WO2017150782A1 - 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치 - Google Patents

탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치 Download PDF

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WO2017150782A1
WO2017150782A1 PCT/KR2016/009765 KR2016009765W WO2017150782A1 WO 2017150782 A1 WO2017150782 A1 WO 2017150782A1 KR 2016009765 W KR2016009765 W KR 2016009765W WO 2017150782 A1 WO2017150782 A1 WO 2017150782A1
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WO
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motor driver
frame
leg
motor
actuator
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PCT/KR2016/009765
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박일형
오창욱
이현우
정상현
박철우
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경북대학교 산학협력단
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Publication date
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    • A61F5/00—Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices
    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
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    • A61F5/01—Orthopaedic devices, e.g. splints, casts or braces
    • A61F5/04—Devices for stretching or reducing fractured limbs; Devices for distractions; Splints

Definitions

  • the present invention relates to an external fixation device having a removable actuator, and more particularly, to an external fixation device having a removable actuator having a structure that can be automatically mounted and applied to various affected parts.
  • Minimally invasive fracture reduction surgery is a fracture reduction operation that minimizes the incision to the patient.
  • a real-time X-ray imaging device such as C-ARM is used to perform corrections to return misplaced bones and correct them. Fix the corrected bone fragments by inserting the intramedullary nail.
  • the external fixation device used in the bone reduction surgery connects the fixing member and the upper frame and the lower frame to fix the fractured or deformed bone fragments on the upper frame with respect to the upper frame, and the relative length of the upper frame and the lower frame is changed by the length change. It includes a variable leg that allows for corrective force to be applied to the bone while changing its position. Moreover, the drive member which changes the length of the variable leg of an external fixing device may be provided in a variable leg, or a removable actuator may be used separately from an external fixing device.
  • the removable actuator can be automatically mounted to the external fixing device, it is possible to easily grasp the previous state of the variable leg is provided with a removable actuator that can successfully perform the correction of fractured or deformed bones An external fixation device is provided.
  • an external fixation device having a removable actuator for correcting fractures or deformed bones, the first frame through which the bone, the bone penetrates the first A second frame spaced from the frame, each having a threaded first leg and a second leg, the variable leg of varying length and a ball joint connected to the first leg and mounted on the second frame, And a motor connecting member that rotates by the rotational force provided by the removable actuator, wherein the motor connecting member forms a hollow portion for accommodating the motor driver socket, the motor driver socket coupled to the ball joint and having a detachable space in which the removable actuator is detached.
  • the external fixing device can be automatically mounted to the external fixing device, and the external fixing device having a removable actuator which can easily grasp the previous state of the variable leg to successfully perform the correction of the fractured or deformed bone. Can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view of an external fixation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a ball joint of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view of the coupling state of the ball joint and the motor connection member of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a motor connecting member of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a removable actuator of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a motor driver of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a coupling state of a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B are views illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are cross-sectional views illustrating a disconnected state and a coupled state of the motor connection member and the motor driver of the external fixing apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.
  • 11A and 11B are views illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an identification process of an identifier sensor of an external fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 14A to 14C are views illustrating an identification process of an identifier sensor of an external fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • first frame 20 second frame
  • pin member 65 lower space
  • motor driver plug 235 proximity sensor
  • variable leg identifier 280 identifier sensor
  • FIG. 1 is a perspective view of an external fixation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view showing a ball joint of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a view of the coupling state of the ball joint and the motor connection member of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a view showing a motor connecting member of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view showing a removable actuator of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a motor driver of the external fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a view illustrating a coupling state of a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B are views illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are cross-sectional views illustrating a disconnected state and a coupled state of the motor connection member and the motor driver of the external fixing apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.
  • the external fixation device 80 is an external fixation device having a detachable actuator for correcting a fractured or deformed bone, and includes a first frame 10 and a second frame. 20, the variable leg 30, the ball joint 70, the motor connecting member 160, the removable actuator and the fixing member 40.
  • the first frame 10 and the second frame 20 are members constituting both ends and upper and lower portions of the external fixing device 80. In some cases, the first frame 10 and the second frame 20 are used as the upper frame. Can be regarded as a lower frame.
  • the first frame 10 and the second frame 20 are penetrated through such that bones of the arm or leg of the patient can pass through the inside of the first frame 10 and the second frame 20.
  • the penetrating bar external fixation device 80 may surround the fractured or deformed bone portion.
  • the penetrating shape may be a variety of shapes such as a circle and a polygon, and the shape is not limited as long as it can surround the arm or leg of the patient.
  • any one or more frames of the first frame 10 and the second frame 20 may be formed of a plurality of subframes, and each subframe may be connected with a fastening tool such as a bolt and a nut.
  • the external fixation device 80 is mounted from the end of the leg or arm of the patient to surround the fractured or deformed bone part.
  • the fastening device 80 may be directly mounted on the fracture or the deformed bone part after the fastening between the subframes and the unwinding subframes.
  • the variable leg 30 is a member connecting one end to the first frame 10 and the other end to the second frame 20 to connect the first frame 10 and the second frame 20.
  • the variable leg 30 includes a first leg 33 having a male thread and a second leg 35 having a cylindrical shape having a female thread for screwing with the male thread, and screwing the male thread with the female thread.
  • the overall length of the variable leg 30 may be changed by screwing and unscrewing the process, and as a result, the relative position and attitude of the first frame 10 and the second frame 20 may be changed.
  • variable leg 30 may be connected to the first frame 10 through the spherical joint 25 and the first frame 10 may be connected to the second frame 20 through the ball joint 70.
  • angle formed by the second frame 20 and the variable leg 30 may vary.
  • a nut-shaped shaft fixing device 31 may be installed on the first leg 33 on which the male thread is formed, and the shaft fixing device 31 may have a nut shape of the bar first leg 33. It may be positioned on the first leg 33 by screwing with the male thread, and may move up and down on the first leg 33 through a screw tightening and loosening process.
  • the shaft fixing device 31 is moved on the first leg 33 to a position where the lower end of the second leg 35 comes into contact with the second leg 35.
  • variable legs 30 may be six, but the number of the variable legs 30 may vary depending on the type and purpose of the surgery.
  • the ball joint 70 is a member that connects the variable leg 30 and the lower frame, which is the second frame 20, together with the motor connecting member 160, which will be described later, to the first leg 33 of the variable leg 30.
  • a ball housing 50 having a connected ball shaft 57, a ball 55 formed at an end of the ball shaft 57, a second groove 20, and a fitting groove 53 into which the ball 55 is fitted; It may include a pin member (63).
  • the ball 55 is formed with a through hole 60 passing through the center of the ball 55, the outer surface of the ball housing 50, a pair of insertion holes facing in the direction crossing the fitting groove 53 A ball housing 50 is formed, and the rod-shaped pin member 63 passes through the through hole 60 of the ball 55 through one of the insertion holes 59 of the ball housing 50. Passing through the other insertion hole 59, the pin member 63 spans the pair of insertion holes 59 and may simultaneously pass through the through hole 60 of the ball 55.
  • the through-hole 60 of the ball 55 may have the same diameter as the diameter of the pin member 63 in the center bar pin member 63 is fitted to the center of the through-hole 60 and the ball 55.
  • the through-hole 60 portion on the spherical surface of the ball 55 may have a slit shape, the area of which is larger than the cross-sectional area of the pin member 63. Pivoting movement of the ball 55 can be ensured.
  • a lower space 65 is formed below the ball housing 50, and the protrusion 181 of the motor driver socket 190 of the motor connection member 160, which will be described later, is fitted into the lower space 65.
  • the rotational force of the bar removable actuator is transmitted to the ball housing 50 through the motor connecting member 160 so that the ball housing 50 rotates.
  • ball housing 50 two ball housings 50 form a group adjacent to each other, and a total of three groups are installed at predetermined intervals.
  • installation manner of the ball housing 50 may vary and is not limited to the above-described manner.
  • variable leg 30 has no means for changing the length of the variable leg 30 therein, and the aforementioned ball housing 50 is not present. Due to the structure of), the ball housing 50 is rotated using a removable actuator separate from the external fixing device 80, and as a result, the first leg 33 connected to the ball housing 50 is rotated so that the first leg ( The length of the variable leg 30 is changed by screwing and loosening between 33 and the second leg 35.
  • the variable leg 30 is lighter in weight and lighter in weight, which is convenient to carry, and it is possible to apply a variable leg that does not include a metal material, or to apply some metal material. Even if it is included, it is possible to minimize the area displayed on the radiographic image to obtain an excellent radiographic image.
  • the motor connecting member 160 is a member that transmits the rotational force of the removable actuator to the ball joint 70 and the first leg 33 to cause screwing and loosening between the first leg 33 and the second leg 35.
  • the motor connection member 160 may include a motor driver socket 190, a collet 170, a fixing ring 180, a first coil spring 173, and a first housing 161.
  • the motor driver socket 190 has a protrusion 181 formed thereon, and the protrusion 181 is inserted into the lower space 65 of the ball housing 70 so that the motor driver socket 190 and the ball housing 70 are formed.
  • a binding space 185 to which the motor driver plug 210 to be described later may be detached may be formed at a lower portion thereof.
  • the collet 170 is a member that blocks or permits rotation of the motor driver socket 190 while being in close contact with or spaced from the motor driver socket 190, and the collet 170 forms a hollow part for receiving the motor driver socket 190.
  • the fixing ring 180 to be described later applies an external force to the collet 170, the hollow portion of the collet 170 is narrowed, and the split portion 165 of the collet 170 closely adheres to the motor driver socket 190.
