KR20080042341A - 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 제조 방법 및 조성물 - Google Patents

2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 제조 방법 및 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 척추의 마디와 마디 사이에 삽입되어 눌려진 척추를 들어올릴 수 있도록 하는 척추 교정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일 측면은 일체형으로 이루어져 중앙부에 너트공(14)이 형성되고 타측은 상하 몸체(11a)(11b)가 벌어질 수 있도록 개구부(12)가 형성된 몸체(11)와; 상기 몸체(11) 내부에는 공간부(15)가 형성되어 유동부재(16)가 위치하며, 공간부 일측 몸체 내면 상하부에 형성되어 상부 몸체(11a)와 하부몸체(11b)가 탄발되도록 형성된 절결부(18a)(18b)와; 상기 공간부(15)에 위치한 유동부재(16)의 경사면(17)과 대응 되도록 개구부 측의 상 하부몸체(11a)(11b) 입구 내면에 형성된 테이퍼부(13)와; 상기 공간부에 끼워진 유동부재의 일측에는 너트공(14)으로 인입된 스크류봉(19)이 연결된 구성으로서,
본 발명의 척추교정장치는 좁아진 척추 마디의 간격을 간단 용이하게 올려 교정할 수 있도록 하는 동시에 교정장치의 보형물을 성형시 물성이 서로 다른 2종으로 구성하여 내마모성, 내화학성, 굽힘 강도, 인장 강도, 내구성, 내식성, 유연성, 경도 등에 탁월한 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
척추, 교정장치. 세라믹, 플라스틱, 보형물

Description

2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치와 그 제조 방법 및 조성물{The corrective apparatus for the spinal cord made of two materials having different physical properties each other, manufacturing method and compound thereof}
도 1은 본 발명의 척추 교정장치 사시도.
도 2는 본 발명의 척추 교정장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 척추 교정장치의 작동상태를 나타낸 단계별 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 척추 교정장치의 사용상태 예시도.
도 5는 본 발명의 플라스틱 소재(peek)와 다른 합성수지들과의 감마선 흡수량을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 척추 교정장치의 제조공정도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10:교정장치 11:몸체
11a:상부몸체 11b;하부몸체
12:개구부 13:테이퍼부
14:너트공 15:공간부
16:유동부재 17:경사면
18a,18b:절결부 19:스크류부재
20:요철 21:중공부
본 발명은 척추의 마디와 마디 사이에 삽입되어 눌려진 척추를 들어올릴 수 있도록 하는 척추 교정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 척추교정장치의 몸체 내부에 유동부재가 위치되어 슬라이딩 되면서 상 하부 몸체를 들어올리도록 구성하여 좁아진 척추 마디의 간격을 간단 용이하게 교정할 수 있도록 하는 동시에, 교정장치의 몸체를 성형시 물성이 서로 다른 2종으로 제작하여 내마모성, 내화학성, 굽힘 강도, 압축 강도, 내구성, 내식성, 유연성 경도 등이 탁월하도록 하고 피로현상을 방지하여 염증 및 변형 없이 반 영구적으로 사용할 수 있도록 한 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
척추의 질병으로는 여러 가지가 있으나, 이중에서도 디스크와 척추 협착증이 그 대표적인 질병이라 할 수 있다.
따라서 기존에는 척추교정장치의 보형물로서 플라스틱, 티타늄 등의 단일소재로 형성함으로서 여러 가지 문제점이 있었다. 즉, 플라스틱의 경우 신축성과 가공성은 양호하나 내마모성과 내화학성, 내식성이 약하여 피부세포와 접촉시 시간이 지남에 따라서 거식세포에 의한 염증이 발생되는 문제점이 있으며, 또한 사람의 체 질에 따라서 내화학성이 약하여 염증과 변형등의 부작용에 의하여 재수술을 하는 문제점이 있으며, 티타늄의 경우에는 강도, 인장강도, 내구성등은 탁월하나, 유연성 내화학성 등이 떨어지는 문제점이 있었다.
