KR101689771B1 - 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈에 잠김 금속판 나사를 고정시킬 때 뼈 근부의 신경 및 혈관의 손상을 방지하면서 안정적인 잠김 금속판 나사의 장착이 이루어질 수 있는 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템에 관한 것으로, 헤드부, 상기 헤드부와 연결된 목부, 및 상기 목부와 연결된 고정부를 포함하는 나사로서, 상기 목부의 횡단면의 면적은 상기 고정부의 횡단면의 면적보다 크며, 상기 목부의 횡단면과 상기 고정부의 횡단면의 면적 차이로 걸림턱이 형성되는 정형외과용 잠김 금속판 나사를 제공한다. 이에 의하여 뼈의 외측에 위치하는 신경, 혈관 및 근육 손상의 방지가 가능하다.

Description

정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템{Orthopedic locking compression plate screw and a robot pick-up system comprising the same}

본 발명은 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 뼈에 잠김 금속판 나사를 고정시킬 때 뼈 근부의 신경 및 혈관의 손상을 방지하면서 안정적인 잠김 금속판 나사의 장착이 이루어질 수 있는 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 어떠한 충격에 의하여 뼈에 금이 가거나 일정 수준 이상의 손상이 갈 경우에 이를 치료하기 위하여서 잠김 금속판을 뼈에 덧대어 바람직하게 회복이 이루어지도록 한다. 이때 잠김 금속판이 뼈에 안정적으로 고정되도록 나사와 같은 고정수단이 사용된다.

잠김 금속판이 사용되면 통상적으로 잠김 금속판이 위치되는 뼈의 일 측의 일부가 나사로 인하여 천공되며, 나사는 잠김 금속판에 형성된 통공과 뼈를 통과하여 나사의 헤드부에 의해 금속판이 뼈에 고정된다. 잠김 금속판이 사용됨으로 뼈의 일 측, 즉 잠김 금속판에 가까운 피질골만이 천공되고 타 측에 있는 먼 피질골 천공은 전문가의 판단에 따라 천공된다. 이전에는 먼 피질골이 천공되면 잠김 금속판 및 뼈를 통과하는 나사를 고정시킬 때 먼 피질골 근부의 신경 및 혈관의 손상이 초래될 위험이 있어, 먼 피질골의 천공은 권유되지 않는 경우들이 있었다.

하지만, 실질적으로는 가까운 피질골만이 천공되면 비틀림(torsion)에 대한 나사의 저항력이 저하되어 이로 인한 합병증이 발생하는 문제가 있어, 현재는 양 피질골 모두 천공하는 경우가 대부분이다. 전문가의 경우 천공을 하면서 드릴의 깊이를 조절하여 먼 피질골의 외측에 위치하는 신경, 혈관, 및 근육 손상 등을 방지할 수 있으나 초보자의 경우에는 경험의 부족에 의하여 신경, 혈관 및 근육 손상이 일어나는 경우가 종종 있다.

이와 같은 정형 외과 수술에 있어서 외과의를 돕기 위한 종래 기술들과 더 효과적인 골절회복을 위해 구성된 고정수단들이 있다. 미국공개특허 제2006-0098851호는 졍형 외과 수술을 수행함에 있어서 정형 외과 외과의를 돕기 위한 로봇 유도 시스템을 포함하는 시스템에 관한 것으로, 골형 파쇄의 고정을 위하여 구성된 것이다. 미국공개특허 제2006-0098851호는 X-레이 형광투시 이미지에서 나온 데이터를 사용하여 로봇에 의해 드릴 가이드가 배치되어 이를 통해 경험이 적은 외과 의사들에 의하여서도 수행이 가능하고 시행 착오 없이 수술 시간을 단축시킬 수 있는 시스템을 제공한다.

하지만 이러한 시스템으로 인하여서 사실상 나사의 위치는 확인이 가능하나, 먼 피질골이 천공된 후 신경, 혈관 및 근육 손상을 방지하기 위하여서는 나사의 길이와 뼈의 두께가 대응되어야 하는데, 위치별 바람직한 나사의 길이와 형태를 선택하는 데에는 시스템의 한계가 있다.

한편으로, 미국공개특허 제2003-0171754호는 골절로 인해 분리된 뼈의 고정을 위해 구성된 것으로, 나사가 고정되는 위치에 따라 다른 형상과 길이의 나사가 사용될 수 있다. 더 상세하게는, 미국공개특허 제2003-0171754호는 통공을 포함하는 잠김 금속판을 포함하며, 다수의 속이 빈 배럴이 통공에 고정되며, 뼈에 고정되는 나사는 이러한 배럴에 잠금되는 것을 특징으로 한다.