  • the fixing ring 180 falls from the collet 170, the hollow part widens and the collet 170 is also spaced apart from the motor driver socket 190 so that the motor driver socket 190 can rotate. do.
  • the fixing ring 180 is a member that applies the force to the collet 170 to bring the collet 170 into close contact with the motor driver socket 190.
  • the fixing ring 180 is formed by the elastic force of the first coil spring 173 to be described later.
  • the collet 170 is pressurized, whereby the division part 165 of the collet 170 is in close contact with the motor driver socket 190, and conversely, a force greater than the elastic force of the first coil spring 173 is reversed.
  • the fixing ring 180 is moved in the opposite direction, such that the division part 165 of the collet 170 may be spaced apart from the motor driver socket 190.
  • the portion of the motor driver socket 190 to which the split portion 165 of the collet 170 is in close contact may be circular or polygonal.
  • the first coil spring 173 is a member that applies an elastic force to the fixing ring 180 and pushes the fixing ring 180.
  • the first coiling spring 173 surrounds the collet 170 and catches the collet 170.
  • the elastic force may be applied to the fixing ring 180 while being positioned between the 163 and the fixing ring 180.
  • the first housing 161 is a member that forms the outline of the motor connection member 160.
  • the removable actuator is a member that provides rotational force to the variable leg 30 to change the length of the variable leg 30, and may include a surgical actuator 90 and a portable actuator 100.
  • the surgical actuator 90 may be used in the case of correction of fractured or deformed bones, or in the case of being able to be corrected by one-step one-time correction by a medical staff with a simple deformation, and the motor 93 may be used.
  • It may include a drive unit 97 and a surgical actuator frame 91 to which the drive unit 97 is mounted.
  • the drive unit 97 may include a motor 93 with an encoder and a motor driver 95 which is connected to the motor 93 and is a power transmission member rotating by the power of the motor 93, and the motor 93.
  • the encoder is attached to the bar rotation direction and speed can be adjusted, and the drive unit 97 consisting of the motor 93 and the motor driver 95 can be grouped by two mounting brackets to form one power group. .
  • the surgical actuator frame 91 is a member on which the drive unit 97 including the motor 93 is installed, and the shape of the surgical actuator frame 91 is the first frame 10 and the second frame 20. It may be the same as the shape of the present invention, in the case of the present invention, six variable legs 30 and six ball housings 50 accordingly, so that the six drive units 97 are installed in the surgical actuator frame 91 do. At this time, three power groups are installed in the surgical actuator frame 91 in one power group unit composed of two driving units 97, and the installation position of one power group on the surgical actuator frame 91 is provided. Is a position corresponding to the position of the ball housing 50 mounted on the second frame 20.
  • the surgical actuator frame may be formed of a plurality of subframes, and each subframe may be connected with a fastening tool such as a bolt and a nut.
  • a fastening tool such as a bolt and a nut.
  • the portable actuator 100 may be used when gradual correction is necessary in consideration of the recovery of nerves and blood vessels due to severe deformation of the bone, and is a driving member used by a medical staff or a patient to perform gradual correction after surgery.
  • a medical staff or a patient to perform gradual correction after surgery.
  • the patient can carry out the self-calibration according to the gradual calibration plan while carrying the portable actuator 100.
  • the patient can perform the calibration by themselves according to the predetermined plan stored in the planning server without the help of the medical staff. Can be obtained.
  • the portable actuator 100 may be composed of two drive units 110 consisting of a motor 105 and a motor driver 107.
  • the two drive units 110 may be tied together by a mounting bracket to form a power group. It may be a portable actuator 100. Therefore, the portable actuator 100 can rotate the two ball housings 50 at the time of one calibration, thereby changing the length of the two variable legs 30.
  • the detachable actuator includes motor drivers 95 and 107 which are rotated by the motors 93 and 105 and the motors 93 and 105 as described above, and the motor drivers 95 and 107 include the motor driver plug 210, The sleeve 217, the second coil spring 215, the motor key 220, and the second housing 200 may be included.
  • the motor driver plug 210 has a protruding plug 203 inserted into the detachable space 185 of the motor connecting member 160 at the front thereof, and the sleeve 217 is located behind the motor driver plug 210.
  • the locking jaw is formed, and the second coil spring 215 is positioned between the locking jaw of the motor driver plug 210 and the sleeve 217 to apply an elastic force to the motor driver plug 210, and the motor key part 220.
  • the second housing 200 forms the outer periphery of the motor drivers 95 and 107 and moves forward by the locking jaw of the motor driver plug 210 that is advanced by the elastic force of the second coil spring 215.
  • One end of the housing 200 may push the fixing ring 180 of the motor connecting member 160 against the elastic force of the first coil spring 173 of the motor connecting member 160.
  • the process of coupling between the motor connecting member 160 and the motor drivers 95 and 107 will be described in more detail.
  • the division 165 of the collet 170 of the motor connecting member 160 will be described.
  • the free end portion of the) may be a locking portion 167 is formed, the protruding portion 175 may be formed along the inner circumference of the fixing ring 180.
  • the fixing ring 180 is pushed backward by the elastic force of the first coil spring 173, the protruding portion 175 of the fixing ring 180 presses the catching portion 167 of the collet 170 to collet 170.
  • the division part 165 may be in close contact with the outer surface 183 of the motor driver socket 190, and thus the rotation of the motor driver socket 190 may be blocked (see part A of FIGS. 8A and 9).
  • the outer surface 183 of the motor driver socket 190 to which the split portion 165 of the collet 170 is in close contact may be cylindrical or prismatic.
  • the motor driver socket 190 cannot be rotated by the collet 170 after the removable actuator is removed or the external actuator is removed after the external fixing, so that the motor connecting member 160 cannot rotate. Therefore, an unintentional change in length of the variable leg 30 cannot occur.
  • the motor driver plug 210 is rotated while the motor driver plug 210 is rotated.
  • the motor driver plug 210 is inserted into the detachment space 185 of the motor driver socket 190 at the same time as the cross-sectional shape and the cross-sectional shape of the detachment space 185 of the motor driver socket 190 are coincident with the second coil.
  • the locking jaw of the motor driver plug 210 pushes the protruding portion 201 formed along the inner circumference of the second housing 200, so that the second housing 200 is also pushed to the fixed ring 180 to be advanced. Accordingly, the fixing ring 180 is spaced apart from the collet 170 so that the protrusion 175 of the fixing ring 180 can no longer press the locking portion 167 of the collet 170 and thus the powder of the collet 170 may be separated.
  • the motor driver socket 190 may rotate as the installment 165 moves away from the motor driver socket 190 (see part B of FIGS. 8B and 10).
  • the medical staff does not have to make efforts to match the cross-sectional shape of the motor driver plug 210 and the cross-sectional shape of the detachment space 185 of the motor driver socket 190 and automatically rotates as the motors 93 and 105 rotate.
  • the motor driver plug 210 is inserted into the motor driver socket 190, so that the motor connection member 160 and the motor drivers 95 and 107 are easily connected.
  • the device for changing the length of the variable leg 30 does not exist inside the variable leg 30, the length of the variable leg 30 using a removable actuator separate from the external fixing device 80
  • the variable leg 30 itself becomes smaller in volume and lighter in weight, it is easy to carry the external fixing device 80 and is easy to manage, and does not include a metal material or some metal material in the variable leg 30. Even if it is included, the area displayed on the radiographic image can be minimized to obtain an excellent radiographic image, and the number of radiographic images is reduced, thereby reducing the exposure of the patient.
  • the weight of the external fixation device 80 mounted on the patient at the time of gradual calibration is light and convenient to carry and there is no difficulty in the cable arrangement.
  • the fixing member 40 is a member for fixing the fractured or deformed bone fragments with respect to the first frame 10 or the second frame 20.
  • the fixing member 40 is pinned to the bone fragments ( 43 and the pin 43 may include a fixing piece 45 for fixing the first frame 10 or the second frame 20.
  • the fixing member 40 may be installed on the first frame 10 which is the upper frame, and the bone piece may be fixed to the first frame 10.
  • the external fixing device 80 according to an embodiment of the present invention has been described above, and the external fixing device according to another embodiment of the present invention will be described below.
  • 11A and 11B an external fixing apparatus according to another embodiment of the present invention will be described.
  • 11A and 11B are views illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the external fixation device may further include a proximity sensor 235 unlike the external fixation device described above.
  • the proximity sensor 235 is a sensor that detects the position of the object when the object has approached in a non-contact manner, and the object approaching at this time is also called the position detector 230.
  • the proximity sensor 235 and the position detector 230 may determine whether the motor connecting member 160 and the motor drivers 95 and 107 are coupled to each other.
  • the position detector 230 may include a motor driver plug. It may be mounted in the ring form 210, a magnetic material or an optical reflector may be used.
  • the proximity sensor 235 may be mounted on the second housing 200 of the motor drivers 95 and 107, and the proximity sensor 235 may be an optical sensor, a hall sensor, a reed switch, or the like.
  • the proximity sensor 235 and the position detector 230 may be aligned.
  • the proximity sensor 235 and the position detector 230 may be recognized as an initial state in which the proximity sensor 235 is aligned, and then the motor connecting member may be rotated in the process of rotating the motor drivers 95 and 107.
  • 160 and the motor drivers 95 and 107 may be coupled so that the position detector 230 may be in an unaligned state outside the detection range of the proximity sensor 235 (see FIG. 11B).
