KR20240009234A - 골절 복원 로봇 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리는, 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련되는 제 1 및 제 2 링 프레임; 상기 제 1 및 제 2 링 프레임 사이에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 링 프레임 간의 이격거리를 조절하는 스트러트; 상기 제 1 링 프레임 측에 마련되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 구동부 및 상기 구동부로부터의 동력을 상기 스트러트의 일단에 전달하기 위해 상기 제 1 링 프레임과 상기 스트러트의 일단을 결합고정하고, 상기 제 2 링 프레임과 상기 스트러트의 타단을 결합 고정하는 스트러트 커넥터를 포함하여, 골절 복원 로봇의 제 1 및 제 2 링 프레임과 스트러트간을 손쉽게 결합시킬 수 있음과 동시에 그의 제어가 편리한 장점을 가진다.

Description

골절 복원 로봇 어셈블리 {Fracture reduction robot assembly}

본 발명은 골절 복원 로봇 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 골절된 환자를 치료하는데 이용되는 골절 복원 로봇의 링 프레임과 스트러트간을 손쉽게 결합시킬 수 있고, 스트러트의 제어가 용이한 골절 복원 로봇 어셈블리에 관한 것이다.

최소 침습 골절 정복 수술은 환자에 대한 절개 등을 최소화하는 골절 정복 수술로서, 이와 같은 골절 정복 수술에서는 C-ARM과 같은 실시간 엑스선 촬영 장비를 이용하여 어긋한 뼈를 제자리로 돌리는 교정을 수행하고 교정 상태에서 골수강내 금속정을 삽입하는 것 등에 의해 교정된 골편들을 고정한다.

이러한 골정 정복 수술에 사용되는 외고정 장치는 상하부에 배치되며, 환형의 형태를 이루는 링 프레임, 상기 상부의 링 프레임과 하부의 링 프레임을 연결하며 그 길이 변화로 링 프레임간의 상대적 위치를 변화시키면서 뼈에 교정을 위한 힘이 가해지도록 하는 스트러트 및 골절되거나 변형된 뼈의 골편을 고정하는 뼈 고정 프레임을 포함하고, 추가적으로 상하부의 링 프레임 상에 프레임이 더 설치되는 경우가 있다.

이와 관련하여, 종래의 외고정 장치(한국 등록특허 제10-0595479호)는 상하부 링 프레임 상에 추가로 설치된 링 프레임이 수평 방향 및 수직 방향을 축방향으로 하여 회전하지 못하며 고정된 채로 사용되는 바, 교정 영역을 확장하는 데 어려움이 있으며, 링 프레임의 회전 자유도가 보장되지 못하므로 효과적으로 교정시킬 수 있는 뼈의 상태가 제한적이라는 문제점이 있어왔다.

또한, 종래의 외고정 장치는, 스트러트를 링 프레임간에 결속시키는데 어려운 문제점이 있었으며, 수술 과정에서 링 프레임에서 스트러트를 제거하고자 할 경우, 스트러트 커넥터를 링 프레임에서 분리시키는데 용이하지 못한 문제점이 야기되었다.

이에 따라, 골절된 환자를 치료하는데 이용되는 골절 복원 로봇의 링 프레임과 스트러트간을 손쉽게 결합시킬 수 있고, 스트러트의 제어가 용이한 골절 복원 로봇 어셈블리에 관한 기술 개발이 절실한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 고안된 것으로서, 골절된 환자를 치료하는데 이용되는 골절 복원 로봇의 링 프레임과 스트러트간을 손쉽게 결합시킬 수 있으며, 스트러트의 제어가 용이한 골절 복원 로봇 어셈블리를 제공하기 위한 목적을 가진다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리는, 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련되는 제 1 및 제 2 링 프레임; 상기 제 1 및 제 2 링 프레임 사이에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 링 프레임 간의 이격거리를 조절하는 스트러트; 상기 제 1 링 프레임 측에 마련되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 구동부 및 상기 구동부로부터의 동력을 상기 스트러트의 일단에 전달하기 위해 상기 제 1 링 프레임과 상기 스트러트의 일단을 결합고정하고, 상기 제 2 링 프레임과 상기 스트러트의 타단을 결합 고정하는 스트러트 커넥터를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제 1 및 제 2 링 프레임은, 환형 구조 또는 일부가 개방되는 구조로 형성되되, 각각 원주 방향을 따라 일정 간격으로 관통되는 결합홀이 마련되고, 상기 스트러트 커넥터는, 제 1 링 프레임에 형성되는 결합홀에 체결되는 제 1 고정 볼트 및 제 1 링 프레임의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 1 클램프를 포함하고, 제 1 링 프레임에 복수개로 설치되는 하단 스트러트 커넥터 및 제 2 링 프레임에 형성되는 결합홀에 체결되는 제 2 고정 볼트 및 제 2 링 프레임의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 2 클램프를 포함하는 상단 스트러트 커넥터를 포함하고, 상기 하단 스트러트 커넥터와 상단 스트러트 커넥터는, 스트러트의 위치에 대응되게 복수개로 마련될 수 있다.