특히, 플라스틱과 티타늄 재로 이루어진 척추 보형재는 내화학성에 의한 가수분해가 일어나 환자의 체질에 따라서 부작용이 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 척추교정장치의 몸체 내부에 위치되어 슬라이딩 되면서 상 하부 몸체를 들어올리도록 구성하여 좁아진 척추 마디의 간격을 간단 용이하게 교정할 수 있도록 하는 목적과 척추 보형물인 교정장치의 몸체를 성형시 물성이 서로 다른 2종으로 구성하여 내마모성, 내화학성, 굽힘 강도, 압축 강도, 내구성, 내식성, 유연성 경도 등이 탁월하도록 하여 피로현상을 방지하여 염증 및 변형 없이 반 영구적으로 사용할 수 있도록 한 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 및 제조 방법을 제공 함을 목적으로 한 것이다.
이와 같은 목적을 갖는 본 발명은 일측면에 너트공이 형성되고 타측은 상하 벌어질 수 있도록 개구부가 형성된 몸체를 성형하되 몸체의 외면층은 복합 세라믹층으로 이루어지고 내면층은 플라스틱층으로 형성하며, 몸체 내부에는 경사면을 갖는 유동부재가 위치하여 일측에 형성된 개구부의 내면 테이퍼부를 밀어 벌려 주도록함으로서 척추 마디를 간단 용이하게 들러 올려 척추를 교정할 수 있도록 구성된 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치를 제공함으로써, 척추의 교정이 간단 용이하고 시술 후 가수분해에 의한 염증발생과 변형이 없을 뿐만 아니라 세라믹에 의한 생체호환성을 가지므로써 세포독성, 신체독성, 자극성 등의 어떠한 거시적 반응이 나타나지 않는 생체친화적인 척추 보형물을 제공할 수 있도록 한 것이다.
이하 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
척추(30)의 마디와 마디 사이에 삽입되어 척추(30)를 교정할 수 있도록 된 교정장치에 있어서,
일측면은 일체형으로 이루어져 중앙부에 너트공(14)이 형성되고 타측은 상하 몸체(11a)(11b)가 벌어질 수 있도록 개구부(12)가 형성된 몸체(11)와;
상기 몸체(11) 내부에는 공간부(15)가 형성되어 유동부재(16)가 위치하며 공간부 일측 몸체 내면 상하부에 형성되어 상부 몸체(11a)와 하부몸체(11b)가 탄발되도록 형성된 절결부(18a)(18b)와;
상기 공간부(15)에 위치한 유동부재(16)의 경사면(17)과 대응 되도록 개구부 측의 상 하부몸체(11a)(11b) 입구 내면에 형성된 테이퍼부(13)와;
상기 공간부에 끼워진 유동부재의 일측에는 너트공(14)으로 인입된 스크류부재(19)이 연결된 척추 교정 장치(10)의 구성이다.
상기 몸체(11)는 상 하부몸체(11a)(11b) 외면에 다수의 요철(20)이 형성되어 척추에 부착되도록 척추 교정장치가 구성된다.
상기 몸체와 유동부재는 수직선상으로 관통되게 중공부(21)가 각각 구성되어 세포가 증식되도록 척추교정장치가 구성된다.
상기 몸체는 2중 구조의 단면으로 이루어져 외면층(A)은 세라믹 소재로 이루어지고 내면층(B)은 플라스틱소재로 척추 교정장치가 구성된다.
