KR101047936B1 - 페디클 스크류 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 모노타입의 페디클 스크류에 있어서, 외주면에 숫나사산이 형성된 나사부 및 상기 나사부의 상측 말단에서 연장되어 직경이 확장된 단차부가 일체로 형성된 볼트부; 및 상기 나사부가 통과되도록 하단에 개통홀이 형성되며, 상기 단차부의 외경보다 더 작은 내경을 갖는 잠김리브(locking rib)가 내주면에 형성되고, 상기 잠김리브와 개통홀 사이에서 단차부를 수용하는 잠금실이 내부에 형성된 헤드부;를 포함하며, 상기 단차부가 잠김리브를 통과하여 잠금실에 수용될 때, 잠김리브의 내경이 탄성 확장되도록 상기 볼트부와 헤드부는 억지끼움으로 체결된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 페디클 스크류는, 볼트부와 헤드부가 각각 나눠져 제조되고 탄성변형이 발생하도록 가압하여 억지끼움으로 체결되는 방식임으로, 제조가 더 용이하며 제조시 절삭칩을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

볼트부, 헤드부, 페디클 스크류

Description

페디클 스크류{PEDICLE SCREW}

본 발명은 통상적으로 척추경나사로 일컫는 페디클 스크류에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모노타입(일체형; 헤드부와 스크류가 분리되어 회전하지 않도록 제작된 형태)의 페디클 스크류에 관한 것이다.

척추와 관련된 질환의 치료에 있어서, 통상적으로 물리치료를 통한 간접적인 치료방법과 손상된 추골에 별도의 고정장치를 장착하여 척추를 교정 및 고정하는 직접적인 치료방식이 시행된다.

이 중 손상된 척추를 물리적으로 교정하는 직접적인 치료방식에는 페디클 스크류와 같은 척추 고정 장치가 일반적으로 시술되고 있다.

상기 페디클 스크류(100)는 도 1 과 같이 로드(300)를 고정부재(200)와 결합하여 고정시키는 헤드부;와 상기 헤드부에서 연장되어 척추에 삽입되는 볼트부;로 구성되며, 헤드부와 볼트부의 분리 가능여부에 따라 두 종류로 구분된다.

즉, 일체로 구성되어 헤드부 및 볼트부의 분리가 불가능하고 개별의 움직임이 불가능한 모노타입과, 헤드부와 볼트부가 분리가능하도록 구성되어 시술되는 위 치에 따라 고정되기 전까지 헤드부 및 볼트부의 개별 움직임이 가능한 폴리타입으로 구분된다.

이중, 종래의 모노타입 페디클 스크류은, 도 2 에 도시된 바와 같이 헤드부 및 볼트부를 별도로 분리하여 가공하지 않고 하나의 원자재에서 절삭하여 가공되었다. 도 2 에 도시된 바와 같이 원자재의 많은 부분이 절삭칩(오른쪽 그림에서 빗금 친 부분)으로 버려지는 문제점이 있었다.

인체 내에 시술되는 페디클 스크류는 주로 생체 적합성이 높은 순수 티타늄, 티타늄 합금 또는 스테인리스 강으로 제조되며, 티타늄과 스테인리스 강은 고가(高價)이다. 따라서, 생산비용 중 원재료비용이 차지하는 비중이 상당하므로 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 필요성은 대단히 절실한 상황이다.

이와 같은 문제점을 해결하고자, 본 출원인은 '척추 고정 장치 및 그 제조방법'(특허출원 10-2008-23925 호)을 2008.3.14 자로 특허출원한 사실이 있으며, 헤드부와 볼트부를 분리가공한 후 결합시키는 새로운 개념의 모노타입의 페디클 스크류를 계속적으로 개량 및 개발 중에 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 제조가 용이하여 생산성이 높고 헤드부와 볼트부가 더 견고하며 용이하게 체결될 수 있는 모노타입의 페디클 스크류를 제공하는 것에 주 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모노타입의 페디클 스크류에 있어서, 외주면에 숫나사산이 형성된 나사부 및 상기 나사부의 상측 말단이 일정 길이로 연장형성되어 구성되는 볼트부; 및 상기 나사부가 통과되도록 하단에 개통홀이 형성되며, 상기 볼트부의 상측말단을 수용하는 잠금실이 내부에 형성된 헤드부;를 포함하며, 상기 볼트부의 상측 말단이 억지끼움으로 잠금실에 수용되어 볼트부와 헤드부가 영구체결되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 볼트부는 나사부의 상측에서 직경이 확장된 단차부를 포함하며, 상기 헤드부는 단차부의 외경보다 더 작은 내경을 갖는 잠김리브(locking rib)가 내주면에 형성되어, 상기 잠금실이 잠김리브와 개통홀 사이에서 단차부를 수용하고, 상기 단차부가 잠김리브를 통과하여 잠금실에 수용될 때, 잠김리브의 내경이 탄성 확장된다.

