KR20240010278A - 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트를 3D 프린터를 이용하여 제작한 후, 후가공을 위하여 어떠한 표면 손상없이 견고하게 고정시킬 수 있도록 한 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 고분자 수지 소재를 이용하여 맞춤형 금속 임플란트를 압착 고정시키기 위한 형상으로 3D 프린팅된 내부지그와, 이 내부지그를 맞춤형 금속 임플란트를 압착시키는 방향으로 가압 지지시하기 위한 금속 소재의 외부지그로 구성하여, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트를 어떠한 표면 손상없이 견고하게 고정시켜서 후가공을 용이하게 실시할 수 있도록 한 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법을 제공하고자 한 것이다.
즉, 본 발명은 고분자 수지 소재를 이용하여 맞춤형 금속 임플란트를 압착 고정시키기 위한 형상으로 3D 프린팅된 내부지그와, 이 내부지그를 맞춤형 금속 임플란트를 압착시키는 방향으로 가압 지지시하기 위한 금속 소재의 외부지그로 구성하여, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트를 어떠한 표면 손상없이 견고하게 고정시켜서 후가공을 용이하게 실시할 수 있도록 한 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법을 제공하고자 한 것이다.
Description
본 발명은 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트를 3D 프린터를 이용하여 제작한 후, 후가공을 위하여 어떠한 표면 손상없이 견고하게 고정시킬 수 있도록 한 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고관절(Hip Joint)은 골반(Pelvis)과 대퇴골(Femur)을 잇는 관절이며, 골반의 관골구(Acetabulum)와 대퇴골두(Femoral Head) 사이에 끼어 있는 관절을 말한다.
상기 고관절에 염증성 병변이 있는 퇴행성 고관절염이나, 무혈성 괴사증, 류머티즘 관절염 등이 발생하면, 고관절이 아프고 제대로 걷지 못하게 되어 수술이 필요하게 되며, 이를 위해 인공 고관절 수술이 시행되고 있다.
기존의 인공 고관절 수술 방법은 골시멘트를 사용한 인공관절 치환술을 주로 사용하고 있으나, 수술 후 10년 이상 사용하던 환자에서 인공관절이 움직이게 되어 골 시멘트 주위에 심한 골흡수가 나타나는 후유증이 발생하여 인공 고관절 재치환술을 시행하는 경우가 발생하고, 또한 인공 고관절 재치환술을 시행하였으나 뼈의 손실이 심한 경우 재치환술을 다시 시행하는 경우도 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하고자, 환자마다 골 형상, 손상된 정도가 다르다는 점을 감안하여, 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트를 3D 프린터(Printer)를 이용하여 제작하고 있다.
참고로, 인공 고관절은 도 1에 도시된 바와 같이, 고관절의 수술 부위에 접합되는 소켓인 비구 컵(1)과, 비구 컵(1)의 내면에 부착되는 라이너(2)와, 라이너(2) 내에 움직임 가능하게 삽입되는 헤드(3)와, 헤드(3)로부터 연장되어 대퇴골에 체결되는 스템(4) 등이 하나의 세트로 되어 있다.
상기 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터를 이용하여 제작된 것으로서, 상기 비구 컵(1)이 접합되기 전에 고관절의 수술 부위에 미리 접합되어 비구컵(1)이 장착되는 지지층 역할을 하게 된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)는 3D 프린터를 이용하여 제작될 때, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 복잡한 형상으로 제작될 뿐만 아니라, 일면부에는 소정 깊이의 비구컵 안착홈부(101)가 형성되고, 그 둘레부 및 타면부(고절관 수술 부위와 밀착되는 부분)에는 고관절의 표면과의 유합을 위하여 다공성 메쉬부(102)가 형성된 구조로 제작된다.
또한, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)는 3D 프린터를 이용하여 제작될 때, 3D 프린팅 제품을 지지하는 지지대(미도시됨)와 함께 최종 출력되는 바, 이 지지대는 안착홈부(101)의 입구에 일체로 성형되었다가 3D 프린팅 종료 후 제거 처리된다.
이에, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착홈부(101)의 입구 및 주변부(지지대가 제거된 자리 등)에 대한 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공 과정이 필수적으로 이루어져야 한다.