상기와 같이 이루어진 척추 교정장치의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
스테인레스, 코발트크롬, 티타늄합금, 특수 플라스틱제 등의 소재를 이용하여 형성한 척추 교장치에 있어서,
척추교정장치를 형성하기 위해 선택한 세라믹 소재와 부재료를 선택하여 혼합하여 복합 세라믹을 조성하는 공정과;
상기 준비된 복합 세라막분말 100중량%에 바인드 이투륨(Y203 )0.3∼0.7중량%를 혼합하여 스프레이 방식으로 80℃의 챔버 내에서 구상화하는 공정과;
상기 구상화된 복합세라믹 분말을 척추교정장치의 몸체와 유동부재의 형상으로된 형틀 내에 각각 넣고 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형하는 공정과;
상기 프레스 성형공정에 의해 성형된 몸체 또는 유동부재를 소결로에서 온도 800∼1200℃에서 2∼4시간동안 1차 소성하고, 온도1500∼ 1700℃에서 4∼6시간 동안 연속적으로 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;
상기 성형된 복합세라믹 성형체가 성형틀에 내장된 상태에서 플라스틱 용융액을 주입하는 공정과;
상기 복합세라믹 성형체 상부에 주입된 플라스틱 용융액을 냉각하는 공정과;
복합세라믹과 플라스틱이 일체화된 성형체를 탈형시켜 외면과 내면을 연마기 로 연마하는 공정으로 척추교정장치가 제조된다.
또한 유동부재 일측에 결합되는 스크류봉 역시 상기와 같은 방법으로 성형된 후 외면에 스크류를 형성하는 공정으로 제조된다.
또한 상기 몸체 일측에 형성되는 너트공과 유동부재 일측에 형성되는 연결공은 소정의 형상으로 성형 및 연마한 후 통상의 방법으로 형성한다.
상기 복합세라믹은, 산화지르코니아(ZrO2) 20±0.5중량%, 산화알루미늄(Al203) 80±0.5중량%으로 이루어진 복합 지르코니아 세라믹 분말로 조성할 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 상기 복합 세라믹은, 실리콘나이트라이드(Si3N4) 95%, 산화이트륨(Y2O3) 5%을 혼합하여 복합 실리콘나이트라이드 세라믹 분말로 조성할 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 척추 교정장치를 형성하는 복합세라믹의 조성물은 산화지르코니아(ZrO2) 85∼91%, 산화이트륨(Y203) 4.95∼8.4%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.5%, 산화알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35%, 산화규소(SiO2) 0.02%, 산화철(Fe2O3)0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%로로 조성한다.
또한 척추 교정장치의 복합세라믹은, 실리콘나이트라이드(Si3N4) 85∼91%, 산화이트륨 (Y2O3) 4.95∼8.4%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.0%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼ 0.3%, 산화티탄(TiO2)0.4%로로 조성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1 단계: 복합세라믹 조성공정
먼저 척추 교정장치를 성형하기 전에 척추 교정창치의 조성물을 준비한다.
척추 교정장치는 인체 내부에 설치되는 것을 감안하여 인체의 세포조직에 거시적반응이 일어나지 않는 적합한 재료를 선택하기 위해서 본 발명에서는 세라믹을 선택하였다. 지금까지 인체의 보형물로 사용되는 재료로서는 플라스틱, 티타늄 등이 사용되어 왔으나 최근에는 이들 재료보다 더 인체에 친화적인 세라믹 소재가 개발되고 있다. 세라믹소재는 인체에 적용하기 앞서 산업분야에서 더 널리 사용되어 그 효능이 입증되고 있다. 즉, 세라믹 소재를 이용한 야채, 물고기, 육류 등의 포장용기, 식품포장용기, 세라믹 의류, 세라믹 동기를 갖는 운동기구, 세라믹 벽지 등 산업사회 전분야에서 사용되어지고 있다.
세락믹은, 고온에서 구워 만든 비금속 무기질 고체 재료. 유리, 도자기, 시멘트, 내화물이며, 원적외선이 방출되어 식품을 신선하게 하는 성질이 있으며, 인 체에 접촉시 혈액순환과 신진대사를 원활하게 하는 성질이 있는 것으로 널리 알려져 있다.
본 발명에서는 척추 교정장치를 성형하기 위한 소재로서 세라믹의 조성물을, 산화 지르코니아(ZrO2) 85∼91 중량%, 산화이트륨(Y203) 4.95∼8.4 중량%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.5 중량%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35 중량%, 산화규소(SiO2) 0.02 중량%, 산화철(Fe2O3) 0.01 중량%, 산화나트륨(Na2O) 0.04 중량%로 조성한다.
