KR101414493B1 - 변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재사용 또는 수정이 용이한 열가소성 캐스트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 캐스트는 복수 개 가닥의 가는 실을 엮어 일정 직경을 가지는 실을 서로 교차시켜 연결함으로써 그물 형상으로 이루어지면서 폴리카프로락톤이 부착된 심재(10)와; 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지며, 인서트 사출에 의해 상기 심재(10)의 외부를 감싸도록 성형된 구조체(20)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 캐스트를 그물 형상으로 형성함으로써 통풍성이 향상되고, 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체를 인서트 사출에 의해 심재의 외부를 감싸도록 형성함으로써 구조적으로 강건하면서도 환자가 불편을 느끼지 않는다.

Description

변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트 및 그 제조방법{Thermoplastic Cast and Its Manufacturing Method}

본 발명은 변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 인간이나 동물의 팔다리나 신체 부분이 골절 또는 손상된 경우 손상된 부위(환부)가 치료 과정에서 움직이는 것을 방지하고, 또한 환부에 부착할 때 변형성이 우수하여 쉽게 시술할 수 있으며, 시술 후에는 강성이 높은 열가소성 캐스트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 관절이나 팔다리가 골절되거나 손상된 경우 원활한 치료가 이루어질 수 있도록 캐스트, 깁스 또는 교정장비(브레이스) 등을 이용하여 손상된 관절이나 팔다리를 고정한다.

종래에는 이러한 손상된 관절이나 팔다리를 고정하기 위해 일반적으로 붕대와 석고를 이용하여 깁스를 행하고 있으나, 이러한 석고는 무거울 뿐만 아니라 일단 응고되고 나면 재성형할 수 없고, 또한 습기에 노출되는 경우 열화되거나 손상되기 때문에 환자가 목욕이나 샤워하기가 곤란하며, 아울러 깁스가 설치된 부분에는 공기가 쉽게 통하지 않는다는 등의 단점이 있다.

상기와 같은 이유로 최근에는 목욕이나 샤워를 하더라도 손상되지 않고, 또한 공기가 쉽게 유통되도록 하는 구조의 캐스트가 개발되고 있는데, 그 하나의 예로서 미국 특허 제6,673,029호 및 특허 제4,143,655호에 개시된 열가소성 망상체를 들 수 있다.

특히 상기 미국 특허 제6,673,029호에 개시된 망상체(100)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 비교적 그 눈(120)의 크기가 큰 망 형상으로 이루어지고, 이때 망 형상을 이루는 소재는 신체 부위를 강건하게 지지하고 보호하는데 충분한 강도를 가질 수 있도록 수지가 함침된 화이버글라스 화이버(110)를 6-12 층으로 적층하여 판재 형태로 형성한 다음, 이러한 판재 형상의 소재를 눈의 형상이 육각형의 메쉬 배열이 이루어지도록 절단한 것으로서, 이러한 캐스트(망상체)는 수지가 함침된 화이버글라스 화이버를 여러 층으로 적층하기가 곤란할 뿐만 아니라, 또한 캐스트를 환자의 신체부위에 시술하기 위해 캐스트를 당기게 되면 망 형상을 이루는 변의 길이가 늘어나면서(이하 이를 '신장'이라 한다.) 이로 인해 변의 두께가 줄어들게 되어 캐스트의 강도가 낮아질 뿐만 아니라, 변의 길이 방향으로의 과도한 신장으로 인해 연결부위가 평면을 그대로 유지하지 못하고 연결부위 중 일부가 상하로 뾰족하게 돌출되어 환자의 피부에 접촉되게 됨으로써 환자가 불편함으로 느낀다는 단점이 있다.

또한 상기와 같이 수지가 함침된 화이버글라스 화이버를 여러 층으로 적층하게 되면 수지를 함침하는 과정에서의 함침의 불균일로 인해 화이버 층의 표면이 매끄럽지 않게 되고, 이러한 매끄럽지 않은 표면으로 이루어진 캐스트를 착용하게 되면 그로 인해 환자가 불편을 느낄 수 있기 때문에 표면을 매끄럽게 형성할 수 있도록 환자의 피부와 접촉되는 부분에 별도의 층을 또 다시 형성하여야 하므로 제조공정이 복잡하다.

그리고 상기와 같이 환자의 피부에 접촉되는 면에 별도의 층을 형성하더라도 그 내부에 위치하는 층의 표면이 매끄럽지 않기 때문에 그 위에 적층되는 부분도 매끄럽지 않을 수 있고, 따라서 환자의 피부와 접촉되는 층을 일정 두께 이상이 되도록 하지 않으면 여전히 환자가 불편을 호소할 수 있다.

이에 더하여 상기 특허는 캐스트를 망상체 형태로 제조하기 위해 먼저 화이버글라스 화이버를 사용하여 천을 만든 다음, 천에서 마름모 형상을 절단해 냄으로써 눈을 만들기 때문에 절단 부분으로부터 화이버글라스 화이버의 올이 풀려질 수 있고, 이 경우 캐스트의 강도가 약해질 수 있으며, 또한 풀린 올 부분에 수지가 함침된 경우 이 부분이 뾰족하게 되어 사용자의 피부를 자극할 우려가 있다.