이를 위해, 종래에 상기 맞춤형 금속 임플란트(10)에 대한 후가공을 위하여 맞춤형 금속 임플란트를 견고하게 고정시키기 위한 지그를 별도의 금속가공을 통해 제작한 바 있다.
그러나, 상기 맞춤형 금속 임플란트는 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 복잡한 형상으로 제작된 것이기 때문에, 상기 지그를 복잡한 형상의 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 형상으로 제작하는데 어려움이 있다.
또한, 상기 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 지그를 금속가공을 통해 제작한다 하더라도, 그 제작 비용과 시간이 많이 소요되고, 제작 후 지그 형상을 수정하기 어려우므로 재사용이 불가능한 문제점이 있다.
다시 말해서, 상기 맞춤형 금속 임플란트는 특정 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 제작된 것이므로, 이를 고정시키기 위한 지그도 맞춤형 금속 임플란트 마다 새롭게 제작되어야 하고, 결국 지그의 제작 비용과 시간이 과다하게 소요되는 등의 문제점이 따르게 된다.
또한, 기존의 금속 지그에 맞춤형 금속 임플란트를 고정시킨 후, 후가공을 진행할 때 기존의 금속 지그와 맞춤형 금속 임플란트 간의 접촉면에 외부력이 가해짐으로써, 맞춤형 금속 임플란트의 다공성 메쉬부가 손상되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 고분자 수지 소재를 이용하여 맞춤형 금속 임플란트를 압착 고정시키기 위한 형상으로 3D 프린팅된 내부지그와, 이 내부지그를 맞춤형 금속 임플란트를 압착시키는 방향으로 가압 지지하기 위한 금속 소재의 외부지그로 구성하여, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트를 어떠한 표면 손상없이 견고하게 고정시켜서 후가공을 용이하게 실시할 수 있도록 한 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 구현예는: 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작된 것으로서, 그 상면부에 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부가 형성된 제1내부지그 및 제2내부지그; 상기 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제작된 것으로서, 그 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구가 형성된 제1외부지그 및 제2외부지그; 및 상기 제1외부지그 및 제2외부지그와 결합되어, 상기 제1외부지그 또는 제2외부지그를 상기 제1 및 제2내부지그를 압착시키기 위한 방향으로 이동시키기 위한 구동장치; 를 포함하고, 상기 요홈부에 안착되는 맞춤형 금속 임플란트가 제1 및 제2내부지그를 압착시키는 제1 및 제2외부지그의 압착력에 의하여 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트에 대한 후가공이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2외부지그의 내벽면에는 슬라이드홈이 형성되고, 상기 제1 및 제2내부지그에는 제1 및 제2외부지그로부터 상방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 슬라이드홈에 삽입 체결되는 슬라이드 돌기가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 구동장치는: 스크류가 제자리 회전 가능하게 체결되는 받침블럭; 상기 받침블럭의 일측 상면부에 일체로 형성되어 상기 제1외부지그와 체결되는 고정블럭; 상기 받침블럭의 타측 상면부에 이동 가능 가능하게 배치되어 상기 제2외부지그와 체결되는 이동블럭; 상기 이동블럭의 하단부에 돌출 형성되어, 상기 스크류가 회전 가능하게 삽입 체결되는 너트블럭; 및 상기 받침블럭의 외부에 장착되어 스크류에 회전력을 인가하는 회전 손잡이; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 받침블럭의 상면부에는 가이드 레일이 돌출 형성되고, 상기 이동블럭과 제2외부지그의 저면부에는 가이드 레일이 삽입 체결되는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 구현예는: 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터를 이용하여 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트를 제작하는 단계; 상기 맞춤형 금속 임플란트를 후가공을 위해 고정시키기 위한 제1내부지그 및 제2내부지그를 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작하되, 상기 맞춤형 금속 임플란트의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부가 형성된 구조로 제작하는 단계; 및 상기 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제1외부지그 및 제2외부지그를 제작하되, 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구가 형성된 구조로 제작하는 단계; 를 포함하고, 상기 요홈부에 안착되는 맞춤형 금속 임플란트가 제1 및 제2내부지그를 압착시키는 외부지그의 압착력에 의하여 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트에 대한 후가공이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 제작 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1내부지그 및 제2내부지그는 맞춤형 금속 임플란트와 직접 접촉되면서도 맞춤형 금속 임플란트의 표면을 보호할 수 있는 폴리아미드 재질로 3D 프린팅된 것임을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트를 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린팅된 내부지그에 안착시키고, 외부지그의 압착력으로 내부지그를 압착하여 맞춤형 금속 임플란트를 견고하게 고정시킬 수 있도록 함으로써, 맞춤형 금속 임플란트에 대한 후가공을 어떠한 표면 손상없이 용이하게 실시할 수 있다.