또한 다른 실시 예로서 복합세라믹은, 실리콘나이트라이드(Si3N4) 85∼91 중량%, 산화이트륨 (Y2O3) 4.95∼8.4 중량%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.0 중량%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.3 중량%, 산화티탄(TiO2)0.4 중량%로 조성하여 실시할 수 있다.
제2 단계: 복합세라믹 구상화 공정
상기 준비된 복합 세라막분말 100중량%에 바인드 이투륨(Y203 )0.3∼0.7중량%를 혼합하여 스프레이 방식으로 80℃의 챔버 내에서 구상화를 실시하여 세라믹 구상화 분말을 만든다.
상기 복합 세라믹을 구상화하기 위해서는 챔버 내에서 세라믹 분말에 물을 스프레이 하면서 챔버 내의 온도를 80℃에서 실시한다.
상기와 같이 구상화된 복합 세라믹 분말은 차후 성형틀에 넣고 프레스로 가압 성형시 기포 발생의 문제점, 알갱기가 스프레이 되지 않은 상태로 남아 차후 소성시 연소 형태로 남는 것 등을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 공정에서 세라믹을 구상화하지 않고 반죽상태로 할 수도 있으나 반죽상태로 형성할 경우에는 숙성 시간을 충분히 거쳐 반죽 내부에 공극이 생기지 않도록 주의한다.
따라서, 세라믹 분말을 일정한 형태를 갖는 성형체로 형성할 경우에는 온도 80℃의 챔버 내에서 물로 스프레이 하면서 구상화 분말로 형성하는 것이 가장 바람직하다.
제 3 단계: 성형공정
상기 구상화된 복합세라믹 분말을 척추교정장치의 몸체와 유동부재의 형상으로된 형틀 내에 각각 넣고 프레스 압력 1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형한다.
이때 형틀에 구상화된 복합세라믹 분말을 넣고 프레스로 가압하는 기술적인 수단은 통상의 방법으로 행해진다.
따라서, 본 발명에서는 척추교정장치의 몸체와 유동 부재의 형틀과 이를 가압하는 프레스의 구조 설명을 생략하기로 한다.
또한 본 발명에서 사용되는 프레스는 압력 1ton/㎠∼2ton/㎠이면 충분히 성형할 수 있는 것으로 그 이상의 크기로 된 프레스는 불필요하다.
본 공정에서는 성형틀을 이용하여 교정장치(10)의 몸체(11)와 유동부재(16), 스크류부재(19) 등을 성형시 각각의 성형틀을 사용하게 되는 데, 이때 성형틀 내부에 복합 세라믹분말을 넣고 프레스로 가압하여 성형한 다음 소성 및 소결시킨 후 다시 성형틀에 넣고 플라스틱(PEEK)을 용융시켜 소결시키면 교정장치의 외면층(A)은 세라믹층으로 이루어지고 내면층(B)은 플라스틱층으로 이루어진다.
또한 다른 실시 예로서 교정창치의 내면 성형틀에 복합세라믹을 내장시키고 프레스로 가압 성형한 후 이를 외면 성형틀에 플라스틱을 용융시켜 부은 다음 내면 성형틀에서 성형된 복합 세라믹 성형물을 내장시켜 소결시키면 교정장치는 외면층은 플라스틱 층으로 이루어지고 내면층은 복합 세라믹층으로 이루어져 이종의 소재로 이루어진 교정장치를 제공할 수 있으나 본 발명에서는 생체와 호환성을 갖기 위해 외면층이 세라믹으로 이루어지는 것이 바람직하다.
물론 본 발명에서는 복합 세라믹분말 또는 플라스틱분말 만을 성형틀 내부에 충진시키고 프레스로 가압하여 성형체를 성형한 후 소성 및 소결할 수 있다.
