KR860001954B1 - 3축 브레이드 직물 신체대용기구 - Google Patents

3축 브레이드 직물 신체대용기구 Download PDF

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Abstract

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Description

3축 브레이드 직물 신체대용기구
제1도는 본 발명의 인대(靭帶)대용 기구에 대한 투시도.
제2도는 제1도의 신체 대용 기구의 브레이드(Braid) 구조에 대한 확대도.
제3도는 브레이딩각의 효과를 나타내는 제1도의 신체대용기구의 하중-변형 거동을 나타내는 도표.
제4도 및 제5도는 본 발명에 따른 특정 인대 대용 기구에 대한 하중-변형 거동을 나타내는 도표.
본 발명은 종방향 하중-변형 거동을 성분물질 및/또는 브레이딩 변수를 변화시켜 용도에 적합하도록 균형을 유지시키면서 용이하게 조절할 수 있는 구조로 균형있게 브레이드된 신규 신체대용 기구에 관한 것이다.
인대는 관절의 골격 성분을 유지시키는 교원질 연조직 속(束)이 연장된 것이다. 상처난 또는 손상된 인대(즉, 전방의 십자인대)의 외과적 처치는 통상 허용되는 인대 대용기구의 부적합성으로 인하여 많은 곤란을 받아왔다. 인대대용 기구에 요구되는 특성은 적당한 크기 및 형태, 생물학적 양립성, 시술시, 환자의 신체에 대한 용이한 부착성, 보수 또는 대체되는 인대 조직과 유사한 고도의 피로 저항성 및 기계적 거동등이다.
후자의 요구되는 특성은 특히 중요한 문제이다. 인대는 강하고 고도의 탄성을 모두 갖추고 있으나, 일반적으로 이러한 성질은 단일 물질에서는 양자가 함께 발견되지 않는다. 예를들면, 정상적인 성인의 경우, 전방의 십자인대는 약 28%의 가역 신도에서 항복점은 약 50kg의 장력에서 나타나고, 파열점은 약 60kg에서 나타난다(통상, 성인의 건은 더 강하나 탄성은 더 작다). 하중을 많이 받는 신체 부위에 대한 단일 합성 물질로 제조된 다수의 인대 및/또는 건(腱)대용 기구가 공지되어 있다[참조 : 미합중국 특허 제3,176,316호, 제3,613,120호, 제4,127,902호, 제4,149,277호, 제4,209,859호, 제4,255,820호, 제4,329,743호, 제4,345,339호, 영국특허 제1,602,834호 및 공개된 유럽 특허원 제51,954호]. 이러한 단일 성분의 신체대용기구는 통상 종 방향 탄성이 불충분하며, 일부는 종방향 파열강도가 부적합하다. 그들의 불충분한 탄성으로 인하여, 이러한 형태의 신체 대용 기구를 소성 변형된 부위와 대체하여 정상적인 해부학적기능, 즉 관절의 굴곡 작용에 필요한 종방향 신도를 달성하지만, 이에 따라 신체 대용 기구의 기계적 기능은 영구히 손상된다.
최근의 미합중국 특허 제 4,246,660호 및 제4,301,554호에는 강도를 부여하는 물질과 탄성을 부여하는 물질과로 이루어진 이형구조(bicomponent structure)인 인대 대용 기구가 기술되어 있다. 이러한 신체대용 기구의 사용으로 상기한 단일성분의 신체 대용 기구에 대한 단점이 경감되었다. 그러나, 상기 특허 제 4,246,660호 및 제4,301,551호에 기술된 신체 대용 기구는 구조가 복잡하고, 환자의 신체에 부착하는 방법이 상당히 복잡한 외과적 처치를 요한다.
인대 대용 기구로써 브레이드된 이형튜브의 용도에 관하여는 최근의 논문에 기술되어 있다[참조 : Eliz-abeth E. Fitzgerald, "Mechanical Bebavior of Bicomponent Braids as Potential Surgical Implants "Master of Science Thesis, Cornell Umiversity, August 1979〕.
