KR20170021169A - 깁스 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 깁스 구조체에 관한 것으로, 평판형으로 제작되고 길이방향 일단과 타단이 맞닿게 원형으로 말아서 사용하며 피부와 접촉하는 접촉부재(110)와, 상기 접촉부재(110)의 외경을 감싸 고정하도록 원통형상으로 형성되고 상기 접촉부재(110)가 삽입되는 삽입홀(121)이 형성되는 캐스트부재(120)와, 상기 접촉부재(110)와 상기 캐스트부재(120)에 형성되어 상기 접촉부재(110)와 상기 캐스트부재(120)의 결합이 이루어지도록 하는 양각 결합부(117) 및 음각 결합부(123)를 포함한다.
본 발명은 깁스 시술이 용이하고, 깁스 시술 후 공기순환이 원활하여 환부의 가려움 및 피부거부반응 등을 방지할 수 있으며, 탈부착이 용이하여 소모성으로 교체가 가능하므로 위생 및 청결을 증진시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

깁스 구조체{CAST STRUCTURE}

본 발명은 깁스 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염좌, 탈구 등 골절한 환부를 고정하는 깁스 구조체에 관한 것이다.

깁스는 염좌, 탈구 등 골절한 환부를 석고 캐스트(cast)로 고정하여 환부의 변형을 막고 회복하도록 한다.

그러나 석고는 초기 환부에 맞춰서 경화될 때 고온이 발생하여 화상을 입을 수 있으며, 부피가 크고 무거워 일상생활을 소화하기에 무리를 준다. 또한, 통풍이 안되고 수분에 취약하므로 위생 및 청결을 유지하기 어렵다.

이로 인해, 장기간 석고 캐스트를 착용시 가려움증을 유발하고 피부 손상 및 세균 감염의 우려가 있으며, 심한 경우 석고 캐스트에 신경 혈관이 눌러 지각이상이 발생하는 등 다양한 불편함을 유발한다.

석고 캐스트의 단점을 개선하고자 최근에는, 환부에 스타키넷(stokinet)을 감고 그 위에 솜 붕대를 감아서 완충을 시킨 다음, 그 위에 석고 붕대나 수경화성 캐스팅 테이프(casting tape) 등을 일정 두께로 수회 감아서 환부가 움직이지 않도록 경화시키는 깁스 시술을 시행하고 있다.

그러나 상술한 방법도, 스타키넷 위에 솜 붕대나 석고 붕대 또는 수경화성 캐스팅 테이프가 감겨 있기 때문에 외부와의 공기순환이 원활하지 않고 환부에서 발생하는 땀 등으로 인해 가렵고 답답할 뿐 아니라, 피부염 등의 2차 감염 우려가 있으며, 장시간 깁스시 환부의 피부 손상이 발생하는 문제가 있다.

또한, 기존의 석고 캐스트, 수경화성 석고붕대나 수경화성 캐스팅 테이프를 이용한 깁스 시술은 한 번 시술하면 교체가 어려운 문제가 있다.

한국공개특허공보 제2012-0026261호(명칭: 깁스 시술용 피부보호대 및 이의 제조방법, 공개일자: 2012년03월19일)

본 발명의 목적은 깁스 시술이 용이하고, 깁스 시술 후 탈부착이 용이하여 소모성으로 교체가 가능하며, 공기순환이 원활하여 환부의 가려움 및 피부거부반응 등이 방지되고 피부감염이 방지되도록 한 깁스 구조체를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 평판형으로 제작되고 길이방향 일단과 타단이 맞닿게 원형으로 말아서 사용하며 피부와 접촉하는 접촉부재와 상기 접촉부재의 외경을 감싸 고정하도록 원통형상으로 형성되고 상기 접촉부재가 삽입되는 삽입홀이 형성되는 캐스트부재와 상기 접촉부재와 상기 캐스트부재에 형성되어 상기 접촉부재와 상기 캐스트부재의 결합이 이루어지도록 하는 양각 결합부 및 음각 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 음각 결합부는 상기 캐스트부재의 삽입홀에 구비되는 결합슬롯이고, 상기 양각 결합부는 상기 접촉부재의 외경에 구비되며 상기 결합슬롯에 삽입되어 안내되는 결합돌기일 수 있다.

상기 결합돌기는 상기 접촉부재의 외경에 길이방향으로 길게 형성되는 다수 개의 원기둥이며, 상기 원기둥 중 하나는 상기 적층 공정을 통해 평판형으로 제작된 상기 접촉부재를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반원기둥 두 개가 서로 맞닿아 형성될 수 있다.

상기 결합돌기는 상기 접촉부재의 외경을 둘러 형성되는 다수 개의 구이며, 상기 구 중 하나는 상기 적층 공정을 통해 평판형으로 제작된 상기 접촉부재를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반구 두 개가 서로 맞닿아 형성될 수 있다.

상기 결합슬롯의 일단에 수직으로 꺽어진 잠금슬롯이 구비되어, 상기 결합돌기가 상기 결합슬롯에 삽입된 상태에서 회전하면서 상기 잠금슬롯에 삽입되고 상기 접촉부재가 상기 캐스트부재에 삽입된 상태가 고정될 수 있다.

상기 캐스트부재는 탈착이 용이하도록 탄성이 있는 재질로 형성되고 길이방향으로 길게 절개된 형상의 개방부가 형성될 수 있다.