이때 플라스틱과 복합세라믹의 소성온도는 서로 상이하다. 따라서 복합 세라믹과 플라스틱의 소성 온도는 차후 실시되는 공정에서 상세히 설명하기로 한다.
제 4 단계: 소성 및 소결공정
상기 성형 공정에서 성형 된 복합세라믹의 성형체는 소성로에서 온도 800∼1200℃에서 2∼4시간동안 1차 소성하고, 온도1500∼ 1700℃에서 4∼6시간 동안 연속적으로 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정을 실시한다.
본 공정에서 실시하는 상기 온도는 교정장치가 복합세라믹 층으로만 이루어져 프레스로 가압성형한 후 이를 소성하는 것이며, 플라스틱 소재를 복합적으로 사용할 경우에는 별도로 용융시켜 그 상부에 부어 소결시킨다.
따라서, 교정장치를 이중 구조로 성형할 경우에는 먼저 복합세라믹으로 교정장치의 몸체 외면층(A) 또는 내면층(B)을 성형시킨 후 플라스틱을 용융시켜 내면층 또는 외면층이 형성되도록 한다.
제 5 단계: 플라스틱 주입 단계
상기와 같이 성형틀에 내장된 복합세라믹을 프레스로 가압성형하여 소성공정과 소결공정을 거친 후에는 별도의 성형틀 또는 프레스로 가압하여 성형한 성형틀에 복합 세라믹으로 이루어진 성형체를 넣고 그 상부에 플라스틱 용융액을 주입하여 냉각시키면 척추교정장치의 몸체 외면층은 세라믹층을 형성하고 내면층 플라스 틱층으로 이루어진 2종의 물성을 갖는 척추 보형물을 형성할 수 있다.
제 6 단계 연마 및 세척
상기와 같이 교정장치의 몸체 또는 유동부재, 스크류부재를 성형시 외면과 내면이 서로 다른 물성을 갖는 복합 세라믹층과 플라스틱 층이 일체형이 되도록 성형한 후에는 성형체를 성형틀에서 탈형시켜 외면 또는 내면을 연마기로 연마 공정을 실시한 후 세척 건조시켜 검사한 다음 포장하게 된다.
본 공정에서 실시되는 연마공정은 통상의 연마기를 사용하여 척추 교정장치의 외면 또는 내면을 연마하게 된다.
또한 본 발명에서 사용되는 플라스틱은 인체에 사용되는 것으로서, 내열성, 내마모성, 내화학성, 내가수분해성을 갖는 것으로서 그 용융점은 343℃이며, 혼합물의 전형적인 유리전이온도는 143℃이다.
본 발명에서 실시되는 세라믹과 플라스틱의 물성을 살펴보면 표1과 2와 같다.
Figure 112006082146269-PAT00001
상기 표1은 세라믹과 스텐레스, 베어링강을 비교한 물성표로서 그 특징을 살펴보면, 세라믹은 기존에 사용된 스텐레스에 비하여 절연체이고 고온강도, 내식성, 내마모성, 고경도 임을 알 수 있는 바, 기존의 스텐레스에 비하여 세라믹이 인체에 친화적임을 알 수 있다.
Figure 112006082146269-PAT00002
상기 표2는 플라스틱 물성표로서 기계적성질, 열적성질, 화학적성질, 전기적인 성질이 기타 나이론, 포리아세탈, 염화비닐 등과 비교할 때 매우 우수함을 알 수 있다.
상기와 같은 제조공정에 의해 완성된 본 발명의 척추교정장치를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 척추 교정장치 사시도이고, 도 2는 본 발명의 척추 교정장치의 단면도로서, 교정장치의 몸체(11) 일측면은 상하부 몸체(11a)(11b)가 연결되도록 일체형으로 이루어지고 타측은 상하 벌어질 수 있도록 개구부(12)가 형성된다. 상기 몸체(11) 일측의 연결부는 중앙부에 너트공(14)이 형성되며, 너트공(14)에는 유동부재(16) 일측과 연결된 스크류 부재(19)가 나사결합된다.
