KR102452609B1 - 상완관절 보조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 상완골 두(Head of humerus)에 설치되는 제1보조부; 관절와(Glenoid)의 내벽에 설치되며, 상기 제1보조부와 대향하도록 배치되는 제2보조부; 및 상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 선택된 어느 하나에 설치되는 자석부를 포함하되, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 다른 하나는, 자성체로 형성되며, 상기 자석부와의 사이에 인력이 작용되는 상완관절 보조장치를 제공한다.
본 발명에 따른 상완관절 보조장치에 의하면, 상완골 두에 설치되는 제1보조부에 자석부를 구비하고, 관절와의 내벽에 설치되는 제2보조부를 자성(Magnetism)을 나타내는 소재로 형성함으로써, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부와의 사이에 자기력이 작용되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상완관절 보조장치에 의하면, 상완 관절의 회전 중심축이 유지되도록 할 수 있으며, 환자의 관절 회전, 거상 등과 같은 상완 관절 운동이 제한 없이 가능하도록 할 수 있다.

Description

상완관절 보조장치{Apparatus for assisting shoulder joint}
본 발명은 상완관절 보조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상완 관절(Shoulder joint)의 상완골 두(Head of humerus)와 관절와(Glenoid cavity)에 설치되어 상완 관절을 보조하는 장치에 관한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 회전근 개(Rotator cuff muscles)는, 상완 관절(Shoulder joint)을 안정시키기 위한 근육을 의미한다. 이러한 회전근 개는, 견갑하근(Subscapularis), 극상근(Supraspinatus), 극하근(Infraspinatus) 및 소원근(Teres minor)의 4가지 근육으로 이루어진다. 여기서, 견갑하근, 극상근, 극하근 및 소원근은, 기시부(Root)는 각각 다르지만, 대결절(Greater tubercle)에 부착하기 전 상완골 두(Head of humerus) 주위를 둘러싸며 하나의 건으로 합쳐져 부착된다는 특징이 있다.
이러한 회전근 개의 구조는, 상완 관절에 대하여 짝힘(Force couple)을 가하여, 상완 관절의 안정성에 기여한다. 즉, 상완 관절을 정면에서 보았을 때에는 삼각근(Deltoid muscle)과 극상근이, 상완관절을 하부에서 보았을 때에는 견갑하근과 극하근 및 소원근이 짝힘을 형성한다.
최근 생역학적 연구에서는, 회전근 개의 상완 관절 안정성 역할 중, 상완골 두 감압(Head of humerus depressor) 역할보다, 상완골 두와 관절와 사이의 요부 압박(Concavity compression) 작용을 제공하여 전방거상과 회전 운동의 고정 지렛대 (Fixed fulcrum) 역할을 하는 것이 보다 더 중요하게 부각되고 있다. 그러나 광범위 회전근 개 파열로 회전근 개의 상완 관절 안정성에 기여하는 역할이 소실된 경우, 짝힘이 소실되게 된다. 그리고 이 경우, 상완 관절의 회전 중심축(Center of rotation)이 안정성을 잃고 상방으로 이동하게 되어, 팔을 들어 올리지 못하는 가성마비 등의 소견이 나타나게 되고, 상완 관절은 그 기능적 역할을 제대로 할 수 없게 된다.
이렇듯, 상완 관절 안정화 역할이 소실된 회전근 개의 광범위 파열 환자, 특히 팔을 능동적으로 들어 올리는 것이 불가능한 가성마비 환자에 대한 치료로 역행성 상완관절 보조장치 치환술, 상부 관절낭 재건술 등 여러 방법이 시도되고 있다. 그러나 이는 비해부학적 재건 방법이기 때문에 이와 관련된 여러 문제점들이 지적되고 있는 실정이다. 결국 이러한 환자들에서 가장 좋은 이론적 치료 방법은 회전근 개의 가장 중요한 역할 중 하나인 상완 관절의 회전 중심축을 유지시켜 줄 수 있는 장치를 개발하는 것이다.