그러나 이러한 구성의 잠금 장치도 결국 나사의 길이와 뼈의 두께가 대응되어야 신경, 혈관 및 근육 손상이 방지될 수 있는데, 개시된 장치만으로는 위치별 바람직한 나사의 길이와 형태를 선택하는 데에는 한계가 있다.

따라서, 현재 잠금 금속판 및 뼈에 고정을 위한 나사에 있어서, 신경, 혈관 및 근육 손상이 완전하게 방지되면서 용이하게 나사의 고정되는 위치별 바람직한 나사의 길이와 형태를 선택할 수 있는 장치 및 시스템이 필요한 실정이다.

(특허문헌 1) US2006-0098851 A1

(특허문헌 2) US2003-0171754 A1

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 안출된 것이다.

보다 구체적으로, 뼈의 두께에 따라 뼈를 관통하는 나사의 길이가 정해져서 뼈의 외측에 위치하는 신경, 혈관 및 근육 손상이 방지될 수 있도록 구성된 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 경험이 적은 외과 의사들에 의하여서도 수행이 가능하고 시행 착오 없이 수술 시간을 단축시킬 수 있는 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 뼈의 먼 피질골까지 완전히 천공시키지 않으면서도 비틀림에 대한 저항력을 가져 강한 고정력을 갖는 형상의 잠김 금속판 나사를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여서, 헤드부(11); 상기 헤드부(11)와 연결된 목부(12); 및 상기 목부(12)와 연결된 고정부(13)를 포함하는 나사(10)로서, 상기 목부(12)의 횡단면의 면적은 상기 고정부(13)의 횡단면의 면적보다 크며, 상기 목부(12)의 횡단면과 상기 고정부(13)의 횡단면의 면적 차이로 걸림턱이 형성되는 정형외과용 잠김 금속판 나사를 제공한다.

또한, 상기 나사(10)는 상기 걸림턱에 의해 상기 고정부(13)만이 미리 결정된 두께만큼 천공되는 대상의 일측에 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정부(13)는 상기 목부(12) 내에서 슬라이딩 가능하여 선택적으로 상기 목부(12)에 수용되거나 상기 목부(12) 외측으로 돌출되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르는 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 상기 정형외과용 잠김 금속판 나사를 자동으로 픽업하는 나사 픽업 로봇(300)을 포함하는 로봇 픽업 시스템을 제공한다.

또한, 상기 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 두께 판단 유닛(200) 및 나사 제공 유닛(310)을 더 포함하며, 상기 나사 제공 유닛(310)은 다수 개의 서로 길이가 다른 상기 정형외과용 잠김 금속판 나사들을 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 두께 판단 유닛(200)과 전기적으로 연결된 정보 입력 유닛(100)을 더 포함하며, 상기 정보 입력 유닛(100)에 입력되는 정보를 기준으로 상기 두께 판단 유닛(200)은 상기 천공되는 대상의 내측 직경의 길이를 판단하며, 상기 나사 픽업 로봇(300)은 상기 천공되는 대상의 내측 직경의 길이와 대응되는 길이를 갖는 나사(10)를 상기 정형외과용 잠김 금속판 나사들 중 어느 하나를 픽업하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 나사 설치 로봇(400)을 더 포함하며, 상기 나사 설치 로봇(400)은 상기 나사 픽업 로봇(300)에 의하여 픽업된 나사(10)를 상기 천공되는 대상에 설치하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 시스템에 의하여 뼈의 외측에 위치하는 신경, 혈관 및 근육 손상의 방지가 가능하다.

또한, 시행 착오가 없이 수술시간이 단축될 수 있다.

또한, 뼈의 먼 피질골까지 완전히 천공되지 않으면서도 강한 고정력이 제공되어 안정적인 골절 및 뼈 손상의 회복이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 정형외과용 잠김 금속판 및 나사가 뼈에 고정된 상태를 나타내는 개략적인 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 나사를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 나사 제공 유닛을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 로봇 픽업 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명의 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템을 예로 들어 설명한다. 본 발명을 이루는 구성요소들은 필요에 따라 일체형으로 사용되거나 각각 분리되어 사용될 수 있다. 또한, 사용형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.

