KR20180016893A - Artificial joint head and artificial joint comprising the same - Google Patents

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KR20180016893A
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전인호
홍한표
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재단법인 아산사회복지재단
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Abstract

The present invention is to provide a joint replacement head capable of minimizing friction between an acetabular cup and a head of a joint replacement, and a joint replacement comprising the same. Provided is the joint replacement comprising: a stem of which one end is fixed to a first bone of the body and in which a coupling unit is formed on the other end; a head including an insertion unit in which the coupling unit is inserted; and an acetabular cup in which an accommodation unit is formed so that the head is inserted and can rotate, and which is fixed to a second bone corresponding to the first bone. The head comprises a storage groove formed to be depressed at the certain depth from the outer circumference surface of the head to the center of the head.

Description

인공 관절용 헤드 및 이를 포함하는 인공 관절{Artificial joint head and artificial joint comprising the same}[0001] The present invention relates to a head for an artificial joint and an artificial joint including the same,

본 발명은 인공 관절용 헤드 및 이를 포함하는 인공 관절에 관한 것이다.The present invention relates to a head for an artificial joint and an artificial joint comprising the same.

고관절은 인체의 대퇴골과 골반의 비구 사이를 연결하는 관절로서, 사람이 앉거나 서는데 있어서 중요한 작용을 하는 관절이다. 고관절은 관절염과 대퇴골두 무혈성 괴사증 같은 병적 원인 및, 외상 등에 의해서 손상될 수 있는데, 그 손상정도가 큰 경우 이를 대체하기 위해서 수술을 통해서 인공 고관절을 삽입할 수있다.The hip joint is a joint that connects between the femur of the human body and the acetabulum of the pelvis. It is a joint that plays an important role in sitting or standing. The hip joint can be damaged by pathological causes such as arthritis and osteonecrosis of the femoral head, and trauma. If the degree of damage is large, the artificial hip can be inserted through surgery to replace it.

인공고관절은 손상된 고관절(엉덩이관절)을 인공관절로 대체하는 수술용 임플란트 제품으로 비구컵(acetabular cup)과 헤드(head), 스템(stem)으로 이루어진다. 비구컵과 헤드 그리고 스템은 인체에 무해한 티타늄 합금 등의 재질로 제작된다. 비구컵은 골반의 비구에 위치하고, 스템은 대퇴골 내에 삽입되어 고정된다. 그리고, 스템의 단부에는 세라믹 또는 금속 재료로 형성된 구체 형상의 헤드가 고정되며, 비구컵 내면에는 헤드가 수용되어 회동할 수 있다. The artificial hip joint consists of an acetabular cup, a head, and a stem, which is a surgical implant that replaces the injured hip joint (hip joint) with an artificial joint. The acetabular cup, the head, and the stem are made of a material such as a titanium alloy that is harmless to the human body. The acetabulum is placed in the acetabulum of the pelvis, and the stem is inserted and fixed in the femur. A spherical head formed of a ceramic or a metal material is fixed to an end of the stem, and the head can be received and rotated on the inner surface of the cup.

헤드는 비구컵에 수용된 상태에서 회동하게 되는데, 이때, 비구컵과 헤드는 포인트 컨택(point contact)을 하게 된다. 비구컵과 헤드 사이에 관절액이 수용되긴 하지만, 헤드의 지속적인 회동에 의해 관절액이 외부로 밀려나 비구컵과 헤드 사이의 완충 기능이 줄어들면서 헤드의 마모가 일어나게 된다.The head is rotated in a state of being accommodated in the acetabular cup. At this time, the cup and the head make a point contact. Although the joint fluid is accommodated between the acetabular cup and the head, the joint fluid is pushed outward by the continuous rotation of the head, and the buffering function between the acetabular cup and the head is reduced, resulting in wear of the head.

본 발명은 인공 관절의 비구컵과 헤드 사이의 마모를 최소화할 수 있는 인공 관절용 헤드 및 이를 포함하는 인공 관절을 제공한다.The present invention provides an artificial joint head capable of minimizing wear between an acetabular cup and a head of an artificial joint, and an artificial joint including the same.

