정면도이다.
도 22는 도 21의 장치의 일 부분의 정면도이다.
도 23은 장치의 실시예의 평면도이다.
도 24는 도 23의 장치의 일 부분의 평면도이다.
도 25a는 장치의 실시예의 정면도이다.
도 25b는 도 25a의 25B-25B선을 따른 장치의 일 부분의 단면도이다.
도 26은 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 27은 도 26의 장치의 정면도이다.
도 28은 도 26의 장치의 일 부분의 사시도이다.
본 발명의 특정의 예시적 실시예들은 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 일반적으로, 그러한 실시예들은 흉부척추 기형을 가진 사람과 같이 비-제한적인 방식으로, 동물의 신체 내부에서 조직을 이동시키기 위한 장치에 관한 것이다. 흉부척추 기형을 가진 아이는 흉곽(ribcage)을 확장하기 위해 종종 임플란트를 주기적으로 조절함으로써 기관들이 밀착되지 않고 자유롭게 성장하는 것을 허용할 필요가 있다. 따라서, 그러한 임플란트의 원격 조절을 허용하는 본 발명의 실시예에 따른 장치를 제공할 필요가 있다. '원격 조절'은 수술 또는 다른 침습적 또는 비-침습적 시술을 거칠 필요 없이 장치를 조절할 수 있는 능력을 의미한다.
도 1 내지 도 3 및 도 8 및 도 9를 참조하면, 조직(tissue)의 이동을 위한 장치의 특정의 예시적인 실시예들이 도시된다. 조직 이동용 장치 100, 500은 실질적으로 직선, 곡선 또는 디자인 선택에 따라 다른 모양일 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 장치 100, 500은, 바람직하게 상대적으로 매끄러운 봉(rod) 122, 522를 가진 제1 부재 120, 520, 및 관 부재(tubular member) 142, 542를 가진 제2 부재 140, 540을 포함할 수 있다. 봉 122, 522와 관 부재 142, 542는 서로에 대해 선택적으로 이동 가능하고, 바람직하게 끼워넣을 수 있게 즉, 측면으로 이동 가능하다. 제1 부재 120, 520 및 제2 부재 140, 540은 바람직하게 가늘고 길게 되어 있으며 상대적으로 곧거나 굴곡될 수 있다. 또한, 특정의 실시예들은 관 부재와 연결된 드 라이브(drive) 부재를 가지는 것으로 개시되었지만, 드라이드 부재는 봉에 연결될 수도 있고 그 반대일 수도 있음을 이해해야 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 장치 100, 500은 장치 100, 500을 확장 및/또는 신축하기 위해 제2 부재 140, 540으로부터 제1 부재 120, 520을 이동시키는 드라이브 조립체 200, 600을 포함한다. 바람직하게, 관 부재 142, 542는 그 내부에 봉 122, 522가 수납될 수 있는 내부 공동(cavity) 146, 546을 포함한다.
도시된 실시예들에 있어서, 제1 부재 120, 520은 조직을 신체에 부착하기 위한 제1 부착 장치 124, 524를 포함한다. 마찬가지로, 제2 부재 140, 540은 조직을 신체 내부에 부착하기 위한 제2 부착 장치 144, 544를 포함한다. 제1 및 제2 부착 장치들은 후크, 클램프, 폐쇄 링 또는 예를 들어, 늑골과 같은 뼈에 부착할 수 있는 다른 메커니즘들일 수 있다. 적절한 클램프들의 예는 미국 특허 번호 제6,126,664호의 "뼈 위치 및 절제 장치 및 방법"; 미국 특허 번호 제6,143,031호의 "압축성의 속이 빈 모양의 요소를 가진 추간 임플란트"; 미국 특허 번호 제5,092,889호의 "팽창성 수직 인공 늑골"; 미국 특허 번호 제5,030,235호의 "인공 제1 늑골"; 및 미국 특허 번호 제5,261,908호의 "팽창성 수직 인공 늑골"에 개시되어 있다.
장치 100, 500이 확장될 때, 제1 부재 120, 520은 제2 부재 140으로부터 이동될 수 있고 각각의 조직들은 서로로부터 밀려날 수 있다. 예를 들어, 제1 부재 120, 520이 늑골에 부착되고 제2 부착 장치 140, 540이 고관절에 부착되어 있으면 늑골 뼈는 흉부척추 변형을 교정 또는 치료하기 위해 외측으로 밀려질 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시예를 참조하면, 드라이브 부재 210을 가진 드라이브 조립체 200이 도시된다. 도시된 바와 같이, 드라이브 부재 210은 나사산 216을 가지고 제1 부재 120의 봉 122에 바람직하게 부착된 적어도 일 부분을 바람직하게 구비하는 외측 둘레 214를 구비한다. 드라이브 부재 210이 회전할 때, 외측 둘레 214 위의 나사산 216은 바람직하게 나사부 148을 가진 내측 공동 146과 접촉할 수 있고, 드라이브 부재 210은 관 부재 142의 길이에 대해 이동한다. 동시에, 드라이브 부재 210에 부착된 제1 부재 120은, 바람직하게 제2 부재 140 내부에서, 보다 바람직하게 끼워 넣을 수 있게, 제2 부재 140의 길이에 대해 움직인다. 나아가, 드라이브 부재 210의 외측 둘레 214의 나사산 216 및 제2 부재 140의 내부 공동 146의 나사부 148은 미끄러짐을 방지하여 제1 부재 120과 제2 부재 140을 정 위치에 유지시키기 위해 협력한다. 드라이브 부재 210은 봉 122의 끝단에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 드라이브 부재 210은 봉 122의 길이에 대하여 다른 위치에서 봉 122에 부착될 수 있음을 이해할 수 있다. "회전"이라는 용어은 360°미만의 부분적 회전, 완전한 360° 또는 그 이상의 회전을 포함한다.
드라이브 부재 210은 예를 들어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 액츄에이터 300에 의해 회전될 수 있다. 액츄에이터 300은 바람직하게 마그넷 310이고, 외부의 자성 액티베이터(activator) 400에 의해 바람직하게 활성화되는 자성 부재를 포함하는 것이 바람직하다. 도시된 액츄에이터 300의 실시예는, 드라이브 부재 210과 바람직하게 동심적으로 정렬되고, 제1 극성 312와 제2 극성 314 및 마그넷 310에 바람직하게 부착된 링 320을 구비하고 바람직하게 원통형인 마그넷 310을 포함함으로써, 마그넷 310의 회전이 링 320의 회전을 유발시킨다. 액츄에이터의 대안적 실시예는 드라이브 부재에 평행하게, 바람직하기로는 드라이브 부재로부터 옵셋되게 정렬될 수 있다.
