KR102066839B1 - 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템에 관한 것으로, 성장판의 성장률에 관한 데이터를 확보할 수 있게 하는 측정 센서와 제어 장치를 포함하여 이루어져서, 일률적으로 제1식립바에 인장력을 가하지 않고 성장판의 성장률에 따라 능동적으로 인장력의 크기를 조절할 수 있도록 구성됨에 따라, 성장판의 손상 없이 뼈의 성장을 극대화시킬 수 있는 효과를 가진다.

Description

뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템{Monitoring system for bone growth promotion}

본 발명은 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성장판의 성장률에 관한 데이터를 기초로 인체 외부에서 성장판에 가해지는 인장력을 조절할 수 있도록, 구조가 개선된 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 대퇴골(femur), 경골(tibia), 상박골(humerus) 등 길이가 긴 장골은 중앙부를 형성하는 골간(diaphysis)과, 골간의 양단부에 구비된 골간단(metaphysis), 골간단의 외곽에 구비된 골단(epiphysis)으로 구비되며, 골간단과 골단 사이에는 성장판이 위치된다 이때, 상기 골간의 내부에는 골수가 차 있는 골수강이 존재하며, 상기 성장판을 통해 뼈가 성장할 수 있다.

여기서, 상기 장골의 성장판은 골단으로부터 골간단을 향하는 내부 방향의 압축력을 받으면 길이 성장이 저해되고, 골간단으로부터 골단을 향하는 외부 방향의 인장력을 받을 때 길이 성장이 촉진되다는 것이 알려져 있다.

이에 종래에는, 성장판에 외부를 향하는 인장력을 가해 뼈의 성장을 촉진시키는 장치가 고안된 바 있다.

그러나, 종래의 뼈 성장 촉진장치는 인체의 외부에 설치되어 인장력을 가하는 구조로, 성장판의 자극시 피부조직이 함께 압박됨에 따라 피부조직에 과도한 힘이 가해져 착용자의 고통을 유발하고, 외부로 노출된 장치로 인해 일상생활이 불가능한 문제점이 있었다.

더욱이, 성장판의 각 부분으로 균일한 인장력이 가해지기 힘들어 불균일한 뼈의 성장을 유발하거나, 성장판에 과도한 힘을 가해 성장판을 손상시키는 심각한 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 등록특허공보 등록번호 제10-1666527호와 같은 기술이 제안된 바 있으나, 뼈 성장 촉진을 성장판의 성장과 형상기억소재의 인장력에만 의존하기 때문에 성장률이 그리 높지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 성장판의 성장률에 관한 데이터를 기초로 인체 외부에서 성장판에 가해지는 인장력을 조절할 수 있게 하여 성장판의 손상 없이 뼈의 성장을 극대화시킬 수 있게 하는 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 장골을 이루는 골간단부와 골단부 사이에 존재하는 성장판의 성장 정도를 분석하고, 그 분석된 데이타를 활용하여 장골의 성장을 촉진시켜 주기 위한 것으로, 상기 골간단부를 관통한 상태로 인체 내부에 식립되는 제1식립바; 상기 성장판을 사이에 두고 상기 골간단부의 반대측에 위치한 상기 골단부를 관통한 상태로 인체 내부에 식립되는 제2식립바; 상기 제1식립바와 제2식립바 사이의 간격의 변화를 수용할 수 있도록, 상기 제1식립바와 제2식립바 사이에 배치되고 길이 변화가 가능한 신축 유닛; 상기 성장판의 성장에 따라 상기 제1식립바에 인가된 인장력을 측정하기 위한 측정 센서; 및 상기 측정 센서로 하여금 성장판의 성장 데이터를 측정하게 하고, 그 측정된 데이터를 통신 장치로 하여금 관제 서버 측에 송출시킬 수 있게 하는 제어 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 측정 센서는, 상기 제1식립바와 신축 유닛 간의 연결부위 측에 설치되는 로드셀인 것이 바람직하다.