본 발명의 일 실시예는 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 스템(stem); 상기 결합부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 헤드(head); 및 상기 헤드가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부가 형성되며, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵;을 포함하고, 상기 헤드는 상기 헤드의 외주면으로부터 상기 헤드의 중심을 향하여 일정 깊이 함입되도록 형성된 저장홈을 포함하는, 인공 관절을 제공한다.One embodiment of the present invention includes a stem having one end fixed to a first bone of a human body and a coupling portion formed at the other end; A head including an insertion portion into which the coupling portion is inserted; And an acetabular cup formed on the second bone and corresponding to the first bone, wherein the receiving part is formed to be rotatable with the head inserted therein, and the head has a predetermined depth from the outer peripheral surface of the head toward the center of the head, And a storage groove formed to be embedded therein.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저장홈은 상기 삽입부의 길이 방향을 따라 연장된 연장선 상에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the storage groove may be disposed on an extension line extending along the longitudinal direction of the insertion portion.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저장홈은 상기 저장홈의 가운데에 배치되는 제1 만곡면과, 상기 제1 만곡면의 가장자리를 일주하면서 상기 제1 만곡면과 상기 헤드의 상기 외주면을 연결하는 제2 만곡면을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the storage groove includes a first curved surface disposed at the center of the storage groove, and a second curved surface surrounding the first curved surface and the outer peripheral surface of the head And a second curved surface to which the second curved surface is attached.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 중심 방향으로 오목한(concave) 형상이며, 상기 제2 만곡면은 상기 비구컵을 향하여 볼록한(convex) 형상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first curved surface may have a concave shape toward the center of the head, and the second curved surface may have a convex shape toward the acetabular cup.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 외부에 중심이 위치하는 제1 곡률 반경을 갖고, 상기 제2 만곡면은 상기 헤드의 내부에 중심이 위치하는 제2 곡률 반경을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first curved surface has a first radius of curvature centered on the outside of the head, and the second curved surface has a second radius of curvature Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 곡률 반경은 상기 헤드의 반지름의 1/2과 동일할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second radius of curvature may be equal to one-half the radius of the head.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드는 상기 헤드의 외주면에 서로 이격되어 배치되며, 상기 저장홈과 동일한 형상으로 형성된 복수의 보조홈들을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the head may further include a plurality of auxiliary grooves spaced apart from each other on an outer circumferential surface of the head, the auxiliary grooves being formed in the same shape as the storage grooves.

본 발명의 일 실시예는, 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되는 스템(stem)의 타단에 결합된 상태에서, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵에 수용되어 회동가능한 헤드(head)에 있어서, 상기 헤드는, 상기 스템의 타단에 형성된 결합부가 삽입되는 삽입부; 및 상기 헤드의 외주면으로부터 상기 헤드의 중심을 향하여 일정 깊이 함입되도록 형성된 저장홈;을 포함하는, 인공 관절용 헤드를 제공한다.In one embodiment of the present invention, the one end is coupled to the other end of a stem fixed to the first bone of the human body, the second end of the stem is received in the acetabular cup fixed to the second bone corresponding to the first bone, wherein the head includes: an insertion portion into which a coupling portion formed at the other end of the stem is inserted; And a storage groove formed to extend from the outer circumferential surface of the head toward the center of the head to a certain depth.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저장홈은 상기 삽입구의 길이 방향을 따라 연장된 연장선 상에 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the storage groove may be disposed on an extension line extending along the longitudinal direction of the insertion port.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저장홈은 상기 저장홈의 가운데에 배치되는 제1 만곡면과, 상기 제1 만곡면의 가장자리를 일주하면서 상기 제1 만곡면과 상기 헤드의 상기 외주면을 연결하는 제2 만곡면을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the storage groove includes a first curved surface disposed at the center of the storage groove, and a second curved surface surrounding the first curved surface and the outer peripheral surface of the head And a second curved surface to which the second curved surface is attached.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 중심 방향으로 오목한(concave) 형상이며, 상기 제2 만곡면은 상기 비구컵을 향하여 볼록한(convex) 형상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first curved surface may have a concave shape toward the center of the head, and the second curved surface may have a convex shape toward the acetabular cup.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 외부에 중심이 위치하는 제1 곡률 반경을 갖고, 상기 제2 만곡면은 상기 헤드의 내부에 중심이 위치하는 제2 곡률 반경을 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first curved surface has a first radius of curvature centered on the outside of the head, and the second curved surface has a second radius of curvature Lt; / RTI >

