KR20040088533A

KR20040088533A - 대칭 구형상을 갖는 나사 머리와 샤프트를 연결하기 위한장치

Info

Publication number: KR20040088533A
Application number: KR10-2004-7013201A
Authority: KR
Inventors: 마쯔다케이방; 르쿠에디레지; 바이앙아네스; 빠스케드니; 뒤셴르노
Original assignee: 스파인 넥스트
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2003-02-24
Publication date: 2004-10-16
Also published as: ZA200406354B; JP2005518241A; AU2003224217A1; FR2836368A1; EP1478292A1; FR2836368B1; WO2003071963A1; US20050131404A1

Abstract

본 발명은 로드와 구형 대칭인 나사 머리부를 함께 연결하기 위한 일련의 연결 장치에 관한 것이다. 이 장치는 서로 협력하기에 적합한 제1 길이부(14)와 제2 길이부(16)를 포함한다. 첫번째 제1 단부(20)에는 상부(24)와 상기 상부(24)를 바라보는 곡면 바닥부(26)가 제공되는데, 상기 바닥부(26)에는 상기 나사 머리부(18)가 대항하여 지지되는 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)이 제공된다. 상기 상부(24)는 상기 바닥부(26)를 바라보도록 배치되어 있고 상기 나사 머리부(18)로부터는 이격되어 있는 조절 가능한 추력 수단(44, 46, 48)을 포함하고, 상기 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)은 상기 나사 머리부(18)의 중심 C가 그 내측에 배치될 수 있는 다각형을 규정한다.

Description

대칭 구형상을 갖는 나사 머리와 샤프트를 연결하기 위한 장치{Device for the Connection Between a Shaft and a Screw Head with Spherical Symmetry}

척추뼈고리뿌리(pedicles of vertebrae)에 삽입되는 고리뿌리 나사(pedicular screw)와 상기 나사들을 상호 연결하기에 적합한 적어도 하나의 연결 로드(rod)를 포함하는 안정화 장치(stabilization device)가 공지되어 있다. 상기 고리뿌리 나사는 안정화하고자 하는 연속적인 척추뼈에 삽입되어 그 머리부가 가시 돌기의 어느 한쪽으로 돌출한다. 따라서, 상기 척추뼈가 서로에 대해 고정된 위치를 유지하도록 척주의 같은 면상의 상기 나사 머리부는 로드에 의해서 상호 연결될 수 있다.

이렇게 하기 위해, 일반적으로 상기 장치의 상기 고리뿌리 나사에는 상기 로드를 수용하기에 적합한 U 형상의 수용 머리부가 제공되고, 잠금부가 상기 로드에 나사 결합될 수 있도록 머리부의 내벽에는 상기 나사의 축을 따라서 나사선이 형성되어 있다. 그러므로 로드는 정렬된 수용 머리부로 삽입되고 나서, 상기 수용 머리부의 바닥부와 협력하는 잠금부를 바이스(vice) 방식으로 직접 조임으로써 상기 머리부에 고정된다.

사용자의 조임력에 의해 직접적으로 결정되는 즉 사용자의 물리적 힘에 의존하는 로드 및 나사 머리부 사이의 연결력과는 별도로, 로드의 축은 나사의 축을 포함하는 평면 상에 반드시 위치한다. 불행하게도, 나사 머리부의 위치는 나사가 결합하는 척추뼈고리뿌리에 의해 결정되며, 이러한 위치들은 특히 소형성(compactness)의 최적화라는 측면에 있어서 로드를 통과시키는 최적의 위치가 아니다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 서로 가까이 위치하는 나사 머리부와 로드를 함께 연결하는 장치가 고안되어 로드가 가시 돌기 열과 나사 머리부 열 사이에 배치될 수 있었다.

그리고 나서 발생한 문제점이자 본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 서로 가까이 배치되는 나사 머리부와 로드를 고정 위치에 확고하게 유지할 뿐만 아니라, 조립하는 동안에 상기 머리부에 대해 부분적으로 상기 로드를 고정시키는 것 특히 로드는 여전히 그 자신의 축에 대해서 회전가능하고 상기 축을 따라 병진 이동 가능하게 하는 동안에 그것이 연장하는 방향을 고정하는 것을 가능하게 하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 서로 가까이 위치하는 로드(rod)와 나사 머리부를 함께 연결하는 일련의 연결 장치에 관한 것이다.

제한적인 것은 아니지만 본 발명은 특히 정형외과 수술에 적용되며, 더욱 특별하게는 척주 안정화를 위한 정형외과 수술에 적용된다.

도 1은 나사에 장착되고 로드가 관통하여 지나가는 본 발명에 의한 장치의 도식적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 도시적인 길이 방향 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 장치의 도식적인 분해 사시도이다.

도 4는 나사와 정렬되어 있는 도 1에 도시된 장치의 도식적인 단면도이다.