대한민국 공개특허 제2009-0101222호 모듈형 척추간 임플란트
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 개발된 것으로서, 상완 관절의 기능이 소실된 환자에 있어서, 상완 관절의 회전 중심축을 유지시킨 상태에서 환자의 상완 관절을 보조하는 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 상완골 두(Head of humerus)에 설치되는 제1보조부; 관절와(Glenoid)의 내벽에 설치되며, 상기 제1보조부와 대향하도록 배치되는 제2보조부; 및 상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 선택된 어느 하나에 설치되는 자석부를 포함하되, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 다른 하나는, 자성체로 형성되며, 상기 자석부와의 사이에 인력이 작용되는 상완관절 보조장치를 제공한다.
상기 제1보조부는, 상완골 두의 표면을 덮는 제1보조부재와, 상기 제1보조부재에 설치되며, 상완골 두의 내부로 관통되어 상기 제1보조부재를 상완골 두에 고정시키는 제1고정부재를 포함하며, 상기 자석부는, 상기 제1고정부재에 설치된다.
상기 제1보조부재는, 속이 빈 반구(Hemisphere) 형상으로 형성되어 상완골 두를 덮는다.
상기 제1고정부재는, 속이 빈 실린더 형상으로 형성되며, 외주면에 복수개의 연통홀이 형성되고, 상기 자석부는, 구(Sphere) 형상으로 형성되며, 상기 제1고정부재의 내부에 배치된다.
상기 제1보조부는, 상기 제1보조부재와 상기 제1고정부재의 사이에 설치되어 상기 제1보조부재에 고정되며, 상기 제1고정부재가 안착되는 안착부재와, 상기 제1고정부재의 외주면에 설치되며, 상기 안착부재에 안착되어 상기 제1고정부재를 지지하는 지지부재를 더 포함한다.
상기 제2보조부는, 관절와의 내벽에 안착되며, 자성체로 형성된 제2보조부재와, 상기 제2보조부재에 설치되며, 관절와의 내벽으로 관통되어 상기 제2보조부재를 관절와의 내벽에 고정시키는 제2고정부재를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리를 측정하는 거리센서; 및 상기 거리센서에서 측정된 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리에 기초하여 상기 자석부를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리가 기준거리를 초과하는 경우, 상기 자석부의 전류세기를 증가시키고, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리가 기준거리를 미달하는 경우, 상기 자석부의 전류세기를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상완관절 보조장치에 의하면, 상완골 두에 설치되는 제1보조부에 자석부를 구비하고, 관절와의 내벽에 설치되는 제2보조부를 자성(Magnetism)을 나타내는 소재로 형성함으로써, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부와의 사이에 자기력이 작용되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상완관절 보조장치에 의하면, 상완 관절의 회전 중심축이 유지되도록 할 수 있으며, 환자의 관절 회전, 거상 등과 같은 상완 관절 운동이 제한 없이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 본원발명은 환자의 상완관절이 어떠한 방향으로 회전하여도 제1보조부와 상기 제2보조부와의 사이에 균일한 자기력이 작용될 수 있다.
도 1은 회전근 개(Rotator cuff muscles)의 해부도이다.
도 2는 상완 관절(Shoulder joint)의 해부도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상완관절 보조장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에서 제1보조부의 일부가 절개되어 그 내부가 드러난 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 나타낸 상완관절 보조장치가 도 2의 상완 관절에 설치된 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 따른 상완관절 보조장치의 일부 절개 사시도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 상완관절 보조장치에 관해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상완관절 보조장치(100)은, 상완 관절(Shoulder joint)에 설치되는 것으로서, 제1보조부(110), 제2보조부(120) 및 자석부(130)를 포함한다.
