KR20030068179A - 수술 리머용 홀더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헤드(8)와 유지 장치(14, 15)를 구비하는, 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더에 관한 것이다. 상기 헤드는 리머의 회전 축선과 일치하는 축선을 구비하며, 또한 리머의 플레이트(1, 2)를 수용하는 하나 이상의 반경 방향으로 연장하는 슬롯(10)이 제공되어 있다. 상기 유지 장치(14, 15)는 리머의 플레이트의 특징부와 결합하는 구성 요소를 구비하며, 이러한 특징부는 슬롯 내의 중심에 플레이트를 유지하도록 리머의 회전 축선에 가까이 위치하고 있다.

Description

수술 리머용 홀더{HOLDER FOR SURGICAL REAMER}

이러한 종류의 리머가 미국 특허 제3,633,583호 및 제5,290,315호에 공지되어 있는데, 이들 리머의 경우, 그 절삭 엣지는 명확한 반구형의 단일체 헤드 내에 형성되어 있는 직경 방향 분할부 내로 삽입되는 절반 디스크 상에 형성되어 있다. 이러한 디스크는 나사에 의해 헤드 내에 유지되어 있으며, 또한 헤드에는 절삭 부스러기(shavings)의 형성을 위해 드릴 비트(drill bit)와 같은 일종의 절개부가(gash)가 마련되어 있어, 작동 시에 골조직의 동질성 결여로 인해 이들 리머의 중심이 편향될 위험이 크다. 또한, 이러한 리머를 수용하기 위해서는 비교적 큰 절개부를 필요로 한다.

그 내용이 참조로써 본원에 합체되어 있는 유럽 공보 제0 947 170호에는, 특히 고관절을 완전 인공 보철로 대체하는 경우 관골구의 공동 가공에 사용되기 위한 수술용 리머가 도시되어 있는데, 이 리머는 회전 중공체 형태로 형성되어 있으며, 특히 그 회전 축선의 일측으로부터 연장하는 한편 그 원주부 절반에 걸쳐 연장하는 엣지가 절삭 엣지를 구성하는 반구형 캡 형태로 형성되어 있다. 이러한 캡 표면에는 예를 들어, 그 내용이 참조로써 본원에 합체되어 있는 특허 제FR 2 281 025호, 제EP 0 704 121호 및 제EP 0 782 890호에 개시된 바와 같은 선행 실시에서 공통적으로 볼 수 있는 수술용 줄(rasp) 유형의 리머에서처럼 치형부가 제공될 수도 있다. 그러나, 스탬핑(stamping)과 같은 통상의 공정을 사용하여 정확한 반구형의 형태를 얻기는 매우 어렵다. 또한, 정적 프로파일 영역의 크기가 커, 홀더의 크기 감소를 달성하는 것이 최대 과제이다.

수술용 리머의 홀더의 경우에는 작동 동안 간단한 수단을 사용하여 중심이 유지되도록 하는 것이 필요하다. 또한, 이러한 리머 홀더는 그 일소(swept) 절삭 엣지와 비교하여 소형의 삽입 프로파일을 가질 필요가 있다.

본 발명은 리머를 회전 구동시키는 수술 리머용 홀더에 관한 것이다.

일 실시예로써, 첨부 도면에 본 발명의 리머를 형성하기 위한 일 모드가 도시되어 있다.

도 1은 리머의 사시도.

도 2는 디스크 상에 형성되는 치형부의 세개의 예를 보여주는 도면.

도 3은 디스크 절삭 프로파일의 예를 보여주는 도면.

도 4는 상기 리머가 홀더 상에 장착되어 있는 상태를 보여주는 도면.

도 5는 리머 해제 위치에 있는 홀더를 보여주는 도면.

도 6은 홀더의 측면도.

도 7은 홀더의 축단면도.

도 8은 홀더의 분해도.

도 9는 리머 상에 장착되기 이전 상태에 있는 절삭 부스러기 회수용 컵을 보여주는 도면.

도 10은 상기 컵이 리머 상에 장착되어 있는 상태를 보여주는 도면.

