KR200434629Y1 - 의료용 절삭공구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고속 회전으로 환자의 뼈를 절삭할 시에 채터링 및 과절입을 방지하여 환자 뼈의 파손을 방지할 뿐만 아니라, 고속 및 절삭기능 향상을 통한 수술시간 단축을 통해 절삭시 발생되는 고온의 열이 전달되는 것을 방지하고, 뼈의 절삭시 뼈가루를 원활하게 제거할 수 있는 의료용 절삭공구에 관한 것으로, 생크부(60)의 일단 외주면에 피삭재의 측면을 절삭하는 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c), (22d),(22e)가 형성되고, 이와 연이어지는 단부에 기울기가 있는 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)가 5개 이상 형성되도록 구성된 특징이 있다.

절삭공구, 피삭재, 단부, 절삭날부, 임플란트.

Description

의료용 절삭공구{CUTTER FOR MEDICAL TREATMENT}

도 1 은, 종래의 의료용 절삭공구로 4개의 절삭날을 갖는 단부의 형상을 나타내는 도면.

도 2 는, 종래의 의료용 절삭공구로 4개의 절삭날로 피삭재를 가공하는 것을 나타내는 도면.

도 3 은, 본 고안의 의료용 절삭공구로 5개의 절삭날을 갖는 단부의 형상을 나타내는 도면.

도 4 는, 본 고안의 의료용 절삭공구로 5개의 절삭날부로 피삭재를 가공하는 상태를 나타내는 도면.

도 5 는, 본 고안의 의료용 절삭공구로 절삭날부와 생크가 일체 상태를 나타내는 도면.

도 6 은, 본 고안의 의료용 절삭공구로 절삭날부와 생크부가 용접에 의해 결합된 상태를 나타내는 도면.

도 7 은, 본 고안의 의료용 절삭공구의 전체 절삭날부 형태를 나타내는 사시도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

20: 절삭부 22a,22b,22c,22d,22e: 외주 절삭날부

30a,30b,30c,30d,30e: 바닥 절삭날부 60: 생크부

본 고안은 의료용 절삭공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 회전으로 환자의 뼈를 절삭할 시에 채터링 및 과절입을 방지하여 환자 뼈의 파손을 방지할 뿐만 아니라, 절삭시 발생 되는 고온의 열이 전달되는 것을 방지하고, 환자 뼈의 절삭시 뼈가루를 원활하게 제거할 수 있는 의료용 절삭공구에 관한 것이다.

일반적으로, 인체의 뼈 절삭시 사용되는 공구는 인체에 무해한 소재인 스테인리스나 티타늄을 사용하여 제작하고 있다.

사람은 나이가 들어감에 따라, 무릎, 고관절 등이 퇴화되어, 경우에 따라서는, 정상적인 생활을 하기가 힘들 정도로 문제가 되는 사람들도 많아지고 있는 실정이다. 이에 마모가 심한 관절에 인공으로 제작한 임플란트를 삽입하여 정상적인 활동을 하는데 지장이 없도록 하고 있다.

이러한 임플란트는 인체의 필요한 부분에 삽입시키기 위한 자리를 마련해주기 위해 환자 뼈의 일부를 깎아내는 수술 작업을 진행하게 된다.

일반적으로, 임플란트의 시술은 수치 제어가 가능한 특수한 장비의 도움 없이 임의로 이루어지며, 전적으로 의사의 감정 및 몸 상태에 따라 수술의 성공과 실패가 좌우되기 때문에, 수술의 실패율을 최소한으로 감소시키기 위해 로봇을 이용한 수술이 최근에 주로 많이 행해지고 있다.

이렇게 로봇을 이용한 시술에 사용되는 절삭 공구는 고가일 뿐만 아니라, 정밀한 커팅력을 가지고 있어야 하기 때문에 대부분은 수입에 의존하고 있는 실정이다.