캐스트 또는 깁스의 경우 치료를 촉진하고, 손상된 팔다리 부분의 부기를 안정화시키며, 또한 신체 부분을 충격 및 손상으로부터 보호하기 위해 골절된 뼈를 올바른 위치에 유지하거나 또는 팔다리의 움직임을 억제할 수 있도록 충분한 강도를 가질 필요가 있다.

예를 들면, 뼈가 골절된 경우 골절된 뼈가 제대로 올바른 위치에 유지될 수 있도록 캐스트의 신체방향으로의 강도는 큰 것이 유리한데, 이러한 이유로 개방된 관통공을 통해 공기가 통하면서도 신체의 종방향으로의 강도는 크게 하고, 횡방향으로의 강도는 상대적으로 작도록 구성한 미국 특허 제7,985,192호의 '재성형 가능한 열가소성 재료로 이루어지며 기하학적 관통공이 형성된 스프린트 기구'가 제안된바 있다.

상기 특허 문헌에서 제안하고 있는 스프린트 기구(200)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 스프린트 부재(210)와 스페이서 부재(220)로 이루어지고, 이때 스프린트 부재(210)를 망상체로 형성함으로써 이들 사이에 복수 개의 마름모 형상의 통로(220)가 형성되도록 한 것으로, 이러한 구조에 의해 변의 길이방향으로의 신장은 제한하면서도 축선 1과 축선 3의 방향과 평행하는 방향으로는 쉽게 늘어날 수 있도록 함으로써 신체의 외형에 따라 망상체에 형성된 마름모의 형상이 쉽게 변형(이하, 이를 '변형'이라 칭함으로써 변이 길이가 늘어나는 것을 의미하는 '신장'과 구별한다.)되도록 하여 시술의 용이성을 도모한 것이다.

그러나 상기 특허문헌에 개시된 스프린트 기구는 변형이 용이하여 환자의 신체에의 시술은 비교적 수월하지만, 망 형상의 스프린트 부재(210)의 단면 전체가 리그노셀룰로오스가 첨가된 폴리카프로락톤 복합재료에 의해 성형되기 때문에 강도가 상대적으로 약할 뿐만 아니라, 여전히 변의 길이방향으로의 신장이 일어나 변의 두께가 줄어들어 강도가 약해질 수 있다는 단점이 있다.

따라서 환자의 신체부위에 캐스트를 시술할 때 변의 길이 방향으로의 신장은 제한되도록 함으로써 캐스트의 강도는 그대로 유지될 수 있고, 환자의 신체부위의 외형에 따라 그물 구조에 있어서 눈은 쉽게 변형될 수 있도록 함으로써 캐스트를 쉽게 시술할 수 있도록 하며, 또한 착용시 환자가 불편을 느끼지 않는 구조의 캐스트 및 그 제조방법의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 망상체 형태의 캐스트가 가지는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 충분한 강도를 가지면서도 변형성이 우수하여 환자의 신체 부위에 쉽게 시술할 수 있으며, 또한 캐스트에 힘이 가해지더라도 망상체의 연결부위가 상하로 돌출되지 않음으로써 사용자가 불편함을 느끼지 않으며, 아울러 대량 생산이 가능한, 변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트를 제공하고자 하는 본 발명의 목적은 열가소성 캐스트를, 복수 개 가닥의 가는 실로 이루어져 일정 직경을 가지는 실을 마름모 형상으로 연결함으로써 그물 형상으로 이루어지면서 폴리카프로락톤이 부착된 심재와; 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지며, 인서트 사출에 의해 상기 심재의 외부를 감싸도록 성형된 구조체로 구성하는 것에 의해 달성된다.

그리고 변형성과 강성이 우수한 열가소성 캐스트 제조방법을 제공하고자 하는 본 발명의 또 다른 목적은 열가소성 캐스트 제조방법을, 캐스트는 그물 형상으로서, 폴리카프로락톤이 부착된 섬유 재질의 심재와; 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지며 상기 심재의 외부를 감싸는 구조체로 이루어지고, 상기 심재는 복수 개의 가닥으로 이루어진 실을 엮어 일정 직경을 가지는 실을 서로 교차시켜 그물 형상의 망상체를 형성하는 망상체 형성단계와, 상기 망상체에 폴리카프로락톤을 부착시키는 폴리카프로락톤 부착단계에 의해 제조되고; 상기 구조체는 상기 폴리카프로락톤이 부착된 심재를 모양틀에 삽입함으로써 정형화시키는 심재 정형화단계와, 상기 정형화단계에 의해 정형화된 심재를 금형의 내부에 안치시킨 다음, 상기 심재의 외부에 폴리카프로락톤 복합재를 사출시켜 성형하는 구조체 성형단계에 의해 제조되도록 구성하는 것에 의해 달성된다.