상기 로드셀은, 상기 제1식립바가 관통하는 상기 신축 유닛의 관통공 주위에, 그 제1식립바와 외주면과 마주하는 내주면에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 신축 유닛은, 상기 제1식립바와 제2식립바의 상기 장골 외부로 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바와 제2식립바들 중 어느 하나에 연결되는 고정부재; 상기 고정부재와 함께 상기 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바와 제2식립바들 중 다른 하나에 연결되며, 상기 고정부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 이동부재; 및 상기 인체의 외부에서 상기 이동부재를 고정부재에 대해 이동시키기 위한 동력을 인가시켜 줄 수 있도록, 일측은 상기 인체 외부로 노출되고 타측은 상기 이동부재를 이동시키기 위한 동력전달 유닛에 연결되는 연결부재;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 신축 유닛은, 기설정된 제1온도 미만에서는 원래의 길이보다 작은 길이를 갖도록 압축된 상태로 존재하고, 상기 제1온도 이상에서는 원래의 길이로 복원되는 형상기억부재;를 포함하여 이루어지는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 성장판의 성장률에 관한 데이터를 확보할 수 있게 하는 측정 센서와 제어 장치를 포함하여 이루어져서, 일률적으로 제1식립바에 인장력을 가하지 않고 성장판의 성장률에 따라 능동적으로 인장력의 크기를 조절할 수 있도록 구성됨에 따라, 성장판의 손상 없이 뼈의 성장을 극대화시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템의 인체 내 설치상태에서의 정면도.
도 2는 본 발명 일실시예의 인체 내 설치상태에서의 측면도.
도 3은 본 발명 일실시예의 일요부에 관한 단면도.
도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 5는 본 발명 일실시예의 구현을 위한 채용된 주요 구성들에 대한 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 구성을 분리하여 보인 분리 사시도.
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 단면도.
도 8은 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 주요 구성의 동작상태를 보인 단면도.
도 9 및 도 10은 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 구성들 중 도 5 내지 도 8과는 다른 구성들을 설명하기 위한 도면들.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템의 특징적인 구성에 대해 설명하고, 도 5 내지 8을 참조하여 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 주요 구성들 및 도 9 내지 10을 참조하여 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 다른 구성들에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템의 인체 내 설치상태에서의 정면도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 인체 내 설치상태에서의 측면도이며, 도 3은 본 발명 일실시예의 일요부에 관한 단면도이며, 도 4는 본 발명 일실시예에 채용된 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 장골(A)을 이루는 골간단부(A1)와 골단부(A2) 사이에 존재하는 성장판(B)의 성장 정도를 분석하고, 그 분석된 데이타를 활용하여 장골(A)의 성장을 촉진시켜 주기 위한 것으로, 제1식립바(11)와 제2식립바(12)와 신축 유닛과 측정 센서(110)와 제어 장치(120)를 포함하여 이루어진다.

도 1 및 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제1식립바(11)는 상기 골간단부(A1)를 관통한 상태로 인체 내부에 식립되고, 상기 제2식립바(12)는 상기 성장판(B)을 사이에 두고 상기 골간단부(A1)의 반대측에 위치한 상기 골단부(A2)를 관통한 상태로 인체 내부에 식립된다. 이러한 식립바들은 인체에 무해하고 강도가 우수한 티타늄 합금과 같은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 신축 유닛은, 상기 제1식립바(11)와 제2식립바(12) 사이에 배치되고 길이 변화가 가능한 재질 또는 구조로 이루어져서, 상기 제1식립바(11)와 제2식립바(12) 사이의 간격의 변화를 수용할 수 있게 한다. 본 실시예의 구현을 위해 채용된 신축 유닛은 다양한 구조를 가질 수 있음은 물론이나, 도 5 내지 도 8과 같은 타입과 도 9 내지 10과 같은 타입을 예로 들 수 있다. 이러한 신축 유닛에 대해서는 후술하기로 한다.

도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 측정 센서(110)는, 상기 성장판(B)의 성장에 따라 상기 제1식립바(11)에 인가된 인장력을 측정하기 위한 것으로, 그 측정의 정밀성 확보와 원활함을 위해 상기 신축 유닛과 제1식립바(11) 사이에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 제어 장치(120)는, 상기 인체 내 설치되는 피관제측 단말기의 센싱부(121)(상기 측정 센서 포함)로 하여금 성장판(B)의 성장 데이터를 측정하게 하고, 그 측정된 데이터를 통신 장치의 송신부(122)로 하여금 관제 서버 측에 송출시킬 수 있게 하고, 필요에 따라 관제측 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 측정된 데이터를 알림부(123)를 통해 시술자에게 알려 줄 수 있도록 한다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 성장판(B)의 성장률에 관한 데이터를 확보할 수 있게 하는 측정 센서(110)와 제어 장치(120)를 포함하여 이루어져서, 일률적으로 제1식립바(11)에 인장력을 가하지 않고 성장판(B)의 성장률에 따라 능동적으로 인장력의 크기를 조절할 수 있도록 구성됨에 따라, 성장판(B)의 손상 없이 뼈의 성장을 극대화시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

즉, 성장판(B)의 성장률이 작은 경우에 무리한 인장력을 제1식립바(11)에 가하는 경우에는, 신장된 뼈의 견고함이 떨어짐은 물론, 성장판(B)의 의한 정상적인 뼈 성장을 기대할 수 없는 단점이 초래되고, 반대로 성장률이 큰 경우에 적합한 인장력을 제1식립바(11)에 가해 주지 못하는 경우에는, 뼈 성장을 극대화시킬 수 없는 단점이 초래된다.