  • the signal may recognize that the proximity sensor 235 and the position detector 230 are in a misaligned state. That is, the proximity sensor 235 can determine the alignment and misalignment of the position detector 230 and the proximity sensor 235, and as a result, between the motor connecting member 160 and the motor driver 95, 107. The presence or absence of binding can be easily identified.
  • 12 is a perspective view illustrating a process of coupling a motor connection member and a motor driver of an external fixing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 13 and 14a, 14b, and 14c illustrate an identification process of an identifier sensor of an external fixing device according to another embodiment of the present invention.
  • the external fixing apparatus indicates position and length information of the variable leg 30, that is, state information of the variable leg 30.
  • the variable leg identifier (ID) 250 and the variable leg identifier 250 may be detected to include an identifier sensor 280 that may obtain the variable leg 30 status information.
  • a variable leg identifier 250 may be formed below the second frame 20, and the identifier sensor 280 detects the variable leg identifier 250 so that the corresponding variable leg 30 is transferred. It will help to carry out the position control work by figuring out how long it is and how long it is.
  • the removable actuator of the external fixing device is attached to the lower part of the second frame 20 while supporting the motor drivers 95 and 107, thereby providing the motor connection member 160 and the motor driver ( It may include an actuator frame for inducing the connection of the 95, 107, the identifier sensor 280 may be attached to the lower portion of the actuator frame.
  • the identifier sensor 280 may include a first identifier sensor 283 and a second identifier sensor 285, and an actuator frame portion between the first identifier sensor 283 and the second identifier sensor 285.
  • a variable leg identifier 250 is inserted into the hole, and a hole is formed between the first identifier sensor 283 and the second identifier sensor 285. It is located at.
  • variable leg identifier 250 is an identifier of a binary system, and when the protrusions 245 and 248 have two protrusions (see FIG. 14C), and when there are no protrusions, It may be formed in either case where there is one protrusion 248 (see FIG. 14B) and when there is one protrusion 245 on the left side (see FIG. 14A).
  • the identifier sensor 280 interprets the protruding portion as 1 and the non-protruding portion as 0, so that when the protruding portions 245 and 248 are two (see Fig. 14C), it is 11.
  • variable legs are the first and second variable legs, and the first and second variable legs are rotated to some extent, how long and where they are, etc.
  • the variable legs are the third and fourth variable legs when the identifier sensor 280 interprets as 01 and the variable legs are the fifth and fourth when the identifier sensor 280 interprets as 11. It becomes the sixth variable leg and can grasp the state information of the current variable leg.
  • the control history of the variable leg can be grasped. You can plan what you can do. Therefore, even when continuous calibration is required, such as a gradual calibration process, the calibration success rate is increased without a mistake in performing the calibration with the external fixing device.
  • the removable actuator provided with the identifier sensor 280 having the above-described effect may be a surgical actuator 90
  • the identifier sensor 280 can check a previous calibration history, and the portable actuator 100 used for gradual calibration may be used. If the identifier sensor 280 is applied to it can be more effective.
  • the portable actuator 100 is supported by one portable actuator frame 240 in pairs of two motor drivers 107 to which the motor 105 is connected, and has a first identifier sensor under the portable actuator frame 240.
  • An identifier sensor 280 including a 283 and a second identifier sensor 285 is provided, and a variable leg identifier 250 is formed below the second frame 20 to which the portable actuator frame 240 is attached. It is.
  • variable leg identifier 250 is inserted into the hole of the portable actuator frame 240 is located between the identifier sensor 280,
  • the identifier sensor 280 may detect the variable leg identifier 250 to determine the previous adjustment history of the variable leg to perform appropriate additional calibration.
  • the second frame 20 in order to assist the easy coupling of the actuator frame and the second frame 20, a protruding engaging portion 260 is formed, the second frame 20 ) May be provided with a locking hole 265. Under such a structure, the protruding locking portion 260 of the actuator frame is caught while being inserted into the locking hole 265 of the second frame 20 while the actuator frame is mounted on the second frame 20 so that the actuator frame is caught in the second frame ( 20) can be easily instantaneously mounted, and vice versa.
  • the calibration process of the external fixing device according to the present invention described above may be performed under the control of the planning server
  • the planning server is a server for controlling the operation of the removable actuator and the rotational force provided by the removable actuator, in the case of the present invention If one of the six drive units 97 of the surgical actuator 90 is to be operated and which one of the two drive units 110 of the portable actuator 100 is to be operated, It is possible to determine at which point in time to operate and to determine the magnitude and rotation direction of the rotational force of the driven drive units 97 and 110.
  • the identifier sensor 280 detects the variable leg identifier 250 so as to grasp the previous control history, and this history is stored in the planning server so that the planning server The calibration process can then be adjusted.
  • the planning operation of the actuator is set in advance in the planning server, the external fixation surgery is performed according to this operation plan or the gradual correction is performed after the operation can change the length of the variable leg 30 by the exact amount, and as a result
  • the external fixation surgery is performed according to this operation plan or the gradual correction is performed after the operation can change the length of the variable leg 30 by the exact amount, and as a result
  • the external fixation system may include a workstation, which may include a display device for displaying information related to the surgical progression state, the medical staff having fractured or deformed through the workstation.
  • the condition of the bone, the progress of external fixation surgery, and the operation plan of the removable actuator can be grasped so that the medical staff can easily perform the operation.
  • the first frame 10, the second frame 20, the variable leg 30 and the removable actuator each exist as one module, and are assembled into one external fixing device by simple coupling. It can also be a simple decomposition. Accordingly, the variable legs 30 having various lengths can be used, and the external fixing device can be easily assembled by combining the first frame 10, the second frame 20, and the removable actuator having various shapes and sizes.
  • the actuator frame of the first frame, the second frame and the removable actuator may have a shape of circular, semicircular or between circular and semicircular, and may consist of a plurality of subframes, which are large in degrees of freedom and consequently various It is advantageous in that it is applicable to fracture areas and affected areas.

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Abstract

외고정 장치는 골절 또는 변형된 뼈를 교정하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치로서, 뼈가 관통하는 제 1 프레임, 뼈가 관통하며 제 1 프레임으로부터 이격되어 있는 제 2 프레임, 각각 나사산이 형성되어 있는 제 1 레그 및 제 2 레그를 포함하며 길이가 변하는 가변 레그 및 제 1 레그에 연결된 볼 조인트와 결속되고 제 2 프레임 상에 장착되어 있으면서, 탈착식 액츄에이터가 제공하는 회전력에 의해 회전하는 모터 연결 부재를 포함한다.

Description

탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치
본 발명은 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 탈착식 액츄에이터의 장착이 자동적으로 이루어지며 다양한 환부에 적용이 가능한 구조를 가진 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치에 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 상부 프레임 상에 골절되거나 변형된 뼈의 골편을 상부 프레임에 대하여 고정하는 고정 부재 및 상부 프레임과 하부 프레임을 연결하며 그 길이 변화로 상부 프레임과 하부 프레임의 상대적 위치를 변화시키면서 뼈에 교정을 위한 힘이 가해지도록 하는 가변 레그를 포함한다. 또한, 외고정 장치의 가변 레그의 길이를 변화시키는 구동 부재는 가변 레그 내에 설치되거나 외고정 장치와는 별개로 탈착식 액츄에이터가 사용되는 경우가 있다.
이러한 종래의 외고정 장치(한국 등록특허 제10-1576798호)와 관련하여, 외고정 장치의 가변 레그의 길이 변화를 위해서 탈착식 액츄에이터를 사용하는 경우 탈착식 액츄에이터를 외고정 장치에 장착하는 과정에서 탈착식 액츄에이터의 돌출부 단면과 외고정 장치의 수용홈 단면이 다각형 형상이므로 이들을 결합하는 것이 용이하지 않았다. 또한, 외고정 장치를 이용하여 점진적인 교정을 수행할 때 가변 레그의 이전 조정 정도를 파악하기가 쉽지 않아 추가적인 교정 작업이 적절하게 수행되지 못한다는 문제점이 있어왔다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 탈착식 액츄에이터를 외고정 장치에 용이하게 장착할 수 있고, 가변 레그의 이전 조정량을 용이하게 파악할 수 있는 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치를 발명할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 외고정 장치에 탈착식 액츄에이터를 자동적으로 장착할 수 있고, 가변 레그의 이전 상태를 용이하게 파악할 수 있어 골절되거나 변형된 뼈의 교정을 성공적으로 수행할 수 있는 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치는, 골절 또는 변형된 뼈를 교정하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치로서, 뼈가 관통하는 제 1 프레임, 뼈가 관통하며 제 1 프레임으로부터 이격되어 있는 제 2 프레임, 각각 나사산이 형성되어 있는 제 1 레그 및 제 2 레그를 포함하며 길이가 변하는 가변 레그 및 제 1 레그에 연결된 볼 조인트와 결속되고 제 2 프레임 상에 장착되어 있으면서, 탈착식 액츄에이터가 제공하는 회전력에 의해 회전하는 모터 연결 부재를 포함하고, 모터 연결 부재는, 볼 조인트와 결속되며 탈착식 액츄에이터가 탈착되는 탈착 공간이 형성된 모터 드라이버 소켓, 모터 드라이버 소켓을 수용하는 중공부를 형성하며 외력에 의해 중공부가 좁아지면서 모터 드라이버 소켓의 회전을 차단하는 콜릿(collet), 콜릿을 가압하여 상기 중공부가 좁아지도록 하는 고정 링, 콜릿을 둘러싸고 콜릿의 걸림턱과 고정 링 사이에 위치하면서 고정 링에 탄성력을 가하여 고정 링이 콜릿을 가압하도록 하는 제 1 코일 스프링, 및 외곽을 형성하는 제 1 하우징을 포함하고, 탈착식 액츄에이터는 모터 및 모터에 의해 회전하는 모터 드라이버를 포함하고, 모터 드라이버는, 탈착 공간에 삽입되는 플러그가 형성된 모터 드라이버 플러그, 모터 드라이버 플러그 후방에 위치하며 걸림턱이 형성된 슬리브, 모터 드라이버 플러그와 슬리브의 걸림턱 사이에 위치하며 모터 드라이버 플러그에 탄성력을 가하는 제 2 코일 스프링, 모터 드라이버 플러그의 삽입 공간에 끼워지는 돌출부를 가지며 모터에 결속되는 모터 키부, 및 외곽을 형성하고 외력에 의해 전진하면서 일단부가 고정 링을 밀어 고정 링이 콜릿을 가압하지 못하도록 하는 제 2 하우징을 포함하고, 모터 드라이버 플러그가 탈착 공간에 삽입되어 모터에 의해 모터 연결 부재가 회전함에 따라 볼 하우징을 통해 전달된 회전력이 제 1 레그를 회전시키고, 그에 따라 제 1 레그 및 제 2 레그 간의 나사 결합의 나사 조임 및 풀림이 일어나 가변 레그의 길이가 변화한다.