도 11은 포인트 또는 센터링 스톡 생성을 위한 변형예를 보여주는 도면.

도 12는 회전 축선을 중심으로 플레이트가 등간격으로 이격되어 있는 실시예를 보여주는 도면.

도 13은 본 발명의 정적 프로파일 영역 대 동적 프로파일 영역을 보여주는 도면.

도 14는 종래 기술의 제품의 정적 프로파일 영역 대 동적 프로파일 영역을 보여주는 도면.

수술용 리머를 수용하기 위해 공구 홀더가 제공된다. 이러한 공구 홀더는 헤드와 유지 장치로 이루어져 있으며, 헤드의 축선이 리머의 회전 축선과 일치한다. 헤드에는 리머의 플레이트를 수용하는 하나 이상의 반경 방향으로 연장하는 슬롯이 제공되어 있다. 상기 유지 장치는 리머에 제공되어 있는 플레이트의 특징부와 결합하는 성분을 갖추고 있으며, 그러한 특징부는 슬롯 내의 중심에 플레이트를 유지하기 위하여 리머의 회전 축선에 가까이 위치하고 있다. 홀더가 결합되어 있는 리머는 종축선을 중심으로 회전 가능한 절삭 구조체를 구비하고 있다. 이 절삭 구조체는 뼈의 소켓 내로의 리머의 삽입 시의 정적 프로파일 영역과, 회전 시에 발생되는 동적 프로파일 영역을 구비하며, 이들 양 프로파일 영역은 상기 종축선에 대해 횡방향으로 놓여 있다. 정적 프로파일 영역은 실질적으로 동적 프로파일 영역보다 작다. 따라서, 이러한 작은 프로파일 영역으로부터 이점을 얻기 위해서,홀더 또한 작은 프로파일 영역을 구비하여야 한다. 리머가 중앙으로 위치한 구멍(18)을 구비함으로 인해, 홀더는 회전 축선에 대해 중심의 위치에서 리머에 고정될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 비교적 크기가 작은 절개부 내로의 입장을 허용하는 낮은 삽입 프로파일을 갖추고 있다.

리머의 형태는 구형, 원추형 또는 기타 다른 형상일 수도 있으며, 하나 이상의 절삭 엣지에 치형부가 제공될 수 있다.

본 발명의 바람직한 형성 모드에 따르면, 리머는 두 개의 플레이트로 이루어지며, 이들 두 개의 플레이트는 그 대칭 축선을 따라 중간이 분할되어 서로에 대해 직각으로 서로의 내측에 끼워져 있다. 이러한 형상은 특히 제조를 간소화하며, 그 우수한 강성으로 인해 직립 가능하도록 하는 한편 세척이 용이해지도록 한다.

또한 이들 플레이트는 절삭 구조체를 구성한다. 플레이트들은 절삭 엣지로서의 하나 이상의 엣지를 포함하는 세 개의 엣지를 형성하는 방식으로 회전 축선 둘레에 각방향으로 배열되어 있다. 이와 같이 세 개 이상의 엣지가 회전 축선의 둘레에 분포됨으로써 밀링(milling) 가공 동안 그 설정 중심이 유지되는 것이 보장된다. 단 하나의 엣지만이 절삭 엣지인 경우, 나머지 엣지들은 단지 안내용으로, 즉 설정된 중심을 유지하기 위해 사용된다.

그 분할부가 리머의 상단까지 연장하는 디스크는 그 상단에서 다른 디스크의 프로파일을 분리시키도록 유용하게 절단될 수 있으며, 그에 따라 밀링 가공 시에 그 중심에 절개부 형성을 허용한다.

이러한 플레이트는 또한, 지지 축선에 대해 반경 방향으로 연장하는 전방 슬롯이 형성되어 있는 헤드를 사용하여 공구 홀더 상에 리머를 고정하는 데에 사용되는 구멍을 구비하며, 이들 구멍은 리머 플레이트를 수용하는 방식으로 배향되어 있다. 슬롯 내에 리머를 유지하는 데에 사용되는 장치는 리머 플레이트 상의 구멍에 결합되는 볼과, 플레이트 내의 구멍에 결합된 볼을 유지하는 볼 잠금 장치로 구성될 수도 있다.