도 5는 상기 장치의 일 부분을 아래에서 본 도면이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 형태에 의한 장치는, 첫번째제1 단부와 첫번째 제2 단부 사이에서 연장하고 내측면이 제공되는 제1 길이부로서, 상기 첫번째 제1 단부에는 상부와 상기 상부를 바라보는 곡면 바닥부가 제공되며, 상기 바닥부에는 상기 나사 머리부가 대항하여 지지될 수 있는 바닥 지지 지점이 제공되며, 상기 상부는 상기 바닥부를 바라보도록 배치되어 있고 상기 나사 머리부로부터 이격되어 있는 조절 가능한 추력(thrust) 수단을 포함하며, 상기 추력 수단과 상기 바닥 지지 지점은 상기 나사 머리부의 중심 C가 내측에 배치될 수 있는 다각형을 규정하도록 되어 있는, 탄성적으로 변형 가능한 제1 길이부와; 상기 제1 길이부와 협력하기에 적합하고 두번째 제1 단부와 두번째 제2 단부 사이에서 연장하며 제1 면과 제2 면이 제공되는 제2 길이부로서, 상기 제1 면에는 상기 두번째 제1 단부에서 중간 지지 지점이 제공되며, 상기 제2 길이부의 상기 두번째 제1 단부는 상기 나사 머리부와 상기 조절 가능 추력 수단 사이에 계지되기에 적합하며, 상기 중간 지지 지점은 상기 나사 머리부에 대항하여 지지되며, 상기 두번째 제2 단부는 상기 첫번째 제1 단부를 바라보도록 배치되어 있으며, 상기 로드는 제1 길이부의 중간부의 내측면과 제2 길이부의 제2 면의 중간부 사이에 배치되기에 적합하도록 되어 있는, 탄성적으로 변형 가능한 제2 길이부와; 상기 로드를 두 개의 중간부 사이에서 누르기 위한 조절 가능한 연결 수단을 포함하며; 상기 조절 가능 추력 수단은, 상기 로드가 이동 가능하도록 내측면과 제2 면의 중간부가 서로로부터 고정 위치에서 이격되도록 유지되는 동안에, 상기 나사 머리부를 바닥 지지 지점과 중간 지지 지점 사이에서 누르고 상기 길이부를 서로에 대해 그리고 상기 나사 머리부에 대해 고정 위치에 유지하도록 상기 두번째 제1 단부에서 상기 제2 면에 대항하여 지지하도록 작용하기에 적합하고; 상기 조절 가능한 연결 수단은 상기 로드를 상기 길이부에 대해 고정 위치에 유지시키도록 작용하기에 적합하다.

그러므로 본 발명의 특징은 상기 나사 머리부의 중심이 그 내부에 위치할 수 있는 다각형을 함께 규정하는 중간 지지 지점의 위치와 상기 바닥 지지 지점의 위치에 있다. 결과적으로 상기 바닥 지지 지점과 중간 지지 지점은, 구형-대칭인 머리부를 분리하는 것이 가능하지 않은 상태로, 구형 머리부에 대항하여 고정 위치에서 상기 제2 길이부의 상기 두번째 제1 단부를 유지하고 상기 머리부와 상기 길이부를 함께 고정시키는 바이스(vise)를 형성할 수 있다는 점이 이해될 것이다. 구(sphere)는, 구의 중심을 포함하는 다각형을 규정하는 네 개 이상의 지지 지점에 의해 완전하게 고정될 수 있다. 더욱이 내측면과 제2 면의 중간부는 고정 위치에서 서로에 대해 이격되도록 유지됨으로써, 상기 로드를 적어도 그 길이 방향축을 따른 병진 이동 및 적어도 그 축 주위의 회전 운동이 가능하도록 하는 반면 상기 나사 머리부에 대해서는 단일의 방향에 유지되도록 한다. 결과적으로, 본 발명에 의한 장치가 나사 머리부에 대해 고정 위치에 유지되고 로드가 자유롭게 그들을 통과하여 지나갈 때에, 장치와 로드 사이의 응력은 상기 로드가 조립의 이유로 인해 약간 휘어지는 동안에 최소치를 향하는 경향이 있다. 그리고 나서 상기 로드는 상기 장치에 대해서 어느 정도 이동 가능하게 된다.

그 후에 장치 각각의 조절 가능한 연결 수단이 상기 로드와 상기 장치를 고정시키도록 작용할 수 있다. 이하에서 더 자세하게 설명하는 바와 같이, 나사 머리부에 대해 로드를 확고하게 고정시키는 것이 가능한 것은 이러한 조절 가능한 연결 수단에 의해서이다.

본 발명의 특별히 양호한 실시예에 의하면, 상기 바닥부에는 엣지가 상기 바닥 지지 지점을 규정하는 오목부가 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 나사의 섕크(shank)가 오목부를 관통하여 지나가서 머리부가 섕크의 어느 한 쪽에 대칭으로 고정되는 동안에 나사 머리부는 오목부의 엣지에 대항하여 지지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 오목부의 엣지는 적어도 세 개의 바닥 지지 지점을 형성하는데, 상기 세 개의 지지 지점은 모든 내각이 90°보다 작은 삼각형을 규정하여 상기 세 개의 지지 지점에 대항하여 지지되는 상기 나사 머리부가 상기 세 개의 지지 지점에 의해 규정되는 평면에 평행한 방향에서 상기 바닥부에 대해 이동하는 것이 방지된다. 그러므로 나사 머리부가 상기 세 개의 지지 지점에 의해 규정되는 평면에 수직인 부품에 의해 상기 세 개의 지지 지점에 대항하여 눌려질 때에, 상기 나사 머리부는 상기 평면에 평행한 방향으로 병진 이동하는 것이 방지된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 오목부에는 대응하는 반원의 둘레보다 큰 원주를 가지는 원의 적어도 일부분을 규정하는 엣지가 제공된다. 결과적으로 구형-대칭인 나사 머리부는, 머리부가 상기 평면에 수직으로 눌려질 때에 상기 엣지에 의해 규정된 평면에 평행한 방향으로 병진 이동하는 것이 역시 방지된다.

