KR20220024792A - 두개골 재구성 장치 - Google Patents

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빌 호위스
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샤일렌 파텔
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Abstract

제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 위치한 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성을 위한 장치로서, 주기적일 수 있는 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커; 제2 고정 지점에 부착을 위한 제2 앵커; 힘 발생기에 연결되고, 발생된 힘을 제1 앵커와 제2 앵커에 전달함으로써 두개골 구조물을 긴장, 압축 또는 굴곡 중 적어도 하나의 상태에 두도록 구성된, 유압식일 수 있는 힘 전달 구조물;을 포함한다. 제1 고정 지점을 가진 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성을 위한 다른 장치는: 사용자 머리의 부분을 수용하도록 구성된 머리-수용 부분을 가지는 머리 지지체; 주기적인 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커; 힘 발생기에 연결되고, 제1 앵커에 재구성 방향으로 주기적 힘을 전달하도록 구성된, 유압식의 힘 전달 구조물;을 포함하며, 머리 지지체는: 사용 시에, 주기적 힘이 가해질 때, 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된 제한 수단을 포함한다. 두개골 압축을 위한 추가 장치는: 사용자의 두개골의 적어도 부분에 압축력을 가하도록 구성된 머리 지지 유닛; 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 및 사용자의 두개골에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며, 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물이다.

Description

두개골 재구성 장치
본 발명은 주로 주기적 힘(periodic force)의 작용에 의해 달성된 두개골(cranial) 및/또는 치아교정(orthodontic)의 재구성(restructuring)을 위한 장치에 관한 것이다.
버팀대(brace), 구강내 기구(intra-oral appliance), 리테이너 등과 같은 치과용 장치들 또는 시스템들은 사용자의 치아들을 재배치하고 치열궁(dental arch)을 수정하는데 사용될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 치과용 장치들 또는 시스템들은 이들이 부착되는 치아들에 일정한 정적 힘(static force)을 가함으로써 작용한다. 보다 정확하게는, 치아들에 가해지는 일정한 힘의 결과로서 치아의 위치가 변경될 때, 각각의 치아가 겪게 되는 힘은 시간에 따라 감소한다.
많은 경우들에서, 임의의 의미 있는 효과를 가지기 위해서는, 고정된 버팀대들과 같은 장치들은 하루 24시간 착용되어야 하며, 사용자의 치아들에 일정하게 힘을 가하여야 한다. 사용자의 안면골(facial bone) 구조를 수정하려고 노력할 때 유사한 상황이 발생할 수 있다. 이는 보통 다루기 불편한 버팀 구조들(bracing structures), 예컨대, 헤드 기어(head gear)를 요구하며, 헤드 기어는 제거 가능하거나 또는 두개골 신장 장치(cranial distraction apparatus)의 형태로 고정될 수 있으며, 보통 12시간 이상의 착용 시간을 요구하거나 또는 고정된 장치들의 경우에 꾸준한 사용을 요구한다.
넓게 말하면, 본 발명은, 예를 들어 확장, 압축, 또는 돌출(protraction)에 의해 뼈, 치아, 또는 신체의 다른 부분들의 구조를 개조하기 위해, 뼈, 치아, 또는 신체의 다른 부분들에 주기적 힘(periodic force)을 가하도록 구성된 장치를 제공함으로써 이러한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 아래에서 제시되는 바와 같이, 몇몇의 경우들에서, 가해지는 주기적 힘은 추가 효능을 위한 정적 힘(static force)에 중첩된다.
본 발명의 제1 측면은 주로 상악골, 하악골, 치열궁, 또는 구개(palate)의 재구성(restructuring)을 수행하도록 구성된 장치에 관한 것이지만, 본 발명의 제1 측면의 실시예들에 따른 장치들은 다른 유형의 두개골 재구성을 위해 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 제1 측면은 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 위치한 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치의 제공에 의해 이 목적을 달성하며, 상기 장치는:
주기적 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기(force generator);
상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커;
상기 제2 고정 지점에 부착을 위한 제2 앵커;
상기 힘 발생기에 연결되고, 그 힘을 상기 제1 앵커와 제2 앵커에 전달함으로써 상기 두개골 구조물을 긴장(tension), 압축 또는 굴곡(flexure) 중 적어도 하나의 상태에 두도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함한다. 두 개보다 더 많은 앵커들이 있을 수 있으며 고정 지점은 구조물들의 그루핑(grouping)을 구성할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
뼈 구조물에 동적 힘의 적용은 정적 힘과 비교하여 더 큰 뼈 성장을 초래한다는 것은 밝혀졌다. 정적 힘과 동적 힘의 조합은 치아 이동을 가속시킨다는 것도 밝혀졌다. 이는 치료 시간을 감소시켜 사용자가 경험하는 고통/불편함의 양을 최소화하기 때문에 유리하다. 이는 또한 고정 버팀대 또는 구강 기구/리테이너를 오랜 시간동안 착용할 필요성을 최소화하거나 제거한다.
이 출원 전체에 걸쳐, 치아에 가해지는 힘들은 치주인대와 같은 중간 구조물들의 압축 및 긴장으로 이어질 수 있으며 다양한 부하 양생법(loading regimen) 하에서 치아 이동과 뼈 개조에 대한 영향은 변할 것이라는 점은 이해된다. 또한, 두개골 구조물들과 봉합선들은 부하 양생법에 따라 변하는 양의 압축 및/또는 긴장을 받을 수 있다는 점도 이해된다.
상기 힘 발생기는 외부 힘 발생기인 것이 바람직하다. 다시 말해서, 사용 시에, 상기 힘 발생기는 바람직하게는 사용자의 신체 외부에 배치되거나 배치될 수 있다. 여기서, "주기적 힘(periodic force)"은 주기적인 힘(cyclic force)(즉, 주기적이며 일정한 주파수 또는 주기를 가지는 힘)을 지칭하지만, 이는, 예를 들어, 주파수 또는 시간 주기가 변하는, 유사-주기적 힘을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 선택적으로, 힘은 가변 시간 주기를 가진 가변적인 힘일 수 있다. 주기적 주파수에서, 주파수는 1 내지 400Hz의 범위 내인 것이 바람직하며, 주파수가 변하는 실시예들에서, 주파수는 바람직하게는 1Hz 내지 400Hz 사이에서 변한다. 주기적 또는 유사-주기적 힘의 파형은: 삼각형, 사인파형, 톱니형, 스파이크형, 또는 정사각형인 것이 바람직하다. 상기 힘은 또한 이들의 임의의 중첩일 수 있다. 다른 주기적 파형들은 이러한 정의에 의해 커버되는 것으로 이해되어야 한다.
주기적 힘은 바람직하게는 단일 방향의 힘이다. 다시 말해서, 주기적 힘의 작용은 바람직하게는 "밀고-당기는" 동작이 아니며, 오히려 시간에 따라 주기적으로(또는 유사-주기적으로) 변하는 밀거나 또는 당기는 동작이다. 이 방식에서, 주된 두개골 구조물에 가해진 힘은 오직 단일 방향으로 재구성을 일으키도록 작용한다. 상기 힘 발생기는 주기적 힘 이외의 힘, 예를 들어, 연속적으로 변하는 힘, 또는 일정한 힘 -또는 이들의 조합을 생성하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 힘 발생기에 의해 발생된 힘의 프로파일은 주기적 및 비-주기적 영역들뿐만 아니라 힘이 가해지지 않는 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 상기 힘 발생기는 주기적 영역과 비-주기적 영역이 교호하는 프로파일을 가진 힘을 발생시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 비-주기적 영역들은 일정한 힘을 포함할 수 있으며, 다른 영역들에서, 비-주기적 영역들은 선형으로 또는 다르게 증가/감소하는 힘을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 힘의 주기적/유사-주기적 부분은 바람직하게는 비-제로 힘 주위에서 진동한다. 바람직하게는, 힘이 비-제로 힘 주위에서 진동할 때, 진동들의 최소는 0 아래로 가지 않는다. 이 방식에서, 힘이 항상 해당되는 주된 두개골 구조물에 가해지는 것을 보장할 수 있다. 이는, 시간의 대략 반에서, 힘이 가해지지 않을 수 있는, 제로 포인트 주위에서 진동하는 힘과는 대조적이다. 몇몇 실시예들에서, 힘의 특성들(예컨대, 지속기간, 진폭)은, 측정 장치, 예를 들어: 압력 게이지, 스트레인 게이지, 두개골 구조물 또는 다른 신체 구조물의 변위를 측정하는 장치로부터의 입력을 수용하도록 마련된 데이터 프로세서로부터의 연속적인 또는 간헐적인 입력에 기초하여 조절될 수 있다. 입력의 다른 형태들, 예컨대, 심전도(ECG), 뇌전도(EEG), 또는 근전도(EMG)도 커버될 수 있다. 이 방식에서, 상기 장치는 피드백 시스템으로서 작동할 수 있다. 몇몇의 경우들에서, 피드백은 하나 이상의 다른 장치들의 작동을 알려주는 일 실시예의 작동으로부터 온 것일 수 있다. 신장(distraction)의 일정한 속도는 변위 피드백 기구와 결합된 유압 장치를 사용하여 달성될 수 있다.
이 출원 전체에 걸쳐, "일정한 힘" 또는 "정적 힘"이 언급된다는 것을 유의하여야 한다. 일정한 힘이 기간에 걸쳐, 예컨대, 치아 또는 다른 두개골 구조물에 가해질 때, 그 힘은 일정한 힘의 방향으로 구조물의 이동을 초래한다. 접촉부에서 그 힘은 바람직하게는 일정하다.
힘이, 예컨대, 긴장 와이어 또는 팽창성 구조물에 의해 제공되는 경우에, 와이어(또는 팽창성 구조물) 내의 긴장력은 구조물이 이동할 때 감소하게 될 것이며, 즉 정적 힘은 시간에 걸쳐 매우 천천히 감소할 것이다. 이 출원 전체에 걸쳐, 이 힘들은 시간에 걸쳐 점차 변한다는 사실에도 불구하고 여전히 "정적 힘" 또는 "일정한 힘"으로서 지칭된다. 이 출원 전체에 걸쳐, "일정한 힘"과 "정적 힘"이라는 용어들은 여전히 대략 주기적 힘의 일 주기의 시간에 걸쳐 오직 무시해도 될 정도의 양으로 변하거나 전혀 변하지 않는 힘들을 커버하는 것으로 고려되어야 한다. 진실한 일정한 힘은 피드백 루프를 가진 액추에이터에 의해 발생될 수 있다. 구조물이 이동할 때, 시스템 내의 압력은 떨어지고 초기 값으로 수정되며 이에 따라 일정한 힘을 유지한다. 고정 지점과 앵커 사이의 접촉부의 표면적은 수정 또는 일련의 수정들 후에 변할 수 있다.
몇몇의 예들에서, 제1 앵커 또는 제2 앵커에 힘이 가해지도록 하는 두 개의 수단이 있을 수 있다. 구체적으로, 제1 요소는 제1 앵커 및/또는 제2 앵커에 정적 힘을 가할 수 있으며, 제2 요소는 제1 앵커 및/또는 제2 앵커에 주기적 힘을 가할 수 있다. 이 방식에서, 일정한 "배경(background)" 힘이 가해질 수 있으며, 힘 발생기에 의해 발생된 주기적 힘이 그 위에 중첩될 수 있다. 상기 제1 요소에 의해 제공된 힘은 예를 들어 나사에 의해 조절 가능한 것이 바람직하다. 상기 제1 요소는 정적 버팀대(static brace), 리테이너 또는 신속 상악골 확장기와 같은 잘 알려진 구강 기구(oral appliance)의 형태일 수 있다. 이러한 경우들에서, 사용자가 장치를 작용한 때, 재구성될 두개골 구조물은 일정한, 정적 긴장력 또는 연장력(extension force)을 겪는다. 예를 들어, 상악골 치열궁 확장이 필요한 사용자가 이러한 장치를 착용한 경우에, 그 장치는 상부 치아들에 일정한 힘을 측방-외측 방향으로 가할 수 있으며, 치아에 가해진 힘은 상부 구개를 긴장 상태에 두고 상부 턱은 굴곡 상태에 두도록 작용하며, 이에 따라 점진적인 측방향 상악골 확장을 일으킨다.
상기 장치가 정적 힘 발생 요소를 포함할 때, 힘의 주기적 성분은 정적 요소에 의해 제공된 힘의 정적 성분에 중첩되기 때문에, 힘 발생기는 이러한 큰 크기를 가진 주기적 힘을 발생시킬 필요가 없다. 대안으로서, 힘 발생기는 주기적 성분 뿐만 아니라 정적 힘의 모두 또는 일부를 발생시킬 수 있다. 정적 요소는 바람직하게는, 충분한 힘 전달을 위해 앵커들이 고정 지점들에 부착될 수 있도록 보장하기 위해, 제1 앵커와 제2 앵커를 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 각각에 노출시키도록 형상화된다. 예를 들어, 정적 요소는 구멍들 또는 윈도우들을 포함할 수 있다. 대안으로서, 사용 시에, 힘들의 성분들이 예를 들어 서로 상쇄되는 대신에 구조적으로 합쳐지도록 보장하기 위해, 정적 요소는 정적 요소를 상기 장치의 나머지에 연결시키기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 장치가 정적 요소를 포함하는 본 발명의 실시예들은 힘의 정적 및 주기적 성분들의 중첩으로 인한 힘이 항상 양이 되는 것을 보장하며, 즉, 원하는 재구성을 위한 정확한 방향으로 작용이 일어나도록 보장한다.
본 발명의 실시예들은 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡을 실행함으로써 두개골 재구성을 수행하도록 적합화된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 하악골 또는 상악골 확장을 위해 사용될 수 있으며, 여기서 하악골/상악골은 측방향 뿐만 아니라 앞쪽으로 확장된다. 돌출(protraction)은 또한 뼈를 변형시킴으로써 성장을 자극한다. 몇몇 실시예들에서, 치아 또는 상악골의 후퇴와 같은 다른 움직임도 달성될 수 있다. 이는 또한 치아의 안쪽 또는 보다 일반적으로 내측으로 향하는 이동을 포함한다. 본 발명의 몇몇 실시예들에, 임의의 축을 따른 또는 임의의 축을 중심으로 하는 치아 또는 치아들의 이동 또는 이들의 조합, 예컨대 회전도 가능하다. 본 발명의 몇몇 애플리케이션들에서, 원하는 효과는 두 개의 두개골 구조물들의 이동이며(예컨대, 상악골 확장, 여기서 상악골의 좌측부와 우측부의 이동이 바람직하며, 즉, 뼈의 변위에 의해 상악골의 좌측부와 우측부는 인접한 봉합선의 관절 분리에 의해 분리되거나, 또는 봉합선의 융합이 일어나지 않았거나 심하지 않은 융합이 일어난 곳에서는 단순히 더 분리된다), 다른 애플리케이션들에서, 원하는 효과는 하나의 두개골 구조물의 이동이다(예컨대, 상악골 돌출, 여기서 원하는 결과는 상악골의 전방 이동이다). 그러나, 이러한 경우들 둘 다 두개골 상의 두 개의 고정된 위치들 사이의 거리를 증가시키기 위해 일부 두개골 구조물의 확장에 의해 달성되기 때문에, 둘 다에서 작동 모드는 사실상 동일하다. 압축 및 굴곡 작용들에도 동일하게 적용된다. 이 출원은 이 문단에서 언급된 것에 추가하여 본 발명의 다양한 용도를 커버한다. 해당되는 구조물, 예를 들어, 봉합선의 분리에 의한 또는 분리 없이 상악골의 일측부에 대해 비대칭 처리도 성취될 수 있다는 것을 인식될 수 있다.
본 발명의 장치는 제1 힘을 제1 앵커에 전달하고 제2 힘을 제2 앵커에 전달하도록 작동하며, 여기서 제1 힘은 제2 힘에 대해 반대 반향이거나, 또는 실질적으로 반대 방향이다. 제1 힘 또는 제2 힘이 넓은 영역(예컨대, 머리 플레이트와 머리의 뒷면 사이)에 걸쳐 가해지는 실시예들에서, 제1 힘의 순 효과는 제2 힘의 순 효과에 반대이거나, 또는 실질적으로 반대이다. 몇몇 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 제1 (주기적) 힘을 오직 제1 앵커에만 직접 가하도록 구성된다. 그 실시예들에서, 제1 힘은 두개골 구조물을 통해 제2 앵커에 전달되며, 두개골 구조물은 반력(reaction force)으로서 제1 힘과 동일한 크기(또는 실질적으로 동일한 크기)를 가지지만 반대 방향의 제2 힘을 경험한다. 기술자는, 두 개의 고정 지점들을 통해, 두개골 구조물에 반대 방향으로 두 개의 힘들의 적용은 두개골 구조물에 긴장 또는 압축력을 일으키며, 이는 원하는 두개골 재구성을 실행한다. 몇몇 실시예들에서, 예컨대, 두개골 구조물이 제1 고정 지점과 제2 고정 지점을 연결하는 직선 사이에 위치하지 않을 때, 대향하는 제1 힘과 제2 힘은 대신에 두개골 구조물의 굴곡을 일으키도록 작용할 것이다. 이는 주기적 힘이 제2 앵커에만 가해지는 경우에도 동등하게 적용되지만, 간결성을 위해, 이 설명을 반복하지 않는다.
다른 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 제1 앵커와 제2 앵커에 주기적 힘을 직접 전달하도록 구성된다. 구체적으로, 힘 전달 구조물은 제1 힘을 제1 앵커에 직접 가하고 제2 힘을 제2 앵커에 직접 가하도록 구성된다. 위와 같이, 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 위치한 두개골 구조물 내에 긴장 또는 압축을 발생시키기 위해, 제1 힘과 제2 힘은 크기가 동일하고 방향이 반대인 것이 바람직하다.
위에서, 제1 앵커와 제2 앵커에 전달되는 힘들의 메커니즘이 논의되었다. 이제, 이러한 힘들의 성질과 힘 전달 구조물에 의한 제1 앵커와 제2 앵커로의 전달이 논의된다. 몇몇 실시예들에서, 힘 발생기는 회전 운동을 발생시키도록 구성된 스텝퍼 모터와 같은 모터를 포함한다. 이러한 경우에, 힘 발생기는 바람직하게는 회전 운동을 왕복 운동으로 변환시키기 위한 수단을 더 포함한다. 이러한 수단은 크랭크, 스크루 또는 캠을 포함할 수 있다. 기술자는 이러한 변환을 실행하는데 사용될 수 있는 다른 요소들이 많이 있다는 것을 알 것이다. 논의된 바와 같이, 힘 발생기는 바람직하게는 외부 힘 발생기이며, 제1 고정 지점과 제2 고정 지점은 일반적으로 사용자의 일부 두개골 구조물, 예를 들어, 입 또는 코 내부에 위치한다. 따라서, 힘 전달 구조물은 바람직하게는 사용자의 신체 외부로부터 사용자의 신체 내부의 위치로 주기적 힘을 전달하도록 구성된다. 구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 앞쪽-뒤쪽 방향으로, 즉 사용자의 신체에 관하여 전방-후방 방향으로 힘을 지향시키도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 주기적 힘은 이 방향으로 발생될 수 있으며, 이 경우에 힘 전달 구조물은 오직 그 방향을 유지하여야 하지만, 대체 가능한 실시예들에서, 힘은 예를 들어 상위-하위 방향으로 발생될 수 있고, 힘 전달 구조물은 힘의 방향을 변경시키기 위한 메커니즘을 포함한다는 점을 유의한다. 힘 발생기는 하우징 내부에 배치될 수 있으며, 상기 하우징은 하네스(harness)에 부착되도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 상기 하네스는 가슴 하네스일 수 있다.
상기 힘 전달 구조물은 긴장력(tension)으로서 발생된 주기적 힘을 전달하도록 구성된 하나 이상의 신장될 수 없고 압축될 수 없는 와이어들을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물이며, 이는 힘 발생기에 의해 발생된 힘을 압축력으로 전달하기 위해 물과 오일과 같은 유체의 비압축성 성질을 이용한다. 유압식 힘 전달 구조물은 바람직하게는 하나 이상의 팽창/수축 가능한 구조물, 예컨대, 풍선 또는 벨로우즈를 포함하며, 이들은 제1 앵커와 제2 앵커에 주기적 힘을 전달하기 위해 유체에 의해 팽창될 수 있다. 유압식 전달 구조물을 채택한 본 발명의 특정 실시예들은 이 출원에서 뒤에 설명될 것이다. 유압식 힘 전달 구조물은 잠재적인 기계적 시스템을 감소시키기 때문에 특히 효과적이다. 다른 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 공압 또는 압전력 전달 구조물의 형태이거나 이를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 모듈형일 수 있다. 다시 말해서, 힘 발생기, 힘 전달 구조물, 제1 앵커 및 제2 앵커 모두 또는 어느 것은 상기 장치로부터 제거 가능함으로써, 이들은 대체 요소들로 교체될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 장치의 부분은 사용자의 두개골 구조물에 고정되거나 고정되도록 구성될 수 있으며, 상기 장치의 나머지에 연결될 수 있다. 예를 들어, 힘 전달 구조물, 제1 앵커 및 제2 앵커 중 적어도 하나는 사용자의 두개골 구조물에 고정되거나 고정될 수 있으며, 힘 발생기에 연결될 수 있다. 이러한 유형의 모듈형 구조물은, 고정 구조물이 보다 안정되게 고정될 수 있고, 예컨대 외과적으로 이식되거나 부착될 수 있다는 것을 의미하며, 이는 힘 발생기로부터 개조되거나 재구성될 두개골 구조물로 힘의 더욱 효율적인 전달로 이어질 수 있기 때문에, 유리하다.
모듈형 구조물은 유리하며, 예를 들어, 힘의 발생이 요구되지 않을 때, 힘 전달기와 힘 발생기는 분리될 수 있고, 몇몇 실시예들에서 힘은 자기-유지되거나 소진될 수 있다. 따라서, 거주하는 구조물(들)은 가능한 한 콤팩트하고 비간섭적으로 유지되며, 환자의 편리를 향상시키고 돌발적인 부상의 결합 및 다른 형태들과 같은 복잡성을 최소화한다.