본 발명의 홀더는 특히 도 1에 도시된 바와 같이 특수한 리머를 수용하도록 되어 있다. 이러한 특수한 리머는 수직으로 조립된 두 개의 디스크 또는 플레이트(1, 2)로 구성되어 있으며, 이들 플레이트(1, 2)가 절삭 구조체(50)를 구성하고 있다. 절삭 구조체(50)는 홀더(6)에 장착되는 경우에 종축선(X-X)을 중심으로 회전 가능하다.

이러한 조립을 위해, 상기 플레이트들에는 그 중간 부분에, 다시 말해, 중앙의 원형 절개부(3)까지의 반경을 따라 분할되어, 이렇게 형성된 슬롯에 의해 서로 끼워진 다음 레이저 용접됨으로써, 엣지(4, 5)들이 경선(經線)을 형성하는 구형체(球形體)를 제공하고 있다. 이들 엣지(4, 5)는 절삭 엣지를 형성하는 날카로운 엣지이다.

도시된 예에서, 디스크(1)는 리머의 상단(30)까지 연장하는 분할부(split)를 구비하며, 또한 이러한 디스크는 그 분할부(31)의 양측이 리머의 회전 축선(X-X)의 양측으로, 다른 하나의 디스크(2)의 평면 상에서 서로 분기되도록 절개되어 있다.이것은 리머의 상단(30)에서 디스크(2)의 엣지가 분리되어 밀링 가공 시에 그 중심부가 절개되도록 하는 효과가 있다.

플레이트의 엣지(4, 5) 중 적어도 하나에는 절삭 치형부가 제공될 수 있다. 이러한 치형부의 형상을 보여주는 예가 도 2에 도시되어 있는데, 기호 a는 "U"자형 치형부를, 기호 b는 "N"자형 치형부를, 그리고 기호 c는 경사진 슬롯 치형부를 보여주고 있다. 바람직하게는, 리머의 네 개의 엣지에 치형부가 제공되어야 하며, 이들 치형부는 각기, 치형부의 궤도와 관련하여, 하나의 디스크로부터 다른 하나의 디스크로 또는 하나의 절반 디스크로부터 다음 절반 디스크로 번갈아 오프셋되어, 구형의 공동의 밀링 가공 시에 홈을 발생시키지 않고 완전히 이어진 곡선부를 를 달성할 수 있게 된다.

절삭 엣지(4, 5)는 다양한 절삭 프로파일로 형성될 수 있으며, 그 예가 도 3에 도시되어 있다.

a) 상면의 반달 프로파일

b) 양의 절삭부(positive cut)를 발생시키는 타원형 프로파일

c) 중립 절삭 각도를 갖는 플레이트의 절삭 측면 상의 반달 프로파일

d) 양의 절삭 각도를 갖는 플레이트의 절삭 측면 상의 반달 프로파일

e) 양의 절삭 각도를 발생시키는 비스듬한 프로파일

f) 중립 프로파일

g) 디스크당 두 개의 여유각을 갖는 상면 상의 반달 프로파일

h) 플레이트의 양 측면 상의 반달 프로파일

i) a) 내지 h)의 프로파일을 종합할 수 있는 장부(tenon) 프로파일.

이러한 종류의 리머는, 그 내용이 본원에 참조로써 합체되어 있는 본 출원인의 유럽 특허 제0 704 191호(미국 특허 제5, 658, 290호)에 개시된 바와 같은, 베이어닛(bayonet) 고정구에 의해 유지되는 십자형 부재를 수용하기 위한 헤드를 구비하는 종래 기술의 공구 홀더 상에 직접 고정될 수 없다. 고정용 십자형 부재가 형성되어 있는 리머에 상기 공구 홀더를 사용할 수 있도록 하기 위해, 이러한 새로운 리머는 도 4 내지 도 8에 도시된 어댑터/홀더(6) 상에 고정된다. 도면에 도시된 홀더가 종래 기술의 공구 홀더이긴 하지만, 본 출원의 경우에도 그러한 홀더를 고려하고 있으므로 전술한 바와 같은 홀더를 참조하면 된다.