기존에 사용되고 있는 의료용 절삭 공구는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 양의 경사각 12°를 가지며, 회전시 커팅되는 절삭날(2a),(2b),(2c),(2d)은 4개로 구성된 것이 주류를 이루고 있다. 즉, 양의 경사각은 날끝이 90°를 넘어선 상태로 날끝이 뾰족하고 날카롭게 형성된다.

이와 같이 절삭날의 경사각으로서, 양의 경사각 12°를 지닌 절삭 공구는 경사각을 형성하기 위해 홈의 깊이가 음의 경사각 공구보다 크게 되어 공구의 체적비가 훨씬 작아지게 되고, 또한 예리한 날끝을 지녔기 때문에 공구의 칩핑이 발생되기 쉬워 공구의 파손을 야기할 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제로 인해 절삭 공구를 고속으로 회전시켜 수술을 진행하게 될때에 수술 중 절삭 공구의 파손이 발생 되면 이때에 발생 되는 절삭공구의 파편이 의료진 및 환자에게 빠른 속도로 비산하여 의료 사고를 야기할 수 있는 문제점을 안고 있는 실정이다.

일반적으로, 양의 경사각을 지닌 절삭 공구는 강성의 저하는 물론 고속 회전시 회전 밸런스가 나빠지는 현상을 초래하는 문제점이 있다.

환자의 뼈를 가공하는 장비는 60,000rpm이상의 회전(금속 가공장비의 경우 최대 40,000rpm정도임)을 하며, 초고속 이송(종래 고속가공기의 10배 이상의 이송속도)이 이루어지므로 가공시 밀림현상이 발생하면, 원래 위치로 되돌아 오는 동안 소재의 탄성에 의해 공구가 환자의 뼈에 충격을 가함은 물론 뼈의 표면인 가공면을 갉아먹는 현상을 초래할 수 있는 문제점이 있다. 즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 절삭날(2a),(2b),(2c),(2d)이 회전되면서 뼈를 깎을 시에 절삭날(2d)이 피삭재인 환자의 뼈를 깎은 후, 빠져나가는 순간 다음 절삭날(2a)이 피삭재를 절삭하기 시작한다. 따라서, 초기의 절삭이 이루어진 절삭날(2d)이 과절입 되었을 때 인접하는 차순의 절삭날이 급속하게 앞에서 절삭되는 날의 회전을 따라감과 동시에 환자의 뼈를 치면서 깎기 때문에 불안전한 회전상태를 불러 오므로 당해 절삭공구에 진동을 유발함과 동시에, 진동에 의해 환자 뼈의 가공면 조도가 거칠고 조잡하게 됨은 물론 피삭재인 뼈를 갉아먹는 현상까지 발생하게 된다.

이와 같은 문제로 인해 환자의 뼈에 삽입하고자하는 임플란트와의 간극이 더욱 넓어지고, 불규칙하게 절삭되어 배출되는 뼈가루들이 상기 간극에 일부 잔류되어 수술 후, 완치 단계에서도 염증을 유발하는 등의 심각한 문제를 발생시킨다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 그 목적은 뼈의 절삭시에 과절입을 방지하여 가공시 채터링에 의한 떨림을 방지하여 뼈의 파손을 최소한으로 줄여줌과 동시에, 고속 및 절삭기능 향상을 통한 수술시간 단축을 통해 절삭시에 발생되는 고온의 열이 뼈에 전달되는 것을 방지할 수 있는 의료용 절삭공구에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 의료용 절삭공구는, 생크부 의 일단 외주면에 피삭재인 뼈의 측면을 절삭하는 외주 절삭날부가 형성되고, 이와 연이어지는 단부에 수평형태의 바닥 절삭날부가 5개 이상으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 의료용 절삭공구를 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 구체적으로 설명한다.

