WO2018106057A1 - 스마트 스크류 - Google Patents

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WO2018106057A1
WO2018106057A1 PCT/KR2017/014383 KR2017014383W WO2018106057A1 WO 2018106057 A1 WO2018106057 A1 WO 2018106057A1 KR 2017014383 W KR2017014383 W KR 2017014383W WO 2018106057 A1 WO2018106057 A1 WO 2018106057A1
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transducer
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김준영
서안나
이희성
황재윤
윤상연
최재석
제민규
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경북대학교 산학협력단
재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따른 스마트 스크류는, 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체; 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하는 결합층과, 음파 신호의 주파수가 결정되도록 형성된 압전층과, 음파 신호를 흡수하는 흡음층을 포함하는 트랜스듀서; 및 상기 라이너를 향하여 음파 신호를 발생시켜 상기 결합층에서 감지된 음파 신호를 수신하고, 수신된 음파 신호에 기초하여 상기 라이너의 두께를 측정하고, 측정된 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부로 전달하는 처리 모듈을 포함할 수 있다.

Description

스마트 스크류
이하, 실시예들은 스마트 스크류에 관한 것이다.
고관절 전치환술(Total Hip Replacement)이란 고관절(골반 관절 또는 엉덩이 관절)을 이루는 골반골 부분인 비구(acetabulum)와 대퇴골(femur)의 골두(head)를 모두 인공으로 만든 삽입물로 교체하는 것을 말한다. 이러한 고관절 전치환술은 여러 원인에 의하여 고관절이 심하게 손상된 경우에 수행되며, 원래 관절 부위를 제거하고 컵(cup), 라이너(liner) 및 스템(stem)을 포함하는 고관절 삽입물을 인체 내로 삽입한다. 삽입된 고관절 삽입물의 교체 주기를 감소시키기 위하여 고관절 삽입물의 라이너를 마찰이 적으면서 마모가 잘 안되는 특수 물질로 만들고 있다.
예를 들어, 한국 공개특허공보 제10-2014-0066193호는 라이너가 설치된 대퇴골 컵을 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 인체의 활동에 영향을 주지 않으면서 고관절 삽입물의 수명을 예측하는 스마트 스크류를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 인체 내로 삽입되는 고관절 삽입물의 라이너의 두께를 측정하는 스마트 스크류를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류는, 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체; 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하는 결합층과, 음파 신호의 주파수가 결정되도록 형성된 압전층과, 음파 신호를 흡수하는 흡음층을 포함하는 트랜스듀서; 및 상기 라이너를 향하여 음파 신호를 발생시켜 상기 결합층에서 감지된 음파 신호를 수신하고, 수신된 음파 신호에 기초하여 상기 라이너의 두께를 측정하고, 측정된 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부로 전달하는 처리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 스마트 스크류는, 상기 압전층의 둘레를 감싸도록 배치되고, 외부로 전자기파를 송신 또는 외부로부터 전자기파를 수신하는 코일을 더 포함할 수 있다.
상기 스마트 스크류는, 상기 인공 관절에 설치되고 상기 트랜스듀서에 연결되며, 외부로 전자기파를 송신 또는 외부로부터 전자기파를 수신하는 코일을 더 포함할 수 있다.
상기 처리 모듈은, 음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고, 상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부; 수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부; 상기 코일을 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및 상기 코일을 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부를 포함할 수 있다.
상기 스마트 스크류는, 상기 트랜스듀서 및 상기 처리 모듈의 외측에 형성되고, 상기 코일과 소통되게 전자기파가 투과되는 투과층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류는, 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체; 상기 스크류 본체의 내부에 배치되고, 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하고 외부로부터 전력을 수신하는 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서에 연결되어 상기 음파 신호에 기초하여 상기 라이너의 두께를 측정하고 외부로 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 전달하는 처리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 처리 모듈은, 음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고 상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부; 수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부; 상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및 상기 트랜스듀서를 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류는, 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체; 상기 스크류 본체의 근위부에 배치되는 제1트랜스듀서; 상기 스크류 본체의 말단부에 배치되는 제2트랜스듀서; 및 상기 제1트랜스듀서와 상기 제2트랜스듀서에 각각 연결되어 상기 라이너의 두께 데이터를 획득하고 외부와 전력을 송수신하는 처리 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1트랜스듀서는, 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하고, 상기 제2트랜스듀서는, 외부로부터 전력을 수신할 수 있다.
