구개 확장 장치{Palatal expansion appliance}
구개 확장 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 치아에 힘을 가하지 않고 구개(palate)를 확장할 수 있는 구개 확장 장치가 개시된다.
구개 확장 장치(口蓋擴張裝置; palatal expansion appliance)는 치과에서 부정교합의 치료과정에서 좁은 입천장(구개, 口蓋)의 폭경을 확장하기 위하여 오랜 기간 사용되어 왔고, 비호흡(脾呼吸)의 개선을 위하여 이비인후과 영역에서도 사용되어 왔다. 이하, 현재까지 일반적으로 사용되고 있는 구개 확장 장치의 구성 및 작동원리를 간략히 설명한다. 도 1은 종래의 구개 확장 장치(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 구개 확장 장치(10)는 나사봉(12), 한쌍의 몸체(13), 한쌍의 유도봉(14), 한쌍의 치아연결봉(15) 및 키(16)를 포함한다. 나사봉(12)은 일측 및 타측에 서로 반대방향으로 형성된 2종의 나사산을 갖는다. 나사봉(12)은 이의 정중앙부에 키홀 형성부(11)를 포함한다. 사용자는 키홀(kh)에 키(15)를 삽입하여 나사봉(12)을 회전시킨다. 키홀 형성부(11)의 둘레에는 복수개의 키홀(kh)이 일정한 간격으로 형성되어 있다. 예를 들어, 키홀 형성부(11)의 둘레에는 90°간격으로 총 2개의 키홀(kh)이 형성될 수 있으며, 상기 2개의 키홀(kh)은 키홀 형성부(11)를 수직으로 관통할 수 있다. 각 몸체(13)는 한쌍의 유도봉(14)에 관통되어 결합된 상태로 유도봉(14)을 따라서 이동할 수 있도록 나사봉(12)에 나사 결합되어 있다. 즉, 각 몸체(13)는 너트 기능을 갖는 부분을 포함한다. 각 몸체(13)에는 각 치아연결봉(15)이 결합되어 있다. 따라서, 각 치아연결봉(15)은 각 몸체(13)의 이동에 따라 발생하는 힘을 치아(도 2a의 T)에 전달한다. 예를 들어, 각 몸체(13)에는 각 치아연결봉(15)이 용접되어 있다. 각 유도봉(14)은 한쌍의 몸체(13)를 모두 관통하여 이들에 결합되어 있으며, 나사봉(12)의 회전에 의해 각 몸체(13)를 확장 방향으로 안정적으로 유도하는 역할을 수행한다. 키(15)는 홀딩부(15a) 및 삽입부(15b)를 포함한다. 사용자가 키(15)의 홀딩부(15a)를 잡고, 삽입부(15b)를 키홀(kh)에 삽입한 후, 화살표 방향으로 힘을 가하면 키홀 형성부(11)가 화살표 방향으로 회전하고, 이에 따라 나사봉(12)이 키홀 형성부(11)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다. 이때, 나사봉(12)에 나사 결합되어 있는 각 몸체(13)는 키홀 형성부(11)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 따라서, 각 몸체(13)에 결합(예를 들어, 용접)되어 있는 각 치아연결봉(14)도 각 몸체(13)와 함께 키홀 형성부(11)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 도 2a는 도 1의 구개 확장 장치(10)가 입안의 구개 또는 입천장(PT: palate) 부근에 설치된 상태를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 1의 구개 확장 장치(10)가 입안의 구개 또는 입천장(PT) 부근에 설치된 상태를 나타낸 일 측면도이다. 도 2a에서, 구개 확장 장치(10)는 정중 구개 봉합부(MPS: median palatine suture)를 중심으로 하여 좌우 대칭되게 배치되어 있다. 구개 확장 장치(10)의 치아연결봉(14)은 치아(T)를 둘러싼 밴드(b)에 부착(예를 들어, 용접)되어 있다. 도 1의 구개 확장 장치(10)에서, 사용자가 키홀 형성부(11)를 회전시켜 나사봉(12)을 회전시킴으로써 각 몸체(13)를 이동시키게 되면, 도 2a에 도시된 바와 같이 각 치아연결봉(14)도 화살표 방향으로 이동하여 치아(T)에 힘을 전달한다. 이렇게 치아(T)에 전달된 힘은 치아(T)가 식립되어 있는 잇몸뼈(미도시)를 통하여 정중 구개 봉합부(MPS)에 재전달되어, 상기 정중 구개 봉합부(MPS)가 좌우로 벌어진다. 