상기 개방부를 형성하는 상기 캐스트부재의 양단에 걸림후크와 상기 걸림후크에 걸어지는 걸이후크가 형성되고 상호 체결됨으로써 상기 개방부를 차폐할 수 있도록 한다.

상기 캐스트부재는 상기 개방부와 대향되는 위치에 길이방향으로 길게 노치부를 형성하거나, 힌지결합하여 상기 개방부의 벌어짐을 원활하게 할 수 있다.

상기 캐스트부재는 외경을 둘러 다수 개의 통풍구멍이 형성되거나, 메쉬(mesh) 구조로 형성할 수 있다.

상기 접촉부재는, 패브릭 소재로 되고 피부와 접촉하는 패브릭층과, 상기 패브릭층의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 필라멘트 소재로 되고 통기성 및 유연성을 갖는 필라멘트층과, 상기 필라멘트층의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 필라멘트 소재로 되고 상기 캐스트부재와 결합을 위한 양각 결합부를 포함할 수 있다.

상기 패브릭 소재는 면 부직포이고, 상기 필라멘트 소재는 PLA 또는 ABS일 수 있다.

상기 필라멘트층의 두께는 0.2mm~0.7mm일 수 있다.

상기 필라멘트층은 다수 개의 통기구멍이 형성되거나 메쉬(mesh) 구조로 형성할 수 있다.

상기 캐스트부재는 3D 프린터를 이용하여 필라멘트 소재로 제작할 수 있다.

본 발명은 통풍구멍 또는 메쉬 구조를 적용한 캐스트부재와 패브릭과 필라멘트를 적용한 접촉부재를 결합하여 깁스 구조체를 형성하므로 유연성이 증가되어 캐스트부재와 접촉부재의 결합이 용이하고, 깁스 시술이 용이하며 환부를 고정하는 고정력도 확보되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 통풍구멍 또는 메쉬 구조로 인해 공기순환이 원활하여 환부의 가려움을 방지할 수 있으며, 환부와 접촉하는 부분이 패브릭 소재이므로 피부거부반응이 방지될 수 있어 사용자의 불쾌감을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 캐스트부재에 절개된 형상의 개방부가 형성되어 있어 깁스 시술 후 내부 접촉부재 또는 캐스트부재의 교체가 용이하고 그에 따라 위생 및 청결을 증진시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 3D 프린터로 제작하므로 형상의 자유도가 높아 신체 맞춤형, 개인 맞춤형으로 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 깁스 구조체로 접촉부재를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 깁스 구조체로 캐스트부재를 보인 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 깁스 구조체로 접촉부재와 캐스트부재를 결합하는 방법을 보인 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 필라멘트층 메쉬 구조(a),(b)와 이를 비교하기 위한 메쉬구조(c)를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예 중 접촉부재를 3D 프린터를 이용하여 제작하는 방법을 보인 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예의 깁스 구조체로 접촉부재를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 깁스 구조체로 캐스트부재를 보인 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시예의 깁스 구조체로 접촉부재와 캐스트부재를 결합하는 방법을 보인 도면.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 의한 캐스트부재를 보인 도면.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 의한 캐스트부재를 보인 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 제1 실시예의 깁스 구조체는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 접촉부재(110)와 캐스트부재(120)를 포함한다.

접촉부재(110)는 환부를 보호하도록 환부에 접촉되는 부재이며, 캐스트부재(120)는 접촉부재(110)와 결합되어 환부가 움직이지 않도록 고정하는 부재이다.

접촉부재(110)와 캐스트부재(120)는 3D 프린터로 제작한다. 3D 프린터는 형상의 자유도가 높아 신체 맞춤형, 개인 맞춤형으로 제작할 수 있다.

접촉부재(110)는 평판형으로 제작되고 길이방향 일단과 타단이 맞닿게 원형으로 말은 후 캐스트부재(120)에 결합하여 사용한다. 접촉부재(110)의 형상은 오염시 교체하기 용이하고, 캐스트부재(120)에 결합하기 용이하도록 한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 접촉부재(110)는 피부와 접촉하는 패브릭층(111)과, 패브릭층(111)의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 통기성 및 유연성을 갖는 필리멘트층(113)과, 필리멘트층(113)의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 캐스트부재(120)와 결합을 위한 양각 결합부(117)를 포함한다.

패브릭층(111)은 환부 보호를 위한 부분으로 피부와 접촉한다.

패브릭층(111)은 면 직물, 폴리에틸렌(PE) 직물, 면 부직포, 폴리에틸린(PE) 부직포 등의 패브릭 소재로 이루어질 수 있다. 패브릭 소재는 피부에 닿는 느낌이 부드럽고 피부 거부 반응이 거의 없어 환부 보호용으로 적합하다.

본 실시예에서, 패브릭층(111)은 면 부직포로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

면 부직포는 생체적합성이 뛰어나고 흡수성이 우수하며 촉감이 좋다. 또한, 열에 강해서 3D 프린터의 적층 공정을 통해 패브릭층(111)의 상부에 필리멘트층(113)을 형성시 패브릭층(111)이 녹지 않으면서 필리멘트층(113)과 융착이 잘되어 패브릭층(111)과 필리멘트층(113)과의 부착이 잘 된다.