모듈형 유압식 힘 전달 구조물은, 몇몇 실시예들에서, 힘 전달 구조물의 다수의 상이한 부분들 각각에 의해 가해지게 되는 힘을 개별적으로 조절하기 위해, 단일의 유압식 힘 발생기가 힘 전달 구조물의 다수의 상이한 부분들과 제거 가능하게 연결될 수 있도록 하기 때문에, 특히 유리하다. 이는 판막(valvular) 또는 분리 가능하지만 자기-밀봉/밀봉 연결부의 다른 형태, 예컨대 일방향 또는 가역 밸브를 지칭한다. 밸브는 상기 장치의 몸체 내부의 또는 이로부터 짧게 연장된 구강내(intra-oral) 기구 가까이에 있을 수 있다. 입으로부터 이어진 튜브가 눈에 띄지 않는 경우에, 상기 밸브는 유압식 힘 발생기에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 밸브는 힘 전달기가 그 길이를 따른 임의의 지점에서 분리 가능하게 만든다. 힘 전달기는 상기 장치가 사용 중이 아닐 때 눈에 띄지 않을 수 있고 연결부로부터 분리될 수 있으며, 자기-밀봉 밸브에 의해 그 자체가 분리될 수 있다. 이는 편리할 뿐만 아니라 의원성 부상(iatrogenic injury)의 위험을 감소시킨다. 자기-밀봉 밸브는 시스템 내의 압력이 유지되도록 허용한다. 이 압력은 긴장하의 와이어와 같이 시간에 따라 감쇠하는 고정된 힘을 발생시킨다. 유리하게는, 두개골 구조물이 변위되거나 개조되어, 이에 따라 구조물에 대한 유효한 힘/압력이 떨어질 때, 시스템은 하루에 몇 번 (간헐적으로) 리셋(reset)될 수 있으며, 상기 장치는 두개골 구조물에 일정한 힘이 유지되도록 하기 위해 힘 발생기에 의해 제공되는 힘을 증가시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 자기-밀봉 밸브(self-sealing valve)는 제1 유압식 힘 전달 구조물에 연결 및 분리될 수 있는 유압 유체 운반 호스, 또는 카데터를 허용하도록 구성될 수 있다. 상기 호스의 제1 단부는 유압식 힘 발생기에 유체적으로 연결될 수 있고 상기 호스의 제2 단부는 제1 유압식 힘 전달 구조물 부분에 가역적으로 연결될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 호스는 추가적으로 제2 유압식 힘 전달 구조물 부분에 가역적으로 연결될 수 있다. 상기 자기-밀봉 밸브는, 호스가 분리된 때, 힘 전달 구조물 부분들 내의 유압 유체의 압력을 유지하도록 구성될 수 있다. 상기 장치 요소들의 모듈성은 다수의 힘 전달 구조물 부분들에 의해 사용자의 두개골 구조물에 가해지는 힘을 조절하기 위해 단일의 유압식 힘 발생기가 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이 방식에서, 상기 장치의 모듈성은 다수의 유압식 힘 발생기들을 작동시킬 필요성을 제거하며, 이에 의해 시스템의 비용을 감소시킨다. 장치가 동시에 상이한 힘 특성들을 작용하도록 요구되는 상황에서, 다수의 유압식 힘 발생기들이 채택될 수 있다. 유압식 힘 발생기들은 함께 연결되거나 또는 단일의 하우징/단일의 밀폐된 유닛 내부에 제공될 수 있는 별도의 유닛들일 수 있다.
본 발명의 상기 개시는 일반적이며, 특정 두개골 구조물들에 주기적 힘의 적용에 연관되지 않는다. 이제, 상기 장치의 몇몇의 특정 애플리케이션들이 설명된다.
몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 상악골 또는 하악골 확장을 수행하도록 구성되며, 이는 치아 이동으로 인한 치열궁의 확장 또는 뼈 섹션의 변위로 인한 확장을 지칭할 수 있으며, 이는 자연스럽게 존재할 수 있으며, 장치의 사용을 통해 또는 외과적으로 봉합선들의 분리에 의해 생성될 수 있다. 이 경우에, 제1 힘과 제2 힘은 해당되는 턱의 외향 굴곡과 입의 상측/하측 표면들의 확장을 일으키며, 즉, 하악골 또는 상악골을 덜 만곡되게 만든다. 이러한 장치로부터 (직접 또는 간접적으로) 힘을 받아들이도록 구성되는 구조물은 압축력 또는 긴장력으로서 힘을 경험할 수 있다는 것은 인식된다. 본 발명의 장치를 사용하여 달성될 수 있는 상악골 확장에는 다수의 상이한 방식들이 있다. 몇몇 실시예들에서, 제1 고정 지점 및/또는 제2 고정 지점은 치아들일 수 있다. 예를 들어, 제1 앵커 및/또는 제2 앵커는 치아 둘레를 감싸도록 구성된 와이어, 밴드, 또는 다른 치아교정용 고정구들, 또는 치아들의 내측 또는 외측 표면들에 접하거나 또는 결합되도록 구성된 플레이트/와이어를 포함할 수 있다. 제1 고정 지점과 제2 고정 지점이 각각 제1 치아와 제2 치아인 실시예들에서, 제1 치아는 사용자의 입 내에서 제2 치아와 대칭적으로 반대인 것이 바람직하다. 몇몇 실시예들에서, 제1 앵커 및/또는 제2 앵커는, 더욱 효율적인 힘 전달을 위해, 편안한 맞춤을 제공하기 위해, 사용자의 치아/치아들의 내측 표면들에 맞춰지도록 형상화된 성형된 플레이트를 포함할 수 있다. 치열궁의 형상과 원하는 임상 결과에 따라 앵커들의 대체 가능한 실시예들이 채택될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제1 앵커 및/또는 제2 앵커는 위에서 제시된 특징들의 조합일 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 고정 지점 및/또는 제2 고정 지점은 사용자의 입의 연조직 상의 위치에 있을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제1 앵커 및/또는 제2 앵커는 뼈 또는 연조직에 직접 접촉하도록 구성된 나사 또는 동등한 체결구를 포함할 수 있다. 조직에 보다 직접적으로 접촉함으로써, 보다 효율적인 힘의 전달이 가능하게 된다.
예시적인 실시예에 따르면, 상기 장치는 상악골 또는 하악골 확장을 수행하도록 구성될 수 있는 확장 기구의 형태이거나 이를 포함할 수 있다. 상기 확장 기구는 사용자의 입의 상측 표면의 실질적으로 중심 위치에 배치되도록 구성될 수 있다. 상기 확장 기구는 중심 요소, 유압 요소, 채널 요소 및 부착 요소를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 상기 중심 요소는 채널 요소에 대하여 나사부를 회전시킴으로써 조절될 수 있으며, 이로써 부착 요소를 통해 일정한 힘을 환자의 두개골 구조물에 가할 수 있다. 이 힘은 배경 정적 힘을 형성한다. 사용 시에, 유압 요소는 외부 유압식 힘 발생기를 사용하여 주기적으로 팽창 및 수축된다. 유압 요소가 팽창된 때, 유압 요소는 부착 요소를 통해 사용자의 두개골 구조물에 추가적인 힘을 가한다. 추가적인 힘은 주기적 힘일 수 있다. 이들이 동시에 일어날 때, 두 개의 부착 요소들 사이에 배치된 사용자의 두개골 구조물의 영역은 상악골 확장을 촉진시키는 확장력을 받는다.
상기 중심 요소는 그 자체가 채널 요소에 대해 이동되도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 상기 중심 요소는 제1 채널 요소와 제2 채널 요소 사이의 분리를 초래하도록 구성될 수 있다. 상기 중심 요소는 나사부를 가진 세장형 부재를 포함할 수 있으며, 이 나사부는 채널 요소의 나사가 형성된 보어 내부에 수용되도록 구성된다. 상기 세장형 부재는, 나사부의 회전이 세장형 부재의 길이방향 축에 평행한 방향으로 중심 요소와 부착 요소 사이의 변위를 초래하도록 구성된다. 따라서, 세장형 부재는 나사부와 결합되도록 구성된 채널 요소에 정적 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 세장형 부재는 제1 및 제2 나사부를 포함할 수 있으며, 이들은 세장형 부재의 반대쪽 단부들에 배치되고 제1 및 제2 채널 요소들과 각각 결합되도록 구성된다.
상기 중심 요소는 제1 및 제2 채널 요소들 사이에 연장된 정렬 로드를 더 포함할 수 있으며, 상기 정렬 로드는 나사부의 회전으로 인해 채널 요소들이 서로에 대하여 이동할 때 채널 요소들의 정렬을 유지하도록 구성될 수 있다. 상기 중심 요소는 두 개 이상의 정렬 로드들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 정렬 로드는 상기 요소들이 정확하게 정렬되는 것을 보장하기 위해 세장형 부재의 양측에 배치될 수 있다.
상기 정렬 로드는 (즉, 원형의 단면을 가진) 실린더형일 수 있다. 상기 정렬 로드는 정사각형, 직사각형, 타원형, 및 육각형 중 어느 하나 또는 임의의 다른 적합한 형상의 단면을 가지도록 구성될 수 있다는 것을 알 것이다. 상기 정렬 로드는 예를 들어, 오브라운드(obround) 형상의 단면을 포함하는 둥근 직사각형 단면을 가지도록 구성될 수 있다.
상기 채널 요소는 유압 요소를 수용하도록 구성될 수 있다(즉, 형상화되거나 배치될 수 있다). 상기 채널 요소는 상기 중심 부분의 정렬 로드들의 단부들을 수용하도록 구성된 하나 이상의 구멍들을 포함할 수 있다. 상기 유압 요소는 팽창성 구조물(inflatable structure), 예컨대 풍선을 포함할 수 있다. 상기 팽창성 구조물은 원위 단부에 원뿔형 또는 원뿔대형 팁을 포함하는 세장형의 실질적으로 실린더형 풍선을 포함할 수 있다. 풍선의 근위 단부는 풍선에 유압 유체를 공급하도록 구성된 튜브, 호스 또는 카데터에 연결 가능할 수 있다. 풍선이 채널 요소 내부의 제 자리에 있을 때, 풍선의 외측 에지는 채널 요소의 외측 벽과 정렬되거나, 또는 외측 벽을 넘어서 연장될 수 있다.
상기 부착 요소는 확장 기구를 환자의 두개골 구조물에 부착시키도록 구성될 수 있다. 특히, 부착 요소는 채널 요소와 중심 요소 중 적어도 하나를 두개골 구조물에 부착시키도록 구성될 수 있다. 부착 요소는 편안한 맞춤을 형성하기 위해 환자의 구개 및/또는 치아의 윤곽에 맞춰지도록 형상화된 성형된 구조물을 포함할 수 있다. 부착 구조물은, 예를 들어, 단일의 확장 기구가 다양하고 상이한 성형된 구조물들과 피팅들에 제거 가능하게 부착되도록 하기 위해, 성형된 구조물로부터 분리될 수 있는 체결구를 포함할 수 있다. 상기 부착 요소는 확장 기구를 두개골 구조물에 직접 부착시키도록 구성된 체결 수단을 포함할 수 있다. 상기 체결 수단은 하나 이상의 뼈 나사들을 포함할 수 있다. 이 방식에서, 부착 요소는 제1 및 제2 앵커들 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 상기 나사는 연조직이 손상될 수 있는 어떠한 날카로운 에지들을 제공하지 않도록 구성된 둥근, 또는 돔형상의 헤드 부분을 포함할 수 있다. 돔형 나사의 상부 표면은 육각 형상의 구멍, 또는 리세스를 포함할 수 있으며, 이는 나사가 육각형 공구에 의해 회전 가능하게 되도록 구성될 수 있다.
상기 부착 요소는 날개 부분, 또는 다리 부분을 포함할 수 있으며, 이 부분은 부착 요소의 주된 부분으로부터 연장된다. 상기 날개 부분은 체결 수단을 수용하도록 구성된 구멍을 포함할 수 있다. 상기 구멍은 날개 부분을 나사에 해제 가능하게 결합시키도록 구성된 위치결정 슬롯(locating slot)을 포함할 수 있다. 상기 위치결정 슬롯은 두 개의 교차하는 원형 구멍들, 또는 보어들을 포함할 수 있다. 제1의 더 큰 구멍은 나사의 헤드 부분의 직경보다 더 클 수 있다. 제2의 더 작은 구멍은 나사의 샤프트 부분의 직경보다 더 크고 나사의 헤드 부분의 직경보다 더 작게 구성될 수 있다. 상기 제1 구멍은 나사의 헤드 부분이 제1 구멍을 통과하도록 크기가 정해질 수 있다. 상기 제2 구멍은 부착 요소가 사용자의 입 내부의 원하는 위치에 배치된 때 나사의 샤프트를 수용하도록 구성될 수 있다. 돔형 나사의 아래측은 위치결정 슬롯의 제2 구멍의 모따기된 에지에 결합되도록 구성될 수 있다. 상기 날개 부분은 주된 몸체의 베이스와 실질적으로 정렬될 수 있으며, 날개 부분은 주된 몸체의 베이스에 실질적으로 평행한 평면을 따라서 멀리 연장되도록 구성될 수 있다. 상기 날개 부분은 부착 요소의 주된 몸체와 일체로 형성될 수 있다. 상기 부착 요소는 다수의 날개 부분들을 포함할 수 있다. 상기 날개 부분들은 부착 요소의 주된 몸체의 원위 코너들에 배치될 수 있다. 상기 부착 요소는 채널 요소와 일체로 형성될 수 있다.
상기 확장 기구의 적어도 부분 위에 보호 쉴드를 형성하기 위해 커버가 배치될 수 있다. 상기 커버는 유압 요소, 부착 요소 및 중심 요소 중 적어도 하나를 차폐시키도록 배치될 수 있다. 상기 커버는 환자의 연조직이 확장 기구의 특징들과 직접 접촉하는 것을 방지한다. 예를 들어, 상기 커버는 환자의 혀가 확장 기구의 임의의 가동 요소와 접촉하는 것을 방지하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유압 요소는, 사용할 때, 환자에게 해롭고 불편함을 초래할 수 있는 가동 요소의 주기적인 이동을 초래하도록 구성될 수 있다.
다른, 유사한 실시예들에서, 상기 장치는, 예를 들어, 교합 불완전을 교정하기 위해 상악골 또는 하악골의 앞쪽 확장, 즉, 상부 또는 하부 턱의 전방 성장을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 상기 장치가 앞쪽 하악골 확장을 위한 것인 실시예들에서, 상기 장치는 하악골의 내측 표면에 부착되는 뼈 나사들에 연결되도록 배치된 요소들을 가진 부분을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 제1 힘과 제2 힘은 전-후 방향으로(앞쪽-뒤쪽으로) 입의 상측/하측 표면 및 상악골/하악골 자체의 성장 및/또는 이동뿐만 아니라 재구성을 일으킨다. 이 실시예들에서, 제1 고정 지점은 치아 또는 치아들일 수 있다. 이 예들에서, 제1 앵커는 와이어, 밴드의 형태일 수 있으며, 또는 치아 또는 치아들 둘레를 감싸도록 구성된 다른 치아교정용 고정구, 또는 앞니의 뒷면들에 접하거나 맞물리도록 구성된 플레이트들 또는 와이어들일 수 있다. 대안으로서, 제1 앵커는, 더욱 효율적인 힘 전달을 위해, 편안한 맞춤을 제공하기 위해 치아/치아들의 뒷면들에 맞춰지도록 형상화된 성형된 플레이트를 포함할 수 있다. 상기 제2 고정 지점은 사용자의 상측 또는 하측 구개의 연조직 상의 지점일 수 있으며, 이는 제1 고정 지점의 뒤쪽에 위치하며, 제2 앵커는 나사 또는 동등한 체결구를 포함할 수 있으며, 이는 뼈, 치아 또는 연조직에 직접 접촉되도록 구성된다. 조직에 더 직접적으로 접촉함으로써, 더욱 효율적인 힘의 전달이 가능하게 된다.
상술한 실시예들에서, 두 개의 주된 수단들이 있으며, 힘 발생기에 의해 발생된 힘은 이 수단들에 의해 제1 앵커와 제2 앵커에 유용하게 전달될 수 있다. 위에서 개설된 바와 같이, 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물의 형태일 수 있다. 대안으로서, 하나의 유형의 모션을 다른 유형의 모션으로 변환하도록 구성된 솔리드 요소들을 수반하는, 즉, 유압 요소들을 가지지 않는 방법이 사용될 수 있다. 이 출원 전체에 걸쳐, 이는 기계적 힘 전달 구조물로서 지칭될 것이다. 몇몇 실시예들에서, 유압식 및 기계적 힘 전달 구조물 둘 다의 혼성이 있을 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 주기적 힘이 유지되거나, 또는 앞쪽-뒤쪽 방향의 힘으로 변환되는 것이 바람직하다. 그러나, 주로 옆으로 또는 측방으로 상악골 또는 하악골 확장을 실행하기 위해서는, 힘의 주기적 성분(및 선택적인 정적 성분)은 측방향일 필요가 있다. 따라서, 힘 전달 구조물은 바람직하게는 힘의 방향을 대략 90° 회전시키기 위한 기구를 포함한다. 여기서, "대략 90°"는 정확히 90°를 커버하는 것으로 해석되어야 한다. 몇몇 실시예들에서, 힘은 제1 앵커와 제2 앵커 둘 다에 전달되어야 한다. 상기 힘 전달 구조물은 주기적 힘을 주기적 힘에 대해 대략 90°인 제1 힘과, 주기적 힘에 대해 대략 90°이고 제1 힘과는 반대 방향인 제2 힘으로 변환시키기 위한 기구를 포함할 수 있다. 상기 힘 전달 구조물은 바람직하게는 힘 발생기로부터의 주기적 힘을 앵커로 전달하도록 배치된 제1 힘 전달 요소를 포함하며, 상기 제1 힘 전달 요소는 하나 이상의 와이어 또는 피스톤 중 하나 이상을 포함한다. 구체적으로, 상기 힘 전달 요소는 힘을 선형 왕복 운동의 형태로, 또는 나사부를 사용하여 주기적으로 진동하는 선형 긴장력의 형태로 전달하도록 구성된다. 구체적으로 상기 기구는 선형 왕복 운동을 회전 요소의 진동하는 회전 운동으로 변환시키도록 구성될 수 있다. 상기 회전 요소는 제1 나사부를 포함할 수 있다. 상기 기구는 적어도 근위 단부에 제2 나사부를 가지는 제1 나사 부재를 더 포함할 수 있으며, 제2 나사부는 제1 나사부와 상보적이고 제1 나사부와 맞물린다. 제1 나사 부재의 원위 단부는 바람직하게는 제1 앵커와 접촉된다. 상기 회전 요소와 제1 나사 부재는 바람직하게는, 회전 요소의 회전이 제1 나사부와 제2 나사부의 맞물림에 의해 제1 나사 부재의 왕복 선형 운동으로 변환되도록 배치된다. 그러면, 주기적 힘은 이러한 왕복 선형 운동에 의해 제1 앵커에 전달된다. 상기 회전 요소(rotary component)는 제1 나사부와는 반대인 제3 나사부를 가질 수 있으며, 상기 기구는 제3 나사부에 상보적이고 제3 나사부와 맞물리는 제4 나사부를 가진 제2 나사 부재를 포함할 수 있다. 상기 회전 요소와 제2 나사 부재는 바람직하게는, 회전 요소의 회전이 제3 나사부와 제4 나사부의 맞물림에 의해 제2 나사 부재의 왕복 선형 운동으로 변환되도록 배치된다. 그러면, 주기적 힘은 이러한 왕복 선형 운동에 의해 제2 앵커에 전달된다. 대안으로서, 제1 회전 요소와 제2 회전 요소의 제공에 의해 동일한 효과가 달성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 기구는 동일한 효과를 달성하기 위해 하나 이상의 웜과 피니언 기어들, 또는 볼과 소켓 연결부들을 포함할 수 있다.
다른 실시예들은 하나 이상의 팽창성 구조물들, 예컨대 풍선, 벨로우즈 또는 다른 동등한 요소들을 포함하는 유압식 전달 구조물을 채택한다. 이 실시예들에서, 힘 전달 구조물은 바람직하게는 유압 유체를 담고 있는 채널 또는 챔버, 및 채널 또는 챔버를 통해 유체를 이동시키도록 구성되며 팽창성 구조물들의 팽창 또는 수축을 초래하는 피스톤을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, (예컨대, 제1 로드 또는 다른 강성 몸체에 의해) 제1 앵커에 견고하게 연결된 제1 팽창성 구조물과, (예컨대, 제2 로드 또는 다른 강성 몸체에 의해) 제2 앵커에 견고하게 연결된 제2 팽창성 구조물이 있다. 상기 팽창성 구조물들은 여기서 직렬이거나(즉, 서로 유체 연통되거나), 또는 제거 가능하거나 또는 별도의 강성 몸체들에 영구적으로 부착된 별도의 요소들일 수 있다. 여기서, 견고하게 연결된다는 것은 두 개의 특징들이 굴곡될 수 없고 및/또는 압축될 수 없는 커넥터에 의해 연결된다는 것을 의미한다. 상기 팽창성 구조물들은 홈 또는 채널 내부에 배치될 수 있다. 제1 팽창성 구조물과 제2 팽창성 구조물의 팽창 시에, 팽창력(즉, 피스톤에 의해 전달되는 주기적 힘)은 제1 앵커와 제2 앵커에 각각 전달된다. 대안으로서, 단일의 팽창성 구조물의 팽창이 주기적 힘을 제1 앵커와 제2 앵커에 전달하도록, 단일의 팽창성 구조물이 제1 앵커와 제2 앵커 둘 다에 견고하게 연결될 수 있다. 상기 로드는 (즉, 원형 단면을 가진) 실린더형일 수 있다. 대안으로서, 로드들은 각각 정사각형, 직사각형, 타원형, 및 육각형 중 임의의 하나 또는 임의의 다른 적합한 형상의 단면을 포함할 수 있다. 상기 로드는 둥근 직사각형 단면을 가지도록 구성될 수 있다.