본 발명은 심재 정형화단계는, 모양틀의 상부에 가이드캡을 설치한 다음, 심재를 상기 가이드캡의 상부에 올려놓은 상태에서 가압부재를 하강시킴으로써 심재가 상기 모양틀에 형성된 홈의 내부에 삽입되도록 하는 절차로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 폴리카프로락톤 섬유가 혼합된 혼방사로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 외부에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유인 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 구조체의 외부에는 외피 성형 단계에 의해 고무 재질의 외피가 딥핑, 인서트 사출 또는 시트융착 중 어느 어느 하나의 방법에 의해 성형 부착되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여 본 발명은 구조체를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 섬유강화 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 구조체를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄이 첨가되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한 본 발명은 구조체가 서로 교차하는 부분에는 내측으로 함입된 형상의 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 구조체를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 탈크로 이루어진 핵제가 첨가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 캐스트가 망형상으로 이루어져 있기 때문에 통기성이 우수하고, 또한 열에 의해 쉽게 변형될 수 있기 때문에 적용 가능한 환자의 신체 부위가 제한되지 않는 동시에 시술이 수월하다.

또한 본 발명의 캐스트는 경량이면서도 폴리우레탄으로 이루어지 종래의 깁스 등에 비해 두께가 얇아 환자가 캐스트를 장착한 상태에서 그 위에 의복을 착용할 수 있기 때문에 활동과 사용이 간편하다.

아울러 본 발명은 캐스트의 표면을 이루는 구조체가 인서트 사출에 의해 성형되기 때문에 캐스트의 표면이 매끄러워 환자의 피부와 접촉하는 경우에도 환자가 불편을 느끼지 않으며, 또한 대량 생산이 가능하다.

그리고 본 발명은 캐스트의 구조체가 열가소성 수지로 이루어져 있기 때문에 제조시 수분 등을 차단하기 위한 밀폐시설이 요구되지 않고, 또한 필요한 경우 캐스트를 재가열함으로써 쉽게 수정할 수 있으며, 또한 반복 사용이 가능하다.

이에 더하여 본 발명의 캐스트는 환자의 신체 구조에 따라 적절히 변형될 수 있기 때문에 그 적용부위가 한정되지 않으면서도 종방향으로의 강도가 횡방향으로의 강도보다 크기 때문에 환자의 뼈 등을 강건하게 지지할 수 있다.

또한 본 발명은 실로 이루어진 심재가 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체에 의해 둘러 쌓여있기 때문에 심재의 신장이 제한되는 동시에 적절한 탄력성이 부여되어 신체를 강건하게 지지할 수 있다.

그리고 본 발명은 구조체가 폴리카프로락톤에 섬유강화 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 첨가된 폴리카프로락톤 복합재로 이루어져 있기 때문에 강도가 우수하여 골절 부위 등을 튼튼하게 지지할 수 있다.

이에 더하여 본 발명은 캐스트에 저자극성 고무 재질의 외피가 구비됨으로써 캐스트를 구성하는 화학 성분 등이 환자의 피부에 직접 닿는 것이 방지되고, 또한 완충효과를 기대할 수 있기 때문에 피부를 보호하기 위해 캐스트의 하부에 피부보호대 등을 미리 감을 필요가 없다.

도 1a와 도 1b는 종래의 캐스트의 예를 보인 도면,
도 2a와 도 2b는 종래의 캐스트의 또 다른 예를 보인 도면,
도 3은 본 발명에 따른 열가소성 캐스트의 예를 보인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 심재를 그물 형상으로 제조한 예를 보인 사진,
도 5는 본 발명에 따른 금형과 가이드캡 및 가압부재의 사용 예를 보인 사용상태도,
도 6은 본 발명에 따른 폴리카프로락톤이 부착된 심재의 외부에 금형을 이용하여 구조체를 인서트 사출에 의해 형성하는 예를 보인 구성도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 구조체에 외피가 형성된 예를 보인 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 열가소성 캐스트에 고정부재가 설치된 예를 보인 사용 상태도,
도 9는 본 발명의 열가소성 캐스트 제조방법을 순서대로 나타낸 제조 흐름도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 환자의 골절 부위 등을 감싸 고정하거나 교정하기 위해 사용되는 열가소성 캐스트에 관한 것으로, 본 발명에 따른 열가소성 캐스트는 도 3에 도시된 바와 같이 심재(10)와, 이 심재의 외부를 감싸도록 형성되는 폴리카프로락톤(PCL, Polycaprolactone) 복합재의 구조체(20)로 이루어진다.

심재(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 가닥으로 이루어진 가는 실을 일정 직경이 되도록 서로 엮은 실을 연결함으로써 그물 형상(망상체)이 되도록 형성한 다음, 이 망상체를 열가소성 재질의 폴리카프로락톤에 함침시키거나, 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 사용하여 열에 의해 폴리카프로락톤 코팅 부분을 용융시키거나, 또는 망상체에 포함된 폴리카프로락톤 섬유를 열에 의해 녹임으로써 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착한 것으로, 이를 위해 망상체를 형성하는 실은 일반사, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Polyethylene Phthalate) 섬유와 폴리카프로락톤 섬유가 섞인 혼방사, 또는 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 실이 사용된다.