폴리에틸렌 직물은 생체적합성이 우수하여 의료용으로 사용되나 표면이 매끄러워 접착제 없이는 필리멘트층(113)과 융착이 잘되지 않는다. 따라서, 폴리에틸렌 직물을 패브릭층(111)에 적용할 경우 접착제를 사용하여 필리멘트층(113)과 부착할 수 있다.

폴리에틸렌 부직포는 소수성 특징으로 인해 의료용으로 많이 사용되나 3D 프린터로 제작하는 경우 노즐 온도에 의해 녹는 현상이 발생하여 표면완성도가 떨어질 수 있다.

면 직물의 경우 필리멘트층(113)과 부착은 되나 분리가 잘 된다.

필리멘트층(113)은 패브릭층(111)의 상부에 부착되어 접촉부재(110)의 형상을 유지시킴과 동시에 통기성 및 유연성을 부여하기 위한 부분이다.

접촉부재(110)가 필리멘트층(113) 없이 패브릭층(111)과 양각 결합부(117)로만 형성되면 접촉부재(110)를 원형으로 말았을 때 더욱 유연해져 착용감이 더 좋을 수 있다. 하지만 패브릭층(111)과 양각 결합부(117) 사이의 접착력이 떨어지는 문제가 생길 수 있다.

필리멘트층(113)은 다수 개의 통기구멍이 형성되거나 메쉬 구조로 패브릭층(111)에 부착되어 통기성 및 유연성을 부여함으로써 공기순환이 원활하고, 접촉부재(110)가 굴곡이 있는 환부에 잘 밀착될 수 있으며, 착용자의 움직임에 따라 유연하게 늘어나면서도 소정의 탄성을 가져 우수한 착용감을 확보할 수 있다. 또한, 필리멘트층(113)은 소정의 탄성 및 복원력을 가져 캐스트부재(120)에 밀착 결합될 수 있도록 한다.

필리멘트층(113)은 ABS, PLA, HIPS, POM, WOOD, NYLON 등의 필라멘트 소재로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 필리멘트층(113)은 가장 많이 보급화 되어 있어 단가가 저렴한 ABS, PLA를 사용할 수 있다.

PLA는 녹는 점이 180~230℃로 낮고 견고하며 굳을 때 열 수축 현상이 없으며 친환경 소재로 만드는 장점이 있다. ABS는 녹는 점이 210~260℃로 PLA 보다 높은 편이며 열 수축 현상이 있어 정밀한 조형이 어렵기 때문에 히트 베드(heat bed)와 같은 외부온도 유지장치가 필요하다. 본 실시예의 경우 정밀한 조형이 아니기 때문에 히트 베드를 필요로 하지는 않는다.

유연성에서는 PLA 보다 ASB가 더 유연하고 탄성 및 복원력에서는 PLA가 우세하므로 ABS, PLA 중 어느 하나를 사용해도 무방하다. 물론, 두 소재를 혼합하여 사용할 수도 있다.

필리멘트층(113)은 통기성 및 유연성을 높이기 위해 다수 개의 통기구멍(115)이 형성되거나 메쉬(mesh) 구조로 형성할 수 있다.

메쉬 구조의 경우 통기성을 높이기 위해 다양한 형상이 채용될 수 있으나, 통기성과 유연성을 모두 높여주기 위해서는 도 4의 (a) 및 (b)의 메쉬 구조가 바람직하다. 도 4의 (c)의 메쉬 구조의 경우 통기구멍이나 메쉬 구조가 없는 도 1과 비교시 좌우 신축이 어려운 구조이므로 유연성이 높아지는 효과가 거의 없다.

필리멘트층(113)의 두께는 0.2mm~0.7mm일 수 있으며, 바람직하게는 0.2mm~0.5mm가 적합하다. 필리멘트층(113)에 통기구멍(115)이나 메쉬 구조 적용시 유연성이 높아져 두께 0.2~0.7mm 범위까지 캐스트부재(120)에 결합하기 용이하나, 필리멘트층(113)에 통기구멍(115)이나 메쉬 구조를 적용하지 않을 경우 전자에 비해 유연성이 상대적으로 낮아 두께 0.2mm~0.5mm 범위로 제작하는 것이 적합하다.

필리멘트층(113)에 다수 개의 통기구멍(115)을 형성하거나 메쉬(mesh) 구조로 형성하여 통기성을 확보하면 접촉부재(110)의 중량을 낮추는 효과가 있어 가볍고 착용자가 쾌적감을 느낄 수 있다.

또한, 필리멘트층(113)에 다수 개의 통기구멍(115)을 형성하거나 메쉬(mesh) 구조로 형성하면 유연성이 증가되어 캐스트부재(120)와 결합하기 용이하고, 결합 후 밀착력도 우수하다.

양각 결합부(117)는 접촉부재와 캐스트부재가 결합된 상태를 견고하게 고정하기 위한 것이다. 양각 결합부(117)는 후술할 캐스트부재의 음각 결합부(123)에 결합된다.

양각 결합부(117) 및 음각 결합부(123)가 없는 경우 접촉부재(110)의 복원력이 접촉부재(110)와 캐스트부재(120)가 결합된 상태를 유지하게 되므로, 캐스트부재(120)를 장착 및 탈착시킬 때 접촉부재(110)와 캐스트부재(120)가 쉽게 분리될 수 있다. 따라서 이러한 문제를 방지하기 위해 양각 결합부(117) 및 음각 결합부(123)가 구비된다.

