KR20180104101A - 수술용 드릴 비트 - Google Patents

Abstract

골(9) 내에 관형 홀을 형성하기 위한 드릴 비트(1)는 근위 단부 및 원위 단부(22)를 가지며 축(21)을 따라 연장되는 종방향 몸체(2), 몸체(2)의 원위 단부(22)에 형성된 주 절단 에지(3), 경사 각(α)을 형성하고 주 절단 에지(3)로부터 연장되는 주 절단 면(4), 및 몸체(2)의 축(21)을 따라 주 절단 면(4)으로부터 연장되고 몸체(2) 주위에 형성된 나선형 플루트(5)를 포함한다. 주 절단 에지(3)는 드릴 비트의 단일의 주 절단 에지(3)이다. 나선형 플루트(5)는 드릴 비트(1)의 단일의 나선형 플루트(5)이다. 경사 각(α)은 25° 이상이다. 본 발명에 따른 드릴 비트(1)에 따라 드릴 비트는 골 내로 홀을 드릴링할 때 열 생성을 최소화하도록 허용한다.

Description

수술용 드릴 비트

본 발명은 독립항 제1항의 전제부에 따른 수술용 드릴 비트에 관한 것이다. 근위 단부 및 원위 단부를 가지며 축을 따라 연장되는 종방향 몸체, 몸체의 원위 단부에 형성된 주 절단 에지, 경사 각을 형성하고 주 절단 에지로부터 연장되는 주 절단 면, 및 몸체의 축을 따라 주 절단 면으로부터 연장되고 몸체 주위에 형성된 나선형 플루트를 포함하는 이러한 드릴 비트가 골 내로 관형 홀을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

많은 수술 치료 또는 요법에서, 환자의 골에 하나 또는 복수의 관형 홀을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 치과용 임플란트 또는 인공와우(cochlear implant)는 전형적으로 턱 또는 다른 골에 제공된 구멍에 설치되어 골에 확고히 연결된다. 또는 정형외과적 응용에서 종종 금속 플레이트와 같은 지지 구조물 또는 인공 관절과 같은 대체물 등이 연계된 골에 나사체결되며 나사는 골 내의 사전-드릴링된 홀 내에 제공된다. 또는, 다른 응용에서는 측두골의 유양 돌기에 홀을 드릴링하는 것이 선호된다.

골에 홀을 제공하기 위해 수술용 드릴이 통상적으로 사용된다. 이러한 드릴은 대개 드라이브 및 핸드피스가 구비된 주 장치를 포함한다. 통상 핸드 피스는 드릴 비트가 회전가능하게 장착될 수 있는 커넥터를 갖는다. 이러한 드릴 비트는 종종 예리한 원위 단부 및 샤프트와 같이 형성된 근위 단부를 갖는 종방향 몸체를 포함한다. 장착을 위해 샤프트는 핸드 피스의 커넥터에 클램프고정될 수 있다. 몸체의 원위 단부에서, 복수의 절단 면은 전형적으로 그 축을 따라 몸체 주위에서 연장되는 나선형 플루트 내로 이어지도록 성형된다. 종래 기술의 수술용 드릴 비트는 예를 들어, 제WO 2013/154686 A1호에 기재되어 있다.

사용 시, 골에 홀을 제공하기 위해 적합한 드릴 비트가 선택되고 드릴의 핸드 피스에 장착된다. 적합한 드릴 비트를 선택하기 위해 드릴 비트의 크기 및 기하학적 형상뿐만 아니라 골 조직 및 예상되는 홀의 상태가 전형적으로 고려된다. 그 뒤, 드릴 비트는 드릴의 주 부분의 구동에 의해 이의 축 주위에서 회전하고, 홀의 종류, 골 상태 및 드릴 비트 유형에 따라 적절한 회전 속도가 조절된다. 드릴 비트는 이의 축을 따라 이의 점 또는 팁을 앞으로 전진시킴으로써 골에 적용된다. 이에 따라, 절단 면은 골을 절단하고, 상기 절단에 의해 생성된 칩은 골로부터 나선형 플루트에 의해 전달된다.

