KR101746645B1 - 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 융착 스크류에 있어서, 종단으로의 초음파 전달을 억제하면서 그 초음파 전달을 측방향으로 유도 분산시켜 피착 부위로의 융착강도와 수밀성을 높여주는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류에 관한 것으로, 피착 부위에 인입되면서 초음파에 의해 용융됨으로써 상기 피착 부위에 고정 결합되는 초음파 융착 스크류이며, 특히 인가되는 초음파를 가이드하기 위한 가이드홀을 내측에 구비하는 스크류 본체부와, 상기 스크류 본체부의 종단에 결합되어 상기 가이드홀을 통해 가이드되는 상기 초음파의 전달을 구속하는 종단팁으로 구성되는 것이 특징인 발명이다.

Description

종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류{thermal bonding screw by ultrasonic waves, which prevents the waves from forward-transferring to the end point}

본 발명은 초음파 융착 스크류에 관한 것으로, 특히 종단으로의 초음파 전달을 억제하면서 그 초음파 전달을 측방향으로 유도 분산시켜 피착 부위로의 융착강도와 수밀성을 높여주는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류에 관한 것이다.

최근 빠르고 편리한 장점으로 인해 초음파 융착기술이 널리 활용되고 있다.

초음파 융착 스크류는 초음파 융착기술을 이용하는 것으로, 특정 온도에서 용융되는 고분자의 특성을 이용하여 요구되는 피착 부위에 식립 고정하기 위한 수단이다.

초음파 융착 스크류를 피착 부위에 식립하는 과정을 설명하면, 피착 부위에 마련된 홀에 초음파 융착 스크류를 인입시키면서 초음파 융착 스크류의 내측에 마련된 홀을 통해 초음파를 인가한다. 그러면, 초음파 융착 스크류의 표면에 형성된 돌기나 나사산부터 매우 빠르게 발열되어 용융되고 또한 돌기나 나사산 주변으로 열이 전이되어 용융되면서 피착 부위에 마련된 홀의 내벽으로 침투하고 또한 그 내벽을 가압하게 된다. 이후에 시간이 경과함에 따라 용융물들이 빠르게 경화되면서 식립 및 고정이 완료된다. 상기에서 스크류의 표면에 형성된 돌기나 나사산이 보다 빠르게 발열되는 이유는 해당 돌기나 나사산에 응력이 집중되어 보다 큰 변형률을 가지게 되고 그에 따라 초음파에너지를 보다 많이 소모하기 때문이다.

한편, 종래 기술에 따른 초음파 융착 기술에서는 피착 부위로 스크류를 인입시키면서 초음파를 인가하기 때문에, 스크류가 피착 부위에 인입하는 과정에서 스크류의 종단에서 용융이 발생한다. 그로 인해 스크류의 종단이 용융에 의해 변형되어 스크류가 목적하는 깊이까지 도달하지 못한 상태에서 피착 부위에 결합되는 현상이 발생한다. 이러한 종래 기술은 아래의 문헌을 통해 소개되고 있다.

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http://www.klsmartin.com/fileadmin/Inhalte/Downloads_Prospekte/Dental/90-411-02-09_10_13_SonicWeld_Restoring_Nature.pdf 결국, 종래 기술에서는 스크류의 종단이 피착 부위에서 목적하는 깊이까지 도달하지 못하고 미리 결합되는 경우가 발생하였으며, 그로 인해 피착 부위의 종단에 공극이 발생하거나 그 종단에서의 체결력이 약하다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 피착 부위로 스크류를 인입시키면서 초음파를 인가하는 경우라도 스크류 종단으로의 초음파 전달을 억제하여 스크류의 종단이 피착 부위의 목적하는 깊이에 도달하기 이전에 미리 용융되는 현상을 방지하는데 적당한 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 스크류 종단으로의 초음파 전달을 억제하면서 그 초음파 전달을 측방향으로 유도 분산시켜 피착 부위로의 융착강도와 수밀성을 높여줄 수 있는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류의 특징은, 피착 부위에 인입되면서 초음파에 의해 용융됨으로써 상기 피착 부위에 고정 결합되는 초음파 융착 스크류로서, 인가되는 초음파를 가이드하기 위한 가이드홀을 내측에 구비하는 스크류 본체부와, 상기 스크류 본체부의 종단에 결합되어 상기 가이드홀을 통해 가이드되는 상기 초음파의 전달을 구속하는 종단팁으로 구성되는 것이다.