폴리머 섬유 2세트가 교직(interweave)된 이러한 신체 대용 기구에서는 강재와 탄성재가 튜브의 벽에 나선형으로 배치되어 있으며, 서로에 대하여 고정된 각도로 배향되어 있다. 섬유의 각 세트는 튜브의 종방향에 대하여 동일한 예각으로 배열되어 있다. 이 신체대용 기구에는 그밖에 단일 성분의 폴리머 필라멘트 코어를 구성시킬 수 있다.
상기한 피츠제럴드의 논문에 기술된 신체 대용 기구는 다소의 본질적인 단점이 있다. 첫째, 나선형으로 배치되어 교직된 두 세트에서 섬유가 동일하지 않기 때문에 신체 대용 기구가 균형을 이루지 못하며 종방향 신장시에 뒤틀리기 쉽다. 둘째, 나선형으로 배열된 탄성 섬유의 세트가 신체 대용기구의 종방향에 대하여 각을 이루고 있기 때문에, 신체대용 기구의 종방향 신장을 일으키는 행위량의 단지 일부분만이 탄성섬유의 신장된 세트에서 축적된 탄성에너지로 전환된다. 상기 행위량의 대부분은 다른 강력섬유세트에 축적되어 탄성에너지로 전환되고, 또한 신장된 격자상 이형브레이드 구조에서 마찰로써 낭비된다.
본 발명의 목적은 장력에 대한 항복 강도 및 종방향 탄성이 인체의 인대의 항복 강도 및 탄성과 비견할만하고, 장력하에서 종방향의 탄성 변형에 대한 저항성이 인체의 인대와 유사한, 간단한 구조의 인대대용 기구를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 신체 대용기구의 종 방향과 거의 동일한 방향으로 배향된 제1 세트의 섬유, 제1세트의 섬유에 대하여 예각인 거의 동일한 브레이딩 각으로 배향된 제2 및 3제세트의 섬유로 이루어지며, 상기한 3종류의 세트중 하나의 섬유는 나머지 둘 또는 하나의 섬유보다 탄성이 큰 제1,제2 및 제3세트의 섬유가 교직되어 이루어지는 3축 브레이드 직물 부재로 구성되는 것을 특징으로 하여 연조직을 보수 또는 대체할 용도로 사용되는 신규 신체 대용 기구를 제공하는 것이다. 본 발명의 신규 신체 대용 기구에 대한 중요한 태양의 하나는 인대 또는 건 조직의 보수 또는 대체용으로 적합한 신체 대용 기구이며, 본 신체대용 기구는 환자의 신체에서 장력을 받는 부위에 대한 대용 기관으로 부착하기에 적합한 서로 반대측의 제1 및 제2 말단부를 가지고 있고, 상기 두 말단부는 신체대용 기구의 종방향을 명확히 규정하며, 제1세트의 섬유는 신체대용 기구의 종방향으로 배향되어 있으며 제2 및 제3세트의 섬유보다 탄성이 크고, 제2및 제3 세트의 섬유는 제1 세트의 섬유보다 항복강도(yield strength) 및 영율(young's modulus)이 크다. 다른 변수를 고정시키고 브레이딩 각을 증가(또는 감소)시킬 경우, 종방향 하중하의 변형에 대한 상기인대 또는 건 대용 기구의 저항은 감소(또는 증가)할 것이다. 인대 또는 건대용 기구에서 제2세트의 섬유는 제3세트의 섬유와 동일한 것이 바람직하다. 본 발명의 인대 또는 건대용기구에 대한 바람직한 디자인은 상기 대용기구의 직물 부재가 원통형 튜브 형태이고, 제1제트의 섬유는 상기 튜브의 종방향으로 배향되어 있으며, 제2 및 제3세트의 섬유는 상기 튜브의 벽에 나선형으로 배치되는 것이다.
본 발명은 상기한 인대 또는 건대용기구외에 혈관 이식용 대용 기구와 같은 다수의 다른 태양으로 구성되며, 여기에서, 직물 부재는 원통형 튜브형태이고 제1 세트의 섬유는 상기 튜브의 종방향으로 배향되어 있으며, 제2 및 제3세트의 섬유는 상기 튜브의 벽에 나선형으로 배치되어 있고, 제1세트의 섬유는 제2및 제3세트의 섬유보다 탄성이 크다.