둘째, 맞춤형 금속 임플란트가 고분자 수지 소재의 내부지그에 안착되어 클램핑된 상태에서, 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공의 외력이 맞춤형 금속 임플란트에 전달되더라도, 내부지그에서 외력을 완충시키며 맞춤형 금속 임플란트의 표면을 보호하게 되므로, 맞춤형 금속 임플란트에 대한 후가공을 어떠한 표면 손상없이 용이하게 실시할 수 있고, 맞춤형 금속 임플란트의 다공성 메쉬부가 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
셋째, 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 기존의 금속 지그에 비하여 내부지그 만을 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작하면 되므로, 그 제작 비용과 시간을 줄일 수 있다.
넷째, 외부지그에 맞춤형 금속 임플란트를 고정시키기 위한 내부지그을 탈장착시킬 수 있으므로, 맞춤형 금속 임플란트의 형상에 따라 내부지그만을 교체하고, 외부지그 등을 재사용할 수 있다.
다섯째, 본 발명은 다양한 실시예를 통해 차별화된 작용, 효과를 상승시킬 수 있다.
도 1은 인공 고관절 세트에 대한 구성을 도시한 개략도,
도 2a 및 도 2b는 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트의 외관 예을 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 조립 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 분리 사시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 조립 사시도.
도 2a 및 도 2b는 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트의 외관 예을 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 조립 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 분리 사시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 조립 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 분리 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그를 도시한 조립 사시도이다.
본 발명에 따른 지그는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위하여 고분자 수지 소재로 3D 프린팅된 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12), 그리고 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제작된 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)를 포함하여 구성된다.
상기 맞춤형 금속 임플란트(100)는 환자의 골 결손부위를 대체하거나 손상된 관절부위를 유합하여 보존적 치료를 시행하는데 사용하며, 환자의 결손부 크기 및 형상에 따라 환자 영상정보를 바탕으로 허가 받은 범위 안에서 3D 프린터를 이용하여 제작될 수 있다.
부연하면, 상기 맞춤형 금속 임플란트는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터를 이용하여 제작된 것으로서, 도 1에 도시된 비구 컵(1)을 고관절의 수술 부위에 접합되기 전에 고관절의 수술 부위에 미리 접합되어 비구컵(1)이 장착되는 자리면이면서 지지층 역할을 하게 된다.
이를 위해, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)는 3D 프린터를 이용하여 제작될 때, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 복잡한 형상으로 제작될 뿐만 아니라, 도 2a에서 보듯이 일면부에는 소정 깊이의 비구컵 안착홈부(101)가 형성되고, 도 2b에서 보듯이 그 둘레부 및 타면부(고절관 수술 부위와 밀착되는 부분)에는 고관절의 표면과의 유합을 위하여 다공성 메쉬부(102)가 형성된 구조로 제작된다.
이때, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)는 3D 프린터를 이용하여 제작될 때, 3D 프린팅 제품인 맞춤형 금속 임플란트를 지지하는 지지대(미도시됨)와 함께 최종 출력되는 바, 이 지지대는 안착홈부(101)의 입구에 일체로 성형되었다가 3D 프린팅 종료 후 제거 처리된다.
이에, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 실질적인 수술부위에 적용하기 위해서는 안착홈부(101)의 입구 및 주변부(지지대가 제거된 자리 등)에 대한 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공 과정이 필수적으로 이루어져야 하고, 후가공을 위하여 맞춤형 금속 임플란트(100)를 어떠한 표면 손상없이 클램핑시켜야 한다.
이를 위해, 상기 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)는 후가공을 위하여 맞춤형 금속 임플란트(100)를 어떠한 표면 손상없이 클램핑시킬 수 있도록 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작된 것으로서, 그 상면부에 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부(10)가 형성된 구조로 제작된다.