또한, 상기 스트러트는, 길이 가변이 가능하도록 형성되되, 길이를 따라 내부가 투영되며 눈금이 형성되는 사이트게이지 및 상기 스트러트의 길이 가변에 의해 사이트게이지의 내부에서 이동하여 상기 스트러트의 길이를 나타내는 측정자를 포함하는 스트러트 몸체; 상기 스트러트 몸체의 일단에 형성되며, 상기 제 1 링 프레임에 결속된 구동부와 연동되어 상기 스트러트 몸체의 길이를 가변시키는 동력을 전달받는 동력 전달부 및 상기 스트러트 몸체의 타단에 형성되어, 상기 상단 스트러트 커넥터에 결속되는 결속부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동부는, 환자의 팔 또는 다리가 관통되도록 형성되는 구동부 하우징; 상기 구동부 하우징의 내부에 마련되어, 동력을 제공하는 동력 제공부 및 상기 구동부 하우징의 일면에 형성되며, 상기 하단 스트러트 커넥터를 통해 상기 동력 전달부와 연결되어 동력을 전달시킴으로써 스트러트 몸체의 길이를 조절하는 드라이버 커플러를 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력 전달부는, 상기 하단 스트러트 커넥터가 형성된 방향으로 조여지고, 상기 스트러트와 하단 스트러트 커넥터간을 결합시키는 관형나사; 상기 드라이버 커플러와 맞물리도록 형성되는 키홈 및 상기 관형나사의 내부에서 자유 회전하도록 마련되며, 외측에서 관통하는 관통핀이 형성되어, 상기 관통핀을 회전축으로 하여 회전하는 볼 조인트를 포함하여, 상기 스트러트가, 상기 볼 조인트를 관통한 관통 핀을 회전축으로 하여 회전하여 상기 스트러트가 상기 하단 스트러트 커넥터에 대한 각도가변이 가능하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 드라이버 커플러는, 상기 키홈과 맞물리는 클러치이 및 상기 클러치이를 상기 키홈 측으로 밀어내는 탄성부재를 포함하며, 상기 클러치이는 상기 동력 제공부의 구동에 따라 상기 키홈에 맞물릴 수 있다.

또한, 상기 결속부는, 상기 스트러트 몸체의 타단을 관통하여, 스트러트를 상단 스트러트 커넥터에 임시 고정시키며, 스트러트의 좌, 우 회전을 가이드하는 고정핀; 상기 고정핀에 결합되어, 상단 스트러트 커넥터에 임시 고정된 스트러트의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재 및 상기 상단 스트러트 커넥터의 외측으로부터 상기 고정핀의 둘레 일측을 관통하도록 형성되어, 스트러트의 상, 하 회전을 가이드하는 회전핀을 포함하여, 상기 스트러트가, 상기 고정핀을 축으로 상단 스트러트 커넥터의 좌, 우로 회전하고, 상기 회전핀을 축으로 상단 스트러트 커넥터의 상, 하로 회전하여, 상기 스트러트가 상기 상단 스트러트 커넥터에 대한 각도가변이 가능하도록 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리는, 골절된 환자를 치료하는데 이용되는 골절 로봇의 제 1 및 제 2 링 프레임과 스트러트간을 손쉽게 결합시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터는, 스트러트를 제어하는 구동부에 효율적으로 연계 가능하도록 형성됨으로써, 사용성이 향상된 장점을 가진다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부는, 수술시 방해가 되는 전선이 제거된 형태로 구비되며, 원격 제어가 가능하도록 운용됨으로써, 사용성이 향상된 장점을 가진다.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터가 설치된 골절 복원 로봇의 사시도이다.
도 2a 는 구동부를 링 프레임에서 분리한 모습을 보여주는 분해도이고, 도 2b 는 구동부와 링 프레임이 조립되는 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 3 은 링 프레임, 스트러트 및 스트러트 커넥터가 결합된 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4 는 도 3 이 사용자에게 장착되는 형태를 보여주기 위한 예시도이다.
도 5 는 하단 스트러트 커넥터의 확대도이다.
도 6 은 하단 스트러트 커넥터의 모습을 보여주기 위한 사시도이다.
도 7 은 도 6 의 후면도이다.
도 8 은 도 6 의 평면도이다.
도 9 는 하단 스트러트 커넥터에 설치되는 드라이브 커플러와 동력 전달부의 모습을 보여주기 위한 조립예시도이다.
도 10 은 상단 스트러트 커넥터의 확대도이다.
도 11 은 도 10 의 후면도이다.
도 12 는 상단 스트러트 커넥터의 결합 방식을 보여주기 위한 조립예시도이다.
도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트의 사시도이다.
도 14 는 도 13 의 정단면도이다.
도 15 는 본 발명의 실시 예에 따른 구동부의 사시도이다.
도 16 은 도 15 의 분해도이다.
도 17 은 드라이브 커플러와 동력 전달부간의 결합 모습을 보여주기 위한 예시도이다.
도 18 은 드라이브 커플러의 내부에 마련되는 클러치이의 모습을 보여주기 위한 사시도이다.
도 19 의 (a) 내지 (c) 는 드라이버 커플러와 동력 전달부가 결합되는 방식을 보여주기 위한 조립예시도이다.

