KR20060102826A - 임플란트 보철물과 치과 임플란트를 위한 전기유도전력전달 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치는 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되고, 자극 파형을 생성하는 자극 칩과, 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어지고, 외부로부터 무선으로 전달되는 RF 신호에 의해 전기를 유도하여 자극 칩에 전력을 공급하는 코일을 구비하는 내부 자극기와, 얼굴의 피부에 부착되고, 소정 주파수를 가지는 파형을 발생하는 파형 발생칩과, 상기 파형 발생칩에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 파형 발생칩에 발생한 파형을 내부 자극기의 코일에 전달하는 코일을 구비하는 외부 자극기를 포함한다.

상기 구성에 의하면 치과 임플란트에 삽입되는 전자 이식체인 자극 칩에 코일을 이용한 전기유도방식으로 전력을 공급하여 조기에 골융착을 시키고 골밀도를 증진시킬 수 있으며 임플란트 시술에 소요되는 기간을 줄일 수 있다.

임플란트, 전기유도, 전력전달, RF 신호, 코일.

Description

임플란트 보철물과 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치 및 방법 {Implant dental prosthesis, inductive coupled power delivery device for dental implant and method}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 보철물의 사시도,

도 2는 도 1의 단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기유도 전력전달 장치의 구성도,

도 4a와 도 4b는 도 3에 나타낸 외부 자극기의 평단면도와 정단면도,

도 5는 도 3에 나타낸 외부 자극기의 부착시 구성도,

도 6은 도 3의 장치를 실제 적용시 전기유도하는 모습을 보인 도면,

도 7a와 도 7b는 하나의 외부 자극기가 다수의 임플란트에 작용하여 전기유도하는 모습을 보인 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 외부 자극기 11 : 코일

12 : RF 발생칩 13 : 전원부

14 : 케이스 15 : 접촉면

16 : 부착부재 20 : 내부 자극기

21 : 코일 22 : 자극 칩

30 : 임플란트 보철물 31 : 임플란트 본체

32 : 어버트먼트 40 : 치조골

50 : 얼굴 피부

본 발명은 임플란트 보철물 및 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치에 관한 것으로서, 더 상게하게는 치과 임플란트에 삽입되는 전자 이식체인 자극 칩에 코일을 이용한 전기유도방식으로 전력을 공급하여 조기에 골융착을 시키고 골밀도를 증진시킬 수 있는 임플란트 보철물 및 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치 및 방법에 관한 것이다.

임플란트란 치조골에 나사모양의 티타늄으로 된 인공치근, 즉 픽스처(fixture)를 심은 후 매식된 픽스처의 주위에 뼈가 융합되어 단단해지면 그 위에 어버트먼트(abutment)를 결합하고 여기에 인공치아를 만들어 넣게 되는 것이다.

상기 임플란트는 가장 보편적인 치아수복방법인 브릿지와 비교할 때 인접된 치아나 주위의 연조직 또는 골조직을 손상시키지 않고 오로지 손상된 부분에만 시술이 가능하며, 골조직에 의해 유지되고 지지받게 되므로 계속적으로 골조직에 힘이 가해져 골조직의 흡수속도가 지연되고 저작력과 자연치아와 동등수준으로 회복될 수 있음은 물론, 심미적으로도 자연치아와 거의 유사하게 회복할 수 있어 최근에는 치아수복에 있어 임플란트 시술이 세계적인 추세이다.

이러한 임플란트는 치조골과의 융합성 향상을 위해 티타늄으로 구성되고 상단부에서 하단부까지 나사산이 형성되어 치조골에 박힐 때에는 나사를 내면서 박히게 되고, 박힌 후에는 그 재질적인 특성상 접촉되는 뼈와 융합되어 단단하게 고정된다.

그런데 실제로 임플란트가 치조골에 박힌 후 턱뼈 조직이 재생되고, 임플란트가 골융착 하는데 오랜 시간이 걸리기 때문에, 턱뼈 조직의 재생을 위하여 오랜 기간동안 시술을 해야 하고, 또 잘 융합이 되지 않아 턱뼈에서 잘 붙지 않는 문제점이 있었다.

한편, 국내 실용신안등록 제20-0327089호에는 생체전기장 유지를 위한 인공치아 수술용 임플란트가 개시되어 있다.