이러한 홀더(6)는 원통형 본체(7)를 구비하는데, 이 본체의 일 단부에는 리머를 수용하도록 설계된 헤드(6)가 끼워져 있으며, 다른 하나의 단부에는 본체(7)를 관통하여 반경 방향으로 힘을 받는 네 개의 원통형 가지부(9)로 이루어진 고정용 십자형 부재가 설치되어 있다. 대체로 원통형의 헤드(8)는 서로 직각을 이루는 네 개의 슬롯(10)을 형성하도록 직경 방향으로 분할되며, 이들 슬롯의 폭은 플레이트(1, 2)의 두께에 상응한다. 이들 슬롯(10)은 그 일 측면은 비교적 얇은 벽(11)으로 다른 한쪽 측면은 다소 두꺼운 벽(12)으로 막혀 있다. 이 다소 두꺼운 벽(12)을 관통하여 원형 구멍(13)이 천공되어 있는데, 이 원형 구멍(13)은 상기 벽의 대부분에 걸쳐 원통형이다. 그 직경이 벽(12)의 두께보다 긴 볼(14)이 이들 구멍에 유지된다. 이들 볼(14)이 구멍(13) 내로 이동함으로써 슬롯(10)을 해제할 수도 하지 않을 수도 있게 된다.

네 개의 핀(16)을 구비하는 잠금 링(15)이 그 축선에 평행하게 연장하는 본체(7) 상에 활주 가능하게 장착된다. 상기 핀(16)은 헤드(8) 내에, 특히 벽(11, 12)에 의해 획정되는 공간 내에 결합된다. 각각의 핀(16)은 대응하는 분할부(10) 반대쪽 벽(12)의 측면 상에서 적어도 대체로 활주하는 하나의 평평한 측면(17)을 구비하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 분할부(10) 내에 결합되어 있는 대응하는 볼을 유지한다. 리머가 슬롯(10) 내에 결합되면, 그 후 리머가 헤드(8) 상에 유지되도록 볼(14)이 플레이트(1, 2)의 구멍(18) 내에 결합된다.

링(15)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 홀더의 본체(7)에 장착되어 있는 지지 링(20) 상에 배치된 스프링(19)에 의해 이러한 잠금 위치에 유지된다. 이 리머를 분리시키기 위해서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링(19)을 수축시킴으로써 잠금 링(15)을 잡아당기기만 하면 된다. 그 후 리머는 볼(14)을 후방으로 밀어냄으로써 헤드(8)로부터 분리될 수 있다. 리머를 홀더 상에 고정시킬 때에도 동일한 방법이 사용된다. 이러한 유형의 잠금/해제 모드가, 그 내용이 참조로써 본원에 합체되어 있는 스위스 특허 출원 제409/00호에 개시되어 있다. 리머 내에 볼(14)을 고정시키기 위해서는 링(15)을 분리시키기만 하면 된다.

홀더가 적절하게 세척되도록 하기 위해서, 지지 링(20)은 고정용 십자형 부재(9)까지 후방으로 잡아당겨질 수 있도록 장착되어, 잠금 링(15)을 뒤로 밀고 잠금 링(15) 상의 스프링을 분리시킬 수 있도록 되어 있다. 이를 위해, 지지 링(20)에는 내측으로 연장하는 반경 방향 핀(도면에 도시되지 않은)이 형성되어 있으며, 홀더의 본체(7)에는 종방향 홈(21)이 형성되어, 상기 반경 방향 핀이 그 내부에서활주할 수 있도록 되어 있다. 이러한 종방향 홈(21)의 상단부는 노치(22)까지 연장하는데, 이 노치 내에서 지지 링(20) 상의 핀이 약간 회전됨으로써 베이어닛 고정될 수 있다.