이렇게 벌어진 정중 구개 봉합부(MPS)는 약 3개월 후에 벌어진 부위에 뼈가 생성되어 확장된 정중 구개 봉합부(MPS)가 안정적으로 복구되므로 입천장(PT)의 폭경이 확장된다. 상기와 같은 구성 및 작용을 갖는 종래의 구개 확장 장치(10)는, 전술한 바와 같이, 확장시키려는 목표 조직인 정중 구개 봉합부(MPS)에 힘을 가하기 위하여 양측 치아(T), 특히 양측 어금니에 힘을 전달하게 된다. 이때, 정중 구개 봉합부(MPS)의 저항이 확장력보다 강하여 순조롭게 벌어지지 않으면, 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이 양측 어금니들(MT)만 확장력에 의하여 바깥쪽으로 기울어지게 된다. 이는 결국 좁은 입천장(PT)을 벌리려는 본래의 치료 목표를 달성할 수 없게 하여 치료의 실패를 초래한다. 이러한 문제는, 특히, 정중 구개 봉합부(MPS)가 성장기의 청소년에 비해 단단하게 변한 성인의 경우에 많이 발생한다. 따라서, 성인의 경우에는 좁은 구개(PT)를 성공적으로 확장시키기 위하여, 구개 확장 장치(10)의 사용과 함께 주변부 조직의 저항을 감소시키기 위하여 윗턱뼈와 입천장(PT)에 대한 상당한 수술이 필요하게 되는데, 이러한 수술에 따른 환자의 경제적 및 신체적 부담이 매우 크다. 그 동안 이러한 실패를 방지하기 위하여, 양측 "어금니에 고정된(tooth-borne)" 장치의 확장력을 정중 구개 봉합부(MPS)에 전달할 수 있도록 구개 확장 장치의 디자인을 변형한 다양한 시도가 있었으나 성인의 경우에는 장치의 디자인과 별개로 단단하게 변한 정중 구개 봉합부의 저항에 의해 큰 효과를 보지 못하였다. 따라서, 근래에 정중 구개 봉합부 주위의 뼈에 구개 확장 장치를 직접 고정하여(bone-borne) 확장하고자 하는 목표 조직인 정중 구개 봉합부(MPS)에 치아를 통하지 않고 직접 힘을 가하려는 시도가 증가하고 있다. 이러한 시도의 한 예로서 도 5a에 도시된 구개 확장 장치(20)가 있다. . 도 5a를 참조하면, 구개 확장 장치(20)는 키홀 형성부(21), 일단부 및 타단부에 반대방향으로 형성된 나사산을 갖는 나사봉(22), 한쌍의 몸체(23), 한쌍의 유도봉(24), 두쌍의 치아연결봉(25), 4개의 뼈나사홀(26), 네개의 뼈나사(27) 및 키홀 형성부(21)를 회전시키는 키(미도시, 도 1의 15와 동일함)를 포함한다. 각 뼈나사(27)는 뼈에 식립되므로 "뼈나사"로 지칭된다. 도 5a의 구개 확장 장치(20)가 도 1의 구개 확장 장치(10)와 다른 점은, 몸체(23)에 뼈나사홀(26)이 추가되어 치아 외에도 뼈나사(27)에 의해 정중 구개 봉합부의 인접 뼈에 직접 확장력을 전달한다는 점이다. 도 5a의 구개 확장 장치(20)에 대하여 이하에서 설명되지 않은 부분은 도 1의 구개 확장 장치(10)와 동일한 것으로 간주된다. 나사봉(22)은 이의 정중앙부에 키홀 형성부(21)를 포함한다. 키홀 형성부(21)의 둘레에는 복수개의 키홀(kh)이 일정한 간격으로 형성되어 있다. 각 뼈나사홀(26)은 구개 확장 장치(20)의 확장 방향에 수직한 방향으로 각 몸체(23)의 상하 측면에 하나씩 형성되어 있다. 구체적으로, 각 뼈나사홀(26)은 각 몸체(23)의 길이방향의 일단부 또는 타단부에 형성되어 있다. 도 5a의 구개 확장 장치(20)의 작동 원리는 도 1의 구개 확장 장치(10)의 작동 원리와 비슷하다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 구개 확장 장치(20)를 치아(T)에 설치한다. 구체적으로, 각 치아연결봉(25)을 치아(T)에 고정 가능하도록 입천장의 형상에 맞게 미리 구부린 후, 치아(T)에도 치아(T)의 형태에 맞게 치아(T)를 감쌀 수 있는 치아 밴드(tooth band, b)를 접착한다. 치아 연결봉(25)과 치아 밴드(b)는 서로 용접되어야 하므로, 치과용 인상재를 이용하여 환자 구강의 음형을 떠서 석고 모형을 제작한 후, 상기 석고 모형에 구개 확장 장치(20)와 치아 밴드(b)의 위치를 재현시킨 후 상기 치아연결봉(25)과 치아 밴드(b)를 용접하게 된다. 