도 3 은, 본 고안의 의료용 절삭공구로 5개의 절삭날을 갖는 단부의 형상을 나타내는 도면이고, 도 4 는, 본 고안의 의료용 절삭공구로 5개의 절삭날부로 피삭재를 가공하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 5 는, 본 고안의 의료용 절삭공구로 절삭날부와 생크가 일체 상태를 나타내는 도면이고, 도 6 은, 본 고안의 의료용 절삭공구로 절삭날부와 생크부가 용접에 의해 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도 7 은, 본 고안의 의료용 절삭공구 전체 절삭날부 형태를 나타내는 사시도이다.

본 고안은 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 환자의 관절 등의 뼈 부분에 임플란트를 삽입하기 위해 뼈를 깎을 시, 회전 공구에 물려 회전되는 생크부(60)의 일단부측 외주면에 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)를 5개 이상 형성시키고 있다.

상기와 같이 생크부(60)의 일단에 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c), (22d),(22e)를 예컨대 5개 형성하면, 도 4 에 도시된 바와 같이, 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)가 회전되면서 절삭날부(22d)가 피삭재인 뼈를 깎고 있는 중에 인접하는 또 다른 절삭날(22e)이 피삭재를 연이어서 절삭하기 때문에, 피삭재인 환자의 뼈에 최소한 두개의 절삭날이 동시에 커팅 역할을 함으로써, 두개의 날이 접촉되어 있는 시간이 길어져 더욱 안정적인 회전 절삭을 유지할 수 있다. 즉, 본 고안의 절삭공구는 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)를 5개 구비하도록 형성시키고 있으므로, 도 4 의 피삭재가 최초에 절삭에 관여하는 외주 절삭날부(22d)가 절삭을 마친 후, 피삭재인 환자의 뼈에서 빠져나가는 순간 다음 연이어져 회전되는 외주 절삭날부(22e)는 이미 환자의 뼈에 절삭이 진행되므로 연속 절삭이 순조롭게 이루어지는 것을 알 수 있다.

본 고안은 특히 기존의 회전 절삭날보다 절삭날의 간격이 좁고 갯수가 많으므로 회전시에 각 절삭날부에 받는 마찰 부하를 최소로 줄여주고 있다.

따라서, 피삭재에서 깎여지는 면은 예컨대, 5개의 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c), (22d),(22e)로 이루어진 절삭공구에 의해 표면의 커팅 가공시에 미세하고 균일한 형태의 뼈가루(칩)이 발생하게 되어 피삭재인 뼈에서 발생되는 충격 부하를 현저하게 줄어주는 특징이 있다.

특히 본 고안은, 예컨대, 5개의 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c), (22d),(22e)에 의해 연속 절삭을 행할 수 있으므로, 환자 뼈의 절삭면이 매끄럽고 미려한 표면 조도를 유지할 수 있다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)는 비틀림각이 20°∼50°로 형성되어 있어 피삭재인 뼈의 접촉시 가장 적절하게 절삭되는 각도를 유지시켜줄 수 있다.

상기와 같은 비틀림각의 범위 내에서는 고속회전시에 커팅되는 면은 매우 매끄럽게 절삭되나, 20°보다 낮으면 깎이지 않고 미끄러지는 문제가 생긴다. 또한, 절삭각도가 50°를 넘게 되면 절삭날이 너무 세워지기 때문에 맞닿는 면이 표면을 커팅하면서 긁게 되는 현상에 의해 환자의 뼈 절삭면을 거칠게 하는 문제가 발생 되므로 본 고안에서 한정하는 각도 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.

상기의 생크부(60)의 외주면에 형성된 예컨대 5개의 외주 절삭날부(22a),(22b), (22c),(22d),(22e)의 회전 절삭에 의해 홀의 외경을 넓히는 작업을 채터링 같은 진동 없이 쉽게 확경시킬 수 있다.

또한, 피삭재인 뼈에 최초 홀가공 시에는 도 3 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 예컨대 5개의 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)와 연이어지는 단부에는 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)가 형성되어 있기 때문에 상기의 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)를 이용해 홀 가공을 하면 된다.