특히 바람직하게는, 상리 오목부의 상부 엣지의 표면이 상기 나사 머리부와 협력하기에 적합한 절두(truncated) 구형 링의 일부분을 형성한다. 그러므로 바닥 지지 지점은 나사 머리부의 형상에 상보적인 형상의 지지 표면을 형성함으로써 더큰 접촉 영역을 제공한다.

바람직하게는, 상기 오목부의 상부 엣지의 표면은 상기 나사 머리부와 협력하기에 적합한 절두 원추형 링의 일부분을 형성하여 구형 나사 머리부와 절두 원추형 부분 사이에 추력선(line of thrust)을 형성함으로써 더 확고하게 고정하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 특별히 바람직한 실시예에 의하면, 상기 중간 지지 지점은 상기 나사 머리부와 협력하기에 적합한 구형 캡의 적어도 일부분을 규정하는 표면을 형성하여 상기 나사 머리부에 대항하는 더 큰 지지 영역을 제공하게 된다. 그러므로 구형-대칭인 나사 머리부는 상기 바닥부와 상기 두번째 제1 단부 사이에서 확고하게 계지되고, 어느 하나를 향한 다른 하나의 강제된(forced) 변위가 양자를 나사 머리부에 대해서 고정되게 한다는 점이 이해될 것이다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 의하면, 상기 제1 조절 가능 추력 수단은 상기 첫번째 제1 단부의 상기 상부를 직관통하여 지나가는 나사산 형성 구멍과 상기 나사산 형성 구멍에 나사결합되기에 적합한 나사 체결 수단으로 구성된다. 결과적으로, 드라이버 수단이 계지되어 들어가게 되는 비대칭 상부 소켓을 포함하는 나사 체결 수단이 상기 곡면 바닥부를 향해 병진 이동할 수 있게 된다.

바람직하게는, 상기 제2 길이부의 상기 두번째 제1 단부에는 그것을 직관통하여 통과하며 상기 나사를 구동시키기 위해 구형-대칭인 나사 머리부에 계지되기에 적합한 나사 드라이버 수단을 통과시키기에 적합한 오목부가 제공된다.

바람직한 실시예에서는, 상기 제1 조절 가능한 추력 수단과 그것들이 대항하여 지지하는 상기 제2 길이부의 상기 두번째 제1 단부에서의 상기 제2 면에는 추력 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 제1 조절 가능 추력 수단에 대해 상기 길이부를 고정시키기에 적합한 인접-형성 수단이 제공된다. 결과적으로, 상기 중간 지지 수단은 상기 제1 조절 가능 추력 수단에 의해 확고하게 유지되고, 상기 나사 머리부는 상기 바닥 지지 수단과 상기 중간 지지 지점 사이에서 보다 더 확고하게 고정된다.

이러한 양호한 실시예에서는, 바람직하게, 상기 나사 체결 수단에는 돌출 단부를 형성하는 견부가 제공되는 추력 단부가 제공되는데, 상기 견부는 상기 두번째 제1 단부의 상기 오목부의 둘레에서 대항하여 지지되기에 적합하며, 상기 돌출 단부는 상기 인접-형성 수단을 형성하기 위하여 상기 두번째 제1 단부의 상기 오목부에 계지되기에 적합하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 조절 가능한 연결 수단은, 상기 길이부의 제2 단부에 각각 형성되어 있고 축상으로 정렬되어 있는 두 개의 나사산 형성 구멍과, 상기 두 개의 나사산 형성 구멍과 협력하기에 적합한 나사산 형성부와 상기 나사산 형성부와 나사 머리부 사이에 배치되고 상기 나사산 형성 구멍에 대해 자유롭게 이동하기에 적합한 중앙부를 구비하여 상기 나사산 형성부가 두 개의 길이부의 나사산 형성 구멍의 하나에 협력할 수 있고 상기 머리부가 상기 길이부 중 다른 하나와 협력할 수 있도록 되어 있는 나사를 구비하여, 상기 제2 단부를 서로를 향해 이동하게 함으로써 상기 중간부 사이에서 상기 로드를 누르도록 되어 있다. 그러므로 길이부의 두 개의 제2 단부를 서로를 향해 이동시킴으로써 로드는그 중간부 사이에서 구속되도록(captive) 유지되고, 두 개의 길이부가 로드에 대해서 고정 위치에 고정될 수 있도록 눌려진다. 조절 가능한 연결 수단의 나사를 작용시키면 먼저 길이부를 서로를 향해 이동시켜 로드에 대항하여 지지되고, 그리고 나서 굽힘에 적당한 두 개의 부분 사이에서 로드에 압축력을 인가한다.