본 발명에 따르면, 외고정 장치에 탈착식 액츄에이터를 자동적으로 장착할 수 있고, 가변 레그의 이전 상태를 용이하게 파악할 수 있어 골절되거나 변형된 뼈의 교정을 성공적으로 수행할 수 있는 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 볼 조인트를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 볼 조인트와 모터 연결 부재의 결합 상태의 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 탈착식 액츄에이터를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 드라이버를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 상태의 도면이다.
도 8a 및 8b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 도면이다.
도 9 및 10 은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 분리 상태 및 결합 상태를 나타낸 단면도이다.
도 11a 및 11b 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 식별자 센서의 식별 과정을 나타낸 도면이다.
도 14a 내지 14c 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 식별자 센서의 식별 과정을 나타낸 도면이다.
<부호의 설명>
10: 제 1 프레임 20: 제 2 프레임
25: 스페리컬 조인트 30: 가변 레그
31: 축 고정 장치 33: 제 1 레그
35: 제 2 레그 40: 고정 부재
43: 핀 45: 고정편
50: 볼 하우징 53: 끼움홈
55: 볼 57: 볼축
59: 삽입 구멍 60: 관통공
63: 핀부재 65: 하부 공간
70: 볼 조인트 80: 외고정 장치
90: 수술용 액츄에이터 91, 240: 액츄에이터 프레임
93. 105: 모터 95, 107: 모터 드라이버
97, 110: 구동 유닛 100: 휴대용 액츄에이터
160: 모터 연결 부재 170: 콜릿
180: 고정 링 190: 모터 드라이버 소켓
210: 모터 드라이버 플러그 235: 근접 센서
250: 가변 레그 식별자 280: 식별자 센서
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1 내지 10 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치를 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 사시도이다. 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 볼 조인트를 나타낸 도면이다. 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 볼 조인트와 모터 연결 부재의 결합 상태의 도면이다. 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재를 나타낸 도면이다. 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 탈착식 액츄에이터를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 드라이버를 나타낸 도면이다. 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 상태의 도면이다. 도 8a 및 8b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 도면이다. 도 9 및 10 은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 분리 상태 및 결합 상태를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 10 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치(80)는 골절되거나 변형된 뼈를 교정하는, 탈부착 액츄에이터를 구비한 외고정 장치로서, 제 1 프레임(10), 제 2 프레임(20), 가변 레그(30), 볼 조인트(70), 모터 연결 부재(160), 탈부착 액츄에이터 및 고정 부재(40)를 포함한다.
제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)은 외고정 장치(80)의 양 단부 내지 상하부를 구성하는 부재로서, 경우에 따라서는 제 1 프레임(10)을 상부 프레임으로 제 2 프레임(20)을 하부 프레임으로 간주할 수 있다. 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)은 환자의 팔 또는 다리의 뼈가 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)의 내부를 지나갈 수 있도록 내부가 관통되어 있으며, 이렇게 내부가 관통되어 있는 바 외고정 장치(80)는 골절 또는 변형된 뼈 부분을 둘러쌀 수 있다. 이러한 관통 형상은 원형 및 다각형 등 다양항 형상일 수 있으며, 환자의 팔 또는 다리를 둘러쌀 수 있다면 그 형상에는 제한이 없다.
한편, 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20) 중 어느 하나 이상의 프레임은 복수의 서브 프레임으로 이루어질 수도 있으며 각 서브 프레임은 볼트 및 너트와 같은 체결 도구로 연결될 수 있다. 제 1 프레임(10) 또는 제 2 프레임(20)이 복수의 서브 프레임으로 되어 있을 경우 외고정 장치(80)가 골절 또는 변형된 뼈 부분을 둘러싸기 위해서 환자의 다리 또는 팔의 단부부터 외고정 장치가 장착될 필요가 없으며 대신에 서브 프레임 간의 체결을 풀고 풀린 서브 프레임을 벌린 후 골절 또는 변형된 뼈 부분에 외고정 장치(80)를 바로 장착할 수 있다.
가변 레그(30)는 일단이 제 1 프레임(10)에 연결되며 타단이 제 2 프레임(20)에 연결됨으로써 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)을 연결하는 부재이다. 또한, 가변 레그(30)는 수나사산이 형성된 제 1 레그(33) 및 수나사산과 나사 결합을 하는 암나사산이 형성된 실린더 형상의 제 2 레그(35)를 포함하며, 수나사산과 암나사산의 나사 결합 과정 중의 나사 조임 및 나사 풀림을 통해 가변 레그(30)의 전체 길이가 변할 수 있으며, 그 결과 제 1 프레임(10)과 제 2 프레임(20)의 상대적인 위치 및 자세가 변화될 수 있다.
또한, 가변 레그(30)는 스페리컬 조인트(25)를 통해 제 1 프레임(10)과 연결될 수 있으며, 볼 조인트(70)를 통해 제 2 프레임(20)에 연결될 수 있는 바 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)과 가변 레그(30)가 형성하는 각도는 변할 수 있다. 이렇게, 가변 레그(30)의 길이 변화 및 스페리컬 조인트(25)와 볼 조인트(70)의 특성으로 인해서 외고정 장치(80)는 다양한 형태로 골절되거나 변형된 뼈에 대하여 효과적 외고정을 실시할 수 있다.
추가적으로, 수나사산이 형성된 제 1 레그(33)에는 너트 형상의 축 고정 장치(31)가 설치될 수 있으며, 이 축 고정 장치(31)는 너트 형상을 지닐 수 있는 바 제 1 레그(33)의 수나사산과 나사 결합을 이루어 제 1 레그(33)에 위치할 수 있고, 나사 조임 및 풀림 과정을 통해 제 1 레그(33) 상에서 위아래로 이동할 수 있다. 이러한 축 고정 장치(31)의 축 고정 과정을 보면, 골절되거나 변형된 뼈를 교정하는 외고정 수술이 종료되어 가변 레그(30)의 길이를 변화시키지 않고 고정시킬 필요가 있을 때(즉, 가변 레그(30)의 길이를 변화시키는 탈착식 액츄에이터를 제거한 후), 제 1 레그(33) 상에서 축 고정 장치(31)를 제 2 레그(35)의 하단에 접촉하게 되는 위치까지 이동시켜 제 2 레그(35)가 아래로 이동하지 못하도록 함으로써 가변 레그(30)인 축이 길이 변화가 일어나지 않고 고정되도록 할 수 있다. 이렇게, 축 고정 장치(31)를 통해 가변 레그(30)의 길이 변화를 막음으로써 수술 후에도 뼈가 교정된 형태를 유지하게 되어 우수한 교정 효과를 볼 수 있다.
한편, 본 발명의 경우 가변 레그(30)는 총 6개일 수 있으나 가변 레그(30)의 개수는 수술의 종류 및 목적에 따라 다양할 있다.
볼 조인트(70)는 후술할 모터 연결 부재(160)와 함께 가변 레그(30)와 제 2 프레임(20)인 하부 프레임을 연결하는 부재로서, 가변 레그(30)의 제 1 레그(33)에 연결된 볼축(57), 볼축(57)의 단부에 형성된 볼(55), 제 2 프레임(20)에 설치되어 있으며 볼(55)이 끼워지는 끼움홈(53)을 구비한 볼 하우징(50) 및 핀부재(63)를 포함할 수 있다.
또한, 볼(55)에는 볼(55)의 중심을 지나는 관통공(60)이 형성되어 있으며 볼 하우징(50)의 외면에는 끼움홈(53)을 가로지르는 방향을 따라 마주보는 한 쌍의 삽입 구멍(59)이 형성되어 있고, 막대 모양의 핀부재(63)가 볼 하우징(50)의 한쪽 삽입 구멍(59)을 지나 볼(55)의 관통공(60)을 관통한 후 볼 하우징(50)의 다른쪽 삽입 구멍(59)을 지나면서, 핀부재(63)는 한 쌍의 삽입 구멍(59)에 걸쳐져 있으며 동시에 볼(55)의 관통공(60)을 지날 수 있다.
아울러, 볼(55)의 관통공(60)은 중심에서 핀부재(63)의 직경과 동일한 직경을 가질 수 있는 바 핀부재(63)는 관통공(60)과 볼(55)의 중심에 맞물릴 수 있고, 반면에 도 2 를 통해 알 수 있듯이 볼(55)의 구면 상의 관통공(60) 부분은 슬릿 형상일 수 있는데 이 슬릿 형상의 면적은 핀부재(63)의 단면적보다 큰 면적을 형성하고 있어 볼(55)의 피벗 움직임이 보장될 수 있다.