이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리에 관하여 첨부된 도면 1 내지 19 를 기초로 상세하게 설명하면서 구체적인 실시 예를 함께 살펴본다.

먼저, 도 1 은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터가 설치된 골절 복원 로봇의 사시도이고, 도 2a 는 구동부를 링 프레임에서 분리한 모습을 보여주는 분해도이고, 도 2b 는 구동부와 링 프레임이 조립되는 모습을 보여주기 위한 예시도이며, 도 3 은 링 프레임, 스트러트 및 스트러트 커넥터가 결합된 모습을 보여주는 사시도이며, 도 4 는 도 3 이 사용자에게 장착되는 형태를 보여주기 위한 예시도이다.

도 1 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리는, 제 1 링 프레임(10), 제 2 링 프레임(20), 스트러트(30), 구동부(40) 및 스트러트 커넥터(1)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제 1 및 제 2 링 프레임(10, 20)은, 환자의 팔 또는 다리를 감싸며 관통될 수 있도록, 링을 이루는 환형 또는 환형으로 형성되되, 길이방향의 소정 범위가 일부 개방되는 구조로 형성될 수도 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 두개 이상의 링 프레임이 일정 간격을 이루도록 배치될 수 있다.

가장 바람직하게는, 2 개의 링 프레임(10, 20)이 도 4 에 도시된 바와 같이 각각 근위, 원위 골편(PB, DB)의 위치에 고정될 수 있으나, 이는 반드시 한정되는 사항이 아니며, 각각의 링 프레임(10, 20)이 환자의 팔 또는 다리가 관통된 이후, 환부의 위치에 따라 그의 위치가 변경되거나, 고정될 수도 있다.

또한, 제 1 및 제 2 링 프레임(10, 20)의 각각에는, 원주 방향을 따라 일정 간격으로 관통되는 결합홀(11, 21)이 마련될 수 있다.

여기서, 결합홀(11, 21)은, 본 발명의 구성 중 하나인 스트러트 커넥터(1)를 링 프레임(10, 20)에 결합시키기 위해 마련되는 것만이 아닌, 골절 복원 수술에 이용되는 뼈 고정 프레임(미도시)이 결합될 수 있다.

구체적으로, 상기 뼈 고정 프레임(미도시)은, 통상적으로 뼈에 맞닿는 철판과, 링 프레임(10, 20)에 설치되어 'ㄱ'자로 형성되는 막대 및 상기 철판과 막대간을 결합 시키기 위한 볼트로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 상기 스트러트(30)는, 상기 제 1 및 제 2 링 프레임(10, 20) 사이에 마련되어, 제 1 및 제 2 링 프레임(10, 20)간의 이격거리를 조절할 수 있다.

또한, 상기 구동부(40)는, 상기 제 1 링 프레임(10) 측에 마련되어 상기 스트러트(30)에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공 할 수 있다.

또한, 도 2b를 참조하면, 구동부(40)와 제 1 링 프레임(10)간에는, 그들을 결속시키기 위한 구동부 고정핀(P)이 구비될 수 있으며, 상기 구동부 고정핀(P)은, 상기 구동부(40)를 관통하는 상태에서, 일단이 제 1 링 프레임(10)에 고정되는 방식을 통해 구동부(40)와 제 1 링 프레임(10)간의 고정력을 형성할 수 있다.

또한, 상기 스트러트 커넥터(1)는, 상기 구동부(40)로부터의 동력을 상기 스트러트(30)의 일단에 전달하기 위해 상기 제 1 링 프레임(10)과 상기 스트러트(30)의 일단을 결합고정하고, 상기 제 2 링 프레임(20)과 상기 스트러트(30)의 타단을 결합 고정할 수 있다.

이하, 도 5 내지 도 9 및 도 10 내지 도 12 를 참조하여 상술된 링 프레임(10, 20)과 스트러트(30)간을 고정시키기 위해 구비되는 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터(1)에 대하여 구체적으로 서술하기로 한다.

먼저, 도 5 는 하단 스트러트 커넥터의 확대도이고, 도 6 은 하단 스트러트 커넥터의 모습을 보여주기 위한 사시도이며, 도 7 은 도 6 의 후면도이고, 도 8 은 도 6 의 평면도이며, 도 9 는 하단 스트러트 커넥터에 설치되는 드라이브 커플러와 동력 전달부의 모습을 보여주기 위한 조립예시도이다.