양각 결합부(117)는 필리멘트층(113)의 상부에 설정 간격을 두고 다수 개가 형성된다. 양각 결합부(117)는 원기둥 형상 또는 반원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 양각 결합부(117)는 길이방향 일단과 타단에 반원기둥 형상이 형성되고 나머지 부분에 원기둥 형상이 형성된다.

양각 결합부(117)는 접촉부재(110)를 원형으로 말면 접촉부재(110)의 외경에 길이방향으로 길게 형성되는 다수 개의 원기둥이 된다. 그리고 이 원기둥 중 하나는 접촉부재(110)를 원형으로 말 때 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반원기둥 두 개가 서로 맞닿아 형성된다.

접촉부재(110)의 길이방향 일단과 타단에 각각 형성한 반원기둥 두 개가 서로 맞닿아 원기둥을 이루고, 이 원기둥이 음각 결합부(123)에 결합하면 접촉부재(110)가 캐스트부재(120)에 안정적으로 고정된다.

양각 결합부(117)는 필리멘트층(113)과 동일한 필라멘트 재료로 형성한다. 양각 결합부(117)는 형상의 특성상 부착이 어려울 수 있으므로 필리멘트층(113)과 부착력을 높이고 캐스트부재(120)와 견고한 결합이 이루어지도록 필리멘트층(113)과 동일한 소재로 형성한다.

상술한, 접촉부재(110)는 패브릭 소재와 이종 재질인 필라멘트 소재의 적층 공정을 통해 제조하므로 패브릭 하이브리드 제품으로 지칭할 수 있다.

캐스트부재(120)는 접촉부재(110)의 외경을 감싸 고정함으로써 환부의 변형을 막는 역할을 한다.

캐스트부재(120)는 접촉부재(110)를 원형으로 말아 내부에 결합할 수 있도록 원통형상으로 형성한다. 또는 캐스트부재(120)는 원통형상으로 형성하되 신체 맞춤형이 가능하도록 소정의 굴곡이 있게 제작할 수도 있다.

캐스트부재(120)는 접촉부재(110)가 삽입되는 삽입홀(121)이 형성된다. 삽입홀의 크기는 접촉부재(110)를 말았을 때의 외경에 대응됨이 바람직하다.

캐스트부재(120)는 3D 프린터를 이용하여 필라멘트 소재로 제작한다. 필라멘트 소재는 접촉부재(110)의 필리멘트층(113) 및 양각 결합부(117)와 동일하게 ABS, PLA를 사용할 수 있다.

또는, 캐스트부재(120)는 ABS, PLA, HIPS, POM, WOOD, NYLON 중 어느 하나의 필라멘트 소재로 이루어질 수도 있다. 캐스트부재(120)는 접촉부재(110)의 필리멘트층(113)과 달리 단일 소재로 되므로 이종 소재 간의 부착력을 고려하지 않아도 된다. 따라서 소정의 탄성 복원력과 유연성을 가지는 다양한 종류의 필라멘트 소재가 사용될 수 있다.

캐스트부재(120)의 삽입홀(121)에 음각 결합부가 형성된다. 음각 결합부(123)는 접촉부재(110)의 양각 결합부(117)의 형상에 대응되는 형상이며 길이방향으로 길게 형성된다. 구체적으로, 음각 결합부(123)는 캐스트부재(120)의 삽입홀(121)에 구비되는 결합슬롯이다.

캐스트부재(120)는 외경을 둘러 다수 개의 통풍구멍(125)이 형성되거나, 메쉬(mesh) 구조로 형성할 수 있다. 캐스트부재(120)에 형성한 통풍구멍(125) 또는 메쉬 구조는 통기성을 더욱 증대시키고 더불어 유연성을 증대시켜 접촉부재(110)와의 결합을 더욱 용이하게 한다. 본 실시예에서는 캐스트부재(120)에 통풍구멍을 형성한 것으로 도시하였다.

캐스트부재(120)는 환부에 탈착이 용이하도록 탄성이 있는 재질로 형성되고 길이방향으로 길게 절개된 형상의 개방부(127)가 형성될 수 있다.

캐스트부재(120)의 탄성은 ABS, PLA의 소재의 특성으로 인해 발휘될 수 있다. 개방부(127)는 외력이 작용하지 않은 상태에서는 닫혀 있어 환부를 고정할 수 있고, 외력이 작용하는 경우에만 벌어져 환부로부터 캐스트부재(120)를 분리할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 깁스 구조체의 제조방법은 패브릭 소재의 상면에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 접촉부재(110)를 제작한다.

접촉부재(110)는 패브릭 소재(111a)의 상면에 가는 철사처럼 동그랗게 말아놓은 것과 같은 열가소성 고체 필라멘트 소재(113a)를 회전모터(5)로 구동하는 피더(7)에 넣고 압출기(9)를 통해 노즐(11)로 자동 분사해 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로 제작한다.

구체적인 과정은, 패브릭 소재(111a)를 베드 위에 고정시키고, 패브릭 소재(111a)를 고정시킨 베드(3)를 3D 프린터(1)에 장착한다. 다음으로, 기존 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격을 Z축 0점으로 하였을 때, 베드(3) 위에 패브릭 소재(111a)를 고정시키면 그만큼 오차가 발생하므로 이를 보상하기 위해 Z축 0점 조정 센서에서 패브릭 소재에 따라 오차(약 0~1mm)를 준다.