공지된 드릴 비트를 사용하는 종래의 드릴의 문제점은 드릴링에 의해 생성된 열이 홀 주위의 골 조직을 손상시킬 수 있는 것이다. 특히, 이러한 열은 골 조직의 품질을 저하시킬 수 있는 골 조직의 탄화를 유도할 수 있다. 예를 들어, 골 조직이 임의의 다른 부분, 예를 들어, 임플란트 또는 나사에 연결되거나 또는 성장되어야 할 때, 이러한 탄화는 골의 신속한 치료, 이에 따라 다른 부분에 대한 골의 신속한 연결을 방해한다.

따라서, 골 내로 홀을 드릴링할 때, 열 생성을 최소화하도록 허용하는 드릴 또는 드릴 비트에 대한 필요성이 있다.

본 발명에 따라서, 이 필요성은 독립항 제1항의 특징에 의해 정의됨에 따른 드릴 비트에 의해 해결된다. 선호되는 실시예는 종속항의 요지이다.

특히, 본 발명은 골 내에 관형 홀을 형성하기 위한 드릴 비트를 취급한다. 드릴 비트는 근위 단부 및 원위 단부를 가지며 축을 따라 연장되는 종방향 몸체를 포함한다. 이는 몸체의 원위 단부에 형성된 주 절단 에지뿐만 아니라 주 절단 에지로부터 연장되는 주 절단 면을 추가로 갖는다. 주 절단 면은 경사 각을 형성한다. 드릴 비트는 몸체의 축을 따라 주 절단 면으로부터 연장되고 몸체 주위에 형성된 나선형 플루트를 포함한다. 주 절단 에지는 드릴 비트의 단일의 주 절단 에지이다. 나선형 플루트는 드릴 비트의 단일의 나선형 플루트이다. 경사 각은 25° 이상이다.

본 명세서에서 사용되는 "드릴 비트"라는 용어는 드릴링 장치에 장착되고 드릴링 장치에 의해 회전되도록 구성된 종방향의 회전가능한 부품에 관련될 수 있다. 전형적으로, 드릴 비트는 실질적으로 로드형 또는 원통형 형태를 가지며 원주는 특정 방식으로 프로파일링된다. 종종, 이들은 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸, 텅스텐 카바이드 또는 백금과 같은 비교적 경질 재료, 또는 세라믹으로 제조된다. 드릴 비트는 칩 배출을 돕거나 또는 다른 목적으로 코팅될 수 있다. 이러한 코팅은 예를 들어 다이아몬드 형 탄소(DLC), 질화티타늄(TIN) 또는 다른 재료 및 또는 층일 수 있다.

본 발명의 문헌에서 "관형 홀"이라는 용어는 원형 또는 유사 단면을 갖는 선형 또는 비선형 덕트 또는 블라인드 홀에 관한 것이다.

절단 에지 및 절단 면에 관한 "주"라는 용어는 드릴 비트의 다른 부분에 의한 절단 또는 밀링과 비교하여 드릴 비트의 주 절단 또는 주 밀링 부분과 관련될 수 있다. 전형적으로, 주 절단 에지는 몸체의 원위 단부를 향하여 지향되고, 주 절단 면은 본질적으로 원위 단부의 방향, 즉 축방향으로 골을 절단한다. 종종 드릴 비트는 또한 본질적으로 반경 방향으로 골을 절단하는 측면 절단 면 및 측면 절단 에지를 갖는다.

본 발명의 문맥에서의 "경사 각"이라는 용어는 작업에 대한 주 절단 면의 각도와 관련될 수 있다. 특히, 이것은 드릴 비트의 의도된 작동에서 드릴 비트가 작용하는 가공물의 영역과 드릴 비트의 주 절단 면 사이에서 연장되는 각도와 관련될 수 있다. 따라서, 가공물의 평면은 드릴 비트에 의해 생성되는 표면, 즉 의도된 새로운 표면일 수 있다. 즉, 경사 각은 주 절단 면이 골을 절단하는 방향 또는 밀링 방향에 수직인 평면과 주 절단 면 자체 사이에 있을 수 있다. 또한, 경사 각은 드릴 비트의 중심을 향하여 감소될 수 있는 것과 같이 주 절단 면을 따라 변화할 수 있다. 이러한 실시예에서, 본 발명과 관련하여 사용되는 "경사 각"이라는 용어는 드릴 비트의 외부 경계에서, 즉 주 절단 면의 주변 또는 반경방향 단부에서의 경사각에 관한 것이다.