이 고안은 생체용 자석을 치아 임플란트 내부에 삽입하고, 그 상부에 구리판을 부착하여 생체용 자석으로 생체 전기장을 회복시켜 주는 방식으로, 조직의 재생을 도움과 동시에 체내의 조직이 임플란트와 잘 결합할 수 있게 한 것이나, 외부의 전력없이 생체용 자석만으로 생체 자기장을 보정해주는 데는 한계가 있어 상기한 문제점을 여전히 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 치과 임플란트에 삽입되는 전자 이식체인 자극 칩에 코일을 이용한 전기유도방식으로 전력을 공급하여 조기에 골융착을 시키고 골밀도를 증진시킬 수 있으며 임플란트 시술에 소요되는 기간을 줄일 수 있는 임플란트 보철물과 치과 임플란트 를 위한 전기유도 전력전달 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트 보철물은, 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에,

자극 파형을 생성하는 자극 칩과, 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어지고, 외부로부터 무선으로 전달되는 RF 신호에 의해 전기를 유도하여 자극 칩에 전력을 공급하는 코일을 구비하는 내부 자극기가 삽입되는 구성이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치는, 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되고, 자극 파형을 생성하는 자극 칩과, 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어지고, 외부로부터 무선으로 전달되는 RF 신호에 의해 전기를 유도하여 자극 칩에 전력을 공급하는 코일을 구비하는 내부 자극기와,

얼굴의 피부에 부착되고, 소정 주파수를 가지는 파형을 발생하는 파형 발생칩과, 상기 파형 발생칩에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 파형 발생칩에 발생한 파형을 내부 자극기의 코일에 전달하는 코일을 구비하는 외부 자극기를 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 방법은. 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되는 내부 자극기에, 전자 이식체인 자극 칩과 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선이 권선된 코일을 구비하고, 외부에서 RF 신호를 무선으로 코일에 전달하여, 전기유도 방식으로 코일에 유도시킴으로써 전자 칩에 필요한 전력을 공급함을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 임플란트 보철물과 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명의 이해를 돕기 위해 생체 내에 삽입되는 전자장치를 설명하기로 한다.

생체 내에 삽입되는 전자장치의 경우, 외부로부터 전력을 공급하기 위해서 경피적인(percutaneous) 방식과 투피적인(transcutaneous) 방식의 두 가지 방식이 주로 사용된다.

피부를 통해서 하는 경피적인 Percutaneous 방식은 생체 내에 삽입되어 있는 전자 장치와 체외의 배터리 또는 외부자극회로와 유선으로 연결되도록 구성된다.

이러한 전력전달 방식은 전달과정에서 전력 손실이 거의 일어나지 않고, 주고받아야 할 데이터의 손실이 전혀 일어나지 않기 때문에 단기간의 동물 실험이나 초창기 전자 이식체의 경우 주로 사용되었다.

그러나 이러한 방식은 체내에 이식된 전자 이식체인 자극 칩에 전력을 공급하기 위해 유선으로 연결된 콘센트가 체외에 있어야 하므로, 이를 통하여 2차 세균감염이 발생할 우려가 매우 크고 또한 부주의함으로 인하여 더욱 큰 상처를 발생시킬 수가 있다.

따라서 일반적으로 생체 내에 삽입되는 전자 이식체인 자극 칩에 전력을 공급하기 위해서는 transcutaneous 방식을 주로 사용하게 된다.

Transcutaneous 방식은 전자 이식체가 완전히 체내에 들어가게 되고 이를 봉합하여 외부와는 단절되게 하여 2차 감염의 우려를 제거하는 대신, 전자 이식체 주위에 생체 호환적인 도선을 사용하여 코일을 구성함으로서 외부로부터 전달되어 오는 RF 신호를 전기유도 방식으로 내부 코일에 유도시킴으로써 필요한 전력을 전자 이식체에 공급하는 방식이다.

이 방식은 현대에 생체 내에 이식되는 거의 모든 전자 이식체에 적용되는 방식이지만 파워 손실이 크고, 데이터 전달 과정에 있어서 손실을 줄이는 방법이 매우 복잡하고 어렵다.

본 발명에서는 이러한 Transcutaneous 방식으로 임플란트에 삽입되는 자극 칩에 지속적으로 전력을 공급하여 조기 골융착과 골밀도를 증진한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 보철물의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

도시한 바와 같이, 임플란트 보철물(30)은 임플란트 본체(31)에 상부에서부터 하부까지 외측으로 나사산이 형성되며, 상부의 어버트먼트(32)와는 나사 결합된다.

상기 임플란트 본체(31)에 상부에서 나사 결합된 어버트먼트(32) 내부에 본 발명에 따른 내부 자극기(20)가 삽입된다.

상기 내부 자극기(20)는 자극 파형을 생성하는 자극 칩(22)과, 동선이 권선되어 이루어지고 전기를 유도하여 자극 칩(22)에 전력을 공급하는 코일(21)로 이루어지며, 임플란트가 치조골에 박힌 상태에서 자극 파형을 생성하게 된다.