상기 제1트랜스듀서는, 음파 신호의 제1주파수대역으로 결정되도록 형성된 제1압전층을 포함하고, 상기 제2트랜스듀서는, 음파 신호의 제2주파수대역으로 결정되도록 형성된 제2압전층을 포함할 수 있다.
상기 처리 모듈은, 음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고 상기 제1트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부; 수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부; 상기 제2트랜스듀서를 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및 상기 제2트랜스듀서를 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류는 인체의 활동에 영향을 주지 않으면서 고관절 삽입물의 수명을 예측할 수 있다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류는 인체 내로 삽입되는 고관절 삽입물의 라이너의 두께를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트 스크류(1)는, 대상체의 고관절(O)에 배치되는 쉘(C)과, 쉘(C)의 내부면에 구비된 라이너(L)를 포함하는 인공 관절을 대상체의 고관절(O)에 고정시키는 데 사용되는 것으로, 본원에서는 스마트 스크류(1)가 대상체의 고관절(O)에 배치되는 인공 관절을 고정시키는 용도로서 설명되지만, 이에 제한되는 것은 아니고 대상체의 무릎 관절(knee joint), 팔꿈치 관절(elbow joint), 발목 관절(ankle joint)에 배치되는 인공 관절을 고정시키는 용도로서도 사용될 수 있다. 스마트 스크류(1)는, 인공 관절을 관통하여 고관절(O)로 삽입되는 스크류 본체(10), 트랜스듀서(11), 처리 모듈(12), 코일(13) 및 투과층(14)을 포함할 수 있다.
트랜스듀서(transducer, 11)는, 음파 신호를 전기적 형태의 신호로 변환할 수 있다. 트랜스듀서(11)는, 결합층(matching layer, 111), 압전층(piezoelectric layer, 112) 및 흡음층(backing layer, 113)을 포함할 수 있다.
결합층(111)은, 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 감지할 수 있다. 예를 들어, 결합층(111)은, 라이너(L)를 향하여 전달되는 초음파 신호가 라이너(L)로부터 반사되는 초음파 신호를 감지할 수 있다. 압전층(112)은, 음파 신호의 주파수가 결정되도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 음파 신호의 공진 주파수가 결정되도록 압전층(112)의 두께가 결정될 수 있다. 흡음층(113)은, 음파 신호를 흡수할 수 있다. 결합층(111), 압전층(112) 및 흡음층(113)은, 스크류 본체(10)의 내부에 라이너(L)로부터 멀어지는 방향으로 차례로 배치될 수 있다.
처리 모듈(12)은, 라이너(L)를 향하여 음파 신호를 발생시켜 결합층(111)에서 감지된 음파 신호를 수신할 수 있고, 수신된 음파 신호에 기초하여 라이너(L)의 두께를 측정할 수 있고, 측정된 라이너(L)의 두께에 대한 데이터를 외부로 전달할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 처리 모듈(12)로부터 발생한 음파 신호가 라이너(L)에 전달되고, 라이너(L)로부터 음파 신호가 반사되어 트랜스듀서(11)에 의하여 음파 신호가 감지되면, 처리 모듈(12)에 의하여 다시 감지된 음파 신호를 분석하여 음파 신호의 속도와 걸린 시간을 토대로 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득할 수 있으며, 이러한 데이터를 외부로 전달하여 술자(e.g. 의사) 또는 사용자(e.g. 환자)로 하여금 인공 관절의 수명, 즉 라이너(L)의 수명을 파악할 수 있도록 하여, 결국 인공 관절의 교체 주기를 용이하게 파악하도록 할 수 있다.