도 5 내지 도 9 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터(1)는, 하단 스트러트 커넥터(100)를 포함할 수 있다.

먼저, 하단 스트러트 커넥터(100)는, 제 1 링 프레임(10)에 설치되어, 스트러트(30)의 일단과 제 1 링 프레임(10)간을 연결시킬 수 있다.

구체적으로, 하단 스트러트 커넥터(100)는, 제 1 링 프레임(10)에 형성되는 결합홀(11)에 체결되는 제 1 고정 볼트(101)를 통해, 제 1 링 프레임(10)에 설치될 수 있다.

또한, 하단 스트러트 커넥터(100)는, 제 1 링 프레임(10)의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 1 클램프(102)에 의해 그의 각도가 틀어지거나 원주 둘레를 따라 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 하단 스트러트 커넥터(100)는, 제 1 링 프레임(10)에 복수개로 설치되되, 그의 탈부착이 용이하며, 수술중 예기치 못한 이탈을 예방할 수 있다.

또한, 도 10 은 상단 스트러트 커넥터의 확대도이고, 도 11 은 도 10 의 후면도이며, 도 12 는 상단 스트러트 커넥터의 결합 방식을 보여주기 위한 조립예시도이다.

도 10 내지 도 12 를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트 커넥터(1)는, 상단 스트러트 커넥터(200)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상단 스트러트 커넥터(200)는, 제 2 링 프레임(20)에 설치되어, 스트러트(30)의 타단과 제 2 링 프레임(20)간을 연결시킬 수 있다.

이를 위해, 스트러트(30)의 타단에는, 이후 구체적으로 서술될 고정핀(331)이 삽입되기 위하여, 로드의 형태, 즉, 중앙에 관통홀이 형성되는 형상으로 마련될 수 있다.

구체적으로, 상단 스트러트 커넥터(200)는, 제 2 링 프레임(20)에 형성되는 결합홀(21)에 체결되는 제 2 고정 볼트(2001)를 통해, 제 2 링 프레임(20)에 설치될 수 있다.

이때, 상기 하단 스트러트 커넥터(100)와 상단 스트러트 커넥터(200)를 각각의 링 프레임(10, 20)에 결속시키는데 이용되는 제 1, 제 2 고정 볼트(101, 201)의 구성은, 도면에 도시된 바와 같이 외주면에 스크류 형상의 나사산이 형성되는 일반적인 고정 볼트의 형상으로 구비될 수 있으나, 이는 반드시 한정되는 사항이 아닌, 하단 스트러트 커넥터(100)와 상단 스트러트 커넥터(200)를 각각의 링 프레임(10, 20)에 결속시키는데 이용되는 고정·체결 수단이 모두 이용될 수 있다.

또한, 상단 스트러트 커넥터(200)는, 하단 스트러트 커넥터(100)가 설치된 반경의 사이에 설치됨으로써, 스트러트(30)가 원위, 제 2 링 프레임(10, 20)의 사이에서 복수개로 지그재그 배치되도록 구비될 수 있다.

즉, 하단 스트러트 커넥터(100)와 상단 스트러트 커넥터(200)는, 스트러트(30)의 위치에 대응되게 복수개로 마련될 수 있는 것이다.

또한, 상단 스트러트 커넥터(200)는, 제 2 링 프레임(20)의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 2 클램프(202)에 의해 그의 각도가 틀어지거나 원주 둘레를 따라 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

이를 통해, 상단 스트러트 커넥터(200)는, 제 2 링 프레임(20)에 탈부착 가능하도록 형성될 수 있으며, 그의 각도가 틀어지거나 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 제 1, 제 2 클램프(102, 202)는, 도면에 도시된 바와 같이 각각의 링 프레임(10, 20) 외면으로부터, 링 프레임(10, 20)의 내면을 감싸도록 절곡됨으로써, 그들의 전체적인 형태가 내측으로 소정 길이 절곡되는 'ㄷ'의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 제 1, 제 2 클램프(102, 202)의 내주면에는, 미끌림을 보다 효과적으로 방지하기 위하여 소정 마찰 계수를 가지는 합성 수지가 도포될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리는, 골절된 환자를 치료하는데 이용되는 골절 로봇의 제 1 및 제 2 링 프레임(10, 20)과 스트러트(30)간을 손쉽게 결합시킬 수 있다.

또한, 도 13 은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트의 사시도이며, 도 14 는 도 13 의 정단면도이다.

도 13 및 도 14 를 참조하면, 하단, 상단 스트러트 커넥터(100, 200)에 의해 링 프레임(10, 20)의 사이에 설치되는 스트러트(30)는, 스트러트 몸체(310), 동력 전달부(320) 및 결속부(330)의 구성을 포함할 수 있다.