비-제한적인 예의 방식으로서, 제1 극성 312는 N극일 수 있고, 제2 극성 314는 S극일 수 있다. 마그넷 310이 회전할 때, 드라이브 부재 210은 바람직하게 소정의 증분(increment)으로 회전됨으로써, 장치 100을 소정의 증분으로 신장 또는 수축시키게 된다. 마그넷 310은 신체 외부의 자기장에 의해 회전될 수 있으므로, 장치 100을 신장 또는 수축시키는 절개 또는 침습적 수술의 필요성을 경감하게 된다. 원격 조절 가능한 장치를 마련함으로써, 환자는 만약 그렇지 않다면 필요하게 되는 외과 수술 및 감염의 위험 및 그와 관련된 입원을 피할 수 있다. 부가적으로, 바람직하게 동심적으로 정렬된 액츄에이터 300과 드라이브 부재 210의 배열은 측면을 낮게 형성하여 실질적으로 슬림한 장치를 제공할 수 있고, 환자의 불안을 경감시키고 조직 염증을 보다 적게 유발시킬 수 있다.
외부 액티베이터 400의 실시예는 도 3, 도 5a 내지 도 5d에 설명되고, 두 개 이상의, 바람직하게 4개의, 각각 면 440에 장착된 단일 극성을 가진 마그넷 420a, 420b를 가진 면 440을 바람직하게 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 외부 액티베이터 400은 바람직하게 S극 위에 위치된다. 도시된 실시예에 있어서, 외부 액티베이터 400은 N극을 가진 두 개의 마그넷 420a 및 S극을 가진 두 개의 마그넷 420b를 포함한다. N극성의 마그넷 420a와 S극성의 마그넷 420b는 교호적으로 배열된다. 면 440이 X축에 대하여 액티베이터 바아(bar) 460에 의해 회전될 때, 자기장이 생 성될 수 있다. 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 단일 극성의 마그넷들 420a, 420b의 배열은 외부 액티베이터 400이 회전할 때 마그넷 310의 필요한 회전을 제공할 수 있다. 단일 극성의 마그넷들 420a, 420b가 액츄에이터 300을 향해 또는 그로부터 멀어지게 움직일 때, 마그넷 420a, 420b는 마그넷 310에 대해 인력(실선 화살표) 및/또는 반발력(쇄선 화살표)을 생성하여 마그넷 310을 회전시킨다.
바람직하게, 도 4b에 설명된 바와 같이, 마그넷 310은 마그넷 310의 중심을 관통하여 확장된 링 봉 326 및 링 탭 322를 가진 링 320에 부착된다. 링 320은 바람직하게, 초경합금과 같은 내구성 물질, 보다 바람직하게 자성이 없으므로 외부 액티베이터 400에 의해 영향을 받지 않는 물질을 구비할 수 있다. 마찬가지로, 드라이브 부재 210은 자성이 없는 것이 바람직하다. 링 320과 마그넷 310은 예를 들어, 접착제, 그루브(groove)와 돌기 등을 이용하여, 바람직하게 영구적으로 부착될 수 있다. 링 320은 또한 마그넷 310으로부터 돌출되어 드라이브 부재 210이 그것에 대해 회전할 수 있는 돌기 324를 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 액츄에이터 300의 실시예를 참조하면, 마그넷 310이 외부 액티베이터 400에 의해 회전될 때, 링 320 역시 회전하고 링 탭 322는 드라이브 부재 210의 치차(tooth) 212에 접촉되어 밀려서 드라이브 부재 210을 회전시킨다. 봉 210의 매끄럽고, 연속된 이동을 제공하는 마그넷 310의 연속된 회전에 의해 액츄에이터 300은 드라이브 부재 210의 연속된 회전을 제공할 수 있다. 대안적으로, 드라이브 부재 210은 변화하는 힘의 증분으로 회전되거나, 후술되는 바와 같이, 드라이브 부재 210을 회전시키기 위해 필요한 토크를 얻기 위해 왕복 운동할 수 있다.
장치의 일 실시예에 따르면, 액츄에이터 300은 드라이브 부재 210을 일 방향으로 회전시킴으로써 신장시킬 수 있고 다른 방향으로 회전시킬 때 장치 100을 수축시킬 수 있다. 대안적으로, 액츄에이터 300은 수축을 허용하지 않고 장치 100을 신장시키기 위해 드라이브 부재 210을 일 방향으로 회전시킬 수 있다. 액츄에이터와 드라이브 조립체 200 사이의 관계를 위한 다른 선택들 또한 활용될 수 있다.
정적(static) 토크 즉, 마그넷 310이 회전할 때 액츄에이터 300의 회전력이 작동(work) 토크 즉, 드라이브 부재 210을 회전시키기 위해 필요한 회전력보다 크면, 드라이브 부재 210은 회전될 수 있다. 다양한 변수들은 임플란트에 가해지는 하중, 나사 피치, 마찰력 등과 같은 작동 토크에 영향을 미칠 수 있다. 정적 토크는 비-제한적인 예의 방식으로, 액츄에이터 300과 외부 액티베이터 400 사이의 거리, 및 자석 재료의 성질과 같은 다양한 변수에 의존할 수 있다. 따라서, 정적 토크는 제조 과정에서 미리 결정될 수 있다. 작동 토크가 정적 토크보다 크게 되면, 액츄에이터 300은 드라이브 부재 210을 회전시키지 않고 마그넷 310은 회전을 멈추게 되고, 바람직하게 링 탭 322는 치차 212에 가깝게 된다. 마그넷 310은 링 탭 322이 치차 212로부터 떨어져 바람직하게 약 180°로 회전할 수 있도록 그 후 반대 방향으로 회전할 수 있다. 바람직하게, 마그넷 310이 회전을 멈추고 이어서 반대 방향으로 회전하는 것은 상대적으로 빨리 발생되고, 보다 바람직하게 링 탭 322이 치차 212에 접촉할 때 마그넷 310이 되튀어 나오게 하는 그런 방식이다. 반면, 액티베이터 400은 바람직하게 왕복운동 하지 않고 일정한 방향으로 회전을 연속한다. 치차 212로부터 떨어진 마그넷 310의 회전 각도는 예를 들어, 마그넷 310 또는 액츄에이터 300 위의 극성의 수에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 링 탭 322는 180°의 회전 각도 이상으로 가속될 수 있으므로, 보다 큰 정적 토크를 생성한다. 다양한 변수들은 자기장 물질, 질량, 직경, 액티베이터 속도 등과 같은 정적 토크에 영향을 줄 수 있다. 그러한 효과는 회전하는 링 탭 322의 계속된 충격에 기인하는 "슬레지 햄머(sledge hammer)" 효과로 명명될 수 있다. 그러한 관계는 도 6a 내지 도 6c에서 설명되며, 여기서 링 탭 322는 치차 322로부터 더욱더 떨어져서 반응하여 보다 큰 회전 각도를 형성함으로써 보다 큰 정적 토크를 발생시킨다. 따라서, 드라이브 부재 210에 가해지는 토크는 회전하는 마그넷에 의해 가해지는 직접 토크보다 실질적으로 더 클 수 있다. 바람직하게, 그러한 정적 토크는 회전하는 마그넷 310의 정적 토크보다 약 2 내지 15배, 보다 바람직하게는 10배 더 크다.