상기 측정 센서(110)는, 상기 제1식립바(11)와 신축 유닛 간의 연결부위 측에 설치되는 로드셀인 것이 바람직하고, 상기 로드셀은, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 제1식립바(11)가 관통하는 상기 신축 유닛의 관통공 주위에, 그 제1식립바(11)와 외주면과 마주하는 내주면에 설치되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 주요 구성들에 대해 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명 일실시예의 구현을 위한 채용된 주요 구성들에 대한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 구성을 분리하여 보인 분리 사시도이며, 도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 단면도이며, 도 8은 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 주요 구성의 동작상태를 보인 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 상기 신축 유닛은 고정부재(21)와 이동부재(22)와 연결부재(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 고정부재(21)는, 상기 제1식립바(11)와 제2식립바(12)의 상기 장골(A) 외부로 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바(11)와 제2식립바(12)들 중 어느 하나에 연결된다. 본 실시예에서 상기 고정부재(21)는, 도 5 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 성장판(B)의 아래쪽에 위치한 제2식립바(12)에 연결되는 것이 바람직하다.

상기 이동부재(22)는, 상기 고정부재(21)와 함께 상기 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바(11)와 제2식립바(12)들 중 다른 하나에 연결되며, 도 7 및 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 상기 고정부재(21)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 본 실시예에 채용된 상기 이동부재(22)는, 도 5 및 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 성장판(B)의 위쪽에 위치한 제1식립바(11)에 연결되어서 그 성장판(B)의 성장과 함께 상측으로 이동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 연결부재(30)는, 일측은 상기 인체 외부로 노출되고 타측은 상기 이동부재(22)를 이동시키기 위한 것으로 인체 내부에 배치된 동력전달 유닛(40)에 연결되어서, 인체의 외부에서 상기 이동부재(22)를 고정부재(21)에 대해 이동시키기 위한 동력을 인가시켜 줄 수 있게 한다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 성장판(B)을 사이에 두고 장골(A)에 식립된 제1식립바(11)와 제2식립바(12)에, 각각 서로 상대이동되는 고정부재(21)와 이동부재(22)를 연결하여 두고, 외부에서 고정부재(21)와 이동부재(22)들 중 어느 하나를 다른 하나에 대해 이동시키기 위한 동력을 연결부재(30)를 통해 인가시켜 줄 수 있도록 구성되고, 연결부재(30)가 피부 조직에 인장력을 가하지 않고 인체 내 동력전달 유닛(40)에 연결될 수 있도록 구성됨으로써, 상기 제1식립바(11)에 강제 인장력을 가하여 성장판(B)의 성장 촉진을 배가시켜 줄 수 있음은 물론, 성장판(B)의 손상 및 환자의 고통을 유발하지 않고 뼈 성장 촉진율을 향상시킬 수 있게 하는 장점을 기대할 수 있게 한다.

도 5 내지 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 연결부재(30)와 이동부재(22) 간의 동력 연결을 위한 동력전달 유닛(40)은 피니언(41)과 랙(42)을 포함하여 이루어진다.

상기 피니언(41)은 상기 고정부재(21)에 회전가능하게 설치되고, 상기 랙(42)은 상기 이동부재(22)에 마련되고 상기 피니언(41)에 맞물리게 됨으로써 상기 피니언(41)의 회전운동을 상기 이동부재(22)의 직선운동으로 변환시켜 줄 수 있게 한다. 상기 연결부재(30)는, 상기 피니언(41)의 고정부재(21)에 대한 회전중심을 제공하는 힌지축과 함께 회전될 수 있도록, 그 힌지축에 연결된다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 상기 연결부재(30)를 피부 조직에 대해 상측으로 이동시키지 않고 제자리에서 회전되게 하는 회전력을 가하여 회전시켜 주는 것에 의해, 이동부재(22)를 고정부재(21)에 대해 이동시킬 수 있게 됨에 따라, 제1식립바(11)에 강제 인장력을 가해 줄 수 있도록 구성된다. 이와 같이 되면, 성장판(B)의 성장과 함께 뼈에 강제 인장력을 가해 줄 수 있게 됨에 따라 성장판(B)에 의한 뼈 성장 촉진을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

본 실시예는, 도 7 및 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 상기 피니언(41)이 연결부재(30)와 함께 회전된 이후 원래의 위치로 복원되는 것을 방지하기 위한 록킹유닛(50)을 더 포함하여 이루어져서, 상기 제1식립바(11)의 제2식립바(12)에 대한 상승 후 위치가 유지될 수 있게 한다.

이러한 기능을 발휘하기 위해 본 실시예에 채용된 록킹유닛(50)은, 상기 고정부재(21)에 마련된 역쐐기 모양의 복수의 하강방지홈(51)들과, 상기 이동부재(22)에 마련되고 상기 하강방지홈(51)들 중 어느 하나에 걸리는 스토퍼(52)를 포함하여 이루어진다.

