KR101896444B1 - 골절 및 골변형 교정을 위한 링크절 복원기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골절/변형 링크절 복원기기에 관한 것으로, 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며, 서로 이격되어 대향되는 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20); 일단이 상기 제1 프레임(10)에 장착되고, 타단이 상기 제 2 프레임(20)에 장착되는 복수의 링크 암(30); 상기 복수의 링크 암(30)에 장착되는 복수의 구동 모듈(40); 및 환자의 팔 또는 다리의 골편을 고정하기 위해, 상기 제1 프레임(10)에 체결되어 제1 프레임(10)으로부터 복수 개로 연장되고, 상기 제2 프레임(20)에 체결되어 제2 프레임(20)으로부터 복수 개로 연장되는 고정 수단(50);을 포함하며, 상기 복수의 구동 모듈(40)의 기동에 의한 상기 복수의 링크 암(30)의 동작에 따라 상기 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 상대적인 위치 및 자세가 가변된다.

Description

골절 및 골변형 교정을 위한 링크절 복원기기{JOINT LINK APPARATUS FOR RECONSTRUCTING BONES}

본 발명은 환자의 팔 또는 다리 등이 골절 또는 변형된 경우 이를 정복(reduction)하는 데 이용하는 링크절 복원기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소형/경량화/고출력 구동 모듈 및 X-선 투과성이 우수하고 강성이 강한 링크를 통해 골절/변형 링크절 복원기기의 구동 영역을 극대화하고 경량화한 골절/변형 링크절 복원기기에 관한 것이다.

최소 침습 골절 정복 수술은 환자에 대한 절개 등을 최소화하는 골절 정복 수술로서, 이와 같은 골절 정복 수술에서는 C-ARM과 같은 실시간 X-선 촬영 장비를 이용하여 어긋한 뼈를 제자리로 돌리는 교정을 수행하고, 교정 상태에서 골수강내 금속정을 삽입하는 것 등에 의해 교정된 골편들을 고정한다.

이와 같은 골절 정복 수술 과정에서는 C-ARM의 X-선 소스와 2차원 센서 사이에 환자의 골절 부분이 위치한 상태로 실시간 X-선 영상이 획득되며 의사는 이러한 실시간 X-선 영상을 보면서 골절 정복 수술을 진행한다.

특히, 뼈의 골절 부분은 피부로부터 깊숙한 내측에 위치하므로 뼈의 골절 상태, 정복 과정 및 정복에 따른 교합상태 등을 육안으로 확인하기가 곤란하므로, C-ARM과 같은 실시간 X-선 영상 장비의 도움을 받아 골절 정복수술을 진행하는 것이 일반적이다.

그러나 C-ARM과 같은 X-선 영상 장비는 실시간 영상을 얻기 위하여 X-선의 지속적인 조사가 필요하므로, 환자 및 의료진 등에 대한 피폭량이 스틸 영상을 얻는 다른 X-선 장비에 비하여 현저히 높다. 특히, 골절 정복 수술을 반복적으로 수행하는 의료진으로서는 방사능 피폭의 위험성이 큰 문제가 된다.

또한, 뼈에는 각종 근육이 연결되어 있으므로 골절된 뼈의 정복을 위해서는 큰 힘이 필요하고, 이에 따라 여러 명의 의료진이 서로 협력하여 수술을 진행하는 것이 일반적이다. 골절 정복 수술을 진행하기 위해서는 많은 수의 의료진이 필요한 문제가 있으며 이는 수술 비용 등을 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.

또한, 어긋난 뼈의 교정이 의료진의 인력에 의해 수행되고 난 후, 골수강내에 금속정을 삽입하는 등의 방법으로 교정 상태를 고착화하기까지 교정 상태를 정확히 유지하기가 쉽지 않으며, 이러한 이유 등으로 인해 부정확한 골절 정복이 될 가능성이 상존하는 문제점이 있다.