리머에는 보통 절삭 부스러기를 회수할 수 있도록 하는 장치가 제공될 수 있으며, 플레이트는 도 9 및 도 10에 도시된 특히 간단하면서도 효과적인 해결책을 제공한다.

회수 장치는 플랜지(33)에 의해 지지되는 반구형의 돔(dome) 형상의 컵(32)으로 구성된다. 이러한 돔(32)의 직경은 플레이트(1, 2)의 직경보다 약간 작으며, 돔(32)과 동일한 직경을 갖는 링의 일부분(35)에 걸쳐 그리고 링(33)의 높이 방향으로 일부분에 걸쳐 서로 직각으로 경선 레벨을 따라 연장하는 네 개의 분할부(34)를 구비한다. 이들 분할부(34)의 폭은 플레이트(1, 2)의 두께보다 현저히 크며, 대응하는 경선 평면에 대하여 비대칭을 이루어, 컵(32)이 리머 상에 장착되는 경우(도 10 참조) 플레이트(1, 2)가 리머의 회전 방향에 대하여 플레이트의 뒤쪽에 분할부(34')를 남기는 상태로 분할부(34)에서 교차하여, 상기 뒤에 남겨진 분할부(34')를 통하여 절삭 부스러기가 컵(32) 내로 통과할 수 있도록 되어 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 리머 플레이트에는 컵(32)의 표면 위로 돌출하는 "U"자형 치형부가 제공되어 있음을 알 수 있다.

도 11에는 두 개의 플레이트(1, 2)가 전체적으로 평평하며 리머의 단부에 십자형 부재를 형성하고 있는 변형예가 도시되어 있다. 이 리머에는 십자형 부재 상에 축방향으로 고정된 드릴 비트(drill bit; 36)가 형성되어 있다. 십자형 부재상에서의 축방향 고정을 위해, 드릴 비트(36)는 교차하게 연장하는 두 개의 슬롯을 구비하며, 이들 슬롯에 의해 플레이트 상에 끼워진다. 이러한 드릴 비트는 플레이트(1, 2) 상에 레이저 용접된다.

드릴 비트 대신에, 간단한 센터 포인트(centre point) 또는 트로카 포인트(trocar point)(37)가 제공될 수 있다.

드릴 비트 또는 포인트는 세 개, 다섯 개 또는 그 이상의 플레이트로 이루어진 리머 상에 동일한 방식으로 고정될 수 있다.

도 13에는 두 개의 플레이트(1, 2)로 이루어진 절삭 구조체(50)가 도시되어 있다. 이들의 정지 상태를 축방향에서 보면, 절개 구조체(50)는 십자가 형태의 이차원 정적 프로파일 영역(52)을 구비한다. 그러한 십자가 모서리의 내접 사각형(53)은 리머의 통과를 허용하는 최소 절개부 크기를 나타낸 것이다. 따라서, 이러한 내접 사각형(53)이 뼈의 소켓 내로의 리머의 삽입 시 절개부가 나타내는 가장 효율적인 프로파일로서, 원형 프로파일 영역(54) 면적의 대략 80％를 차지한다. 이러한 정적 프로파일(52)은 절삭 동안 회전하게 되면, 가상선으로 그려진 원(56) 내측의 원형 프로파일 영역(54)의 전 영역에 걸쳐 회전하게 된다.

도 14에는 정적 프로파일 영역(62)이 절삭 디봇(divot)으로 이루어진 작은 돌출부(64)들이 형성되어 있는 대체로 원 형상을 갖는 통상의 리머(60)가 도시되어 있다. 절삭 동안 회전하게 되면, 이 정적 프로파일 영역(62)은 실질적으로는 크지 않은, 가상선(70)으로 나타내어지는 동적 프로파일 영역(66)의 전 영역에 걸쳐 회전하게 된다.

따라서, 정적 프로파일 영역(52)이 동적 프로파일 영역(54)보다 실질적으로 작음으로써 얻게 되는 장점은, 통상의 리머의 경우 필요로 했던 것보다 리머를 수용하는 데에 필요한 절개부의 크기가 상당히 작아질 수 있다는 것이다.