상기의 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)는, 피삭재인 뼈의 표면에 최초로 홀 가공을 하기 위해 사용되며, 이와 맞닿는 면을 매끄럽게 커팅시키면서 이동된다. 즉, 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)를 이용해 피삭재에 임플란트를 삽입하기 위한 홀을 가공하고, 그 다음에 가공된 홀을 확경시키기 위해 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)를 이동시키면 외주의 절삭날부에 의해 측면이 가공 절삭되면서 홀의 크기를 점차로 확경된다.

이와 같이 형성된 절삭부(20)를 이루는 외주 절삭날부 및 바닥 절삭날부는 도 3 에 도시된 바와 같이, 날끝부분의 음(-)의 경사각을 가지고 있기 때문에 절삭날부가 체적 증가를 가져와, 공구 인선의 강도가 증가 되고 날끝의 칩핑 발생 억제 및 밸런스가 좋아지는 특징이 있다.

본 고안의 절삭부의 음의 경사각은, 경사각이 -10°∼- 2°정도의 범위내의 각을 유지하는 것이 바람직하다. 이또한 그 각이 범위내 보다 크거나 작을 경우에는 뼈의 절삭면을 매끄럽게 처리되지 않기 때문에 주어진 범위의 각도를 유지하는 것이 좋다.

특히, 날끝에 음의 경사각을 갖는 절삭날부는, 체적의 증가로 절삭시에 진동이 감소 되고 공구의 강성이 증가하여 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c), (22d),(22e)에 의한 측면 절삭시에 공구의 휨이 적어지게 되어 가공시 밀림현상이 없어지므로 가공의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 고안의 절삭공구는 상기와 같이 5개 이상의 외주 절삭날과 바닥 절삭날의 조합에 의해, 임플란트를 끼워 넣기 위해 피삭재인 환자 뼈의 홀 가공 및 홀의 직경 등을 넓히는 커팅 가공을 보다 원활하게 할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 생크부(60)에 외주 절삭날부 및 바닥 절삭날부를 갖는 절삭부(20)는 생크부(60)에 일체로 형성할 수도 있고, 도 6 에 도시된 바와 같이 절삭부(20)만을 제조해 생크부(60)에 레이져 용접에 의한 고정접점부(50) 등에 의해 일체로 결합시키므로, 생크부(60)는 지속적으로 계속 사용할 수 있고, 마모된 절삭부(20)만을 경제적으로 교체해서 사용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성의 본 고안의 의료용 절삭공구에 의해 고속 회전으로 뼈를 절삭시에 채터링 및 과절입을 방지하여 뼈의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 고속 및 절삭기능 향상을 통한 수술시간 단축을 통해 환자 뼈의 절삭시 절삭공구에서 발생되는 고온의 마찰열이 전달되는 것을 방지하고, 환자 뼈의 절 삭시 깎여진 뼈의 표면 조도를 더욱 높여 주므로써, 뼈 표면에 붙는 뼈가루 등을 현저하게 감소시켜 염증 등의 유발 인자를 낮추므로 환자의 완치 속도를 더욱 높일 수 있다.

Claims (3)

1. 의료용 절삭공구에 있어서,

   생크부(60)의 일단 외주면에 피삭재의 측면을 절삭하는 외주 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)가 형성되며, 이와 연이어지는 단부에 수평형태의 바닥 절삭날부(30a),(30b),(30c),(30d),(30e)가 5개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 의료용 절삭공구.
2. 제 1 항에 있어서, 절삭날부(22a),(22b),(22c),(22d),(22e)의 비틀림각이 20°∼50°인 것을 특징으로 하는 의료용 절삭공구.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 절삭날부의 경사각이 -10°∼- 2°인 것을 특징으로 하는 의료용 절삭공구.

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