KR20050081144A - 수술용 가이드핀 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 관형나사못(Cannulated Screw)의 삽입을 가이드하는 수술용 가이드핀에 관한 것으로서, 선단이 뾰족한 핀형 몸체를 갖되 상기 선단에 인접한 부분에는 스크류 구조가 형성되고, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 1 ~ 5㎜의 직경을 갖는 형상기억합금의 와이어를 냉간가공하는 단계; 상기 냉간가공된 와이어를 300 ~ 850℃ 사이의 온도에서 잡아당겨서 구속하여 직선으로 형상기억 열처리하는 단계; 상기 형상기억 열처리된 와이어를 소정 길이로 절단하는 단계; 및 상기 절단된 와이어의 선단에 인접한 부분에 스크류 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따른 수술용 가이드핀은 자체적으로 형상이 복원되는 기능이 구비되므로 장시간 반복하여 사용하더라도 뛰어난 직선성을 유지할 수 있다.

Description

수술용 가이드핀 및 그 제조방법{GUIDE PIN FOR OPERATION AND METHOD OF FABRICATION THEREOF}

본 발명은 수술용 가이드핀 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외력에 의해 그 형상이 변형되더라도 자체적으로 복원됨으로써 의료용 관형나사못(Cannulated Screw)에 대한 가이드시 뛰어난 직선성을 유지할 수 있는 수술용 가이드핀 및 그 제조방법에 관한 것이다.

골절된 뼈의 고정을 위해 널리 사용되는 의료용 관형나사못(도 4의 10 참조)은 그 자체만으로는 시술부위에 정확히 삽입되기 곤란하므로 그 내부 중공(11)을 관통하는 가이드핀에 의해 가이드된 상태로 사용되는 것이 일반적이다.

현재 가이드핀은 관형나사못(10)에 비해 직경이 0.25 ~ 0.4mm 정도 작은 직선형태의 것이 널리 사용되는 바, 가이드핀이 변형되어 대략 0.4mm 이상 구부러지게 되면 관형나사못(10)에 대한 삽입이 곤란할 뿐만 아니라, 억지로 끼워지더라도 가이드로서의 기능을 수행하지 못하거나 관련 기구와의 결합이 제대로 이루어지지 않는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 가이드핀에 구비되어야 할 가장 중요한 특성은, 관형나사못(10)이 원활히 가이드핀에 의해 가이드되면서 시술부위에 삽입될 수 있도록 직선의 형상을 곧바르게 유지하는 것이라 할 수 있는데, 통상의 가이드핀은 사용중 약간의 변형만 가해지더라도 영구적으로 변형되어 더이상 사용이 곤란한 취약점이 있다. 현재 사용되고 있는 가이드핀은 보통 1 ~ 5mm의 미세 직경을 갖도록 가공되는 한편, 스테인레스강(Stainless Steel)이나 티타늄(Ti) 합금으로 이루어지므로 대략 0.5% 이상의 외력이 가해지면 영구적으로 변형되어 직선의 형상을 잃게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점으로 해결하기 위해 창안된 것으로서, 시술부위에 대한 의료용 관형나사못의 삽입을 가이드하되, 외력에 의해 변형되더라도 곧 자체적으로 복원이 이루어지도록 자기형상을 기억할 수 있는 합금으로 형성되어 직선성을 유지할 수 있는 수술용 가이드핀을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수술용 가이드핀은, 의료용 관형나사못의 삽입을 가이드하는 수술용 가이드핀에 있어서, 선단이 뾰족한 핀형 몸체를 갖되 상기 선단에 인접한 부분에는 스크류 구조가 형성되고, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 형상기억합금은, 40 ~ 50원자%의 티타늄(Ti)과, 50 ~ 60원자%의 니켈(Ni)로 조성된 티타늄니켈(TiNi) 합금으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 티타늄니켈(TiNi) 합금에는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 코발트(Co) 및 철(Fe)로 이루어진 금속군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 원소가 25원자% 이하로 더 첨가될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 의료용 관형나사못(Cannulated Screw)을 가이드하는 수술용 가이드핀의 제조방법에 있어서, (a) 1 ~ 5㎜의 직경을 갖는 형상기억합금의 와이어를 냉간가공하는 단계; (b) 상기 냉간가공된 와이어를 300 ~ 850℃ 사이의 온도에서 잡아당겨서 구속하여 직선으로 형상기억 열처리하는 단계; (c) 상기 형상기억 열처리된 와이어를 소정 길이로 절단하는 단계; 및 (d) 상기 절단된 와이어의 선단에 인접한 부분에 스크류 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법이 제공된다.