도 2a에 도시된 실시예에 있어서, 액츄에이터 300은 일단에서 링 320에 부착될 수 있는 마그넷 310, 및 대향 단에서 마그넷 310이 링 320으로부터 떨어지게 움직이는 것을 방지할 수 있는 끝단 피스(piece) 330을 포함한다. 또한, 액츄에이터 300은 마그넷 310과 링 320이 그에 대해 회전할 수 있는 축 340과 같은 축을 포함할 수 있으며, 이것은 링 320과 드라이브 부재 210 사이 및 마그넷 310과 끝단 피스 330 사이의 틈새와 상대적으로 낮은 마찰 계수를 바람직하게 제공한다.
도 8 내지 도 15를 참조하면, 장치의 특정의 실시예들은 드라이브 부재 600에 의해 제2 부재의 길이에 대하여 이동할 수 있는 제1 부재 520을 포함하고, 드라이브 부재 600에 인접한 액츄에이터 700을 더 구비한다. 도시된 실시예들에 있어 서, 제1 부재 520은 적어도 부분적으로 나사산 528인 외측 둘레 526을 가진 봉 522를 포함하고, 제2 부재 540은 바람직하게 실질적으로 매끄러운 내부 공동 546을 가진 관 부재 542를 포함한다. 드라이브 조립체 600은 대체로 원통형 모양과 외측 둘레 614를 바람직하게 가진 드라이브 부재 610을 포함한다. 드라이브 부재 610은 그것의 적어도 일 부분이 나사가 형성되어 제1 부재 520의 봉 522의 외측 둘레 526과 접촉하고, 또한 적어도 부분적으로 나사가 형성됨으로써 드라이브 부재 610이 봉 522의 길이에 대해 이동하는 것을 허용하는 내면 616을 포함한다. 바람직하게, 드라이브 부재 610은 봉 522와 동심적으로 정렬된다.
다양한 드라이브 조립체들이 장치와 부합되게 사용될 수 있는 한편, 적절한 드라이브 조립체 600의 일 실시예는 도 9 내지 도 13에 도시된다. 도시된 실시예에 있어서, 드라이브 조립체 600은 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 바람직하게 드라이브 부재 610과 정렬된, 보다 바람직하게 동심적으로 정렬된 외부 하우징 620에 의해 둘러싸인 바늘 또는 롤러 630과 같은 하나 또는 그 이상의, 바람직하게 복수의 스토퍼를 가진 클러치 예를 들어, 자유륜(freewheel) 클러치 620을 포함한다. 도시된 바와 같이, 자유륜 클러치 620은 드라이브 부재 610을 둘러싸고 바람직하게 드라이브 부재와 동심적으로 정렬된 외부 하우징 640을 포함한다. 자유륜 클러치 620은 외부 하우징 640과 드라이브 부재 610 사이에 위치된 복수의 바늘 또는 롤러 630을 가진다. 도시된 자유륜 클러치 620의 실시예들에서 있어서, 외부 하우징 640은 경사(incline)를 가진 내벽 626을 구비함으로써 내벽 626은 수렴 벽(converging wall) 626a를 포함한다.
따라서, 외부 하우징 640이 예를 들어, 시계방향인 일 방향으로 회전될 때, 바늘 630은, 그들이 수렴벽 626a와 드라이브 부재 610의 외측 둘레 614 사이에서 밀어넣어져 롤러 630의 추가 이동을 정지시킬 때까지 이동, 바람직하게 롤링할 수 있다. 롤러 630이 밀려져서 이동을 멈추면, 회전력은 드라이브 부재 610으로 전달됨으로써 드라이브 부재 610을 회전시킨다. 자유륜 클러치 640은 또한 수렴 벽 626a 쪽으로 바늘 630을 밀어내는 하나 또는 그 이상의 스프링 622를 포함할 수 있다.
한편, 외부 하우징 640이 반대 방향, 즉 반시계 방향으로 회전하면, 바늘 630은 외부 하우징 640의 발산 벽(diverging wall) 626b 쪽으로 이동, 바람직하게 롤링 할 수 있다. 드라이브 부재 610을 반시계 방향으로 회전시키는데 필요한 작동 토크는 바늘 630을 드라이브 부재 610의 외측 둘레 614 주위를 움직이거나 롤링하는 데 필요한 힘보다 바람직하게 더 크다. 따라서, 바늘 630은 발산 벽 626b 쪽을 향해 롤링할 수 있는 반면 드라이브 부재 610은 정 위치에 남아 있다. 따라서, 자유륜 클러치 640은 드라이브 부재 610의 시계 방향 회전을 허용하지만 반-시계 방향 회전을 허용하지 않음으로써 시계 방향의 라체트(ratcheting) 효과를 제공할 수 있다. 도 10 내지 도 12는 9개의 바늘들 630을 도시하고, 바늘들 630의 수는 설계 선택의 문제로서 변화될 수 있고 필요한 적용에 맞게 될 수 있음을 이해해야 한다. 비-제한적인 예로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 자유륜 클러치 620의 대안적 실시예는 6 개의 바늘들 630을 포함한다. 부가적으로, 자유륜 클러치 620의 롤러들 630은 서로 동일간격으로 위치되지만 롤러들은 도 13의 실시예에서 설명된 바와 같이 동일간격일 필요는 없다. 또한, 도시된 자유륜 클러치의 실시예 따르면, 외부 하우징 640은 부분적으로 편평한 부분 642를 가짐으로써, 장치의 측면 프로파일을 상대적으로 낮게 함으로써 불편함과 조직 자극을 덜 유발시킬 수 있다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 드라이브 조립체 600의 실시예는 자유륜 클러치 620으로부터 방사상의 외측으로 뻗어 있고 그 주위에 고정된 레버 650을 포함하고, 레버 650은 개구면 656을 가지며 총괄적으로 참조부호 652로 표시된 개구를 가진다. 레버 650은 바람직하게 대체적으로 원통 모양이고 방사상의 외측으로 확장하는 구근(bulbous) 돌기 732를 가진 회전 부재 730을 구비하는 액츄에이터 700에 의해 바람직하게 이동된다. 비-제한적인 예로서, 회전 부재 730은 편심 캠 또는 디스크일 수 있다. 드라이브 조립체 600 및 액츄에이터 700의 바람직한 실시예에 따르면, 회전 부재 730의 적어도 일 부분이 개구 656 내부에서 회전할 때, 구근 돌기 732는 개구면 656과 접촉한다. 구근 돌기 732가 개구면 656과 접촉하여 그것을 따라 이동할 때, 레버 650은 선택적으로 이동될 수 있다.