바람직하게는, 경사 각은 90° 미만의 드릴 비트의 주 절단 면과 드릴 비트에 의해 형성된 골의 의도된 새로운 표면 사이에 형성된다. 골에 홀을 드릴링하는 것과 관련하여 "의도된 새로운 표면"이라는 용어는 골의 새로운 표면이 생성되도록 드릴 비트를 골 내로 회전시키고 강제함으로써 생성되는 표면과 관련될 수 있다. 전형적으로, 새로운 표면은 드릴 비트의 이동 방향에 관해 절단 에지 및 절단 면의 전방에 놓이거나 또는 형성된다.

따라서, 골의 의도된 새로운 표면은 바람직하게는 관형 홀의 내부 표면이다. 관형 홀에 대한 "내부 표면"이라는 용어는 홀의 하부 표면뿐만 아니라 홀의 원통형 주변 표면과 관련될 수 있다.

본 발명에 따라서, 단일의 절단 에지에 따라 골이 절단되기보다는 치즐링되는 점 또는 팁 주위에서의 영역이 최소화될 수 있다. 골을 치즐링하는 것이 골을 절단하는 것과 비교하여 비교적 높은 열 생성을 수반할 수 있기 때문에, 드릴링 공정에서 치즐링을 최소화함에 따라 열 생성이 감소될 수 있다.

따라서, 비교적 큰 경사 각으로 단일 주 절단 면과 단일 나선형 플루트의 제공을 조합함으로써, 본 발명에 따른 드릴 비트는 골에 홀을 드릴링할 때 열 생성을 최소화할 수 있다.

바람직하게는, 경사 각은 40° 미만 또는 35° 미만이다. 25° 내지 40°의 범위 또는 35°로 경사 각을 치수화함으로써, 절단 면을 형성하는 드릴 비트의 단면 웨지가 충분히 확고하고 또한 드릴 비트와 골 사이의 충분한 간격이 드릴링 중에 제공될 수 있는 것이 달성될 수 있다. 특히, 단면도에서 웨지는 여유 각 및 웨지 각을 형성할 수 있다. 따라서, 경사 각, 웨지 각 및 여유 각의 합은 90°이다.

바람직하게는, 나선형 플루트는 경사 각 미만의 나선 각을 형성한다. 따라서, 나선 각은 종방향 몸체의 축 및 나선형 플루트의 랜드에 의해 형성될 수 있다. 나선형 플루트는 또한 축을 따라 복수의 변화하는 나선 각을 가질 수 있다. 또한, 경사 각과 나선 각 사이의 전이는 축을 따라 어디에서든지 가능할 수 있다. 비교적 작은 나선 각을 제공함으로써 드릴링 공정에 의해 생성된 골 칩을 홀 외부로 효율적으로 전달할 수 있다. 공지된 드릴 비트에서 나선 각은 전형적으로 경사각과 동일하고, 즉 절단 면이 나선형 플루트 내로 균일하게 이어진다. 또한, 본 발명에 따른 드릴 비트에서, 주 절단 면은 바람직하게는 나선형 플루트 내로 이어진다. 그러나, 본 발명에 따르면, 경사 각은 비교적 크고, 나선 각이 동일한 경우, 비교적 평평한 나선형 플루트를 야기한다. 나선 각을 특히 경사 각 미만의 정도로 감소시킴으로써 나선형 플루트는 칩이 나선형 플루트를 따라 더욱 직접적이고 효율적으로 전달될 수 있도록 비교적 경사가 가파르다.

바람직하게는, 몸체의 원위 단부는 몸체의 축에 직교하는 전방 프로파일을 가지며 절단 에지는 몸체의 원위 단부의 전방 프로파일을 가로질러 연장된다. 이에 따라 절단 에지의 절단 부분이 대략 거리의 절반 또는 이의 연장부의 절반을 덮을 수 있다. 이와 관련하여 "전방 프로파일을 가로지르는"이라는 용어는 전방 프로파일의 주변 단부의 대향 측면으로 전방 프로파일의 주변 단부의 일 측면으로부터의 경로에 관련될 수 있다. 따라서, 대향 측면은 전방 프로파일의 주연부 주위에서 서로 180° 오프셋배열된다는 점에서 엄격하게 대향할 필요는 없다. 그러나, 대향 측면의 오프셋배열은 적어도 90° 또는 적어도 105°, 예를 들어 약 135°이어야 한다. 이러한 절단 에지에 따라 드릴링 시에 홀의 본질적으로 완전한 원주 또는 본질적으로 완전한 전방 프로파일에 걸쳐 골을 효율적으로 절단할 수 있다.