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 곡률 반경은 상기 헤드의 반지름의 1/2과 동일할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second radius of curvature may be equal to one-half the radius of the head.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드는 상기 헤드의 외주면에 서로 이격되어 배치되며, 상기 저장홈과 동일한 형상으로 형성된 복수의 보조홈들을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the head may further include a plurality of auxiliary grooves spaced apart from each other on an outer circumferential surface of the head, the auxiliary grooves being formed in the same shape as the storage grooves.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명에 따른 인공 관절은 저장홈을 포함하는 인공 관절용 헤드를 통해, 헤드와 비구컵 사이의 수력 윤활 작용을 극대화시켜 마모를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 인공 관절은 완만한 만곡면을 갖는 저장홈을 통해 헤드와 비구컵이 점접촉(point contact) 대신 원접촉(circular contact)하도록 함으로써, 인공 관절이 외부 충격에도 견딜 수 있는 내구성을 향상시킬 수 있다.The artificial joint according to the present invention maximizes the hydraulic lubrication between the head and the acetabular cup through the artificial joint head including the storage groove, thereby minimizing wear. In addition, the artificial joint according to the embodiments of the present invention allows the head and the acetabular cup to make circular contact instead of a point contact through the storage groove having a gentle curved surface, so that the artificial joint can withstand external shocks The durability that can be obtained can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 인공 관절용 헤드를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절을 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing an artificial joint according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
3 is a conceptual diagram schematically showing a head for artificial joints of FIG.
4 is a perspective view schematically illustrating an artificial joint according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, the terms first, second, and the like are used for the purpose of distinguishing one element from another element, not the limitative meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as inclusive or possessive are intended to mean that a feature, or element, described in the specification is present, and does not preclude the possibility that one or more other features or elements may be added.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In the following embodiments, when a part of a film, an area, a component or the like is on or on another part, not only the case where the part is directly on the other part but also another film, area, And the like.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, components may be exaggerated or reduced in size for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. If certain embodiments are otherwise feasible, the particular process sequence may be performed differently from the sequence described. For example, two processes that are described in succession may be performed substantially concurrently, and may be performed in the reverse order of the order described.

이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우뿐만 아니라 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우도 포함한다.In the following embodiments, when a film, an area, a component, or the like is referred to as being connected, not only the case where the film, the region, and the components are directly connected but also the case where other films, regions, And indirectly connected. For example, in the present specification, when a film, an area, a component, and the like are electrically connected, not only a case where a film, an area, a component, etc. are directly electrically connected but also another film, And indirectly connected electrically.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)에 대하여 설명한다.Hereinafter, an artificial joint 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이며, 도 3은 도 1의 인공 관절용 헤드(200)를 설명하기 위해 개략적으로 도시한 개념도이다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing an artificial joint 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- Is a conceptual diagram schematically showing the head 200 for explanation.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예예 따른 인공 관절(10)은 스템(100), 헤드(200) 및 비구컵(300)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an artificial joint 10 according to an embodiment of the present invention may include a stem 100, a head 200, and an acetabular cup 300.

스템(100)은 일단이 인체의 제1 뼈에 삽입되어 고정되며, 타단에 결합부(110)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 도시하지 않았지만, 제1 뼈는 대퇴골일 수 있다. 스템(100)은 대퇴골에 삽입되는 선단부(130)와, 선단부(130)에서 연장된 안착부(120)와, 안착부(120)로부터 연장되며 후술하는 헤드(200)가 결합가능한 결합부(110)를 포함할 수 있다. 선단부(130)와 안착부(120)는 대퇴골에 삽입되어 대퇴골에서 분비되늰 골수에 의해 대퇴골에 응결 고착되는 부분이다. 선단부(130)는 길이 방향에 대한 단면의 형상이 원형이며 길이가 긴 막대 형상으로 형성되고 직경이 안착부(120)에 비해서 작게 형성될 수 있다. 안착부(120)는 길이 방향에 대한 형상이 타원형으로 형성되며, 결합부(110)로 갈수록 단면의 면적이 커지도록 형성될 수 이??. 결합부(110)는 안착부(120)와 소정의 각도를 이룰 수 있으며, 사용자의 신체 특성에 대응되는 둔각으로 이루어질 수 있다. One end of the stem 100 is inserted and fixed to the first bone of the human body, and the coupling portion 110 may be formed at the other end. Specifically, although not shown, the first bone may be the femur. The stem 100 includes a distal end portion 130 inserted into the femur, a seating portion 120 extending from the distal end portion 130, a coupling portion 110 extending from the seating portion 120, ). The distal end portion 130 and the seating portion 120 are inserted into the femur and are secreted from the femur and fixed to the femur by the bone marrow. The distal end portion 130 may have a circular cross-sectional shape with respect to the longitudinal direction and a long rod shape, and may have a smaller diameter than the seating portion 120. The seating part 120 may have an elliptical shape in the longitudinal direction, and may have a larger cross-sectional area toward the coupling part 110. The engaging portion 110 may have a predetermined angle with the seating portion 120 and may have an obtuse angle corresponding to the user's body characteristics.