로드에 클램핑하는 것에 더하여 조절 가능한 연결 수단을 작용시키면 두 개의 길이부가 로드에 대해서 선회할 수 있게 되고, 그렇게 함으로써 서로를 향해서 유도되는 곡면 바닥부와 제2 길이부의 두번째 제1 단부 사이에서 구형-대칭인 나사 머리부에 추가적인 압축이 가해진다. 결과적으로, 본 발명에 의한 장치는, 두 개의 길이부 사이에 배치되는 로드에 의해 생성되는 지렛대 효과가 머리부에 대항하는 압축력이 증가하도록 하기 때문에 두 개의 바이스-형성 부분 사이의 직접 클램핑에 의해 달성되는 것보다 더 확고한 방식으로 구형-대칭 나사 머리부 상에서 고정된 위치에 유지된다는 점이 이해될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 길이부의 두 개의 제2 단부에 나사산이 형성되어 단부를 함께 연결하기에 앞서 나사를 두 개의 부분 중 하나에 고정될 수 있게 한다. 더욱이, 상기 클램핑 나사의 중간부가 나사산 형성 구멍에 대해 자유롭게 특히 병진 운동에 있어서 자유롭기 때문에, 나사산 형성부가 클램핑 머리부가 대항하여 지지되는 부분에서 나사산 형성부가 나사산 형성 구멍을 떠나고 다른 부분에서 나사산 형성 구멍에 계지되게 되자 마자 조이는 동안에 두 개의 제2 단부가 서로를 향해 이동될 수 있다. 이하에서 더욱 자세히 설명되는 바와 같이, 클램핑 나사는 순서대로 제1 길이부의 제2 단부에 예비 나사 결합되고, 이어서 길이부의 두번째 제2 단부로 나사 결합되게 된다.

특히 바람직하게는, 상기 내측면의 상기 중간부와 상기 제2 면의 상기 중간부에는 상기 로드가 그 축 주위에서 회전하고 그 축을 따라 병진 이동할 수 있는 원통-대칭형 하우징을 형성하기 위하여 서로를 바라보도록 배치되기에 적합한 반원통형 오목부가 제공된다. 그러므로 조립하는 동안에, 로드는 그 길이방향 축에 대해서 자유롭게 병진 이동 및 회전 운동이 가능한 반면에 로드의 배향은 구형-대칭인 머리부에 대해서 고정된 위치로 유지될 수 있다. 결과적으로, 조립하는 동안에 로드 상에 가해지는 변형이 로드가 관통하여 통과하는 장치상의 응력을 최소화하게 된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면 본 발명은 척주를 안정화시키기 위한 키트(kit)를 제공하는데, 이 키트는 구형 대칭인 머리부가 각각 제공되는 복 수개의 척추뼈고리뿌리 나사와, 본 발명에 의한 복수 개의 일련의 연결 장치와, 상기 일련의 연결 장치를 상호 연결하기에 적합한 적어도 하나의 로드를 포함한다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 비제한적인 방식으로 설명되는 본 발명의 특별한 실시예에 대한 다음 설명으로부터 이해될 것이다.

도 1에는 구형 머리 나사(10)와 나사(10)에 가깝게 배치되는 로드(12)를 서로 연결하기 위한, 본 발명에 의한 장치가 도시되어 있다. 이 도면에서는 제1 길이부(14)와 제2 길이부(16)를 볼 수 있는데, 이것들은 아래에서 더 자세하게 설명된다. 이러한 형태의 나사는 척추뼈고리뿌리에 삽입되기에 적합하며, 나사의 머리부와 척추의 후벽의 중간으로부터 돌출하는 척추의 가시 돌기의 사이에 배치되는 로드에 의해 복수 개의 나사 머리부가 같은 쪽에서 서로 연결되기에 적합하다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 연속 연결 장치의 구성 요소를 설명하기로 한다. 도 3에는 서로 위에 배치되는 제1 길이부(14)와 제2 길이부(16)가 구형 머리부(18)가 위에 놓여진 나사(10) 및 로드(12)와 함께 도시되어 있다.

제1 길이부(14)는 첫번째 제1 단부(20)와 첫번째 제2 단부(22)를 포함한다. 첫번째 제1 단부(20)는 상부(24)와, 상부(24)를 바라보는 곡면 바닥부(26)와, 제1 길이부(14)의 내측면(28)을 구비한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 곡면 바닥부(26)에는 잘 보이게 하기 위해서 길이방향의 일부분만 보이도록 되어 있는 오목부(30)가 제공된다.

도 5를 참조하면, 제1 길이부(14)의 저면도가 도시되어 있는데, 특히 (도 3에 도시된) 상부 엣지(32)가 나사 머리부(18)가 대항하여 지지될 수 있는 바닥 지지 지점을 형성하는 오목부(30)가 도시되어 있다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 오목부(30)의 엣지(34)는 세 개의 바닥 지지 지점(36, 38, 40)을 형성하는데, 이 지점들은 내각이 모두 90°이하로 되는 삼각형을 형성한다. 이것은 오목부(30)의 엣지(34)가 원(42)의 일부분으로 규정되는 반원의 둘레보다 긴 둘레를 가지는 원(42)의 일부분을 형성하기 때문이다. 환언하면, 원(42)의 상기 일부분의 내각은 중심에서 180°보다 큰 각을 가진다.