처리 모듈(12)은, 음파 송수신부(121), 프로세서부(122), 데이터 송수신부(123) 및 전력부(124)를 포함할 수 있다.
음파 송수신부(121)는, 음파 신호를 발생시켜 라이너(L)로 전달하는 음파 신호 송신부(1211) 및 트랜스듀서(11)를 통하여 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 신호 수신부(1212)를 포함할 수 있다.
프로세서부(122)는, 음파 신호 수신부(1212)에서 수신된 음파 신호를 분석하여 라이너(L)의 두께에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 여기서 음파 신호는 미리 정해질 수 있으며, 정해진 음파 신호의 속도와, 음파 신호 송신부(1211)로부터 발생되고 라이너(L)로 반사되어 음파 신호 수신부(1212)로 수신되기까지 걸리는 시간에 기초하여 라이너(L)의 두께가 측정될 수 있다. 또한, 프로세서부(122)는, 전력을 제어하여 처리 모듈(12)의 동작을 보조할 수 있다.
데이터 송수신부(123)는, 라이너(L)의 두께에 대한 데이터를 외부로부터 수신하는 무선 데이터 수신부(1231) 및 라이너(L)의 두께에 대한 데이터를 외부로 송신하는 무선 데이터 송신부(1232)를 포함할 수 있다. 무선 데이터 수신부(1231) 및 무선 데이터 송신부(1232)는, 각각 프로세서부(122)에 연결되어 프로세서부(122)로부터 처리된 데이터를 주고받을 수 있으며, 외부와 소통하기 위하여 무선 통신 모듈(wireless communication module)이 내장될 수 있다.
전력부(124)는, 전력을 수신하는 무선 전력 수신부(1241) 및 프로세서부(122)에 의하여 전력이 제어되는 전력 관리부(1242)를 포함할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 스마트 스크류(1)가 대상체의 고관절(O)로 삽입되어 고정되더라도 외부로부터 침습적인 시술을 받지 않고도, 즉 비침습적인 방식으로 전력을 전달받아 인공 관절의 라이너(L)의 두께 데이터를 술자 또는 사용자가 획득할 수 있다.
코일(13)은, 압전층(112)의 둘레를 감싸도록 스크류 본체(10)의 내부에 배치될 수 있고, 외부로 전자기파(electromagnetic wave)를 송신 또는 외부로부터 전자기파를 수신할 수 있다. 도시되지 않았으나, 코일은, 스크류 본체(10)의 내부 뿐만 아니라 쉘(C), 라이너(L) 등 외부 구조물에 설치할 수도 있다. 이 경우, 스마트 스크류(1)는, 코일과 스크류 본체(10)의 내부의 트랜스듀서를 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다. 또한, 코일(13)은, 데이터 송수신부(123)에 연결되어 외부로부터 전달되는 데이터 및 전력을 데이터 송수신부(123) 및 전력부(124)로 각각 전달할 수 있다. 예를 들어, 코일(13)은, 전자기파의 형태로서 외부로부터 데이터 및 전력을 수신 또는 외부로 데이터 및 전력을 송신할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 코일(13)에 전원이 연결되어 있지 않으므로, 필요할 때마다 전자기파를 발생시켜 스마트 스크류(1)를 동작시킬 수 있다. 또한, 별도의 전원이 필요하지 않으므로, 기존의 스크류의 크기를 유지하며 일반적으로 사용되는 인공 관절을 고정시키는 데 사용될 수 있으며, 별도의 장치나 특유의 구조를 필요로 하지 않는다는 점에서 범용성이 있다.
투과층(14)은, 코일(13)과 소통할 수 있도록 전자기파가 투과될 수 있다. 이를 위하여, 투과층(14)은, 트랜스듀서(11) 및 처리 모듈(12)을 감싸도록 스크류 본체(10)의 외측에 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 투과층(14)이 외부로부터의 충격에 대하여 스크류 본체(10)를 보호하면서도 전자기파를 외부로부터 거의 흡수하여 처리 모듈(12)로 전달할 수 있으므로, 데이터 송수신률이 향상될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트 스크류(2)는, 대상체의 고관절(O)에 배치되는 쉘(C)과, 쉘(C)의 내부면에 구비된 라이너(L)를 포함하는 인공 관절을 관통하여 고관절(O)로 삽입되는 스크류 본체(20), 트랜스듀서(21), 처리 모듈(22)및 투과층(24)을 포함할 수 있다.