본 발명에서는 상기와 같이 심재(10)가 복수 개의 가닥으로 이루어진 실로 만들어지기 때문에 자유로운 형태로 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 가벼우면서도 쉽게 파손되지 않는다.

또한 본 발명은 상기와 같이 실로 이루어진 망상체를 폴리카프로락톤에 함침시키거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 폴리카프로락톤 코팅 부분을 용융시키거나, 또는 폴리카프로락톤 섬유를 열에 의해 녹인 다음 냉각시키게 되면 실의 외부에 부착된 폴리카프로락톤에 의해 망상체는 뻣뻣하게 되면서 그 형태가 그대로 유지될 수 있으며, 또한 외부에서 외력이 가해지더라도 과도하게 늘어나지 않고 적절한 길이만큼만 늘어난 다음, 쉽게 원래의 길이로 복원된다.

심재(10)의 외주면에는 도 3에 도시된 바와 같이 구조체(20)가 심재(10)를 감싸도록 형성되는데, 이때 구조체(20)는 폴리카프로락톤을 주재로 하는 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지고, 이러한 조성에 의해 실의 외주면에 부착된 폴리카프로락톤과 서로 견고하게 결합될 수 있으며, 그 결과 심재(10)와 구조체(20) 간의 재질의 상이로 인한 분리 또는 박리가 방지된다.

이때 구조체(20)는 폭보다 높이가 상대적으로 더 큰 4각 단면 형상을 가지도록 성형되며, 이에 의해 외력이나 충격에 대해 충분한 강성이 확보된다.

그리고 구조체(20)는 상기한 바와 같이 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지는데, 이러한 폴리카프로락톤 복합재는 주재인 폴리카프로락톤과, 섬유강화 유리섬유(fiber reinforced glass fiber) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate) 섬유로 이루어진 첨가제로 이루어지며, 이러한 첨가제에 의해 구조체(20)의 강도가 향상되며, 그 결과 구조체(20)의 폭을 줄일 수 있기 때문에 마름모 형태의 통기구의 비율이 높아져 캐스트의 통기성이 향상되는 동시에 경량화가 가능하게 된다.

또한 구조체(20)에 대한 첨가제로서 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리우레탄(PU, Polyurethane)도 첨가될 수 있는데, 이러한 폴리에틸렌과 폴리우레탄은 구조체(20)가 경화되기까지의 시간을 연장하는 동시에 내충격성을 향상시키기 때문에 환부에 캐스트를 시술하는 데에 소요되는 시간을 충분히 확보할 수 있을 뿐만 아니라 외부로부터의 충격에 대해서도 강건하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 캐스트는 심재(10)가 실로 이루어져 있기 때문에 마름모를 형성하는 각각의 변의 길이방향으로의 신장은 제한되면서도 마름모의 변형(예를 들면, 마름모의 긴 길이의 대각선이 짧은 대각선이 되고, 짧은 길이의 대각선은 긴 길이의 대각선이 되는 형태)은 쉽게 이루어져 신체 부위에의 시술이 수월하며, 또한 심재(10)가 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체(20)에 의해 둘러 쌓여있기 때문에 구조적 건전성이 확보되어 신체를 강건하게 지지할 수 있다.

구조체(20)의 외부 전체 또는 일부에는 외피(30)가 성형 부착될 수 있는데, 이러한 외피(30)는 고무 재질로서 딥핑(dipping), 인서트 사출 또는 시트 융착에 의해 성형된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 캐스트(1)는 도 9에 도시된 바와 같이 망상체 형성 단계(S100), 폴리카프로락톤 부착단계(S200), 심재 안치단계(S300), 구조체 성형 단계(S400) 및 외피 성형 단계(S500) 등을 통해 제조되는데, 이하에서는 각각의 단계에 대해 상세히 설명한다.

(1) 망상체 형성 단계(S100)

이 단계는 복수 개의 가닥으로 이루어진 가는 실을 엮어 일정 직경을 가지는 실을 도 4에 도시된 바와 같이 서로 교차시켜 연결함으로써 그물 형상의 망상체를 형성하는 단계로서 이때 망상체를 구성하는 실은 일반사, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 폴리카프로락톤 섬유가 섞인 혼방사, 또는 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 실이 사용되며, 이에 의해 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체(20)와의 결합력이 향상된다. 이에 대해서는 후술한다.

그리고 복수 개의 가닥으로 이루어진 가는 실을 엮은 상태로 망상체를 구성하는 실의 직경은 적절한 강도와 탄력성을 가지도록 1~3 mm이 되도록 하는 것이 바람직하다.