바람직하게, 상기 종단팁은 시간 경과에 따라 인체 내부로 흡수 가능한 생분해성 재질로 형성될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 종단팁은 세라믹 또는 생분해성 금속이나 합금의 재질로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 스크류 본체부와 상기 종단팁은, 상호 평탄면을 대면하는 방식, 상호 요부와 철부를 대면하는 방식 또는 나사 이음 방식으로 결합될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 스크류 본체부의 종단에 수나사가 형성되고 상기 종단팁의 내측에 암나사가 형성되어 상기 나사 이음 방식으로 결합되는 경우, 상기 종단팁의 암나사 부위에 상기 종단팁의 내측에서 상기 피착 부위로 관통하는 적어도 하나의 관통홀이 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 피착 부위로 스크류를 인입시키면서 초음파를 인가하는 경우라도 스크류의 종단에 구비되는 종단팁이 스크류 종단으로의 초음파 전달을 억제하기 때문에, 스크류의 종단이 피착 부위의 목적하는 깊이에 도달하기 이전에 미리 용융되는 현상을 방지할 수 있다.

또한, 스크류의 종단에 구비되는 종단팁이 스크류 종단으로의 초음파 전달을 억제하면서 그 초음파 전달을 측방향으로 분산되도록 유도하기 때문에, 피착 부위로의 융착강도와 수밀성을 높여주는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류들을 도시한 단면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류는 피착 부위에 인입되어 초음파에 의해 용융됨으로써 상기 피착 부위에 고정 결합되는 초음파 융착 스크류로서, 스크류 본체부(100,110,120,130,140)와, 스크류 본체부(100,110,120,130,140)의 종단에 결합되는 종단팁(200,210,220)으로 구성된다.

일 예로, 본 발명에 따른 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류는 뼈에 식립(implant)될 수 있으며, 그에 따라 피착 부위는 뼈일 수 있다.

스크류 본체부(100,110,120,130,140)는 인가되는 초음파에 의해 용융되고, 그에 따른 용융물이 피착 부위를 가압하여 그에 밀착됨으로써 결합된다. 스크류 본체부(100,110,120,130,140)는 초음파에 의해 용융되면서 인체 친화적인 생분해성 고분자 재질로 형성될 수 있다.

일 예로, 스크류 본체부(100,110,120,130,140)는 Poly-lactic acid(PLA), poly-glycolic acid(PGA), Poly-lactide-co-glycolide(PLGA), poly-L-lactide acid(PLLA), Poly-caprolactone(PCL) 또는 생체복합재료(biocomposites)로 형성되는 것이 바람직하며, 그밖에 인체 친화적인 생분해성 고분자 수지이면 다양하게 적용 가능하다.

스크류 본체부(100,110,120,130,140)는 외형은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 다양한 형태가 가능하며, 내측에 가이드홀(101)을 구비한다. 그 가이드홀(101)은 인가되는 초음파를 스크류 본체부(100,110,120,130,140)의 종단측으로 가이드한다. 그러나, 가이드홀(101)에 가이드되는 초음파는 종단까지 전달되지 못하고 후술되는 종단팁(200,210,220)에 의해 차단된다.

스크류 본체부(100,110,120,130,140)는 외형에 따라 외면이 평평한 일반형(100,130,140), 외면에 돌기가 형성된 돌기형(110) 및 외측에 나사산이 형성된 스크류형(120)으로 다양하게 적용가능하다.

종단팁(200,210,220)은 스크류 본체부(100,110,120,130,140)의 종단에 결합되어 가이드홀(101)을 통해 가이드되는 초음파의 전달을 구속한다.