상기 교정장치(10)의 몸체(11) 내부에는 공간부(15)가 형성되어 유동부재(16)가 위치하며 공간부(15) 일측 몸체(11) 말단부는 개구부(12)가 형성되어 상 하부 몸체(11a)(11b)가 벌어질 수 있도록 구성된 것이다.
상기 개구부(12)는 공간부(15) 내측 상하부에 테이퍼부(13)가 형성되어 유동부재(16)일측 선단 상하부에 형성된 경사면(17)과 대응되어 스크류부재(19)의 회전에 의하여 유동부재(16)가 직선이동하면서 개구부(12)를 벌려 척추와 척추 사이를 들어올릴 수 있게 된 것이다.
상기 개구부(12)의 타측 너트공(14) 위치의 상하부에는 절결부(18a)(18b)가 형성되어 유동부재(16)의 경사면(17)이 개구부(12)의 내측 테이퍼부(13 )에서 슬라이딩 되면서 개구부(13)를 벌리게 되는데 이때 타측에 형성된 절결부(18a)(18b)가 탄발되어 상하부 몸체(18a)(18b)가 신축성을 갖는 동시에 탄발된다.
또한 척추 교정장치의 상하부 몸체(11a)(11b) 외면에는 다수의 요철(20)이 형성되어 척추(30)의 마디 사이에 설치시 세포가 활착되도록 함으로서 척추교정장치가 견고하게 설치될 수 있도록 한 것이다.
또한 척추교정장치의 몸체 중앙부와 공간부에 끼워지는 유동부재(16)의 중앙부에는 수직선상의 중공부(21)가 형성되어 연골세포 등이 증식될 수 있도록 한 것이다.
본 고안의 척추 교정장치(10)의 몸체는 도 2와 같이 내면층과 외면층으로 구성되며, 외면층(A)과 내면층(B)의 소재는 복합 세라믹 또는 플라스틱(PEEK) 중 어느 하나로 이루어져 몸체는 2가지의 물성을 갖는 소재로 이루어진 것이다.
따라서, 척추(30) 또는 피부세포와 직접 접촉되는 부분은 세라믹소재가 위치하도록 하고, 그 내 부는 플라스틱으로 함으로서 피부세포가 활착력이 증진되도록 하여 수술 후 회복이 빠를 수 있도록 하였다.
물론 상기 본 발명에서 사용되는 세라믹소재와 플라스틱소재는 모두 인체에 해가 없으나, 특히, 세라믹 소재의 경우에는 원적외선이 방사되어 세포를 활성화시켜 활착력을 증진시키고 염증을 방지하여 생체호환성을 갖는 작용을 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 세라믹은 원적외선이 방사되고 원적외선은 혈액 순환을 촉진하고 신진대사를 원활하게 하며 신선함을 유지시키는 작용을 한다는 것은 이미 다른 분야에서 입증된 것으로 본 발명에서는 세라믹에서 방사되는 원적외선의 효능과 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 척추 교정장치의 작동상태를 나타낸 구성도로서, 본 발명의 척추 교정장치(10)를 디스크환자의 척추(30) 마디와 마디 사이(예:4번 척추와 5번 척추 사이 도는 5번 척추와 6번 척추 사이 등)에 끼운 다음 공구를 이용하여 스크류부재(19)를 회전시키면 스크류부재(19)가 몸체(11) 일측에 형성된 너트공(14)에 의해 공간부 측으로 밀려 들어가면서 공간부(15)에 위치한 유동부재(16)를 밀어 몸체(11)의 개구부(12) 측으로 이동되도록 한다.
상기 유동부재(16)가 개구부(12) 측으로 밀리면서 경사면(17)이 몸체(11)의 개구부(12) 내측 테이퍼부(13)를 밀게 됨으로 몸체의 개구부는 상하로 벌어져 상 하부에 위치한 척추(30)를 들어올리게 된다.