비구컵(300)은 헤드(200)가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부(310, 도 2 참조)가 형성되며, 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정될 수 있다. 제2 뼈는 제1 뼈인 대퇴골과 연결되는 사용자의 치골일 수 있다. 수용부(310)는 볼 형태의 헤드(200)를 수용할 수 있도록 반구형의 컵(cup) 형태로 형성될 수 있다. 비구컵(300)은 돌출된 외면을 통해 치골에 결합되어 고정될 수 있다. 비구컵(300)외 외표면은 생체적합성을 갖는 금속, 예를 들면, 티타늄합금으로 이루어질 수 있다. 비구컵(300)의 수용부(310)는 외표면과 다른 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 비구컵(300)은 도시하지 않았으나, 외표면이 다공성으로 처리되어 치골과의 골융합성을 촉진시킬 수 있게 형성될 수 있다. 다른 실시예로서, 비구컵(300)은 스크류와 같은 결합 수단을 이용하여 치골에 결합될 수도 있다.The acetabular cup 300 may have a receiving portion 310 (see FIG. 2) formed therein so that the head 200 can be inserted and rotated, and may be fixed to a second bone corresponding to the first bone. The second bone may be the pubis of the user connected to the femur, which is the first bone. The receiving part 310 may be formed in the form of a hemispherical cup to receive the ball-shaped head 200. The acetabular cup 300 can be fixed to the pubic bone through the protruded outer surface. The outer surface of the acetabular cup 300 may be made of a biocompatible metal, for example, a titanium alloy. The receiving portion 310 of the acetabular cup 300 may be made of a different material from that of the outer surface, for example, a ceramic material. On the other hand, although not shown, the acetabular cup 300 can be formed so that its outer surface is treated with porosity to promote osseointegration with the pubic bone. As another example, the acetabular cup 300 may be coupled to the pubic bone using a coupling means such as a screw.

한편, 헤드(200)는 스템(100)의 결합부(110)가 삽입될 수 있는 삽입부(230)를 포함하여 스템(100)에 장착될 수 있다. 헤드(200)는 삽입부(230)의 길이 방향을 따라 연장된 연장선(A) 상에 헤드(200)의 외주면으로부터 헤드(200)의 중심(O)을 향하여 일정 깊이 함입되도록 형성된 저장홈(210)을 포함할 수 있다. The head 200 may include an insertion portion 230 into which the coupling portion 110 of the stem 100 can be inserted. The head 200 includes a storage groove 210 formed to extend from the outer circumferential surface of the head 200 toward the center O of the head 200 on an extension line A extending along the longitudinal direction of the insertion portion 230 ).

도 2를 참조하면, 저장홈(210)은 만곡한 형상으로 이루어지는 제1 만곡면(211)과 제2 만곡면(213)을 포함할 수 있다. 제1 만곡면(211)은 저장홈(210)의 가운데에 배치되며, 헤드(200)의 중심 방향으로 오목한(concave) 형상을 수 있다. 제2 만곡면(213)은 제1 만곡면(211)의 가장자리를 일주하면서 제1 만곡면(211)과 헤드(200)의 외주면을 연결할 수 있다. 제2 만곡면(213)은 비구컵(300)을 향하여 볼록한(convex) 형상일 수 있다. 다시 말해, 저장홈(210)은 헤드(200)의 외주면으로부터 완만한 경사를 이루면서 함입된 홈으로서, 예를 들면, 사과(apple)의 꼭지 부근에서의 홈 형상에 가까울 수 있다. Referring to FIG. 2, the storage groove 210 may include a curved first curved surface 211 and a second curved curved surface 213. The first curved surface 211 is disposed in the center of the storage groove 210 and may have a concave shape toward the center of the head 200. The second curved surface 213 can connect the first curved surface 211 and the outer peripheral surface of the head 200 while extending around the edge of the first curved surface 211. The second curved surface 213 may be convex toward the acetabular cup 300. In other words, the storage groove 210 may be a recessed groove inclined at a gentle slope from the outer peripheral surface of the head 200, for example, close to the groove shape in the vicinity of the nip of the apple.