즉, 상기 자극 칩(22) 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어진 코일(21)이 구비된다.

상기 자극 칩(22)은 예를 들어 3.3V 또는 5V로 동작하며 자극 파형을 생성하기 위해서 수십uW ～ 수십mW의 전력을 공급받는다.

이러한 전력은 어버트먼트(32)가 치조골에 삽입되어 임플란트의 표면이 상, 하악에 완전히 골 융착이 일어나서, 더 이상 어버트먼트(32)가 필요치 않아 이를 제거하기 까지 계속 공급되어야 한다.

상기 자극 칩(22)에 전력을 공급하기 위해 전기를 유도하는 코일(21) 대신에 어버트먼트(32) 내부에 미도시된 배터리를 삽입해서 직접 자극 칩(22)과 연결하여 자극 파형을 생성할 수도 있다.

상기한 바와 같이 전력을 지속적으로 공급하기 위해서 배터리의 용량과 크기에 제한이 있게 된다.

즉, 현재까지 개발된 배터리의 크기는 초소형인 경우라도 어버트먼트(32)와 비슷하고, 어버트먼트(32)에 삽입되도록 작게 제작하면 용량이 줄어들어 일주일 이상 전력을 공급하여 지속적으로 자극 할 수가 없다.

본 발명에서는 지속적인 전력을 전자 칩(22)에 공급하기 위한 방법으로 바이오 텔리메트리(Bio-telemetry) 방법으로 전기를 유도하여 전력을 전달하고자 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기유도 전력전달 장치의 구성도이고, 도 4a와 도 4b는 도 3에 나타낸 외부 자극기의 평단면도와 정단면도이며, 도 6은 도 3의 장치를 실제 적용시 전기유도하는 모습을 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 얼굴 피부(50)에 부착되어 파형을 발생해서 치조골(40)에 박힌 내부 자극기(20)에 전달하는 외부 자극기(10)와, 상기 외부 자극기(10)의 전기유도에 의해 기전력을 발생하여 자극 파형을 생성하는 내부 자극기(20)를 포함한다.

외부 자극기(10) 중에서 전기유도 전력전달에 관계되는 구성부로는 코일(11), RF 발생칩(12) 및 전원부(13)를 포함하고, 내부 자극기(20)는 상기한 코일(21)과 자극 칩(22)을 포함한다.

배터리로 이루어지는 전원부(13)와 RF 발생칩(12)이 가운데 부분에 위치되고, 그 외부로 일정거리 이격된 상태에서 코일(11)이 감아지는 구성이다.

상기 RF 발생칩(12) 대신에 파형을 발생하는 칩이면 모두 사용이 가능함은 물론이다.

상기한 구성부 전체는 케이스(14)에 의해 감싸여져 보호되는 바, 상기 케이스(14)는 유연성이 좋은 실리콘 고무 등의 재질로 제작하여 잘 휘어지게 함으로써 피부의 곡면에도 잘 부착되며 입이 움직이는 경우에도 떨어지지 않도록 함이 바람직하다.

외부 자극기(10)가 치조골(40)에 박힌 임플란트 보철물(30)의 근처의 얼굴 표면(50)에 부착된 상태에서, RF 발생칩(12)은 전원부(13)인 배터리로부터 전원을 공급받아, 2.5MHz 또는 그 이하의 주파수를 가지는 파형을 발생하고, 코일(11)에서는 이 파형의 RF 신호를 내부 자극기(20)의 코일(21)에 무선으로 전달하게 된다.

여기에서 RF 신호는 그 특성상 방향의 영향을 받지 않고 전방위로 전달이 가 능하므로 외부 자극기의 접촉면(15)은 외부 자극기의 상하 어느 쪽이 되어도 무방하다.

상기 파형은 삼각파나 톱니파, 사인파 등의 다양한 파형을 발생하여 전기유도에 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 전기유도에 유리한 사인파를 발생한다.

RF 신호를 무선으로 수신한 내부 자극기(20)의 코일(21)은 전기유도에 의하여 2.5MHz 또는 그 이하의 주파수와 동일한 주파수의 유도 기전력을 만들어 내고, 유도된 기전력은 미도시된 평활회로를 거쳐서 자극 칩(22)에 전력을 공급하게 된다.

이에 따라 자극 칩(22)에서 자극 파형을 생성하여 치조골(40)을 자극하게 된다.

도 5는 도 3에 나타낸 외부 자극기의 부착시 구성도이다.

외부 자극기(10)는 RF 신호를 무선으로 전달하기 때문에 얼굴 피부(50)와의 접착면(15)이 외부 자극기(10)의 상하면 어느 면으로도 사용이 가능하다.