상기 (a)단계의 냉간가공은, 상기 와이어의 단면 감소비가 5 ~ 30%가 되도록 진행되는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계의 열처리는, 300 ~ 600℃의 온도 조건에서 8분 이상동안 진행될 수 있다.

또한, 상기 (c)단계의 절단은, 와이어의 길이가 50 ~ 600㎜가 되도록 진행되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 외관을 도시하는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 선단이 뾰족한 핀(Pin)형 몸체를 갖는 한편, 상기 핀형 몸체(100)가 형상기억합금(Shape memory alloy)으로 이루어진 구성을 갖는다.

핀형 몸체(100)은 그 선단 부분이 바람직하게 원추형으로 가공됨으로써 뾰족하게 형성된다. 또한, 상기 선단에 인접한 부분에는 시술부위로의 진입을 위한 스크류(Screw) 구조(101)가 형성된다. 여기서, 상기 스크류 구조(101)를 이루는 나사산의 높이는 예컨대, 1.2㎜, 3㎜ 등으로 형성될 수 있으며, 그 피치(Pitch)는 예컨대, 0.25㎜, 0.5㎜ 등으로 형성될 수 있다.

도 2의 구성도를 참조할 때, 상기 핀형 몸체(100)는 통상의 관형나사못에 대한 원활한 가이드 작용과, 시술부위에 대한 바람직한 삽입효율 등을 고려할 때, 직경 A가 1 ~ 5㎜, 길이 B는 50 ~ 600㎜, 선단으로부터 스크류 구조(101)까지의 길이 C는 10 ~ 15㎜, 선단 원추구조의 경사각 α는 대략 15 ~ 40˚정도의 수치를 갖도록 형성될 수 있다.

상기 핀형 몸체(100)의 소재가 되는 형상기억합금은 실온(또는 저온)에서 변형시켜도 소정 온도로 가열하면 변형 전의 형태로 되돌아가는 성질을 갖는 합금으로서, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 주성분으로 하여 형성된다.

바람직하게 상기 상기 형상기억합금은, 대략 10% 내외의 변형에도 무리없이 복원될 수 있는 형상기억특성이 구비되도록 40 ~ 50원자%의 티타늄(Ti)과, 50 ~ 60원자%의 니켈(Ni)로 조성된 티타늄니켈(TiNi) 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)의 보다 바람직한 조성비는 각각 44 ~ 49.5원자%와 50.5 ~ 56원자%이다. 아울러, 상기 티타늄니켈(TiNi) 합금에는 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 코발트(Co) 및 철(Fe)로 이루어진 금속군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 원소가 25원자% 이하로 더 첨가될 수 있다. 이와 조성의 티타늄니켈(TiNi) 합금은, 0 ~ +40℃의 범위에서 일정한 임계응력을 유지하되, 250 ~ 500MPa의 범위에 해당하는 임계응력 특성을 제공하게 된다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 제조과정이 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 먼저 1 ~ 5㎜의 직경을 갖는 형상기억합금의 와이어에 대한 냉간가공(Cold working)이 진행된다(단계 S100). 상기 냉간가공은 형상기억합금 와이어에 대하여 재결정온도 이하로 소성변형을 주는 공정으로서 바람직하게는 상기 와이어의 단면 감소비가 5 ~ 30%가 되도록 진행될 수 있다.