골절/변형 링크절 복원기기가 골편을 안정시키고 골 수복 부위에서 골의 치유를 용이하게 하기 위해 사용된다. 골 수복 부위는 골 기형 위치 또는 골 부상 영역을 포함할 수 있다. 신연(distraction) 및 정복/압박(reduction/compression) 장치가 골절/변형 링크절 복원기기 내에 통합될 수 있고, 골 수복 부위의 대향 측들 상의 골의 부분들의 상대 배향 및 간격을 점진적으로 조절하기 위해 사용될 수 있다.

골절/변형 링크절 복원기기는 골 수복 부위의 대향 측들 상의 골의 부분들에 연결되도록 구성되는 다수의 지지 부재, 및 골 수복 부위의 대향 측들 상의 골 부분들에 부착되는 골절/변형 링크절 복원기기의 지지 부재들 사이의 거리를 조절하도록 구성되는 다수의 신연 및 정복/압박 장치를 포함할 수 있다. 신연 장치는 지지 부재를 점진적으로 결정된 양의 시간에 걸쳐 이동시키도록 구성된다. 이러한 점진적인 분리는 새로운 골이 골 수복 부위의 공극 내에 형성되도록 허용한다. 다른 경우에, 골 부분들을 함께 유지시키기 위한 골 수복 부위를 가로지르는 정복 또는 압박이 치유를 용이하게 하기 위해 요구된다. 그러한 조절은, 신연이든 정복/압박이든 간에, 전형적으로 규정된 프로토콜, 또는 치료 계획을 따른다. 각각의 조절 후에, 신연 및 정복/압박 장치는 전형적으로 새로운 골이 성장하고 강해지도록 허용하는 시간 동안 고정되어 유지된다. 골 수복 부위가 치유된 후에, 골절/변형 링크절 복원기기는 골 부분들로부터 제거된다.

골편을 안정시키고 골 수복 부위에서 골의 치유를 용이하게 하기 위해 사용되는 골절/변형 링크절 복원기기(및 골절/변형 링크절 복원기기의 구성요소)의 다양한 실시예와 방법이 개시된다.

대한민국 공개특허공보 10-2015-0129812호에는, 스트럿(strut) 축을 따라 한 쌍의 외부 골 고정 부재들에 연결되도록 구성되는 스트럿으로서, 나사형성된 로드와 슬리브를 포함하는 스트럿 몸체로서, 상기 나사형성된 로드는 스트럿 축을 따라 긴 로드 몸체를 포함하고, 상기 로드 몸체는 적어도 부분적으로 나사형성되는 외측 표면을 한정하며, 상기 슬리브는 슬리브 몸체와 적어도 상기 슬리브 몸체 내로 연장되는 슬리브 보어를 포함하고, 상기 슬리브 보어는 상기 나사형성된 로드가 상기 슬리브에 대해 상기 스트럿 축을 따라 병진가능하도록 상기 나사형성된 로드의 적어도 일부분을 수용하게 구성되는, 상기 스트럿 몸체; 및 상기 스트럿 몸체에 의해 지지되고 상기 나사형성된 로드에 나사식으로 부착되는 액추에이터로서, 이로써 상기 스트럿 축을 중심으로 하는 상기 나사형성된 로드에 대한 상기 액추에이터의 회전이 상기 나사형성된 로드 및 상기 슬리브 중 적어도 하나 또는 둘 모두를 상기 나사형성된 로드 및 상기 슬리브 중 다른 하나에 대해 상기 스트럿 축을 따라 병진시키고, 상기 액추에이터는 상기 액추에이터를 상기 나사형성된 로드에 대해 상기 스트럿 축을 중심으로 회전시키는 토크(torque)를 받도록 구성되는 파지 부재를 포함하는 외부 골 고정 장치가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 10-1576798호에는, 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 상기 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가진 제1 프레임(110)과, 상기 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 상기 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며 상기 제1 프레임과는 서로 이격되어 있는 제2 프레임(120)과, 각각 일단이 상기 제1 프레임에 지지되고 타단이 상기 제2 프레임에 지지되며 길이가 가변되는 복수의 가변 레그(130)를 포함하여 구성되는 오퍼레이션 모듈(100)을 포함하고, 상기 복수의 가변 레그(130)는 각각 상기 가변 레그(130)의 길이를 가변하기 하기 위한 액츄에이터를 구비하는 골절 정복 로봇 시스템이 개시되어 있다.