바람직하게는, 몸체의 원위 단부는 몸체의 축 상에 위치된 점을 갖는다. 점은 특히 비스듬한 표면에서 드릴 비트의 센터링 특성에 중요한 점 각을 형성한다. 특히, 점은 바람직하게는 약 70° 내지 약 140°의 범위의 점 각, 더욱 특히 약 90°의 점 각을 형성한다. 이러한 범위의 점 각을 가짐으로써, 이는 점이 언급된 센터링 특성을 제공할 수 있는 비교적 예리할 수 있도록 비교적 작을 수 있다.

절단 에지는 바람직하게는 몸체의 점으로부터 오프셋배열된다. 이러한 배열에 따라 연속적인 절단 에지와 점을 동시에 효율적으로 제공할 수 있다. 따라서, 작은 점 각은 드릴 비트를 센터링하기 위한 점의 기능이 여전히 보장될 수 있도록 오프셋을 최소화할 수 있다.

따라서, 원뿔형 치즐 면은 바람직하게는 절단 에지와 몸체의 점 사이에 형성된다. 치즐 면의 원뿔은 경사 각이 비교적 크기 때문에 비교적 경사가 심할 수 있다. 따라서, 점은 드릴링 중에 이의 기능을 효율적으로 제공할 수 있도록 비교적 예리할 수 있다.

바람직하게, 몸체는 축을 따라 근위 단부로부터 연장되는 샤프트를 포함한다. 근위 샤프트와 함께 드릴 비트를 구성함으로써 드릴 장치에 효과적으로 연결되는 부분이 제공될 수 있다. 따라서, 샤프트는 드릴에 연결되도록 적절히 성형될 수 있다. 예를 들어, 샤프트는 원통형일 수 있거나 또는 불규칙적으로 프로파일링될 수 있다.

따라서, 몸체는 바람직하게 나선형 플루트가 샤프트 내로 연속적으로 이어지는 샤프트와 나선형 플루트 사이의 전이 부분을 포함한다. 이 문맥에서 "연속적으로 이어지는"은 드릴 비트의 파열의 위험성을 감소시킬 수 있는 매끄러운 전이를 의미할 수 있다. 전이 부분을 드릴 비트에 제공함에 따라 드릴링 공정에 의해 생성된 골 칩을 연속적으로 및 효율적으로 전달 및 제거할 수 있다.

바람직하게는, 나선형 플루트는 근위 얕은 단부 및 주 절단 면에 인접한 원위 단부를 갖는다. 얕은 단부는 주 절단 면에 대향하는 나선형 플루트의 측면에 제공될 수 있다. 나선형 플루트의 이러한 얕은 단부에 따라 칩이 파괴되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따른 드릴 비트는 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 의해 하기에서 더욱 상세히 기재된다:
도 1은 본 발명에 따른 드릴 비트의 실시예의 도식적인 정면도;
도 2는 도 1의 드릴 비트의 도식적인 측면도;
도 3은 작동 중에 도 2의 선(Z-Z)을 따라 도 1의 드릴 비트의 도식적인 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 드릴 비트의 추가 실시예로서 맞춤형 드릴 비트와 표준 드릴 비트 간의 시험 비교의 온도 결과를 도시하는 도면;
도 5는 도 4의 시험 비교의 스러스트력 결과를 도시하는 도면;
도 6은 도 4의 시험 비교의 토크 결과를 도시하는 도면.

다음의 설명에서, 특정 용어는 편의상 사용되며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. "우측", "좌측", "위", "아래", "하부" 및 "상부"라는 용어는 도면의 방향을 지칭한다. 이 용어는 명시적으로 언급된 용어와 그 유도체 및 유사한 의미의 용어를 포함한다. 또한, "아래", "하부", "하단", "위", "상부", "근위", "원위" 등과 같은 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시된 바와 같이 또 다른 요소 또는 특징에 대한 하나의 요소 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이들 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시된 위치 및 배향뿐만 아니라 사용 또는 작동 중인 장치의 상이한 위치 및 배향을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소 또는 특징의 "아래" 또는 "하부"로 기술된 요소는 그 뒤에 다른 요소 또는 특징의 "위" 또는 "상부"에 있을 것이다. 따라서, "아래"의 예시적인 용어는 위 및 아래의 위치와 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 이와는 달리 배향될 수 있고(90도 또는 다른 배향으로 회전), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 관련된 용어가 이에 따라 해석될 수 있다. 마찬가지로 다양한 축을 따라 및 이 주위에서의 움직임에 대한 설명은 다양한 특수 장치 위치와 배향을 포함한다.