이렇게, 치아 밴드(b)가 치아연결봉(25)에 용접된 상태의 구개 확장 장치(20)를 환자의 구강 내에 옮겨서 장착하는데, 치아 밴드(b)에 치과용 접착제를 도포하여 환자의 치아에 고정하게 된다. 그 이후, 구개 확장 장치(20)의 몸체에 형성된 4 개의 뼈나사홀(26) 주변의 연조직과 점막에 표면마취 및 국소마취를 실시한다. 그 이후, 각 뼈나사(27)를 각 뼈나사홀(26)을 통해 뼈에 식립한다. 또한, 결과로서, 구개 확장 장치(20)를 각 입천장 뼈와 치아(T)에 고정시킨다. 이후, 키홀 형성부(21)를 일방향으로 회전시키면, 뼈에 식립된 각 뼈나사(27) 및 치아(T)에 치아 밴드(b, tooth band)를 통하여 연결된 각 치아연결봉이(25) 서로 멀어지는 방향, 즉, 정중 구개 봉합부가 확장되는 방향으로 이동한다. 따라서, 치아(T) 및 치아(T)가 식립된 잇몸뼈를 통하여, 그리고 정중 구개 봉합부(MPS)의 인접 뼈에 식립된 뼈나사(27)를 통하여 힘이 전달되어 정중 구개 봉합부(MPS)가 벌어지게 된다. 즉, 현재 설명하고 있는 구개 확장 장치(20)는 기존의 치아에 의지하는(tooth-borne) 구개 확장 장치를 변형한 장치로서, 장치의 몸체(23)의 길이 방향으로 상하단에 설치된 4개의 뼈나사홀(26)에 식립된 4개의 뼈나사(27)를 통하여 뼈에도 확장력을 추가로 가하는 장치이다. 위와 같이 정중 구개 봉합부(MPS)에 치아와 함께 정중 구개 봉합부(MPS) 인접 뼈에도 힘을 가하는 장치는 기존에 치아에만 힘을 가하는(tooth-borne) 구개 확장 장치의 실패를 줄일 수 있는 개선된 시도이기는 하지만 여전히 아래와 같은 문제점을 가지고 있다. 1) 구개 확장 장치(도 1, 도 2a 및 도 2b 참조)는 장치를 벌리는데 필요한 나사봉, 유도봉 및 몸체 등을 위해 필요한 장치 자체의 넓이가 있다. 나사봉과 유도봉은 몸체가 아무리 확장되어도 장치의 부품들간의 체결의 견고함을 유지하기 위하여, 이들의 일부가 여전히 몸체안에 삽입된 상태로 남아 있어야 한다. 따라서, 구개 확장 장치의 자체의 폭경이 100%라고 할 때, 확장 가능한 폭경은 장치 폭경의 70% 정도로 제한된다. 그런데, 구개의 폭경이 좁을수록 적절한 치료 목표를 달성하기 위하여 보다 넓은 구개 확장이 필요하다. 즉, 구개가 좁을수록 확장을 위한 가동범위가 넓은 구개 확장 장치가 요구되지만, 좁은 구개에는 넓은 구개 확장 장치를 사용할 수 없다. 다시 말하면, 구개의 폭경이 좁을수록 그것에 걸맞는 충분한 가동범위를 갖는 구개 확장 장치를 사용하는 것이 어렵다. 2) 최근 치료방식의 변화에 따라 정중 구개 봉합부(MPS)에 직접 힘을 가하기 위하여 정중 구개 봉합부(MPS)에 인접한 뼈에 뼈나사를 식립해야 하는데, 인접한 뼈 중에 확장하는 힘을 견딜 수 있는 적당한 두께를 가진 곳은 정중 구개 봉합부를 중심으로 양측으로 각각 3mm 이내이다(도 4 참조). 따라서, 기존 구개 확장 장치의 형태를 고려할 때, 몸체에 형성된 뼈나사홀을 통해 뼈나사를 상기한 정중 구개 봉합부를 중심으로 양측으로 각각 3mm 이내의 인접 뼈에 심을 수 있는 위치는 몸체의 길이 방향의 상하로 4곳뿐이다. 그러나, 이와 같이 뼈나사(27)를 구개 확장 장치(20)의 몸체의 길이 방향의 상하로 4개만 식립하는 경우에는 이들 4개의 뼈나사(27) 중 1개만 뼈와의 결합이 헐거워져도 나머지 뼈나사들(27)이 안정적으로 확장력을 지탱할 수 없게 된다. 구체적으로 설명하면, 4개 중 1개의 뼈나사(27)가 헐거워지면, 헐거워진 뼈나사(27)와 동측에 위치한 다른 뼈나사(27)가 단독으로 확장력을 지탱하기 어려워지므로 결국 단기간내에 뼈와의 결합이 헐거워진다. 즉, 정상적으로 확장이 일어나려면 확장이 일어나는 양측에서 힘이 고르게 전달되어야 하므로 양측에 2개씩만 뼈나사(27)가 있는 경우는 1개의 뼈나사(27)만 헐거워져도 확장력을 지탱하는 기능을 안정적으로 수행하기 어렵다. 이것은 4개의 바퀴를 가진 자동차가 안정적으로 보이지만 어느 1개의 바퀴에 문제가 생기면 안정적인 기능을 수행하기 어려운 것과 유사하다. 따라서, 이런 뼈나사의 실패에 따라 장치 전체 기능이 저하될 위험(bone screw failure risk)을 줄이기 위해서는 양측에 3개 이상의 다수개의 뼈나사를 식립할 수 있는 것이 유리하다. 3) 확장하고자 하는 입천장이 매우 좁은 경우는, 구개 확장 장치(20) 자체의 폭경 때문에 장치의 몸체가 입천장에 밀착된 상태, 다시 말하면, 몸체에 형성된 뼈나사홀이 입천장에 충분히 밀착된 상태에서 뼈나사(27)로 고정시키기가 어렵다(도 5c). 