그러나 상기 문헌들에서의 스트럿 또는 가변 레그들을 X-선 투과율의 저하로 인해 X-선 쵤영에서 뼈 이미지를 정확하게 확인하는 데 어려움이 있다. 또한 종래의 골절 정복 로봇 시스템에서는 각 모터에 전원 및 엔코더 케이블이 연결되어야 하기 때문에 수많은 케이블이 연결되어야 한다. 이는 수술시에 방해가 되는 요소가 된다. 또한 모터마다 개별 드라이브도 외부에 설치되어야하기 때문에 별도의 설치 공간이 필요하다. 또한 기존의 골절 정복 로봇 시스템은 서보 실린더 형태를 취하고 있다. 서보 실린더는 볼스크류, 부시, 베어링 및 커플링, 서포트 유니트 등 많은 요소 부품으로 이뤄져 있기 때문에 무게가 무거울 뿐만이 아니라 구조 또한 복잡하다. 이는 X-선을 투과하지 못하게 하는 문제점이 있다. 또한 요소부품들이 직선으로 배치되기 때문에 충분한 변위를 내기 위해서는 길어질 수 밖에 없다. 이로 인해 골절 정복 로봇 시스템의 사이즈가 커지게 되고 환자의 골절부로의 장착이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 극복하기 위한 것으로, 구동용 케이블을 최소화하고 드라이브와 감속기가 일체형으로 된 서보모터를 사용하면서 소형/경량화/고출력 구동 모듈을 구현하고, X-선 투과성이 우수하고 강성이 강한 링크를 통해 단순한 구조를 가지면서 골절/변형 링크절 복원기기 구동 영역을 극대화하고 경량화한 골절/변형 링크절 복원기기를 제공하는 데에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 골절/변형 링크절 복원기기는, 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며, 서로 이격되어 대향되는 제1 프레임과 제2 프레임; 일단이 상기 제1 프레임에 장착되고, 타단이 상기 제2 프레임에 장착되는 복수의 링크 암; 상기 복수의 링크 암에 장착되는 복수의 구동 모듈; 및 환자의 팔 또는 다리의 골편을 고정하기 위해, 상기 제1 프레임에 체결되어 제1 프레임으로부터 복수 개로 연장되고, 상기 제2 프레임에 체결되어 제2 프레임으로부터 복수 개로 연장되는 고정 수단;을 포함하며, 상기 복수의 구동 모듈의 기동에 의한 상기 복수의 링크 암의 동작에 따라 상기 제1 프레임과 제2 프레임의 상대적인 위치 및 자세가 가변된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 구동 모듈은 통신에 의하여 구동되며 드라이브와 감속기가 일체화된 서보모터로 구성된다.

바람직하게는, 복수의 구동 모듈은 1개의 장착 플레이트에 2개씩 장착되어, 상기 제1 프레임의 상부에 설치된다.

바람직하게는, 복수의 링크 암 각각은 상기 복수의 구동 모듈에 개별적으로 장착된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 프레임과 제2 프레임은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 제조된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 링크 암은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 제조된다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 구동용 케이블을 최소화하고 드라이브와 감속기가 일체형으로 된 서보모터를 사용하면서 소형/경량화/고출력 구동 모듈을 구현하고, X-선 투과성이 우수하고 강성이 강한 링크를 통해 골절/변형 링크절 복원기기 내부 작업영역을 극대화하고 경량화한 골절/변형 링크절 복원기기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에서 드라이브와 감속기가 모터와 일체화되어 별도의 외부 드라이브 없이 구동이 가능하기 때문에 시스템의 소형화뿐만 아니라 각각의 모듈은 통신선으로 연결되고 외부로 한 개의 통신선만 나오기 때문에 케이블 수를 줄일 수 있어 수술시에 방해요소를 제거할 수 있다.