(2) 폴리카프로락톤 부착단계(S200)

이 단계는 상기와 같은 망상체 제조단계(S100)에 의해 실로 이루어진 망상체가 제조되고 나면 이러한 망상체를 폴리카프로락톤 함침조에 넣어 폴리카프로락톤을 함침시키거나, 또는 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 망상체에 열을 가하여 폴리카프로락톤으로 이루어진 코팅 부분을 용융시킴으로써 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시켜 심재(10)를 제조하는 단계로서, 이에 의해 심재(10)의 강도가 향상되는 동시에 심재(10)가 망상체 형태를 그대로 유지할 수 있게 되어 후술하는 구조체 형성단계(S400)가 쉽게 수행될 수 있다.

본 발명에서는 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시켜 심재(10)를 제조하는 방법으로서 3가지 방법 중 어느 하나의 방법이 채택되는데, 첫 번째 방법은 내부에 용매에 의해 녹은 폴리카프로락톤 용액이 수용되며, 일정 온도로 유지되는 폴리카프로락톤 함침조에 실로 이루어진 망상체를 담가 함침시킴으로써 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법이고, 두 번째 방법은 외주면에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유로 이루어진 망상체를 전자레인지 등의 가열기에 삽입한 상태에서 망상체에 열을 가하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 외부에 코팅된 폴리카프로락톤을 용융시킴으로써 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법으로서 이 방법은 함침에 의해 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착하는 전자의 방법에 비해 폴리카프로락톤이 실의 외부 전체에 걸쳐 더욱 균일하게 부착될 수 있다는 장점이 있으며, 세 번째 방법은 망상체를 구성하는 실을 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 폴리카프로락톤 섬유로 형성된 망상체를 전자레인지 등의 가열기에 삽입한 상태에서 망상체에 열을 가하여 폴리카프로락톤 섬유를 용융시킴으로써 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시키는 방법이다.

함침에 의해 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착시킬 때에는 폴리카프로락톤 함침조에 수용되는 폴리카프로락톤 용액은 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydro Furan) 등의 용매에 의해 희석된 것이 사용되며, 이에 의해 폴리카프로락톤이 망상체를 구성하는 복수 개의 가는 실 사이에 쉽게 스며들면서 건조되어 폴리카프로락톤이 함침된 후의 망상체, 즉 심재(10) 단면의 직경도 균일하게 된다.

단면의 직경이 1~3 mm인 망상체의 내외부에 폴리카프로락톤 복합재가 부착되었을 때의 망상체(심재)의 단면 직경은 2~5 mm가 되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 심재(10)가 후술하는 냉각 단계(S300)에 의해 냉각되었을 때 적절한 경도(stiffness, 뻣뻣한 정도)를 가짐으로써 이후 이어지는 구조체 형성 단계(S400)를 수행할 때 심재(10)가 망 형상을 그대로 유지할 수 있도록 함으로써 쉽게 핸들링할 수 있도록 하고, 또한 심재(10)의 외부를 둘러싸는 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체(20)와의 결합 성능을 확보할 수 있도록 한데 따른 것이다.

실의 외부에 부착되는 폴리카프로락톤 복합재 중 폴리카프로락톤은 55~80℃의 온도 범위에서 쉽게 연화되는 열 가소성 수지로서 상온에서는 비점착성을 가지면서 결정질을 가지기 때문에 상기와 같이 망상체의 내외부에 폴리카프로락톤 복합재를 부착시켜 냉각시키는 경우 상온에서 망상체 형태가 그대로 유지될 수 있다.

(3) 심재 정형화단계(S300)

이 단계는 함침 등을 거치는 과정에서 망상체 형태를 유지하지 못하고 임의의 형상으로 변형된 심재(10)를 정형화된 형태로 그 형태를 바로 잡는 단계로서, 이단계에 의해 심재(10)가 금형의 내부에 쉽게 안치될 수 있다.

함침에 의해 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착하는 경우의 예를 들면, 폴리카프로락톤 부착단계(S200)를 수행할 때에는 상기한 바와 같이 40~60℃의 온도 범위로 유지되는 폴리카프로락톤 함침조에 용매에 의해 희석된 농도의 폴리카프로락톤 용액을 넣은 다음, 이 폴리카프로락톤 함침조에 망상체를 담금으로써 폴리카프로락톤을 부착시키게 되는데, 이 과정에서 망상체가 최초의 형태를 그대로 유지하지 못하고 임의의 형상으로 변형될 수 있으며, 이 경우 심재(10)의 외부에 구조체(20)를 부착하기 위해 사용되는 금형의 내부에 심재(10)를 삽입하기가 쉽지 않다.