본 발명은 또한 판상 형태인 심장 판막대용기구도 포함하며, 여기에서 제1세트의 섬유는 판막의 원주 방향으로 배향되어 있고, 제2 및 제3 세트의 섬유보다 항복강도 및 영율이 더 크며, 제2 및 제3 세트의 섬유는 제1세트의 섬유보다 탄성이 더 크다.
여기에서 사용된 "항복 강도" 및 "항복 응력" 이란 용어는 동의어이고, 인체의 인대 또는 합성대용 기구에서 현저한 소성변형(즉, 초기장의 0.2%이상)이 일어나는 점에서의 인장 응력(단위 단면당 힘의 단위)을 의미한다. "영율"이라는 용어는 탄성 변형이 일어난 대상물에 대해 나타난 인장 응력대 종방향 변형의 비를 의미한다. "탄성"이라는 용어는 장력을 받은 물체의 회복 가능한 신도, 즉, 상기한 항복 응력에서의 신도 %(초기 길이에 대한 %)를 의미한다. "고탄성" 물질(즉, 고도의 탄성을 나타내는 물질)이란 탄성변형에 대해 고도의 저항성이 있는가(고영율), 없는가 (저영율)에 대한 것임을 주목해야 한다.
본 발명은 인대 대용 기구에 대한 바람직한 태양을 참고로 하여 상세히 기술한 것이다. 그러나, 본 발명의 영역은 이러한 태양의 참조로 제한되는 것이 아니며, 특허 청구범위의 영역에 의해서만 제한되는 것이다. 제1도에 나타낸 본 발명의 인대 대용기구 1은 대용기구의 종방향의 양 말단 5 및 7을 갖는 3축 브레이드 직물부재 3으로 구성된다.
제1도에 나타난 태양에서 신체 대용기구 1 및 직물부재 3은 일치하지만 항상 그렇지는 않다(하기할 것임). 제1도의 직물부재 3은 시임리스(seamless) 원통형 튜브의 형태이며, 제1도에는 직물부재 3의 브레이드 구조의 일부만 나타나 있으나, 상기 브레이드 구조인 부재 3으로 말단부 5에서 말단부 7의 전장에 걸쳐 연장되어 있다.
제2도는 직물부재 3의 브레이드 구조의 확대도이며, 도면에서 수직방향이 신체 대용기구의 종방향이다.
직물부재 3은 제1, 제2 및 제3세트 9,11 및 13의 섬유가 교직(interwoven)되어 이루어진다. 제1세트 9의 섬유는 경사방향 즉 신체 대용 기구의 종방향으로 곧게 배향되어 있다. 제2 및 제3세트 11 및 13의 위사 섬유는 관상 직물부재 3(제1도 참조)의 벽에 나선형으로 배치되어 있으며, 제1세트 9의 섬유에 대하여 예각인 동일한 브레이딩 각 A(제2도 참조)로 배향되어 있다. 제1세트 9의 각 섬유는 제2세트 11 및 제3세트 13의 섬유 사이에 유지된다. 세트 11 및 13의 위사 섬유는 서로에 대하여 2업 2다운(2up 2down) 방식으로 배열하는 것이 바람직하며, 세트 9의 섬유에 대해서는 1업 1다운 방식으로 배치되는 것이 바람직하다. 세트 11 및 13의 섬유를 서로 1업 1다운이나, 또는 2업 1다운 방식과 같이 배치하여 다른 브레이드 무늬를 대신 사용할 수 있다. 제2도에서 브레이딩각 A는 약 30°이다. 직물 부재 3에서의 모든 섬유는 직경이 동일한 원형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 경우에 따라, 세트 11 및 13의 하나 또는 양쪽 모두의 여러 섬유를 염색하여 대용기구가 받는 장력 및 신도의 정도를 나타내기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를들면, 제1도에 예시한 바와 같이, 각 나선형 세트의 두 섬유를 염색할 수 있다. 신체 대용 기구에 장력을 받을 경우에, 염색된 섬유 사이의 간격은 신체 대용 기구에 대한 인장하중 및 변형 사이의 예정된 관계에 따라 증가한다. 따라서, 초하중을 부하한 상태에서 이식하는 것이 바람직할 경우, 외과의는 신체 대용 기구의 바람직한 상태의 초하중에서 염색된 섬유의 바람직한 간격을 나타내는 선형 게이지를 준비할 수 있다.