따라서, 나사 머리부(18)가 도 3에서 점선으로 도시된 것처럼 제1 길이부(14)에 결합하여 상부 엣지(32)에 대항하여 지지되면, 상기 상부 엣지(32)에 대항하여 지지하는 구형 대칭 나사 머리부(18)의 일부분은 원의 상기 부분에 의해 규정되는 반원의 원주보다 큰 원주를 가지는 원의 일부분을 규정하는 것이 이해될 것이다. 결과적으로, 구형 나사 머리부(18)가 상기 원부분에 의해 규정되는 평면에서 도 5에 도시된 바와 같은 곡면 바닥부(26)에 대해서 병진 이동에 구속되도록 유지되고, 지지 지점(36, 40)은 그것을 이동시키는 것 특히 지지 지점(38)으로부터 멀어지는 방향으로의 이동을 방지하는 데에 적합하다.

도 3에 도시된 바닥부(26)의 상부 엣지(32)는 도 5에만 도시되어 있는 지지 지점(40)과 지지 지점(36) 사이에서 원호를 그리며 연장한다. 제1 실시예에서, 상부 엣지(32)의 표면은 그 모양이 상응하도록 구형 머리부(18)의 곡률 반경과 실질적으로 균등한 곡률 반경을 가지는 절두(truncated) 구형 링의 일부를 형성한다. 절두 구형 링 부분의 둘레길이는 도 5에 도시되어 있는 원(42)의 일부분의 길이와 자연스럽게 상응하게 된다.

제2 실시예에서, 상부 엣지(32)의 표면은 절두(truncated) 원추형 링의 일부분을 형성하여 구형 머리부(18)가 원호를 따라 상기 링 부분에 접촉하게 되고 유사하게 원(42)의 일부분에 대응하게 된다. 그러므로 상부 엣지(32)에 대항하는 구형 머리부(18)의 균등 압력을 위해 단위 면적당 더 큰 힘이 얻어지고 그래서 잠금 효과는 개량된다.

아래에서 더 자세하게 설명하는 바와 같이, 제1 길이부(14) 및 구형 머리부(18)와 협력하는 본 발명의 다른 특징적 요소들을 설명한 후에, 병진 이동에 대항하여 구형 머리부(18)를 이렇게 고정시키는 것은 본 발명의 목적을 달성하는 데에 있어서 필수적이다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이 제1 길이부(14)는, 상부(24)를 직관통하여 지나고 제1 길이부(14)의 길이방향축에 실질적으로 수직이며 바닥부(26)를 향해 배향되는 나사산 형성 구멍(44)에 의해 형성되는 제1 조절 가능 지지 수단을 포함하고, 나사 체결 수단(46)은 나사산 형성 구멍(44)에 나사 결합되기에 적합하다. 그러므로 체결 수단을 상부(24)와 바닥부(26) 사이에 배치되는 공간을 통해서 바닥부(26)측을 향해 병진 이동시킬 수 있도록, 체결 수단(46)은 그 상부에 형성되어 있는 육각 소켓(48)과 협력하기에 적합한 키(key)에 의하여 돌려지기에 적합하다.

더욱이, 첫번째 제2 단부(22)는 나사(52)가 나사 결합되기에 적합하고, 아래에 설명되는 제2 길이부(16)에 형성된 제2 나사산 형성 구멍(54)과 협력하기에 적합한 제1 나사산 형성 구멍(50)을 구비하여, 조절 가능한 연결 수단을 형성한다.

제2 길이부(16)에는 제1 면(60)과 제2 면(62)과 함께, 두번째 제1 단부(56)와 두번째 제2 단부(58)가 제공된다.

두번째 제1 단부에서, 도 3의 절결부에서 볼 수 있는 중간 지지 지점을 가지는 중간 지지면(64)이 제공된다. 도시되어 있는 바와 같이, 중간 지지면(64)은 구형캡의 일부를 형성하는 면을 규정하는데, 이 면의 곡률은 실질적으로 구형 나사 머리부(18)의 곡률과 동일하여 구형 나사 머리부(18)와 제1 면(60) 사이에서 커다란 접촉 영역을 형성하게 된다.

더욱이 두번째 제1 단부(56)에는, 머리부가 중간 지지면(64)에 대항하여 결합될 때에 단부를 직관통하여 지나고 구형 나사 머리부(18)와 정렬되도록 개구하는 오목부(66)가 제공된다. 적절한 곳에서, 이 오목부(66)는 나사(10)를 돌리는 삽입 수단을 머리부에 육각 소켓이 제공되는 구형 머리부(18)로 삽입시키는 것을 가능하게 한다.

제2 길이부(16)의 제2 면(62)의 중간부(68)에는 로드(12)가 지지될 수 있는 제1 반원통형 오목부(70)가 제공되고, 제1 길이부(14)의 내측면의 중간부(71)에는 반원통형 오목부(70)를 바라보기에 적합한 제2 원통 대칭형(cylindrically-symmetrical) 오목부(72)가 제공된다.

도 2 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 의한 장치가 어떻게 작동하는지와, 이 장치가 나사 머리부(18)상에 장착되고 로드(12)가 관통하여 통과하는 동안에 여러 부품에 작용하는 응력에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에는 전술한 모든 부품이 도시되어 있는데, 특히 제2 길이부(16)가 그 내측면(28)을 바라보고 있도록 되어 있는 제1 길이부(14)가 도시되어 있다. 내측면(28)과 제2 길이부(16)의 제2 면(62)은 서로 바라보도록 배치되어 있다. 대칭하고 있는 반원통형 오목부(70, 72)도 이와 유사하게 서로 바라보도록 위치하고 있어, 그 내측에서 로드가 초기에 병진 이동 및 그 축에 대한 회전 이동이 가능하도록 되어 있는 원통-대칭형(cylindrically-symmetrical) 하우징(80)을 규정한다.