상기 제1보조부(110)는, 상완골 두(Head of humerus; 10)에 설치되며, 제1보조부재(111), 제1고정부재(112), 안착부재(113) 및 지지부재(114)를 포함한다. 상기 제1보조부재(111)는, 상완골 두(10)의 표면을 덮도록, 속이 빈 반구(Hemisphere) 형상으로 형성된다. 상기 제1고정부재(112)는, 상기 제1보조부재(111)에 설치되며, 상완골 두(10)의 내부로 관통되어 상기 제1보조부재(111)를 상완골 두(10)에 고정시킨다. 상기 제1고정부재(112)는, 속이 빈 실린더 형상으로 형성되며, 외주면에 복수개의 연통홀(112a)이 형성된다. 따라서 상기 제1고정부재(112)는, 상완골 두(10)에 관통되어 삽입된 후, 상완골 두(10)의 조직과 보다 긴밀하게 결합되게 된다.
상기 안착부재(113)는, 상기 제1보조부재(111)와 상기 제1고정부재(112)의 사이에 설치되어 상기 제1보조부재(111)에 고정되며, 상기 제1고정부재(112)가 안착된다. 도 3 내지 도 5에서는 도시되어 있지 않으나, 상기 안착부재(113)와 상기 제1보조부재(111)의 사이에는 별도의 부품이 개재되어, 상기 안착부재(113)를 상기 제1보조부재(111)에 고정시킬 수 있다. 상기 지지부재(114)는, 상기 제1고정부재(112)의 외주면에 설치되며, 상기 안착부재(113)에 안착되어 상기 제1고정부재(112)를 지지한다. 상기 지지부재(114)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개로 구비되며, 상기 제1고정부재(112)의 원주방향을 따라 서로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 복수개의 지지부재(114)는, 상기 제1고정부재(112)와 함께 상완골 두(10)로 관통되어, 상기 제1보조부(110)가 상완골 두(10)에 보다 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
상기 제2보조부(120)는, 관절와(Glenoid; 20)의 내벽에 설치되며, 상기 제1보조부(110)와 대향하도록 배치된다. 상기 제2보조부(120)는, 제2보조부재(121)와 제2고정부재(122)를 포함한다. 상기 제2보조부재(121)는, 두께가 얇은 플레이트 형상으로 형성되며, 관절와(20)의 내벽에 안착된다. 그리고 상기 제2보조부재(121)는, 금속과 같이 자성(Magnetism)을 나타내는 소재로 형성된다. 더욱 상세하게는, 상기 제2보조부재(121)는, 상기 제1보조부재(111)와의 대향면에, 금속 소재로 이루어진 메탈층(121a)이 형성될 수 있다. 따라서 상기 제2보조부재(121)는, 상기 자석부(130)와의 사이에 자기력에 의한 인력이 형성되도록 하여, 상기 자석부(130) 및 상기 제1보조부(110)가 상기 제2보조부(120) 측으로 근접 배치된 상태를 유지하도록 할 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 제2보조부재(121)는 금속 소재가 아니더라도 자성을 지닌다면 다른 어떠한 소재로도 제조될 수 있다. 상기 제2고정부재(122)는, 상기 제2보조부재(121)에 설치되며, 관절와(20)의 내벽으로 관통되어 상기 제2보조부재(121)를 관절와(20)의 내벽에 고정시킨다.
상기 자석부(130)는, 상기 제1고정부재(112)의 내부에 설치되며, 상기 제1보조부(110)를 상기 제2보조부(120) 측으로 근접시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 자석부(130)는, 상기 메탈층(121a)과의 사이에서 작용하는 인력을 통해 상기 제1보조부(110)를 상기 제2보조부(120) 측으로 근접시킨다. 따라서 상기 제1보조부(110)는, 상기 제2보조부(120)와 인접하게 배치된 상태를 유지하게 되며, 환자의 상완 관절의 회전 중심축이 유지되도록 할 수 있다.
여기서, 상기 자석부(130)는, 구(Sphere) 형상으로 형성되며, 상완골 두(10)의 중심부에 배치된다. 이에 따라 상기 자석부(130)는, 환자의 팔의 움직임과 상관없이 상기 제2보조부재(121)와의 거리가 일정하게 유지된다.