이 외부 자극기(10)를 얼굴 피부(50)에 부착하고자 할 때에는 부착부재(16)를 이용하는 바, 도시된 바와 같이, 부착부재(16)로 부착성 밴드를 사용하여 외부 자극기가 움직이지 않도록 부착성 밴드로 고정한 상태에서 부착성 밴드를 임플란트를 자극 할 얼굴 부위에 붙여 줄 수 있다.

또는 외부 자극기(10)의 상하 양면중 일면에 점착제를 도포하여 얼굴 표면에 붙일 수도 있다.

도 7a와 도 7b는 하나의 외부 자극기가 다수의 임플란트에 작용하여 전기유 도하는 모습을 보인 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 자극 방식에 의하여 하나의 외부 자극기(10)로 임플란트 보철물(30)에 삽입된 다수의 자극 칩(22)을 동시에 전기유도에 의해 자극할 수 있는 장점을 나타낸다.

이는 RF로 전달되는 전력의 장점을 살린 것으로 전방위로 전달되는 RF 신호에 의하여 내부의 자극 칩(22)들은 일정 크기의 유도 기전력을 얻게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 외부 자극기(10)를 여러 방향의 얼굴 표면(50)에 부착할 수 있다.

상기 외부 자극기(10) 본체인 케이스(14)가 유연성이 좋은 재질로 이루어져, 부착성 밴드와 같은 부착부재(16)를 이용하여 외부 자극기(10)를 자극하고자 하는 얼굴 표면(50) 어떤 부위에라도 부착할 수 있고, 부착된 외부 자극기(10)를 통하여 주위에 있는 내부 자극 칩(22)에 전력을 전달할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 방법은 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되는 내부 자극기(20)에, 전자 이식체인 자극 칩(22)과 상기 자극 칩(22) 주위에 생체 호환적인 도선이 권선된 코일(21)을 구비하고, 외부에서 RF 신호를 무선으로 코일(21)에 전달하여, 전기유도 방식으로 코일(21)에 유도시킴으로써 전자 칩(22)에 필요한 전력을 공급한다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청 구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되는 전자 이식체인 자극 칩에 코일을 이용한 전기유도방식으로 전력을 공급하여 조기에 골융착을 시키고 골밀도를 증진시킬 수 있으며 임플란트 시술에 소요되는 기간을 줄일 수 있다.

Claims (8)

1. 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에,

   자극 파형을 생성하는 자극 칩과, 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어지고, 외부로부터 무선으로 전달되는 RF 신호에 의해 전기를 유도하여 자극 칩에 전력을 공급하는 코일을 구비하는 내부 자극기가 삽입됨을 특징으로 하는 임플란트 보철물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 내부 자극기는 임플란트 본체 상부에 결합되는 어버트먼트에 내삽됨을 특징으로 하는 임플란트 보철물.
3. 인공치아 이식에 사용되는 치과 임플란트에 삽입되고, 자극 파형을 생성하는 자극 칩과, 상기 자극 칩 주위에 생체 호환적인 도선을 권선하여 이루어지고, 외부로부터 무선으로 전달되는 RF 신호에 의해 전기를 유도하여 자극 칩에 전력을 공급하는 코일을 구비하는 내부 자극기; 및

   얼굴의 피부에 부착되고, 소정 주파수를 가지는 파형을 발생하는 파형 발생칩과, 상기 파형 발생칩에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 파형 발생칩에 발생한 파형을 내부 자극기의 코일에 전달하는 코일을 구비하는 외부 자극기를 포함하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 외부 자극기에 구비되는 구성부 전체는 실리콘 고무와 같은 유연성이 좋은 물질로 감싸여져 보호됨을 특징으로 하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 외부 자극기는 RF를 통하여 무선으로 파형을 전달함을 특징으로 하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치.
6. 제3항 또는 제5항에 있어서,

   상기 파형은 2.5MHz 또는 그 이하의 주파수를 가지는 사인파형인 것을 특징으로 하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치.
7. 제3항에 있어서,

   하나의 외부 자극기에서 전달하는 RF 신호에 의하여 그 주위에 있는 다수의 자극 칩이 유도 기전력을 얻게 됨을 특징으로 하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 장치.
8. 치과 임플란트에 삽입되는 내부 자극기에, 전자 이식체인 자극 칩과 상기 자 극 칩 주위에 생체 호환적인 도선이 권선된 코일을 구비하고, 외부에서 RF 신호를 무선으로 코일에 전달하여, 전기유도 방식으로 코일에 유도시킴으로써 전자 칩에 필요한 전력을 공급함을 특징으로 하는 치과 임플란트를 위한 전기유도 전력전달 방법.

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