도 2에는 본 발명의 목적이 달성될 수 있도록 하는 필수 수단이 더욱더 명료하게 도시되어 있다. 그러므로 구형 나사 머리부(18)에는 중심 C가 제공되고, 점선으로 도시되어 있는 지지 지점(36, 40)에 있는 한 구형 나사 머리부(18)의 어느 한 쪽에 원호를 이루며 연장하는 상부 엣지(32)에 대항하여 먼저 지지된다.

도 4에는 구형 나사 머리부(18)의 어느 한쪽에서 연장하는 상부 엣지(32)가 도시되어 있다. 도 2 및 도 4를 보면, 제2 길이부의 중간면(64)의 중간 지지 지점은 구형 대칭인(spherically-symmetrical) 나사 머리부(18)에 대항하여 지지되고, 중간 지지면(64)의 중간 지지 지점이 상부 엣지(32)의 바닥 지지 지점과 협력하여 구형 나사 머리부(18)의 중심 C를 포함하는 다각형(polyhedron)을 규정하는 방식으로 상부 엣지(32)를 바라보고 있다.

더욱이 제2 길이부(16)의 두번째 제1 단부(56)는 조절 가능한 지지 수단, 특히 두번째 제1 단부(56)에서 제2 길이부(16)의 제2 면(62)에 대항하여 지지되는 단부(76)를 구비하는 나사 체결 수단(46)을 바라보도록 배치되어 있다.

나사 체결 수단(46)의 단부(76)에는 두번째 제1 단부(56)의 오목부(66)에 계지되며 제2 길이부(16)가 나사 체결 수단(46)에 대해서 병진 이동하는 것을 방지하는 돌출부(78)를 형성하는 원형 견부(77)가 제공된다. 원형 견부(77)는 오목부(66)의 주변에 대항하여 지지된다.

그러므로 나사 체결 수단(46)을 돌리면 두번째 제1 단부(56)의 오목부(66)의 주위에 대항하여 바닥부(26)를 향해 원형 견부(77)가 병진 이동된다. 결과적으로, 길이부(16)의 두번째 제1 단부의 중간 지지면(64)은 적어도 구형 나사 머리부(18)의 구형 표면의 하나의 상부에 대항하여 지지된다. 더욱이 구형 나사 머리부(18)의 구형 표면의 바닥부는 바닥부(26)의 오목부(30)의 상부 엣지(32)에 대항하여 지지되고, 상부 엣지(32)에 의해 규정되는 평면에서 병진 이동하는 것이 방지된다.

나사 체결 수단(46)과 상부 엣지(32)의 지지 지점들이 서로를 향해 유도되기 때문에, 그 지지 지점들이 구형 나사 머리부(18)의 중심 C를 포함하는 적어도 하나의 다각형을 규정하기 때문에, 중간 지지 구조(64)의 중간 지지 지점들이 나사 체결 수단(46)과 구형 나사 머리부(18)에 대해서 정지 위치에 유지되기 때문에, 그리고 그 지점들이 상부 엣지(32)의 바닥 지지 지점과 연관되어서 중심 C를 포함하는 다각형(polyhedron)을 규정하기 때문에, 나사 체결 수단(46)을 조임으로써 제1 길이부(14) 및 제2 길이부(16)가 서로에 대해서 그리고 구형 나사 머리부(18)에 대해서 고정 위치에 고정되게 된다.

구형 나사 머리부(18)와 두 개의 길이부(14, 16)를 이렇게 고정하는 것은 머리부가 완전하게 조립체에 고정되는 방식으로 이루어지고, 두 개의 길이부(14, 16)는 구형 나사 머리부(18)가 분리될 수 없도록 서로에 대해서 고정된다. 더욱이 나사(10)가 길이부(14, 16)에 대해서 고정되는 각도에 상관없이, 두 길이부의 중간부가 서로에 대해서 이격되어 있어 로드(20)가 적어도 그 자신의 축에 대한 회전 운동과 상기 축을 따라서 이루어지는 병진 이동에 대해서는 여전히 자유롭다.

그러므로 나사(10)에 대한 로드(12)의 배향(orientation)은 고정 위치에서 유지될 수 있지만, 로드(12)는 나사에 대한 이동 능력을 여전히 보유한다. 이러한 특성은 서로 연결되기에 적합한 복수 개의 장치와 로드 사이의 응력의 균형을 맞추는 것이 가능하게 한다.

조립의 마지막 단계는 나사(52)를 도 2에 도시된 바와 같이 돌리는 것으로 이루어지는데, 이 나사는 제2 나사산 형성 구멍(54)에 완전히 나사 결합되기에 앞서 초기 상태에서는 제1 나사산 형성 구멍(50)에서 제1 길이부(14) 상에 예비 설치된다.