만약, 상기 자석부(130)가 상완골 두(10)의 중심부에 배치되지 않거나, 구 형상으로 형성되지 않는 경우, 환자의 팔의 위치가 달라졌을 때, 상기 자석부(130)와 상기 제2보조부재(121)와의 사이에서 작용하는 자기장의 방향과 세기가 변동될 수 있다. 그리고 이 경우, 환자의 상완 관절의 회전 중심축이 일정하게 유지되지 않을 수 있다.
하지만 상기 자석부(130)가 구(Sphere) 형상으로 형성되며, 상기 상완골 두(10)의 중심부에 배치되는 경우, 환자의 팔의 움직임과 상관없이 상기 자석부(130)와 상기 제2보조부재(121)와의 거리 및 위치가 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 환자가 팔을 들었을 때나, 혹은 환자가 팔을 내회전/외회전 시킬 때나, 혹은 그 혼합된 자세를 취할 때에도, 상기 자석부(130)는 상완골 두(10)의 중심부에 배치된 상태를 유지한다. 따라서 상기 자석부(130)는, 상기 제2보조부재(121)와의 거리를 일정하게 유지하여, 환자의 상완 관절의 회전 중심축이 일정하게 유지되도록 할 수 있다.
상기 자석부(130)가 상기 제1고정부재(112)의 내부에 설치되는 것은, 상기 제1보조부(110)와 상기 제2보조부(120)가 서로 과도하게 밀착되는 것을 방지하기 위한 것도 있다. 만약 상기 자석부(130)가 상기 제1보조부재(111)의 상기 제2보조부재(121) 측 대향면에 설치되는 경우, 상기 자석부(130)와 상기 메탈층(121a)이 서로 붙게 되며, 이는 오히려 환자의 팔의 거동을 더 불편하게 만들 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여, 상기 자석부(130)는 상기 제1보조부재(111)의 대향면이 아닌, 상기 제1고정부재(112)의 내부에 설치된다고 할 수 있다. 한편, 상기 자석부(130)를 상기 제1고정부재(112)에 고정시키기 위하여, 상기 자석부(130)와 상기 제1고정부재(112) 사이에는 별도의 부품이 개재될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 따른 상완관절 보조장치의 일부 절개 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 상완관절 보조장치는 자석세기가 변화되는 제1보조부(210), 제2보조부(220) 및 자석부(230), 거리센서(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상완관절 보조장치는, 상술한 본 발명의 일실시예와 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 하고, 본 발명의 일실시예와 다른 구성인 자석부(230), 거리센서(240) 및 제어부(250)의 구성에 대하여 설명하기로 한다.
상기 자석부(230)는, 자력의 세기가 조절되는 전자석으로 이루어지며, 상기 제1보정부의 제1고정부재(212)의 내부에 삽입되어 형성된다. 상기 자석부(230)는 제2보조부재(221)에 대하여 척력 또는 인력을 가하여 제1보조부재(211)와 제2보조부재(221)의 간격을 일정범위로 유지하도록 한다.
상기 거리센서(240)는 상기 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(221)의 사이의 간격(D)을 측정한다. 상기 거리센서(240)는, 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(221) 사이의 간격을 측정할 수 있다면 레이저센서, 광센서 등 다양한 센서 등이 이용될 수 있다. 상기 거리센서(240)는 측정된 상기 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(221) 사이의 간격(D)을 제어부(250)로 송신한다.
상기 제어부(250)는 상기 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(221)사이의 간격(D)에 따라 상기 자석부(230)에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 자석부(230)가 상기 제2보조부재(221)에 대하여 인가하는 자력을 조정하여 제1보조부재(211)와 제2보조부재(221)의 간격을 기준범위로 유지한다.