이를 해소하기 위해 본 발명에서는 금형의 내부에 심재(10)를 삽입하기 전에 먼저 도 5에 도시된 바와 같이 정형화된 망상체의 형태의 홈이 형성된 모양틀(2)에 심재(10)를 가압하여 삽입함으로써 임의의 형태로 변형된 심재(10)를 바로잡아 정형화하는데, 이를 위해 복수 개의 안내돌기가 상부쪽으로 돌출 형성되어 그물 형상을 가지는 가이드캡(2A)과, 이 가이드캡(2A)의 상부에 위치하면서 심재(10)를 가압하여 모양틀(2)의 홈(2B)쪽으로 밀어 넣는 가압부재(2C)를 구비하는데, 이러한 구성에 의해 먼저 심재(10)를 가이드캡(2A)의 상부에 올려놓은 다음, 가압부재(2C)를 모양틀(2)쪽으로 하강시키게 되면 가이드캡(2A)의 상부에 놓인 심재(10)가 가이드캡(2A)의 안내돌기를 따라 미끄러지면서 하강하여 모양틀(2)의 내부에 안치되면서 그 형태가 정형화되며, 이에 의해 심재(10)가 심재(10)의 외부에 구조체(20)를 부착하기 위한 금형에 쉽게 안치될 수 있게 된다.

이때 외부에 폴리카프로락톤이 부착된 심재(10)가 굳어 있는 경우 정형화 작업을 진행하기가 다소 어려울 수 있는데, 이를 해소할 수 있도록 정형화 작업 진행 전에 심재(10)를 가열기 등에 넣고 가열하여 심재(10)에 유연성이 부여된 상태에서 정형화 작업이 이루어지는 것이 바람직하다.

(4) 구조체 성형 단계(S400)

이 단계는 정형화된 상태의 심재를 인서트 사출용 금형에 삽입하여 심재(10)의 외부에 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체(20)를 사출에 의해 성형함으로써 심재(10)를 감싸도록 하는 단계이다.

상기 심재 정형화단계(S300)에 의해 심재(10)가 그물 형태로 정형화되고 나면, 이 정형화된 심재(10)를 인서트 사출용 금형의 내부에 안치시켜 심재(10)의 외부에 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체(20)를 사출에 의해 성형함으로써 심재(10)를 감싸게 되는데, 이를 위해 본 발명에서는 도 6에 도시된 바와 같이 그 내부에 망상체의 형상과 동일한 형상으로 이루어진 홈(3A)이 형성된 상하 한 쌍으로 이루어진 금형(3)을 준비하고, 이 금형(3)의 홈(3A) 내부에 심재(10)를 안치시킨 상태에서 심재(10)의 외부에 폴리카프로락톤을 주재로 하는 폴리카프로락톤 복합재를 사출(인서트 사출)하여 폴리카프로락톤 복합재의 구조체(20)가 심재(10)의 외주면을 감싸도록 하며, 이때 구조체(20)는 상기한 바와 같이 심재(10)와 동일한 소재인 폴리카프로락톤을 주재로 하고, 강도가 더욱 향상될 수 있도록 폴리카프로락톤 주재에는 섬유강화 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등의 첨가제가 혼합되며, 또한 캐스트를 시술하는 데에 소요되는 시간을 충분히 확보하는 동시에 내충격성을 강화할 수 있도록 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄이 첨가된다.

그리고 구조체(20)를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 탈크(talc)를 포함하는 핵제가 추가될 수 있는데, 이러한 핵제의 추가에 의해 폴리카프로락톤 복합재의 결정화가 촉진되어 사출시 빠른 시간에 폴리카프로락톤 복합재의 고형화가 달성되고, 또한 폴리카프로락톤 복합재의 결정의 과대화가 방지됨으로써 균일한 강도를 기대할 수 있으며, 또한 생산성이 향상된다.

인서트 사출에 의해 심재(10)의 외부에 형성되는 구조체(20)는 외력이나 충격에 대해 충분한 강성이 확보될 수 있도록 폭보다 높이가 상대적으로 더 큰 4각의 단면 형상을 가지도록 성형되고, 이때 구조체(20)의 폭은 5~6 mm, 높이는 5.5 ~ 6.5 mm 범위로 성형되며, 이에 의해 충분한 강성과 유연성을 가지는 캐스트가 확보될 수 있다. 그리고 구조체(20)가 상기와 같이 표면이 매끄러운 금형(3)을 이용한 인서트 사출에 의해 성형되기 때문에 표면이 매끄러운 구조체(20)가 제조된다.

한편, 금형(3)의 내부에 심재(10)가 삽입되어 안치될 때 심재(10)가 금형(3)에 형성된 홈(3A)의 중앙에 위치되지 못하고 한쪽으로 치우치거나 금형(3)의 바닥쪽으로 위치될 수 있고, 이 경우 심재(10)의 외부에 형성되는 폴리카프로락톤이 균일한 두께로 형성되지 못할 우려가 있으며, 이에 따라 금형(3) 내부에 형성된 홈(3A)에 돌기 모양의 스페이서(spacer, 도시되지 않음)를 형성하여 이에 의해 심재(10)가 금형(3)의 홈(3A) 중앙에 위치되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 캐스트를 환자의 환부에 설치하게 되면 설치되는 부위에 따라 망형상의 캐스트가 다른 부분에 비해 상대적으로 크게 변형되는 부분이 생길 수 있고, 이 경우 구조체(20)가 서로 교차하는 부분이 평면을 이루지 못하고 상부쪽으로 또는 하부쪽으로 돌출될 수 있으며, 하부쪽으로 돌출되는 경우 돌출된 부분이 환자의 피부를 압박함으로써 환자가 불편을 느낄 수 있으므로, 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 구조체(20)를 성형할 때 망형상의 구조체(20)가 서로 교차하는 부분에 내측으로 함입된 홈을 형성하거나, 또는 구조체(20)가 서로 교차하는 부분의 두께가 주위보다 상대적으로 얇게 형성하는데, 이때 함입된 형태의 홈은 구조체(20)의 성형을 위한 금형(3)에 돌출부(도시하지 않음)를 형성함으로써 형성될 수 있고, 구조체(20)의 교차부분의 두께를 상대적으로 얇게 하는 구조는 금형(3)에 있어서 이 부분을 형성하는 부분의 두께를 상대적으로 두껍게 형성함으로써 달성된다.