나사(52)의 몸체부에는 나사산 형성 구멍에 대해서 자유롭게 병진 이동하고 그 머리부와 나사산 형성 단부 사이에 배치되는 무나사산(non-threaded) 부분이 제공되어, 나사가 조여질 때에 제1 나사산 형성 구멍(50)으로부터 나사산이 해제되도록 함으로써 제2 단부(22, 28)가 서로에 대해서 이동하도록 한다. 그러므로 중간부(68, 71)는 서로를 향해 그리고 로드(12)에 대항하여 눌려서 길이부(14, 16)에 대해 고정된 위치 즉 구형 나사 머리부(18)에 대해 고정된 위치에 로드를 고정시킨다.

나사(52)를 조이고 제2 단부(22, 58)를 서로에 대해서 이동시킬 때에, 길이부(14, 16)는 변형하는데, 특히 제1 길이부(14)는 만곡하여 로드(12)에 대해서 휘어진다. 더욱이 제2 단부(22, 58)를 서로에 대해 이동시키면 길이부가 로드(12)에 대해서 선회하게 되고 두번째 제1 단부(56)가 바닥부(56)를 향해 이동하게 됨으로써, 두 개의 길이부(14, 16)의 제1 단부 사이에서 구형 나사 머리부를 더욱더 강하게 조이게 된다.

나사(52)가 조여질 때에 두 개의 길이부(14, 16)가 서로에 대해서 선회하도록 하기 때문에 첫번째 제2 단부(56)에 인가되는 응력이 감소할 수 있기 때문에 조립의 마지막 단계는 나사 체결 수단(46)을 한번 더 조여줌으로써 이루어질 수 있다.

길이부(14, 16)는 티타늄 합금으로 제작되어 응력이 작용할 때에 변형하는 양이 적은 것이 바람직하다. 그렇게 하면 특히 길이부(14)를 만곡시키는 나사(52)를 조이는 것이 구형 나사 머리부(18)와 로드(12) 사이의 완전히 견고한 연결을 보장하는 역할을 할 수 있게 된다. 유리하게는, 스테인레스스틸이 사용되는 것이 적합하다.

본 발명은 척주를 안정화시키고 환자의 척추 칼럼(vertebral column)에 설치되기에 적합한 일종의 키트(kit)도 제공한다. 이러한 키트는 연속하는 복수 개의 척추의 두 개의 척추뼈고리뿌리(pedicle)안으로 쌍을 이루어 나사 결합하기에 적합한 구형 머리부를 가지는 복수 개의 척추뼈고리뿌리 나사를 포함한다. 이 키트는 각각의 구형 나사 머리부상에 장착되는 본 발명에 의한 복수 개의 일련의 연결 장치를 포함하는데, 두 개의 로드가 이 장치에서 나서 머리부의 각각의 열이 함께 연결될 수 있도록 한다.

Claims

서로 가깝게 위치하는 로드(rod)와 구형-대칭(spherically-symmetrical) 나사 머리부를 함께 연결하기 위한 일련의 연결 장치에 있어서,

첫번째 제1 단부(20)와 첫번째 제2 단부(22) 사이에서 연장하고 내측면(28)이 제공되는 제1 길이부(14)로서, 상기 첫번째 제1 단부(20)에는 상부(24)와 상기 상부(24)를 바라보는 곡면 바닥부(26)가 제공되며, 상기 바닥부(26)에는 상기 나사 머리부(18)가 대항하여 지지될 수 있는 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)이 제공되며, 상기 상부(24)는 상기 바닥부(26)를 바라보도록 배치되어 있고 상기 나사 머리부(18)로부터 이격되어 있는 조절 가능한 추력(thrust) 수단(44, 46, 48)을 포함하며, 상기 추력 수단(44, 46, 48)과 상기 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)은 상기 나사 머리부(18)의 중심 C가 내측에 배치될 수 있는 다각형을 규정하도록 되어 있는, 탄성적으로 변형 가능한 제1 길이부(14)와,

상기 제1 길이부(14)와 협력하기에 적합하고 두번째 제1 단부(56)와 두번째 제2 단부(58) 사이에서 연장하며 제1 면(60)과 제2 면(62)이 제공되는 제2 길이부(16)로서, 상기 제1 면(60)에는 상기 두번째 제1 단부(64)에서 중간 지지 지점(64)이 제공되며, 상기 제2 길이부(16)의 상기 두번째 제1 단부(56)는 상기 나사 머리부(18)와 상기 조절 가능 추력 수단(44, 46, 48) 사이에 계지되기에 적합하며, 상기 중간 지지 지점(64)은 상기 나사 머리부(18)에 대항하여 지지되며, 상기 두번째 제2 단부(58)는 상기 첫번째 제1 단부(22)를 바라보도록 배치되어 있으며, 상기 로드(22)는 제1 길이부(14)의 중간부(71)의 내측면(28)과 제2 길이부(16)의 제2 면(62)의 중간부(68) 사이에 배치되기에 적합하도록 되어 있는, 탄성적으로 변형 가능한 제2 길이부(16)와,

상기 로드(12)를 두 개의 중간부(68, 71) 사이에서 누르기 위한 조절 가능한 연결 수단(52, 50, 54)을 포함하며,

상기 조절 가능 추력 수단(44, 46, 48)은, 상기 로드(12)가 이동 가능하도록 내측면(28)과 제2 면(62)의 중간부(68, 71)가 서로로부터 고정 위치에서 이격되도록 유지되는 동안에 상기 나사 머리부(18)를 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)과 중간 지지 지점(64) 사이에서 누르고 상기 길이부(14, 16)를 서로에 대해 그리고 상기 나사 머리부(18)에 대해 고정 위치에 유지하도록 상기 두번째 제1 단부(56)에서 상기 제2 면(62)에 대항하여 지지하도록 작용하기에 적합하고,