다음으로, 미리 설계된 모델링 파일을 사용하여 3D 프린터(1)를 가동시킴으로써 패브릭 소재(111a)의 상면에 필리멘트층(113)과 양각 결합부(117)를 형성한다.

3D 프린팅시 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격은 패브릭 소재(111a)와 필라멘트 소재(113a)와의 부착성 및 표면완성도에 영향을 미친다.

폴리에틸렌 직물의 경우, 접착제를 사용하고 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격은 0.3mm 이상 0.5mm 미만인 것이 바람직하다.

폴리에틸렌 직물의 경우, 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격이 0.3mm 미만이면 필라멘트 소재를 용융상태로 분사하기 위한 노즐의 온도에 의해 폴리에틸렌 직물이 녹는 현상이 발생하고, 0.5mm 이상이면 폴리에틸렌 직물과 필라멘트 소재와 융착이 잘되지 않거나 표면완성도가 떨어지는 문제가 있다.

면 부직포의 경우, 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격은 0.5mm 이상 1.0mm 이하인 것이 바람직하다.

면 부직포의 경우, 노즐(11)과 베드(3) 사이의 간격이 0.5mm 미만이면 표면이 밀리면서 적층되어 표면완성도가 떨어지고, 1.0mm를 초과하면 융착이 잘 안되어 면 부직포와 필라멘트 소재(113a)가 분리되는 문제가 있다.

제조과정은 도시하지는 않았지만, 캐스트부재(120)도 3D 프린터(1)를 이용하여 제작한다. 캐스트부재(120)는 접촉부재(110)와 달리 필라멘트 단일 소재로 제작한다. 그 방법은 3D 프린터를 이용하여 접촉부재(110)의 외경에 대응되는 삽입홀(121)이 형성되게 원통형상으로 제작하며, 삽입홀(121)에는 접촉부재(110)의 양각 결합부(117)에 대응되는 음각 결합부(123)가 형성되도록 한다.

캐스트부재(120)는 외경을 둘러 다수 개의 통풍구멍(125)이 형성되거나, 메쉬(mesh) 구조로 형성한다.

이하, 본 발명의 제1 실시예의 작용에 대해 설명한다.

깁스 구조체를 결합하고 환부에 시술하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 양각 결합부(117)가 외경에 위치되도록 접촉부재(110)를 원형으로 말은 후, 접촉부재(110)의 양각 결합부(117)가 캐스트부재(120)의 삽입홀(121)에 구비된 음각 결합부(123)와 대응되게 위치시킨다.

이 때, 양각 결합부(117)는 접촉부재(110)의 외경에 길이방향으로 길게 형성되는 3개의 원기둥이며, 원기둥 중 하나는 접촉부재(110)를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반원기둥 두 개가 서로 맞닿아 형성된다.

이 상태에서 접촉부재(110)를 캐스트부재(120)의 삽입홀(121)에 삽입하면 접촉부재(110)의 양각 결합부(117)가 삽입홀(121) 내의 음각 결합부(123)를 따라 안내되면서 삽입된다.

그러면, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 접촉부재(110)와 캐스트부재(120)의 결합이 완료된다.

이 때, 접촉부재(110)와 캐스트부재(120) 중 적어도 하나에 형성된 메쉬 구조로 인해 유연하게 결합되면서 접촉부재(110)가 캐스트부재(120)에 밀착 접촉하게 된다. 그리고, 양각 결합부(117)가 음각 결합부(123)에 결합됨에 따라 접촉부재(110)와 캐스트부재(120)의 결합이 견고하고, 접촉부재(110)와 캐스트부재(120) 사이의 들뜸 현상, 헛도는 현상 등이 발생하지 않는다.

이 때, 양각 결합부(117)가 음각 결합부(123)에 삽입되는 반대 방향에 해당하는 음각 결합부(123)의 끝단은 막혀 있어 양각 결합부(117)가 삽입된 상태가 고정될 수 있다.

상술한 깁스 구조체는 환부에 접촉부재(110)의 패브릭층(111)이 접촉하도록 말은 후, 그 위에 캐스트부재(120)를 끼움 결합하는 방식으로 환부에 시술할 수 있어 깁스 시술이 용이하다.

환부에 시술한 깁스 구조체(100)는 캐스트부재(120)에 절개된 형상의 개방부(127)가 형성되어 있으므로 개방부(127)를 손으로 잡고 양쪽으로 벌리면 개방부(127)의 간격이 벌어지고 내부 접촉부재(110)를 쉽게 제거할 수 있으므로 깁스 시술 후 탈부착이 용이하고 교체가 가능하다.

또한, 접촉부재(110)를 패브릭 소재(111a)와 통기구멍(115)이 형성되거나 메쉬 구조의 필리멘트층(113)으로 구성하고, 캐스트부재(120)에도 통풍구멍(125)을 형성하거나 메쉬 구조 등을 적용함에 의해 공기순환이 원활하여 환부의 가려움 및 피부거부반응이 방지될 수 있다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 제2 실시예의 깁스 구조체(200)는, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 구 형상의 양각 결합부(217)가 형성된 접촉부재(210)와 양각 결합부(217)가 결합되는 음각 결합부(223)가 형성된 캐스트부재(220)를 포함한다.

제2 실시예의 깁스 구조체(200)는 제1 실시예와 비교시 접촉부재(210)에 형성한 양각 결합부(217) 및 캐스트부재(220)에 형성한 음각 결합부(223)의 형상에 차이가 있다.