트랜스듀서(21)는, 스크류 본체(20)의 내부에 배치될 수 있다. 트랜스듀서(21)는, 라이너(L)에 인접하게 스크류 본체(20)의 내부에 배치되는 결합층(211), 결합층(211)에 인접하여 배치되는 압전층(212) 및 압전층(212)에 인접하여 배치되는 흡음층(213)을 포함할 수 있다. 트랜스듀서(21)는, 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 전자기파의 형태로 전달되는 전력을 수신할 수 있다.
처리 모듈(22)은, 트랜스듀서(21)에 연결되어 음파 신호에 기초하여 라이너(L)의 두께를 측정하고 외부로 라이너(L)의 두께에 대한 데이터를 전달할 수 있다. 처리 모듈(22)은, 음파 송수신부(221), 프로세서부(222), 데이터 송수신부(223) 및 전력부(224)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 전력을 전송할 수 있는 코일의 전송 효율이 높지 않은 경우에, 스마트 스크류(2)의 동작 효율이 저하될 수 있으므로, 코일을 사용하지 않고 트랜스듀서(21)가 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 감지할 뿐만 아니라 전자기파 형태의 전력도 수신함으로써 스마트 스크류(2)의 공간 효율성을 도모할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 스마트 스크류를 나타낸 개념도이다.
일 실시예에 따른 스마트 스크류(3)는, 대상체의 고관절(O)에 배치되는 쉘(C)과, 쉘(C)의 내부면에 구비된 라이너(L)를 포함하는 인공 관절을 관통하여 고관절(O)로 삽입되는 스크류 본체(30), 제1트랜스듀서(31), 처리 모듈(32) 및 제2트랜스듀서(33)를 포함할 수 있다. 처리 모듈(32)은, 음파 송수신부(321), 프로세서부(322), 데이터 송수신부(323) 및 전력부(324)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1트랜스듀서(31)는, 음파 송수신부(321)에 연결될 수 있고, 제2트랜스듀서(33)는, 데이터 송수신부(323) 및 전력부(324)에 각각 연결될 수 있다.
제1트랜스듀서(31)는, 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 제1트랜스듀서(31)는, 라이너(L)에 인접하게 스크류 본체(30)의 근위부에 배치될 수 있다. 제1트랜스듀서(31)는, 제1결합층(311), 제1압전층(312) 및 제1흡음층(313)을 포함할 수 있다. 제2트랜스듀서(33)는, 외부로부터 전력을 수신할 수 있다. 이를 위하여, 제2트랜스듀서(33)는, 제1트랜스듀서(31)와 이격되어 스크류 본체(30)의 말단부에 배치될 수 있다. 제2트랜스듀서(33)는, 제2결합층(331), 제2압전층(332) 및 제2흡음층(333)을 포함할 수 있다.