이때, 나사봉(22)에 의해 발생한 확장력과 뼈나사(27)에 의해 고정된 뼈부위 사이의 레버 암(lever arm)이 길어져서 뼈나사(27)가 받는 비틀림힘이 커져서 뼈나사(27)의 탈락 가능성이 높아진다. 본 명세서에서, "레버암"이란 힘의 발생점과 힘의 작용점 사이의 거리를 의미한다. 4) 따라서, 정중 구개 봉합부가 청소년보다 단단하게 변한 성인의 경우에 사용되는 "뼈에 고정된(bone-borne)" 구개 확장 장치(20)는, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 뼈나사(27)가 헐거워질 경우를 대비하여 치아(T) 또는 어금니(MT)에도 각 치아연결봉(25)을 치아밴드(b)를 통하여 고정하도록 구성된다. 그런데, 이와 같이 과거의 방식대로 치아(T)에 구개 확장 장치(20)를 고정시키려면 환자가, 별도의 석고모형을 제작하여 용접하고 환자의 구강에 위치를 재현시키기 위하여, 여러차례 병원에 내원하여야 하고, 장치(20)가 커져서 음식물 섭취와 구강 위생 관리에도 불편함이 크며, 뼈나사(27)가 헐거워져서 탈락할 경우 최종적으로 치아(T)가 힘을 받게 되므로, 결국 치아(T)가 밖으로 경사되고 비틀리면서 기존 "치아에 고정된 (tooth-borne)" 구개 확장 장치의 단점이 그대로 나타난다. 5) 좁은 구개에 비하여 좌우로 폭이 넓은 구개 확장 장치는 장치의 몸체가 아래쪽의 구강 연조직에 완전히 적합되지 않아서 전술한 대로 확장력이 발생되는 나사봉과 뼈나사 삽입부 사이의 레버 암이 길어져서 뼈나사가 확장력을 안정적으로 지탱할 수 없다. 또한, 이런 현상을 최소화하기 위하여, 임상에서는 구개 확장 장치를 뼈나사를 사용하여 최대한 입천장에 접근시켜 고정을 시도하는데, 이 과정에서 구개 확장 장치의 특정 부위가 과도하게 입천장의 연조직을 압박하여 염증과 통증을 유발할 가능성이 높다. 6) 기존의 모든 구개 확장 장치는 키홀 형성부를 회전시키기 위하여 형성된 키홀에 키를 삽입하기 위해서는 키홀의 입구에 정확하게 키를 맞춘 후, 키홀의 방향에 평행하게 삽입을 시도해야 키의 삽입이 가능하다. 따라서, 키를 사용하여 키홀 형성부를 효과적으로 회전시키는 방법을 교육받은 보조자가 필요하며, 보조자는 구개확장장치의 구조와 기능에 대한 일정 정도의 이해도와 숙련도가 있어야 한다. 그러나, 혼자 거주하는 환자의 경우에는 이런 보조자를 구하지 못할 수 있고, 혹시 보조자를 구하더라도 구개 확장 장치에 대한 이해도와 숙련도가 부족할 경우 구개 확장 장치의 성공적인 사용이 어렵다.
본 발명의 일 구현예는 치아에 힘을 가하지 않고 구개를 확장할 수 있는 구개 확장 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면은, 각각 일방향으로 연장되어 복수개의 뼈나사홀이 형성되어 있으며, 서로 마주 보도록 배치되어 있는 한쌍의 뼈나사 체결부; 및 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 배치되어 있는 구동부를 구비하고, 상기 구동부의 적어도 일부분이 일방향으로 이동함에 따라 상기 한쌍의 뼈나사 체결부가 타방향으로 이동하는 구개 확장 장치를 제공한다. 상기 구동부의 적어도 일부분이 수직방향으로 이동함에 따라 상기 한쌍의 뼈나사 체결부가 수평방향으로 이동할 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 상기 각 대응 뼈나사 체결부에 체결되는 복수개의 뼈나사를 더 구비할 수 있다. 상기 복수개의 뼈나사홀은 상기 각 대응 뼈나사 체결부가 연장된 방향으로 서로 이격되게 일렬로 배치되어 있을 수 있다. 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 길이방향을 따라 중앙부가 두껍고 양단부로 갈수록 얇아지는 아치형의 바닥부를 가질 수 있다. 상기 각 뼈나사 체결부는 바닥 쪽에 테이퍼진 돌출부를 가질 수 있다. 