다양한 특징 및 예시적인 실시예의 도면 및 설명에서의 반복을 피하기 위해, 많은 특징이 많은 양태 및 실시예에 공통된다는 것을 이해해야 한다. 설명 또는 도면으로부터의 양태의 생략은 양태가 그 양태를 통합하는 실시예로부터 누락되었다는 것을 의미하지 않는다. 대신, 명확함을 위해 그리고 장황한 설명을 방지하기 위하여 양태가 생략될 수 있다. 이 문맥에서, 하기는 이 설명의 나머지에 적용된다. 도면을 명확히 하기 위해, 도면은 설명의 직접적으로 관련된 부분에 설명되지 않는 참조 부호를 포함하며, 그 뒤에 이는 이전의 또는 다음의 설명 섹션을 지칭한다. 추가로, 명료성을 이유로, 도면에서 부품의 모든 특징이 참조 부호로 제공되는 것은 아니지만, 이는 동일한 부품을 나타내는 다른 도면에 참조된다. 2개 이상의 도면에서 동일한 도면부호는 동일하거나 또는 유사한 요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 드릴 비트(1)의 몸체(2)의 말단 단부(22)에 대한 도면을 도시한다. 이로써, 원위 단부(22)의 전방 프로파일(221)이 도시되고 전방 프로파일(221)은 몸체(2)의 축(도 1에서 도시되지 않음)에 수직으로 연장된다. 드릴 비트(1)는 이의 전체 길이에 걸쳐 일정한 직경을 갖는다. 예를 들어, 직경은 약 1.5 mm 내지 약 4 mm 또는 약 2 mm 내지 약 3 mm일 수 있거나 또는 약 2.5 mm일 수 있다.

드릴 비트(1)는 예리한 에지 또는 둥근 에지일 수 있고 몸체(2)의 원위 단부(22)의 전방 프로파일(221)을 가로질러 연장되는 절단 립 또는 곡선형 주 절단 에지(3)를 가질 수 있다. 특히, 주 절단 에지(3)는 전방 프로파일(221)의 주연부의 일 측면으로부터 전방 프로파일(221)의 주연부의 대향 측면으로 이어진다. 따라서, 주 절단 에지(3)는 2개의 상이한 위치에서 전방 프로파일(221)의 주연부를 가로 질러, 약 135°의 주변 절단 에지 오프셋(222)이 형성된다.

중심 또는 축의 단부(도 1에서 도시되지 않음)에서, 몸체(2)의 원위 단부(22)는 점(223)을 갖는다. 주 절단 에지(3)는 점 오프셋(223)이 주 절단 에지(3)와 점(224) 사이에서 가장 근접한 거리로서 정의되도록 전방 프로파일(221)을 가로질러 점(223)의 근처를 이동한다. 점 오프셋(224)은 비교적 작다. 예를 들어, 약 2.5mm의 직경을 갖는 드릴 비트(1)의 경우, 이는 약 0.03 mm 내지 약 0.1 mm 또는 약 0.04 내지 약 0.08 범위 또는 0.05 mm일 수 있다. 범위는 다른 직경에 따라 변화할 수 있다.

몸체(2)의 점(223)과 절단 에지(3) 사이에는 원뿔 치즐 면(225)이 형성된다. 치즐 면(225)의 원뿔은 점(223)이 비교적 예리하도록 비교적 경사가 심하다. 드릴 비트(1)는 플랭크 부분(6) 및 하나의 단일 나선형 플루트(5) 또는 절단된 골 또는 칩의 배출을 가능하게 하는 나선형 부분을 추가로 포함한다. 드릴 비트(1)의 설계는 치즐 면(225)의 직경을 최소화할 수 있고 최소한의 비대칭성을 포함한다. 플랭크 부분(6)의 2개의 대향 측면으로부터 반경 방향으로 2개의 대응 가장자리(8)가 연장된다. 가장자리(8)는 약 0.1 mm 내지 0.5 mm 범위의 두께를 가질 수 있다. 가장자리(8)는 드릴링된 홀 및 외부 드릴 비트 직경의 접촉 표면을 감소시킨다. 드릴 비트(1)는 또한 2개 미만 또는 초과의 가장자리를 가질 수 있다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 점(223)은 특히 비스듬한 표면 상에서 드릴 비트(1)를 센터링하기 위해 중요한 점 각도(δ)를 형성한다. 몸체(2)의 축(21)은 몸체(2)를 따라 종방향으로 및 몸체(2)를 통해 중심으로 연장된다. 드릴 비트(1)의 외경에 배열된 나선형 플루트(5)의 랜드(51)와 몸체(2)의 축(21) 사이에 나선 각(ε)이 형성된다. 나선 각(ε)은 약 15° 내지 약 35°의 범위이며, 이는 비교적 작다. 나선 각(ε)은 나선형 플루트(5)가 드릴 비트(1)의 축(21) 주위에 감겨지는 방식을 정한다. 이는 칩 배출에 영향을 미친다.