먼저, 스트러트 몸체(310)는, 엑츄에이터 또는 실린더와 같은 길이 가변이 가능한 구성을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 스트러트 몸체(310)는, 길이를 따라 내부가 투영되며 눈금이 형성되는 사이트게이지(311) 및 스트러트(30)의 길이 가변에 의해 사이트게이지(311)의 내부에서 이동하여 스트러트(30)의 길이를 나타내는 측정자(312)가 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 사이트게이지(311)은, 스트러트 몸체(310)의 둘레에서, 길이 방향을 따라 형성됨으로써 스트러트(30)의 최대 축소 길이와, 최대 연장 길이를 나타낼 수 있다.

또한, 측정자(312)는, 스트러트(30)의 길이 변경에 따라 사이트게이지(311)의 내측에서 왕복운동하여 스트러트(30)의 길이를 표시하는 위치에 위치됨으로써, 사용자가 육안으로 스트러트(30)의 길이를 파악할 수 있다.

그러나, 앞서 상술된 사용자의 육안을 통해 스트러트(30)의 길이를 측정하는 물리적인 방식은, 반드시 한정되는 사항이 아닌, 이후 서술되는 바와 같이, 구동부(40)의 동작을 통해 전자식으로 측정하는 방식등이 함께 혼용되어 이용될 수도 있다.

또한, 스트러트 몸체(310)의 내부에는, 앞서 상술된 바와 같이, 스트러트 몸체(310)의 길이를 조절하기 위하여, 동력 전달부(320) 및 구동부(40)에 연계되는 동력 실린더의 구성이 마련될 수 있다.

또한, 동력 전달부(320)는, 스트러트 몸체(310)의 일단에 형성되며, 제 1 링 프레임(10)에 결속되는 구동부(40)와 연동되어 스트러트 몸체(310)의 길이를 가변시키는 동력을 전달받을 수 있다.

또한, 결속부(330)는, 스트러트 몸체(310)의 타단에 형성되어, 상단 스트러트 커넥터(200)에 결속될 수 있다.

또한, 도 15 는 본 발명의 실시 예에 따른 구동부의 사시도이고, 도 16 은 도 15 의 분해도이며, 도 17 은 드라이브 커플러와 동력 전달부간의 결합 모습을 보여주기 위한 예시도이고, 도 18 은 드라이브 커플러의 내부에 마련되는 클러치이의 모습을 보여주기 위한 사시도이며, 도 19 의 (a) 내지 (c) 는 드라이버 커플러와 동력 전달부가 결합되는 방식을 보여주기 위한 조립예시도이다.

이하, 도 15 내지 도 19 를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 구동부(40)가 스트러트(30)로 동력을 전달하기 위한 구성 및 방식에 대한 설명을 이어나가도록 한다.

구체적으로, 구동부(40)는, 구동부 하우징(410), 동력 제공부(420) 및 드라이버 커플러(430)를 포함할 수 있다.

먼저, 구동부 하우징(410)은, 환자의 팔 또는 다리가 관통되도록 형성될 수 있으며, 즉, 링 프레임(10, 20)과 같은 링의 형태를 이룰 수 있다.

이때, 구동부 하우징(410)이 이루는 내경의 길이는, 링 프레임(10, 20)이 이루는 외경의 길이보다 길거나, 최소한 같은 내경의 길이를 가질 수 있다.

이는, 구동부 하우징(410)의 직경이 링 프레임(10, 20)의 직경 보다 작게 형성되어, 환자의 팔 또는 다리가 링 프레임에 관통한 상태에서, 스트러트(30)에 의해 각도가 변경되는 링 프레임(10, 20)의 움직임을 방해하지 않기 위함이나, 반드시 한정되는 사항은 아니다.

또한, 동력 제공부(420)는, 메인 컨트롤러(421), 구동모터(422) 및 전원부(423)의 구성을 포함할 수 있다.

먼저, 메인 컨트롤러(421)는, 동력을 발생시키는 구동모터(422)의 동작과, 전원을 공급하기 위해 마련되는 전원부(423)의 동작을 제어할 수 있다.

구체적으로, 메인 컨트롤러(421)는, 무선으로 통신할 수 있으며, 통신된 정보에 따라 구동모터(422) 및 전원부(423)를 제어하여, 골절 복원 로봇이 환부를 교정하도록 제어할 수 있다.

또한, 메인 컨트롤러(421)는 스트러트(30) 길이의 절대값을 측정할 수 있다.

그의 운용 예를 들자면, 메인 컨트롤러(421)는 환부에 고정된 스트러트(30)의 현재 길이에 대한 절대값을 측정함으로써, 스트러트(30)의 길이가 가변 되도록 구동모터(422)의 회전 수 및 방향을 제어할 수 있다.

예컨대, 메인 컨트롤러(421)는 각 스트러트(30)에 따른 구동모터(422)의 회전 수를 파악할 수 있어, 링 프레임(10, 20)의 위치도 변화시킬 수 있는 것이다.