바람직하게, 도 9에 도시된 바와 같이, 액츄에이터 700은, 외부 자기장에 의해 회전될 수 있는 마그넷 710, 바람직하게 원통형 마그넷을 포함할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 액츄에이터 700은 링 탭 722를 가진 비-자성의, 초경합금 링 720을 포함한다. 예를 들어, 액츄에이터 700은 전술한 도 3의 액츄에이터 300과 유사할 수 있으며, 여기서 링 탭 722는 액츄에이터 봉 750에 대하여 회전 부재 730의 회전을 강제하도록 회전 부재 730과 접촉할 수 있다. 대안적으로, 회전 부재 730은 링 720 쪽으로 확장하고, 링 탭 722가 접촉할 수 있으므로 회전 부재 730의 회전을 일으키는 치차 734를 포함할 수 있다. 두 개의 실시예들 모두는 "슬레지 햄머" 효과를 제공할 수 있다. 대안적으로, 회전 부재 730은 마그넷 710에 의해 직접적으로 회전될 수 있으므로, 회전되는 마그넷 710과 동일한 토크를 유지할 수 있다. 부가적으로, 액츄에이터 700은 마그넷 710의 다수의 회전이 더 큰 토크로 단일의 기어 회전의 결과를 초래하도록 감속 기어 예를 들어, 기어 트레인을 포함할 수 있다. 액츄에이터의 다른 실시예들은 디자인 선택의 문제로서 본 발명의 범위 내에 있음을 이해해야 한다.
자유륜 클러치 620이 작동하는 방식의 예는 도 12a 내지 도 12i에 도시되고, 여기서, 드라이브 조립체 600과 회전 부재 730 사이의 연속 관계는 회전 부재 730이 시계 방향으로 회전될 때 위치 (1) 내지 위치 (9)에 설명된다. 위치 (1)에서, 구근 돌기 732는 레버 650의 개구면 656과 접촉한다. 회전 부재 730이 회전할 때, 구근 돌기 732는 개구면 656을 따라 시계 방향으로 움직여서 레버 650을 A 방향으로 밀게 되므로, 연속된 위치 (2) 및 위치 (3)에 도시된 바와 같이 외부 하우징 640을 시계 방향으로 회전시키게 된다. 도시된 실시예에 있어서, 외부 하우징 640의 시계방향 회전은 화살표 645에 의해 표시된 바와 같이 시계 방향의 드라이브 부재 610의 회전을 일으키게 된다.
바람직하게, 외부 하우징 640이 시계 방향으로 회전할 때, 바늘 630이 수렴 벽 626a와 드라이브 부재 610의 외측 둘레 614 사이에 박혀 고정될 때까지 바늘 630은 외부 하우징 640의 수렴하는 내벽 626a에 의해 멈춰지게 된다. 시계 방향 토크는 예를 들어, 박혀 고정된 바늘 630에 의해 유발되는 마찰력에 의해 바람직하게 생성된다. 따라서, 생성되는 토크가 크면 클수록, 더 많은 바늘들이 쐐기가 박히게 되므로, 드라이브 부재 610의 외측 둘레 614와 바늘들 630 사이의 마찰력을 증대시키고 바늘들이 드라이브 부재 610의 외측 둘레 614를 따라 슬라이딩 또는 롤링되는 것을 실질적으로 방지하게 된다. 따라서, 외부 하우징 640이 계속하여 회전하게 되면, 드라이브 부재 610은 시계 방향으로 회전될 수 있다. 위치 (3)은 레버 650이 A 방향으로 최대 간격으로 이동할 때 드라이브 조립체 600을 도시한다. 이 위치 (3)을 통과하면, 구근 돌기 732는 위치 (4)에 있는 개구 652의 틈새 646으로 들어가서, 회전하는 구근 돌기가 시계 방향으로 계속하여 회전할 때, 레버 650은 이동하지 않게 된다.
회전 부재 730이 시계 방향으로 계속 회전할 때, 구근 돌기 732는 위치 (5)에 도시된 바와 같이 레버 650의 개구면 656을 따라 이동하여 레버 650이 위치 (6)에 도시된 바와 같이 B방향으로 최대 간격으로 이동할 때까지 레버 650을 B 방향으로 이동시킨다. 레버 650이 B 방향으로 이동될 때, 외부 하우징 640은 반시계 방향으로 회전한다. 비-제한적인 예로서, 외부 하우징 640이 반시계 방향으로 회전할 때, 바늘 630은 외부 하우징 640의 발산 벽 626b 쪽으로의 롤링이 허용된다. 따라서 외부 하우징 640은 드라이브 부재 610의 회전을 일으키지 않고 반시계 방향으로 회전될 수 있으므로, 바람직하게 라체트 효과를 제공하게 된다.
레버 650이 B 방향으로 최대 이동이 도달하게 되면, 구근 돌기 732는 바람직하게 개구 652의 틈새 647 속으로 들어가게 됨으로써 회전하는 구근 돌기 732가 시계 방향으로 계속 회전하면 레버 650은 위치 (7) 및 위치 (8)에 도시된 바와 같이 이동하지 않게 된다. 도 12에 도시된 실시예에 있어서, 위치 (9)에 도달하면, 구근 돌기 732는 360°도 회전하여 위치 (1)에 복귀하게 되고, 드라이브 부재 610의 필요한 회전이 도달할 때까지 공정이 연속될 수 있으므로, 장치 500의 필요한 확장 또는 수축이 가능하게 된다. 마그넷은 다른 방향으로 회전할 수 있음을 이해해야 한다.
따라서, 드라이브 조립체 600은 드라이브 부재 610을 일 방향으로 회전시키지만 다른 방향으로는 회전시키지 않음으로써 라체트 효과를 바람직하게 제공하는 한편, 레버 650은 A 및 B 방향으로 전후로 이동된다.