제1트랜스듀서(31)의 제1압전층(312)은, 음파 신호의 제1주파수대역으로 결정되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 음파 신호의 제1주파수대역(e.g. 고주파용 초음파 대역)으로 결정되도록 제1압전층(312)의 두께가 결정될 수 있다. 제2트랜스듀서(33)의 제2압전층(332)은, 음파 신호의 제2주파수대역으로 결정되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 음파 신호의 제2주파수대역(e.g. 저주파용 초음파 대역)으로 결정되도록 제2압전층(332)의 두께가 결정될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면,
이와 같은 구조에 의하면, 하나의 트랜스듀서(31; 33)로 라이너(L)로부터 반사되는 음파 신호를 감지하면서 전력을 수신하는 경우에, 감지를 위한 주파수의 경우 전력을 수신하기 위한 주파수에 비하여 높은 주파수이어야 하므로, 감지와 전력 수신을 동시에 수행할 때 어느 하나의 기능의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제1트랜스듀서(31)를 라이너(L)에 인접하게 배치되고, 제2트랜스듀서(33)를 제1트랜스듀서(31)와 이격되게 배치함으로써, 서로 다른 주파수 대역에서 서로 다른 기능을 수행할 수 있으며, 제1트랜스듀서(31) 및 제2트랜스듀서(33)의 독립적인 기능 수행으로 인하여 스마트 스크류(3)의 동작 효율이 향상될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (11)

  1. 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체;
    상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하는 결합층과, 음파 신호의 주파수가 결정되도록 형성된 압전층과, 음파 신호를 흡수하는 흡음층을 포함하는 트랜스듀서; 및
    상기 라이너를 향하여 음파 신호를 발생시켜 상기 결합층에서 감지된 음파 신호를 수신하고, 수신된 음파 신호에 기초하여 상기 라이너의 두께를 측정하고, 측정된 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부로 전달하는 처리 모듈;
    을 포함하는 스마트 스크류.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전층의 둘레를 감싸도록 배치되고, 외부로 전자기파를 송신 또는 외부로부터 전자기파를 수신하는 코일을 더 포함하는 스마트 스크류.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인공 관절에 설치되고 상기 트랜스듀서에 연결되며, 외부로 전자기파를 송신 또는 외부로부터 전자기파를 수신하는 코일을 더 포함하는 스마트 스크류.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 처리 모듈은,
    음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고, 상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부;
    수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부;
    상기 코일을 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및
    상기 코일을 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부;
    를 포함하는 스마트 스크류.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 트랜스듀서 및 상기 처리 모듈의 외측에 형성되고, 상기 코일과 소통되게 전자기파가 투과되는 투과층을 더 포함하는 스마트 스크류.
  6. 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체;
    상기 스크류 본체의 내부에 배치되고, 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하고 외부로부터 전력을 수신하는 트랜스듀서; 및
    상기 트랜스듀서에 연결되어 상기 음파 신호에 기초하여 상기 라이너의 두께를 측정하고 외부로 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 전달하는 처리 모듈;
    을 포함하는 스마트 스크류.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리 모듈은,
    음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고 상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부;
    수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부;
    상기 트랜스듀서를 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및
    상기 트랜스듀서를 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부;
    를 포함하는 스마트 스크류.
  8. 대상체의 고관절에 배치되는 쉘과, 상기 쉘의 내부면에 구비된 라이너를 포함하는 인공 관절을 관통하여 상기 고관절로 삽입되는 스크류 본체;
    상기 스크류 본체의 근위부에 배치되는 제1트랜스듀서;
    상기 스크류 본체의 말단부에 배치되는 제2트랜스듀서; 및
    상기 제1트랜스듀서와 상기 제2트랜스듀서에 각각 연결되어 상기 라이너의 두께 데이터를 획득하고 외부와 전력을 송수신하는 처리 모듈;
    을 포함하는 스마트 스크류.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1트랜스듀서는, 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 감지하고, 상기 제2트랜스듀서는, 외부로부터 전력을 수신하는 스마트 스크류.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1트랜스듀서는, 음파 신호의 제1주파수대역으로 결정되도록 형성된 제1압전층을 포함하고, 상기 제2트랜스듀서는, 음파 신호의 제2주파수대역으로 결정되도록 형성된 제2압전층을 포함하는 스마트 스크류.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 처리 모듈은,
    음파 신호를 발생시켜 상기 라이너로 전달하고 상기 제1트랜스듀서를 통하여 상기 라이너로부터 반사되는 음파 신호를 수신하는 음파 송수신부;
    수신된 음파 신호를 분석하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 획득하고, 전력을 제어하는 프로세서부;
    상기 제2트랜스듀서를 통하여 상기 라이너의 두께에 대한 데이터를 외부와 송수신하는 데이터 송수신부; 및
    상기 제2트랜스듀서를 통하여 전력을 수신하여 상기 프로세서부에 의하여 전력이 제어되는 전력부;
    를 포함하는 스마트 스크류.
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