제2도에 묘사된 바와 같은 3축 브레이드 직물 및 그들을 상이한 모양(예를 들어, 평판, 튜브, 팻치, 스트립 등)으로 제조하는 방법은 브레이드 폴리머 제품의 제조분야 전문가들에게 공지되어 있다 〔참조 : 미합중국 특허 제4,191,218호, 제4,192,020호 및 제4,297,749호〕. 가능한 브레이딩 각은 약 10°내지 약 80°이다. 인대대용 기구로서 부재 3과 같은 3축 브레이드 직물부재를 사용할시의 장점은 부재를 간단한 고정 또는 봉합 기술에 의하여 환자의 신체(예를 들어, 관절로 조합되는 두 골격 또는 절단된 인대의 양 말단)에 양 말단부 5 및 7을 부착하여 장력을 준 상태에서 용이하게 이식할 수 있다. 본 발명의 인대 또는 건대용 기구는 3축 브레이드 직물부재 외에도 환자의 신체에 신체 대용 기구를 고정시키기 위해 직물부재의 말단부에 부착시키는 독특한 장치(미합중국 특허 제 4,246,660호 참조)를 포함한다.
제1도 및 제2도에서 도시한 인대대용기구 1에서, 세트 9의 수직으로 곧게 배향된 섬유는 나선형으로 배열된 세트 11 및 13의 섬유보다 탄성이 더 크며, 반면 세트 11 및 13의 섬유는 세트 9의 섬유보다 항복강도 및 영율이 더 크다. 그 결과, 세트 9의 섬유는 필요한 탄성이 있는 인대 대용 기구를 제공하고, 반면 세트 11 및 세트 13의 섬유는 혼성 대용기구 제품의 경방향의 인장 변형에 대해 필요한 강도 및 저항성을 제공한다. 제3도에서 곡선 C는 신체 대용기구 1(초하중을 받지 않은)에 적용된 축방향 인장하중-축방향 신도 곡선(%)을 나타낸 것이다. 초기에는 하중이 세트 9의 탄성 섬유에 의해 지탱되기 때문에 하중대 신도 곡선의 경사는 매우 적다. 그러나, 신도가 증가함에 따라, 세트 11 및 13의 나선형으로 배치된 섬유는 신도의 방향으로 더욱 동조하게 된다. 신체대용 기구에 대한 하중대 신도 곡선의 경사는 점 P3의 부근에서 급격히 증가한다. 결국은, 신체 대용기구의 항복점은 세트 11 및 13의 섬유의 직물 조립품의 항복점과 거의 일치한다. 신체대용 기구 1의 주요 특성은 신체 대용기구의 경방향으로 세트 9의 탄성섬유가 배향하는 것이며, 이와 같은 세트의 신장된 섬유에 다량의 탄성 에너지를 축적할 수 있다는 점이다. 탄성 에너지는 대용 기관이 신장하는 동안 세트 11 및 13의 섬유에 의해서 세트 9의 섬유에 축적된다. 단지 소량의 적용된 행위량만이 마찰로 낭비된다.
본 발명의 신체대용 기구에서 교직된 3세트의 섬유는 천연 섬유(실크) 및 무기섬유(스테인레스 스틸)도 사용 가능하지만 합성 폴리머 물질로 제조하는 것이 바람직하다. 경우에 따라, 생물학적으로 재흡수 가능한 섬유를 사용할 수도 있다.
제2 및 제3세트의 섬유는 동질이고 수에 있어서도 동일한 것이 바람직하다. 신체 대용기구 1과 같은 본 발명의 인대 및/ 또는 건대용 기구에서 제1세트의 탄성 섬유는 폴리우레탄 폴리머, 실리콘 탄성체, 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체, 스판덱스형의 폴리우레탄/폴리에테르 블록 공중합체, 스판덱스형의 폴리우레탄/폴리에스테르 블록 공중합체 및 경(硬)탄성 폴리프로필렌에서 선택된다.