도 14를 참조하면, 드라이브 조립체 600과 액츄에이터 700의 등위(coordination)는 회전하는 마그넷 710 또는 회전하는 요소 730의 토크와 비교하여 드라이브 부재 610 위에 증대된 토크를 제공할 수 있다. 각도 α가 작을수록, 간격 L은 더 작아지고 힘 F1은 더 커진다. 따라서, 초기 각도가 더 작을수록, 더 적은 레버 650의 움직임이 생성된다. 따라서, 구근 돌기 732는 대략 45°에서 레버 650과 바람직하게 접촉하고, 레버 650의 A 방향으로의 바람직한 변위 D는 대략 0.2mm이다. 이것은 대략 0.4mm의 레버 650의 총변위 및 2.3°의 회전을 마그넷 710의 중앙 718과 자유륜 클러치 620의 중앙 628 사이에서 대략 10mm의 길이를 가진 레버 650에 제공할 수 있다. 명시된 각도와 치수들은 단지 예시적인 것에 불과하고 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 더 정확히 말하면, 치수들과 각도들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 특정의 디자인 선택의 적용의 문제로서 변화될 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같은 드라이브 조립체 660의 다른 실시예에 따르면, 드라이브 조립체 660은 외부 하우징 661 내부의 다수의 치차 664와 그루브 668을 가진 드라이브 부재 662, 외부 하우징 661과 바람직하게 동심적으로 정렬되어 있는 드라이브 부재 662를 구비한다. 외부 하우징 661은 드라이브 부재 662의 그루브 668 내부에 선택적으로 수납되도록 구성되고 배열된 돌기 674를 가진 샤프트 672를 가진 레버 670과 바람직하게 연결된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 레버 670이 A 방향으로 이동될 때, 샤프트 672의 돌기 674는 드라이브 부재 662의 그루브 668 내부에 수납되어 A 방향으로 힘을 가해서, 드라이브 부재 662를 시계 방향으로 회전시킨다. 그러나, 레버 670가 B 방향으로 이동될 때, 치차 664의 각도와 샤프트 672의 돌기 674 때문에 샤프트 672의 돌기 674는 치차를 가로질러 미끄러져서 드라이브 부재 660은 반시계 방향으로 회전되지 않음으로써, 라체트 효과를 일으키게 된다. 레버 670의 이동은 자성 액츄에이터 예를 들어, 도 9에 설명된 액츄에이터 700에 의해 활성화될 수 있다.
레버 650을 가진 드라이브 조립체 600의 실시예가 설명되었고 여기서, 드라이브 부재 610은 제1 부재 520의 봉 522를 따라 회전하지만, 드라이브 부재 610은 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 한 제2 부재 540의 관 부재 542 내부에서 회전될 수 있다. 마찬가지로, 그곳에 동축인 자성 액츄에이터 300을 가진 드라이브 조립체 200의 실시예에서 드라이브 부재 210이 관 부재 142의 나사가 형성된 내부 공동 146 내부에서 회전하는 것으로 설명되었지만, 드라이브 부재 210은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 디자인 선택의 문제로서 제1 부재 120의 봉 122를 따라 회전 될 수 있다. 대안적 실시예들 또한 상정될 수 있다.
부가적으로, 드라이브 조립체 600과 액츄에이터 700은 하우징에 수납되어, 마그넷 719 또는 드라이브 부재 610이 회전하는 동안 조직 자극을 적어도 실질적으로 방지하는 것이 바람직할 수 있다.
도 16 내지 도 20을 참조하면, 장치 900의 실시예는 드라이브 부재 942를 가진 드라이브 조립체 950에 의해 서로에 대해 선택적으로 이동 가능한, 바람직하게, 서로의 길이를 따라, 보다 바람직하게 끼워져서 이동 가능한 제1 부재 920과 제2 부재 940을 포함할 수 있다. 제1 부재 920은 가늘고 긴 봉 922를 포함할 수 있고 제2 부재 940은 그 내부에 가늘고 긴 봉 922가 장치 900을 신장 또는 수축시키기 위해 끼워넣을 수 있게 이동될 수 있는 가늘고 긴 관 부재 942를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 부재 920과 제2 부재 940은 장치 900이 확장 또는 수축할 때, 제1 부재 920이 예를 들어, 인접한 봉들과 같이, 제2 부재 940의 일 부분의 측면을 따라 움직일 수 있도록 구성 및 배열된다. 도시된 바와 같은 드라이브 부재 952는 관 부재 942에 바람직하게 영구적으로 고정될 수 있고, 여기서 드라이브 부재 952, 및 따라서 관 부재 942는 봉 922의 길이에 대하여 움직일 수 있다.
바람직하게, 장치의 특정의 실시예들 예를 들어, 도 16의 장치 900은 곡률을 가지며, 보다 바람직하게 약 220mm의 곡률 반경을 가진다. 그러한 곡률은 예를 들어, 흉부 벽 안에서 척추와 함께 사용하기 편리할 수 있다. 부가적으로, 장치 900은 예를 들어, 장치 900이 확장될 때, 조직 저항을 실질적으로 최소화하도록 구성될 수 있다. 도 18을 참조하면, 관 부재 942는 상대적으로 날카로운 모서리 944를 포함할 수 있고, 이것은 바람직하게 장치 900이 확장될 때 환자의 신체 내부에서 조직을 잘라낼 수 있다. 그러한 날카로운 모서리 944는 예를 들어, 관 부재 942의 일 부분 946이 봉 922로부터 떨어져 돌출할 때 부가적으로 도움이 될 수 있다. 일 부분 946은 다양한 기능을 위해 이용될 수 있는 한편, 일 부분 946은 관 부재 942를 수동으로 밀기 위해 사용될 수 있으며, 아니면 일 부분 946은 레버, 액츄에이터, 마그넷, 기어 등을 수납할 수 있다.
도 19a 내지도 19c에 도시된 바와 같은 봉 922의 바람직한 실시예에 따르면, 봉 922는 대체적으로 X-모양의 단면, 4개의 측면 924a, 924b를 포함하고 적어도 부분적으로 나사가 형성된 부분 928을 가진다. 도시된 바와 같이, 봉 922는 제1 곡률 반경을 가진 두 개의 나사가 형성된 측면 924a, 924b, 및 제1 곡률 반경과 바람직하게 다른 제2 곡률 반경을 가진 두 개의 매끄러운 측면 926a, 926b를 포함할 수 있고, 여기서 나사가 형성된 측면 924a, 924b와 매끄러운 측면 926a, 926b는 봉 922의 둘에 주위에 교호적으로 위치된다.
바람직하게, 드라이브 부재 952는 봉 922의 길이에 대해 움직일 뿐만 아니라 미끄러짐 없이 정 위치에 유지시키기 위해 나사가 형성된 측면 924와 접촉할 수 있다. 매끄러운 측면 926a, 926b는 바람직하게 드라이브 부재 952와 접촉하지 않으므로 드라이브 부재 952에 대한 간섭을 생성하지 않는다. 보다 바람직하게, 편평한 측면 926a, 926b는 나사가 형성된 측면 924a, 924b보다 더 작은 직경을 가지므로, 드라이브 부재 952와 접촉되지 않게 할 수 있다.
부가적으로, 도 16 및 도 19b에 도시된 실시예를 참조하면, 장치 900은 상면 912a와 바닥면 912b를 가질 수 있고, 여기서 장치 900은 상면 912a로부터 바닥면 912b쪽으로 굴곡된다. 나사가 형성된 측면 914a, 914b는 장치 900의 측면 916에 근접할 수 있다. 바람직하게, 도 19b를 참조하면, 나사가 형성된 측면 924a, 924b는 나사산 사이의 간격이 감소할 수 있는 곳에서의 바닥면 912b에 가깝지 않을 수 있으므로, 나사산의 응집(clumping)을 생성하게 된다. 나아가, 매끄러운 측면 926a, 926b의 직경을 보다 작게 하면 드라이브 부재 952의 바닥면의 엉킴(jamming)을 방지할 수 있다. 봉 922는 다소의 나사가 형성된 측면 924a, 924b 또는 매끄러운 측면 926a, 926b를 포함할 수 있고, 나사가 형성된 측면 924a, 924b와 매끄러운 측면 926a, 926b의 봉 922 위의 위치는 디자인 선택의 문제로서 변경될 수 있다.