예컨데, 상기 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(21) 사이의 간격이 기 설정된 기준범위 미만이 되는 경우, 상기 제어부는, 상기 자석부(230)와 상기 제2보조부재의 메탈층(221a) 사이에 인력을 감소시키도록 상기 자석부(230)로 공급되는 전류를 감소시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1보조부재(211)가 상기 제2보조부재(121)에 과도하게 밀착되어, 환자가 팔을 움직이지 못하게 되는 상황을 방지할 수 있다. 반대로 상기 제1보조부재(211)와 상기 제2보조부재(221) 사이의 간격이 기 설정된 기준범위를 초과하는 경우, 상기 제어부(250)는, 상기 자석부(230)와 상기 메탈층(121a) 사이에 자기력을 증가시키도록 상기 자석부(230)로 공급되는 전류를 증가시킨다. 이 경우, 상기 제1보조부재(211)가 상기 제2보조부재(221)로부터 과도하게 이격되어, 환자의 팔이 탈골되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상완관절 보조장치(200)에 의하면, 상기 제1보조부(210)와 상기 제2보조부(220) 사이의 간격이 최적으로 유지되도록 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 상완관절 보조장치(100)에 의하면, 환자의 상완 관절의 회전 중심축이 유지되도록 하여, 상완 관절 안정화 역할이 소실된 회전근 개의 광범위 파열 환자, 특히 팔을 능동적으로 들어 올리는 것이 불가능한 가성마비 환자의 관절 회전, 거상 등과 같은 상완 관절 운동이 제한 없이 가능하도록 할 수 있다.
10 : 상완골 두 20 : 관절와
100 : 상완관절 보조장치 110 : 제1보조부
120 : 제2보조부 130 : 자석부

Claims (8)

  1. 상완골 두(Head of humerus)에 설치되고, 상완골 두의 표면을 덮는 제1보조부재와, 상기 제1보조부재에 설치되며, 상완골 두의 내부로 관통되어 상기 제1보조부재를 상완골 두에 고정시키는 제1고정부재를 포함하는 제1보조부;
    관절와(Glenoid)의 내벽에 설치되며, 상기 제1보조부와 대향하도록 배치되는 제2보조부; 및
    상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 선택된 어느 하나에 설치되는 자석부를 포함하고,
    상기 자석부는, 구(Sphere) 형상으로 형성되며, 상기 제1보조부의 내부에 배치되며,
    상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 다른 하나는, 자성체를 포함하며, 상기 자석부와의 사이에 인력이 작용되고,
    상기 제1고정부재는, 속이 빈 실린더 형상으로 형성되며, 외주면에 복수개의 연통홀이 형성되는 상완관절 보조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자석부는, 상기 제1고정부재에 설치되는 상완관절 보조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1보조부재는, 속이 빈 반구(Hemisphere) 형상으로 형성되어 상완골 두를 덮는 상완관절 보조장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1보조부는,
    상기 제1보조부재와 상기 제1고정부재의 사이에 설치되어 상기 제1보조부재에 고정되며, 상기 제1고정부재가 안착되는 안착부재와,
    상기 제1고정부재의 외주면에 설치되며, 상기 안착부재에 안착되어 상기 제1고정부재를 지지하는 지지부재를 더 포함하는 상완관절 보조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2보조부는,
    관절와의 내벽에 안착되며, 자성체로 형성된 제2보조부재와,
    상기 제2보조부재에 설치되며, 관절와의 내벽으로 관통되어 상기 제2보조부재를 관절와의 내벽에 고정시키는 제2고정부재를 포함하는 상완관절 보조장치.
  7. 상완골 두(Head of humerus)에 설치되는 제1보조부;
    관절와(Glenoid)의 내벽에 설치되며, 상기 제1보조부와 대향하도록 배치되는 제2보조부;
    상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 선택된 어느 하나에 설치되는 자석부;
    상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리를 측정하는 거리센서; 및
    상기 거리센서에서 측정된 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리에 기초하여 상기 자석부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제1보조부와 상기 제2보조부 중 다른 하나는, 자성체를 포함하며, 상기 자석부와의 사이에 인력이 작용되는 상완관절 보조장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리가 기준거리를 초과하는 경우, 상기 자석부의 전류세기를 증가시키고, 상기 제1보조부와 상기 제2보조부의 거리가 기준거리를 미달하는 경우, 상기 자석부의 전류세기를 감소시키는 상완관절 보조장치.
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