위에서 설명된 것과 같은 유압식 전달 구조물들을 사용하면, 강성 커넥터들과 팽창성 구조물들의 적절한 배향에 의해 주기적 힘의 방향은 더욱 쉽게 변경될 수 있다. 예를 들어, 유압식 전달 구조물은 팽창성 구조물들과 강성 커넥터들의 적절한 배치를 통해 상악골/하악골 확장, 앞쪽 확장 또는 상악골/하악골 돌출을 위해 사용될 수 있다. 위 전체에 걸쳐, "강성(rigid)"이라는 용어는, 커넥터와 같은 요소가 장치의 규모에서 길이에 걸쳐 비압축성이라는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이는 요소 중 하나에 가해지는 힘이 상기 요소의 반대쪽 단부에 전달되는 힘과 실질적으로 동일하게 되는 것을 보장한다.
다른 실시예들에서, 팽창성 구조물들은 제1 앵커 및/또는 제2 앵커와 직접 접촉될 수 있다. 대안으로서, 상기 제1 앵커 및/또는 제2 앵커는 팽창성 구조물들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 다수의 팽창성 구조물들을 포함할 수 있으며, 이들은 각각 치아 또는 입의 다른 특징과 같은 두개골 구조물과 접하거나 결합되도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 제1 앵커와 제2 앵커 중 하나 또는 둘 다는 성형된 구조물 또는 플레이트를 포함하며, 하나 이상의 팽창성 구조물들은 치아의 내측 또는 외측 표면과 마주보거나, 접하거나 또는 결합되도록 구성된 성형된 구조물의 외측 표면상에 위치할 수 있다. 하나 이상의 팽창성 구조물들은 성형된 구조물의 임의의 표면상에 위치할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 성형된 구조물은 사용자의 입의 대응되는 표면, 예컨대, 구개의 부분 및/또는 치아의 내측 표면, 및/또는 뼈 인터페이스에 맞춰지도록 구성된 구조물을 형성할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
성형된 구조물은, 사용할 때, 체결 수단, 예컨대, 뼈 나사를 사용하여 사용자의 입의 천장에 고정되도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 체결 수단은 상술한 바와 같이 제1 및 제2 앵커들 중 적어도 하나를 형성한다. 성형된 구조물을 환자의 두개골 구조물에 고정시키기 위해, 성형된 구조물들 중 적어도 하나는 체결 수단과 결합되도록 구성될 수 있다. 성형된 구조물은 체결구, 예컨대 뼈 나사를 수용하도록 구성된 구멍, 또는 개구를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 개구는 성형된 구조물의 에지에 배치될 수 있으며, 측부에서 적어도 부분적으로 개방되도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 상기 개구는 성형된 구조물이 환자의 두개골 구조물에 고정 부착된 체결구와 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있게 할 수 있다. 예시적인 배치에 따르면, 성형된 구조물은 환자의 구개의 윤곽에 맞도록 형상화될 수 있으며, 성형된 구조물은 성형된 구조물의 안쪽 단부에 배치된 개구를 포함할 수 있고, 상기 개구는 성형된 구조물이 환자의 입 내에 설치된 때 상태로 안쪽 방향으로 이동한 때 체결구를 수용하도록 구성된다.
상기 성형된 구조물은 하나 이상의 성형된 플레이트들을 포함할 수 있다. 예시적인 배치에 따르면, 성형된 구조물은 중심 성형된 플레이트와 주변 성형된 플레이트를 포함할 수 있다. 성형된 플레이트들 각각은 사용자의 입의 대응되는(즉, 선택된) 표면, 예컨대 구개의 부분 및/또는 치아의 내측 표면에 맞춰지도록 형상화될 수 있다. 팽창성 구조물, 예컨대 풍선은 중심 성형 플레이트와 주변 성형 플레이트 사이의 조인트에 배치될 수 있다. 중심 성형 플레이트와 주변 성형 플레이트 사이의 조인트는 채널을 형성할 수 있으며, 이 채널 내에 팽창성 구조물이 배치된다. 상기 채널은 테이퍼질 수 있다(즉, 채널의 폭이 두 개의 성형 플레이트들 사이의 조인트를 따라서 좁아지도록 구성된다). 테이퍼진 채널은 좁은 부분보다 넓은 부분에서 팽창성 구조물의 더 큰 팽창을 초래하도록 구성될 수 있다. 팽창성 구조물의 더 큰 상대적인 팽창은 성형된 구조물들을 서로에 대하여 회전을 초래할 수 있다.
상기 팽창성 구조물은 유압 유체에 의해 팽창 및/또는 수축됨으로써 조인트에 연계되도록 구성될 수 있다. 성형된 구조물을 사용자의 입에 고정시키도록 구성된 체결 수단에 접근을 용이하게 하기 위해 팽창성 구조물은 수축되거나 적어도 오직 부분적으로 팽창될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안으로서, 팽창성 구조물은 조인트가 강성이 되게 하도록 팽창될 수 있다. 따라서, 팽창성 구조물의 팽창은 주변 성형 플레이트가 사용자의 입의 표면과 밀접 접촉되도록 한다. 이 방식에서, 주변 성형 플레이트는 팽창성 구조물에 의해 발생된 힘을 사용자의 입에 전달하도록 구성될 수 있다. 따라서, 주변 성형 플레이트는 제1 및 제2 앵커들 중 적어도 하나를 형성할 수 있으며, 팽창성 구조물은 유압식 힘 전달 구조물의 적어도 부분을 형성할 수 있다. 중심 및 주변 성형 플레이트들 사이의 팽창성 구조물을 팽창시킴으로써, 상기 장치는 사용자의 입의 상악골 또는 하악골 확장에 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 중심 및 주변 성형 플레이트들 사이의 접합부(junction)의 채널은 실질적으로 직선 부분을 포함할 수 있다. 사용 시에, 직선 부분은 환자의 입의 중간선에 대해 각도를 이루어 배치될 수 있다. 성형 플레이트들 사이의 접합부는 만곡된 부분을 포함할 수 있으며, 그 곡률은 혀 평면의 곡률을 적어도 부분적으로 따르도록 구성될 수 있다. 상기 장치가 중심 성형 플레이트의 양측에 배치된 제1 및 제2 주변 성형 플레이트들을 포함하는 경우에, 각개의 플레이트들 사이의 채널들은 서로 실질적으로 평행하도록 구성될 수 있다.
상술한 배치들에서, 팽창성 구조물들은 중심 및 주변 성형 플레이트 구조물들 사이의 상대적인 이동을 가능하게 하도록 구성될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 각각의 팽창성 구조물은 측방향 및/또는 수직 방향으로 플레이트들의 상대적인 이동을 허용하도록 구성된 유연성 재료로 형성될 수 있다. 팽창성 구조물들에 의해 제공된 향상된 유연성은, 사용 중에, 주변 성형 플레이트가 측방향으로 이동될 수 있으며, 또한 환자의 입에 대해 회전될 수 있다는 것을 의미한다. 이 방식에서, 주변 플레이트의 결과적인 모션은 환자의 입의 형상을 따르는 것이며, 이에 의해 환자의 불편함을 감소시킨다.
또한, 팽창성 및 성형된 구조물들의 상술한 결합은 상기 장치가 환자의 두개골 구조물의 비대칭적인 확장을 수용하도록 허용한다. 예를 들어, 이러한 장치는 인접한 구조물들의 더 큰 뒤쪽 저항에 의해 초래된 반-상악골(hemi-maxillae)의 바깥쪽으로의 회전을 수용할 수 있다. 추가적으로, 이는 상기 장치가 두개골 구조물들의 상대적인 확장에서의 차이(예컨대, 하나의 반-상악골이 다른 것보다 더 회전할 수 있다)에 적응하도록 허용하며, 이에 의해 효율적인 힘의 전달이 유지되는 것을 보장한다.
예시적인 실시예에 따르면, 제1 앵커는 중심 성형 플레이트를 사용자의 입에 고정시키도록 구성된 체결 수단에 의해 형성될 수 있으며, 제2 앵커는 사용자의 입의 표면에 맞춰지도록 형상화된 주변 성형 플레이트의 부분에 의해 형성될 수 있다. 대체 가능한 실시예에서, 성형된 구조물은 중심 성형 플레이트의 반대측에 배치된 추가적인 주변 성형 플레이트를 포함할 수 있다. 이 배치에 따르면, 제1 및 제2 주변 성형 플레이트들은 사용자의 입의 양측에 가해지는 대향하는 힘들을 전달하도록 구성될 수 있다는 점에서 각각 제1 및 제2 앵커들을 형성한다. 본 발명의 대체 가능한 측면에 따르면, 팽창성 구조물은 두 개의 구조적 요소들 사이의 접합부에 배치될 수 있다. 구조적 요소들 중 적어도 하나는 접합부로부터 길이방향으로 연장되도록 구성된 세장형 부재를 형성할 수 있다. 두 개의 구조적 요소들 중 다른 하나는 환자의 두개골 구조물의 형상에 맞춰지도록 구성된 성형된 구조물일 수 있다. 대안으로서, 제1 및 제2 구조적 요소들은 각각 세장형 부재를 포함할 수 있다. 세장형 부재의 자유 단부는 환자의 두개골 구조물에 부착될 수 있다. 이 방식에서, 세장형 부재의 자유 단부는 전술한 바와 같이 제1 및 제2 앵커들 중 적어도 하나를 형성할 수 있다. 상기 세장형 부재는 볼트형 걸쇠(bolted clasp) 장치에 의해 다른 구조적 요소에 이동 가능하게 체결될 수 있으며, 팽창성 구조물은 걸쇠 장치의 중심 개구를 통해 수용될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 상기 장치는 바람직하게는 사용자의 입에 맞춰지도록 형상화된 성형된 구조물 또는 플레이트를 포함한다. 상기 성형된 구조물은 사용자의 치아에 맞춰지도록 형상화된 리세스를 포함할 수 있다. 상기 리세스는 치아의 내측 표면, 외측 표면, 구강 표면, 입술 표면, 혀 표면 및 교합 표면 중 적어도 하나에 접촉하도록 배치된 성형된 구조물의 표면에 배치될 수 있다. 상기 성형된 구조물은 다수의 리세스들을 포함할 수 있으며, 각각의 리세스는 사용자의 다수의 치아들에 맞춰지도록 형상화된다. 다수의 리세스들 중 하나 이상은 바람직하게는 캔틸레버 구조물을 포함할 수 있다.
리세스는 하나보다 많은 치아를 수용할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 상기 리세스는 캔틸레버 구조물을 포함할 수 있으며, 이는 상기 장치가 사용자의 입 내부의 제 자리에 있을 때 사용자의 치아와 맞물리도록 구성된다. 상기 캔틸레버 구조물의 표면은 사용자의 치아의 표면에 접촉하도록 형상화될 수 있다. 상기 캔틸레버 구조물은 치아의 임의의 표면에 접촉, 대향, 접하거나 맞물리도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 캔틸레버 구조물은 치아의 내측 표면, 외측 표면, 구강 표면, 잇몸 표면, 혀 표면 및 교합 표면 중 적어도 하나에 접촉하도록 구성될 수 있다.
이에 덧붙여, 상기 장치는 바람직하게는 채널 또는 홈과, 상기 채널 내부에 수용된 팽창성 구조물을 포함하며, 상기 채널은 캔틸레버 구조물들 바로 뒤에 위치한다. 상기 채널은 내부 채널을 형성하기 위해 상기 장치 내부에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 채널은 바람직하게는 치열궁의 곡률에 맞춰지기 위해 만곡될 수 있다. 상기 팽창성 구조물은 바람직하게는 팽창된 때 캔틸레버 구조물에 힘을 가하도록 배치되며, 그 힘은 캔틸레버 구조물이 굽혀지도록 작용한다. 따라서, 사용 시, 팽창성 구조물이 팽창된 때, 캔틸레버 구조물에 가해진 힘은 리세스 내부에 놓인 치아에 가해지고, 그 힘은 치아의 이동을 일으키도록 작용한다. 이 방식에서, 캔틸레버 구조물은 제1 앵커를 형성할 수 있으며, 치아는 제1 고정 지점을 형성할 수 있다. 상기 제2 앵커는 제1 캔틸레버 구조물에 의해 형성될 수 있다. 대안으로서, 상기 제2 앵커는 두개골 구조물, 예컨대 치아에 직접 접촉하도록 구성된 팽창성 구조물에 의해 형성될 수 있다.
예시적인 배치에서, 제1 캔틸레버 구조물은 제1 치아 표면에 접촉하도록 구성될 수 있으며 제2 캔틸레버 구조물은 제2 치아 표면에 접촉하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 치아 표면들은 각각 치아의 내측 또는 외측 표면을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 캔틸레버 구조물은 치아의 두 개의 상이한 표면 부분들과 접촉하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 캔틸레버 구조물들은 치아의 제1 및 제2 표면 부분들 각각에 별도의 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 제2 캔틸레버 구조물은 제1 캔틸레버 구조물과는 독립적으로 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 캔틸레버 구조물들이 서로 독립적으로 힘을 가하도록 구성함으로써, 상기 장치는 캔틸레버 구조물들에 의해 치아들에 가해지는 힘들의 더 정확한 제어를 달성하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 제1 캔틸레버 구조물은 제1 힘을 가하도록 구성될 수 있고 제2 캔틸레버 구조물은 제2 힘을 가하도록 구성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 힘들은 상이한 크기들과 방향들을 포함한다. 상기 제1 및 제2 캔틸레버는 치아의 병진이동 및/또는 회전을 초래하는 치아에 균일하지 않은 힘들을 가하도록 구성될 수 있다.
제1 팽창성 구조물은 제1 캔틸레버 구조물에 힘을 가하도록 구성될 수 있으며 제2 팽창성 구조물은 제2 캔틸레버 구조물에 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 이 방식에서, 제1 및 제2 캔틸레버에 의해 가해지는 각개의 힘들을 결정하기 위해 제1 및 제2 팽창성 구조물들의 팽창은 제어될 수 있다.
상기 캔틸레버 구조물은 성형된 구조물에 부착되는 제1 단부와 부착되지 않는 제2 단부를 포함하는 세장형 캔틸레버 핑거를 형성할 수 있다. 상기 부착되지 않는 단부는 캔틸레버 핑거가 굽혀질 수 있도록 성형된 구조물에 대하여 이동 될 수 있다. 상기 캔틸레버 구조물은 고정 단부와 가동 단부(즉, 가동 단부는 고정 단부에 대하여 이동될 수 있다)를 포함하는 임의의 구조물을 형성할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 상기 캔틸레버 핑거는 자유 단부보다 넓은 고정 단부를 포함할 수 있다. 상기 캔틸레버 핑거는 자유 단부 쪽으로 테이퍼지도록 구성될 수 있다.
상기 리세스는 치아의 표면에 밀접하게 접촉되도록 배치되거나 또는 치아 표면으로부터 약간의 거리를 두고 배치될 수 있으며, 방향이 상이하게, 예컨대 일정 각도로 비스듬하게 배치될 수 있다. 더욱이, 상기 리세스는 하나 이상의 섹션을 포함할 수 있으며, 일 실시예에서 제1 섹션은 잇몸선에 가까운 치아의 제1 위치에 배치될 수 있고, 제2 섹션은 잇몸선으로부터 실질적으로 이격된 제2 위치에 배치될 수 있다. 단일의 캔틸레버 구조물은 리세스의 제1 및 제2 섹션들 내부에 수용될 수 있다. 상기 리세스의 제1 및 제2 섹션들은 상호 연결될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 하나보다 많은 캔틸레버 핑거가 있을 수 있다. 이러한 섹션들 각각은 치아 또는 치아들에 성형된 약간 또는 실질적으로 상이한 각도들로 자연스럽게 안착될 수 있다. 대안으로서, 섹션들 각각은 실질적으로 상이한 각도로 안착되도록 설계될 수 있으며, 예를 들어 캔틸레버 핑거는 단독으로 (인접한 섹션들 또는 수직 축에 대하여) 풍선의 국부적인 길이방향 축을 통과하는 위쪽으로 또는 아래쪽으로 경사진 평면 내에 실질적으로 배향되고 작용할 수 있다.
캔틸레버 핑거를 포함하는 섹션들 각각의 영역은 변할 수 있으며, 예를 들어 두꺼운 캔틸레버 핑거는 얇은 핑거와 비교하여 힘을 받았을 때 덜 굽혀질 것이다. 핑거의 감소된 굴곡은 더 적은 힘이 치아 또는 치아들로 전달되도록 허용할 수 있다. 단일 팽창성 구조물을 채택한 때, 장치 전체에 걸쳐 변하는 핑거 두께는 치아들에 변하는 힘의 적용을 허용할 수 있다. 더욱이, 치아 또는 치아들의 그룹과 접촉하는 하나 이상의 핑거들이 있거나 없을 수 있다. 단일 또는 다수의 내부 채널들이 있을 수 있으며, 다수의 내부 채널들은 다수의 팽창성 구조물들을 수용한다.
다음의 특징들도 캔틸레버 구조물들에 관하여 변할 수 있다.
* 적용 평면, 즉, 캔틸레버 구조물들의 각도.
* 가해지는 힘의 영역, 즉, 치아의 상부, 치아의 중간 또는 잇몸 에지를 따른 영역.
* 치아당 핑거들의 길이 및 수
* 핑거들의 강성/상이한 재료
* 직렬 또는 병렬의 다수의 풍선들
추가적으로, 터널/홈/채널은 중간선을 가로질러 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 터널 형상, 원주, 길이, 루트는 변할 수 있다. 장치는 다수의 풍선들을 가진 다수의 터널들, 또는 채널들을 포함할 수 있다. 채널은 하나 이상의 풍선들을 수용하기 위해 부분적으로 또는 완전히 구분될 수 있다.
상기 내부 채널은 예를 들어: 루트, 길이, 원주, 두 개의 섹션들 사이의 갭을 가로질러 연통되는 연속성 등의 다수의 방식으로 추가적으로 변할 수 있다.
특정 치아들 또는 치아들은 전술한 요소들의 특성들을 변화시킴으로써 전체적으로 또는 상대적으로 힘 적용으로부터 벗어날 수 있다.
실시예들에서, 상기 캔틸레버 구조물은 팽창성 구조물과 환자의 두개골 구조물 사이에 배치된 중간 구조물로서 형성될 수 있다. 대체 가능한 중간 구조물은 슬라이딩 부재 또는 국자 형상의 부재를 포함할 수 있다. 중간 구조물이 국자 형상의 부재를 포함하는 상황에서, 국자 형상의 부재는 치아 표면에 맞춰지도록 형상화된 성형된 구조물의 리세스를 형성하는 국자 형상 부분을 포함할 수 있다.
상기 중간 구조물은 성형된 구조물의 리세스의 치아 대향 표면(tooth facing surface) 또는 벽의 약화된 부분에 의해 형성될 수 있다. 이 방식에서, 리세스의 치아 대향 벽은 주위의 리세스 벽에 비해 강성을 감소시키기 위해 금이 그이거나 구멍이 뚫린 영역을 포함할 수 있다. 약화된 표면 부분은 리세스 벽 내의 개구를 가로질러 연장된 두 개 이상의 캔틸레버 핑거들에 의해 형성될 수 있다. 캔틸레버 핑거들 각각은 유연성 격자 배치를 형성하기 위해 다른 캔틸레버 핑거에 연결될 수 있다. 캔틸레버 핑거들의 격자는 교차하는 형상의 배치를 형성할 수 있다.
이러한 대체 가능한 중간 구조물들 각각은 팽창성 구조물로부터 힘을 수용하고 예를 들어 치아에 그 힘을 전달하도록 구성될 수 있다. 사용 시에, 팽창성 구조물이 팽창하고, 그래서 외측으로 확장될 때, 중간 구조물의 외측 표면이 치아의 표면이 대하여 가압하도록 하며, 이에 따라 치아의 이동과 상악골 확장을 초래한다.
중간 구조물은, 사용할 때, 팽창성 구조물과 사용자의 치아의 표면 사이에 배치되어 이들 사이에서 힘을 전달하도록 구성된 성형된 구조물의 임의의 리세스, 또는 치아 수용 부분을 더 형성할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이러한 중간 구조물들은 필연적으로 치아 이동을 일어나도록 하기 위해 조작될 수 있는 치아의 임의의 표면에 접촉되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 중간 구조물은 사용자의 치아의 내측, 외측 및 교합 표면 중 적어도 하나에 접촉되도록 구성될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 제1 앵커, 제2 앵커, 힘 전달 구조물(바람직하게는 주기적 힘을 주기적 힘에 대해 대략 90°인 제1 힘과 주기적 힘에 대해 대략 90°이고 제1 힘과는 반대 방향인 제2 힘을 변환시키기 위한 기구 또는 팽창성 구조물들)의 적어도 부분은 사용자의 입 내부에 맞도록 크기가 정해진다. 이러한 장치들은 사용 중에 사용자의 입 내에 위치하기 때문에 구강내 기구로 지칭될 수 있다. 이는 더욱 콤팩트한 장치를 허용하기 때문에 유리하다. 또한, 구강내(intra-oral)는 풍선 배치들, 예를 들어 치아의 양측에 대향하는 풍선들, 치아의 그룹에 접촉하는 풍선, 팽창에 의해 치아의 후퇴를 초래하는 풍선 및 상악골의 잇몸들 위에 위치한 풍선들의 임의의 조합을 커버한다는 것이 인정되어야 한다. 동일한 원리가 두개골에 적용된다. 상기 장치가 유압식 힘 전달 구조물을 포함하는 실시예들에서, 힘의 방향의 변경은 사용된 팽창성 구조물의 형상에 의해 정해질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 장치는 사용자의 치아의 표면에 맞춰지도록 형상화된 성형된 플레이트를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 성형된 플레이트는 최대의 힘 전달을 보장하기 위해 밀접 방식으로(flush manner) 사용자의 치아의 표면에 맞춰지는 것이 바람직하다.