즉, 상기 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)의 요홈부(10)는 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부 및 저면부가 밀착되어 클램핑될 수 있도록 3D 프린팅시 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부 및 저면부 형상과 일치하는 형상으로 형성된 것이다.
바람직하게는, 상기 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)는 맞춤형 금속 임플란트(100)와 직접 접촉되면서도 맞춤형 금속 임플란트(100)에 전달되는 외부력을 완충시키는 동시에 맞춤형 금속 임플란트(100)의 표면을 보호할 수 있는 폴리아미드 재질로 3D 프린팅된다.
또한, 상기 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)는 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위하여 금속 소재로 가공 제작된 것으로서, 그 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구(20)가 형성된 구조로 제작된다.
이에, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)를 외부 조임수단(예, 척)에 연결시키고, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)를 서로 밀착시켜서 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10)에 안착시킨 후, 상기 외부 조임수단에 의하여 제1 및 제2외부지그(21,22)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 방향으로 이동되도록 한다.
연이어, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 방향으로 이동되면, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 제1 및 제2외부지그(21,22)의 삽입구(20)에 공유되게 삽입되면서 제1 및 제2외부지그(21,22)의 조임력에 의하여 압착된다.
이때, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 압착될 때, 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10)에 안착된 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부가 클램핑되며 고정되는 상태가 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)의 압착력에 의하여 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10) 내에 맞춤형 금속 임플란트(100)가 용이하게 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착홈부(101)의 입구 및 주변부(지지대가 제거된 자리 등)에 대한 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공이 정밀하게 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 제1 및 제2외부지그(21,22)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)의 내벽면에는 슬라이드홈(23)이 형성되고, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)에는 상기 슬라이드홈(23)에 삽입 체결되는 슬라이드 돌기(13)가 형성된다.
이에, 상기 슬라이드 돌기(13)가 슬라이드홈(23)에 삽입 체결된 락킹력에 의하여 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 제1 및 제2외부지그(21,22)에 의하여 압착될 때 상방향으로 이탈되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
이와 같이, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)가 고분자 수지 소재의 제1 및 제2내부지그(11,12)에 안착되어 클램핑된 상태에서, 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공의 외력이 맞춤형 금속 임플란트(100)에 전달되더라도, 제1 및 제2내부지그(11,12)에서 외력을 완충시키며 맞춤형 금속 임플란트(100)의 저면부 및 둘레부 등의 표면을 보호하게 되므로, 맞춤형 금속 임플란트(100)에 대한 후가공을 어떠한 표면 손상없이 용이하게 실시할 수 있고, 그에 따라 맞춤형 금속 임플란트(100)의 다공성 메쉬부(102) 등이 손상되는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지그는 상기 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)와 결합되어, 상기 제1외부지그(21) 또는 제2외부지그(22)를 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위한 방향으로 이동시키기 위한 구동장치(30)를 더 포함한다.
이를 위해, 상기 구동장치(30)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상면 개방부에 스크류(32)가 제자리 회전 가능하게 체결되는 받침블럭(31)과, 상기 받침블럭(31)의 일측 상면부에 일체로 형성되어 상기 제1외부지그(21)와 체결되는 고정블럭(33)과, 상기 받침블럭(31)의 타측 상면부에 이동 가능 가능하게 배치되어 상기 제2외부지그(22)와 체결되는 이동블럭(34)을 포함하여 구성된다.
특히, 상기 이동블럭(34)의 하단부에는 상기 스크류(32)가 회전 가능하게 삽입 체결되는 너트블럭(35)이 일체로 돌출 형성된다.
또한, 상기 받침블럭(31)의 상면부에는 이동블럭(34)의 직선 이동을 보장하기 위한 "T"자형 단면의 가이드 레일(37)이 돌출 형성되고, 상기 이동블럭(34)과 제2외부지그(22)의 저면부에는 상기 가이드 레일(37)이 삽입 체결되는 가이드 홈(38)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 받침블럭(31)의 외부에는 스크류(32)와 연결되어 스크류(32)에 회전력을 인가하는 회전 손잡이(36)가 장착되며, 또는 전동방식을 위하여 상기 스크류(32)에 모터가 연결될 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 지그 제작 방법 및 그 사용 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터를 이용하여 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트(100)를 제작한다.