그리고, 상기 잠김리브와 단차부과 맞닿게 되는 부분에서 테이퍼진(tapered) 경사면이 각각 형성된다.

아울러, 상기 단차부의 하단 즉, 단차부와 나사부에 형성된 숫나사산 사이에는 볼트부의 길이방향(longitude)을 따라 다수 개의 고정돌기가 형성되고, 볼트부와 헤드부의 체결시, 상기 고정돌기는 개통홀의 내주면에 맞닿아 눌려져 변형된다.

또한, 서로 맞닿게 되는 상기 고정돌기의 일측 끝단과 개통홀의 단부에는 테이퍼진(tapered) 경사면이 각각 형성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페디클 스크류는, 볼트부와 헤드부가 도 3 에 도시된 바와 같이 각각 나눠져 제조되고 탄성변형이 발생하도록 가압하여 억지끼움으로 체결되는 방식임으로, 제조 시간이 단축될 뿐만 아니라 제조가 더 용이하고 제조시 절삭칩을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 단차부와 잠김리브가 서로 맞닿는 부분에서 각각 경사면이 형성되어 접촉되는 부분의 변형이나 마찰을 최소화하여 체결시킬 수 있다.

아울러, 상기 볼트부에는 고정돌기가 형성되고, 상기 고정돌기는 헤드부내에서 영구변형되어 고정되므로 볼트부와 헤드부의 체결력을 더 증대시킨다. 그리고, 이에 따라 헤드부와 볼트부의 접촉면적은 증대되므로 헤드부의 회전시 볼트부에서 미끄러져 헛도는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 상기 잠금실 및 개통홀의 내주면에 마찰 부재를 도포한 상태로 단차부를 체결시켜 상기와 같은 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.

그리고, 헤드부와 더 용이하게 변형되어 체결될 수 있도록 상기 고정돌기의 끝단에도 경사면이 형성되어 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼트부(20)와 헤드부(10)를 더욱 상세히 설명하도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 각각 제조된 헤드부(10)와 볼트부(20)가 영구고정되도록 체결되며, 도 4 에 도시된 바와 같이 볼트부(20)의 상측에서 헤드부(10)가 아래로 삽입되어 고정되도록 구성된다.

도 5a 는 본 발명에 따른 볼트부(20)의 정면도이고, 도 5b 와 도 5c 는 도 5a 의 B-B 와 C-C 의 각각의 단면도들이다. 본 발명의 볼트부(20)는, 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이, 인체의 뼈에 삽입되도록 하단에서부터 상측으로 외주면에 숫나사산이 형성된 부분인 나사부(21)와 상기 나사부(21)의 상측 끝단에서 일체로 형성되며 외경이 증가하도록 더 크게 확장된 단차부(22)로 이루어지며, 상기 단차부(22)의 하단 아래로 일정 구간에는 볼트부(20)의 길이방향(longitude)을 따라 외주면에는 고정돌기(23)가 형성된다. 상기 고정돌기(23)는 도면상에서 수직으로 세워진 나사산 모양으로 도시되어 있으나 가압력에 의해 각 끝단이 뭉게지게 되므로 나사산 모양이 가로 또는 경사진 상태의 널링(knurling)이 형성되도록 가공제작되는 것 또한 무방하다.