도 19a 및 도 19c를 참조하면, 관 부재 942는 총괄적으로 참조부호 944로 표시된 슬롯을 포함할 수 있고 그곳을 통해 봉 922을 볼 수 있고 접근할 수 있다. 장치 900의 이러한 실시예는 기계 도구에 의한 접근을 위해 슬롯 944를 제공함으로써 제조를 용이하게 하는 한편 장치 900을 상대적으로 컴팩트하게 유지할 수 있다.
도 20은 봉 922의 길이를 따라 위치된 드라이브 부재 952의 예시적인 실시예의 단면을 설명하고, 단면은 도 19a의 20-20선을 따른 것이다. 드라이브 부재 952는 대체로 원통형이고 드라이브 부재 952의 중간 영역에 근접한 나사부 954를 바람직하게 구비하고, 나사부 954는 양 단부 956에 근접한 비-나사 영역을 바람직하게 가진 봉 922의 나사 측면 924과 접촉하도록 구성 및 정렬된다. 드라이브 부재는 드라이브 부재 952를 회전시키기 위한 자유륜 클러치 958과 같은 회전 메커니즘과 작동가능하게 연결될 수 있다. 바람직하게, 나사부 954는 길이가 대략 4mm이고, 드라 이브 부재 952의 끝단부 956은 나사산을 포함하지 않는다. 끝단부 956과 봉 922 사이의 간섭은 없는 것이 바람직하고, 이것은 드라이브 부재 952가 곡률을 가진 봉 922 주위를 회전하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 21 내지 도 22를 참조하면, 장치 1000은 봉 1022를 가진 두 개 또는 그 이상의 제1 부재 1020과, 관 부재 1042를 가진 두 개 또는 그 이상의 제2 부재 1040, 봉 1022에 연결된, 바람직하게는 고정되고 관 부재 1042 내부에 위치된 두 개 또는 그 이상의 드라이브 부재 1110, 및 마그넷 1120을 가진 액츄에이터 1100을 포함할 수 있다. 봉 1022와 관 부재 1042는 상대적으로 굴곡되거나 곧을 수 있으며, 보다 바람직하기로는 일직선이다. 바람직한 실시예에 따르면, 장치 1000은 서로에 대해 직각으로 위치된 2 개의 상대적으로 곧은 제1 부재 1020을 포함할 수 있다. 따라서, 장치 1000은 환자의 신체에 보다 더 맞을 수 있는 한편 제조를 용이하게 한다.
도시된 실시예에 있어서, 마그넷 1120은 봉 1022와 연결된 회전 가능한 마그넷이므로 마그넷 1120의 회전은 봉 1022의 회전을 바람직하게는 동시에 초래한다. 액츄에이터 1100은 카르단 커플링(cardan coupling) 또는 유니버설 조인트와 같은 유연성 커플링 1002를 통해 봉 1022과 바람직하게 연결된다. 드라이브 부재 1110은 봉 1022와 연결, 바람직하게는 고정될 수 있으므로, 봉 1022의 회전은 드라이브 부재 1110을 회전시킨다. 마그넷 1120은 피부 바깥에 위치된 액츄에이터에 의해 바람직하게 회전될 수 있다.
장치 1000의 실시예에 따르면, 마그넷 1120이 회전할 때, 봉 1022가 회전됨 으로써, 관 부재 1042 내부에 위치된 드라이브 부재 1110을 회전시키게 된다. 관 부재 1042는 나사 영역 1044를 가진 내부 공동 1046을 바람직하게 구비한다. 드라이브 부재 1110은 그 외측 둘레 1112 위의 나사 영역 1114를 바람직하게 포함하기 때문에, 관 부재 1042의 나사산 1044에 접촉되어 드라이브 부재 1110을 관 부재 1042의 길이 방향에 대해 움직이게 된다.
제2 부재 1040은 동물의 신체의 조직에 부착하기 위한 부착 요소 1044와 관 부재 1042를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 부재 1020이 제2 부재 1040의 길이에 대하여 이동될 때, 장치 1000은 따라서 확장 똔느 수축될 수 있으므로, 신체의 조직을 더 가깝게 또는 더 멀리 이동시킬 수 있다. 그러한 정렬은 장치 1000의 제조를 용이하게 할 수 있고, 장치 1000이 확장될 때, 특히 완전히 확장될 때 고정된 곡률을 가진 장치가 너무 강한 척추 후만증을 유발시킬 수도 있는 경우의 환자에게, 부분적으로 똑바르게 함으로써 유용할 수 있다. 또한, 드라이브 조립체 1100은 장치 100의 확장 또는 수축 정도에 무관하게 환자의 신체 내부에 고정되게 유지한다.
도 22에 도시된 실시예에 따르면, 제1 부재 1020은 봉 1022를 감싸기 위한 하우징 1024를 포함한다. 하우징 1024는 바람직하게, 하우징 1024의 길이를 따라 외측으로 뻗어 있는 그루브 1026을 포함할 수 있다. 관 부재 1042는 하우징 1024를 향해 돌출되는 돌기들 또는 핀 1046을 포함할 수 있다. 핀 1046은 하우징 1024에 대하여 관 부재 1042의 회전 및 그 반대의 경우를 실질적으로 방지하기 위해 그루브 1026 내부에 수납되게 구성 및 배열됨으로써, 환자의 신체 내부에서 장치 1000의 회전을 방지한다.
도 23 및 도 24는 제1 방향에서 두 개 또는 그 이상의 회전 봉 1222를 위한 제1 자유륜 클러치 1210, 및 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 봉 1222의 회전을 방지하기 위한 제2 자유륜 클러치 1220을 구비하는 장치 1200의 실시예를 설명한다. 바람직하게, 제1 자유륜 클러치 1210은 마그넷 1230과 연결되고, 제2 자유륜 클러치 1220은 제2 자유륜 클러치 1220을 실질적으로 둘러싸는 하우징 1240에 연결된 바람직하게 그에 고정된다. 개시된 바와 같은 장치 1200은 각각의 제1 자유륜 클러치 1210의 회전이 드라이브 부재 1260의 회전시키기 위한 충분한 토크를 전달하기 불충분할 때 유용할 수 있다. 그러한 상황에서, 봉 1222는 드라이브 부재 1260을 회전시키지 않고 앞,뒤로 진동할 수 있다. 제2 자유륜 클러치 1220은 봉 1222의 역방향 회전을 방지함으로써 봉 1222의 왕복 운동을 적어도 실질적으로 방지할 수 있다.