신체 대용 기구에서 제2 및 제3세트의 강력하고 딱딱한 섬유는 플리에틸렌 테레프탈레이트, 나이론, 케블라(델라웨어주 윌밍턴 소재의 E.I. duPont de Nemours & co.)와 같은 방향족 폴리아마이드 폴리머, 이소택틱 폴리프로필렌, 폴리글리콜산 및 폴리락트산 등에서 선택된다.
기타의 적합한 물질은 고분자 화학분야의 전문가는 용이하게 알 수 있다. 특정 실시예를 하나 들면, 신체대용 기구 1의 제1세트 9의 섬유는 하이트렐(Hytrel, DuPont)과 같은 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체이고, 세트 11 및 13의 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조할 수 있다.
다른 섬유의 조합을 다음에 열거하였다(한정하는 것이 아님).
Figure kpo00001
Figure kpo00002
본 발명의 신체 대용 기구에서 3종류 세트의 섬유로 선택된 물질및 신체 대용 기구의 전체 형태 및 치수는 차치하고, 신체대용 기구, 즉, 제1도 및 제2도에서 신체대용 기구 1의 기계적 특성은 다양한 브레이딩 변수 즉, 섬유직경, 브레이딩각, 브레이딩장력, 권취밀도, 3종류 세트에서의 섬유수의 비율, 브레이딩 무늬 등에 의해서 영향 받는다. 제2도에서, 각 A로 나타낸 브레이딩 각은 상당히 중요하다.
제3도에 도시한 바와 같이, 축방향 하중의 변형에 대한 신체 대용 기구 1의 저항성은 브레이딩 각이 감소함에 따라 증가한다(곡선 A 및 곡선 D). 더우기, 신체대용 기구의 현저한 소성변형 또는 파열이 시작되는 점에서 신체대용기구 1(초기 길이에 대한 백분율)의 신장 %는 브레이딩 각이 감소함에 따라 감소한다. 다른 모든 변수가 고정되었다면, 신체 대용 기구 1의 하중-변형 거동은 브레이딩 각을 변화시킴으로써 보수 또는 대체해야 할 신체의 인대 또는 건의 하중-변형 거동과 근사하게 조절할 수 있다. 또한, 다른 모든 변수를 고정시키고, 제2 및 제3세트의 섬유가 동질이고 수가 같을 경우에, 신체대용 기구 1의 하중-변형 거동은 대용기구의 균형을 유지하면서 상기 3종류의 세트의 숫자비를 1(경방향) : 1 (나선형) : 1(나선형) 내지 0.5(경방향) : 1(나선형) : 1(나선형)으로 변화시켜서 조절할 수 있다.
기계적 특성 외에도, 본 발명의 신체대용 기구의 벽면의 다공성은 섬유직경, 브레이딩 장력 및 권취 밀도와 같은 브레이딩 변수를 변화시켜서 예상할 수 있는 방법으로 다양하게 할 수 있다.
경우에 따라, 비교적 고다공성은 신체대용 기구의 직물부재의 벽 내부로의 조직성장을 가능케 하며, 반면 그것이 필요치 않을 경우에는 다공성을 낮추어 그러한 성장을 최소화한다. 일반적으로, 내부로의 조직성장은 영구적인 신체대용 기구에서는 바람직하지만 일시적인 신체대용 기구에서는 바람직하지 않다.
본 발명의 인대 및/또는 건대용 기구의 3브 축레이드 직물부재는 제1도에 나타낸 원통형 튜브와 다른 형상일 수 있다. 따라서 직물부재는 평평하게 원통형 튜브 형상일 수도 있다. 다른 예로써, 인대 및/또는 건대용 기구의 직물부재는 평평하게 신장된 띠모양일 수 있으며, 그것은 제1세트의 경방향으로 곧게 배향된 탄성섬유를 단일평면에 배열하고, 제2 및 제3세트의 각 섬유를 일정한 브레이딩 각을 유지시키면서 지그재그 방식(미합중국 특허 제4,191,218호의 제9도 참조)으로 상기 평면을 가로지르게 하는 것이다.