본 발명이 전술한 형성 모드로만 제한되는 것은 아니며, 두 개의 플레이트가 제공되는 대신, 리머가 예를 들어, 용접에 의해 축선 상에 반경 방향으로 고정되는 플레이트들로 구성될 수 있다. 또한, 플레이트가 정확히 네 개이어야 할 필요는 없으며, 하나 이상이면 된다.

플레이트가 도시된 바와 같이 끼워지든지 또는 축선 상에 용접되든지 간에, 플레이트의 형상은 예를 들어, 절두형으로 또는 기타 다른 형태로 상이하게 형성될 수 있다.

Claims (7)

1. 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더로서,

   리머의 회전 축선과 일치하는 축선을 구비하며, 리머의 하나 이상의 플레이트(1, 2)를 수용하는 하나 이상의 반경 방향으로 연장하는 슬롯(10)이 제공되어 있는 헤드(8), 그리고 리머의 하나 이상의 플레이트의 특징부와 결합하는 구성 요소를 구비하는 유지 장치(14, 15)를 포함하며,

   상기 특징부는 하나 이상의 슬롯 내의 중심에 하나 이상의 플레이트를 유지하기 위하여 리머의 회전 축선에 가까이 위치하는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유지 장치(14, 15)는 볼-멈춤쇠 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 볼-멈춤쇠 장치는,

   (a) 상기 헤드(8) 내에 형성된 볼 가이드(13)와,

   (b) 상기 볼 가이드(13) 내에서 이동하도록 압박되는 볼(14), 그리고

   (c) 상기 볼 가이드 내에서의 볼의 이동을 제한하는 볼 잠금 요소(15)를 포함하며,

   상기 볼 잠금 요소가 결합되어 있는 경우, 상기 볼은 리머의 하나 이상의 플레이트(1, 2)의 리세스(18) 내로 편향되어, 슬롯(10) 내에 하나 이상의 플레이트(1, 2)를 잠금 유지하는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 볼 가이드(13)의 길이는 볼(14)의 직경보다 작으며,

   상기 잠금 요소(15)는 볼 가이드의 다른 개방 단부 상에서 활주하도록 편향되어, 볼이 볼 가이드 내로 들어간 다음 볼 가이드의 반대쪽 단부 밖으로, 플레이트(1, 2)의 리세스(18) 내로 밀어 넣어지도록 하는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 잠금 요소(15)는 헤드의 축선에 평행하게 연장하는 핑거(16)가 제공되어 있는 잠금 링으로서, 이 잠금 링(15)은 원통형 본체(7)를 따라 회전 불가능하게 활주하도록 스프링(19)에 의해 편향됨으로써, 상기 핑거가 볼 가이드에 인접한 표면을 따라 활주하도록 한쪽으로 편향되어 볼(14)과 접촉하여 볼이 볼 가이드(13) 내로 들어간 다음 볼 가이드의 반대쪽 단부 밖으로, 플레이트(1, 2)의 리세스(18) 내로 밀어 넣어지도록 되어 있으며, 이러한 잠금 링은 본질적으로 두 개의 위치를 차지할 수 있는데, 그 하나의 위치에서는 핑거가 볼을 내장하고 있는 볼 가이드의 단부 위에 위치하며 다른 하나의 위치에서는 볼 가이드가 핑거에 의해 가로믹히지 않아, 볼이 리머의 플레이트의 리세스(18)를 벗어날 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 잠금 링(15)의 스프링(19)은 상기 원통형 본체(7) 상에 장착된 지탱 링(20)을 압박하며, 이 지탱 링은 회전에 의해 자유로워진 다음 분리되어 그 본체 상에서 활주함으로써, 스프링(19)과 잠금 링(15)으로부터 방면되는 방식으로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.
7. 제 1 항에 있어서, 공구 홀더를 다른 공구 홀더에 유지하기 위해 인터페이스(9)가 제공되는 것을 특징으로 하는 수술용 리머를 유지하기 위한 공구 홀더.