본 발명은 상기와 같이 구조체(20)를 금형을 이용한 인서트 사출에 의해 성형하기 때문에 구조체(20)의 두께를 균일하고 신속하게 성형할 수 있어 대량 생산이 용이하며, 아울러 실의 외부에 폴리카프로락톤을 부착함으로써 표면이 우둘투둘한 형상의 심재(10)가 표면이 매끄러운 구조체(20)에 의해 감싸지기 때문에 캐스트(1)가 환자의 피부와 접촉되는 경우에도 환자의 불편함이 해소된다.

(5) 외피 성형 단계(S500)

이 단계는 구조체(20)의 외부에 외피(30)를 성형하는 단계로서, 이 단계는 필요에 따라 선택적으로 수행된다.

상기의 구조체 성형 단계(S400)를 거치게 되면 표면이 매끄러운 형태의 캐스트(1)가 제조되게 되므로 환자의 피부와 접촉하더라도 환자가 불편함을 느끼지 않지만, 캐스트가 환자의 환부에 설치되고 나서 냉각되고 나면 구조체(20)가 딱딱하게 되기 때문에 환자가 불편할 수 있으며, 이에 따라 본 발명에서는 구조체(20)에 고무 재질의 외피(30)를 추가 형성함으로써 환자의 불편함을 해소할 수 있도록 하는데, 이때 외피(30)는 아래와 같이 2가지의 방법에 의해 성형될 수 있다.

첫 번째 방법은 도 7(a)에 도시된 바와 같이 구조체(20)의 4면 전체에 걸쳐 고무 재질의 외피(30)를 형성하는 방법으로서, 이때 외피(30)는 바인더와 고무 용액의 혼합액이 담긴 저장조에 구조체(20) 전체를 담갔다 꺼냄(딥핑, dipping)으로써 성형되거나, 또는 구조체 성형 단계(S400)에서와 같이 구조체(20)를 금형의 내부에 넣고 그 외주면에 액상 상태의 고무를 주입시킴(인서트 사출)으로써 성형되거나, 또는 구조체(20)의 외부에 고무재의 시트를 설치한 다음 고무 소재의 시트를 열에 의해 구조체(20)에 융착(시트 융착)시킴으로써 성형된다.

두 번째 방법은 도 7(b)에 도시된 바와 같이 구조체(20)의 하면에만 외피(30)를 형성하는 방법으로서, 이때 외피(30)는 구조체(20)의 4면 중 환자의 피부와 접촉되는 하면을 바인더와 고무 용액의 혼합액이 담긴 저장조에 담갔다 꺼냄으로써 성형되며, 구조체(20)의 하면에 형성되는 외피(30)를 돌기 형태로 성형하는 경우 이를 통해 통풍이 이루어질 수 있다.

본 발명의 캐스트(1)에는 상기와 같이 고무 재질의 외피(30)가 형성됨으로써 외피(30)가 완충재로 작용하여 캐스트(1)가 환자의 피부에 직접 닿더라도 피부에의 압박이 감소되며, 그 결과 캐스트의 압박으로 인한 통증의 발생이 방지되고, 아울러 캐스트(1)의 하부에 피부보호대 등을 별도로 설치할 필요가 없다.

이상과 같은 구조로 이루어진 본 발명의 열가소성 캐스트(1)를 환자의 환부에 설치할 때에는 먼저 상온의 캐스트(1)를 온수가열기 또는 전자레인지 등의 가열기에 넣고 가열하여 부드럽게 연화시킴으로써 자유롭게 변형이 가능한 상태로 만든 다음, 골절 또는 교정이 필요한 환자의 환부를 감싸도록 설치한 후, 도 8에 도시된 바와 같이 캐스트(1)가 서로 맞닿는 양단을 고정부재(F)를 이용하여 고정한 상태에서 캐스트(1)를 상온까지 서서히 냉각시켜 고화되도록 함으로써 캐스트(1)의 설치가 완료된다.