예를 들어, 상기한 바와 같이 맞춤형 금속 임플란트(100)는 3D 프린터를 이용하여 제작될 때, 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 복잡한 형상으로 제작될 뿐만 아니라, 도 2a에서 보듯이 일면부에는 소정 깊이의 비구컵 안착홈부(101)가 형성되고, 도 2b에서 보듯이 그 둘레부 및 타면부(고절관 수술 부위와 밀착되는 부분)에는 고관절의 표면과의 유합을 위하여 다공성 메쉬부(102)가 형성된 구조로 제작될 수 있다.
이어서, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 후가공을 위해 고정시키기 위한 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)를 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작하되, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부(10)가 형성된 구조로 제작한다.
상기한 바와 같이, 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)는 후가공을 위하여 맞춤형 금속 임플란트(100)를 어떠한 표면 손상없이 클램핑시킬 수 있도록 고분자 수지 소재(예, 폴리아미드)를 이용하여 3D 프린터로 제작된 것으로서, 그 상면부에 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부(10)가 형성된 구조로 제작된다.
특히, 상기 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)의 요홈부(10)는 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부 및 저면부가 밀착되어 클램핑될 수 있도록 3D 프린팅시 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부 및 저면부 형상과 일치하는 형상으로 형성된 것이다.
다음으로, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)를 제작하되, 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구(20)가 형성된 구조로 제작한다.
이때, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)는 외부 조임수단(예, 척)에 연결될 수 있지만, 상기 제1외부지그(21)는 상기 구동장치(30)의 고정블럭(33)에 체결 고정되고, 상기 제2외부지그(22)는 상기 구동장치(30)의 이동블럭(34)에 이동 가능하게 체결될 수 있다.
이에, 상기 받침블럭(31)의 외부에 위치된 회전 손잡이(36)를 돌리거나 또는 모터(미도시됨)를 구동시키면, 상기 스크류(32)가 제자리 회전을 하게 된다.
이때, 상기 이동블럭(34)의 하단부에 형성된 너트블럭(35)에 스크류(32)가 삽입 체결된 상태이고, 또 상기 이동블록(34)의 가이드 홈(38)에 상기 받침블럭(31)의 가이드 레일(37)이 삽입 체결된 상태이므로, 상기 스크류(32)의 제자리 회전시 이동블록(34)이 용이하게 직선 이동될 수 있다.
또한, 상기 고정블럭(33)에 제1외부지그(21)가 고정된 상태에서, 상기 이동블럭(34)과 체결된 제2외부지그(22)가 이동블럭(34)과 함께 직선 이동될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)를 서로 밀착시켜서 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10)에 안착시킨 후, 상기 이동블럭(34)과 함께 제2외부지그(22)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 방향으로 이동될 수 있다.
연이어, 상기 제1외부지그(21)가 고정된 상태에서 상기 제2외부지그(22)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 방향으로 이동되면, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 제1 및 제2외부지그(21,22)의 삽입구(20)에 공유되게 삽입되면서 제1 및 제2외부지그(21,22)의 조임력에 의하여 압착된다.
이때, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 압착될 때, 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10)에 안착된 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 둘레부가 클램핑되며 고정되는 상태가 된다.
따라서, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)의 압착력에 의하여 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)의 요홈부(10) 내에 맞춤형 금속 임플란트(100)가 용이하게 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착홈부(101)의 입구 및 주변부(지지대가 제거된 자리 등)에 대한 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공이 정밀하게 이루어질 수 있다.
이와 같이, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)가 폴리아미드 소재의 제1 및 제2내부지그(11,12)에 안착되어 클램핑된 상태에서, 표면 절삭 가공 등과 같은 후가공의 외력이 맞춤형 금속 임플란트(100)에 전달되더라도, 제1 및 제2내부지그(11,12)에서 외력을 완충시키며 맞춤형 금속 임플란트(100)의 저면부 및 둘레부 등의 표면을 보호하게 되므로, 맞춤형 금속 임플란트(100)에 대한 후가공을 어떠한 표면 손상없이 용이하게 실시할 수 있고, 그에 따라 맞춤형 금속 임플란트(100)의 다공성 메쉬부(102) 등이 손상되는 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2외부지그(21,22)에 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 제1 및 제2내부지그(11,12) 만을 탈장착시킬 수 있으므로, 맞춤형 금속 임플란트(100)의 형상에 따라 제1 및 제2내부지그(11,12)만을 교체하고, 외부지그 등을 재사용할 수 있다.