이때 몸체 일측에 형성된 개구부(12)가 벌어지는 동시에 타측 방향의 공간부 내측 상하부에는 절결부(18a)(18b)가 형성되어 개구부(12)가 벌어짐에 따라서 신축성을 가질 수 있도록 한다.
본 발명의 교정장치는 환자의 디스크 수축정도에 따라서 스크류부재(19)와 유동부재(16)를 개구부(12)측으로 이동시켜 척추(30) 마디와 마디의 간격을 벌릴 수 있도록 된 것이다.
또한, 상기 스크류부재(19)와 유동부재(16)의 연결부는 스크류부재(19)가 회전만 되도록 구성된 것이므로 스크류부재(19)가 몸체의 너트공(14)을 통하여 인입시 유동부재(16)와의 연결부가 방해되지는 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 척추 교정장치의 사용상태 예시도로서, 디스크 환자의 척추에 본 발명의 교정장치를 삽입한 상태를 나타낸 것이다.
상기 도 4는 본 발명의 상용상태를 예시한 것으로서 실제 환자 척추에 삽입시에는 척추 마디와 마디 사이에 연골이 존재하나 도면에 도시가 생략된 상태이다.
도 5는 본 발명의 플라스틱 소재(peek)와 다른 합성수지들과의 감마선 흡수량을 나타낸 그래프로서, 본 발명에서 사용되는 플라스틱을 PEEK-CLASSIX라 명명할 때 피크 클래식의 플라스틱 소재가 다른 합성수지 소재에 비하여 높은 흡수량을 갖는 것임을 알 수 있다. 이렇게 감마선 조사시 흡수량이 높다는 것은 지속적인 멸균 소독이 가능한 것임을 알 수 있다.
이와 같이 멸균 소독이 가능한 경우 플라스틱에 세포가 거시적 반응을 일으켜 염증 등이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 것임을 알 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 교정장치는 환자의 척추 보형물로 삽입한 후 정기적으로 감마선을 조사하여 멸균하여 관리함으로서 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있으며, 특히 세라믹의 경우에는 감마선 등으로 멸균을 하지 않더라도 세포를 활성화시켜 생체호환성을 갖는다.
도 6은 본 발명의 척추 교정장치의 제조 공정도로서, 복합세라믹을 조성하는 공정→복합세라믹을 스프레이 하면서 챔버 내에서 구성화하는 공정→구상화된 복합세레믹을 성형틀에 넣고 프레스로 가압하여 성형체를 성형하는공정→성형체를 소성하고 소결하는 공정→복합세라믹 성형체를 성형틀에 넣고 플라스틱 용융액을 주입하는 공정→성형틀에 주입된 플라스틱을 냉각시키는 공정→탈형및 연마하는 공정→검사 포장하는 공정으로 척추교정 장치의 제조 공정이 실시된다.