특히, 이하에서 사용되는 용어 "나사(10)"는 "정형외과용 잠김 금속판 나사"와 실질적으로 동일한 것으로, "정형외과용 잠김 금속판 나사"의 용어는 단순히 "나사(10)"가 정형외과에서 사용되는 나사 종류임을 나타내는 용어로서 사용된다. 또한, 이하에서 "정형외과용 잠김 금속판 나사"는 편의상 "잠김 금속판 나사"로 기재되어 사용될 수도 있다.

또한, 이하에서 "가까운 피질골"은 나사가 먼저 천공하는 뼈의 일측으로서, "먼 피질골"은 "가까운 피질골"이 천공된 다음에 나사가 고정되는 뼈의 타측을 지칭한다.

이하, 본 발명에 따른 정형외과용 잠김 금속판 나사 및 이를 포함하는 로봇 픽업 시스템의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 잠김 금속판 나사를 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 잠김 금속판 나사는 헤드부(11), 헤드부(11)와 연결된 목부(12), 및 목부(12)와 연결된 고정부(13)를 포함하는 나사(10)이다.

나사(10)의 일 단부에는 헤드부(11)가 형성되어 위치한다. 헤드부(11)는 나사(10)가 더 용이하게 뼈의 외측 및/또는 잠김 금속판(20)에 고정될 수 있도록 형성된다. 이때 헤드부(11)는 목부(12)의 직경보다 큰 직경을 갖는 것이 바람직하며, 충분한 강도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라 헤드부(11)의 표면에는 생분해성 코팅제와 같은 물질로 코팅되어 형성될 수 있어, 골절이 치료된 후에 잠김 금속판(20) 및 나사(10)를 뼈로부터 제거할 경우에 더 용이하게 제거될 수 있다.

나사(10)의 목부(12)는 나사(10)의 길이(d)를 결정하는 부분으로써, 나사(10)에 의해 천공되는 대상인 뼈의 내측과 나사(10)의 길이(d)는 대응되는 것이 바람직하다. 또한, 목부(12)의 횡단면의 면적은 고정부(13)의 횡단면의 면적보다 크며, 목부(12)의 횡단면과 고정부(13)의 횡단면의 면적 차이로 걸림턱이 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성된 걸림턱에 의해 고정부(13)만이 미리 결정된 두께만큼 천공되는 대상, 즉 뼈의 먼 피질골에 장착될 수 있다.

고정부(13)의 형상은 뾰족한 것이 바람직하며, 이에 따라 먼 피질골의 일부에 삽입되어 나사가 안정적으로 장착 및 고정될 수 있으며, 걸림턱에 의하여 목부(12)가 먼 피질골을 천공시키기 위해서는 소정의 가압력이 더 요구된다. 이에 따라 가압력이 더 요구되는 시점에서 먼 피질골이 고정부(13)에 의하여 천공되었음이 충분히 인지될 수 있어, 먼 피질골의 외측에 위치하는 신경 및 근육에 손상이 가지 않도록 나사를 그 이상으로 뼈를 천공시키는 작업을 멈출 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 고정부(13)는 목부(12) 내에서 슬라이딩 가능하여 선택적으로 목부(12)에 수용되거나 목부(12) 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 고정부(13)가 위치하는 목부(12)의 일 단부가 가까운 피질골을 천공시킨 후에 먼 피질골에 접촉되는 시점에서 고정부(13)만이 목부(12)의 외측으로 돌출됨으로써 나사(10)가 먼 피질골에 고정될 수 있다.

도 3 및 도 4를 더 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 잠김 금속판 나사 및 잠김 금속판 나사를 자동으로 픽업하는 나사 픽업 로봇(300)을 포함하는 로봇 픽업 시스템을 설명한다.

로봇 픽업 시스템은 정보 입력 유닛(100), 두께 판단 유닛(200), 나사 픽업 로봇(300), 나사 제공 유닛(310), 및 나사 설치 로봇(400)을 포함한다.

정보 입력 유닛(100)에는 환자의 뼈의 상태에 관한 다양한 정보, 예를 들면, 골절 위치, 나사가 천공할 위치, 뼈의 형태, 뼈의 엑스레이 촬영 영상 등과, 사용될 수 있는 나사(10)에 관한 정보, 예를 들면 나사(10)의 길이(d)와 두께에 관한 정보가 입력될 수 있다. 이때 나사(10)는 하나 이상으로 나사 제공 유닛(310)에 수용될 수 있으며, 이때 나사 제공 유닛(310)에 의하여 제공될 수 있는 다수 개의 나사(10)들은 서로 다른 길이(d1, d2, d3)를 가질 수 있다.