상기 냉간가공이 완료된 후에는, 와이어를 300 ~ 850℃ 사이의 온도에서 잡아당겨서 구속하여 직선 형태로 형상기억 열처리하는 공정이 수행된다(단계 S110). 이러한 열처리 공정은, 가이드핀에 요구되는 강도나 탄성특성, 형상기억효과 등을 감안하여 300 ~ 600℃의 온도 조건에서 8분 이상동안 수행되는 것이 보다 바람직하다.

이어서, 열처리된 와이어를 소정 길이로 절단하는 공정이 수행되는데(단계 S120). 이때 절단정도는 와이어의 길이가 50 ~ 600㎜가 되도록 진행되는 것이 바람직하다.

계속해서, 상기 절단된 와이어의 선단에 인접한 부분을 선반가공하여 스크류 구조(101)를 형성하는 공정이 수행됨으로써 제조공정이 마무리된다(단계 S130).

도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 사용예가 도시되어 있다. 도면에 나타난 바와 같이, 본 발명의 수술용 가이드핀은 선단 부분에 스크류 구조(12)가 형성되어 있는 의료용 관형나사못(10)의 중공(11)을 관통하도록 종입되어 시술부위에 대한 상기 관형나사못(10)의 삽입을 가이드하게 된다. 특히, 본 발명의 수술용 가이드핀은 그 핀형 몸체(100)가 형상기억합금으로 이루어지므로 외력에 의해 그 형태가 변형되더라도 사용온도에서 자체적으로 원래 상태로 복원된다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따른 수술용 가이드핀에는 예컨대, 10% 정도의 변형에 대해서도 자체적으로 형상이 복원되는 기능이 구비되므로 기존 제품에 비해 장시간 반복하여 사용할 수 있는 경제성이 있다.

또한, 본 발명은 사용온도 내에서 형상기억특성에 의해 직선성이 유지되므로 관형나사못을 이용한 시술을 보다 정밀하고도 안정적으로 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 외관을 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 측면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 제조과정을 도시하는 흐름도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수술용 가이드핀의 사용예를 도시하는 분해사시도.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10...관형나사못 100...핀형 몸체

12,101...스크류 구조

Claims (7)

1. 의료용 관형나사못(Cannulated Screw)의 삽입을 가이드하는 수술용 가이드핀에 있어서,

   선단이 뾰족한 핀형 몸체를 갖되 상기 선단에 인접한 부분에는 스크류 구조가 형성되고, 티타늄(Ti)과 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 형상기억합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 형상기억합금은, 40 ~ 50원자%의 티타늄(Ti)과, 50 ~ 60원자%의 니켈(Ni)로 조성된 티타늄니켈(TiNi) 합금인 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀.
3. 제 2항에 있어서, 상기 티타늄니켈(TiNi) 합금에는,

   몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 코발트(Co) 및 철(Fe)로 이루어진 금속군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 원소가 25원자% 이하로 더 첨가된 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀.
4. 의료용 관형나사못(Cannulated Screw)의 삽입을 가이드하는 수술용 가이드핀의 제조방법에 있어서,

   (a) 1 ~ 5㎜의 직경을 갖는 형상기억합금의 와이어를 냉간가공하는 단계;

   (b) 상기 냉간가공된 와이어를 300 ~ 850℃ 사이의 온도에서 잡아당겨서 구속하여 직선으로 형상기억 열처리하는 단계;

   (c) 상기 형상기억 열처리된 와이어를 소정 길이로 절단하는 단계; 및

   (d) 상기 절단된 와이어의 선단에 인접한 부분에 스크류 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 (a)단계의 냉간가공이, 상기 와이어의 단면 감소비가 5 ~ 30%가 되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 (b)단계의 열처리가, 300 ~ 600℃의 온도 조건에서 8분 이상동안 진행되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 (c)단계의 절단이, 와이어의 길이가 50 ~ 600㎜가 되도록 진행되는 것을 특징으로 하는 수술용 가이드핀 제조방법.