또한, X-선 투과성이 우수한 탄소섬유강화플라스틱의 사용에 의해 골절 정복 수술 과정 또는 복원 중에 C-ARM 등을 이용하여 골절/변형 부분을 충분히 관찰할 수 있으므로 환자 및 의료진 등에 대한 피폭량이 현저히 감소되며, 골절부/변형부의 시야 확보가 용이해진다. 또한, 주요 구성부품을 알루미늄, 엔지니어링 플라스틱 및 탄소섬유강화플라스틱 소재를 사용함으로써 복원기기의 경량화를 달성함으로써 지속적으로 착용해야 하는 환자의 부담을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골절/변형 링크절 복원기기를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 골절/변형 링크절 복원기기의 각 구성을 상세히 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 종래의 서보 실린더 구조(a)와 본 발명의 링크 구조(b)의 구성을 대비하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 골절/변형 링크절 복원기기의 X-선 촬영 이미지를 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 복원기기의 각각의 구동 모듈의 통신선 연결을 개략적으로 도시하는 도면이다.

본 발명의 예시적 실시예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에서 기술될 것이다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 통상의 기술자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다. 본 명세서에 상세하게 기술된 특정 구성 및 기능은 제한적이지 않으며, 단지 청구항들에 대한 토대 및 본 발명을 다양하게 실시하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자를 교시하기 위한 토대로서 기술된다.

오직 편의를 위해 하기의 설명에서 소정 용어가 사용되며, 제한적이지 않다.

단어 "우측", "좌측", "하부", "상부", "아래", 및 "위"는 참조하는 도면에서의 방향을 가리킨다. 단어 "전방", "후방", "상방", "하방", "안쪽", "바깥쪽", 및 관련 단어 및/또는 문구는 참조하는 인체에서의 바람직한 위치 및 배향을 가리킨다. 예를 들어, 단어 "안쪽으로" 및 "바깥쪽으로"는 각각 신체를 통해 수직으로 연장되는 정중선을 향하는 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. 단어 "근위방향" 및 "원위방향"은 각각 다리와 같은 부속기관이 신체의 나머지에 연결되는 곳을 향하는 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 지칭한다. 용어는 위에 열거된 단어, 그 파생어 및 유사한 의미의 단어들을 포함한다.

용어 "복수"는 본 명세서에 사용되는 바와 같이 하나 초과를 의미한다. 값들의 범위가 표현될 때, 다른 실시예는 하나의 특정 값으로부터 그리고/또는 다른 특정 값까지 포함한다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 골절/변형 링크절 복원기기에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골절/변형 링크절 복원기기를 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 골절/변형 링크절 복원기기의 각 구성을 상세히 도시하는 분해사시도이고, 도 3은 종래의 서보 실린더 구조(a)와 본 발명의 링크 구조(b)의 구성을 대비하여 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 골절/변형 링크절 복원기기의 X-선 촬영 이미지를 도시하는 사시도이며, 도 5는 도 1의 복원기기의 각각의 구동 모듈의 통신선 연결을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 골절/변형 링크절 복원기기(1)는 팔 또는 다리의 골절/변형 부분에 장착되며, 후술하는 고정 수단에 의해서 골절/변형 링크절 복원기기(1)는 팔 또는 다리의 골편과 서로 결합된다. 골절/변형 링크절 복원기기(1)는 정위치에서 어긋난 골편에 힘을 가해서 교정 위치로 이동시키기 위해, 또한 교정 상태를 유지하기 위해서 이용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 골절/변형 링크절 복원기기는 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며, 서로 이격되어 대향되는 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20); 일단이 상기 제1 프레임(10)에 장착되고, 타단이 상기 제 2 프레임(20)에 장착되는 복수의 링크 암(30); 상기 복수의 링크 암(30)에 장착되는 복수의 구동 모듈(40); 및 환자의 팔 또는 다리의 골편을 고정하기 위해, 상기 제1 프레임(10)에 체결되어 제1 프레임(10)으로부터 복수 개로 연장되고, 상기 제2 프레임(20)에 체결되어 제2 프레임(20)으로부터 복수 개로 연장되는 고정 수단(50);을 포함하며, 상기 복수의 구동 모듈(40)의 기동에 의한 상기 복수의 링크 암(30)의 동작에 따라 상기 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 상대적인 위치 및 자세가 가변된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 골절/변형 링크절 복원기기(1)는 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며, 서로 이격되어 대향되는 원형의 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)(예컨대, 한 쌍 이상)을 구비한다.