상기 조절 가능한 연결 수단(52, 50, 54)은 상기 로드(12)를 상기 길이부(14, 16)에 대해 고정 위치에 유지시키도록 작용하기에 적합한, 일련의 연결 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 바닥부(26)에는 엣지(34)가 상기 바닥 지지 지점(32, 36, 38, 40)을 규정하는 오목부(30)가 제공되는, 일련의 연결 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 오목부(30)의 엣지(34)는 적어도 세 개의 바닥 지지 지점(36, 38, 40)을 형성하고, 상기 세 개의 바닥 지지 지점(36, 38, 40)은 내각이 모두 90°보다 작은 삼각형을 형성하여, 상기 세 개의 바닥 지지 지점(36,38, 40)에 대항하여 지지하는 상기 나사 머리부(18)가 상기 세 개의 바닥 지지 지점(36, 38, 40)에 의해 규정되는 평면에 평행한 방향으로 상기 바닥부(26)에 대해 병진 이동하는 것이 방지되는, 일련의 연결 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 오목부(30)에는 대응하는 반원의 원주보다 큰 원주를 가지는 원(42)의 적어도 일부를 규정하는 엣지가 제공되는, 일련의 연결 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 오목부(30)의 상부 엣지(32)의 표면은 상기 나사 머리부(18)와 협력하기에 적합한 절두(truncated) 구형 링의 일부분을 형성하는, 일련의 연결 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 오목부(30)의 상부 엣지(32)의 표면은 상기 나사 머리부(18)와 협력하기에 적합한 절두 원추형 링의 일부를 형성하는, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 중간 지지 지점(64)은 상기 나사 머리부(18)와 협력하기에 적합한 구형 캡(cap)의 적어도 일부분을 규정하는 표면을 형성하는, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 제1 조절 가능 추력 수단(44, 46, 48)은 상기 첫번째 제1 단부(20)의 상기 상부(24)를 직관통하여 지나가는 나사선 형성 구멍(44)과 상기 나사산 형성 구멍(44)에 나사 결합되기에 적합한 나사 체결 수단(46)으로 구성되는, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 제2 길이부(16)의 상기 두번째 제1 단부(56)에는 직관통하여 지나가고 나사 구동 수단을 통과시키기에 적합한 오목부(66)가 제공되는, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 조절 가능한 추력 수단(44, 46, 48)과, 이에 대항하여 지지되게 되는 상기 제2 길이부(16)의 상기 두번째 제1 단부(56)에는 추력 방향에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 제1 조절 가능 추력 수단(44, 46, 48)에 대해서 상기 길이부(14)를 고정시키기에 적합한 인접-형성 수단(78, 66)이 제공되는, 일련의 연결 장치.
청구항 8, 청구항 9 및 청구항 10에 있어서, 상기 나사 체결 수단(46)에는 돌출 단부(78)를 형성하는 견부(77)가 제공되는 추력 단부(76)가 제공되며, 상기 견부(77)는 상기 두번째 제1 단부(56)의 상기 오목부(66)의 둘레에 대항하여 지지되기에 적합하며, 상기 돌출 단부(78)는 상기 인접-형성 수단을 형성하기 위하여 상기 두번째 제1 단부(56)의 상기 오목부(66)에 계지되기에 적합한, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 조절 가능한 연결 수단(52, 50, 54)은, 상기 길이부(14, 16)의 제2 단부(22, 58)에 각각 형성되어 있고 축상으로 정렬되어 있는 두 개의 나사산 형성 구멍(50, 54)과, 상기 두 개의 나사산 형성 구멍(50, 54)과 협력하기에 적합한 나사산 형성부와 상기 나사산 형성부와 나사 머리부 사이에 배치되고 상기 나사산 형성 구멍에 대해 자유롭게 이동하기에 적합한 중앙부를 구비하여 상기 나사산 형성부가 두 개의 길이부의 나사산 형성 구멍의 하나에 협력할 수 있고 상기 머리부가 상기 길이부(14, 16) 중 다른 하나와 협력할 수 있도록 되어 있는 나사(52)를 구비하여, 상기 제2 단부(22, 58)를 서로를 향해 이동하게 함으로써 상기 중간부(68, 71) 사이에서 상기 로드(12)를 누르도록 되어 있는, 일련의 연결 장치.
청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 내측면(28)의 상기 중간부(71)와 상기 제2 면(62)의 상기 중간부에는 상기 로드(12)가 그 축 주위에서 회전 운동하고 그 축을 따라 병진 이동할 수 있도록 되어 있는 원통-대칭형 하우징을 형성하기 위하여 서로를 바라보도록 배치되기에 적합한 반원통형 오목부(70, 72)가 제공되는, 일련의 연결 장치.
각각 구형 대칭인 머리부가 제공되는 복수 개의 척추뼈고리뿌리 나사와,

청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 하나의 청구항에 기재된 복수 개의 일련의연결 장치와,

상기 일련의 연결 장치를 상호 연결하기에 적합한 적어도 하나의 로드를 포함하는, 척주를 안정화시키기 위한 키트(kit).