본 발명은 결코 인대 및/또는 건대용 기구로 제한되는 것이 아니며, 그외에 다른 연질조직구조(즉, 혈관)에 대한 대용 기구도 포함된다. 따라서, 대동맥 이식용 대용기구와 같은 본 발명의 혈관 대용기구는 제1도에 나타낸 대용기구 1과 동일한 형상(단, 직경은 다양화할 수 있다)일 수 있다. 그러나, 혈관대용기구에 있어서, 세트 9,11 및 13의 섬유는 모두 탄성이 있으며, 경방향으로 배향된 세트 9의 곧은섬유가 다른 두세트의 섬유보다 다소, 바람직하게는 더욱 큰 탄성이 있는 것이 바람직하다. 따라서 관모양의 혈관대용 기구는 경방항으로 고탄성일뿐 아니라 직경방향으로도 상당한 탄성이 제공되므로 생체내의 박동하는 혈류에 적응할 수 있다. 경우에 따라, 그러한 관상혈관 대용 기구에는 불투과성 탄성내부코팅제 또는 관상 삽입재를 포함할 수 있다.
그외에, 본 발명의 심장 판막대용 기구는 대용기구의 원주방향을 규정하는 원형기판 및 기판으로부터 뻗은 다수의 수평다리로 구성된 프레임, 및 통상의 방법으로 프레임에 부착되는 판상형태인 다수의 3축브레이드 직물부재로 이루어지며, 그들은 판막으로 작동중에는 심장판막과 같은 기능을 한다. 바람직하게는, 상기 각 직물부재에 있어서, 제1세트의 섬유는 판막이 개방위치에 있을 경우에는 판막의 원주방향으로 배향되고, 제2 및 제3세트의 섬유는 제1세트의 섬유와 지그재그 방식(미합중국 특허 제4,191,218호의 제9도참조)으로 가로질러 있으며, 제1세트의 섬유는 제2 및 제3세트의 섬유보다 항복 강도 및 영율이 크고, 제2 및 제3 세트의 섬유는 제1세트의 섬유보다 탄성이 크다. 따라서, 인공심장판막 대용기구는 심장판막대용기구의 프레임의 원형기판에 대해서 통상 직각 방향으로 탄성 신장할 수 있다.
연질 조직을 보수 또는 대체하는데 있어서 본 발명의 신체대용기구의 사용은 간단한 외과적 처치에 의해서 할수 있다. 상체를 입거나 손상된 연조직을 제거한 후, 본 발명의 신체대용기구의 말단을 골격(즉, 접골용 스테이플로) 또는 연조직 (즉, 봉합하여)에 용이하게 부착할 수 있다. 본 발명의 신체대용 기구는 풀어지게하지 않고 필요한 길이로 절단할 수 있다. 필요시에는, 본 발명의 두관상 대용 기구의 말단과 말단을 용이하게 접합시킬 수 있다. 3축 브레이드직물 부재의 모서리에서 섬유의 자유 말단이 닳는 것을 방지하기 위해서 적합한 코팅재에 부재의 말단을 침지시키거나 또는 초음파 용접으로 서로 융합시킬 수 있다. 본 발명의 인대 및/또는 건대용 기구는 사용전에 축 방향 인장하중(60 lbs)을 몇회 가하고 해소시킴으로써 전처리할수 있다. 전방의 십자인대 대용기구에 있어서, 대용기구는 경방향으로 초하중을 준상태에서 이식하는 것이 바람직하다. 그렇게하여 이식된 대용기구에서 관찰된 하중-변형 거동은 제3도에 점선으로 표시한 가로 좌표 및 세로 좌표로 정의된 곡선 C상의 원점 0'에 비례한다.
본 발명의 인대대용 기구는 참조문헌에 기술된 바와 같은 통상의 기술로 환자의 신체에 부착할 수 있다 〔참조 : The article by James, S.L., "Biomechanics of knee Ligament Reconstruction", Clin. Orthoped. and Related Res., No. 146, pp. 90-101(Jan-Feb. 1980)〕. 신체대용 기구(신체대용기구 1)의 길이방향의 말단부를 짧게 한번 포개며(즉, 겹쳐서), 환자의 신체에의 부착은 이 겹쳐진 부분에서 수행한다. 절단된 건의 외과적 결합은 절단된 건의 한쪽 자유 말단부에 본 발명의 관상대용기구를 접속시키고, 건의 두부분을 외과적으로 결합시킨 후, 절단된 건의 각 두부분에 대용기구를 부착하여 용이하게 할 수 있다. 대용기구는 건의 치유를 보조하기 위해서 도움이 되며, 완전히 치유된 후에 제거할 수 있다.