이러한 저장홈(210)은 헤드(200)가 비구컵(300)에 수용된 상태에서 관절액의 실질적인 저장조(reservoir) 기능을 수행할 수 있다. 비교실시예에 따른 헤드는 완전한 구형으로 형성된다. 관절액은 헤드와 비구컵 사이에서 헤드와 비구컵의 마찰을 줄이는 윤활 기능을 수행한다. 비교실시예에 따른 구형의 헤드는 비구컵에 수용되어 회동하면서 헤드와 비구컵 사이의 공간에 관절액이 회동에 의해 밀려나가, 비구컵과 헤드 사이의 마찰을 충분히 줄여줄 수가 없다. 또한, 구형의 헤드는 비구컵와 점접촉(point contact)을 하게 되므로, 충격이 가해지는 경우 헤드가 파손될 위험이 컸다. The storage groove 210 may perform a substantial reservoir function of the joint fluid in a state where the head 200 is accommodated in the acetabular cup 300. The head according to the comparative example is formed into a complete sphere. The joint fluid performs a lubrication function to reduce the friction between the head and the acetabular cup between the head and the acetabular cup. The spherical head according to the comparative example can not sufficiently reduce the friction between the acetabular cup and the head because the joint liquid is pushed into the space between the head and the acetabular cup while being accommodated in the acetabular cup and rotated. In addition, since the spherical head is in point contact with the acetabular cup, there is a great risk that the head will be damaged if an impact is applied.

그러나, 이와 달리, 본 발명의 일 실시예예 따른 인공관절용 헤드(200)는 관절액 저장조(reservoir)인 저장홈(210)을 포함하여, 관절액이 저장홈(210)에 늘 고여있으면서 헤드(200)와 비구컵(300) 사이의 수력 윤활(hydrodynamic lubrication) 작용을 지속적으로 수행할 수 있다. 윤활(lubrication)이란 마찰 면 사이에 액체나 고체 등의 물질이 삽입되어 두 면 사이의 상호작용을 감소시키는 현상을 의미한다. 인공 관절에서의 수력 윤활은 관절액을 이용하여 마찰면 사이의 마찰을 감소시키는 것을 의미한다. 비교실시예에서도 관절액을 통한 수력 윤활 작용이 발생하나, 전술한 바와 같이, 충분한 관절액의 유동을 유지할 수 없다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인공관절용 헤드(200)는 저장홈(210)을 이용하여 관절액의 유동을 충분하게 유지할 수 있고, 헤드(200)와 비구컵(300) 사이의 마찰이 적어져서 헤드(200) 또는 비구컵(300)의 마모를 줄일 수 있다. 또한, 저장홈(210)에 의해 헤드(200)는 비구컵(300)과 점접촉(point contact)이 아닌 원접촉(circular contact)을 유도할 수 있어 비교실시예에 비해 충격이 강건한 구조를 형성할 수 있다. 한편, 저장홈(210)은 헤드(200)의 삽입부(230)의 길이 방향의 연장선 상에 배치되므로, 저장홈(210) 또한, 헤드(200)의 회동에 의해 함께 움직이면서 저장조의 기능을 수행할 수 있다. However, the artificial joint head 200 according to an embodiment of the present invention includes a storage groove 210 that is an articulating reservoir, so that the articulating joint head 200 is extended to the storage groove 210, The hydrodynamic lubrication between the cup 300 and the acetabular cup 300 can be continuously performed. Lubrication refers to a phenomenon in which a material such as a liquid or solid is inserted between friction surfaces to reduce the interaction between two surfaces. Hydraulic lubrication in artificial joints means that joint fluid is used to reduce friction between friction surfaces. In the comparative example, hydraulic lubrication through the joint fluid occurs, but the flow of sufficient joint fluid can not be maintained, as described above. The artificial joint head 200 according to an embodiment of the present invention can sufficiently maintain the flow of the joint fluid using the storage groove 210 and the friction between the head 200 and the acetabular cup 300 is reduced, Wear of the cup 200 or the acetabular cup 300 can be reduced. In addition, the head 200 can induce a circular contact with the acetabular cup 300 rather than a point contact by the storage groove 210, thereby forming a strong shock structure as compared with the comparative example . Since the storage groove 210 is disposed on the extension of the insertion portion 230 of the head 200 in the longitudinal direction, the storage groove 210 also functions as a reservoir by moving together with the rotation of the head 200 can do.