한편, 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)의 삽입구(20)에는 금속표면의 내후성, 내마모성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 트리글리시딜 p-아미노페놀 25중량%, 알콕시 알킬모노아민 18중량%, 하프늄 12중량%, 유기산마그네슘 16중량%, 산화티타늄(TiO2) 9중량%, 산화알루미늄(AIO2) 10중량%, 트랜스큐톨 10중량%로 구성되며, 코팅두께는 9㎛로 형성할 수 있다.
트리글리시딜 p-아미노 페놀, 알콕시 알킬모노아민은 부식 방지 및 내후성, 변색방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내후성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 트랜스큐톨은 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내후성, 내마모성 향상 효과를 나타내었다.
또한, 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)의 슬라이드홈(23)에는 내오염성을 향상시키기 위해 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 내오염성 도포층이 도포될 수 있다.
상기 내오염성 도포용 조성물은 터라데옥시콜레이트 및 에스테르콰트가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 터라데옥시콜레이트 및 에스테르콰트의 총 함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 터라데옥시콜레이트 및 에스테르콰트는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 슬라이드홈(23)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 터라데옥시콜레이트 및 에스테르콰트는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 슬라이드홈(23)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 내오염성 도포용 조성물을 슬라이드홈(23)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 슬라이드홈(23)의 최종 도포막 두께는 800 ~ 2400Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 800 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2400 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 내오염성 도포용 조성물은 터라데옥시콜레이트 0.1 몰 및 에스테르콰트 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
1 : 비구 컵 2 : 라이너
3 : 헤드 4 : 스템
10 : 요홈부 11 : 제1내부지그
12 : 제2내부지그 13 : 슬라이드 돌기
20 : 삽입구 21 : 제1외부지그
22 : 제2외부지그 23 : 슬라이드홈
30 : 구동장치 31 : 받침블럭
32 : 스크류 33 : 고정블럭
34 : 이동블럭 35 : 너트블럭
36 : 회전 손잡이 37 : 가이드 레일
38 : 가이드 홈 100 : 맞춤형 금속 임플란트
101 : 비구컵 안착홈부 102 : 다공성 메쉬부
3 : 헤드 4 : 스템
10 : 요홈부 11 : 제1내부지그
12 : 제2내부지그 13 : 슬라이드 돌기
20 : 삽입구 21 : 제1외부지그
22 : 제2외부지그 23 : 슬라이드홈
30 : 구동장치 31 : 받침블럭
32 : 스크류 33 : 고정블럭
34 : 이동블럭 35 : 너트블럭
36 : 회전 손잡이 37 : 가이드 레일
38 : 가이드 홈 100 : 맞춤형 금속 임플란트
101 : 비구컵 안착홈부 102 : 다공성 메쉬부
Claims (4)
- 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작된 것으로서, 그 상면부에 3D 프린터로 제작된 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부(10)가 형성된 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12);
상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제작된 것으로서, 그 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구(20)가 형성된 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22);
상기 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)와 결합되어, 상기 제1외부지그(21) 또는 제2외부지그(22)를 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위한 방향으로 이동시키기 위한 구동장치(30);
를 포함하고,
상기 요홈부(10)에 안착되는 맞춤형 금속 임플란트(100)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 제1 및 제2외부지그(21,22)의 압착력에 의하여 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트(100)에 대한 후가공이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2외부지그(21,22)의 내벽면에는 슬라이드홈(23)이 형성되고, 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)에는 제1 및 제2외부지그(21,22)로부터 상방향으로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 슬라이드홈(23)에 삽입 체결되는 슬라이드 돌기(13)가 형성된 것을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그.