도 25a 및 도 25b는 각각 봉 1074를 가진 두 개의 부착 부재 1070을 구비하는 장치 1050의 다른 실시예를 설명한다. 장치 1050은 두 개의 부착 부재 1070을 서로에 대해 연결하기 위한 하나 또는 그 이상의 연결 부재 1060을 더 구비할 수 있다. 부착 부재 1070은 신체에 있는 뼈와 같은 조직에 부착시키기 위한 부착 메커니즘 1052를 가질 수 있다. 도 25a 및 도 25b를 참조하면, 연결 부재 1060은 서로에 대해 180도 미만의 각도로 배열된 두 개의 관 부재 1062를 구비할 수 있고, 관 부재 1062는 봉 1074를 수납하도록 구성 및 배열된다. 관 부재 1062는 드라이빙(driving) 부재 1066에 연결될 수 있고, 드라이빙 부재 1066은 봉 1074에 대해 바람직하게 회전할 수 있고, 봉 1074는 나사 영역 1076을 포함할 수 있다. 드라이빙 부재 1066은 연결 부재 1060에 대해 부착 부재 1070을 이동시키기 위해 봉 1074의 나사 영역 1076과 접촉하도록 구성 및 배열된 나사가 형성된 내부 둘레 1068을 포함할 수 있다.
도 25a 및 도 25b를 참조하면, 연결 부재 1060은 예를 들어, 접촉 부재 1065에 연결된 회전 가능한 마그넷 1064와 같은 액츄에이터를 포함할 수 있다. 바람직하게, 접촉 부재 1065는 드라이빙 부재 1066의 치차 1066a와의 접촉을 위한 탭 1065a를 포함할 수 있다. 탭 1065a가 충분한 토크로 치차 1066a와 접촉할 때, 드라이빙 부재 1066은 회전할 수 있으므로, 연결 부재 1060에 대해 부착 부재 1070을 이동시킬 수 있다. 바람직하게, 마그넷 1064는 드라이빙 부재 1066에 라체트 효과를 제공하기 위해 왕복운동 할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 장치 1050은 공통의 액티베이터가 두 개의 마그넷 1064를 동일한 방향으로 회전시키는데 사용될 수 있으므로 연결 부재 1060에 대해 두 개의 부착 부재 1070을 이동시킬 수 있도록 정렬된 두 개의 마그넷 1064를 포함한다.
부착 부재 1070은 봉 1074를 수용하도록 구성 및 배열되고, 만약 있다면, 관 부재 1062의 일 부분이 될 수도 있는 하우징 1072를 바람직하게 포함한다. 여기서 부착 부재 1070은 봉 1074를 포함하는 것으로 개시되고 연결 부재 1060은 관 부재 1062를 포함하는 것으로 개시되지만, 부착 부재 1070은 관 부재 1062를 포함할 수 있고 연결 부재 1060은 봉 1074를 포함할 수 있다.
도 26 및 도 27을 참조하면, 봉 1312를 가진 제1 부재 1310과 관 부재 1322를 가진 제2 부재 1320을 구비하고, 제2 부재 1320에 대해 제1 부재 1310을 선택적 으로 이동시키기 위해 봉 1312에 연결된 드라이브 조립체 1330을 더 구비하는 장치 1300의 실시예가 설명된다. 보다 상세하게, 드라이브 조립체 1330은 바람직하게 샤프트 1336에 대해 케이블 1340을 감는 샤프트 1336을 바람직하게 회전시키는 제1 자유륜 클러치 1334를 활성화시키기 위한 자성 액츄에이터 1332를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 케이블 1340은 제1 측면 1314 위에서 봉 1312의 길이를 따라 뻗어 있는 채널 1313a 및 제2 측면 1315 위에서 봉 1312의 길이를 따라 뻗어 있는 채널 1313b에 수납되기 때문에 케이블 1340이 샤프트 1336에 대해 감겨질 때, 케이블 1340은 채널 1313a에 있는 제1 방향 C 및 채널 1313b에 있고 바람직하게 제1 방향과 다른, 제2 방향 D로 움직일 수 있다. 도 26 내지 도 28은 제1 측면 1314가 제2 측면과 다른 장치 1300의 실시예를 설명하지만, 제1 측면 1314와 제2 측면 1315는 디자인 설계의 문제로서 동일 측면일 수도 있음을 이해해야 한다. 바람직하게, 케이블 1340의 제1 끝단 1342는 관 부재 1322에 연결, 바람직하게 고정된다. 따라서, 제1 자유륜 클러치 1334가 회전될 때, 케이블 1340은 샤프트 1336에 대해 감겨지고 케이블 1340의 제1 끝단 1342는 D방향으로 당겨져서, 관 부재 1322를 드라이브 조립체 1330으로부터 떨어지게 D 방향으로 이동시킴으로써 장치 1300을 확장하게 된다. 드라이브 조립체 1330은 샤프트 1336의 역방향 회전을 방지하기 위해 샤프트 1336에 연결된 제2 자유륜 클러치 1339를 또한 포함할 수 있다.
액츄에이터의 일 실시예는 기어 트레인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 드라이브 부재를 차례대로 회전시키는 회전 부재를 회전시키는 마그넷을 가진 액츄에이터에 있어서, 기어 트레인은 마그넷과 회전 부재 사이, 또는 회전 부재와 드라이브 부재 사이에, 디자인 선택의 문제로서 제공될 수 있다. 기어 크레인은 드라이브 조립체와 간은, 장치의 다양한 부분들에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.
장치의 바람직한 일 실시예는 완전히 수축되었을 때, 약 10 내지 200mm, 보다 바람직하게, 약 20 내지 180mm, 가장 바람직하게, 약 30 내지 150mm의 길이를 가진다. 부가적으로, 장치의 일 실시예는 완전히 신장되었을 때, 약 20 내지 400mm, 보다 바람직하게 약 30 내지 350mm, 가장 바람직하게 약 40 내지 300mm의 길이를 가진다. 장치의 곡률 반경은 바람직하게 약 100 내지 300mm 사이, 보다 바람직하게, 약 150 내지 250mm 사이, 가장 바람직하게 약 220mm이다. 그러나, 장치의 바람직한 모양, 길이, 곡률 등은 장치가 삽입, 바람직하게 이식될 신체에 다라 변화할 수 있음을 이해해야 한다.
부가적으로, 여기서 드라이빙 부재의 특정 실시예들은 외부 나사산을 가지는 것으로 개시되었지만, 당업자라면 드라이브 부재의 실시예들은 디자인 선택의 문제로서 내부 사사산을 가질 수 있고, 그 반대의 경우도 가능함을 이해할 것이다. 예를 들어, 내부 사사산의 제공은 증대된 구동력(driving force)을 제공할 수 있다.