추가적으로, 볼 하우징(50)의 하부에는 하부 공간(65)이 형성되어 있으며, 후술할 모터 연결 부재(160)의 모터 드라이버 소켓(190)의 돌출부(181)가 이 하부 공간(65)에 끼워지는 바 탈착식 액츄에이터의 회전력이 모터 연결 부재(160)를 통해 볼 하우징(50)에 전달되어 볼 하우징(50)이 회전하게 된다.
이러한 볼 하우징(50)은 2개의 볼 하우징(50)이 인접하게 하나의 군을 형성하며 총 3 개의 군이 소정 간격 이격되어 설치되어 있다. 다만, 볼 하우징(50)의 설치 방식은 다양할 수 있으며 전술한 방식으로 제한되는 것은 아니다.
볼 하우징(50)의 구조 및 가변 레그(30)의 길이 변화와 관련하여, 가변 레그(30)는 내부에 가변 레그(30)의 길이를 변화시키는 수단이 존재하지 않으며, 전술한 볼 하우징(50)의 구조로 인하여 외고정 장치(80)와는 별개인 탈착식 액츄에이터를 사용하여 볼 하우징(50)을 회전시키고, 그 결과 볼 하우징(50)과 연결된 제 1 레그(33)가 회전하게 되면서 제 1 레그(33)와 제 2 레그(35) 간의 나사 조임 및 풀림에 의해 가변 레그(30)의 길이가 변화하게 된다. 이렇게, 가변 레그(30) 내에 길이 변화 수단이 존재하지 않기 때문에 가변 레그(30)의 부피가 가벼워지고 무게가 줄게되어 휴대하기 편리하며, 금속 재료를 포함하지 않는 가변 레그를 적용하거나, 일부 금속 재료를 포함하더라도 방사선 영상에 표시되는 면적을 최소화할 수 있어 우수한 방사선 영상을 얻을 수 있다.
모터 연결 부재(160)는 탈착식 액츄에이터의 회전력을 볼 조인트(70) 및 제 1 레그(33)에 전달하여 제 1 레그(33)와 제 2 레그(35) 간의 나사 조임 및 풀림이 일어나게 하는 부재이다. 이러한 모터 연결 부재(160)는, 모터 드라이버 소켓(190), 콜릿(collet)(170), 고정 링(180), 제 1 코일 스프링(173) 및 제 1 하우징(161)을 포함할 수 있다. 모터 드라이버 소켓(190)은 상부에 돌출부(181)가 형성되어 있으며 이 돌출부(181)는 볼 하우징(70)의 하부 공간(65)에 삽입되어 모터 드라이버 소켓(190)과 볼 하우징(70)이 결속되도록 할 수 있으며, 또한 하부에는 후술할 모터 드라이버 플러그(210)가 탈착되는 탈착 공간(185)이 형성될 수 있다.
콜릿(170)은 모터 드라이버 소켓(190)에 밀착되거나 이격되면서 모터 드라이버 소켓(190)의 회전을 차단하거나 허용하는 부재로서, 이러한 콜릿(170)은 모터 드라이버 소켓(190)을 수용하는 중공부를 형성하며 후술할 고정 링(180)이 콜릿(170)에 외력을 가하면 콜릿(170)의 중공부가 좁아지면서 콜릿(170)의 분할부(165)가 모터 드라이버 소켓(190)에 밀착되면서 모터 드라이버 소켓(190)의 회전을 차단하고, 반대로 고정 링(180)이 콜릿(170)으로부터 떨어지면 중공부가 넓어지면서 콜릿(170)도 모터 드라이버 소켓(190)으로부터 이격되어 모터 드라이버 소켓(190)은 회전할 수 있게 된다.
고정 링(180)은 콜릿(170)에 힘을 가하여 콜릿(170)이 모터 드라이버 소켓(190)에 밀착되게 하는 부재로서, 후술할 제 1 코일 스프링(173)의 탄성력에 의해 고정 링(180)이 밀리는 과정에서 콜릿(170)을 가압하게 되고 그에 따라 콜릿(170)의 분할부(165)가 모터 드라이버 소켓(190)에 밀착되고, 반대로 제 1 코일 스프링(173)의 탄성력보다 큰 힘이 반대로 작용할 경우 고정 링(180)은 반대로 이동하게 되어 콜릿(170)의 분할부(165)는 모터 드라이버 소켓(190)으로부터 이격될 수 있다. 한편, 콜릿(170)의 분할부(165)가 밀착되는 모터 드라이버 소켓(190)의 부분은 원형 또는 다각형일 수 있다.
제 1 코일 스프링(173)은 고정 링(180)에 탄성력을 가하여 고정 링(180)을 미는 부재로서, 이러한 제 1 코링 스프링(173)은 콜릿(170)을 둘러싸며 콜릿(170)의 걸림턱(163)과 고정 링(180) 사이에 위치하면서 고정 링(180)에 탄성력을 가할 수 있다. 아울러, 제 1 하우징(161)은 모터 연결 부재(160)의 외곽을 형성하는 부재이다.
탈착식 액츄에이터는 가변 레그(30)에 회전력을 제공하여 가변 레그(30)의 길이를 변화시키는 부재로서, 수술용 액츄에이터(90) 및 휴대용 액츄에이터(100)를 포함할 수 있다. 우선, 수술용 액츄에이터(90)는 골절되거나 변형된 뼈의 교정 수술시에 사용되거나 단순한 변형으로 의료진의 원스텝(one-step) 1회 교정으로 교정이 가능한 경우에 사용될 수 있으며, 모터(93)를 포함하는 구동 유닛(97) 및 구동 유닛(97)이 장착되는 수술용 액츄에이터 프레임(91)을 포함할 수 있다. 구동 유닛(97)은 엔코더가 부착된 모터(93) 및 모터(93)에 연결되어 모터(93)의 동력에 의해 회전하는 동력 전달 부재인 모터 드라이버(95)를 포함할 수 있으며, 모터(93)에 엔코더가 부착되어 있는 바 회전 방향 및 속도를 조절할 수 있고, 모터(93) 및 모터 드라이버(95)로 이루어진 구동 유닛(97)은 2개가 장착 브라켓에 의해 묶여서 하나의 동력 군을 이룰 수 있다.
수술용 액츄에이터 프레임(91)은 모터(93)를 포함하는 구동 유닛(97)이 설치되는 부재로서, 이 수술용 액츄에이터 프레임(91)의 형상은 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)의 형상과 동일할 수 있으며, 본 발명의 경우는 가변 레그(30)가 6개이고 그에 따라 볼 하우징(50)이 6개이므로 6개의 구동 유닛(97)이 수술용 액츄에이터 프레임(91)에 설치되게 된다. 이 때 2개의 구동 유닛(97)으로 이루어진 하나의 동력 군 단위로 3개의 동력 군이 수술용 액츄에이터 프레임(91)에 설치되게 되고, 수술용 액츄에이터 프레임(91) 상에서의 하나의 동력 군의 설치 위치는 제 2 프레임(20)에 장착된 볼 하우징(50)의 위치에 대응되는 위치가 된다.
한편, 제 1 프레임(10) 및 제 2 프레임(20)과 마찬가지로 수술용 액츄에이터 프레임도 복수의 서브 프레임으로 이루어질 수 있으며, 각 서브 프레임은 볼트 및 너트와 같은 체결 도구로 연결될 수 있다. 수술용 액츄에이터 프레임이 복수의 서브 프레임으로 되어 있을 경우 서브 프레임 간의 체결을 풀고 풀린 서브 프레임을 벌린 후 골절 또는 변형된 뼈 부분에 수술용 액츄에이터 프레임을 용이하게 위치시킬 수 있다.
휴대용 액츄에이터(100)는 뼈의 심한 변형으로 신경, 혈관의 회복까지 고려하여 점진적인 교정이 필요한 경우에 사용될 수 있으며, 수술 후 의료진 또는 환자가 점진적인 교정을 실시할 때 사용하는 구동 부재로서, 사용 대상으로는 변형 각도가 큰 환자, 뼈 연장술을 해야하는 환자(3~4개월이 소요되며 장기간동안 큰힘이 안정되게 유지될 필요가 있는 환자)가 있을 수 있다. 수술 후에 환자가 휴대용 액츄에이터(100)를 휴대하면서 점진적 교정 계획에 따라 자가 교정을 실시할 수 있는 바, 환자는 의료진의 도움 없이도 플래닝 서버에 저장된 정해진 계획에 따라 스스로 교정을 수행할 수 있는 바 많은 편리함을 얻을 수 있다.
휴대용 액츄에이터(100)는 모터(105) 및 모터 드라이버(107)로 이루어진 구동 유닛(110) 2개로 이루어질 수 있으며, 이 2개의 구동 유닛(110)이 장착 브라켓에 의해 묶여서 하나의 동력 군을 형성하여 휴대용 액츄에이터(100)가 될 수 있다. 따라서, 1회 교정시에 휴대용 액츄에이터(100)는 2개의 볼 하우징(50)을 회전시킬 수 있게 되어 2개의 가변 레그(30)의 길이를 변화시킬 수 있다.