한편, 도 9 및 도 10은 본 발명 일실시예의 구현을 위해 채용된 구성들 중 도 5 내지 도 8과는 다른 구성들을 설명하기 위한 도면들이다 .

본 실시예에 채용된 신축 유닛(30)은, 등록특허공보 등록번호 제10-1666527호에 기재된 바와 같이, 기설정된 제1온도 미만에서는 원래의 길이보다 작은 길이를 갖도록 압축된 상태로 존재하고, 상기 제1온도 이상에서는 원래의 길이로 복원되는 형상기억부재를 포함하여 이루어진다.

즉, 도 9 및 도 10에 도시된 실시예와 같이, 본 발명에 의한 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템은, 이미 알려진 위 등록특허공보에 개시된 기술에도 적용되어 종래의 뼈 성장 촉진의 한계를 극복할 수 있음은 물론, 도 5 내지 도 8과 같은 새로운 기술에도 적용되어 뼈 성장 촉진을 극대화시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

110:측정 센서 120:제어 장치
121:센싱부 122:송신부
123:알림부
-------------------------------------
11:제1식립바 12:제2식립바
21:고정부재 22:이동부재
30:연결부재 40:동력전달 유닛
41:피니언 42:랙
50:록킹유닛 51:하강방지홈
52:스토퍼 60:변형부재
70:베벨기어 A:장골
A1:골간단부 A2:골단부
B:성장판

Claims (5)

1. 장골을 이루는 골간단부와 골단부 사이에 존재하는 성장판의 성장 정도를 분석하고, 그 분석된 데이타를 활용하여 장골의 성장을 촉진시켜 주기 위한 것으로,
   상기 골간단부를 관통한 상태로 인체 내부에 식립되는 제1식립바;
   상기 성장판을 사이에 두고 상기 골간단부의 반대측에 위치한 상기 골단부를 관통한 상태로 인체 내부에 식립되는 제2식립바;
   상기 제1식립바와 제2식립바 사이의 간격의 변화를 수용할 수 있도록, 상기 제1식립바와 제2식립바 사이에 배치되고 길이 변화가 가능한 신축 유닛;
   상기 성장판의 성장에 따라 상기 제1식립바에 인가된 인장력을 측정하기 위한 측정 센서; 및
   상기 측정 센서로 하여금 성장판의 성장 데이터를 측정하게 하고, 그 측정된 데이터를 통신 장치로 하여금 관제 서버 측에 송출시킬 수 있게 하는 제어 장치;를 포함하여 이루어지고,
   상기 신축 유닛은, 상기 제1식립바와 제2식립바의 상기 장골 외부로 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바와 제2식립바들 중 어느 하나에 연결되는 고정부재; 상기 고정부재와 함께 상기 노출된 부분 사이에 배치되고, 상기 제1식립바와 제2식립바들 중 다른 하나에 연결되며, 상기 고정부재에 슬라이딩 가능하게 설치되는 이동부재; 및 상기 인체의 외부에서 상기 이동부재를 고정부재에 대해 이동시키기 위한 동력을 인가시켜 줄 수 있도록, 일측은 상기 인체 외부로 노출되고 타측은 상기 이동부재를 이동시키기 위한 동력전달 유닛에 연결되는 연결부재;를 포함하여 이루어지고,
   상기 동력전달 유닛은, 상기 고정부재에 회전가능하게 설치되는 피니언과, 상기 이동부재에 마련되고 피니언에 맞물리게 되는 랙을 포함하여 이루어짐으로써, 피니언의 회전운동을 상기 이동부재의 직선운동으로 변환시켜주고,
   상기 피니언이 연결부재와 함께 회전된 이후 원래의 위치도 복원되는 것을 방지하기 위한 록킹유닛;을 더 포함하여 이루어지고,
   상기 록킹유닛은, 고정부재에 마련된 역쐐기 모양의 복수의 하강방지홈들과, 이동부재에 마련되고 하강방지홈들 중 어느 하나에 걸리는 스토퍼를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측정 센서는, 상기 제1식립바와 신축 유닛 간의 연결부위 측에 설치되는 로드셀인 것을 특징으로 하는 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 로드셀은, 상기 제1식립바가 관통하는 상기 신축 유닛의 관통공 주위에, 그 제1식립바와 외주면과 마주하는 내주면에 설치되는 것을 특징으로 하는 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 신축 유닛은, 기설정된 제1온도 미만에서는 원래의 길이보다 작은 길이를 갖도록 압축된 상태로 존재하고, 상기 제1온도 이상에서는 원래의 길이로 복원되는 형상기억부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 뼈 성장 촉진을 위한 모니터링 시스템.

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