또한, 메인 컨트롤러(421)는, NFC(근거리 무선 통신)와 같은 직접 접촉 방식을 이용한 페어링 방법 및 ISM대역을 활용한 원거리 무선 통신 방법을 활용하여 다른 단말과 통신할 수도 있으나, 이는 예시적인 것으로, 무선으로 통신될 수 있는 모든 방법을 활용할 수 있어, 이에 한정하지는 않는다.

다음으로, 구동모터(422)는 스트러트(30)의 개수에 맞춰 형성될 수 있으며, 메인 컨트롤러(421)의 제어에 따라 각 스트러트(30)의 길이 및 방향을 가변 시키는 동력을 발생시킬 수 있다.

한편, 구동모터(422)는 스트러트(30)의 위치에 따라 2개가 한쌍을 이뤄 3방향에 형성될 수 있으며, 드라이버 커플러(430)를 통해 각각의 스트러트(30)로 동력을 전달할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 구동모터(422)는 각각의 스트러트(30)에 따른 동력의 회전 수 및 방향을 메인 컨트롤러(421)에 전달할 수 있어, 메인 컨트롤러(421)가 스트러트(30)의 길이를 측정 할 수 있다.

마지막으로, 전원부(423)는, 메인 컨트롤러(421)의 제어에 따라 각 구동모터(422)의 전원을 인가할 수 있으며, 전원부(423)는, 처음 구동 시 메인 컨트롤러(421)가 구동모터(422)와 전원부(423)를 제어할 수 있도록 전기를 인가해줄 수 있다.

한편, 전원부(423)는 구동부(40)가 와이어리스로 형성됨에 따라 무선으로 충전될 수 있으며, 자기 유도방식, 공진 유도방식 등의 방법으로 충전될 수 있으나, 이에 한정하지는 않으며, 무선 충전이 제한될 상황에서는 전원 케이블에 직접 연결되어 가용 전력을 공급받도록 구비될 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 구동부(40)는, 수술시 방해가 되는 전선이 제거된 형태로 구비되며, 원격 제어가 가능하도록 운용됨으로써, 사용성이 향상된 장점을 가진다.

또한, 드라이버 커플러(430)는, 구동부 하우징(410)의 일면으로부터 제 1 링 프레임(10)의 방향으로 소정 높이 돌출된 형태로 형성될 수 있다.

또한, 드라이버 커플러(430)는, 하단 스트러트 커넥터(100)를 통해 동력 전달부(320)와 연결되어, 동력 전달부(320)로 동력을 전달시킴으로써 스트러트 몸체(310)의 총 길이를 조절할 수 있다.

구체적으로, 드라이브 커플러(430)와 연계되어, 동력을 전달받기 위해 스트러트 몸체(310)에 마련되는 동력 전달부(320)는, 관형나사(321), 키홈(322) 및 볼 조인트(323)의 구성을 포함할 수 있다.

먼저, 관형나사(321)는, 하단 스트러트 커넥터(100)가 형성된 방향으로 조여지고, 스트러트(30)와 하단 스트러트 커넥터(100)간을 결합시킬 수 있다.

또한, 키홈(322)은, 드라이버 커플러(430)와 맞물리도록 형성될 수 있다.

또한, 볼 조인트(323)는, 관형나사(321)의 내부에서 자유 회전하도록 마련되며, 외측에서 관통하는 관통핀(324)이 형성되어, 관통핀(324)을 회전축으로 하여 자유 회전할 수 있다.

이를 통해, 스트러트(30)가 볼 조인트(323)를 관통한 관통핀(324)을 회전축으로 하여 회전하여 상기 스트러트(30)가 상기 하단 스트러트 커넥터(100)에 대한 각도가변이 가능하다.

또한, 드라이버 커플러(430)는, 클러치이(431) 및 탄성부재(432)를 포함할 수 있다.

먼저, 클러치이(431)는, 키홈(322)과 맞물리도록 형성될 수 있다.

구체적으로, 클러치이(431)는, 도 18 에 도시된 바와 같이 드라이버 커플러(430)의 원주 방향을 따라 하나 이상 형성될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 예기치 못한 이탈을 방지하기 위해 요구되는 형태 및 개수를 모두 포괄할 수 있으며, 가장 이상적으로는 3개일 수 있다.

또한, 클러치이(431)는, 드라이버 커플러(430)에서 수직 이동이 가능하게 형성될 수 있어, 이후 서술될 탄성부재(432)를 통해 키홈(322)이 형성된 방향으로 밀어 내질 수 있다.

또한, 탄성부재(432)는, 클러치이(431)를 키홈(322)의 방향으로 밀어낼 수 있다.

보다 구체적으로, 탄성부재(432)는 도 19 에 도시된 바와 같이 클러치이(431)의 하측 또는 드라이버 커플러(430)에 관통되게 형성될 수 있어, 클러치이(431)를 키홈(322)의 방향으로 밀어낼 수 있다.