본 발명과 그 장점들이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변화, 대체, 변형들이 가능함을 이해해야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 상세한 설명에 개시된 방법, 장치, 제조, 합성물, 수단, 공정 및 단계의 특정의 실시예들에 한정되는 것을 의도하지 않는다.

Claims (26)

  1. 제1 뼈 부착 부재;
    제2 뼈 부착 부재; 및
    피부를 통해 전달되는 자기장에 의해 접근할 수 있도록 정 위치에 피하 이식(subcutaneous implantation)을 위해 구성되고, 상기 제1 뼈 부착 부재에 작동 가능하게 연결된 회전 가능한 부재, 상기 회전 가능한 부재에 연결된 립(lip), 전후 반대 방향으로 회전 가능한 마그넷, 및 상기 마그넷에 연결된 드라이브 치차(tooth)를 포함하고,
    상기 드라이브 치차는 상기 마그넷의 전,후 회전시 상기 립과 접촉하도록 구성됨으로써 상기 뼈 부착 부재들이 서로로부터 이동가능한 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 가능한 부재는 상기 제1 뼈 부착 부재에 직접 연결된 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 뼈 부착 부재와 상기 회전 가능한 부재 사이에 클러치 메커니즘으 더 구비하고,
    상기 클러치 메커니즘은 상기 제1 뼈 부착 부재에 대하여 상기 제2 뼈 부착 부재를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피부를 통해 상기 마그넷의 회전하는 자기장을 생성하여 전달할 수 있는 핸들을 가진 액츄에이터(actuator)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  5. 제1 뼈 부착 부재;
    드라이빙 부재(driving member)를 가진 제2 뼈 부착 부재;
    상기 드라이빙 부재를 이동 방향으로 전진시키기 위해 상기 드라이빙 부재에 작동 가능하게 연결된 클러치 메커니즘; 및
    상기 클러치 메커너즘에 운전을 제공하도록 구성 및 배열된 액츄에이터(actuator)를 구비하고,
    상기 클러치 메커니즘은,
    다수의 롤러;
    상기 롤러들과 상기 드라이빙 부재를 수납하며, 수렴하는 내벽부를 가진 하우징;
    상기 하우징이 제1 방향으로 회전시, 상기 롤러들은 상기 하우징과 상기 드라이빙 부재 사이에 끼어들고, 상기 드라이빙 부재는 상기 제1 방향으로 회전하는 제1 상태; 및
    상기 하우징이 상기 제1 방향과 다른 제2 방향으로 회전시, 상기 드라이빙 부재가 회전없이 정적으로 머무르는 제2 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 뼈 부착 부재는 뼈에 부착하기 위한 뼈 부착 메커니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 드라이빙 부재는 상기 드라이빙 부재가 이동 위치에서 회전할 때 상기 제1 뼈 부착 부재를 상기 제2 뼈 부착 부재에 대해 축방향으로 이동시키는 스크류 나사를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 드라이빙 부재는 상기 제2 뼈 부착 부재로부터 멀어지게 상기 제1 뼈 부착 부재를 이동시키기 위해 제1 방향으로 회전 가능하고,
    상기 장치는 상기 드라이빙 부재가 상기 이동 방향과 다른 제2 방향으로 전진하는 것을 방지하기 위해 구성 및 정렬된 제2 클러치 메커니즘을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 뼈 부착 장치들의 적어도 어느 하나는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 외부 자기장에 의해 회전 가능한 마그넷을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 드라이빙 부재와 정렬된 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 기어 트레인을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 상기 드라이빙 부재에 인접한 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    샤프트에 연결된 제1 끝단 및 상기 제1 뼈 부착 부재에 연결된 제2 끝단을 가진 케이블을 더 구비하며,
    상기 샤프트는 상기 클러치 메커니즘과 작동 되도록 연결되고,
    상기 클러치 메커니즘은 상기 제2 뼈 부착 부재로부터 상기 제1 뼈 부착 부재를 이동시키기 위해 상기 샤프트를 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 클러치 메커니즘에 연결되고 개구(aperture)를 가진 레버(lever); 및
    상기 개구 내부에 위치되 편심 디스크를 더 구비하고,
    상기 편심 디스크의 회전은 상기 레버를 변화시켜 상기 클러치 메커니즘의 운전을 제공하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 뼈 부착 부재들 사이에 두 개의 중간 부재들을 더 구비하고,
    상기 액츄에이터는 상기 두 개의 중간 부재들 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  17. 제5항에 있어서,
    상기 제2 뼈 부착 부재에 연결된 돌기를 더 구비하고,
    상기 제1 뼈 부착 부재는 상기 돌기를 수납하기 위한 그루브(groove)를 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  18. 제5항에 있어서,
    적어도 220mm의 곡률 반경을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 액츄에이터는 진동 부재와 진동 마그넷을 구비하고,
    상기 진동 마그넷은 전,후로 회전하고,
    상기 진동 부재는 상기 마그넷의 전,후 회전에 반응하여 전,후로 회전하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  20. 제5항에 있어서,
    상기 제1 뼈 부착 부재는 X-자 모양의 단면을 가진 영역을 구비하고,
    상기 영역은:
    상기 드라이빙 부재와 접촉하도록 구성 및 배열된 제1 나사면을 가진 나사부; 및
    상기 드라이빙 부재와 접촉하지 않는 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 영역은 두 개의 제1 나사면과 두 개의 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제1 나사면은 제1 길이를 가지며, 상기 제2 면은 상기 제1 길이보다 더 작은 제2 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 드라이빙 부재는 제1 단부와 제2 단부 및 중간부를 포함하고,
    상기 중간부는 나사 영역을 포함하고 상기 제1 및 제2 단부는 나사를 가지지 않는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  24. 제5항에 있어서,
    상기 장치가 팽창할 때 조직을 이동시키도록 구성된 상대적으로 날카로운 모서리를 가진 하우징을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 뼈 이동 장치.
  25. 제1 곡률 반경을 가진 제1 부착 부재;
    제2 곡률 반경을 가지며, 제1 나사부를 구비하는 제2 부착 부재; 및
    제2 나사부와 비나사부를 가진 드라이빙 부재를 구비하며, 상기 제2 나사부는 상기 제2 부착 부재의 상기 제1 나사부와 접촉하도록 구성 및 배열되고, 상기 드라이빙 부재는 상기 제1 부착 부재와 작동되게 연결되며, 상기 드라이빙 부재의 회전은 상기 제1 부착 부재를 상기 제2 부착 부재로부터 선택적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 조직(tissue) 이동 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 부착 부재는 상기 드라이빙 부재와 접촉하도록 구성 및 배열된 두 개의 나사면을 가진 X-자 모양의 단면을 가진 봉을 구비하며,
    상기 봉은 상기 드라이빙 부재와 접촉하지 않도록 구성된 두 개의 비나사면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조직 이동 장치.
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