다음으로, 탈착식 액츄에이터의 구조를 좀 더 구체적으로 파악하여 전술한 모터 연결 부재(160)와 탈착식 액츄에이터의 모터 드라이버(95, 107)의 결합 방식 및 그에 따른 동력 전달 과정을 알아본다. 탈착식 액츄에이터는 전술한 바와 같이 모터(93, 105) 및 모터(93, 105)에 의해 회전하는 모터 드라이버(95, 107)를 포함하고, 모터 드라이버(95, 107)는 모터 드라이버 플러그(210), 슬리브(217), 제 2 코일 스프링(215), 모터 키부(220) 및 제 2 하우징(200)을 포함할 수 있다.
모터 드라이버 플러그(210)는 전방에 모터 연결 부재(160)의 탈착 공간(185)에 삽입되는 돌출 형상의 플러그(203)가 형성되어 있으며, 슬리브(217)는 모터 드라이버 플러그(210) 후방에 위치하며 걸림턱이 형성되어 있고, 제 2 코일 스프링(215)은 모터 드라이버 플러그(210)와 슬리브(217)의 걸림턱 사이에 위치하며 모터 드라이버 플러그(210)에 탄성력을 가하고, 모터 키부(220)는 모터 드라이버 플러그(210)의 후방에 형성된 삽입 공간(205)에 끼워지는 돌출부(219)를 가지며 모터(93, 105)에 직접 결속되는 부재이다. 또한, 제 2 하우징(200)은 모터 드라이버(95, 107)의 외곽을 형성하고, 제 2 코일 스프링(215)의 탄성력에 의해 전진하는 모터 드라이버 플러그(210)의 걸림턱에 의해 전진하게 되어 제 2 하우징(200)의 일단부가 모터 연결 부재(160)의 제 1 코일 스프링(173)의 탄성력에 반하여 모터 연결 부재(160)의 고정 링(180)을 밀게 될 수 있다.
여기서, 도 8a 내지 10 을 통해, 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107) 간의 결합 과정을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 우선 모터 연결 부재(160)의 콜릿(170)의 분할부(165)의 자유단부에는 걸림부분(167)이 형성되어 있을 수 있으며, 고정 링(180)의 내측 둘레를 따라 돌출부분(175)이 형성되어 있을 수 있다. 제 1 코일 스프링(173)의 탄성력에 의해 고정 링(180)이 후방으로 밀리면서 고정 링(180)의 돌출부분(175)이 콜릿(170)의 걸림부분(167)을 가압하게 되어 콜릿(170)의 분할부(165)가 모터 드라이버 소켓(190)의 외면(183)에 밀착되고, 그에 따라 모터 드라이버 소켓(190)의 회전이 차단될 수 있다 (도 8a 및 도 9 의 A 부분 참조). 한편, 콜릿(170)의 분할부(165)가 밀착되는 모터 드라이버 소켓(190)의 외면(183)은 원기둥 형상 또는 각기둥 형상일 수 있다.
즉, 탈착식 액츄에이터가 장착되지 않은 상황이나 외고정 후에 탈착식 액츄에이터를 제거한 후에 모터 드라이버 소켓(190)은 콜릿(170)에 의해 회전될 수 없게 되어 모터 연결 부재(160)가 회전할 수 없게 된다. 따라서 의도치 않은 가변 레그(30)의 길이 변화가 발생할 수 없다.
반대로, 탈착식 액츄에이터가 제 2 프레임(20)에 장착되면서 모터(93, 105)에 의해 모터 드라이버(95, 107)가 회전하는 과정에서 모터 드라이버 플러그(210)는 회전하면서 모터 드라이버 플러그(210)의 단면 형상과 모터 드라이버 소켓(190)의 탈착 공간(185)의 단면 형상이 일치되는 순간에 모터 드라이버 플러그(210)는 모터 드라이버 소켓(190)의 탈착 공간(185)에 삽입되고, 동시에 제 2 코일 스프링(215)의 탄성력에 의해 모터 드라이버 플러그(210)가 전진하면서 모터 드라이버 플러그(210)의 걸림턱이 제 2 하우징(200)의 내측 둘레를 따라 형성된 돌출부분(201)을 밀게 되어 제 2 하우징(200)도 전진하게 되면서 고정 링(180)을 밀게 된다. 그에 따라, 고정 링(180)이 콜릿(170)으로부터 이격되어 고정 링(180)의 돌출부분(175)이 콜릿(170)의 걸림부분(167)을 더 이상 가압하지 못하여 콜릿(170)의 분할부(165)가 모터 드라이버 소켓(190)에서 떨어짐에 따라 모터 드라이버 소켓(190)은 회전될 수 있다 (도 8b 및 도 10 의 B 부분 참조).
즉, 의료진이 모터 드라이버 플러그(210)의 단면 형상과 모터 드라이버 소켓(190)의 탈착 공간(185)의 단면 형상이 일치되도록 노력을 기할 필요가 없으며 모터(93, 105)가 회전함에 따라 자동적으로 모터 드라이버 플러그(210)는 모터 드라이버 소켓(190)에 끼워지게 되는 바 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107)의 연결이 용이하다는 효과 발생한다.
이러한 과정을 통해, 모터 연결 부재(160)가 회전함에 따라 볼 하우징(70)을 통해 회전력이 제 1 레그(33)에 전달되어 제 1 레그(33)는 회전하게 되고, 그에 따라 제 1 레그(33) 및 제 2 레그(35) 간의 나사 결합의 나사 조임 및 풀림이 일어나 가변 레그(30)의 길이가 변화할 수 있다.
한편, 종래 외고정 장치의 경우, 가변 레그의 길이를 변화시키기 위해서 가변 레그 내부에 직동 기구 및 모터를 장착하였는 바 가변 레그의 부피 및 무게가 증가하고 가변 레그의 최대 스트록에 제한이 따랐다. 또한, 가변 레그 내부에 구동 수단을 장착함에 따라 금속 부품이 존재하게 되는 바 방사선 영상에 영향을 주어 영상의 시야가 좁아지고, 그 결과 환부를 관찰하기 위해서 방사선 촬영 횟수가 증가하여 환자의 피폭량이 증가한다는 문제점이 있어왔다. 아울러, 수술 후 점진적 교정시에 무겁고 부피가 큰 가변 레그를 포함하는 외고정 장치를 장착하고 다녀야 하는 바 환자에게 많은 부담을 주게되며, 구동 장치가 가변 레그 내에 있는 바 관련 케이블 처리에 많은 어려움이 있어왔다.
반면에, 본 발명의 경우 가변 레그(30)의 길이를 변화시키는 장치가 가변 레그(30) 내부에 존재하지 않으며, 외고정 장치(80)와는 별개인 탈착식 액츄에이터를 사용하여 가변 레그(30)의 길이를 변화시키는 바 가변 레그(30) 자체의 부피가 작아지고 무게가 가벼워져 외고정 장치(80)를 휴대하기 편하며 관리도 수월하고, 가변 레그(30) 내에 금속 재료를 포함하지 않거나 또는 일부 금속 재료를 포함하더라도 방사선 영상에 표시되는 면적을 최소화할 수 있어 우수한 방사선 영상을 획득할 수 있으며, 방사선 촬영 횟수가 줄어들어 환자의 피폭량이 감소된다는 효과가 발생한다. 또한, 점진적 교정 시에 환자에 장착된 외고정 장치(80)의 무게가 가벼워 휴대하기 편리하며 케이블 정리에도 어려움이 없게 된다.
고정 부재(40)는 골절되거나 변형된 뼈의 골편을 제 1 프레임(10) 또는 제 2 프레임(20)에 대하여 고정시키는 부재로서, 골편의 고정을 위해서 고정 부재(40)는 골편에 박히는 핀(43) 및 핀(43)을 제 1 프레임(10) 또는 제 2 프레임(20) 상에 고정시키는 고정편(45)을 포함할 수 있다. 본 발명의 경우 고정 부재(40)는 상부 프레임인 제 1 프레임(10) 상에 설치될 수 있으며, 골편을 제 1 프레임(10)에 대하여 고정시킬 수 있다.
이상 본 발명의 일 실시예에 따른 외고정 장치(80)를 설명했으며, 이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치를 설명한다.
도 11a 및 11b 를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치를 설명한다. 도 11a 및 11b 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 도면이다.
도 11a 및 11b 를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치는 전술한 외고정 장치와는 다르게 근접 센서(235)를 더 포함할 수 있다. 근접 센서(235)는 물체가 접근해왔을 때 그 위치를 비접촉으로 검출하는 센서로서 이때 접근하는 물체는 위치 검출체(230)라고도 한다. 이러한 근접 센서(235) 및 위치 검출체(230)를 통해 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107)의 결합 여부를 판단할 수 있으며, 이를 위해 위치 검출체(230)는 모터 드라이버 플러그(210)에 링 형태로 장착될 수 있으며 자성체나 광학 반사체가 사용될 수 있다. 또한, 근접 센서(235)는 모터 드라이버(95, 107)의 제 2 하우징(200)에 장착될 수 있으며 이러한 근접 센서(235)로는 광학 센서, 홀센서, 리드 스위치 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107)가 분리되어 있는 위치 관계에서(도 11a 참조), 근접 센서(235)와 위치 검출체(230)는 정렬되어 있을 수 있으며, 이 때 근접 센서(235) 신호를 통해 근접 센서(235)와 위치 검출체(230)는 정렬되어 있는 초기 상태임을 인식할 수 있고, 이후 모터 드라이버(95, 107)가 회전하는 과정에서 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107)는 결합하게 되어 위치 검출체(230)는 근접 센서(235) 감지 범위에서 벗어난 비정렬 상태가 될 수 있으며(도 11b 참조), 이 때 근접 센서(235) 신호를 통해 근접 센서(235)와 위치 검출체(230)는 비정렬되어 있는 상태임을 인식할 수 있다. 즉, 근접 센서(235)를 통해 위치 검출체(230)와 근접 센서(235)의 정렬 및 비정렬 상태를 파악할 수 있게 되고, 그 결과 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107) 간의 결합 유무를 용이하게 파악할 수 있다.