여기서, 탄성부재(432)는, 코일스프링, 판스프링, 접시스프링 등을 포함할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로, 클러치이(431)를 키홈(322)이 마련된 방향으로 밀어낼 수 있는 모든 부재를 포함할 수 있으며, 이에 한정하지는 않으나, 가장 바람직하게는 클러치이(431)의 하단이 관통하는 코일스프링으로 형성될 수 있다.

이러한 구성을 통해 드라이버 커플러(430)의 클러치이(431)는 19b 에 도시된 바와 같이 스트러트(30)의 키홈(322)과 맞물리지 않게 연결될 수 있으며, 이후, 도 19c 에 도시된 바와 같이 구동모터(422)를 회전시키는 것으로 탄성부재(432)에 의해 클러치이(431)가 키홈에 맞물리도록 할 수 있다.

이에 따라, 사용자는 복수개의 스트러트(30)와 복수개의 드라이버 커플러(430)를 한번에 장착시킬 수 있어, 동력 전달부(320)와 드라이버 커플러(430)간의 조립을 보다 편리하게 진행되도록 할 수 있는 효과를 가지며, 스트러트(30)를 제어하는 구동부(40)에 효율적으로 연계 가능하도록 형성됨으로써, 사용성이 향상된 장점을 가진다.

이때, 하단 스트러트 커넥터(100)는, 동력 전달부(320)와 드라이버 커플러(430)를 수용하기 위하여, 연계홀(103)이 형성될 수 있으며, 동력 전달부(320)가 수용되는 제 1 연계홀(103a) 및 드라이버 커플러(430)가 수용되는 제 2 연계홀(103b)이 형성될 수 있다.

여기서, 제 1 연계홀(103a)과 제 2 연계홀(103b)의 직경은 각각 다르도록 형성될 수 있으며, 도 8 에 도시된 바와 같이 직경의 차이가 나타날 수 있다.

이에, 동력 전달부(320)와 드라이버 커플러(430)를 연결시키는 하단 스트러트 커넥터(100)는, 정면과 후방에서 결합되는 동력 전달부(320)와 드라이버 커플러(430)의 결합을 가이드 할 수 있어, 사용자가 구동부(40)를 스트러트(30)에 연동시키는데 보다 용이한 장점을 가진다.

또한, 상기 결속부(330)는, 고정핀(331), 이탈 방지 부재(332) 및 회전핀(333)의 구성을 포함할 수 있다.

구체적으로, 고정핀(331)은, 스트러트 몸체(310)의 타단을 관통하여, 스트러트(30)를 상단 스트러트 커넥터(200)에 임시 고정시킬 수 있으며, 스트러트(30)의 좌, 우 회전을 가이드 할 수 있다.

이때, 관통홀이 형성되는 스트러트 몸체(310)의 타단 내주면에는, 고정핀(331)에 의해 임시 고정된 스트러트(30)의 각도 조절을 보조하는 베어링이 설치될 수도 있다.

또한, 이탈 방지 부재(332)는, 고정핀(331)에 결합되어, 상단 스트러트 커넥터(200)에 임시 고정된 스트러트(30)의 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 회전핀(333)은, 상단 스트러트 커넥터(200)의 외측으로부터 고정핀(331)의 둘레 일측을 관통하도록 형성될 수 있으며, 스트러트(30)를 상단 스트러트 커넥터(200)에 고정시키고, 스트러트(30)의 상, 하 회전을 가이드 할 수 있다.

정리하자면, 스트러트(30)는, 고정핀(331) 및 회전핀(333)을 축으로 회전 운동할 수 있는 것이다.

이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리를 이용하여 설치된 스트러트(30)는, 상기에서 설명한 바와 같이 길이의 가변이 가능함과 동시에, 스트러트 커넥터(1)에 마련되는 각각의 회전축들을 기준으로 회전 가능하도록 형성됨으로써, 링 프레임(10, 20)을 선형 축, 수평 직진 및 수직 직진 이동을 시킬 수 있으며, 피치(pitch), 편요각(yaw) 및 롤(roll) 회전을 가능하게 하여 6 자유도의 움직임을 부여할 수 있다.

이상으로 첨부된 도 1 내지 도 19 를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 골절 복원 로봇 어셈블리를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

10 : 제 1 링 프레임 11 : 결합홀
20 : 제 2 링 프레임 21 : 결합홀
30 : 스트러트 40 : 구동부
100 : 하단 스트러트 커넥터 101 : 제 1 고정 볼트
102 : 제 1 클램프 103 : 연계홀
103a : 제 1 연계홀 103b : 제 2 연계홀
200 : 상단 스트러트 커넥터 201 : 제 2 고정 볼트
202 : 제 2 클램프 310 : 스트러트 몸체
311 : 사이트게이지 312 : 측정자
320 : 동력 전달부 321 : 관형나사
322 : 키홈 323 : 볼 조인트
324 : 관통핀 330 : 결속부
331 : 고정핀 332 : 이탈 방지 부재
333 : 회전핀 410 : 구동부 하우징
420 : 동력 제공부 421 : 메인 컨트롤러
422 : 구동모터 423 : 전원부
430 : 드라이버 커플러 431 : 클러치이
432 : 탄성부재 P : 구동부 고정핀