- 청구항 1에 있어서,
상기 구동장치(30)는:
스크류(32)가 제자리 회전 가능하게 체결되는 받침블럭(31);
상기 받침블럭(31)의 일측 상면부에 일체로 형성되어 상기 제1외부지그(21)와 체결되는 고정블럭(33);
상기 받침블럭(31)의 타측 상면부에 이동 가능 가능하게 배치되어 상기 제2외부지그(22)와 체결되는 이동블럭(34);
상기 이동블럭(34)의 하단부에 돌출 형성되어, 상기 스크류(32)가 회전 가능하게 삽입 체결되는 너트블럭(35); 및
상기 받침블럭(31)의 외부에 장착되어 스크류(32)에 회전력을 인가하는 회전 손잡이(36)를 포함하여 구성되고;
상기 받침블럭(31)의 상면부에는 가이드 레일(37)이 돌출 형성되고, 상기 이동블럭(34)과 제2외부지그(22)의 저면부에는 가이드 레일(37)이 삽입 체결되는 가이드 홈(38)이 형성된 것을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그.
- 환자의 고관절 형상 및 손상 정도에 맞게 3D 프린터를 이용하여 인공 고관절 수술용 맞춤형 금속 임플란트(100)를 제작하는 단계;
상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 후가공을 위해 고정시키기 위한 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)를 고분자 수지 소재를 이용하여 3D 프린터로 제작하되, 상기 맞춤형 금속 임플란트(100)의 안착 및 클램핑을 위한 요홈부(10)가 형성된 구조로 제작하는 단계; 및
상기 맞춤형 금속 임플란트(100)를 고정시키기 위한 방향으로 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키기 위하여 금속 소재로 제1외부지그(21) 및 제2외부지그(22)를 제작하되, 내측부에 상기 제1 및 제2내부지그(11,12)가 밀착된 상태로 삽입되는 삽입구(20)가 형성된 구조로 제작하는 단계;
를 포함하고,
상기 요홈부(10)에 안착되는 맞춤형 금속 임플란트(100)가 제1 및 제2내부지그(11,12)를 압착시키는 제1 및 제2외부지그(21,22)의 압착력에 의하여 클램핑된 상태에서, 맞춤형 금속 임플란트(100)에 대한 후가공이 이루어질 수 있도록 하며;
상기 제1내부지그(11) 및 제2내부지그(12)는 맞춤형 금속 임플란트(100)와 직접 접촉되면서도 맞춤형 금속 임플란트(100)의 표면을 보호할 수 있는 폴리아미드 재질로 3D 프린팅된 것임을 특징으로 하는 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 제작 방법.
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| KR1020220087634A KR20240010278A (ko) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법 |
| PCT/KR2022/010571 WO2024014599A1 (ko) | 2022-07-15 | 2022-07-20 | 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법 |
| US18/217,705 US20240016615A1 (en) | 2022-07-15 | 2023-07-03 | Jig for post-processing of customized orthopedic implant and method for manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220087634A KR20240010278A (ko) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR20240010278A true KR20240010278A (ko) | 2024-01-23 |
Family
ID=89511005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220087634A KR20240010278A (ko) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 정형 외과용 맞춤형 임플란트의 후가공을 위한 지그 및 그 제작 방법 |
Country Status (3)
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|---|---|
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| KR (1) | KR20240010278A (ko) |
| WO (1) | WO2024014599A1 (ko) |
Citations (1)
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| KR20160091322A (ko) | 2013-10-15 | 2016-08-02 | 모하메드 라쉬완 마푸즈 | 뼈 재건 및 정형외과용 임플란트 |
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| KR20100100653A (ko) * | 2009-03-04 | 2010-09-15 | 이우형 | 인공치아 가공용 고정장치 |
| FR2986961B1 (fr) * | 2012-02-20 | 2014-02-21 | Michel Brax | Implant orthopedique et procede pour fabriquer un tel implant orthopedique |
| KR102037790B1 (ko) * | 2017-12-05 | 2019-10-29 | 한국생산기술연구원 | 슬라이딩 방식의 컴팩션 제조금형 및 이를 이용한 제조방법 |
| KR102306378B1 (ko) * | 2019-08-28 | 2021-09-28 | 이태경 | 치과 임플란트의 픽스쳐와 지대주 사이의 치밀면 형성법 |
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2022
- 2022-07-15 KR KR1020220087634A patent/KR20240010278A/ko not_active Application Discontinuation
- 2022-07-20 WO PCT/KR2022/010571 patent/WO2024014599A1/ko unknown
-
2023
- 2023-07-03 US US18/217,705 patent/US20240016615A1/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160091322A (ko) | 2013-10-15 | 2016-08-02 | 모하메드 라쉬완 마푸즈 | 뼈 재건 및 정형외과용 임플란트 |
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