성형된 플레이트는 치아의 내측 표면, 치아의 최상측 부분들 및 치아의 외측 표면의 부분에 맞춰지도록 형상화될 수 있다. 이 방식에서, 치아는 부분적으로 밀폐된다. 기울어진 치아의 내측 표면에 힘이 가해질 때, 성형된 플레이트의 외측 섹션은 치아의 추가적인 기울어짐을 제한하고 궁극적으로 직립시키는 "회전 스톱(rotational stop)"으로서 작용한다. 상기 장치는 이미 정확한 평면에 있는, 즉 기울어지지 않은 치아에 사용될 때, 병진 이동을 실행할 수 있다. 성형된 플레이트의 외측 벽과 치아의 외측 표면 사이의 거리를 최소로 증가시킴으로써, 상기 장치는 치아 기울어짐과 직립을 둘 다 수용할 수 있으며, 즉, 치아가 벽과 접촉될 때까지 치아 이동과 기울어짐이 일어날 수 있으며, 그 후에 직립이 일어난다. 이 시점에서, 추가적인 확장을 원하는 경우 다른 장치가 성형될 수 있다. 또한, 리세스들 중 하나 이상은 이러한 특징들을 더 적거나 더 많은 정도로 가지거나, 또는 완전히 없을 수 있으며, 예컨대, 치아의 외측 표면에 인접한 더 큰 높이의 벽이 없거나 캔틸레버 핑거가 없을 수 있는 것도 이해될 것이다. 치아를 안쪽으로 밀기 위해 가역적 배치도 사용될 수 있다.
그러나, 몇몇 실시예들에서, 치아 기울어짐을 방지 또는 개선하는 추가적인 효과는, 성형된 플레이트가 오직 치아의 상측 부분에서만 치아에 맞춰지도록 형상화된 경우에, 치아의 상측 부분으로부터의 거리와 함께 증가하는 성형된 플레이트의 내측 표면과 치아의 표면 사이의 간격 거리에 의해 달성될 수 있다. 대안으로서, 성형된 플레이트는 오직 치아의 하측 부분에서만 치아에 맞춰지도록 형상화될 수 있으며, 치아의 하측 부분으로부터의 거리와 함께 증가하는 성형된 플레이트의 내측 표면과 치아의 표면 사이의 간격 거리를 가진다. 이 방식에서, 상기 장치가 예를 들어 상악골 확장을 실행하기 위해 사용될 때, 예컨대, 그 치아의 기울어짐을 교정하기 위해, 외향의 힘은 치아의 상측 부분의 어느 정도의 이동 후에 오직 치아의 하측 부분에만 가해진다.
관점을 바꾸면, 성형된 플레이트는 치아의 내측 표면, 최상측 부분들(팁들) 및 외측 표면의 부분에 맞춰지도록 형상화될 수 있다. 이 방식에서, 치아는 부분적으로 밀폐된다. 기울어진 치아의 내측 표면에 힘이 가해질 때, 성형된 플레이트의 외측 섹션은 치아의 추가적인 기울어짐을 제한하고 궁극적으로 직립시키는 회전 스톱(rotational stop)으로서 작용한다.
상기 장치는 이미 정확한 평면에 있는, 즉 기울어지지 않은 치아에 사용될 때, 임의의 회전 운동을 제한 또는 방지함으로써 병진 이동을 실행할 수 있다.
이 시점에서, 추가적인 확장을 원하는 경우 다른 장치가 성형될 수 있다. 또한, 리세스들 중 하나 이상은 이러한 특징들을 더 적거나 더 많은 정도로 가지거나, 또는 완전히 없을 수 있으며, 예컨대, 치아의 외측 표면에 인접한 더 큰 높이의 벽이 없거나 캔틸레버 핑거가 없을 수 있는 것도 이해될 것이다. 치아를 안쪽으로, 즉 입의 중심을 향해 밀기 위해 가역적 배치도 사용될 수 있다. 캔틸레버 구조물들의 기하 구조를 관련된 설명 도면들은 도 37에 제시되어 있다.
상술한 실시예들에서, 재구성되는 두개골 구조물은 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 배치된다. 그러나, 본 발명의 핵심 원리는 두개골 구조물이 변경될 두개골 구조물이 구 개의 고정 지점들 사이에 놓이지 않는 경우들에서도 동등하게 적용된다. 따라서, 본 발명의 제2 측면은 제1 고정 지점을 가진 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는: 사용자의 머리의 부분을 수용하도록 구성된 머리-수용 부분을 가지는 머리 지지체; 주기적인 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커; 상기 힘 발생기에 연결되고, 상기 제1 앵커에 재구성 방향으로 주기적 힘(periodic force)을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며, 상기 머리 지지체는: 사용 시에, 주기적 힘이 가해질 때, 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된 제한 수단을 포함한다. 매우 단순한 배치로, 본 발명의 제2 측면은, 힘 발생기(들)이, 하나 이상의 와이어들을 통해, 힘 전달 구조물을 통해 예컨대, 상악골의 측벽들 내의 제 저리에 있는 하나 이상의 뼈 나사들에 연결되고, 진동하는 힘이 가해지는 배치에 의해 구현될 수 있다. 이러한 경우에, 아래에서 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 상기 제한 수단은 마찰-제공 장치의 형태이거나 또는 머리의 관성 질량의 결과로서 머리의 진동을 제한하는 사용자의 머리의 무게일 수 있다. 고정 스트랩들이 머리를 안정화시키기 위해 사용될 수 있다.
양립될 수 있는 경우에, 위에서 본 발명의 제1 측면에 관하여 제시된 선택적인 특징들은 본 발명의 제2 측면에도 동등하게 적용될 수 있으며, 간결성을 위해 여기서 반복되지 않을 것이다. 이 실시예들에서, 머리 지지체는 주기적 힘이 오직 사용자의 전체 머리 또는 장치의 이동을 초래하는 것을 방지하는 제한 수단을 포함한다. 다시 말해서, 상기 제한 수단은 적어도 주기적 힘에 대한 반력 성분을 수용한다. 제한 수단의 예들은 다음에 더 상세하게 논의될 것이다. 본 발명의 제2 측면의 장치들은 특히 상악골 돌출을 위해 유용하다.
상기 장치는 머리 지지체와 레일을 포함하는 거치대 장치(cradle device)의 형태를 가질 수 있다. 상기 머리 지지체는 바람직하게는 힘이 사용자의 머리와 얼굴의 옆면들에 대하여 가해지는 방식으로 사용자의 머리 둘레에 조여지도록 구성된다. 이는 앞쪽-뒤쪽 힘이 가해질 때 사용자의 머리와 머리 지지체의 내측 표면 사이의 마찰이 사용자의 머리의 앞쪽-뒤쪽 움직임을 방지하도록 작용한다는 것을 의미한다. 상기 구조물의 강성과 고정 기구도 측방향 힘이 가해질 때 옆으로의 모션에 저항하는데 도움을 준다. 다시 말해서, 이러한 실시예들에서, 머리 지지체의 측면들의 내측 표면들은 제한 수단의 적어도 부분을 형성한다. 보다 일반적으로, 제한 수단은 마찰에 의해 사용자의 머리의 이동을 제한하거나 방지하도록 구성된다. 효과적이기 위해, 사용자의 머리와 머리 지지체의 내측 표면들 사이의 접촉에 의해 발생된 마찰력은 제1 고정 지점에 가해지는 주기적 힘보다 더 커야 한다.
대안으로서, 상기 제한 수단은 사용 시에 사용 시에 사용자의 머리를 받치도록 구성된 받침 표면(abutment surface)을 포함할 수 있으며, 상기 받침 표면과의 접촉은 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 사용자의 머리의 무게는 단독으로 제한 수단을 제공할 수 있다.
상기 레일은 바람직하게는 하나 이상의 커넥터들에 의해 머리 지지체에 연결된다. 이러한 실시예들에서, 힘 발생기는 머리 지지체와 커넥터의 근위 단부 둘 다에 연결되는 모터의 형태일 수 있다. 대안으로서, 힘 발생기는 유압 펌프의 형태일 수 있으며, 이 또한 커넥터의 근위 단부에 연결된다. 몇몇 실시예들에서, 제1 힘 발생기와 제2 힘 발생기가 있을 수 있으며, 이들은 제1 커넥터와 제2 커넥터에 의해 각각 레일에 연결된다. 상기 레일은 바람직하게는 커넥터 또는 커넥터들의 원위 단부에 부착된다. 상기 레일과 제1 및/또는 제2 커넥터는 힘 전달 구조물의 부분을 형성할 수 있으며, 이는 하나 이상의 추가적인 커넥터들, 예컨대, 제3 커넥터를 더 포함할 수 있으며, 제3 커넥터의 근위 단부는 바람직하게는 레일에 부착되고, 원위 단부는 이 출원의 앞에서 논의된 바와 같은 제1 앵커를 포함하며, 제1 앵커는 제1 고정 지점에 부착을 위해 구성된다. 상기 제1 고정 지점은 치아, 상악골, 하악골, 교합 평면의 부분, 광대뼈, 두개골의 상측 부분, 코, 또는 다른 구조물의 형태일 수 있다.
대칭적인 돌출을 위해, 상기 장치는 바람직하게는 두개골 구조물의 제2 고정 지점에 연결을 위한 제2 앵커를 포함한다. 상기 장치는 원위 단부에 제2 앵커를 포함하는 제4 커넥터를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 고정 지점은 제1 고정 지점을 위해 이전의 문단에서 열거된 동일한 두개골 구조물들 중 임의의 것일 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 하나보다 많은 두개골 구조물의 돌출이 동시에 달성될 수 있도록 상기 장치는 다수의 레일들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 다수의 레일들 각각과 연관된 적어도 하나, 바람직하게는 한 쌍의 힘 발생기들이 있으며, 이들은 커넥터들을 통해 레일들과 연결된다.
몇몇 실시예들에서, 레일의 높이를 변경하는 것이 가능하다. 여기서, "높이"는 상위-하위 방향의 범위를 지칭한다. 이 방식에서, 상이한 두개골 구조물들의 재구성을 실행하기 위해 완전히 상이한 장치를 사용해야 할 필요 없이 하나의 장치가 사용될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 커넥터 또는 커넥터들은 머리 지지체에 회전 가능하게 부착될 수 있으며, 이에 의해 커넥터 또는 커넥터들과 레일을 포함하는 조립체는 두개골 재구성을 위해 원하는 위치로 회전될 수 있다. 대안으로서, 적어도 커넥터들과 레일을 포함하는 조립체와, 바람직하게는 힘 발생기 또는 발생기들도, 예컨대, 전용 구조물에서, 상위-하위 방향으로 병진 이동될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 움직임의 더 큰 유연성을 허용하기 위해, 상기 레일은 조립체 상에 장착될 수 있으며, 조립체 상에서 회전되고 병진 이동될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 제한 수단은 레일 상에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제한 수단은 레일을 따라 이동 가능하며, 이에 의해 특정 두개골 재구성이 일어나는 최적의 위치에 배치될 수 있다. 대칭적인 작동을 보장하기 위해, 다수의 제한 수단이 있을 수 있다.
본 발명은 또한 두개골 압축을 위해 사용될 수 있는 장치들을 커버한다. 위에서 제시된 본 발명의 몇몇 측면들의 실시예들이 압축 수행하기 위해 사용될 수 있지만, 그 대부분은 두개골 구조물에 긴장력을 가하는 시스템을 지향한다. 본 발명의 제3 측면은 두개골 압축을 위한 장치를 제공하며, 이 장치는: 사용자의 두개골의 적어도 부분에 압축력을 가하도록 구성된 머리 지지 유닛; 주기적인 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 및 사용자의 두개골에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함한다.
본 발명의 제3 측면의 몇몇 실시예들에서, 상기 머리 지지체는 헬멧의 형태를 포함하거나 헬멧의 형태일 수 있으며, 그 내측 표면은 사용자의 머리의 외측 표면에 맞춰지도록 형상화되거나 성형된다. 상기 헬멧을 사용자의 머리의 형상에 가깝게 맞춰지도록 성형함으로써, 긴밀한 맞춤을 보장할 수 있고, 이는 사용 시에 사용자의 두개골에 모든 방향으로 대략 동등하게 압축력을 가할 것이다. 머리의 특정 영역들에 힘의 적용을 제한하기 위해 영역들이 생략될 수 있다. 본 발명의 제3 측면에 따른 실시예들은 특정 두개골 변형을 교정하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 사용자의 두개골의 특정 부분에 특정 방향으로 압축력을 가할 것을 요구할 것이다. 이익은 연조직 구조물에 작용함으로써 얻어질 수 있다. 따라서, 머리 지지체는 해당되는 두개골 구조물을 덮도록 배치된 제1 부분과, 해당되는 두개골 구조물 반대쪽에 또는 실질적으로 반대쪽에 배치된 제2 부분을 포함하는 것이 매우 바람직하다. 여기서 "반대쪽"은 사용 시에, 제1 부분과 제2 부분이 사용자의 두개골의 대향하는 양측에 배치되는 배치되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는, 제1 부분에 의해 해당되는 두개골 구조물에 압축력이 가해진 때, 제2 부분이 압축력의 효과를 최대화하기 위해 요구되는 반력을 확실히 제공할 수 있게 한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 머리 지지체는 성형된 헬멧의 형태이기 보다는, 상기 머리 지지체는 서로에 대하여 이동 가능한 제1 섹션 및 제2 섹션, 및 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 각개의 내측 표면들이 사용자의 두개골에 압축력을 가하도록 구성되는 방식으로 상기 제1 섹션과 제2 섹션을 연결하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 제1 섹션과 제2 섹션은 힌지에서 서로 연결될 수 있다. 그러면, 상기 제1 섹션 및/또는 제2 섹션은 힌지로부터 반대쪽의 영역에서 제1 섹션과 제2 섹션을 고정시키기 위한 잠금 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 섹션은 사용자의 머리의 뒷면을 수용하도록 형상화될 수 있으며, 이에 의해 사용자는 제1 섹션 내에 머리를 두고 얼굴을 위로하여 누울 수 있다. 상기 힌지는 사용자의 머리의 상부에 대응되는 영역에 위치할 수 있으며, 이에 의해 사용자가 제1 섹션 내의 제 자리에 머리를 둔 때, 제2 섹션은 사용자의 머리 위로 하강(즉, 힌지를 중심으로 회동)될 수 있으며, 적합한 잠금 수단을 통해 제2 섹션에 연결될 수 있다.
다른 실시예들에서, 머리 지지체는 제3 섹션을 더 포함할 수 있으며, 제2 및 제3 섹션들은 힌지들을 통해 제1 섹션에 연결된다. 이전 문단에서 설명된 실시예처럼, 제1 섹션은 사용자의 머리의 뒷면을 수용하도록 형상화될 수 있으며, 이에 의해 사용자는 제1 섹션 내에 머리를 두고 얼굴을 위로하여 누울 수 있다. 상기 힌지들은 사용자의 머리의 좌측과 우측에 대응되는 영역에 위치할 수 있으며, 이에 의해 사용자가 제1 섹션 내의 제 자리에 머리를 둔 때, 제2 섹션과 제3 섹션은 사용자의 머리의 측부들 둘레로 상승될 수 있으며, 적합한 잠금 수단을 통해 서로 고정될 수 있다. 이는 예를 들어 사용자의 두개골의 측방향 압축을 위해 사용될 수 있다. 이 실시예들은 다른 요소들을 작동시키기 위해 유압 요소들을 쉽게 채택할 수 있으며, 예컨대, 두개골에 접촉되는 구조물들의 표면 상에 팽창성 구조물들을 포함함으로써 고정 지점들에 힘을 직접 가할 수 있다.
본 발명의 이전 측면들의 힘 전달 구조물들과 같이, 본 발명의 제3 측면의 힘 전달 구조물은 바람직하게는 유압식 힘 전달 구조물이다. 힘 전달 구조물은 바람직하게는 하나 이상의 팽창성 구조물, 예컨대 풍선들 또는 벨로우즈들을 포함하며, 이들은 해당되는 두개골 구조물에 대응되는 위치에서 머리 지지체의 내측 표면상에 배치된다. 상기 힘 발생기는 바람직하게는 머리 지지체에 의해 가해진 정적 압축력에 주기적 힘을 중첩시키기 위해 팽창성 구조물 또는 구조물들을 주기적으로 팽창 및 수축시키도록 구성된다.
본 발명의 이전의 세 개의 측면들은 힘의 주기적인 성질에 초점이 맞춰져 있다. 그러나, 본 발명자들은, 유압식 힘 전달 구조물을 사용하여 임의의 힘(예컨대, 이 출원에서 이전에 정의된 일정한 힘, 연속적인 힘, 감소하는 힘, 또는 주기적 힘)을 부과할 수 있는 장치에 의해 유리한 효과들이 제공될 수 있다는 것을 주목하였다. 유압식 힘 전달 구조물의 사용은 힘 발생기로부터 두개골 구조물로 보다 효율적이고 보다 쉽게 제어할 수 있는 힘의 전달로 이어진다. 본 발명의 다음의 측면들은 유압식 힘 전달 구조물을 사용하여 일정하거나 그렇지 않은 일반적인 힘을 부과하는 장치들에 초점을 맞춘다. 전기 기계적 변형들을 포함하는 모든 측면들은 일정한 힘뿐만 아니라 변위의 연속적인 속도, 즉 일정한 속도를 발생시키기 위해 사용될 수 있다는 점을 인식할 것이다.
따라서, 본 발명의 제4 측면은 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 위치한 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는:
힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기(force generator);
상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커;
상기 제2 고정 지점에 부착을 위한 제2 앵커;
상기 힘 발생기에 연결되고, 그 힘을 상기 제1 앵커와 제2 앵커에 전달함으로써 상기 두개골 구조물을 긴장(tension), 압축 또는 굴곡(flexure) 중 적어도 하나의 상태에 두도록 구성된 유압식 힘 전달 구조물;을 포함한다.
본 발명의 제5 측면은 제1 고정 지점을 가진 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는: 사용자의 머리의 부분을 수용하도록 구성된 머리-수용 부분을 가지는 머리 지지체; 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커; 상기 힘 발생기에 연결되고, 상기 제1 앵커에 재구성 방향으로 주기적 힘(periodic force)을 전달하도록 구성된 유압식 힘 전달 구조물;을 포함하며, 상기 머리 지지체는: 사용 시에, 주기적 힘이 가해질 때, 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된 제한 수단을 포함한다.
본 발명의 제6 측면은 두개골 압축을 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는: 사용자의 두개골의 적어도 부분에 압축력을 가하도록 구성된 머리 지지 유닛; 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 및 사용자의 두개골에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 유압식 힘 전달 구조물;을 포함한다.
기술자는 본 발명의 제1, 제2 및 제3 측면들에 관하여 앞서 제시된 선택적인 특징들은 본 발명의 제, 제5 및 제6 측면들에도 적용될 수 있다는 것을 알 것이다. 기술자는 특히 본 발명의 제1 측면의 선택적인 특징들은 특히(그러나 비배타적으로) 본 발명의 제4 측면에 적용 가능하며, 본 발명의 제2 측면의 선택적인 특징들은 특히(그러나 비배타적으로) 본 발명의 제5 측면에 적용 가능하고, 본 발명의 제3 측면의 선택적인 특징들은 특히(그러나 비배타적으로) 본 발명의 제6 측면에 적용 가능하다는 것을 주목할 것이다.
본 발명에 따른 장치들은 전체적으로 MRI-안전 재료들, 예컨대, 폴리머들 및/또는 비자성 재료들로 만들어질 수 있다. 이 방식에서, 상기 장치는 MRI 스캐닝을 동시에 겪는 사용자에 의해 활용될 수 있다.
몇몇 경우들에서, 두개골 재구성을 제공하기 위해 본 발명의 임의의 측면의 임의의 실시예에 따른 하나보다 많은 장치가 서로 결합하여 사용될 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 제1 및 제4 측면들 중 임의의 실시예를 사용하여 상악골이 긴장을 겪게 하는 것은 두개골 압축과 동일한 루틴 중에 일어날 수 있다. 본 발명의 장치들은 바람직하게는 동기적으로 및/또는 동시에 작동되도록 프로그래밍될 수 있다.
이제, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
- 도 1a와 1b는 상악골 확장을 위한 장치의 예를 보여준다.
- 도 2a와 2b는 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 예를 보여준다.
- 도 3은 상악골 확장을 위한 다른 대체 가능한 장치의 예를 보여준다.
- 도 4는 상악골 확장을 위한 다른 대체 가능한 장치의 예를 보여준다.
- 도 5는 하악골 확장을 위해 사용되는, 유사한 장치의 예를 보여준다.
- 도 6a와 6b는 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 예들을 보여준다.
- 도 7a, 7b 및 7c는 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 예들을 보여준다.
- 도 8a와 8b는 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 8c는 상악골 확장을 위한 장치의 다양한 구성요소들을 위한 몇몇 옵션들을 보여준다.
- 도 9는 앞쪽 상악골 확장을 위한 장치의 예를 보여준다.
- 도 10은 앞쪽 상악골 확장을 위한 장치의 예를 보여준다.
- 도 11은 두 개의 성형된 플레이트들과 다수의 풍선들을 포함하는 상악골 확장을 위한 장치의 예를 보여준다.
- 도 12a와 12b는 다수의 풍선들을 사용하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 12c와 12d는 캔틸레버식 핑거들과 세장형 풍선을 담고 있는 리세스들을 포함하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 12e 내지 12h는 교합 평면의 재구성을 위한 장치들의 네 개의 추가적인 예들을 보여준다.
- 도 12i는 예컨대, 도 12f 내지 12h의 장치들에서 발견될 수 있는 오목부의 확대도를 보여준다.
- 도 12j와 12k는 각각, 팽창 가능한 구조물과 슬라이딩 부재를 포함하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 단면을 보여준다.
- 도 12l은 팽창 가능한 구조물과 국자 형상의 부재를 포함하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 단면을 보여준다.
- 도 13a는 상악골 확장을 실행하기 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 보여준다.
- 도 13b는 도 13a의 장치와 함께 사용될 수 있는 풍선을 보여준다.
- 도 14a는 두개골의 뼈들을 분리하기 위해 사용될 수 있는 장치를 보여준다.
- 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예들에서 사용될 수 있는 확장 기구의 확대도를 보여준다.
- 도 15a와 15b는 본 발명의 다양한 실시예들에서 사용될 수 있는 대체 가능한 확장 기구의 도면들을 보여준다.