브레이딩 및 기타 변수를 적절히 선택함으로써, 다양한 인체의 인대 및 건의 기계적 특성을 본 발명의 신체대용 기구에 의하여 매우 근사하게 할 수 있다. 그러한 조화를 위하여 신체대용 기구는 약 75kg 이상의 인장 파열점을 나타내고, 초하중을 부하한 후에 대용 기구의 초하중 상태 및 신장상태에서 시작하여 실질적으로 회복 가능한 인장 신도의 범위 이상이고, 초하중이 부하된 길이의 약 25%이상에서 총 하중치가 약 200kg(초하중을 부하한 길이에 대한 변형단위) 내지 약 600kg/(초하중을 부하한 길이에 대한 변형단위)를 나타내는 것이 바람직하다. 바람직한 특성이 있는 신체대용 기구 1에 대한 두 실시예를 하기 하였다. 이러한 실시예를 본 발명을 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
[실시예 1]
세트 9-경방향 섬유-48올-하이트렐형(Hytrel Type)5556 폴리에스테르/폴리에테르블록공중합체 모노필라멘트(E. I. dupont de Nemours & Co. Wilmington, Del.)-220 데니어.
세트 11-나선형 섬유-220데니어 46올 다크론형 52 폴리에틸렌 테레프탈레이트 가연된 멀티 필라멘트(dupccnt) 및 디앤드씨 녹색염료 6번(D & C dye No. 6)으로 염색한 다크론형 55 폴리 에틸렌 가연된 멀티 필라멘트(dupont).
세트 13-나선형 섬유-세트 11과 동일 대용 기구의 형태-길이 1.5인치, 원주 21mm인 평평한 원통형 튜브.
브레이딩 각-45°
세트 11 및 13의 브레이딩 조직-2업 2다운.
세트 11 및 13의 권취밀도-인치당 픽(PicK) 수 35.
브레이딩장력-경방향 섬유에 대해서는 50 내지 55kg 나선형 섬유에 대해서는 브레이더 캐리어 스프링이 30Z.
상기 대용기구에 대해 나타난 하중-변형 거동은 제4도에 나타나 있다(원점은 무장력 상태에서 설정하였다). 대용 기구는 인장파열점이 250lbs(=113kg)으로 나타났다. 대용 기구에 10lbs(20% 변형)의 초하중을 부하했을 경우, 인장 파열점은 초하중이 부하된 대용기구 길이의 37% 범위 이상(무장력 상태길이의 44%와 동일)에서 (250-10)lbs/(0.37 변형 단위)=295kg/(변형 단위)의 총 하중치가 나타났다. 초하중이 20lbs일 경우에는, 대용기구는 (250-20)lbs /(0.31 변형단위)=340kg/(변형단위)의 거의 일정한 하중치가 나타난다. 뚜렷한 항복점은 파열되기 전에는 관찰되지 않는다.
[실시예 2]
세트 9-경방향 섬유-48올-라이크라형(Lycra Typc) 127스판덱스형 폴리우레탄/폴리에테르블록 공중합체 유합 멀티필라멘트(dupont)-280데니어.
세트 11 및 13-나선형 섬유-실시예 1과 동일대용 기구의 형태-실시예 1과 동일(단, 튜브의 원주는 19mm).
브레이딩 장력-경방향 섬유에 대해서 20 내지 25g, 나선형 섬유에 대해서 브레이더 캐리어 스프링 30Z
상기 대용기구에 대한 하중-변형 거동은 제5도에 나타나 있다(원점은 무장력 상태에서 설정). 대용기구의 인장 파열점은 202lbs(92kg)으로 나타났다. 대용 기구에 7lb의 장력 (40% 변형)을 초하중으로 부하했을 경우, 초하중이 부하된 대용기구의 길이의 29%이상의 범위(무장력 상태 길이의 40%와 동일)에서 총하중치는 (202-7)lbs/(0.29 변형단위)=305kg/(변형단위)로 나타날 것이다. 20lbs의 초하중을 부하할 경우, 대용기구는 (202-20)lbs/(0.23 변형단위)=360kg/(변형단위)의 거의 일정한 하중치를 나타낸다. 뚜렷한 항복점은 파열되기 전에는 관찰되지 않았다.