제2 실시예는 제1 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략하고 차이가 있는 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

음각 결합부(223)는 캐스트부재(220)의 삽입홀(221)에 구비되는 결합슬롯(223a)이고, 양각 결합부(217)는 접촉부재(210)의 외경에 구비되며 결합슬롯(223a)에 삽입되어 안내되는 결합돌기(217a)이다.

결합돌기(217a)는 접촉부재(210)의 외경을 둘러 형성되는 다수 개의 구이며, 구 중 하나는 적층 공정을 통해 평판형으로 제작된 접촉부재(210)를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반구 두 개가 서로 맞닿아 형성된다.

반구 두 개가 서로 맞닿아 형성한 구는 결합슬롯(223a)에 삽입되어 접촉부재(210)가 원형으로 말은 상태가 유지되도록 한다. 구는 결합슬롯(223a)의 수와 동일한 수로 형성한다.

음각 결합부(223)는 "L"자 형상으로 형성된다. 구체적으로, 음각 결합부(223)는 결합슬롯(223a)과 결합슬롯(223a)의 일단에 수직으로 꺽어진 잠금슬롯(223b)을 포함하며, 구 형상의 결합돌기(217a)가 결합슬롯(223a)에 삽입된 상태에서 회전하면서 잠금슬롯(223b)에 삽입되고 접촉부재(210)가 캐스트부재(220)에 삽입된 상태가 고정될 수 있다.

제2 실시예의 깁스 구조체(200)는 도 8에 도시된 바와 같이, 환부에 접촉부재(210)의 패브릭층(211)이 접촉하도록 말은 후, 그 위에 캐스트부재(220)를 끼움 결합하고 회전시켜 고정하는 방식으로 환부에 시술할 수 있다.

상술한 제2 실시예의 깁스 구조체(200)는 접촉부재(210)에 통기구멍(215)이 형성되거나 메쉬 구조의 필리멘트층(213)을 포함하고, 캐스트부재(220)에도 통풍구멍(225)을 형성하거나 메쉬 구조 등을 적용함에 의해 공기순환이 원활하여 환부의 가려움 및 피부거부반응 등이 방지될 수 있다.

이하, 본 발명의 제3 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 제3 실시예의 깁스 구조체는, 도 9에 도시된 바와 같이, 캐스트부재(320)의 형상에서 차이가 있다. 제3 실시예는 제1 실시예 및 제2 실시예의 접촉부재(110,210)와 결합하여 사용 가능하다.

캐스트부재(320)는 탈착이 용이하도록 길이방향으로 길게 절개된 형상의 개방부(327)가 형성된다. 개방부(327)를 형성하는 캐스트부재(320)의 양단에는 걸림후크(328)와 걸림후크(328)에 걸어지는 걸이후크(329)가 형성된다. 개방부(327)는 걸림후크(328)와 걸이후크(329)가 상호 체결됨으로써 개방부(327)를 차폐할 수 있다.

캐스트부재(320)는 개방부(327)와 대향되는 위치에 길이방향을 따라 노치부(331)가 형성된다. 노치부(331)는 개방부(327)의 벌어짐을 원활하게 하기 위한 것이다.

이하, 본 발명의 제4 실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 제4 실시예의 깁스 구조체는, 도 10에 도시된 바와 같이, 캐스트부재(420)의 형상에서 차이가 있다. 제4 실시예는 제1 실시예 및 제2 실시예의 접촉부재(110,210)와 결합하여 사용 가능하다.

캐스트부재(420)는 탈착이 용이하도록 길이방향으로 길게 절개된 형상의 개방부(427)가 형성된다. 개방부(427)를 형성하는 캐스트부재(420)의 양단에는 걸림후크(428)와 걸림후크(428)에 걸어지는 걸이후크(429)가 형성된다. 개방부(427)는 걸림후크(428)와 걸이후크(429)가 상호 체결됨으로써 개방부(427)를 차폐할 수 있다.

캐스트부재(420)는 개방부(427)와 대향되는 위치에 힌지결합하여 개방부(427)의 벌어짐을 원활하게 하는 힌지부(431)가 형성된다.

이하에서는, 3D 프린팅 적층 공법으로 접속부재 제작시, 적합한 패브릭 소재와 필라멘트 소재를 선정하기 위해 패브릭층과 필라멘트층의 부착력을 실험하였다. 하기의 실험은 본 발명을 예시하기 위한 것을 뿐 본 발명이 반드시 하기의 실시예에 의해서만 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

패브릭 소재는 폴리에틸렌 직물, 폴리에틸렌 부직포, 면 직물, 면 부직포를 실험 대상으로 하였으며, 필라멘트 소재는 PLA와 ABS를 실험 대상으로 하였다.

가로 30mm, 세로 78.5mm의 크기로 설계하였고, 필라멘트층의 두께는 0.2mm, 0.5mm, 0.7mm, 1.0mm로 제작하였다.

소재 선정 기준은 필라멘트와 패브릭 사이의 접착력의 정도와 캐스트부재 내부에 원형으로 말아 삽입하기 위해 유연성의 정도를 기준으로 하였다.