주 절단 에지(3)에서 시작하여, 드릴 비트(1)는 나선형 플루트(5) 내로 이어지는(pass over) 주 절단 면(4)을 포함한다. 나선형 플루트(5) 내로 이어지는 절단 면(4)의 거리는 약 1 mm 내지 약 5 mm의 범위일 수 있다.

근위 단부를 향하여 드릴 비트(1)의 몸체(2)는 샤프트(71)를 갖는다. 샤프트(71)와 나선형 플루트(5)의 근위 나선형 단부(52) 사이에는 전이 부분(72)이 형성된다. 전이 부분(72)에서 나선형 플루트(5)는 샤프트(71) 내로 매끄럽게 이어진다. 전이 부분(72)은 진동 및 파열 위험을 감소시키기 위한 반경을 갖도록 설계된다. 나선형 단부(52)는 매끄럽게 전이된 얕은 단부를 갖도록 설계된다. 샤프트(71)는 드릴의 연결 수단을 끼워맞춤하도록 치수화된다. 특히, 이는 원하는 수동 또는 전자 장치, 즉 드릴 장치에 결합될 수 있도록 허용하는 바람직한 길이, 직경 및 설계를 갖는다. 이 장치는 회전 속도, 공급 속도 등과 같은 임의의 원하는 매개변수로 설정될 수 있다.

도 3에서, 골(9)에 적용되는 동안의 드릴 비트(1)가 도식적으로 도시된다. 골(9)은 드릴 비트(1)가 작용하지 않은 표면인 원래의 또는 이전의 표면(93)과 이미 드릴 비트(1)가 작용한 표면인 새로운 표면(92)을 갖는다. 새로운 표면(92)을 갖는 하나의 평면에서, 추가로 적용될 때 드릴 비트(1)에 의해 형성되는 표면인 의도된 새로운 표면(91)이 배열된다. 주 절단 에지(3)로부터 상향으로의 주 절단 면(4)은 골(9)을 절단한다. 따라서, 나선형 플루트(5)을 통해 전달되는 골(9)로부터 칩(94)이 생성된다.

드릴 비트(1)는 90° 미만인 골(9)의 의도된 새로운 표면(91)과 주 절단 면 (4) 사이에 형성된 경사각(α)을 갖는다. 또는, 즉 경사각은 골(9)의 의도된 새로운 표면 (91)에 수직인 평면과 주 절단 면(4) 사이에 형성된다. 경사 각(α)은 약 25° 내지 약 35°의 범위에 있으며, 이는 비교적 큰 것이다. 이와 같은 범위로 경사 각(α)의 치수화함으로써, 절단 면(4)을 형성하는 드릴 비트(1)의 단면 웨지가 충분히 견고하고, 여전히 골(9)과 드릴 비트(1) 사이에 적절한 간격이 제공된다. 특히, 도 3의 횡단면도에서 웨지는 웨지 각(γ)을 형성할 수 있다. 또한, 간격은 여유 각(clearance angle, β)에 따라 경사진 플랭크 부분(6)에 의해 형성된다. 여유 각(β)은 상승된 공급 속도로 재료의 스크래칭을 방지한다. 경사 각(α), 웨지 각(γ) 및 여유 각(β)의 합은 90°이다. 여유 각(β)은 약 15° 내지 약 25°의 범위이다. 경사 각(α)이 비교적 크기 때문에, 점 각(δ)은 점(223)이 비교적 예리하도록 비교적 작다.