이상 본 발명의 다른 실시예에 따른 외고정 장치를 설명했으며, 이하 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치를 설명한다.
도 12, 도 13 및 도 14a, 14b, 14c를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치를 설명한다. 도 12 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 모터 연결 부재와 모터 드라이버의 결합 과정을 나타낸 사시도이다. 도 13 및 도 14a, 14b, 14c 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 식별자 센서의 식별 과정을 나타낸 도면이다.
도 12, 도 13 및 도 14a, 14b, 14c 를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치는 가변 레그(30)의 위치 및 길이 정보, 즉 가변 레그(30)의 상태 정보를 나타내는 가변 레그 식별자(ID)(250) 및 가변 레그 식별자(250)를 감지하여 해당 가변 레그(30) 상태 정보를 획득할 수 있는 식별자 센서(280)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 제 2 프레임(20)의 하부에는 가변 레그 식별자(250)가 형성되어 있을 수 있고, 식별자 센서(280)는 이 가변 레그 식별자(250)를 감지하여 해당 가변 레그(30)가 이전에 어느 정도 회전하여 어느 길이로 되어 있는지 등을 파악하여 이후 위치 제어 작업을 수행하는데 도움을 주게 된다.
이러한 식별자 센서(280)의 설치 장소와 관련하여, 외고정 장치의 탈착식 액츄에이터는 모터 드라이버(95, 107)를 지지하면서 제 2 프레임(20)의 하부에 부착됨으로써 모터 연결 부재(160)와 모터 드라이버(95, 107)의 연결을 유도하는 액츄에이터 프레임을 포함할 수 있고, 이 액츄에이터 프레임의 하부에 식별자 센서(280)가 부착되어 설치될 수 있다. 한편, 식별자 센서(280)는 제 1 식별자 센서(283) 및 제 2 식별자 센서(285)를 포함할 수 있고, 이 제 1 식별자 센서(283) 및 제 2 식별자 센서(285) 사이의 액츄에이터 프레임 부분에는 구멍이 형성되어 있어 액츄에이터 프레임이 제 2 프레임(20)의 하부에 장착되는 과정에서 가변 레그 식별자(250)가 이 구멍으로 삽입되어 제 1 식별자 센서(283) 및 제 2 식별자 센서(285) 사이에 위치하게 된다.
가변 레그 식별자(250)에 대해서 구체적으로 살펴보면, 가변 레그 식별자(250)는 2진법 체계의 식별자로서 돌출부분(245, 248)이 2개인 경우(도 14c 참조), 돌출부분이 없는 경우, 우측에 1개의 돌출부분(248)이 있는 경우(도 14b 참조) 및 좌측에 1개의 돌출부분(245)이 있는 경우(도 14a 참조) 중 어느 한 경우로 형성되어 있을 수 있다. 이러한 가변 레그 식별자(250) 형상에 대하여, 식별자 센서(280)는 돌출부분은 1로 비돌출부분은 0으로 해석하여, 돌출부분(245, 248)이 2개인 경우(도 14c 참조)는 11로, 돌출부분이 없는 경우는 00으로, 우측에 1개의 돌출부분(248)이 있는 경우(도 14b 참조)는 01로, 좌측에 1개의 돌출부분(245)이 있는 경우(도 14a 참조)는 10으로 해석하고, 각각의 경우에 해당하는 한쌍의 가변 레그(30)의 위치 및 길이 정보를 획득할 수 있게 된다.
가령, 식별자 센서(280)가 10으로 해석한 경우 해당 가변 레그는 제 1 및 제 2 가변 레그이고, 제 1 및 제 2 가변 레그가 이전에 어느 정도 회전되어 길이가 얼마이고 어떠한 위치에 있는지 등의 이전 설정 상태를 파악할 수 있고, 식별자 센서(280)가 01로 해석한 경우 해당 가변 레그는 제 3 및 제 4 가변 레그이며, 식별자 센서(280)가 11로 해석한 경우 해당 가변 레그는 제 5 및 제 6 가변 레그가 되어 현재 가변 레그의 상태 정보를 파악할 수 있게 된다.
이렇게 식별자 센서(280)를 통해 해당 가변 레그의 상태 정보를 파악할 수 있게 됨에 따라 해당 가변 레그의 제어 히스토리를 파악할 수 있게 되고 그 결과 이후 제어 과정에서 가변 레그의 길이를 조정할 것인지, 조정한다면 어느 정도 조정하면 되는지에 대한 계획을 세울 수 있게 된다. 따라서, 점진적인 교정 과정과 같이 지속적인 교정이 필요한 경우라도 외고정 장치로 교정을 실시하는데 있어서 착오가 발생하지 않고 교정 성공도가 높아지게 된다.
전술한 효과를 가지는 식별자 센서(280)가 설치된 탈착식 액츄에이터는 수술용 액츄에이터(90)일 수도 있지만, 식별자 센서(280)는 이전 교정 히스토리를 체크할 수 있는 바 점진적 교정을 위해 사용되는 휴대용 액츄에이터(100)에 식별자 센서(280)가 적용될 경우 더 큰 효과를 볼 수 있다. 휴대용 액츄에이터(100)는 모터(105)가 연결되는 2개의 모터 드라이버(107)가 한쌍을 이루어 하나의 휴대용 액츄에이터 프레임(240)에 지지되어 있으며, 이 휴대용 액츄에이터 프레임(240) 하부에는 제 1 식별자 센서(283)및 제 2 식별자 센서(285)를 포함하는 식별자 센서(280)가 설치되어 있고, 휴대용 액츄에이터 프레임(240)이 부착되는 제 2 프레임(20)의 하부에는 가변 레그 식별자(250)가 형성되어 있다.
따라서, 휴대용 액츄에이터 프레임(240)이 제 2 프레임(20)에 장착되는 과정에 있어서 가변 레그 식별자(250)는 휴대용 액츄에이터 프레임(240)의 구멍으로 삽입되어 식별자 센서(280) 사이에 위치하게 되고, 식별자 센서(280)는 가변 레그 식별자(250)를 감지하여 해당 가변 레그의 이전 조절 히스토리를 파악할 수 있게 되어 적절한 추가 교정을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치는 액츄에이터 프레임과 제 2 프레임(20)의 용이한 결합을 보조하기 위해서 액츄에이터 프레임에는 돌출 걸림부(260)가 형성되어 있고, 제 2 프레임(20)에는 걸림 구멍(265)이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 구조 하에서 액츄에이터 프레임을 제 2 프레임(20)에 장착하는 동안 액츄에이터 프레임의 돌출 걸림부(260)는 제 2 프레임(20)의 걸림 구멍(265)에 삽입되면서 걸리게 되어 액츄에이터 프레임을 제 2 프레임(20)에 쉽게 순간적으로 장착할 수 있고 또한 반대로 용이하게 분리할 수 있다.
한편, 앞에서 설명한 본 발명에 따른 외고정 장치의 교정 과정은 플래닝 서버의 제어에 따라 수행될 수 있는데, 플래닝 서버는 탈착식 액츄에이터의 가동 여부 및 탈착식 액츄에이터가 제공하는 회전력을 제어하는 서버로서, 본 발명의 경우 수술용 액츄에이터(90)의 6개의 구동 유닛(97) 중에서 어느 구동 유닛을 가동시킬 것인지 및 휴대용 액츄에이터(100)의 2개의 구동 유닛(110) 중 어느 구동 유닛을 가동시킬 것인지를 결정하고, 가동시킨다면 어느 시점에 가동시킬 것인지와 가동된 구동 유닛(97, 110)의 회전력의 크기 및 회전 방향을 결정할 수 있다.
특히, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외고정 장치의 경우 식별자 센서(280)가 가변 레그 식별자(250)를 감지하여 이전 제어 히스토리를 파악할 수 있게 되고, 이 히스토리는 플래닝 서버에 저장되어 플래닝 서버는 이후 교정 과정을 조절할 수 있게 된다.
이렇게, 플래닝 서버에는 액츄에이터의 가동 계획이 미리 설정되어 있으며, 이 가동 계획에 따라 외고정 수술이 이루어지거나 수술 후 점진적 교정이 수행되는 바 정확한 양만큼 가변 레그(30)의 길이를 변화시킬 수 있으며 그 결과 환부에 원하는 만큼의 힘을 가하게 되어 성공적인 수술을 보장할 수 있고, 또한 점진적인 치료 과정에서 환자가 크게 신경쓰지 않아도 알맞은 교정 과정이 수행될 수 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 외고정 시스템은 워크 스테이션을 포함할 수 있으며, 이 워크 스테이션은 수술 진행 상태와 관련된 정보를 표시하는 표시 장치를 포함할 수 있는 바, 의료진은 이 워크 스테이션을 통해 골절되거나 변형된 뼈의 상태, 외고정 수술의 진행 단계 및 탈착식 액츄에이터의 가동 계획 등을 파악할 수 있는 바, 의료진이 용이하게 수술을 진행할 수 있도록 한다.