<실험 1>

실험 대상: 폴리에틸렌 직물과 PLA, 폴리에틸렌 직물과 ABS

실험 조건: 노즐과 베드 사이의 간격(N/B): 0.5mm,

실험 결과: 폴리에틸렌 직물은 표면이 매우 매끄러워 접착제 없이는 PLA 또는 ABS와 융착되지 않았다. 그래서 베드 위에 폴리에틸렌 직물을 고정시키고 접착제를 도포하여 폴리에틸렌 직물에 PLA 또는 ABS를 융착시켰다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)으로 차이점이 발생하였다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 0.5mm로 하고 폴리에틸렌 직물에 PLA 또는 ABS를 적층하는 경우 표면완성도가 떨어졌다. 그리고 ABS를 적층하는 경우 폴리에틸렌 직물의 하면에는 아무 이상이 없었으나 상면에 직물이 녹아 손상이 발생했다. 이는 녹는점이 PLA에 비해 높은 ABS가 폴리에틸렌 직물을 녹여서 융착되고 손상이 발생한 것으로 확인된다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 0.3mm로 하고 폴리에틸렌 직물에 PLA 또는 ABS를 적층하는 경우, 노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 0.5mm로 한 경우에 비해 표면완성도가 향상되었다. ABS가 폴리에틸렌 직물에 융착이 잘 되었으며 PLA의 경우도 폴리에틸렌 직물에 융착이 잘 되었다.

<실험 2>

실험 대상: 폴리에틸렌 부직포와 PLA, 폴리에틸렌 부직포와 ABS

실험 조건: 노즐과 베드 사이의 간격(N/B): 1.0mm 전후

실험 결과: 폴리에틸렌 부직포는 소수성의 특징 때문에 의료용으로 사용되나 열에 매우 약한 단점이 있다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)이 가까우면 폴리에틸렌 부직포가 녹는 단점이 발생하였다.

실험 2의 경우 PLA와 ABS 사이에서 차이점이 발생하였다.

폴리에틸렌 부직포는 전체적으로 표면완성도가 많이 떨어지는 것을 보였다. PLA의 경우 표면완성도는 떨어지지만 폴리에틸렌 부직포에 융착이 잘되었고, ABS도 표면완성도가 떨어졌다. ABS는 PLA에 비해 녹는점이 높기 때문에 폴리에틸렌 부직포를 녹여 폴리에틸렌 부직포의 형태가 유지하기 우려운 것으로 확인되었다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 1.0mm 이하로 실험을 진행하면 폴리에틸렌 부직포가 노즐의 온도에 의해 녹는 현상이 발생하였다.

<실험 3>

실험 대상: 면 직물과 PLA, 면 직물과 ABS

실험 조건: 노즐과 베드 사이의 간격(N/B): 0.5mm, 0.3mm

실험 결과: 면 직물은 열에 강한 특징이 있다. 폴리에틸렌과 달리 녹는 현상을 발생하지 않았다. 실험 진행 과정에서 면 직물의 결에 따른 탄성력에 의해 결과가 영향을 미쳤으며, 노즐과 베드 사이의 간격(N/B)이 결과의 차이점을 발생하였다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B) 0.5mm에서 표면완성도가 매우 우수하게 나왔으나, PLA 또는 ABS와 면 직물 사이에 융착이 잘 되지 않아 분리가 쉽게 일어나는 문제가 있었다. 면의 열에 강한 특성으로 인해 하면의 큰 변화는 없었으며, 면의 결에 따라 수축이 달라지는 특성으로 인해 프린터 오류가 발생하는 경우가 있었다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B) 0.3mm에서 노즐과 베드 사이의 간격(N/B) 0.5mm에 비해 융착이 잘 되었다. 그러나 접촉부재로 사용하기에는 면 직물과 PLA 또는 ABS 사이의 분리가 쉽게 일어났다.

<실험 4>

실험 대상: 면 부직포와 PLA, 면 부직포와 ABS

실험 조건: 노즐과 베드 사이의 간격(N/B): 0.5mm, 1.0mm 전후

실험 결과: 면 부직포는 열에 강하여 녹지 않으며, 노즐과 베드 사이의 간격(N/B)에 따라 차이점이 발생하였다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B) 0.5mm에서 PLA 또는 ABS가 면 부직포 위에 융착이 잘되어서 접착이 매우 잘 되었다, 하지만 표면이 밀리면서 적층이 되어 표면완성도는 조금 떨어지는 것이 확인되었다.

노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 증가시키면서 실험하니 표면완성도가 많이 개선되었다. 면 부직포 위에 PLA 또는 ABS의 융착이 N/B 0.5mm보다 조금 덜 되어 접착력이 조금 떨어지는 것을 보였으나, 접촉부재로 사용하기에는 적합했다.

아래의 표 1은 실험결과를 요약한 것이다.

구분	폴리에틸렌		면
	직물 N/B:0.3mm	부직포 N/B:1.0mm	직물 N/B:0.3mm	부직포 N/B:1.0mm
PLA	접착력 good 표면완성도 normal	접착력 good 표면완성도 bad	접착력 bad 표면완성도 good	접착력 good 표면완성도 good
ABS	접착력 normal 표면완성도 good	접착력 good 표면완성도 bad	접착력 bad 표면완성도 good	접착력 good 표면완성도 good

실험 결과에 의하면, 폴리에틸렌 직물과 면 부직포가 패브릭 소재로 적합하며, 가장 적합한 소재는 면 부직포인 것으로 확인된다.