상기 각 뼈나사홀은 테이퍼진 출구쪽 외부구조를 가질 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 치아 또는 상악골의 위치 이동을 위해 이용될 수 있는 부속물 또는 장치를 더 구비할 수 있다. 상기 구동부는 상기 한쌍의 뼈나사 체결부를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 상기 구동부는 수동식 또는 전동식일 수 있다. 상기 구동부는, 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있고, 서로 반대방향으로 형성된 2종의 나사산을 일측 및 타측에 각각 1종씩 갖는 나사봉, 상기 나사봉에 형성된 상기 2종의 나사산 각각에 하나씩 나사 결합되어 있는 한쌍의 링크 체결부, 및 각각의 일단부는 상기 각 대응 링크 체결부에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 각 대응 뼈나사 체결부에 회동 가능하게 결합되어 있는 적어도 한쌍의 링크를 구비할 수 있다. 상기 각 링크와 상기 나사봉 사이의 각도는 0~90°의 범위에서 가변적일 수 있다. 상기 나사봉은 이의 일단부 및 타단부 사이에 위치하는 키홀 형성부를 더 구비하고, 상기 키홀 형성부는 이의 둘레를 따라 일정한 간격으로 형성되어 있는 복수개의 키홀을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 키홀은 상기 키홀 형성부의 둘레를 따라 90° 간격으로 형성되어 있을 수 있다. 상기 각 키홀은 깔대기 형상의 입구를 가질 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 상기 키홀 형성부를 회전시키는 키를 더 구비하고, 상기 키는 상기 각 키홀에 삽입되어 상기 키홀 형성부를 일방향으로 회전시키는 것일 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 상기 키홀 형성부가 일방향으로 회전할 경우, 상기 나사봉이 상기 키홀 형성부의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하고, 상기 각 대응 링크 체결부가 상기 키홀 형성부의 중심에 가까워지거나 상기 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 각 링크는 상기 나사봉과의 사잇각이 커지는 방향으로 회동하고, 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 상기 나사봉의 길이방향과 수직한 방향으로 상기 나사봉과 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 나사봉 및 상기 각 대응 링크 체결부는 각각의 중심이 제1 수평면 상에 위치하고, 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 그 전체가 상기 제1 수평면보다 낮은 제2 수평면 상에 위치할 수 있다. 상기 구동부는 상기 한쌍의 뼈나사 체결부를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 상기 구동부는, 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있는 유도봉, 상기 유도봉의 일측 및 타측에 하나씩 결합되어 있는 한쌍의 링크 체결부, 상기 유도봉에 결합되고 모터 구동축을 포함하는 모터, 상기 모터 구동축에 결합되어 있는 회전 휠, 각각의 일단부는 상기 각 대응 링크 체결부에 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 회전 휠에 이동 가능하게 결합되어 있는 한쌍의 와이어, 및 각각의 일단부는 상기 각 대응 링크 체결부에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 각 대응 뼈나사 체결부에 회동 가능하게 결합되어 있는 적어도 한쌍의 링크를 구비할 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 상기 모터 구동축의 회전력에 의해 상기 회전 휠이 일방향으로 회전할 경우, 상기 각 와이어가 상기 회전 휠에 권취되어 상기 회전 휠 쪽으로 이동하고, 상기 한쌍의 링크 