도 3을 참조하면, 일 실시형태의 저장홈(210)은 전술한 바와 같이 제1 만곡면(211)과 제2 만곡면(213)으로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 만곡면(211)은 헤드(200)의 외부에 중심(O1)이 위치하는 제1 곡률 반경(R1)을 갖고, 제2 만곡면(213)은 헤드(200)의 내부에 중심(O2)이 위치하는 제2 곡률 반경(R2)을 가질 수 있다. 다시 말해, 제1 만곡면(211)은 헤드(200)의 중심을 향하여 오목한(concave) 형상이고, 제2 만곡면(213)은 비구컵(300)을 향해 볼록한(convex) 형상일 수 있다. 제1 곡률 반경(R1)과 제2 곡률 반경(R2)은 서로 동일할 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예로서, 제1 곡률 반경(R1)은 제2 곡률 반경(R2)보다 작을 수 있다. 한편, 제2 곡률 반경(R2)은 헤드(200)의 반지름(r)의 1/2과 동일할 수 있다. 제2 곡률 반경(R2)은 헤드(200)의 반지름(r)의 1/2의 값을 가짐으로써, 헤드(200)의 외주면으로부터 완만한 경사를 갖는 볼록한 제2 만곡면(213)을 형성할 수 있다. 이를 통해, 저장홈(210)의 저장된 관절액이 제2 만곡면(213)을 타고 쉽게 흘러나올 수 있으며, 수력 윤활 효과를 더욱 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 3, the storage groove 210 of one embodiment may include a first curved surface 211 and a second curved surface 213 as described above. The first curved surface 211 has a first curvature radius R1 at which the center O1 is located on the outside of the head 200 and the second curved surface 213 is curved in the center of the head 200, And a second radius of curvature R2 in which the second axis O2 is located. In other words, the first curved surface 211 may be concave toward the center of the head 200 and the second curved surface 213 may be convex toward the acetabular cup 300. The first curvature radius R1 and the second curvature radius R2 may be equal to each other, but the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the first radius of curvature R1 may be less than the second radius of curvature R2. On the other hand, the second radius of curvature R2 may be equal to 1/2 of the radius r of the head 200. The second curvature radius R2 has a value of 1/2 of the radius r of the head 200 to form a convex second curved surface 213 having a gentle slope from the outer circumferential surface of the head 200 . Accordingly, the joint fluid stored in the storage groove 210 can easily flow on the second curved surface 213, and the hydraulic lubrication effect can be further maximized.

한편, 저장홈(210)의 크기는 헤드(200)의 외주면에서의 삽입부(230)의 크기(D1)에 대응될 수 있다. 저장홈(210)의 크기는 전술한 제2 곡률 반경(R2)을 갖는 원들로 인하여 함입되는 양 끝단에서의 크기를 의미하며, 이는 삽입부(230)의 크기(D1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 저장홈(210)의 크기에 대해 제한은 없으나, 저장홈(210)의 크기가 삽입부(230)의 크기(D1)보다 큰 경우, 저장홈(210)의 깊이도 같이 커지므로 외부의 충격에 약할 수 있다. 또한, 저장홈(210)의 크기가 삽입부(230)의 크기(D1) 보다 작은 경우, 헤드(200)와 비구컵(300) 사이의 관절액 저장조 기능을 충분히 수행하지 못할 수도 있다.The size of the storage groove 210 may correspond to the size D1 of the insertion portion 230 on the outer circumferential surface of the head 200. [ The size of the storage groove 210 means the size at both ends that are contained by the circles having the second radius of curvature R2 and can be substantially equal to the size D1 of the insert 230 have. There is no limitation on the size of the storage groove 210. However, when the size of the storage groove 210 is larger than the size D1 of the insertion portion 230, the depth of the storage groove 210 also increases, It can be weak. When the size of the storage groove 210 is smaller than the size D1 of the insertion portion 230, the joint fluid reservoir between the head 200 and the acetabulum cup 300 may not be sufficiently performed.

저장홈(210)은 전술한 형태를 통해 오목한 제1 만곡면(211)에 관절액을 저장하면서도, 볼록한 제2 만곡면(213)을 통하여 관절액이 저장홈(210) 외부로 용이하게 배출될 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공 관절(10)은 지속적인 관절액의 저장과 흐름을 유도할 수 있고, 수력 윤활 작용을 극대화시킬 수 있어 마모를 줄일 수 있다. The storage groove 210 may store the joint fluid on the concave first curved surface 211 through the above-described shape and may be easily discharged through the convex second curved surface 213 to the outside of the storage groove 210 do. Accordingly, the artificial joint 10 according to an embodiment of the present invention can continuously induce storage and flow of joint fluid, maximize hydraulic lubrication, and reduce wear.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공 관절(10)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 4 is a perspective view schematically showing an artificial joint 10 according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 인공 관절용 헤드(200)는 저장홈(210)을 포함하며, 복수의 보조홈(250)들을 더 포함할 수 있다. 복수의 보조홈(250)들은 헤드(200)의 외주면에 서로 이격되어 배치되며, 저장홈(210)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 보조홈(250)의 크기는 저장홈(210)과 동일하거나 더 작을 수 있다. 보조홈(250)은 저장홈(210)과 다른 위치에 배치되어 상기 저장홈(210)과 동일한 기능인 관절액의 저장조 역할을 수행할 수 있다. 도면에서는 보조홈(250)을 규칙적으로 배치하였으나, 다른 실시예로서, 보조홈(250)을 불규칙적으로 배치할 수 있다. 보조홈(250)의 위치 및 개수는 헤드(200)의 내구성에 영향을 주지 않도록 설계될 수 있다. Referring to FIG. 4, the artificial joint head 200 includes a storage groove 210, and may further include a plurality of auxiliary grooves 250. The plurality of auxiliary grooves 250 may be spaced apart from each other on the outer circumferential surface of the head 200 and may have the same shape as the storage groove 210. The size of the auxiliary groove 250 may be the same as or smaller than that of the storage groove 210. The auxiliary groove 250 may be disposed at a position different from the storage groove 210 and may function as a reservoir for joint fluid having the same function as the storage groove 210. Although the auxiliary grooves 250 are regularly arranged in the drawing, the auxiliary grooves 250 may be irregularly arranged as another embodiment. The position and the number of the auxiliary grooves 250 can be designed so as not to affect the durability of the head 200. [