제1 프레임(10)은 제1 서브 프레임(11, 12)들로 구성되고, 제2 프레임(20)은 제2 서브 프레임(21, 22)들로 구성될 수 있으며, 제1 서브 프레임(11, 12)들이 볼트 및 너트 등을 이용하여 결합됨으로써 제1 프레임(10)을 구성하며, 제2 서브 프레임(21, 22)들이 볼트 및 너트 등을 이용하여 결합됨으로써 제2 프레임(20)을 구성할 수 있다. 이에 따라 환자의 다리 또는 팔의 말단, 즉 발 또는 손으로부터 골절/변형 링크절 복원기기(1)를 끼우지 않고 제1 서브 프레임(11, 12)과 제2 서브 프레임(21, 22)이 서로 분리된 상태에서 다리 또는 팔의 골절 부분에 위치시키고 서로 결합되도록 하여 조립할 수 있게 된다.

제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 환자의 팔 또는 다리가 관통될 수 있는 충분한 공간을 가지면서 이를 둘러싸는 대략 원형, 타원형 또는 다각형 등의 형상을 가질 수 있으며, 링크 암(30)과 결합하기 용이한 형상이면 그 형상에 제한은 없다.

제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 골절/변형 링크절 복원기기(1)의 골격을 이루며, 링크 암(30)과 구동 모듈(40)이 결합된다.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 상대적인 위치 및 자세를 가변시키기 위한 링크절의 구성에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 링크절 구성은 복수의 링크 암(30)과 복수의 구동 모듈(40)로 이루어진다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 링크 암(30)은 중공형태의 본체, 제1 조인트(32) 및 제2 조인트(33)를 포함한다.

더욱 상세히 후술되는 바와 같이, 제1 및 제2 조인트(32, 33) 중 하나, 예를 들어 제1 조인트(32)는 회전가능 조인트이고, 제2 조인트(33)는 비-회전가능 조인트일 수 있으며, 이와는 반대일 수 있고, 양 조인트(32, 33) 모두가 회전가능 조인트일 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1 조인트(32)는 제1 프레임(10)에 장착되며, 제2 조인트(33)는 후술하는 구동 모듈의 연결판에 장착된다.

먼저, 제1 프레임(10)에 대한 제1 조인트(32)의 장착 구성에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 링크 암(30)의 제1 조인트(32)에는 결합구멍(38)이 형성되어 있다. 상기 결합구멍(38)에 끼워맞춤되는 링크절은 고리형상부(34)를 갖는 원통형 핀(35), 상기 핀의 고리형상부에 삽입되는 다단형 볼트(36) 및 상기 볼트에 끼워맞춤되는 링형상 너트(37)를 포함한다.

또한, 복수의 링크 암의 위치 및 자세를 조절하기 위한 조절 수단은 일체형의 1개의 장착 플레이트(80), 2개의 구동 모듈(40, 40), 및 일단이 각각의 구동 모듈에 연결되고 타단이 제1 조인트(32)의 링크절에 연결되는 연결판(90)을 포함한다.

2개의 구동 모듈(40, 40)이 장착된 장착 플레이트(80)는 제1 프레임(10)의 상부에 장착된다.

상기 제1 조인트(32)의 링크절의 다단형 볼트(36)가 상기 조절 수단의 연결판(90)에 연결되는 것에 의해 링크 암(30)이 구동 모듈(40)에 연결된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 링크 암(30)의 제2 조인트(33)에는 결합구멍(60)이 형성되어 있다. 상기 결합구멍(60)에 끼워맞춤되는 링크절은 고리형상부(61)를 갖는 원통형 핀(62), 상기 핀의 고리형상부에 삽입되는 다단형 볼트(63) 및 상기 볼트에 끼워맞춤되는 링형상 너트(64)를 포함한다.