이때 캐스트(1)의 양단을 고정하는 데에 사용되는 고정부재(F)는 클립 형태 또는 버클 형태를 포함하여 캐스트(1)의 양단을 고정하는 것이면 어떠한 구조의 것도 사용될 수 있으나, 환자가 캐스트(1)를 착용한 상태에서도 X-ray 검사 등을 행할 수 있도록 금속소재가 아닌 플라스틱 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 환자의 환부로부터 캐스트(1)를 제거하거나 수정할 필요가 있는 경우에는 캐스트(1)의 양단에 설치된 고정부재(F)를 제거한 다음, 캐스트(1)의 양단을 벌리는 것만으로도 환부로부터 캐스트(1)를 제거할 수 있기 때문에 해체가 비교적 간단하며, 이후 캐스트(1)를 환자의 다시 환부에 설치하고자 하는 경우 해체된 캐스트(1)를 다시 가열하여 연화시킨 다음, 위에서 설명한 캐스트(1) 설치과정을 다시 거침으로써 쉽게 수정 및 재설치할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 캐스트를 망형상으로 형성함으로써 통풍성이 향상되며, 또한 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진 구조체를 인서트 사출에 의해 심재의 외부를 감싸도록 형성함으로써 구조적으로 강건하면서도 환자가 불편을 느끼지 않으며, 또한 구조체가 열가소성 소재로 이루어져 있기 때문에 필요에 따라 수정 또는 재사용할 수 있다는 장점이 있다.

1: 캐스트 2: 모양틀
2A: 가이드캡 2B: 홈
3: 금형 3A: 홈
10: 심재 20: 구조체
30: 외피 F: 고정부재

Claims (18)

1. 환자의 골절 부위 등의 신체를 감싸 고정하는 캐스트에 있어서,
   상기 캐스트는 복수 개 가닥의 가는 실을 엮어 일정 직경을 가지는 실을 서로 교차시켜 연결함으로써 그물 형상으로 이루어지면서 폴리카프로락톤이 부착된 심재(10)와;
   폴리카프로락톤 복합재로 이루어지며, 인서트 사출에 의해 상기 심재(10)의 외부를 감싸도록 성형된 구조체(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 폴리카프로락톤 섬유가 혼합된 혼방사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 외부에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유인 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조체(20)의 외부에는 고무 재질의 외피(30)가 딥핑, 인서트 사출 또는 시트융착 중 어느 어느 하나의 방법에 의해 성형 부착되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조체(20)를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 섬유강화 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 구조체(20)를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄이 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 구조체(20)를 이루는 폴리카프로락톤 복합재에는 탈크로 이루어진 핵제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 구조체(20)가 서로 교차하는 부분에는 내측으로 함입된 형상의 홈(2A)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트.
   
9. 환자의 골절 부위 등의 신체를 감싸 고정하는 캐스트의 제조방법에 있어서,
   상기 캐스트는 그물 형상으로서, 폴리카프로락톤이 부착된 섬유 재질의 심재(10)와; 폴리카프로락톤 복합재로 이루어지며 상기 심재(10)의 외부를 감싸는 구조체(20)로 이루어지고,
   상기 심재(10)는 복수 개의 가닥으로 이루어진 실을 엮어 일정 직경을 가지는 실을 서로 교차시켜 그물 형상의 망상체를 형성하는 망상체 형성단계(S100)와, 상기 망상체에 폴리카프로락톤을 부착시키는 폴리카프로락톤 부착단계(S200)에 의해 제조되고;
   상기 구조체(20)는 상기 폴리카프로락톤이 부착된 심재(10)를 모양틀(2)에 삽입함으로써 정형화시키는 심재 정형화단계(S300)와, 상기 정형화단계(S300)에 의해 정형화된 심재(10)를 금형(3)의 내부에 안치시킨 다음, 상기 심재(10)의 외부에 폴리카프로락톤 복합재를 사출시켜 성형하는 구조체 성형단계(S400)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 심재 정형화단계(S300)는 상기 모양틀(2)의 상부에 가이드캡(2B)을 설치한 다음, 상기 심재(10)를 상기 가이드캡(2B)의 상부에 올려놓은 상태에서 가압부재(2C)를 하강시킴으로써 상기 심재(10)가 상기 모양틀(2)에 형성된 홈의 내부에 삽입되도록 하는 절차로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 구조체(20)의 외부에는 외피 성형 단계(S500)에 의해 고무 재질의 외피(30)가 성형 부착되되,
    상기 외피 성형 단계(S500)는 딥핑, 인서트 사출 또는 시트융착 중 어느 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유와 폴리카프로락톤 섬유가 혼합된 혼합사인 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 심재(10)에 부착되는 폴리카프로락톤은 함침에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
14. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수 개의 가닥으로 이루어진 실은 외부에 폴리카프로락톤이 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유인 것을 특징으로 하는 캐스트 제조방법.
    
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 심재(10)에 부착되는 폴리카프로락톤은 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유의 외부에 코팅된 폴리카프로락톤이 용융됨으로써 부착되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
16. 청구항 9에 있어서,
    상기 폴리카프로락톤 복합재에는 섬유강화 유리섬유 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유가 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 폴리카프로락톤 복합재에는 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄이 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 폴리카프로락톤 복합재에는 탈크로 이루어진 핵제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 열가소성 캐스트 제조방법.
    

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