이와 같이 실시 되는 본 발명의 척추 교정장치는 2종의 물성으로 이루어져 마찰이 심하고 피부의 세포와 직접 접촉되는 부분에는 세라믹으로 형성하고 세포와 접촉되지 않는 내측에는 플라스틱을 사용함으로서 척추 보형물에 가해지는 피로도를 방지할 수 있도록 하는 동시에 생체호환성을 높일 수 있도록 한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 척추 보형물로 사용되는 교정장치를 성형함에 있어서 2종의 물성으로 이루어지도록 복합 세라믹과 플라스틱(PEEK)구조로 성형하여 생체친화적인 보형물을 제공함으로 시술 후 염증이 생기지 않고 세포의 활착이 잘 이루어지는 효과가 있으며, 가공성이 복잡한 세라믹과 가공성이 용이한 플라스틱을 사용함으로 교정장치의 비용을 줄일 수 있도록 하는 효과가 있으며, 또한, 척추에 삽입이 간단하고 척추의 마디와 마디를 원하는 간격으로 간단 용이하게 조절할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 척추(30)의 마디와 마디 사이에 삽입되어 척추(30)를 교정할 수 있도록 된 교정장치에 있어서,
    일측면은 열체형으로 이루어져 중앙부에 너트공(14)이 형성되고 타측은 상하 몸체(11a)(11b)가 벌어질 수 있도록 개구부(12)가 형성된 몸체(11)와;
    상기 몸체(11) 내부에는 공간부(15)가 형성되어 유동부재(16)가 위치하며 공간부 일측 몸체 내면 상하부에 형성되어 상부 몸체(11a)와 하부몸체(11b)가 타발되도록 형성된 절결부(18a)(18b)와;
    상기 공간부(15)에 위치한 유동부재(16)의 경사면(17)과 대응 되도록 개구부 측의 상 하부몸체(11a)(11b) 입구 내면에 형성된 테이퍼부(13)와;
    상기 공간부에 끼워진 유동부재의 일측에는 너트공(14)으로 인입된 스크류부재(19)가 연결된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    몸체(11)는 상 하부몸체(11a)(11b) 외면에 다수의 요철(20)이 형성되어 척추의 세포가 활착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치.
  3. 몸체와 유동부재는 수직선상으로 관통되도록 중공부(21)가 각각 구성되어 세 포가 증식되도록 형성된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치.
  4. 몸체는 2중 구조의 단면으로 이루어져 외면층(A)은 세라믹 소재로 이루어지고 내면층(B)은 플라스틱소재로 된 복층구조로 형성된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치.
  5. 스테인레스, 코발트크롬, 티타늄합금, 특수 플라스틱제 등의 소재를 이용하여 형성한 척추 교장치제조방법에 있어서,
    척추교정장치를 형성하기 위해 선택한 세라믹 소재와 부재료를 선택하여 혼합하여 복합 세라믹을 조성하는 공정과;
    상기 준비된 복합 세라막분말 100중량%에 바인드 이투륨(Y203 )0.3∼0.7중량%를 혼합하여 스프레이 방식으로 80℃의 챔버 내에서 구상화하는 공정과;
    상기 구상화된 복합세라믹 분말을 척추교정장치의 몸체와 유동부재의 형상으로된 형틀 내에 각각 넣고 프레스 압력1ton/㎠∼2ton/㎠로 성형하는 공정과;
    상기 프레스 성형공정에 의해 성형된 몸체 또는 유동부재를 소결로에서 온도 800∼1200℃에서 2∼4시간동안 1차 소성하고, 온도1500∼ 1700℃에서 4∼6시간 동안 연속적으로 소성한 다음 서서히 냉각하는 소결 공정과;
    상기 성형된 복합세라믹 성형체가 성형틀에 내장된 상태에서 플라스틱 용융액을 주입하는 공정;
    상기 복합세라믹 성형체 상부에 주입된 플라스틱 용융액을 냉각하는 공정;
    복합세라믹과 플라스틱이 일체화된 성형체를 탈형시켜 외면과 내면을 연마기로 연마하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 제조 방법.
  6. 제5항의 공정에 의해 제조되는 교정장치의 몸체 외면층을 구성하는 복합세라믹은, 산화지르코니아(ZrO2) 85∼91%, 산화이트륨(Y203) 4.95∼8.4%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.5%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.35%, 산화규소(SiO2) 0.02%, 산화철(Fe2O3)0.01%, 산화나트륨(Na2O) 0.04%로 조성된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 조성물.
  7. 제5항의 공정에 의해 제조되는 교정장치의 몸체 외면층을 구성하는 복합세라믹은 실리콘나이트라이드(Si3N4) 85∼91%, 산화이트륨 (Y2O3) 4.95∼8.4%, 질화티타늄(TiN) 3.5∼6.0%, 알루미나(Al2O3) 0.15∼0.3%, 산화티탄(TiO2)0.4%로 조성된 것을 특징으로 하는 2종의 물성으로 이루어진 척추 교정장치 조성물.
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