상기 제2 조인트(33)의 링크절이 결합되는 고정 플레이트(70)는 다각 몸체, 제2 프레임(20)이 장착되는 복수의 장착구멍(71) 및 링크절이 결합되는 2개의 돌출형 장착구멍(72)을 포함한다. 상기 고리형상부(61)를 관통한 상기 볼트(63)의 잔여부는 고정 플레이트(70)의 링크절 장착구멍(72) 내로 삽입결합된다.

이에 따라, 상기 제2 조인트(33)의 링크절의 다단형 볼트(63)가 상기 링크절 장착구멍(72) 내로 삽입결합됨으로써 링크 암(30)이 제2 프레임(20)에 연결된다.

따라서, 링크 암(30)과 제1 프레임(10)이 결합하는 각도와 링크 암(30)과 제2 프레임(20)이 결합하는 각도는 가변될 수 있다.

도 3은 종래의 서보 실린더 구조(도 3의 (a))와 본 발명의 링크 구조(도 3의 (b))의 구성을 대비하여 도시한 도면으로서, 도 3의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 서보 실린더 형태는 볼스크류, 부시, 베어링 및 커플링, 서포트 유니트, 샤프트 등 많은 요소 부품으로 이뤄져 있기 때문에 무게가 무거울 뿐만이 아니라 구조 또한 복잡하여 X-선을 투과하지 못하게 하는 문제점이 있다. 또한 요소부품들이 직선으로 배치되기 때문에 충분한 변위를 내기 위해서는 길어질 수 밖에 없으며, 이로 인해 골절/변형 복원기기의 사이즈가 커지게 되고 환자의 골절부로의 장착이 어려운 문제점이 있다.

그러나 본 발명의 골절/변형 링크절 복원기기는 링크 암, 제1 및 제2 회전 조인트, 및 링크 암과 구동 모듈과의 연결을 위한 연결판으로 구성되기 때문에 서보 실린더 구조보다 구조가 단순하면서도 가볍고 또한 큰 동작 범위를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 링크 암(30)은 골절/변형 링크절 복원기기(1)마다 복수 개 구비되며, 특히 6개로 구현될 수 있다. 따라서 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20) 사이의 상대적인 위치 및 자세는 6 자유도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제2 프레임(20)에 대하여 제1 프레임(10)은 X축 방향의 이동, Y축 방향의 이동, Z축 방향의 이동, X축 중심의 회전, Y축 중심의 회전 및 Z축 중심의 회전과 이들의 복합적인 이동 및/또는 회전을 자유롭게 수행하는 것이 가능하다. 사용자 조종 모듈(도시되지 않음)의 조종에 따라 골절/변형 링크절 복원기기에 장착된 구동 모듈(40)의 기동에 의해 각각의 링크 암(30)은 동기적 또는 비동기적으로 작동하여 원하는 위치 및 자세로 이동되고, 어긋한 골편을 제자리도 돌릴 수 있을 정도의 물리력을 가지면서 이동된다.

고정 수단(50)은 골 부분을 둘러싸는 표피의 바깥쪽에 지지될 수 있고, 표피 및 표피와 골 부분 사이에 배치되는 연조직을 통해 골편 내로 연장될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고정 수단(50)은 환자의 팔 또는 다리의 골편을 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)에 각각 고정하며, 고정 수단(50)은 환자의 골편에 박힌 상태에서 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 방향으로 연장되는 복수의 핀과, 상기 복수의 핀을 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)에 고정하는 지그를 구비한다. 예를 들어, 복수의 핀의 선단부에 형성된 스크류를 이용하여 환자의 골편에 핀의 일단을 삽입하고, 핀이 골편에 고정된 후 지그를 이용하여 핀의 타단을 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)에 고정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 모듈(40)은 드라이브와 감속기가 모터와 일체화된 서보모터로 구성되며 각각의 모듈은 통신선으로 연결되고 외부로 한 개의 통신선만 나온다(도 5 참조). 복수의 구동 모듈(40)은 상기 장착 플레이트(80) 상에 착탈식으로 장착되며, 구동 모듈(40)의 기동에 의해 링크 암(30)의 각각의 위치 및 자세를 가변시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)으로 제조되며, 복수의 링크 암(30)은 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP)으로 제조된다.