상기 볼트부(20)는 헤드부(10)의 지정된 위치에서 체결되도록 각 부분에서 상이한 직경을 갖는다, 도시된 바와 같이, 숫나사산이 형성된 부분과 고정돌기 가(23)가 형성된 부분 및 단차부(22)가 형성된 부분의 직경은 점차적으로 커지는 형성이며, 단차부(22)의 끝단 및 고정돌기(23)의 끝단에는 직경이 점점 작아지도록 테이퍼진(tapered) 경사면들(24, 25)이 각각 형성된다. 아울러, 도 5c 에 도시된 바와 같이, 헤드부(10)와 체결시 일측으로 기계적 스트레스가 누적되는 것을 방지하기 위하여 상기 고정돌기(23)는 나사부(21)의 외주면 둘레 전체에 걸쳐 연속적으로 촘촘하게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6 은 도 4 의 A-A 의 단면도이다. 본 발명의 헤드부(10)는 종래의 페디클 스크류와 마찬가지로 로드(300: 도 1 참조)를 거치하여 고정부재(200: 도 1 참조)로 나사고정시킬 수 있도록 "U" 자 형상의 거치홈이 형성되고 내주면 상단에는 암나사산이 형성된다.

하지만, 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 헤드부(10)는 볼트부(20)가 끼워질 수 있도록 하부에는 개통홀(13)이 형성되어 상하로 개구된다. 또한, 상기 개통홀(13)과 소정거리를 두고 상측의 내주면에는 잠김리브(11)가 형성되어, 상기 잠김리브(11)와 개통홀(13) 사이에서 단차부(22)가 고정되어 수용될 수 있는 잠금실(12)을 형성한다.

상기 잠금실(12)과 개통홀(13)은 단차부(22)가 개통홀(13)로 내려가지 않도록 형성된 단차(내경의 차이)가 시작되는 경계에 의해 나눠진다. 따라서, 상기 개통홀(13)의 내경은 나사부(21)의 숫나사산이 형성된 부분의 외경보다는 크고 고정돌기(23)이 형성된 부분의 최대 외경보다는 작은 크기를 갖는다. 다만, 헤드부(10)와 볼트부(20)의 체결시 고정돌기(23)의 끝부분이 뭉게져 변형된 상태로 개통 홀(13)의 내주면에 맞닿아 끼워질 수 있도록 고정돌기(23)가 형성된 부분의 최대 외경보다 개통홀의 내경이 0.02 내지 1.5mm 정도 작게 형성되는 것이 바람직하다.

도 6 의 확대된 부분에서 보이는 바와 같이, 상기 헤드부(10)의 내주면에 형성된 잠김리브(11)는 상단에 경사면(14)이 형성되어 단차부(22)의 경사면(24)과 맞닿아 가압되었을 시 더 용이하게 내경이 확장될 수 있는 구조이다. 그리고, 상기 잠김리브(11)는 단차부(22)의 통과 이후 탄성복원될 수 있도록 헤드부(10)의 내주면을 따라 링형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 전술한 바와 같이, 상기 잠금실(12)은 잠김리브(11)과 개통홀(13) 사이에서 형성된 공간으로서, 단차부(22)의 형상 및 부피를 수용할 수 있는 크기로 형성되되, 볼트부(20)의 고정돌기(23)에 형성된 경사면(25)과 맞닿는 부분에서 고정돌기(23)가 개통홀(13)에 삽입될 수 있는 형태로 변형되도록 개통홀(13)과 단차된 부분에서 경사면(15)이 형성된다.

따라서, 볼트부(20)와 마찬가지로 헤드부(10)의 내경 또한, 상측에서부터 하측으로 단차된 모양으로 점차 좁아지는 형상을 갖는다. 즉, 잠김리브(11)를 중심으로, 잠김리브(11) 상측은 단차부(22)가 출입가능한 내경을 가지며, 잠김리브(11)의 하측인 잠금실(12)은 잠김리브와 오차범위 0.02 내지 0.1 mm 내에서(티타늄합금 소재 기준) 동일한 내경을 갖도록 구성된다.

이하, 도면을 참조하여 상기 헤드부(10)와 볼트부(20)가 체결된 상태를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 볼트부(20)는 헤드부(10)의 상측에서 삽입된 다. 즉, 상기 볼트부(20)와 헤드부(10)는, 단차부(22)의 하단에 형성된 경사면(24)이 잠김리브(11)의 상단(14)에 형성된 경사면(14)과 맞닿은 상태 또는 고정돌기(23)의 경사면(25)과 잠금실(12)과 개통홀(13)을 구획하는 부분에서 형성된 경사면(25)이 맞닿은 상태에서, 헤드부(10)는 위치가 고정되고 프레스 장치 등에 의하여 강한 압력에 의해 볼트부(20)의 상측이 아래로 눌려져 체결된다.