- 도 15c 내지 15e는 홈붙이 나사 구멍 배치를 보여준다.
- 도 16a 내지 16d는 상악골 확장, 치아 기울어짐의 최소화 또는 반전을 위해 사용될 수 있는 장치의 예들을 보여준다.
- 도 17a 내지 17c는 사용자의 신체 대한 본 발명에 따른 장착 장치들의 다양한 수단을 보여준다.
- 도 18은 상악골 돌출을 위해 사용될 수 있는 장치의 예를 보여준다.
- 도 19는 도 18의 장치에 사용될 수 있는 크로스바 구조물의 예를 보여준다.
- 도 20a와 20b는 도 18의 장치에 사용될 수 있는 대체 가능한 크로스바 구조물들을 보여준다.
- 도 21은 상악골 돌출을 위해 사용될 수 있는 대체 가능한 장치의 예를 보여준다.
- 도 22a는 도 21에 도시된 것과 같은 장치에 사용될 수 있는 유압 크로스바 구조물의 예를 보여준다.
- 도 22b와 22c는 도 22a의 크로스바 구조물 내의 구성요소들의 확대도들을 보여준다.
- 도 23은 두개골 상에 두 개의 높이의 부착 지점들이 있는, 상악골 돌출을 위해 사용될 수 있는 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 24는 상악골 돌출을 위해 사용될 수 있는 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 25a 내지 25c는 힘이 광대뼈로 전달되는 장치들의 개략도들을 보여준다.
- 도 25d 내지 25f는 광대뼈와 상악골 사이에 장치의 배치를 도시한 개략도들이다.
- 도 26은 상악골 돌출을 위해 사용될 수 있는 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 27a와 27b는 부착 지점이 코뼈인 조절 가능한 장치들을 보여준다.
- 도 28은 부착 지점이 비강내 구조인 조절 가능한 장치를 보여준다.
- 도 29a 내지 32b는 다양한 유형의 두개골 재구성을 위해 사용될 수 있는 다수의 레일들을 포함하는 장치를 보여준다.
- 도 33a와 33b는 두개골 압축을 위해 사용될 수 있는 헬멧 장치들을 보여준다.
- 도 34a 내지 34e는 사용자가 외부 장치로부터 압축 또는 다른 유형의 두개골 재구성을 받기 위해 머리를 배치할 수 있는 장치들의 예들을 보여준다.
- 도 35는 상위-하위 방향으로 두개골 압축을 위해 사용될 수 있는 대체 가능한 장치를 보여준다.
- 도 36a와 36b는 도 35의 장치가 어떻게 사용될 수 있는지를 보여주는 개략도들이다.
- 도 37은 리세스들 내의 캔틸레버식 핑거들의 다수의 상이한 기하구조들을 보여준다.
- 도 38a와 38b는 본 발명의 실시예들과 결합하여 사용될 수 있는 Matthew-Tessiers 신장장치를 보여준다.
도 1a와 1b는 본 발명의 장치(100)의 일 실시예를 보여주며, 이 장치(100)는 (이 도면들에서 반전되어 도시된) 상악골(maxilla)(102)을 확장시키는 데 사용될 수 있지만, 동등하게 하악골(mandible)을 확장시키는 데에도 잘 사용될 수 있다. 상기 장치는 연결 로드(108)를 통해 구강내 부분(106)에 연결되는 구강외 힘 발생기(extraoral force generator)(104)를 포함한다. 힘 발생기(104)는 모터(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구강내 부분(106)은 두 개의 나나산들(112, 114)을 가진 중심 부분(110), 및 중심 볼과 소켓(116)을 포함한다. 상기 연결 로드(108)의 원위 단부(108d)는 중심 볼과 소켓(116)을 회전시키도록 구성된 스크루드라이버 부분(109)을 포함한다. 또한, 상기 구강내 부분(106)은 두 쌍의 측방으로 연장된 아암들(118a, 118b, 및 120a(및 도면에서 보이지 않는 추가 아암))을 포함한다. 아암들(118a, 118b)은 치아들(124a, 124b) 둘레에 고리 모양으로 단단하게 감긴 제1 및 제2 루프들(122a, 122b)에 각각 연결된다. 마찬가지로, 아암들(120a)과 보이지 않는 제2 아암은 치아들(128a, 128b) 둘레에 고리 모양으로 단단하게 감긴 제3 및 제4 루프들(126a, 126b)에 각각 연결된다. 작동 시에, 구강외 힘 발생기(104) 내부의 모터의 진동 회전(oscillatory rotation)은 연결 로드(108)의 원위 단부(108d)의 회전을 초래하며, 스크루드라이버 부분(109)은 상기 중심 볼과 소켓(116)을 진동 방식으로 회전시킨다. 이러한 진동 모션은 결국 나사산들(112, 114)에 측방향 힘을 일으키고, 이는 측방향으로 연장된 아암들(118a, 118b, 120a, 및 보이지 않는 제2 아암)과 루프들(122a, 122b, 126a, 126b)에 전달되며, 치아들(124a, 124b, 128a, 128b)에 주기적인 측방향-외향의 힘을 가한다. 이러한 측방향 외향의 힘(laterally outward force)은 치아를 이동 및/또는 상악골을 확장시키는 작용을 할 수 있다. 도 2a와 2b에 도시된 장치(500)는 치아들(524a, 524b 및 528a, 528b)에 독립적인 힘의 전달을 허용하는 두 개의 로드들(508, 511)이 있다는 점을 제외하고는 도 1a와 1b에 도시된 장치(100)와 실질적으로 동일하다. 도 1a와 1b에서 사용된 것과 유사한 참조번호들은 도 2a와 2b에서 유사한 특징들을 가리킨다. 유용한 효과는 진동 회전 대신에 연속적인 회전의 결과로서도 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 12시간에 걸쳐 90° 회전될 수 있다. 회전 속도는 변할 수 있다. 상기 장치는 또한 (예컨대, 나사산들(122, 114)의 방향을 반전시키거나 작동의 방향을 반전시키기 위해) 중심 기구(central mechanism)를 약간 재배치함으로써 내향의 힘(inward force)을 일으키는 데 사용될 수 있다. 이러한 재배치(rearrangement)는 기술자의 소관 내에 있다.
도 3은 대체 가능한 실시예(200)를 보여주며, 여기서 주기적 힘은 유압으로 전달된다. 상기 장치(200)는 두 개의 튜브들(202, 204)을 포함하며, 이들은 각각 구강내 부분(206)에 연결된다. 도 1a와 1b에서와 같이, 상기 구강내 부분(206)은 두 쌍의 측방향으로 연장된 아암들(208a, 208b, 210a, 210b)을 포함한다. 아암들(208a, 208b)은 치아들(214a, 214b) 둘레에 고리 모양으로 단단하게 감긴 제1 및 제2 루프들(212a, 212b)에 각각 연결된다. 마찬가지로, 아암들(210a, 210b)은 치아들(218a, 218b) 둘레에 고리 모양으로 단단하게 감긴 제3 및 제4 루프들(216a, 216b)에 각각 연결된다. 도 3에 도시되지 않았지만, 상기 튜브들(202, 204)은 이들의 근위 단부들(202p, 204p)을 힘 발생기에 연결하며, 상기 힘 발생기는 펌프를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 튜브들(202, 204)은 유압 유체를 담고 있을 수 있으며, 펌프의 작동은 튜브들(202, 204) 내부의 유체를 앞뒤로 이동시킨다. 몇몇 실시예들에서, 상기 펌프는 사용자에게 펌핑할 때를 알려주는 (시각적, 청각적, 촉각적 또는 이들의 조합) 표시기(indicator)를 가진 수동 펌프일 수 있다. 조절 가능한 압력 조절기도 불규칙적인 사용자의 활동을 통해 발생된 압력을 조절하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 상기 펌프는 자동, 바람직하게는 전기적 또는 전기기계적 펌프일 수 있다. 튜브들(202, 204) 내부의 유체의 이동은 치아들(214a, 214b, 218a, 218b)에 주기적인 측방향-외향의 힘을 가하기 위해 측방향으로 연장된 아암들(208, 208b, 210a, 210b)과 루프들(212a, 212b, 216a, 216b)에 가해지는 측방향 외향의 힘들로 전환된다. 이러한 측방향 외향의 힘은 치아를 이동시키거나 상악골을 확장시키도록 작용할 수 있다. 도 4는 도 2의 장치(200)와 실질적으로 동일한 장치(300)를 보여주지만, 다만 상기 장치(300)는 치아에 고정되는 것이 아니라 입의 상부를 덮는 연조직(soft tissue)을 통해 입의 뿌리(root of mouth)에 있는 뼈에 장착된다. 대체 가능한 실시예들에서, 상기 장치는 또는 입의 벽들 및/또는 치아들에 고정될 수 있다.
도 5는 상악골 대신에 하악골에 배치 것으로 도시된 것을 제외하고는 도 1a와 1b에 도시된 장치와 유사한 장치를 보여준다. 내부 채널은 예를 들어 유연성 연결구의 형태로 중심선을 가로지를 수 있거나 또는 각각의 섹션이 그 자신의 내부 채널을 가질 수 있다. 기술자는 도 1a와 1b의 설명이 여기에 동등하게 적용된다는 것을 인식할 것이다. 또한, 도 2a 내지 4의 장치들도 상악골 대신에 하악골과 함께 사용하기 위해 똑바로 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 6a는 사용자의 치열궁(dental arch)(반전되어 도시됨)을 확장시키는 데 사용하기 위한 구강내 장치(600)를 보여준다. 상기 장치(600)는 사용자의 구개(palate)에 맞춰지도록 형상화된 플레이트(602)를 포함한다. 성형된 플레이트(602)는 그 주변부 둘레에 다수의 리세스들(604)을 포함하며, 상기 리세스들(604) 각각은 각개의 치아의 표면에 맞춰지도록 형상화된다. 도 6a의 장치(600)에서, 추가적인 구조물(606)도 존재하며, 이는 치아의 외측 표면 둘레를 감싸도록 형성화된다. 사용자의 치아에 접촉하도록 배치된 상기 장치의 부분들은 각각 풍선을 포함하며, 이 풍선을 통해 힘이 풍선과 치아 표면 사이의 리세스 내의 개구를 통해 치아로 전달될 수 있다. 구체적으로, 이 경우에서 힘 전달기는 유압이다. 도 6a에서, 사용자의 치아에 고정시키기 위한 추가적인 섹션이 제공된다. 도 6b의 장치(600')는 도 6a의 장치(600)와 유사하며, 유사한 참조번호들은 유사한 특징들을 묘사한다. 도 6b에서, 상기 장치(600')는 두 개의 구멍들(608')을 더 포함하며, 이들은 사용자의 구개에 고정된 나사들(610')을 수용하도록 배치된다. 상기 장치(600')는 또한 사용자의 구개의 벽 내의 나사(미도시)를 수용하도록 형상화된 슬롯(612')을 포함한다. 기술자는 도 6a와 6b의 실시예들은 결합될 수 있으며, 도시된 모든 특징들은 선택적이라는 것을 이해할 것이다.
도 7a, 7b, 7c, 및 8a는 각각 성형된 플레이트(720a, 702b, 752a, 752b, 762a, 762b, 802a, 802b)를 포함하는 장치들(700, 750, 760, 800)의 추가적인 예들을 보여준다. 각각의 장치의 확장 기구(expansion mechanism)는 도 8b에서 도시되고 이를 참조하여 상세하게 설명되는 바와 같다. 도 7a, 7b, 7c, 및 8a는 입 내부에서 힘이 가해지는 영역들에서 차이가 있다.
- 도 7a의 장치(700)에서, 힘은 구개의 내측 표면에 맞춰지도록 성형된 두 개의 플레이트들(702a, 702b)을 통해 가해진다. 이는 전체 구개에 걸쳐 힘의 균일한 분포를 보장하며, 이는 균일한 확장을 보장한다.
- 도 7b의 장치(750)에는, 두 개의 성형된 플레이트들(752a, 752b)이 있다. 도 7b의 장치(750)는 성형된 플레이트들 중 하나(702a)가 성형된 플레이트(752a)로 대체된다는 점에서 도 7a의 장치(700)와 상이하며, 상기 플레이트(752a)는 구개의 내측 표면에 맞춰지는 것에 추가하여 치아의 내측 에지들에도 맞춰지도록 형상화된다. 이는 힘이 구개의 내측 표면과 치아 둘 다에 가해진다는 것을 의미한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 성형된 플레이트는 또한 잇몸 선(gum line)에 인접한 치아의 내측 표면에 맞춰지도록 형상화된 섹션을 포함할 수 있다. 이러한 성형된 플레이트는 도 7b에 도시된 실시예들에 특유한 것이 아니며, 임의의 호환 가능한 실시예에 존재할 수 있다. 도시된 실시예에서, 상기 성형된 플레이트는 네 개의 치아들과 접촉하지만, 기술자는 본 발명의 실시예들은 네 개의 치아들에 접촉하는 것에 제한될 필요는 없으며; 다른 수의 치아들, 예컨대, 하나, 두 개, 세 개, 다섯 개 또는 여섯 개의 치아들도 예상된다는 점을 이해할 것이다.
- 도 7c의 장치(760)에는, 두 개의 성형된 플레이트들(762a, 762b)이 있다. 도 7c의 장치(76)는 확장 기구(764)가 나사산을 포함하지 않는다는 점에서 도 7a의 장치와 상이하다. 상기 확장 기구는 한 쌍의 세장형 정렬 로드들(766)을 포함하며, 이들은 두 개의 유압 작동 요소들 사이에서 연장된다.
- 도 8a의 장치(800)에는 오직 단일의 성형된 플레이트(802b)가 있다. 다른 성형된 플레이트는 와이어 구조물(806)로 완전히 대체되며, 와이어(802a)는 치아의 내측 표면들에 맞춰지도록 형상화되고, 구개의 내측 표면과 직접 접촉하지 않는다. 도시된 실시예에서, 상기 와이어는 세 개의 치아들과 접촉하지만, 기술자는 본 발명의 실시예들은 세 개의 치아에 접촉되는 것에 한정되지 않으며; 다른 수의 치아들, 예컨대, 하나, 두 개, 세 개, 다섯 개 또는 여섯 개의 치아들도 예상된다는 점을 이해할 것이다.
도 8b는 도 7a 내지 8a에 도시된 장치들에 채택될 수 있는 중심 기구(central mechanism)의 확대도를 보여준다. 이 실시예에서, 나사는 정적인 "배경(background)" 힘을 제공하며, 이는 외부에서 상기 나사의 헤드의 상면 내의 구멍을 사용하여 조이거나 느슨하게 함으로써 수정될 수 있다. 사용 시에, 유압 요소는 추가적인 주기적 힘을 제공하며, 이는 주기적 비제로(non-zero) 힘을 발생시키기 위해 정적 힘에 효과적으로 중첩된다. 도시된 실시예들에서, 구개의 일측은 ㅈ제1 고정 지점을 나타내고, 다른 요소가 놓여지는 입의 부분은 제2 고정 지점을 나타내며, 발생된 힘은 이 영역들 사이에 위치한 구개를 인장 상태가 되도록 작용한다. 어느 정도까지, 치열궁도 변형되며 이는 구개를 확장시키는 작용을 한다. 본 발명의 모듈화를 보여주는 다양한 예들이 도 8c에 도시되어 있다.
도 9와 10에 도시된 실시예들은 앞쪽 상악골의 확장을 실행하기 위해 장치들이 구개에 앞쪽-뒤쪽 방향으로 배향된다는 점을 제외하고는 도 7a 내지 8a에 도시된 실시예들과 어느 정도 유사하다. 도 9와 10에 도시된 구성들에서, 중심 기구는, 예컨대, 뼈 나사들을 통해 입(상악골은 반전되어 도시됨)의 상부 표면에 부착되지만, 다른 체결구들도 동등하게 적합하다. 상기 기구는 도 8b에 도시된 기구와 동일하거나 실질적으로 동일할 수 있으며, 나사에 의해 발생된 배경 정적 힘과, 유압식으로 가해지는 추가적인 주기적 성분을 가진다. 도 9와 10 둘 다에서, 뼈 나사들이 부착되는 구개의 부분들은, 예컨대, 제1 고정 지점을 형성하고, 뼈 나사들은 제1 앵커(들)을 형성한다. 제2 앵커는 도 9와 도 10 사이에서 상이하지만, 둘 다 성형된 플레이트들이 사용된다.
- 도 9에서, 제2 앵커는 성형된 플레이트의 형태이며, 상기 앵커의 앞쪽 에지는 앞니들의 후측면에 맞춰지도록 형상화된다. 또한, 성형된 플레이트의 부분도 구개의 표면에 맞춰지도록 형상화된다. 이는 균일한 상악골 확장을 위해 치아와 구개로 힘의 전달을 보장한다.
- 도 10에서, 성형된 플레이트는 치아에 접촉하지 않으며, 대신에 오직 뼈 나사들(미도시)이 위치할 수 있는 상부 구개의 연조직에만 접촉한다.
도 9와 10에 도시된 실시예들에서, 기술자는 성형된 플레이트들의 측방향 범위는 변할 수 있으며, 앞쪽 에지는, 예를 들어, 네 개 이외의, 예를 들어, 하나, 두 개, 세 개, 다섯 개 또는 여섯 개의 치아들의 수와 접촉할 수 있다는 것을 알 것이다.
도 11 내지 12b는 본 발명의 실시예를 보여주며, 이는 중심 확장 기구를 포함하는 중심 슬롯을 가진 단일의 성형된 플레이트를 포함하고, 이들 각각은 구개에 맞춰지도록 형상화되고, 중심 확장 기구는 이들 사이에 배치된다. 대안으로서, 두 개의 분리된 플레이트들을 사용하여 유사한 효과가 달성될 수 있다.
상기 성형된 플레이트들의 외측 에지들은 일련의 리세스들을 포함하며, 이들의 위치들은 사용자의 치아들의 위치들에 대응된다. 상기 장치는 일련의 풍선들을 더 포함하며, 이 풍선들은 풍선들의 팽창이 사용자의 치아에 가해질 압력을 생성하도록 상기 리세스와 사용자의 치아 사이에 맞춰지도록 구성된다.
도 12c와 12d는 본 발명의 실시예를 보여주며, 이는 중심 팽창 기구를 포함하는 중심 슬롯을 가진 단일의 성형된 플레이트를 포함하고, 이들 각각은 구개에 맞춰지도록 형상화되고, 이들 사이에 중심 팽창 기구가 위치한다. 대안으로서, 두 개의 분리된 플레이트들을 사용하여 유사한 효과가 달성될 수 있다. 상기 성형된 플레이트들의 외측 에지들은 일련의 리세스들을 포함하며, 이들의 위치들은 사용자의 치아들의 위치들에 대응된다. 상기 장치는 홈 또는 채널을 더 포함하며, 상기 홈 또는 채널 내에 세장형의 팽창성 구조물이 수용되고, 상기 팽창성 구조물의 외측 표면은 캔틸레버 디지트(cantilever digit) 형태로 캔틸레버 구조물의 내측 표면과 접촉된다.
상기 캔틸레버 구조물은 그 외측 표면이 성형된 구조물의 리세스의 치아 대향 표면과 실질적으로 정렬되도록 배치된다. 사용 시에, 팽창성 구조물이 팽창될 때, 그래서 외측으로 확장될 때, 그 외측 표면은 캔틸레버 구조물의 내측 표면에 압력을 가하며, 캔틸레버 구조물의 치아 대향 표면이 치아의 표면에 대하여 가압되도록 하고, 이에 따라 치아의 이동을 초래하며, 다수의 치아들이 이동할 때 치열궁의 확장(즉, 상악골 확장)을 초래한다. 이러한 방식에서, 팽창성 구조물은 캔틸레버 구조물을 편향되지 않은(unbiased) 구성(즉, 캔틸레버가 성형된 구조물 내부에 집어넣어진 경우)과 캔틸레버 구조물이 리세스의 치아 대향 표면으로부터 전방으로 연장되는 편향된(biased) 구성 사이에서 강요하도록 구성된다. 이 방식에서, 캔틸레버 구조물은 팽창성 구조물과 치아 사이에 배치된 중간 구조물을 형성한다.
대체 가능한 실시예에서, 상기 캔틸레버 구조물은, 팽창성 구조물에 의한 힘이 가해지지 않은 때에도, 리세스의 치아 대향 표면으로부터 밖으로 연장되도록 배치될 수 있다. 따라서, (리세스의 치아 대향 표면이 치아와 접촉하도록) 성형된 플레이트가 환자의 입 내에 설치된 때, 대응되는 치아는 캔틸레버 구조물의 외측 표면에 힘을 가하고, 이에 의해 캔틸레버 구조물을 팽창된 구조물을 향해 편향시킨다. 팽창된 구조물은 캔틸레버 구조물에 의해 팽창된 구조물에 가해지는 결과적인 힘에 저항하도록 구성될 수 있다.
도 11 내지 12d에 도시된 실시예들에서, 팽창성 구조물은 각각 서로 유체 연통되는 다수의 풍선들(이들은 단일의 소스로부터 모두 팽창될 수 있기 때문에 유리하다)을 포함할 수 있지만, 대안으로서, 다른 실시예들은 다수의 풍선 스트립들(strips)을 포함할 수 있다. 상기 풍선들은 더 정밀한 제어를 부여하기 위해 독립적으로 팽창될 수 있다. 그러면, 중심 기구 내의 나사를 조절함으로써 정적(즉, "배경(background)") 힘이 가해질 수 있는 바, 일정한 외향의 힘이 풍선들을 통해 치아의 내측 표면들에 가해진다. 사용 시에, 상악골 확장을 실행하기 위해, 치아에 항상-양의 비제로의 힘을 가하기 위해, 성형된 플레이트에 의해 제공된 정적 성분에 중첩되는 주기적 성분(periodic component)을 제공하기 위해 풍선들은 주기적으로 팽창/수축될 수 있다. 대안으로서, 비제로의 힘은 풍선 팽창에 의해 발생될 수 있으며, 추가적인 진동은 주기적 성분을 부과한다. 도 11 내지 12b에 도시된 실시예들에서, 풍선들은 오직 장치의 일측에서만 보이지만, 기술자는 풍선들은 양측에 배치될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 예를 들어, 단일의 성형된 플레이트가 있을 수 있으며, 중심 기구의 반대 측은, 예컨대, 도 9와 10의 선들을 따라서, 뼈 나사 또는 다른 적합한 체결구를 사용하여 구개에 고정될 수 있다. 대안으로서, 예컨대, 도 7a 내지 8a에서와 같이, 일측에 팽창성 구조물을 가진 성형된 플레이트는 반대측에서 대체 가능한 앵커 구조, 예컨대, 치아에 직접 성형되거나, 또는 와이어 구조물과 결합될 수 있다. 이 출원 전반에 걸쳐, 일 실시예의 제1 앵커는, 양립될 수 있는 경우에, 다른 실시예의 제2 앵커와 결합될 수 있다는 것이 예상된다.