하기에서, 표준 수술 드릴 비트가 본 발명에 따른 드릴 비트의 추가 실시예로서 맞춤형 드릴 비트와 비교되는 예시적인 조사가 기재된다. 드릴 비트 모두는 2.5mm의 직경을 가졌다. 맞춤형 드릴 비트는 본 발명에 따라 미국 소재의 신세스, 존슨앤존슨(Synthes, Johnson&Johnson)에 의해 제조된 표준 드릴 비트보다 더 적은 열을 발생시키도록 설계되었다. 고해상도 열 카메라를 사용하여 드릴링된 홀에 0.5mm 거리에서 임의의 깊이에서 2차원(2D) 온도 필드뿐만 아니라 드릴링 힘 및 토크를 측정하기 위한 새로운 실험 셋업이 개발되었다. 회전 속도는 분당 1,000 회전(RPM) 및 0.5 mm/초의 공급 속도로 설정되었다. 드릴링 깊이는 25 mm이였고 외부 관개 속도는 30 ml/분으로 설정되었다. 드릴링된 재료는 4세의 암소에서 새로 굳어진 피질골이었다. 골의 간헐적인 냉각을 허용하기 위해 간격 사이에 드릴 비트에 따라 0.5mm의 연속 간격을 드릴링하였다. 실험은 8회 반복되었고 각각의 간격의 온도, 힘 및 토크의 최대 상승은 전체 드릴링 깊이에 걸쳐 얻어졌다.

도 4는 표준 드릴 비트(x = 1) 및 맞춤형 드릴 비트(x = 2)에 대한 최대 온도 상승(y = 온도 [°C])을 나타낸다. 실험은 실온(24°C)에서 수행되었으며 온도 상승은 전체 드릴링 깊이에 대해 각각의 간격에 대하여 얻어졌다. 맞춤형 드릴 비트의 최대 온도 상승은 표준 드릴 비트와 비교하여 상당히 낮다(>10°C). 이는 전체 온도 상승을 34°C로 제한하기 때문에 중요하다(실온으로부터 ΔΤ

10°C). 이는 조직 손상의 임계값인 체온 37°C + 10°C = 47°C로 변환될 수 있다. 따라서 주변 골 또는 신경 등과 같은 다른 취약한 구조물을 손상시키지 않으면서 맞춤형 드릴 비트로 드릴링할 수 있다. 이는 표준 드릴 비트로는 불가능하다.

도 5에서, 표준 드릴 비트(x=1)와 맞춤형 드릴 비트(x=2)의 최대 축방향 스러스트력(y = 힘[N])이 도시된다. 맞춤형 드릴 비트의 힘 상승은 표준 드릴 비트의 스러스트력보다 낮은 것으로 나타날 수 있다.

도 6은 표준 드릴 비트(x = 1)와 맞춤형 드릴 비트(x=2)의 최대 토크(y = 토크 [Nm])를 도시한다. 맞춤형 드릴 비트의 토크는 표준 드릴 비트의 값의 대략 절반이다. 따라서 맞춤형 드릴 비트는 상당히 낮은 온도 상승을 나타내는 표준 드릴 비트보다 훨씬 효율적으로 재료를 절단할 수 있다.

본 발명의 양태 및 실시예를 도시하는 이 설명 및 첨부 도면들은 보호된 발명을 정의하는 청구항을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 다시 말해, 본 발명은 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 도시되고 설명되었지만, 이러한 예시 및 설명은 도식적이거나 또는 예시적인 것으로 고려되어야 하며 제한적이지는 않다. 다양한 다양한 기계적, 구성적, 구조적, 전기적 및 동작적 변화는 청구항 및 본 명세서의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 일부 경우에는, 잘 알려진 회로, 구조 및 기술은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 상세하게 도시되지 않았다. 따라서, 이하의 청구항의 범위 및 사상 내에서 당업자에 의해 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 본 발명은 후술 및 전술된 다양한 실시예로부터의 특징들의 임의의 조합으로 추가 실시예를 포함한다.

본 개시는 추가 특징이 전술 또는 후술된 기재에서 기재되지 않았을지라도 개별적으로 도면에 도시된 모든 추가 특징을 포함한다. 또한, 도면 및 상세한 설명에서 기재된 실시예의 단일의 대안 및 이의 특징의 단일 대안예가 본 발명의 요지 또는 개시된 요지로부터 부인될 수 있다. 본 개시는 청구항 또는 예시적인 실시예에서 정의된 특징 및 상기 특징을 포함하는 요지로 구성된 요지를 포함한다.