Claims (10)

  1. 거의 동일한 방향으로 배향된 제1 세트의 섬유, 및 제1세트의 섬유에 대하여 거의 동일한 예각의 브레이딩 각으로 배향된 제2 및 제3세트의 섬유로 이루어지고, 상기한 3종류의 세트중 하나의 섬유는 나머지둘 또는 하나의 섬유보다 탄성이 크며, 상기한 브레이딩 각이 약 10°내지 약 80°로 제1, 제2 및 제3세트의 섬유가 교직되어 이루어지는 3축-브레이드 직물 부재로 구성되는 것을 특징으로하는 연조직보수 또는 대체용 신체대용기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1세트의 섬유가 상기한 제2 및 제3세트의 양 섬유보다 탄성이 큰 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신체대용기구가 환자의 신체에서 장력을 받는 부위에 대한 신체대용기구로 부착하기에 적합한 서로 반대측의 제1 및 제2 말단부를 가지며, 상기 두 말단부는 그들 사이의 신체대용기구의 종방향을 명확히 규정하며, 제1세트의 섬유는 실질적으로 신체대용기구의 종방향으로 배향되어 있으며, 제2 및 제3 세트의 섬유는 제1 세트의 섬유보다 항복 강도 및 영율이 크며, 인대 또는 건 조직 보수대체용에 적합한 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2세트의 섬유는 상기 제3세트의 섬유와 동질이며, 상기 제1세트의 섬유는 폴리에스테르/폴리에테르 블록 공중합체이고, 상기 제2 및 제3 세트의 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조되는 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  5. 제3항에 있어서, 상기 3축 브레이드직물 부재가 원통형 튜브형태이고, 상기 제1세트의 섬유는 상기 튜브의 종방향으로 배향되고, 상기 제2 및 제3세트의 섬유는 상기 튜브의 벽에 나선형으로 배치되는 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  6. 제3항에 있어서, 상기 3축 브레이드직물부재가 대용기구에 장력을 받을시 신장정도를 시각적으로 나타내는 장치를 포함함을 특징으로하는 신체대용기구.
  7. 제3항에 있어서, 상기 3축 브레이드 직물 부재가 제1, 제2 및 제3세트의 합성폴리머섬유의 교직으로 이루어지며, 상기 제2세트의 섬유는 상기 제3 세트의 섬유와 동질이고, 상기 신체대용기구의 인장 파열점이 약 75kg이상이고, 상기 신체대용기구가, 초기 초하중을 부여한후, 신체대용 기구의 초기초하중 길이의 약 25% 이상의 실질적으로 회복가능한 인장신도 범위에서 약 200kg/(변형단위) 내지 약 600kg/(변형단위)의 총하중치를 나타내는 것을 특징으로하는 신체대용기구.
  8. 제2항에 있어서, 상기 3축 브레이드 직물부재가 원통형 튜브형태이며, 상기 제1 세트의 섬유가 상기 튜브의 종방향으로 배향되고, 제2 및 제3 세트의 섬유는 상기 튜브의 벽에 나선형으로 배치되는 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1세트의 섬유가 상기 제2 및 제3세트의 섬유보다 탄성이 낮은 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
  10. 제9항에 있어서, 상기 신체대용기구가, 신체 대용기구의 원주 방향을 한정하는 원형기판 및 기판으로부터 연장된 간격이 있는 수평다리 다수를 갖는 프레임, 및 판막의 작동동안 심장판막의 기능을 갖게하는 방법으로 상기 프레임에 부착되는 판상의 다수의 상기 3축 브레이드 직물 부재로 이루어지며 : 상기 직물 부재 각각에서 제1세트의 섬유는 판막이 개방 위치에 있을 경우에 판막의 원주방향으로 배향되고, 제2및 제3세트의 섬유는 제1세트의 섬유와 지그재그 방식으로 가로질러 있으며, 제1세트의 섬유는 제2 및 제3세트의 섬유보다 항복강도 및 영율이 큰 것을 특징으로하는 신체 대용기구.
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