도 12e 내지 12g는 상부 및 하부 치열궁들 사이의 이상적인 평면으로서 정의될 수 있는 교합 평면(occluar plane)에 작용을 통해 개조(remodeling)를 촉진시키도록 설계된 실시예들을 보여준다. 도 12e 내지 12g의 장치들은, 유압 튜브에 연결되며, 사용자가 사용 중에 물게 되는 연속적인 U-형상의 풍선을 포함한다. 그러면, 풍선의 주기적 팽창/수축이 사용자의 치아에 가해지는 힘을 발생시킨다. 사용자가 얼마나 강하게 물어야 하는지를 나타내기 위해 피드백 시스템이 채택될 수 있다. 도 12f에서, 하부 치열궁의 치아에 맞춰지도록 성형된 섹션에 팽창성 교합 플레이트(inflatable bite plate)가 장착된다. 반전되거나 다른 배치도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 도 12g에서, 다수의 풍선들이 있으며, 이들 각각은 개개의 치아 또는 일련의 치아들/치아들의 그룹에 접촉되도록 배치되며, 다수의 유압 튜브들은 각각 다수의 풍선들 중 각개의 하나와 작동 가능하게 연결된다. 상기 풍선들은 편리하게는 상기 장치를 빠져 나오도록 배치되며, 튜브는 상기 장치 내부에 포함되고 상기 장치의 전면을 빠져 나온다. 예시적인 대체 가능한 배치에 따르면, 풍선들은 가이드 요소 내부에 배치되며, 가이드 요소는 풍선이 치아와 교합 플레이트 사이에서 압축될 때 풍선이 측방향으로 벌어지거나 펼쳐지는 것을 방지하도록 구성된다. 상기 가이드 요소는 강성 측벽들을 가진 트로프(trough) 또는 채널을 포함한다. 상기 채널은 사용할 때, 풍선이 치아의 교합 평면과 직접 접촉할 수 있도록 개방된 바닥 표면을 가진다. 이 방식에서, 강성 벽들은 풍선이 실질적으로 수직 방향으로 팽창하도록 보장하며, 이에 의해 치아에 힘의 적용을 증가시킨다. 다른 배치들도 가능하다.
도 12h 내지 12i에서, 교합 평면을 따른 오목부들(depressions)의 베이스에 캔틸레버 핑거들(cantilever fingers)이 배치된다. 상기 오목부들은 치아의 크라운의 부분 또는 모두에 성형된다. 핑거들 아래의 팽창성 구조물이 팽창할 때, 캔틸레버 핑거들은 위쪽으로 이동되거나 또는 위쪽 각도로, 즉 위쪽이지만 비스듬하게 이동된다. 이 동작은 치아의 가장 위쪽의 경로와 치조골(alveolar bone)에 힘을 공급한다.
도 12j와 12k는 팽창성 구조물과 슬라이딩 부재를 포함하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 단면을 보여준다. 상기 슬라이딩 부재는 팽창성 구조물과 치아 사이에 배치된 중간 구조물을 형성한다.
상기 슬라이딩 부재는 캔틸레버 구조물들에 관련하여 위에서 설명된 바와 유사한 방식으로 상기 장치의 성형된 구조물 내부에 수용된다. 상기 장치는 홈 또는 채널을 포함하며, 상기 홈 또는 채널 내에 세장형의 팽창성 구조물이 수용되고, 팽창성 구조물의 외측 표면은 슬라이딩 부재의 내측 표면과 접촉하도록 배치된다. 상기 세장형 슬라이딩 부재는, 세장형의 팽창성 구조물의 길이 방향에 실질적으로 직각 방향으로 방향으로 연장된 대응되는 채널 내에 수용된다. 사용 시에, 팽창성 구조물이 팽창될 때, 그래서 외측으로 팽창할 때, 그 외측 표면은 슬라이딩 부재의 내측 표면에 압력을 가하며, 이는 치아의 표면을 가압하고, 이에 따라 치아의 이동을 초래하며, 다수의 치아들이 이동될 때 치열궁이 확장된다(즉, 상악골이 확장된다). 도 12j에 도시된 슬라이딩 부재는 편향되지 않은 구성(즉, 성형된 구조물 내부에 집어넣어진 위치)이며, 도 12k에서는, 슬라이딩 부재가 리세스의 치아 대향 벽으로부터 밖으로 돌출된 편향된 위치이다.
상기 슬라이딩 부재는 슬라이딩 부재의 나머지보다 더 넓은 잠금 부분(locking portion)을 포함한다. 상기 잠금 부분은 채널의 대응되는 부분 내에 수용되며, 채널을 따른 슬라이딩 부재의 이동을 제한하도록 구성된다. 상기 슬라이딩 부재의 잠금 부분과 채널 잠금 부분의 내부 벽 사이에 스프링이 배치된다. 상기 스프링은 채널로부터 슬라이딩 부재의 돌출에 저항하도록 구성된다. 상기 슬라이딩 부재의 잠금 부분은, 도 12j와 12k에 도시된 바와 같이, 길이방향 단면에서 보았을 때, 실질적으로 정사각형 프로파일을 포함할 수 있다. 대안으로서, 상기 잠금 부분은, 동일한 길이방향 단면에서 보았을 때, 삼각형, 또는 절두형, 프로파일을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 잠금 부분은 슬라이딩 부재의 외주면으로부터 멀리 연장되면서 테이퍼질 수 있다.
도 12l은 팽창성 구조물과 국자(ladle) 형상의 부재를 포함하는, 상악골 확장을 위한 대체 가능한 장치의 단면을 보여준다. 상기 국자 형상의 부재는 팽창성 부재와 치아 사이에 배치된 중간 구조물을 형성한다. 상기 국자 부재는, 사용할 때, 환자의 치아 또는 치과 임플란트 둘레를 감싸도록 배치되는 국자(ladel), 또는 후크(hook) 형상 부분을 포함한다. 사용 시, 상기 국자 형상 부재는 위에서 설명된 캔틸레버 부재 및/또는 슬라이딩 부재와 유사한 방식으로 작동된다. 특히, 팽창성 구조물이 팽창은 국자 형상 부분에 의해 치아에 힘의 적용으로 이어지며, 상악골 확장을 초래한다. 상기 국자 형상 부분은 치아들의 입술쪽과 혀의 표면의 상이한 부분을 덮도록 구성될 수 있다. 상기 국자 형상 부분은 치아의 교합면을 덮지 않도록 또는 치아의 교합면과 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
임의의 상술한 실시예들에서, 상기 장치의 치아 대향 표면은 접촉되는 치아를 그립(grip)하도록 구성될 수 있다. 특히, 성형된 구조물, 리세스 및 중간 구조물들 중 적어도 하나는 치아 그리핑(gripping) 부분, 또는 치아 그리퍼(gripper)를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 치아 그리핑 부분은 치아 대향 표면으로부터 돌출된 둥근 또는 뾰족한 돌기(nodule)를 포함할 수 있다.
도 13a와 13b는 중심 성형된 플레이트가 예컨대 뼈 나사들 또는 다른 적합한 체결구들을 사용하여 사용자의 입의 천장에 고정될 수 있는, 부분에 관한 것이다. 중심 성형된 플레이트에 추가하여, 세 개의 추가적인 주변 성형된 플레이트들이 있으며, 이들 각각은 사용자의 입의 대응되는 표면, 예컨대, 구개의 부분 및/또는 치아의 내측 표면에 맞춰지도록 형상화된다. 상기 세 개의 주변 성형된 플레이트들은 풍선들을 통해 중심 성형된 플레이트에 결합되며, 풍선들의 예는 도 13b에 도시된다. 상기 풍선들은 중심 성형 플레이트와 주변 성형 플레이트들 사이에 배치되되, 풍선이 수축되거나 유압 유체에 의해 오직 부분적으로 팽창된 때, 즉 조인트들이 연계된 때, 고정 나사에 접근을 용이하게 하는 방식으로 배치된다. 그러나, 풍선이 팽창된 때, 조인트는 더 강성으로 되며, 입의 부분으로부터 성형된 각각의 주변 플레이트가 그 입의 부분과 밀접 접촉되도록 한다. 터널들 내에서 풍선들 또는 중심 성형 플레이트와 주변 성형 플레이트들 사이의 풍선들의 작동은 이들 각개의 접촉부들에 힘을 부과한다.
이 방식에서, 풍선은 성형된 플레이트 구조물에 직접 접촉하도록 구성될 수 있다. 성형 플레이트 구조물들 사이의 조인트에 정렬 기구(alignment mechanism)가 배치될 수 있다. 상기 정렬 기구는 풍선의 팽창에 의해 성형 플레이트들 서로로부터 분리될 때 성형 플레이트들의 정렬을 유지하도록 구성될 수 있다. 상기 정렬 기구는 성형 플레이트 구조물들 사이의 채널을 가로질러 연장되도록 배치된 적어도 하나의 정렬 로드를 포함할 수 있다.
본 발명은 오로지 구강 적용을 위한 장치들에만 관련된 것이 아니다. 도 14a와 14b는 두개골 봉합선(cranial suture)의 신장(distraction)을 위해 사용되는 본 발명의 실시예들에 따른 장치(1000)의 적용을 보여준다. 다수의 장치들이 하나 이상의 봉합선들(sutures)을 따라 배치될 수 있다. 도 14a와 14b는 이 애플리케이션을 위해 적합한 장치의 예시적인 실시예들을 보여준다. 도 14a는 사용자의 두개골에 배치된 도 14b의 장치를 보여준다. 상기 장치(1000)는 도 15a와 15b의 장치와 사실상 동일하며, 그래서 간결성을 위해 상세한 설명은 여기서 반복되지 않을 것이다. 도 14와 15의 장치들은 오직, 도 14a와 14b에서는 나사들이 평평한 육각형 헤드들을 가지고, 도 15a와 15b에서는 나사들이 돔형 헤드들을 가진다는 점에서 서로 상이하다. 상기 장치들의 작동은 동일하다. 나사들에 의한 고정을 채택한 임의의 실시예들은, 영구적인 고정, 즉, 주어진 예에서, 나사를 방해함이 없이 장치의 용이한 교환을 허용하는, 예컨대, "슬롯형(slotted)" 나사 구멍들과 함께 돔 형상을 가진 나사를 채택할 수 있다.
도 15a와 15b는 각각 본 발명의 다양한 실시예들에서 중심 확장 기구로서 사용될 수 있는 요소들(1500)의 분해되지 않은 예와 분해된 예를 보여준다. 강기 기구(1500)는 실질적으로 대칭이며, 그래서 여기서는 간결성을 위해 오직 우측만 설명될 것이다. 기구(1500)는 다음의 주된 요소들: 중심 요소(1520), 유압 요소(1540), 채널 요소(1560), 및 부착 요소(1580)를 포함하며, 이들 각각은 차례로 더 상세하게 설명된다.
중심 요소(1520)는 두 개의 세장형 실린더형 로드들(1522a, 1522b)을 포함하며, 이들 각각은 좌우 방향으로 연장된 길이 방향 축을 가진다. 상기 로드들(1522a, 1522b) 사이에, 각 단부에 나사부(1525a, 1525b)를 가진 중심 나사 요소(1524)가 있으며, 상기 나사부들은 상반된다. 상기 나사 요소(1524)의 중심 영역에는 나사가 형성되지 않는다. 중심 요소(1520)의 중심에 요소(1526)가 있다. 도 15a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로드들(1522a, 1522b) 각각은 중심에 위치한 작은 노치(1528)를 가지며, 상기 노치 내에 중심 요소(1526)가 놓인다. 상기 나사 요소(1524)의 근위의, 나사가 형성되지 않은 부분은 요소(1526)와 통합된다. 상기 요소(1526)의 상부 표면 내에 중공형 보어(hollow bore)(1530)가 배치된다. 나사 요소(1524)를 그 길이방향 축을 중심으로 회전시키기 위해, 상기 보어(1530) 내부에 핀이 삽입될 수 있다.
상기 유압 요소(1540)는 비교적 단순하다. 상기 유압 요소는 풍선 부분(1542)을 포함하며, 이는 원위 단부에서 원뿔형 또는 원뿔대형 팁(tip)(1546)을 가진 실질적으로 세장형의 실린더형 풍선(1544)이다. 상기 풍선(1544)의 근위 단부는 튜브(1548)에 연결되며, 상기 튜브는 그 근위 단부에서 유압 펌프(미도시)에 연결된다. 상기 채널 요소(1560)는 바람직하게는, 외측 표면에서 채널(1564)을 형성하는 리세스를 포함하는 단일 조각의 재료이며, 상기 채널은 풍선(1544)의 외측 표면이 채널(1564)의 내측 표면에 접하도록 풍선(1544)을 수용하게끔 형상화된다. 바람직한 실시예들에서, 풍선(1544)이 채널(1564) 내부의 제 위치에 있을 때, 풍선(1544)의 외측 에지는 상기 요소의 외측 벽과 정렬되거나 상기 요소의 외측 벽을 지나서 연장된다. 상기 채널 요소(1560)는 또한 이를 관통하도록 형성된 두 개의 구멍들(1566, 1568)을 가지며, 이 구멍들 각각은 중심 요소(1520)의 로드들(1522a, 1522b)의 단부를 수용하도록 형상화된다. 또한, 두 개의 구멍들(1566, 1568) 사이에 위치한 리세스가 있으며, 상기 리세스는 그 중심에 위치한 보어(1572)를 가지고, 이 보어(1572)는 나사 요소(1524)의 나사가 형성된 단부를 수용하도록 구성된다.
상기 나사 요소(1524)에 의해 가해지는 정적 힘은 나사 요소(1524)의 외부 나사와 맞물리도록 구성된 채널 요소의 중심 보어의 내부 나사를 통해 가해진다.
상기 부착 요소(1580)는 또한 바람직하게는 단일 조각의 재료로 형성되고, 세 개의 구멍들(1582, 1584, 1586)을 포함하고, 이 구멍들은 채널 요소(1560)의 구멍들(1566, 1568, 1572)와 정렬되고, 로드들(1522a, 1522b)과 나사 요소(1524)의 나사가 형성된 단부가 채널 요소(1560)의 외측 표면으로부터 벗어난 때 이들을 수용하도록 구성된다. 상기 부착 요소(1580)의 주된 몸체(1581)와 일체로 형성된 날개들(1583, 1585) 각각은 주된 몸체(1581)의 베이스(1586)로부터 수평으로 연장되며, 구멍들(1588, 1590)을 포함하고, 상기 구멍들(1588, 1590)은 각개의 나사(1592, 1594)를 수용하도록 구성된다. 고정 핀 또는 핀들이 뼈 나사에 의해 두개골의 뼈에 영구적으로 고정되는 것은 보통 바람직하다. 고정 핀들에 부착될 장치는 핀에 맞춰지도록 특별히 형성된 위치결정 및 잠금 슬롯(location and locking slot)을 가진다. 상기 고정 핀 헤드는 연조직이 손상될 수 있는 어떠한 뾰족한 에지들도 제공하지 않도록 구형의(spherical) 유형이다. 구형 헤드에 부착된 뼈 나사가 육각형 공구로 회전될 수 있도록 구형의 상부 표면에는 육각형으로 형성된 구멍이 있다. 상기 위치결정 슬롯은 두 개의 교차하는 원들에 의해 형성된다. 더 큰 원은 구형 헤드의 직경보다 약간 더 크다. 더 작은 원은 고정 핀의 구형 헤드 아래의 샤프트보다 약간 더 크다. 상기 슬롯의 위치결정 부분은 이 부분이 사전에 뼈 장착된 위치결정 구형 헤드 핀 위로 지나가도록 허용하게끔 그렇게 크기가 정해진다. 상기 슬롯은 구형 헤드 아래의 샤프트가 슬롯의 더 작은 직경과 일치하도록 그렇게 배치된다. 추가적으로, 구형 헤드의 바닥 표면은 슬롯의 더 작은 직경 단부의 모따기된 에지에 대하여 잠긴다. 이것은 나사 또는 풍선 팽창 장치로부터의 압축력에 의해 모두 함께 유지된다.
조립된 때, 상기 로드들(1522a, 1522b)과 나사 요소(1524)의 나사가 형성된 단부는 보어들(1566, 1568, 1572, 1582, 1584, 1586)을 통과한다. 이는 요소들이 정확하게 정렬된 것을 보장한다. 상기 부착 요소들(1580)은 뼈 나사들(1592, 1594)을 사용하여 플레이트에 고정된다. 그러면, 상기 요소(1500)는 나사들(1592, 1594)을 통해 일정한 외향의 힘을 플레이트에 가하도록 나사 요소(1524)의 나사들을 회전시킴으로써 조절된다. 이 힘은 이 출원에서 언급된 배경 정적 힘을 형성한다. 그 다음에, 사용 시, 풍선(1544)은 유압 펌프(미도시)를 사용하여 주기적으로 팽창 및 수축된다. 풍선(1544)이 팽창된 때, 풍선은 채널 요소(1560)의 외측 표면을 포함하는 평면을 지나서 연장되며, 이에 따라 부착 요소(1580)의 내측 표면에 추가적인 힘을 가한다. 이것이 상기 기구(1500)의 양측에서 동시에 일어날 때, 두 쌍의 나사들 사이의 영역은 확장력을 겪으며, 이는 하나의 애플리케이션에서 구개 봉합선의 분리를 통해 상악골 확장을 촉진시킨다.
도 16a 내지 16d는 재구성 중에 치아 기울어짐을 방지, 해소 또는 증가를 목적으로, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 장치들과 결합하여 치아들 위에 착용될 수 있는 인서트의 예들을 보여준다. 상기 인서트는 치아의 외측 표면에 맞춰지도록 성형된 리세스들을 가진 성형된 리테이너(retainer) 유사 요소를 포함한다. 각각의 리세스/오목부는 상기 장치의 내측 표면이 치아의 표면, 치아의 최상 부분들 및 치아의 외측 표면의 부분과 밀접하도록 형상화되며, 리세스들의 대응되는 내측 표면상에 구조물, 이 예에서 캔틸레버식 핑거들이 있다. 도 16c와 16d는 치아의 외측 표면과 장치의 외측 벽 사이에 작은 갭(gap)의 존재를 보여주며, 이 갭은 치아가 이동하고 젖혀지는 것을 허용하고, 그 다음에 추가적인 회전이 차단되도록 허용하고, 추가적인 힘의 적용에 의해 직립하기 시작하도록 허용한다. 상기 인서트는 바람직하게는 풍선들이 치아에 직접 접하는 대신에 인서트에 접하여 팽창하도록 예컨대 도 11 내지 12b에 도시된 실시예들과 결합하여 사용된다. 리세스 내의 구조물들은 바람직하게는 풍선이 인서트에 접하여 팽창할 때 힘이 리세스의 전체 내측 표면에 의해 치아로 전달되기 보다는 핑거를 통해 치아로 전달되도록 배치된다. 캔틸레버식 핑거들이 치아의 베이스(즉, 잇몸 단부)에 가까운 내측 표면에서 치아에 접촉하도록 보장함으로써, 치아에 가해지는 외향의 힘이 치아의 이동의 촉진을 통해 치열궁을 넓히도록 작용하는 것을 보장할 수 있다. 도 16a 내지 16d에 도시된 실시예는 상악골 장치이지만, 기술자는 하악골 장치들도 동등하게 실현 가능하다는 것을 알 것이다.
도 17a 내지 17c는 장치들(700, 800, 900)이 사용자(U)에게 장착될 수 있는 다양한 방식들을 보여준다. 이 장치들(8700, 800, 900)의 구강내 요소들은 상악골/하악골의 확장을 위한 도 1 내지 2에서 볼 수 있으며, 또는 대안으로서, 아래에서 설명되는 바와 같이, 이들은 상악골 또는 하악골의 돌출(protraction)(전방 이동)을 위해 사용될 수 있다는 것을 주의하여야 한다.
도 17a의 실시예는 중심 가슴 부분(704)과 이로부터 연장된 네 개의 스트랩들(706, 708, 710, 712)을 가지는 하네스(harness)(702)를 포함한다. 상기 하네스의 등 부분(미도시)은 단일의 백 플레이트를 포함하며, 이는 헤드 플레이트(714)와 일체로 형성된다. 추가적인 스트랩(716)은 사용자의 머리를 헤드 플레이트(714)에 견고하게 고정시키기 위해 사용자(U)의 이마를 가로질러 배치된다. 상기 장치(700)는 커넥터(720) 내부에 주기적인 선형의 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기(718)를 포함한다. 이 힘은, 예컨대, 모터 또는 펌프에 의해 발생될 수 있다. 커넥터(720)의 상단부에, 굴곡부(B)가 있으며, 부분(722)은 사용자의 입으로 들어간다. 사용자의 입 내부에서, 로드는 상악골 또는 하악골에 연결될 수 있으며, 주기적 힘의 결과로서 뼈에 힘을 가할 수 있고, 힘은 상악골/하악골의 전방 이동을 초래하도록 작용하며, 이에 따라 그 돌출을 일으킨다. 가슴 플레이트(704), 백 플레이트 및 헤드 플레이트(714)를 가진 하네스(702)의 존재는 굴곡부(B)와 상기 부분(722)의 원위 단부가 사용자의 입 내부의 관심 있는 두개안면 피처(craniofacial feature)에 접촉하는 지점 사이에 일정한 거리를 보장하며, 이에 따라 사용자의 두개안면 구조에 대한 힘의 영향을 최대화한다. 도 17b와 17c는, 도 17b에서는 커넥터(820)가 굴곡부(B)에서 두 갈래로 나뉘다는 점에서, 그리고 도 17c에서는 두 개의 커넥터들(920a, 920b)이 있다는 점에서, 각각 도 17a와 상이하다. 이러한 장치들은 원하는 두개안면 구조의 최적으로 대칭적인 돌출을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다.