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 인공 관절(10)은 저장홈(210)을 포함하는 인공 관절용 헤드(200)를 통해, 헤드(200)와 비구컵(300) 사이의 수력 윤활 작용을 극대화시켜 마모를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 인공 관절(10)은 완만한 만곡면을 갖는 저장홈을 통해 헤드(200)와 비구컵(300)이 점접촉(point contact) 대신 원접촉(circular contact)하도록 함으로써, 인공 관절(10)이 외부 충격에도 견딜 수 있는 내구성을 향상시킬 수 있다. As described above, the artificial joint 10 according to the embodiments of the present invention is capable of performing hydraulic lubrication between the head 200 and the acetabular cup 300 through the artificial joint head 200 including the storage groove 210 Thereby maximizing the action and minimizing wear. In addition, the artificial joint 10 according to the embodiments of the present invention allows the head 200 and the cup 300 to make circular contact instead of a point contact through a storage groove having a gently curved surface The durability of the artificial joint 10 to withstand an external impact can be improved.

본 명세서에서는 인공 관절이 대퇴골과 치골 사이에 배치되는 인공 관절로 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 다른 위치의 인공 관절에도 적용될 수 있음은 물론이다. In this specification, the artificial joint is described as an artificial joint disposed between the femur and the pubic bone. However, the present invention is not limited thereto, and may be applied to other artificial joints.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments, and that various changes and modifications may be made therein without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 인공 관절
100: 스템
110: 결합부
120: 안착부
130: 선단부
200: 헤드
210: 저장홈
211: 제1 만곡면
213: 제2 만곡면
230: 삽입부
250: 보조홈
300: 비구컵
310: 수용부 10: artificial joint
100: Stem
110:
120:
130:
200: head
210: store home
211: 1st curved face
213: 2nd curved face
230:
250: Auxiliary groove
300: acetabulum cup
310:

Claims (14)