추가적으로, 본 발명에 따른 외고정 장치는 제 1 프레임(10), 제 2 프레임(20), 가변 레그(30) 및 탈착식 액츄에이터가 각각 하나의 모듈로서 존재하며, 단순 결합에 의해 하나의 외고정 장치로 조립될 수 있고, 또한 단순 분해가 가능하다. 따라서, 다양한 길이를 가지는 가변 레그(30)를 사용할 수 있고, 다양한 형상 및 크기를 가지는 제 1 프레임(10), 제 2 프레임(20) 및 탈착식 액츄에이터를 조합하여 쉽게 외고정 장치를 조립할 수 있다.
이와 관련하여, 제 1 프레임, 제 2 프레임 및 탈착식 액츄에이터의 액츄에이터 프레임은 원형, 반원형 또는 원형과 반원형 사이의 형태를 가질 수 있고 복수의 서브 프레임으로 이루어질 수도 있는 바, 형태의 자유도가 크고 그 결과 다양한 골절 영역 및 환부에 적용이 가능하다는 장점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 골절 또는 변형된 뼈를 교정하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치로서,
    상기 뼈가 관통하는 제 1 프레임;
    상기 뼈가 관통하며 상기 제 1 프레임으로부터 이격되어 있는 제 2 프레임;
    각각 나사산이 형성되어 있는 제 1 레그 및 제 2 레그를 포함하며 길이가 변하는 가변 레그; 및
    상기 제 1 레그에 연결된 볼 조인트와 결속되고 상기 제 2 프레임 상에 장착되어 있으면서, 상기 탈착식 액츄에이터가 제공하는 회전력에 의해 회전하는 모터 연결 부재를 포함하고,
    상기 모터 연결 부재는, 상기 볼 조인트와 결속되며 상기 탈착식 액츄에이터가 탈착되는 탈착 공간이 형성된 모터 드라이버 소켓, 상기 모터 드라이버 소켓을 수용하는 중공부를 형성하며 외력에 의해 상기 중공부가 좁아지면서 상기 모터 드라이버 소켓의 회전을 차단하는 콜릿(collet), 상기 콜릿을 가압하여 상기 중공부가 좁아지도록 하는 고정 링, 상기 콜릿을 둘러싸고 상기 콜릿의 걸림턱과 상기 고정 링 사이에 위치하면서 상기 고정 링에 탄성력을 가하여 상기 고정 링이 상기 콜릿을 가압하도록 하는 제 1 코일 스프링, 및 외곽을 형성하는 제 1 하우징을 포함하고,
    상기 탈착식 액츄에이터는 모터 및 상기 모터에 의해 회전하는 모터 드라이버를 포함하고, 상기 모터 드라이버는, 상기 탈착 공간에 삽입되는 플러그가 형성된 모터 드라이버 플러그, 상기 모터 드라이버 플러그 후방에 위치하며 걸림턱이 형성된 슬리브, 상기 모터 드라이버 플러그와 상기 슬리브의 걸림턱 사이에 위치하며 상기 모터 드라이버 플러그에 탄성력을 가하는 제 2 코일 스프링, 상기 모터 드라이버 플러그의 삽입 공간에 끼워지는 돌출부를 가지며 상기 모터에 결속되는 모터 키부, 및 외곽을 형성하고 외력에 의해 전진하면서 일단부가 상기 고정 링을 밀어 상기 고정 링이 상기 콜릿을 가압하지 못하도록 하는 제 2 하우징을 포함하고,
    상기 모터 드라이버 플러그가 상기 탈착 공간에 삽입되어 상기 모터에 의해 상기 모터 연결 부재가 회전함에 따라 상기 볼 하우징을 통해 전달된 회전력이 상기 제 1 레그를 회전시키고, 그에 따라 상기 제 1 레그 및 제 2 레그 간의 나사 결합의 나사 조임 및 풀림이 일어나 상기 가변 레그의 길이가 변화하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜릿의 분할부의 단부에는 걸림부분이 형성되어 있으며 상기 고정 링의 내측 둘레를 따라 돌출부분이 형성되어 있고,
    상기 제 1 코일 스프링의 탄성력에 의해 상기 고정 링이 밀리면서 상기 돌출부분이 상기 걸림부분을 가압하게 되어 상기 콜릿의 분할부가 상기 모터 드라이버 소켓에 밀착되고, 그에 따라 상기 모터 드라이버 소켓의 회전이 차단되는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜릿의 분할부의 단부에는 걸림부분이 형성되어 있으며 상기 고정 링의 내측 둘레를 따라 돌출부분이 형성되어 있고,
    상기 모터에 의해 상기 모터 드라이버가 회전하는 과정에서 상기 모터 드라이버 플러그는 상기 모터 드라이버 소켓의 탈착 공간에 삽입되고, 동시에 상기 제 2 코일 스프링의 탄성력에 의해 상기 모터 드라이버 플러그가 전진하면서 상기 모터 드라이버 플러그의 걸림턱이 상기 제 2 하우징의 내측 둘레를 따라 형성된 돌출부분을 밀게 되어 상기 제 2 하우징은 전진하면서 상기 고정 링을 밀고, 그에 따라 상기 고정 링의 돌출부분이 상기 콜릿의 걸림부분을 더 이상 가압하지 못하여 상기 콜릿의 분할부가 상기 모터 드라이버 소켓에서 떨어짐에 따라 상기 모터 드라이버 소켓은 회전되는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 드라이버 플러그에는 위치 검출체가 부착되어 있으며 상기 제 2 하우징에는 상기 위치 검출체의 위치를 감지하는 근접 센서가 설치되어 있고,
    상기 근접 센서는 상기 근접 센서와 상기 위치 검출체의 정렬 여부를 감지하며, 정렬로 감지될 경우 상기 모터 연결 부재와 상기 모터 드라이버는 분리되어 있는 것으로 판단하고, 비정렬로 감지될 경우 상기 모터 연결 부재와 상기 모터 드라이버는 결합되어 있는 것으로 판단하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈착식 액츄에이터는 상기 모터 드라이버를 지지하면서 상기 제 2 프레임에 부착됨으로써 상기 모터 연결 부재와 상기 모터 드라이버의 연결을 유도하는 액츄에이터 프레임을 포함하고,
    상기 제 2 프레임의 하부에는 가변 레그 식별자가 형성되어 있고, 상기 액츄에이터 프레임에 설치된 식별자 센서가 상기 가변 레그 식별자를 감지하여 해당 가변 레그의 이전 조정 히스토리를 획득할 수 있는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탈착식 액츄에이터는 점진적 교정을 위해 사용되는 휴대용 액츄에이터이고,
    상기 휴대용 액츄에이터는 2개의 모터 드라이버가 한쌍을 이루어 액츄에이터 프레임에 지지되어 있는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가변 레그 식별자는 돌출부분이 2개인 경우, 돌출부분이 없는 경우, 우측에 1개의 돌출부분이 있는 경우 및 좌측에 1개의 돌출부분이 있는 경우 중 어느 한 경우로 형성되어 있고,
    상기 식별자 센서는 우측을 감지하는 제 1 식별자 센서 및 좌측을 감지하는 제 2 식별자 센서를 포함하면서 돌출부분은 1로 비돌출부분은 0으로 해석하여, 돌출부분이 2개인 경우는 11로, 돌출부분이 없는 경우는 00으로, 우측에 1개의 돌출부분이 있는 경우는 01로, 좌측에 1개의 돌출부분이 있는 경우는 10으로 해석하고, 각각의 경우에 해당하는 한쌍의 가변 레그의 이전 조정 히스토리를 획득하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 프레임에는 돌출 걸림부가 형성되어 있고, 상기 돌출 걸림부는 상기 제 2 프레임에 형성된 걸림 구멍에 걸림으로써 상기 액츄에이터 프레임은 상기 제 2 프레임에 장착되는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼 조인트는, 볼축을 통해 상기 제 1 레그와 연결되며 중심을 지나는 관통공이 형성된 볼, 상기 볼이 끼워지는 끼움홈과 상기 끼움홈을 가로지르는 방향을 따라 외면에 마주보며 형성된 한 쌍의 삽입 구멍을 구비한 볼 하우징, 및 상기 삽입 구멍에 걸치며 상기 관통공을 지나가는 핀부재를 포함하고,
    상기 관통공은 상기 중심에서 상기 핀부재의 직경과 동일한 직경을 가지며, 상기 볼의 구면 상의 상기 관통공 부분은 상기 핀부재의 단면적보다 큰 면적을 형성하고 있는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 볼 하우징의 하부 공간에 상기 모터 드라이버 소켓의 돌출부가 끼워짐으로써 상기 볼 조인트와 상기 모터 드라이버 소켓이 결속되는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레그에는 수나사산이 형성되어 있고, 상기 제 2 레그에는 암나사산이 형성되어 있는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레그 상에는 제 1 레그와 나사 결합을 하는 축 고정 장치가 위치하며, 상기 축 고정 장치는 상기 제 1 레그가 상기 제 2 레그에 대하여 이동하지 못하게 하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 뼈의 골편을 상기 제 1 프레임 또는 제 2 프레임에 대하여 고정시키는 고정 부재를 더 포함하고, 상기 고정 부재는 상기 골편에 박히는 핀 및 상기 핀을 상기 제 1 프레임 또는 제 2 프레임 상에 고정시키는 고정편을 포함하는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈착식 액츄에이터는 수술용 액츄에이터로서, 상기 모터 연결 부재의 개수만큼 모터 및 모터 드라이버로 이루어진 구동 유닛을 포함하고, 상기 구동 유닛은 대응하는 모터 연결 부재를 회전시키는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈착식 액츄에이터는 플래닝 서버에 설정된 가동 계획에 따라 운용되는, 탈착식 액츄에이터를 구비한 외고정 장치.
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