도 18은 상악골 돌출을 위해, 즉 위턱을 전방으로 끌어당기기 위해 사용될 수 있는 본 발명의 대체 가능한 실시예를 보여준다. 장치(1001)는 네 개의 주된 요소들: 머리 버팀대(head brace)(1002), 한 쌍의 모터들(1004a, 1004b), 한 쌍의 신축식 아암들(1006a, 1006b), 및 크로스바(crossbar)(1008)를 포함한다. 상기 머리 버팀대(1003)는 사용자의 머리의 뒷면에 포근하게 맞춰지도록 형상화되며, 사용자의 아래턱의 베이스를 향해 연장된다. 상기 머리 버팀대는 사용자의 머리의 뒷면에 접촉하는 뒷부분(1010)과, 상기 뒷부분(1010)과 일체로 형성되며 사용자의 머리의 옆면을 덮는 두 개의 옆부분들(1012a, 1012b)을 포함한다. 상기 옆부분들(1012a, 1012b)은 각각 사용자의 귀를 위한 구멍(1014)을 포함한다. 상기 머리 버팀대(1002)의 상부에는, 사용자의 머리에 확실한 장착을 위해, 머리 버팀대(1002)의 측방향 조임을 조절하기 위한 나사들(1018a, 1018b)을 포함하는 조절 장치(1016)가 있다. 상기 옆부분들(1012a, 1012b) 각각의 전방에는 각개의 모터(1004a, 1004b)가 있다. 도 18에 도시된 실시예에서, 상기 모터들(1004a, 1004b)은 스텝퍼 모터(stepper motor)이지만, 기술자는 실제로 다른 종류의 모터들이 사용될 수 있다는 것을 알 것이다. 각각의 모터(1004a, 1004b)는 각개의 신축식 아암(1006a, 1006b)의 근위 단부에 연결되며, 이들은 각각 연장 및 수축 액추에이터로서 작용한다. 상기 신축식 아암들(1006a, 1006b)의 원위 단부들은 크로스바(1008)의 단부들(1008a, 1008b)에 연결된다.
도 19는 상기 크로스바(1008)를 확대도에서 더욱 상세하게 보여준다. 크로스바(1008)는 단부들(1020a, 1020b)을 가진 세장형 플레이트(1020)를 포함한다. 상기 크로스바의 중심 영역 내에 넓은 부분(1022)이 있으며, 넓은 부분(1022)의 양측에 좁은 부분들(1024a, 1024b)이 있다. 넓은 부분(1022) 내에 두 개의 구멍들(1026a, 1026b)이 형성된다. 영점조절(zeroing) 나사들(1028a, 1028b)이 구멍들(1026a, 1026b) 각각을 통과한다. 상기 플레이트(1020)의 가까운 측부(near side)(N)에, 웨이브 스프링(wave spring)(1030a, 1030b)과 긴장 페룰(tension ferrule)(1032a, 1032b)이 각개의 나사들(1028a, 1028b)의 단부에 배치된다. 상기 플레이트(1020)의 반대 측부(far side)(F)에 긴장 로드들 또는 케이블들(1034A, 1034B)이 나사들(1028a, 1028b)의 단부에 부착되며, 상기 케이블들의 원위 단부들에 뼈 나사들(1036a, 1036b)이 위치한다. 상기 장치를 설치하기 위해, 상기 크로스바(108)는 완전히 수축된 위치에 배치된다(즉, 신축식 아암들(1006a, 1006b)은 완전히 수축된다). 그러면, 긴장 로드들 또는 케이블들(1034a, 1034b)은 뼈 나사들(1036a, 1036b)과 나사들(1028a, 1028b) 사이에 부착되며, 부착 기구는 쉽게 되돌릴 수 있는, 예컨대, 뼈 나사와 긴장 로드들 또는 케이블들 사이의 후크(hook) 또는 걸쇠(crasp)일 수 있다. 그 다음에, 상기 긴장 페룰들(1032a, 1032b)은 뼈 나사들(1036a, 1036b)에서 미리 결정된 긴장이 감지될 수 있을 때까지 회전된다.
작동 시에, 상기 스텝퍼 모터들(1004a, 1004b)의 동작은 신축식 아암들(1006a, 1006b)의 연장/수축으로 변환되고, 이에 따라 크로스바(1008)가 사용자의 얼굴의 전방에서 앞뒤로 이동하도록 한다. 특히, 신축식 아암들(1006a, 1006b)이 연장된 때, 상기 플레이트(1020)는 사용자의 얼굴로부터 멀어지도록 이동되며, 웨이브 스프링들(1030a, 1030b)의 압축을 초래하고, 이는 나사들(1028a, 1028b)의 이동이 생기게 하며, 이에 따라 뼈 나사들(1036a, 1036b)의 긴장을 변경시킨다. 모터들(1004a, 1004b)의 동작에 의해 초래된, 머리 버팀대(1002)에 대한 크로스바(1008)의 이동 프로파일을 선택함으로써, 뼈 나사들(1036a, 1036b)에서의 긴장 대 시간 프로파일을 구성하는 것이 가능하다. 대안으로서, 또는 추가적으로, 상기 신축식 아암들(1006a, 1006b)(및 다른 요소들)은 수동으로 또는 작동 요소에 의해 조절될 수 있다.
도 20a와 20b는 대체 가능한 크로스바 구조(1108)를 보여주며, 여기서 유사한 참조번호들은 도 19에서와 동일한 특징들에 관한 것이다. 도 20a와 20b의 크로스바(1108)는 긴장 로드들 또는 케이블들(1134a, 1134b) 내의 스트레인을 측정하기 위한 스트레인 게이지들(strain gauges)(1138a, 1138b)을 더 포함한다는 점에서 도 19의 크로스바(1008)와 상이하다.
도 21은 액추에이터들이 스텝퍼 모터가 아니라 유압 펌프라는 점을 제외하고는 도 18의 장치와 유사하다. 상기 장치는 도 22a 내지 22c에 더 상세하게 도시된다. 유압식 풍선은 리프팅 플레이트와 후방 리프팅 플레이트 사이의 거리를 증가시키도록 작용하며, 이에 따라 긴장 로드/케이블 내의 긴장을 증가시킨다.
도 22a는 크로스바 구조물의 분해도를 보여준다. 상기 구조물의 작동은 다음과 같다:
- 유압 액추에이터는 완전히 수축된 위치이며, 유압식 풍선은 수축된다.
- 긴장 로드/케이블이 뼈 나사와 비-회전 슬라이드 사이에 부착된다.
- 그 다음에, 뼈 나사에서 긴장이 감지될 때까지 영점조절 나사가 회전된다.
- 이 시점에서, 리프팅 플레이트는 전면 버팀대와 접한다.
- 이제, 상기 장치는 "휴지 위치(rest position)"에 있다.
- 유압 액추에이터를 연장 및 수축시킴으로써 거친 진동이 달성될 수 있다.
- 유압 액추에이터 내의 압력 변화는 뼈에 부하를 가하는 것에 관한 피드백 정보를 제공한다. 이는 일 예에서 저주파 기저 진동력(low frequency underlying oscillating force)을 제공한다.
- 유압식 풍선 내의 압력 변화는 리프팅 플레이트를 전방으로 이동시키고, 이에 의해 뼈에 부하를 가한다. 유압식 풍선 내의 압력 변화는 또한 뼈에 부하를 가하는 것에 관한 피드백 정보를 제공한다. 이는 작은 고주파 맥동력(pulsating force)을 위해 사용된다.
여기에서 기술되는 바와 같이, 유압으로 작동되는 머리 버팀대 장치들 각각은 적어도 하나의 분리 가능한 자기-밀봉 연결부를 가지도록 구성될 수 있다. 상기 자기-밀봉 연결부는, 예를 들어, 일방향 밸브과 가역 밸브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 자기-밀봉 연결부들은 유압 펌프가 풍선들 내의 유압에 영향을 미치지 않고 하나 이상의 풍선들에 가역적으로 연결되게 할 수 있도록 구성된다.
도 22b와 22c는 리프팅 플레이트 조립체를 더욱 상세하게 보여주며, 다음과 같이 설명될 수 있다:
- 전방 및 후방 유니버설 클램프 슬라이드는 두 개의 슬라이드 레일 부쉬들(bushes)을 통해 자유롭게 슬라이딩하는 두 개의 평행한 슬라이드 레일들을 통해 함께 연결된다.
- 상기 부쉬들은 고정 구조물에 고정된다.
- 영점조절 나사는 두개골에 연결된 로드 또는 케이블에 연결된다.
- 수축된 상태에서, 전방 유니버설 클램프 슬라이드(전방)는 고정 구조물의 수직 표면과 접촉된다. 이는 휴지 상태이다.
- 유압식 풍선이 팽창된 때, 유니버설 클램프 슬라이드(전방)는 수직 고정 표면으로부터 멀어지도록 강제된다.
- 방향은 좌측 방향을 향할 것이고, 영점조절 나사가 두개골에 연결된 로드 또는 케이블 내에 긴장을 발생시키도록 한다.
- 유압식 풍선 내의 유압 유체의 부피를 변화시키는 것은 유니버설 클램프 슬라이드(전방)와 고정 구조물 사이의 거리와 로드 또는 케이블 내의 긴장이 변하도록 할 것이며, 그래서 두개골에 연결된 케이블 또는 로드 내에 가해진 긴장이 변하도록 할 것이다.
- 로드를 통해 두개골에 압축을 발생시키기 위해, 유니버설 클램프 슬라이드(후방)는 우측 방향으로 밀려져야 한다. 이는 유압식 풍선을 고정 구조물의 우측에 배치하고 그 유압식 풍선을 팽창시켜 유니버설 클램프 슬라이드(후방)를 고정 구조물로부터 멀어지도록 강제하고 영점조절 나사를 우측으로 밀어서 달성될 수 있다.
도 23은 두 세트의 스텝퍼 모터들, 및 두 개의 크로스바들이 있다는 점을 제외하고는 도 18의 장치와 유사한 장치를 보여준다. 이 방식에서, 돌출력(protraction force)은 두개골의 수직 범위에 걸쳐 균일하게 가해질 수 있다.
도 24는 강성 아치형 지지체가 뼈 나사들 또는 다른 적합한 체결구들을 사용하여 두개골에 고정되는 대체 가능한 장치를 보여준다. 강성 아치형 지지체의 중심에 강성 중심 스템(rigid central stem)이 부착되고, 그 스템의 다른 단부는, 예컨대, 도 19 내지 20b의 크로스바와 같은, 크로스바에 부착된다. 이 장치는, 사용자의 머리와 머리 지지 구조물의 내측 표면 사이의 마찰에 의한 것보다는 뼈 나사들에 의해 두개골에 고정된다는 사실을 제외하고, 예컨대, 도 21의 장치와 유사한 방식으로 작동한다. 이 장치에 의해 가해지는 교정력들(corrective forces)은, 전술한 바와 같이, 액추에이터에 의해 발생된다. 상기 액추에이터는 유압 펌프 또는 스텝퍼 모터를 포함할 수 있으며, 강성 아치형 지지체에 장착될 수 있다. 상기 액추에이터는 아치형 지지체에 제거 가능하게 장착된다. 더욱이, 상기 크로스바도 더 넓은 구조의 장치로부터 제거 가능하다.
도 25a 내지 25f는 힘이 광대뼈와 상악골 사이의 공간에 가해지는 실시예의 개략도들이다. 도시된 실시예들에서, L-형상의 커넥터가 채택되며, 커넥터의 외측 단부(즉, 두개골과 접촉되지 않은 단부)는 도 17a 내지 17c, 18, 21, 23, 24, 26, 29a, 30, 31a, 32a, 34a 중 어느 하나에 도시된 것과 같은 장치에 부착될 수 있다. 도 25a와 25b에서, L-형상의 커넥터는 상악골 돌출을 위해 구성되며, 도 25c에서, L-형상의 커넥터는 상악골 확장을 위해 구성된다. 도 25d 내지 25f의 커넥터가 뾰족한 L-형상으로서 도시되어 있더라도, 본 발명의 바람직한 실시예들에서, 상기 커넥터는 해당되는 뼈 표면들의 윤곽으로 형상화될 뿐만 아니라 팽창성 구조물들에 의한 임의의 점유를 고려하여 형상화될 수 있다는 것을 주의하여야 한다. 도 25d 내지 25f는 힘이 관련된 두개골 구조에 전달될 수 있는 세 개의 상이한 방식들을 도시한다:
- 도 25d에서, 광대뼈와 상악골 사이에 강성 커넥터가 배치되고, 뼈 성장 및/또는 뼈 이동을 촉진시키기 위해, 힘 발생기로부터 커넥터로 전달된 힘은 광대뼈로 직접 전달된다.
- 도 25e에서, 커넥터와 광대뼈 사이의 제 자리에 풍선이 있다. 상기 커넥터는 제 자리에 고정되고 일정한 힘을 뼈에 가할 수 있다. 힘은 풍선의 주기적인 팽창 및 수축에 의해 광대뼈로 전달된다. 몇몇 실시예들에서, 상기 커넥터가 작동할 때 "능동적 쿠션(active cushion)" 효과를 제공하기 위해 풍선은 동적으로 팽창/수축될 수 있다.
- 도 25f에서, 강성 커넥터가 없으며, 규칙적인 또는 형상화된 풍선이 상악골과 광대뼈 사이의 공간을 채운다. 이러한 실시예들에서, 풍선이 주기적으로 팽창/수축될 때, (광대뼈는 상악골보다 이동에 대해 저항이 적기 때문에) 광대뼈가 옆으로 이동된다. 상악골의 임의의 부정적인 압축은, 예컨대, 구개 내부에 도 25d 또는 25e의 배치를 사용함으로써, 또는 이 특허 출원에서 서술된 바와 같은 다른 구강내 장치를 사용함으로써 극복될 수 있다.
도 26의 장치는 예컨대 도 18에 도시된 장치들과 유사하지만, 사용자가 앉아 있거나 직립으로 서 있을 때보다는 수평으로 누워 있을 때 사용하기 위한 것이다. 이해될 수 있는 바로서, 유사한 참조번호들은 아래에서 유사한 구조들을 나타내기 위해 사용된다. 장치(1300)는 머리 지지체(1302), 모터들(1304a, 1304b), 신축식 아암들(1306a, 1306b), 및 크로스바(1308)를 포함한다. 상기 머리 지지체(1302)는 머리를 수용하기 위한 캐비티를 포함하는 헤드레스트(1310)와, 옆 부분들(1312a, 1312b)을 포함한다. 도 26에 도시된 것과 같은 "누운(lying-down)" 장치들에서, 사용자의 머리의 무게는 주기적 힘의 적용 중에 사용자의 머리가 전방으로 이동하는 것을 방지하는 작용을 한다.
머리 버팀대(1302)는 선택적으로 추가적인 프레임 요소들(130)(오직 하나만 도시되지만, 기술자는 각 측부에 하나가 있을 수 있거나 또는 전혀 없을 수 있다는 것을 이해할 것이다)을 더 포함하며, 이들은 옆 부분들(1312a, 1312b)과 일체로 형성된다. 각각의 프레임 요소(1340)는 슬롯(1342)을 포함하며, 슬롯 내부에 모터들(1304a, 1304b)의 대응되는 돌출부가 결합된다. 상기 장치(1300)의 작동은 상이한 배향을 제외하고는 이점의 장치의 작동과 동일하다.
도 27a와 27b는 긴장 로드들을 비강내 구조물들에 연결하기 위해, 크로스바와 예컨대, 도시된 바와 같은 액추에이터들 사이의 커넥터들을 회전시키는 것이 가능한 대체 가능한 예들을 보여준다. 도 28a에 도시된 장치는 벌집뼈(ethmoid bone)를 포함하는 근위 두개골 구조물의 재구성을 위해 마련된다. 대체 가능한 장치에서, 머리 버팀대는 부착 지점이 광대뼈에 제공되도록 구성된다. 프레임 요소들과 모터들은 팽창력을 발생시키도록 구성되며, 이는 실질적으로 상향 방향으로 광대뼈에 가해진다. 프레임 요소들에 의해 가해지는 힘은 팽창성인 반면에, 환자는 압축력을 경험할 것이라는 점이 인식된다.
도 29a와 29b는 사용자의 두개안면 구조물들에 주기적 힘들의 더 당한 범위의 주기적 힘들을 가할 수 있는 장치의 대체 가능한 실시예를 보여준다. 상기 장치(2000)는 베이스(2006)에 장착된 옆 부분들(2004a, 2004b)을 포함하는 주된 부분(2002)을 포함한다. 각각의 옆 부분(2004a, 2004b)은 반원형 리세스(2010a, 2010b)를 포함하는 반원형 부분(2008a, 2008b)을 포함하며, 상기 리세스(2010a, 2010b)는 내측 벽(2012a, 2012b)과 외측 벽(2014a, 2014b)에 의해 형성된다. 상기 내측 벽들(2012a, 2012b)은 각각 슬롯(2016a, 2016b)을 포함하고, 상기 외측 벽들(2014a, 2014b)은 각각 슬롯(2018a)을 포함한다. 옆 부분들(2004a, 2004b) 사이의 공간은 대략 사람의 머리의 폭이다.
장치(2000)는 다섯 개의 아치형 레일들(2020, 2022, 2024, 2026, 2028)을 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시예들은 더 적은(즉, 하나, 두 개, 세 개, 또는 네 개의) 레일들, 또는 더 많은 레일들을 가질 수 있다는 것은 기술자에 의해 인식될 것이다. 도시된 실시예에서, 아치형 레일들(2020, 2022, 2024, 2026, 2028) 각각은 반원형이지만, 다른 아치 형상들도 동등하게 사용될 수 있다. 각각의 아치형 레일(2020, 2022, 2024, 2026, 2028)의 각각의 단부는 반원형 리세스들(2010a, 2010b) 중 각개의 하나의 내부에 배치되며, 내측 슬롯들(2016a, 2016b)과 외측 슬롯들(2018a) 각각을 통해 연장되는 돌기들을 가진다.
아치형 레일(2020, 2022, 2024, 2026, 2028) 각각은 그 길이의 대부분 또는 전부를 따라서 연장된 장착 홈 또는 슬롯(2030, 2032, 2034, 2036, 2038)을 포함한다. 일반적으로, 이러한 슬롯들(2030, 2032, 2034, 2036, 2038)은 해당되는 아치형 레일에 요소를 장착하기 위한 것이며, 이 요소는 힘 발생기, 힘 전달기(또는 둘 다), 또는 앵커일 수 있다.
도 29a에서, 아치형 레일들(2020, 2024, 2026, 및 2028) 각각은 상이한 부착구(attachment)를 가지는 것은 명백하다. 레일(2020)에 장착된 것은 진동 플레이트 조립체(2040)이다. 상기 진동 플레이트 조립체는 진동 플레이트(2042), 힘 발생기(2044), 로드(2046)(이는 신축식일 수 있다) 및 마운트(2048)를 포함한다. 상기 힘 발생기(2044)는 마운트(2048)를 통해 레일(2020)에 장착된다. 상기 힘 발생기(2044)의 출력은 로드(2046)로 전달되며, 그 다음에 진동 플레이트(2042)로 전달된다. 이 예에서, 상기 진동 플레이트는 평평하지만, 몇몇 대체 가능한 실시예들에서, 상기 플레이트는 다양한 두개안면 구조물에 맞춰지도록 형상화될 수 있다. 도 29a의 실시예가 진동 플레이트 조립체(2040)를 가진 오직 단일의 레일(2020)을 보여주지만, 다른 실시예들은 추가적인 진동 플레이트 조립체들을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 힘 전달기들에 의해 상향의 힘이 가해지는 구현예들에서, 상기 플레이트는 진동하지 않을 수 있고, 가해진 주기적 힘들에 응답하여 머리의 움직임을 제한하는 앵커로서 작용할 수 있으며, 이에 따라 힘의 영향을 최대화한다.
레일들(2024, 2026, 2028) 각각은 이들에 힘 전달 요소들(2050, 2052, 2054)을 가진다. 레일(2028) 상의 구조물(2054)은 이 출원에서 먼저 설명된 크로스바(1008, 1108, 1308)와 동등하다. 이는, 플레이트(1020)에 동등한 특징부는 저항 없이 레일(2028)을 따라서 슬라이딩할 수 있도록 하기 위해 약간 만곡된다는 점에서 상이하다. 상기 조립체(2054)는 긴장력을 주어진 두개안면 구조물에 가하도록 구성되며, 힘 발생기들(2058a, 2058b), 힘 전달기들(2060a, 2060b)을 포함하고, 여기에 연결된 긴장 로드 또는 케이블(미도시)을 가질 수 있다. 유사하게, 조립체(2052)는 긴장력을 주어진 두개골 구조물에 가하도록 구성되며, 힘 발생기(2064)를 포함하고 여기에 연결된 긴장 로드 또는 케이블을 가질 수 있다.
요소들(2050 및 2052)은 진동 플레이트 조립체(2040)와 동일한 방식으로 작동하는 압축력 전달기들이지만, 상이한 형상의(즉, 더 작은) 플레이트(2062)를 가진다.
도 29a에 도시된 실시예에서, 요소(2050)는 압축력을 가할 수 있는 방향을 변경하기 위해 레일(2024)에 대하여 회전할 수 있다.
도 30은 베이스에 설치된 머리 쿠션을 가진 도29a와 유사한 실시예를 보여준다.