일단이 인체의 제1 뼈에 고정되며, 타단에 결합부가 형성된 스템(stem);
상기 결합부가 삽입되는 삽입부를 포함하는 헤드(head); 및
상기 헤드가 삽입되어 회동할 수 있도록 수용부가 형성되며, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵;을 포함하고,
상기 헤드는 상기 헤드의 외주면으로부터 상기 헤드의 중심을 향하여 일정 깊이 함입되도록 형성된 저장홈을 포함하는, 인공 관절.A stem having one end fixed to the first bone of the human body and having a coupling portion at the other end;
A head including an insertion portion into which the coupling portion is inserted; And
And an acetabular cup fixed to the second bone corresponding to the first bone, wherein the receiving part is formed so that the head can be inserted and turned,
Wherein the head includes a storage groove formed to be inserted at a certain depth from an outer circumferential surface of the head toward a center of the head. 제1 항에 있어서,
상기 저장홈은 상기 삽입부의 길이 방향을 따라 연장된 연장선 상에 배치되는, 인공 관절.The method according to claim 1,
And the storage groove is disposed on an extension line extending along the longitudinal direction of the insertion portion. 제1 항에 있어서,
상기 저장홈은 상기 저장홈의 가운데에 배치되는 제1 만곡면과, 상기 제1 만곡면의 가장자리를 일주하면서 상기 제1 만곡면과 상기 헤드의 상기 외주면을 연결하는 제2 만곡면을 포함하는, 인공 관절.The method according to claim 1,
Wherein the storage groove comprises a first curved surface disposed at the center of the storage groove and a second curved surface surrounding the edge of the first curved surface and connecting the first curved surface to the outer peripheral surface of the head. Artificial joint. 제3 항에 있어서,
상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 중심 방향으로 오목한(concave) 형상이며,
상기 제2 만곡면은 상기 비구컵을 향하여 볼록한(convex) 형상인, 인공 관절.The method of claim 3,
Wherein the first curved surface is concave in the direction of the center of the head,
Wherein the second curved surface has a convex shape toward the acetabular cup. 제3 항에 있어서,
상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 외부에 중심이 위치하는 제1 곡률 반경을 갖고,
상기 제2 만곡면은 상기 헤드의 내부에 중심이 위치하는 제2 곡률 반경을 갖는, 인공 관절.The method of claim 3,
Wherein the first curved surface has a first radius of curvature centered on the outside of the head,
Wherein the second curved surface has a second radius of curvature centered within the interior of the head. 제5 항에 있어서,
상기 제2 곡률 반경은 상기 헤드의 반지름의 1/2과 동일한, 인공 관절.6. The method of claim 5,
Wherein the second radius of curvature is equal to one-half the radius of the head. 제1 항에 있어서,
상기 헤드는 상기 헤드의 외주면에 서로 이격되어 배치되며, 상기 저장홈과 동일한 형상으로 형성된 복수의 보조홈들을 더 포함하는, 인공 관절.The method according to claim 1,
Wherein the head further comprises a plurality of auxiliary grooves spaced from each other on an outer circumferential surface of the head and formed in the same shape as the storage groove. 일단이 인체의 제1 뼈에 고정되는 스템(stem)의 타단에 결합된 상태에서, 상기 제1 뼈에 대응되는 제2 뼈에 고정되는 비구컵에 수용되어 회동가능한 헤드(head)에 있어서,
상기 헤드는,
상기 스템의 타단에 형성된 결합부가 삽입되는 삽입부; 및
상기 헤드의 외주면으로부터 상기 헤드의 중심을 향하여 일정 깊이 함입되도록 형성된 저장홈;을 포함하는, 인공 관절용 헤드.A head which is rotatably received in an acetabular cup fixed to a second bone corresponding to the first bone in a state where one end of the stem is fixed to the other end of a stem fixed to the first bone of the human body,
The head
An insertion portion into which a coupling portion formed at the other end of the stem is inserted; And
And a storage groove formed to extend from the outer circumferential surface of the head toward the center of the head at a predetermined depth. 제8 항에 있어서,
상기 저장홈은 상기 삽입부의 길이 방향을 따라 연장된 연장선 상에 배치되는, 인공 관절용 헤드.9. The method of claim 8,
Wherein the storage groove is disposed on an extension line extending along the longitudinal direction of the insertion portion. 제8 항에 있어서,
상기 저장홈은 상기 저장홈의 가운데에 배치되는 제1 만곡면과, 상기 제1 만곡면의 가장자리를 일주하면서 상기 제1 만곡면과 상기 헤드의 상기 외주면을 연결하는 제2 만곡면을 포함하는, 인공 관절용 헤드.9. The method of claim 8,
Wherein the storage groove comprises a first curved surface disposed at the center of the storage groove and a second curved surface surrounding the edge of the first curved surface and connecting the first curved surface to the outer peripheral surface of the head. Head for artificial joints. 제10 항에 있어서,
상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 중심 방향으로 오목한(concave) 형상이며,
상기 제2 만곡면은 상기 비구컵을 향하여 볼록한(convex) 형상인, 인공 관절용 헤드.11. The method of claim 10,
Wherein the first curved surface is concave in the direction of the center of the head,
And the second curved surface has a convex shape toward the acetabular cup. 제10 항에 있어서,
상기 제1 만곡면은 상기 헤드의 외부에 중심이 위치하는 제1 곡률 반경을 갖고,
상기 제2 만곡면은 상기 헤드의 내부에 중심이 위치하는 제2 곡률 반경을 갖는, 인공 관절용 헤드.11. The method of claim 10,
Wherein the first curved surface has a first radius of curvature centered on the outside of the head,
And the second curved surface has a second radius of curvature centered in the interior of the head. 제12 항에 있어서,
상기 제2 곡률 반경은 상기 헤드의 반지름의 1/2과 동일한, 인공 관절용 헤드.13. The method of claim 12,
Wherein the second radius of curvature is equal to half the radius of the head. 제8 항에 있어서,
상기 헤드는 상기 헤드의 외주면에 서로 이격되어 배치되며, 상기 저장홈과 동일한 형상으로 형성된 복수의 보조홈들을 더 포함하는, 인공 관절용 헤드.9. The method of claim 8,
Wherein the head further comprises a plurality of auxiliary grooves spaced from each other on an outer peripheral surface of the head and formed in the same shape as the storage groove.
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