또한, 청구항에서 "포함하는"이라는 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않고, 부정 관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 유닛 또는 단계는 청구항에 언급된 복수의 특징의 기능을 구현할 수 있다. 특정 측정값이 서로 다른 종속항에서 인용된다는 단순한 사실만으로 이 측정값의 조합이 유리하게 사용될 수 없는 것을 나타내지 않는다. 속성 또는 값과 관련하여 "본질적으로", "약", "대략"등의 용어는 또한 특히 정확하게 각각 속성 또는 정확히 값을 정의한다. 주어진 수치 값 또는 범위의 문맥에서 용어 "약"은 주어진 값 또는 범위의 20% 이내, 10% 이내, 5% 이내 또는 2% 이내의 값 또는 범위를 지칭한다. 결합되거나 또는 연결된 것으로 기재된 구성요소는 전기적으로 또는 기계적으로 직접 결합되거나 등일 수 있거나 또는 하나 이상의 중간 구성요소를 통해 간접적으로 결합될 수 있다. 청구항 내의 임의의 도면 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

1. 골(9) 내에 관형 홀을 형성하기 위한 드릴 비트(1)로서,
   근위 단부 및 원위 단부(22)를 가지며 축(21)을 따라 연장되는 종방향 몸체(2),
   몸체(2)의 원위 단부(22)에 형성된 주 절단 에지(3),
   경사 각(α)을 형성하고 주 절단 에지(3)로부터 연장되는 주 절단 면(4), 및
   몸체(2)의 축(21)을 따라 주 절단 면(4)으로부터 연장되고 몸체(2) 주위에 형성된 나선형 플루트(5)를 포함하고,
   주 절단 에지(3)는 드릴 비트(1)의 단일의 주 절단 에지(3)이고,
   나선형 플루트(5)는 드릴 비트(1)의 단일의 나선형 플루트(5)이고,
   경사 각(α)은 25° 이상인 드릴 비트(1).
2. 제1항에 있어서, 경사 각(α)은 40° 미만인 드릴 비트(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 경사 각(α)은 90° 미만의 드릴 비트(1)의 주 절단 면(4)과 드릴 비트(1)에 의해 형성된 골(9)의 의도된 새로운 표면(91) 사이에 형성되는 드릴 비트(1).
4. 제3항에 있어서, 골(9)의 의도된 새로운 표면(91)이 관형 홀의 내부 표면인 드릴 비트(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 나선형 플루트(5)는 경사 각(α) 미만의 나선 각(ε)을 형성하는 드릴 비트(1).
6. 제5항에 있어서, 나선 각(ε)은 종방향 몸체(2)의 축(21)과 나선형 플루트(5)의 랜드(51) 사이에 형성되는 드릴 비트(1).
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 주 절단 면(4)은 나선형 플루트(5) 내로 이어지는 드릴 비트(1).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(2)의 원위 단부(22)는 몸체(2)의 축(21)에 직교하는 전방 프로파일(221)을 가지며 주 절단 에지(3)는 몸체(2)의 원위 단부(22)의 전방 프로파일(221)을 가로질러 연장되는 드릴 비트(1).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(2)의 원위 단부(22)는 몸체(2)의 축(21) 상에 배열된 점(223)을 갖는 드릴 비트(1).
10. 제8항 및 제9항에 있어서, 주 절단 에지(3)는 몸체(2)의 점(223)으로부터 오프셋배열되는 드릴 비트(1).
11. 제10항에 있어서, 원뿔형 치즐 면(225)은 주 절단 에지(3)와 몸체(2)의 점(223) 사이에 배열되는 드릴 비트(1).
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 점(223)은 약 70° 내지 약 140° 범위의 점 각(δ)을 형성하는 드릴 비트(1).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 몸체(2)는 축(21)을 따라 근위 단부로부터 연장되는 샤프트(71)를 포함하는 드릴 비트(1).
14. 제13항에 있어서, 몸체(2)는 나선형 플루트(5)가 샤프트(71) 내로 연속적으로 이어지는 샤프트(71)와 나선형 플루트(5) 사이에 전이 부분(72)을 포함하는 드릴 비트(1).
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 나선형 플루트(5)는 얕은 근위 단부(52)와 주 절단 면(4)에 인접한 원위 단부를 갖는 드릴 비트(1).

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