도시하지는 않았지만, 유연성 정도에서는 0.2mm~0.5mm의 필라멘트층 두께에서 유연성 정도가 가장 커서 원형으로 말아 캐스트부재 내부에 배치시키기 매우 적합하였다.

필라멘트층을 이루는 소재는 PLA에 비해 ABS가 더 유연했고 탄성에서는 PLA가 더 우세하였다.

상술한 실험 결과를 통해, 접촉부재 제작시 패브릭층을 면 부직포로 형성하고 필라멘트층을 PLA, ABS 소재로 형성하되 필라멘트층의 두께를 0.2~0.5mm(메쉬 구조를 채용하지 않을 경우) 또는 0.2~0.7mm(메쉬 구조를 채용할 경우) 범위로 하고, 노즐과 베드 사이의 간격(N/B)을 0.5mm 초과 1.0mm 이하로 하는 것이 유연성 확보, 표면완성도, 접착력 확보 등에서 바람직함을 확인할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 깁스 구조체 110: 접촉부재
111: 패브릭층 113: 필라멘트층
115: 통기구멍 117: 양각 결합부
117a: 결합돌기 120: 캐스트부재
121: 삽입홀 123: 음각 결합부
123a: 결합슬롯 125: 통풍구멍
127: 개방부 111a: 패브릭 소재
113a: 필라멘트 소재 1: 3D 프린터
3: 베드 5: 회전모터
7: 피더 9: 압출기
11: 노즐 200: 깁스 구조체
210: 접촉부재 211: 패브릭층
213: 필라멘트층 215: 통기구멍
217: 양각 결합부 217a:결합돌기
220: 캐스트부재 221: 삽입홀
223: 음각 결합부 223a: 결합슬롯
223b: 잠금슬롯 225: 통풍구멍
227: 개방부 320,420: 캐스트부재
327,427: 개방부 328,428: 걸림후크
329,429: 걸이후크 331: 노치부
431: 힌지부

Claims (14)

1. 평판형으로 제작되고 길이방향 일단과 타단이 맞닿게 원형으로 말아서 사용하며 피부와 접촉하는 접촉부재;
   상기 접촉부재의 외경을 감싸 고정하도록 원통형상으로 형성되고 상기 접촉부재가 삽입되는 삽입홀이 형성되는 캐스트부재; 및
   상기 접촉부재와 상기 캐스트부재에 형성되어 상기 접촉부재와 상기 캐스트부재의 결합이 이루어지도록 하는 양각 결합부 및 음각 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 음각 결합부는 상기 캐스트부재의 삽입홀에 구비되는 결합슬롯이고,
   상기 양각 결합부는 상기 접촉부재의 외경에 구비되며 상기 결합슬롯에 삽입되어 안내되는 결합돌기인 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 결합돌기는 상기 접촉부재의 외경에 길이방향으로 길게 형성되는 다수 개의 원기둥이며,
   상기 원기둥 중 하나는 상기 적층 공정을 통해 평판형으로 제작된 상기 접촉부재를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반원기둥 두 개가 서로 맞닿아 형성됨을 특징으로 하는 깁스 구조체.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 결합돌기는 상기 접촉부재의 외경을 둘러 형성되는 다수 개의 구이며,
   상기 구 중 하나는 상기 적층 공정을 통해 평판형으로 제작된 상기 접촉부재를 원형으로 말 때, 길이방향 일단과 타단에 각각 형성된 반구 두 개가 서로 맞닿아 형성됨을 특징으로 하는 깁스 구조체.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 결합슬롯의 일단에 수직으로 꺽어진 잠금슬롯이 구비되어,
   상기 결합돌기가 상기 결합슬롯에 삽입된 상태에서 회전하면서 상기 잠금슬롯에 삽입되고 상기 접촉부재가 상기 캐스트부재에 삽입된 상태가 고정되는 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 캐스트부재는 탈착이 용이하도록 탄성이 있는 재질로 형성되고 길이방향으로 길게 절개된 형상의 개방부가 형성되는 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 개방부를 형성하는 상기 캐스트부재의 양단에 걸림후크와 상기 걸림후크에 걸어지는 걸이후크가 형성되고 상호 체결됨으로써 상기 개방부를 차폐할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 캐스트부재는 상기 개방부와 대향되는 위치에 길이방향으로 길게 노치부를 형성하거나, 힌지결합하여 상기 개방부의 벌어짐을 원활하게 한 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 캐스트부재는 외경을 둘러 다수 개의 통풍구멍이 형성되거나, 메쉬(mesh) 구조로 형성한 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 접촉부재는, 패브릭 소재로 되고 피부와 접촉하는 패브릭층과
    상기 패브릭층의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 필라멘트 소재로 되고 통기성 및 유연성을 갖는 필라멘트층과
    상기 필라멘트층의 상부에 3D 프린터의 적층 공정을 통해 형성되며 필라멘트 소재로 되고 상기 캐스트부재와 결합을 위한 양각 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 패브릭 소재는 면 부직포이고, 상기 필라멘트 소재는 PLA 또는 ABS인 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 필라멘트층의 두께는 0.2mm~0.7mm인 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
13. 청구항 1에 있어서,
    상기 필라멘트층은 다수 개의 통기구멍이 형성되거나 메쉬(mesh) 구조로 형성한 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐스트부재는 3D 프린터를 이용하여 필라멘트 소재로 제작한 것을 특징으로 하는 깁스 구조체.

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