정보 입력 유닛(100)에 입력된 뼈의 상태에 관한 다양한 정보를 사용하여서 정보 입력 유닛(100)과 전기적으로 연결된 두께 판단 유닛(200)은 뼈의 가까운 피질골의 내측과 먼 피질골의 내측 사이의 거리, 즉 천공되는 대상의 내측 직경의 길이를 판단하여 뼈의 두께를 판단할 수 있다.

뼈의 내측 사이의 거리 정보가 두께 판단 유닛(200)과 전기적으로 연결된 나사 픽업 로봇(300)에 전송되어 나사 픽업 로봇(300)은 나사 제공 유닛(310)으로부터 내측 사이의 거리와 대응되는 길이(d)를 갖는 나사(10)를 다른 길이(d1, d2, d3)를 갖는 다수 개의 나사(10a, 10b, 10c)들 중 어느 하나를 픽업한다.

본 발명의 일 실시예에 따르는 로봇 픽업 시스템은 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 나사 설치 로봇(400)을 더 포함할 수 있으며, 나사 설치 로봇(400)은 나사 픽업 로봇(300)에 의하여 픽업된 나사(10)를 뼈에 설치하도록 작동되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 고정부(13)가 구비된 서로 다른 길이(d1, d2, d3)를 갖는 나사(10a, 10b, 10c) 중 어느 하나가 두께 판단 유닛(200)에 의해 자동 측정된 뼈의 내측 직경에 따라 나사 픽업 로봇(300)에 의해 픽업되어 사용되는 시스템을 제공하여 신경, 근유, 및 혈관의 손상이 방지되며 안정적인 고정력 및 나사(10)의 용이한 설치가 가능하다.

10, 10a, 10b, 10c: 나사
11: 헤드부
12: 목부
13: 고정부
20: 잠김 금속판
30: 뼈
100: 정보 입력 유닛
200: 두께 판단 유닛
300: 나사 픽업 로봇
310: 나사 제공 유닛
400: 나사 설치 로봇

Claims (7)

1. 정형외과용 잠김 금속판 나사를 픽업하는 나사 픽업 로봇(300)을 포함하는 로봇 픽업 시스템으로서,
   상기 정형외과용 잠김 금속판 나사는,
   헤드부(11);
   상기 헤드부(11)와 연결된 목부(12); 및
   상기 목부(12)와 연결된 고정부(13)를 포함하는 나사(10)로서,
   상기 목부(12)의 횡단면의 면적은 상기 고정부(13)의 횡단면의 면적보다 크며, 상기 목부(12)의 횡단면과 상기 고정부(13)의 횡단면의 면적 차이로 걸림턱이 형성되고,
   상기 로봇 픽업 시스템은,
   상기 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 두께 판단 유닛(200) 및 나사 제공 유닛(310)을 더 포함하며,
   상기 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 상기 두께 판단 유닛(200) 및 상기 나사 제공 유닛(310)은 다수 개의 서로 길이가 다른 상기 정형외과용 잠김 금속판 나사들을 제공하는,
   로봇 픽업 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 나사(10)는 상기 걸림턱에 의해 상기 고정부(13)만이 미리 결정된 두께만큼 천공되는 대상의 일측에 장착되는,
   로봇 픽업 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정부(13)는 상기 목부(12) 내에서 슬라이딩 가능하여 선택적으로 상기 목부(12)에 수용되거나 상기 목부(12) 외측으로 돌출되는,
   로봇 픽업 시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 두께 판단 유닛(200)과 전기적으로 연결된 정보 입력 유닛(100)을 더 포함하며,
   상기 정보 입력 유닛(100)에 입력되는 정보를 기준으로 상기 두께 판단 유닛(200)은 상기 천공되는 대상의 내측 직경의 길이를 판단하며,
   상기 나사 픽업 로봇(300)은 상기 천공되는 대상의 내측 직경의 길이와 대응되는 길이를 갖는 상기 정형외과용 잠김 금속판 나사들 중 어느 하나를 픽업하는,
   로봇 픽업 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 나사 픽업 로봇(300)과 전기적으로 연결된 나사 설치 로봇(400)을 더 포함하며,
   상기 나사 설치 로봇(400)은 상기 나사 픽업 로봇(300)에 의하여 픽업된 나사(10)를 상기 천공되는 대상에 설치하는,
   로봇 픽업 시스템.

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