탄소섬유강화플라스틱(CFRP)은 기능적으로 열팽창 계수가 작기 때문에 치수 안정성이 뛰어나고, 전기 전도성, 내식성, 진동 감쇠성, X-선 투과성 등이 뛰어난 성능을 갖고 있다.

도 4는 도 1의 골절/변형 링크절 복원기기의 X-선 촬영 이미지를 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 뼈의 X-선 이미지가 명확하게 나타나기 때문에 골절 정복 수술 과정 중 C-ARM(도시되지 않음) 등을 이용하여 골절 부분을 충분히 관찰할 수 있고, 환자 및 의료진 등에 대한 피폭량을 현저히 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 골절/변형 링크절 복원기기를 운영하기 위한 시스템을 상세하게 설명하지는 않지만, 종래와 같이 C-ARM 등이 환자의 팔 또는 다리의 골절 부분에 대한 실시간 X-선 영상을 얻기 위하여 사용되며, 획득된 실시간 X-선 영상은 통합 운영 장치(도시되지 않음) 등의 디스플레이 화면에 표시될 수 있다.

사용자 조종 모듈(도시되지 않음)은 사용자, 예를 들면 의료진으로부터 골절/변형 링크절 복원기기(1)를 조종하기 위한 조작을 입력받고 운전 시 복원기기의 구동 한계를 사용자가 감지할 수 있도록 출력하는 모듈로서, 골절/변형 링크절 복원기기(1)는 사용자 조종 모듈에서 입력받은 조작에 응답해서 동작하며, 동작에 따른 피드백을 사용자에게 전달한다.

제어 모듈(도시되지 않음)은 사용자 조종 모듈과 골절/변형 링크절 복원기기의 사이에서, 사용자 조종 모듈로부터의 입력에 따라 골절/변형 링크절 복원기기를 제어하는 기능을 수행하며, 특히 신호 처리, 연산, 피드백 제어 및 구동 전류의 공급 등을 수행한다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 다른 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변경은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

10: 제1 프레임 20: 제2 프레임
30: 링크 암 32: 제1 조인트
33: 제2 조인트 40: 구동 모듈
50: 고정 수단 70: 고정 플레이트
80: 장착 플레이트 90: 연결판

Claims (6)

1. 환자의 팔 또는 다리가 관통되면서 환자의 팔 또는 다리를 둘러싸는 형상을 가지며, 서로 이격되어 대향되는 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20);
   일단이 상기 제1 프레임(10)에 장착되고, 타단이 상기 제 2 프레임(20)에 장착되는 복수의 링크 암(30);
   상기 복수의 링크 암(30)에 장착되는 복수의 구동 모듈(40); 및
   환자의 팔 또는 다리의 골편을 고정하기 위해, 상기 제1 프레임(10)에 체결되어 제1 프레임(10)으로부터 복수 개로 연장되고, 상기 제2 프레임(20)에 체결되어 제2 프레임(20)으로부터 복수 개로 연장되는 고정 수단(50);을 포함하며,
   상기 복수의 구동 모듈(40)의 기동에 의한 상기 복수의 링크 암(30)의 동작에 따라 상기 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)의 상대적인 위치 및 자세가 가변되게 하고,
   상기 복수의 구동 모듈(40)은 1개의 장착 플레이트에 2개씩 장착되어, 상기 제1 프레임(10)의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 골절/변형 링크절 복원기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 구동 모듈(40)은 통신에 의하여 구동되며 드라이브와 감속기가 일체화된 서보모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 골절/변형 링크절 복원기기.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 링크 암(30) 각각은 상기 복수의 구동 모듈(40)에 개별적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 골절/변형 링크절 복원기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 프레임(10)과 제2 프레임(20)은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 골절/변형 링크절 복원기기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 링크 암(30)은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 골절/변형 링크절 복원기기.

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