인가된 초음파는 가이드홀(101)에 가이드되어 스크류 본체부(100,110,120,130,140)의 내부로 전달되나, 종단에 구비되는 종단팁(200,210,220)에 의해 종단까지 전달되기 전에 측방향으로 경로가 전환된다.

종단팁(200,210,220)은 초음파의 전달을 차단하면서 초음파에 의해 용융되지 않아야 하며 시간 경과에 따라 인체 내부로 흡수 가능한 생분해성 재질로 형성될 수 있는데, 세라믹 또는 생분해성 금속이나 합금의 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 생분해성 금속은 시간이 경과함에 따라 인체에 흡수되는 금속으로, 구리(Cu), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag) 및 티타늄(Ti) 등일 수 있으며, 생분해성 합금은 생분해성 금속을 이용한 합금일 수 있다.

스크류 본체부(100,110,120,130,140)와 종단팁(200,210,220)은 다양한 형태로 결합될 수 있는데, 도 1은 스크류 본체부(100,110,120)와 종단팁(200)이 상호 평탄면을 대면하는 방식으로 결합하는 예이고, 도 2는 스크류 본체부(130)와 종단팁(210)이 상호 요부와 철부를 대면하는 방식으로 결합하는 예이고, 도 3은 스크류 본체부(140)와 종단팁(220)이 나사 이음 방식으로 결합하는 예이다.

한편, 도 3의 일 예에 도시된 바와 같이, 스크류 본체부(140)와 종단팁(220)이 나사 이음 방식으로 결합하는 경우, 스크류 본체부(140) 용융물의 피착 부위로의 융착강도를 높이기 위해 종단팁(220)에 관통홀(221)을 더 구비할 수 있다.

보다 상세하게, 스크류 본체부(140)의 종단에 수나사가 형성되고 종단팁(220)의 내측에 암나사가 형성되어 나사 이음 방식으로 결합되는 경우, 종단팁(220)의 암나사 부위에 그 종단팁(220)의 내측에서 피착 부위로 관통하는 적어도 하나의 관통홀(221)이 구비될 수 있다.

그에 따라, 스크류 본체부(140)의 수나사 부위가 용융된 시에, 그에 따른 용융물이 관통홀(221)을 통해 피착 부위로 침투 가능하게 된다. 이는 다른 구조의 예들에 비해 융착강도를 더 높여줄 수 있다. 즉, 종단팁(220)의 암나사 부위에 구비되는 관통홀(221)은 스크류 본체부(140)의 용융물을 피착 부위까지 전달하기 위한 미세 경로로 작용한다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100,110,120,130,140: 스크류 본체부
101: 가이드홀
200,210,220: 종단팁
221: 관통홀

Claims (5)

1. 피착 부위에 인입되면서 초음파에 의해 용융됨으로써 상기 피착 부위에 고정 결합되는 초음파 융착 스크류에 있어서,
   인가되는 초음파에 의해 용융되어 상기 피착 부위를 가압하면서 결합되며, 상기 인가되는 초음파를 가이드하기 위한 가이드홀을 내측에 구비하는 스크류 본체부와;
   상기 스크류 본체부의 종단에 결합되어 상기 가이드홀을 통해 가이드되는 상기 초음파의 전달을 구속하는 종단팁으로 구성되되,
   상기 종단팁은,
   시간 경과에 따라 인체 내부로 흡수 가능한 생분해성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 종단팁은,
   세라믹 또는 생분해성 금속이나 합금의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크류 본체부와 상기 종단팁은,
   상호 평탄면을 대면하는 방식, 상호 요부와 철부를 대면하는 방식 또는 나사 이음 방식으로 결합하는 것을 특징으로 하는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스크류 본체부의 종단에 수나사가 형성되고 상기 종단팁의 내측에 암나사가 형성되어 상기 나사 이음 방식으로 결합되는 경우, 상기 종단팁의 암나사 부위에 상기 종단팁의 내측에서 상기 피착 부위로 관통하는 적어도 하나의 관통홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 종단으로의 초음파 전달을 구속하는 초음파 융착 스크류.

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