도 31a와 31b는 레일들(2120, 2122)이 수평이 아니라 수직으로 배향되며, 이에 따라 상부로부터 하부가 아니라 좌측으로부터 우측으로 사용자의 머리 둘레로 회전된다는 점을 제외하고는 도 29a와 29b의 장치와 유사한 장치를 보여준다. 상기 레일들에 배치된 요소들은 이들 각개의 레일들을 따라서 상하 방향으로 이동할 수 있다. 상기 레일들 중 하나는 롤러를 포함한다는 점을 주의하여야 한다. 상기 롤러는 이 실시예에 제한되지 않으며, 본 발명의 임의의 실시예의 특징일 수 있다.
도 32a와 32b는 측 방향으로 이동의 제한을 감소시키기 위해 벽들이 제거된 수직 레일들을 가진 장치들의 수정된 버전들을 보여준다. 이 예는 두 개의 대향하는 압력 패드들을 배치하기 위해 사용되는 프레임을 보여준다. 이 압력 패드들은 두개골을 가로지르도록 배치된다. 액추에이터들은 두개골의 표면에 가변적인 힘을 가할 수 있다. 추가적으로, 압력 패드들은 두개골 표면에 비틀림(torsion)을 가하기 위해 그 축을 중심으로 진동할 수 있다. 이 진동은, 예컨대, 1/4 회전으로 아래쪽으로 밀기 위해, +/-45°로 제한될 수 있다. 이러한 진동은 균일한 사인파 모양이거나, 또는 임의적일 수 있다.
일 예에서, 하나의 압력 패드는 안쪽을 향한 회전력을 가할 수 있으며 다른 압력 패드는 머리 이동을 제한하기 위해 힘을 가하지 않거나 또는 일정한 반대되는 힘을 가할 수 있다.
도 33a와 33b는 본 발명의 제3 측면의 실시예에 따른 두개골 재구성 헬멧(3300)을 보여준다. 상기 헬멧(3300)의 내측 표면은 사용자의 머리의 외측 표면에 편안하게 맞춰지도록 형상화된다. 도 33b에 도시된 바와 같이, 상기 헬멧(3300)의 내측 표면은 다수의 기둥형 풍선들(3302)을 포함한다. 도 33b이 헬멧(3300)의 내측 표면의 부분만을 커버하는 풍선들(3302)을 보여주지만, 기술자는 본 발명은 헬멧(3300)의 내측 표면의 임의의 양이 환형 풍선들(3302)로 덮여 있는 실시예들을 커버한다는 것을 인식할 것이다. 또한, 기술자는 풍선들이 환형일 필요는 없다는 것도 유의하여야 한다. 사용 시에, 두 개의 고정 지점들은 사용자의 두개골 상의 서로 대향하는 두 개의 지점들에 대응될 수 있으며, 두개골 재구성 장치의 두 개의 앵커들은 고정 지점들에 접촉되는 헬멧(3300)의 내측 표면들의 부분들에 대응된다. 주기적 힘은 풍선들(3302)의 주기적 팽창 및 수축에 의해 두개골에 가해질 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 상기 헬멧(3300)은 "배경" 압축력을 제공하기 위해 사용자의 머리에 긴밀하게 맞춰지도록 크기가 부여되며, 이 압축력은 풍선들(3302)의 팽창 및 수축에 의해 제공되는 주기적 힘에 의해 보충된다. 상기 풍선들은 개별적으로 유압 압축기에 직접 연결되거나, 또는 전체 블록의 풍선들이 동시에 팽창하도록 데이지 체인(daisy chain)으로서 연결될 수 있다. 유압식 풍선들의 수축에 의해 상기 헬멧은 머리 위해 배치되고 풍선들은 팽창된다. 상기 풍선들의 압력은 맥동 마사지 효과를 생성하기에 바람직한 임의의 파형으로 변할 수 있다. 풍선들의 정확한 상호 연결과 압축기에 다수의 압력 라인들의 연결에 의해, 풍선들은 연속적으로 팽창/수축할 때 파형의 마사지 시퀀스를 실행할 수 있다. 이 점에서, 그리고 본 발명의 모든 다른 실시예들에서, 다수의 풍선들이 있을 수 있으며, 이들은 상이한 형상들, 크기들, 방향들, 및 위치들(두개골에 비교적 근접한 위치들을 포함)일 수 있다는 것을 유의한다. 풍선들은 또한 상이한 텍스처일 수 있다. 팽창된 풍선들을 이동시킬 수 있는 추가적인 요소들이 있거나, 또는 팽창된 풍선들이 추가적인 요소들을 이동시킬 수 있다.
도 34a 내지 34c는 대체 가능한 두개골 장치들의 단순화된 도면들이다. 도 34a에서, 사용자는 머리를 하측 시트(lower seat) 내에 놓으며, 하측 시트는 사용자의 머리의 형상에 더 잘 맞춰지도록 허용하기 위해 리세스를 포함한다. 그 다음에, 상측 부분이 사용자의 얼굴 위로 하강될 수 있다. 상기 장치는 바람직하게는 배경 힘을 제공하기 위해 사용자의 얼굴 위에 편안하게 맞춰지도록 구성된다. 그 다음에, 예컨대, 도 33a와 33b의 환형 풍선들을 사용하여 주기적 힘이 유압식으로 가해질 수 있다. 대안으로서, 상측 부분은 압축력 또는 긴장력을 가하기 위해 도 29a와 31 및 32b에 도시된 압축력 전달기들과 같은 다른 요소들을 가질 수 있다. 도 34b와 34c는 본 발명에 따른 장치들이 장착될 수도 있는 장치의 다른 구성들을 보여준다.
도 34d와 34e는 "버터플라이(butterfly)" 배치를 가진 유사한 실시예를 보여주며, 여기서 두 개의 옆 부분들은 사용자의 얼굴을 가로질러 안쪽으로 함께 이동된다.
도 34a 내지 34e에 도시된 실시예들은 압축력보다는 두개골 구조물에 긴장력을 제공하도록 수정될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치의 내측 표면에 위치한 부착 부분은 예컨대, 사용자의 두개골의 뼈 나사 또는 다른 고정구에 긴장력이 가해지는 방식으로 이 고정구에 연결되도록 구성될 수 있다. 긴장력은 배경 힘을 나타낼 수 있으며, 이 긴장력에 더하여 주기적 힘이 다른 실시예들과 동일한 방식으로 유압식으로 가해질 수 있다.
도 35는 두 개의 아암들에 의해 액추에이터들에 연결된 입에 접근하도록 형상화된 수평 플랫폼을 도시하며, 액추에이터들은 백보드 또는 도 29, 30, 31 및 32에서와 같은 레일들에 장착될 수 있다. 플랫폼이 작동할 때, 이는 입 내의 고정 지점들에 힘을 가한다.
도 36a와 36b는 수평 플랫폼에 부착되며 이 예들에서 치아를 포함하지 않고 구개에 힘을 가하도록 구성된 구조물들을 도시한다. 도 36a에 도시된 바와 같이, 팽창성 구조물은 장치의 측방 아암들과 수평 플랫폼 사이에 배치된다. 도 36b에 도시된 대체 가능한 배치에 있어서, 팽창성 구조물은 구개와 장치의 만곡된 표면 사이에 배치된다. 도 36a와 36b에 도시된 배치들 각각에서, 팽창성 구조물들은 구개에 힘을 가하는 작용을 한다. 도 36a에서, 힘은 장치의 작동을 통해 구개에 가해지며, 도 36b에 도시된 배치의 경우에, 힘은 구개에 직접 가해진다. 이러한 배치들 각각에서, 수평 플랫폼은 일정한 힘을 간접적으로(즉, 구강내 장치를 통해) 가하거나 전혀 가하지 않는 위치에 고정된다. 팽창성 쿠션들은 또한 수평 플랫폼이 작동되는 동안 능동적 쿠셔닝(active cushioning)"으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 팽창성 구조물들은 플랫폼에 의해 팽창성 구조물들에 작용하는 힘을 수동적으로 흡수할 수 있도록 밀봉될 수 있다. 대안으로서, 팽창성 구조물들은 일정한 힘 또는 동적 힘의 적용을 초래하도록 구성된 유압 액추에이터에 연결될 수 있다.
도 36a와 36b에 도시된 것을 대체 가능한 배치에 따르면, 팽창성 구조물들은 장치의 아암들과 치아의 교합 평면 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 팽창성 구조물들의 작동은 치아에 힘의 직접적인 적용을 초래할 것이다. 이러한 팽창성 구조물들의 배치는 도 36a와 36b에 도시된 배치들 중 어느 하나에 추가적으로 제공될 수 있다.
도 38a와 38b는 본 발명의 실시예들과 결합하여 사용될 수 있는 Matthew-Tessiers 신장장치를 보여준다.
본 발명은 위에서 설명된 예시적인 실시예들에 관련하여 설명되었지만, 이 개시 내용이 주어졌을 때 본 기술 분야의 기술자에게는 많은 동등한 수정들과 변형들이 명백할 것이다. 따라서, 위에서 제시된 본 발명의 예시적인 실시예들은 보여주기 위한 것이고 제한하기 위한 것이 아닌 것으로 고려된다. 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서, 설명된 실시예들에 대한 다양한 변경들이 만들어질 수 있다. 위에서 언급된 모든 참조들은 여기에 참조로서 통합된다.

Claims (65)

  1. 제1 고정 지점과 제2 고정 지점 사이에 위치한 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치로서, 상기 장치는:
    힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기(force generator);
    상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커;
    상기 제2 고정 지점에 부착을 위한 제2 앵커;
    상기 힘 발생기에 연결되고, 그 힘을 상기 제1 앵커와 제2 앵커에 전달함으로써 상기 두개골 구조물을 긴장(tension), 압축 또는 굴곡(flexure) 중 적어도 하나의 상태에 두도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며,
    상기 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물인, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    발생된 힘은 주기적 성분(periodic component)을 포함하는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    발생된 힘은 일정하거나 실질적으로 일정한, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 팽창성 구조물(inflatable structure)을 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 상기 제1 앵커에 견고하게 연결된 제1 팽창성 구조물과 상기 제2 앵커에 견고하게 연결된 제2 팽창성 구조물을 포함하는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 팽창성 구조물과 제2 팽창성 구조물은 서로 직렬로 연결되는, 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 상기 팽창성 구조물을 포함하는 제1 채널을 포함하는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 성형된 구조물(moulded structure)을 포함하며, 상기 성형된 구조물은 제1 치아(tooth)의 내측 표면, 외측 표면 및 교합 표면 중 적어도 하나에 맞춰지도록 형상화된 제1 리세스를 포함하고, 상기 리세스는 제1 중간 구조물을 포함하며, 상기 장치가 사용자의 입 내부의 제 위치에 있을 때, 상기 제1 중간 구조물의 표면이 상기 제1 치아의 표면에 접촉하도록 배치되는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 채널은 상기 제1 중간 구조물 뒤에 있는 상기 성형된 구조물의 부분 내부에 배치되며, 상기 팽창성 구조물은 팽창된 때 상기 제1 중간 구조물에 힘을 가하도록 배치되고, 그 힘은 상기 제1 중간 구조물을 통해 상기 제1 치아로 전달되는, 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 성형된 구조물은 다수의 리세스들을 포함하며, 각각의 리세스는 각개의 치아의 내측 표면에 맞춰지도록 형상화되고, 각각의 리세스는 각개의 중간 구조물을 포함하며, 상기 장치가 사용자의 입 내부의 제 위치에 있을 때, 각개의 중간 구조물의 표면은 각개의 치아의 표면에 접촉하도록 배치되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 채널은 아치형(arcuate)이고, 상기 팽창성 구조물이 팽창된 때, 상기 팽창성 구조물이 상기 중간 구조물들 각각에 힘을 가하도록, 각개의 캔틸레버 구조물들 각각의 뒤에 위치하며, 그 힘은 각개의 중간 구조물들을 통해 치아들 각각에 전달되는, 장치.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 구조물은 캔틸레버 구조물, 슬라이딩 부재 및 상기 리세스의 벽의 약화된 부분 중 적어도 하나인, 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 모듈형인, 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 제거 가능한, 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 분리 가능한 자기-밀봉 연결부에 의해 상기 힘 전달 구조물의 적어도 부분에 연결될 수 있는, 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 가능한 자기-밀봉 연결부는 밸브를 포함하는, 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분리 가능한 자기-밀봉 연결부는 일방향 밸브와 가역 밸브 중 적어도 하나를 포함하는, 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 제1 힘을 상기 제1 앵커에 전달하고 제2 힘을 상기 제2 앵커에 전달하도록 구성되며, 상기 제1 힘은 상기 제2 힘과는 반대 방향인, 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 발생된 힘을 오직 상기 제1 앵커에만 직접 가하도록 구성되며, 사용 시에, 상기 제1 힘은 상기 두개골 구조물을 통해 반력(reaction force)으로서 상기 제2 앵커에 가해지는, 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 발생된 힘을 상기 제1 앵커와 제2 앵커에 직접 가하도록 구성되는, 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상악골 및 하악골 확장을 수행하기 위한 확장 기구(expansion mechanism)를 형성하며,
    상기 유압식 힘 전달 구조물은 제1 및 제2 유압 요소, 상기 제1 및 제2 유압 요소들을 각개 수용하도록 마련된 제1 및 제2 채널 요소, 및 상기 제1 및 제2 채널 요소들에 결합되도록 마련된 중심 요소를 포함하고,
    상기 제1 고정 지점은 상기 제1 채널 요소의 부착 요소를 형성하며, 상기 제2 고정 지점은 상기 제2 채널 요소의 부착 요소를 형성하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 부착 요소는 상기 부착 요소의 주된 몸체로부터 연장된 날개 부분을 포함하고, 상기 날개 부분은 부착 수단을 사용자의 두개골 구조물에 고정시키도록 구성된 체결구(fastener)를 수용하도록 구성된 구멍을 포함하는, 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 구멍은 상기 날개 부분을 상기 체결구에 해제 가능하게 결합시키도록 구성된 위치결정 슬롯(locating slot)을 포함하며, 상기 위치결정 슬롯은 두 개의 교차하는 원형의 구멍들을 포함하고, 제1 구멍은 상기 체결구의 헤드 부분의 직경보다 더 크며, 제2의 더 작은 구멍은 상기 체결구의 샤프트 부분의 직경보다 더 크고 상기 체결구의 헤드 부분의 직경보다 더 작은, 장치.
  24. 제1 고정 지점을 가진 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치로서, 상기 장치는:
    사용자의 머리의 부분을 수용하도록 구성된 머리-수용 부분을 가지는 머리 지지체;
    주기적인 힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기;
    상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커;
    상기 힘 발생기에 연결되고, 상기 제1 앵커에 재구성 방향으로 주기적 힘(periodic force)을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며,
    상기 머리 지지체는:
    사용 시에, 주기적 힘이 가해질 때, 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된 제한 수단을 포함하는, 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물인, 장치.
  26. 제1 고정 지점을 가진 두개골 구조물의 확장, 압축, 또는 굴곡에 의해, 두개골 재구성(cranial restructuring)을 위한 장치로서, 상기 장치는:
    사용자의 머리의 부분을 수용하도록 구성된 머리-수용 부분을 가지는 머리 지지체;
    힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기;
    상기 제1 고정 지점에 부착을 위한 제1 앵커;
    상기 힘 발생기에 연결되고, 상기 제1 앵커에 재구성 방향으로 주기적 힘(periodic force)을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며,
    상기 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물이고,
    상기 머리 지지체는:
    사용 시에, 주기적 힘이 가해질 때, 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성된 제한 수단을 포함하는, 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    발생된 힘은 일정하거나 실질적으로 일정한, 장치.
  28. 제26항에 있어서,
    발생된 힘은 주기적 성분을 포함하는, 장치.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 앵커는 뼈 또는 연조직(soft tiddue)에 접촉하도록 구성된 나사이며;
    상기 힘 전달 구조물은 상기 힘 발생기를 상기 나사에 연결하는 하나 이상의 와이어들 또는 로드들을 포함하는, 장치.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 머리 지지체는 힘이 사용자의 머리 및/또는 얼굴의 옆면들, 전면 또는 뒷면에 대하여 가해지도록 사용자의 머리 둘레에 조이도록 구성되어, 상기 머리 지지체의 내측 표면들이 마찰에 의해 사용자의 머리의 움직임을 제한하는 상기 제한 수단의 적어도 부분을 형성하는, 장치.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제한 수단은 사용 시에 사용자의 머리를 받치도록 구성된 받침 표면(abutment surface)을 포함하며, 상기 받침 표면과의 접촉은 재구성 방향으로 사용자의 머리의 움직임을 방지 또는 제한하도록 구성되는, 장치.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 레일(rail)을 가진 거치대(cradle)를 포함하는, 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 레일은 하나 이상의 커넥터들에 의해 상기 머리 지지체에 연결되는, 장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 장치는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 포함하며, 상기 레일은 상기 힘 발생기에 대해 원위인 상기 커넥터들의 단부에 부착되는, 장치.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 장치는 제3 커넥터를 더 포함하며, 상기 제3 커넥터는 근위 단부에서 상기 레일에 연결되고, 원위 단부에서 상기 제1 앵커에 연결되는, 장치.
  36. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 두개골 구조물의 제2 고정 지점에 연결을 위한 제2 앵커를 더 포함하는, 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 장치는 제4 커넥터를 더 포함하며, 상기 제4 커넥터는 근위 단부에서 상기 레일에 연결되고, 원위 단부에서 상기 제1 앵커에 연결되는, 장치.
  38. 제24항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 다수의 레일들을 포함하는, 장치.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 다수의 레일들의 각각의 레일은 적어도 하나의 커넥터에 의해 적어도 하나의 힘 발생기에 연결되는, 장치.
  40. 제24항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제한 수단은 상기 레일에 위치하는, 장치.
  41. 제24항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 모터와 유압 펌프 중에서 하나 이상을 포함하는, 장치.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고정 지점은 제1 치아이고, 상기 제1 앵커는 제1 치아-접촉 요소를 포함하며, 상기 제1 치아-접촉 요소는:
    상기 제1 치아 둘레를 감싸거나, 또는
    상기 제1 치아의 내측 표면 또는 외측 표면에 접하도록 구성되는, 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 제1 치아-접촉 요소는 와이어, 밴드, 플레이트, 또는 다른 치아 교정용 고정구(orthodontic fixation) 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서,
    상기 제2 고정 지점은 제2 치아이고, 상기 제2 앵커는 제2 치아-접촉 요소를 포함하며, 상기 제2 치아-접촉 요소는:
    상기 제2 치아 둘레를 감싸거나, 또는
    상기 제2 치아의 내측 표면 또는 외측 표면에 접하도록 구성되는, 장치.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제2 치아-접촉 요소는 와이어, 밴드, 플레이트, 또는 다른 치아 교정용 고정구(orthodontic fixation) 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
  46. 제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 치아-접촉 요소 또는 제2 치아-접촉 요소는 상기 제1 치아 또는 제2 치아의 표면에 맞춰지도록 형상화된 부분을 포함하는, 장치.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 앵커와 제2 앵커 중 하나 또는 둘 다 뼈 또는 연조직에 직접 접촉되도록 구성된 나사를 포함하는, 장치.
  48. 두개골 압축을 위한 장치로서:
    사용자의 두개골의 적어도 부분에 압축력을 가하도록 구성된 머리 지지 유닛;
    힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기로서, 발생된 힘은 주기적인, 힘 발생기; 및
    사용자의 두개골에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하는 장치.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물인, 장치.
  50. 두개골 압축을 위한 장치로서:
    사용자의 두개골의 적어도 부분에 압축력을 가하도록 구성된 머리 지지 유닛;
    힘을 발생시키도록 구성된 힘 발생기; 및
    사용자의 두개골에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 힘 전달 구조물;을 포함하며,
    상기 힘 전달 구조물은 유압식 힘 전달 구조물인, 장치.
  51. 제50항에 있어서,
    발생된 힘은 주기적 성분을 포함하는, 장치.
  52. 제51항에 있어서,
    발생된 힘은 일정하거나 실질적으로 일정한, 장치.
  53. 제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 머리 지지체는 헬멧을 포함하며, 상기 헬멧의 내측 표면은 사용자의 머리의 외측 표면에 맞춰지도록 형상화되거나 성형되는, 장치.
  54. 제48항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 머리 지지체는 압축될 두개골 구조물을 덮도록 위치하는 제1 부분과, 상기 두개골 구조물 반대쪽에 위치하는 제2 부분을 포함하는, 장치.
  55. 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 머리 지지체는 서로에 대하여 이동 가능한 제1 섹션과 제2 섹션, 및 상기 제1 섹션과 제2 섹션의 각개의 내측 표면들이 사용자의 두개골에 압축력을 가하도록 구성되는 방식으로 상기 제1 섹션과 제2 섹션을 연결하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
  56. 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 비-주기적 영역들과 주기적 영역들을 포함하는 프로파일을 가지는 힘을 발생시키도록 구성되는, 장치.
  57. 제1항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 측정 장치로부터 입력을 수신하고, 상기 측정 장치로부터의 입력에 응답하여 발생된 힘의 특성들을 조절하도록 구성되는, 장치.
  58. 제1항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 두개골 구조물의 재구성의 일정한 속도를 유지하기 위해 상기 힘의 특성들을 조절하도록 구성되는, 장치.
  59. 제1항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치는: 압력 게이지, 스트레인 게이지, 두개골 구조물의 변위를 측정하기 위한 장치, 심전도 장치, 뇌전도 장치, 또는 근전도 장치를 포함하는, 장치.
  60. 제1항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 제1 앵커 및/또는 제2 앵커에 정적 힘(static force)을 전달하도록 구성된 제1 요소와, 상기 제1 및/또는 제2 앵커에 주기적 힘을 전달하도록 구성된 제2 요소를 포함하는, 장치.
  61. 제1항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요소는 조절 가능한, 장치.
  62. 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 외부 힘 발생기인, 장치.
  63. 제1항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 사용자의 신체 외부로부터 사용자의 신체 내부의 위치까지 힘을 전달하도록 구성되는, 장치.
  64. 제1항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 발생기는 하네스(harness)에 부착되도록 구성된 하우징 내부에 위치하는, 장치.
  65. 제1항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 힘 전달 구조물은 긴장력(tension)으로서 힘을 전달하도록 구성된 하나 이상의 신장될 수 없고 압축될 수 없는 와이어들을 포함하는, 장치.
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