Claims (7)

1. 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련되는 제 1 및 제 2 링 프레임;
   상기 제 1 및 제 2 링 프레임 사이에 마련되어 상기 제 1 및 제 2 링 프레임 간의 이격거리를 조절하는 스트러트;
   상기 제 1 링 프레임 측에 마련되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 구동부 및
   상기 구동부로부터의 동력을 상기 스트러트의 일단에 전달하기 위해 상기 제 1 링 프레임과 상기 스트러트의 일단을 결합고정하고, 상기 제 2 링 프레임과 상기 스트러트의 타단을 결합 고정하는 스트러트 커넥터를 포함하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 링 프레임은,
   환형 구조 또는 일부가 개방되는 구조로 형성되되, 각각 원주 방향을 따라 일정 간격으로 관통되는 결합홀이 마련되고,
   상기 스트러트 커넥터는,
   제 1 링 프레임에 형성되는 결합홀에 체결되는 제 1 고정 볼트 및
   제 1 링 프레임의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 1 클램프를 포함하고, 제 1 링 프레임에 복수개로 설치되는 하단 스트러트 커넥터 및
   제 2 링 프레임에 형성되는 결합홀에 체결되는 제 2 고정 볼트 및
   제 2 링 프레임의 외측면에 밀착되도록 형성되는 제 2 클램프를 포함하는 상단 스트러트 커넥터를 포함하고,
   상기 하단 스트러트 커넥터와 상단 스트러트 커넥터는,
   스트러트의 위치에 대응되게 복수개로 마련되는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스트러트는,
   길이 가변이 가능하도록 형성되되, 길이를 따라 내부가 투영되며 눈금이 형성되는 사이트게이지 및 상기 스트러트의 길이 가변에 의해 사이트게이지의 내부에서 이동하여 상기 스트러트의 길이를 나타내는 측정자를 포함하는 스트러트 몸체;
   상기 스트러트 몸체의 일단에 형성되며, 상기 제 1 링 프레임에 결속된 구동부와 연동되어 상기 스트러트 몸체의 길이를 가변시키는 동력을 전달받는 동력 전달부 및
   상기 스트러트 몸체의 타단에 형성되어, 상기 상단 스트러트 커넥터에 결속되는 결속부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구동부는,
   환자의 팔 또는 다리가 관통되도록 형성되는 구동부 하우징;
   상기 구동부 하우징의 내부에 마련되어, 동력을 제공하는 동력 제공부 및
   상기 구동부 하우징의 일면에 형성되며, 상기 하단 스트러트 커넥터를 통해 상기 동력 전달부와 연결되어 동력을 전달시킴으로써 스트러트 몸체의 길이를 조절하는 드라이버 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 동력 전달부는,
   상기 하단 스트러트 커넥터가 형성된 방향으로 조여지고, 상기 스트러트와 하단 스트러트 커넥터간을 결합시키는 관형나사;
   상기 드라이버 커플러와 맞물리도록 형성되는 키홈 및
   상기 관형나사의 내부에서 자유 회전하도록 마련되며, 외측에서 관통하는 관통핀이 형성되어, 상기 관통핀을 회전축으로 하여 회전하는 볼 조인트를 포함하여,
   상기 스트러트가,
   상기 볼 조인트를 관통한 관통 핀을 회전축으로 하여 회전하여 상기 스트러트가 상기 하단 스트러트 커넥터에 대한 각도가변이 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 드라이버 커플러는,
   상기 키홈과 맞물리는 클러치이 및
   상기 클러치이를 상기 키홈 측으로 밀어내는 탄성부재를 포함하며,
   상기 클러치이는 상기 동력 제공부의 구동에 따라 상기 키홈에 맞물리는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리
   
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 결속부는,
   상기 스트러트 몸체의 타단을 관통하여, 스트러트를 상단 스트러트 커넥터에 임시 고정시키며, 스트러트의 좌, 우 회전을 가이드하는 고정핀;
   상기 고정핀에 결합되어, 상단 스트러트 커넥터에 임시 고정된 스트러트의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재 및
   상기 상단 스트러트 커넥터의 외측으로부터 상기 고정핀의 둘레 일측을 관통하도록 형성되어, 스트러트의 상, 하 회전을 가이드하는 회전핀을 포함하여,
   상기 스트러트가,
   상기 고정핀을 축으로 상단 스트러트 커넥터의 좌, 우로 회전하고,
   상기 회전핀을 축으로 상단 스트러트 커넥터의 상, 하로 회전하여, 상기 스트러트가 상기 상단 스트러트 커넥터에 대한 각도가변이 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 골절 복원 로봇 어셈블리