상기와 같은 볼트부(20)의 삽입 시, 단차부(22)의 이동에 따라 잠김리브(11)가 형성된 부분의 내경이 탄성 확장되며 잠김리브(11)를 지나 도 7a 와 같이 경사면(24)이 형성된 부분을 포함하여 단차부(22) 전체가 잠금실(12) 내부에 수용되며, 이와 동시에, 상기 고정돌기(23)는 도 7b 와 같이 변형되어 개통홀(13) 내부로 삽입된다.

한편, 볼트부(20)의 삽입시, 접촉부분에서 의도하지 않은 파손이 발생하지 않도록 각각의 접촉면에는 필요에 소정의 윤활제가 도포될 수 있으며, 잠금실 내에서 불필요한 공간이 형성되는 것을 방지하거나 변형된 고정돌기(23)들 사이의 공간을 최소화도록, 잠금실(12)과 개통홀(13)의 내주면에는 점성이 큰 액체 또는 겔 형태의 마찰 부재(미도시)를 먼저 도포한 후 헤드부(10)와 볼트부(20)의 체결을 진행할 수도 있다.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명한 것이다.

도 1 은 통상적인 페디클 스크류가 사용되는 모습을 나타내는 사시도,

도 2 는 종래의 페디클 스크류가 가공되는 모습을 나타내는 순서도,

도 3 은 본 발명의 페디클 스크류가 가공되는 모습을 나타내는 순서도,

도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페디클 스크류의 볼트부와 헤드부가 결합되기 전 모습을 나타내는 사시도,

도 5a 는 본 발명의 본 발명의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼트부의 정면도,

도 5b 는 도 5a 의 B-B 면의 단면도,

도 5c 는 도 5c 의 C-C 면의 단면도,

도 6 은 도 4 의 A-A 면의 단면도,

도 7a 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤드부와 볼트부가 체결된 모습을 나타내는 단면도,

도 7b 는 도 7a 의 D-D 면의 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 볼트부 11 : 잠김리브

12 : 잠글실 13 : 개통홀

20 : 헤드부 22 : 단차부

Claims (7)

1. 모노타입의 페디클 스크류에 있어서,

   외주면에 숫나사산이 형성된 나사부 및 상기 나사부의 상측 말단이 일정 길이로 연장형성되어 구성되는 볼트부; 및

   상기 나사부가 통과되도록 하단에 개통홀이 형성되며, 상기 볼트부의 상측이 수용되는 잠금실이 내부에 형성된 헤드부;를 포함하며,

   상기 볼트부의 상측이 억지끼움으로 잠금실에 수용되어 볼트부와 헤드부가 영구체결되는 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 볼트부는 나사부의 상측에서 직경이 확장된 단차부를 포함하며,

   상기 헤드부는 단차부의 외경보다 더 작은 내경을 갖는 잠김리브가 내주면에 형성되어, 상기 잠금실이 잠김리브와 개통홀 사이에서 단차부를 수용하고,

   상기 단차부가 잠김리브를 통과하여 잠금실에 수용될 때, 잠김리브의 내경이 탄성 확장되는 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 잠김리브와 단차부과 맞닿게 되는 부분에서 테이퍼진(tapered) 경사면이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 단차부의 하단에서 다수 개의 고정돌기가 형성되고,

   볼트부와 헤드부의 체결시, 상기 고정돌기는 개통홀의 내주면에 맞닿아 눌려져 변형되고 맞닿는 면에서 발생하는 응력에 따라 볼트부와 헤드부의 고정력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
5. 제 4 항에 있어서 상기 고정돌기는 볼트부의 길이방향(longitude)를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
6. 제 5 항에 있어서, 서로 맞닿게 되는 상기 고정돌기의 일측 끝단과 개통홀의 단부에는 테이퍼진(tapered) 경사면이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.
7. 제 4 항에 있어서, 잠금실 내부 및 개통홀 내부에 액체 또는 겔 형태의 마찰 부재가 도포된 것을 특징으로 하는 페디클 스크류.

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