체결부가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 각 링크는 상기 각 와이어와의 사잇각이 커지는 방향으로 회동하고, 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 상기 유도봉의 길이방향과 수직한 방향으로 상기 유도봉과 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 구동부는, 상기 모터 구동축에 결합되어 있는 추가 회전 휠, 및 각각의 일단부는 상기 각 대응 링크 체결부에 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 추가 회전 휠에 이동 가능하게 결합되어 있는 한쌍의 추가 와이어를 더 구비할 수 있다. 상기 회전 횔 및 상기 추가 회전 횔 중 적어도 하나는 직경이 서로 다른 한쌍의 회전 횔을 포함하고, 상기 한쌍의 와이어 또는 상기 한쌍의 추가 와이어는 각각의 일단부가 상기 각 대응 링크 체결부에 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 각 대응 회전 휠에 이동 가능하게 결합되어 있으며, 상기 구동부는 상기 한쌍의 뼈나사 체결부를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 상기 구동부는, 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 배치되어 있고 모터 구동축을 포함하는 모터, 상기 모터 구동축에 결합되어 있는 회전 기어, 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있고, 서로 반대방향으로 형성된 기어 이(gear tooth)를 일측에 가지며, 상기 회전 기어와 기어 결합되어 있는 한쌍의 직선 운동부, 및 일단부는 상기 각 직선 운동부에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 상기 각 대응 뼈나사 체결부에 회동 가능하게 결합되어 있는 적어도 한쌍의 링크를 구비할 수 있다. 상기 구개 확장 장치는, 상기 모터 구동축의 회전력에 의해 상기 회전 기어가 일방향으로 회전할 경우, 상기 각 직선 운동부가 상기 모터에 가까워지거나 상기 모터로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 상기 각 링크는 상기 각 대응 직선 운동부와의 사잇각이 커지는 방향으로 회동하고, 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 상기 각 직선 운동부의 길이방향과 수직한 방향으로 상기 각 직선 운동부와 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 상기 구동부는, 상기 회전 기어는 기어비(gear ratio)가 서로 다른 한쌍의 회전 기어를 포함하고, 상기 한쌍의 직선 운동부는 상기 각 회전 기어와 하나씩 기어 결합되어 있으며, 상기 구동부는 상기 한쌍의 뼈나사 체결부를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치는 하기와 같은 이점을 갖는다. 1) 장치의 폭경이 충분히 좁아서 좁은 입천장에도 용이하게 사용할 수 있다. 구체적으로, 정중 구개 봉합부의 양측 3 mm 이내 뼈에 고정시킬 수 있도록 장치의 폭경을 충분히 좁게(6mm 이내) 설계할 수 있는데, 장치의 가동범위는 장치의 폭이 아닌 나사봉의 길이, 즉 장치의 길이에 따라서 달라지므로, 충분히 긴 나사봉을 가진 장치를 사용하면 치료 목표에 맞는 충분한 구개 확장 효과를 얻을 수 있다. 즉, 구개 확장 장치를 좁고 길게 설계하여 치료 목표에 맞는 충분한 구개 확장을 달성하는 것이 가능하다. 2) 장치의 폭경이 좁아서 입천장이 좁아도 목표조직인 정중 구개 봉합부의 좌우 3mm 이내에 다수의 뼈나사를 식립할 수 있어서 장치의 확장력을 목표조직에 안정적으로 전달할 수 있다. 3) 또한, 구개 확장 장치의 몸체가 뼈나사가 고정되는 부위에 충분히 접근될 수 있으므로(즉, lever arm이 짧아져서), 장치의 확장력을 정중 구개 봉합부(MPS) 인접 뼈에 전달할 때 비틀림힘의 발생이 줄어들어 뼈나사의 탈락율을 줄일 수 있다. 4) 다수의 뼈나사를 장착할 수 있어서, 한 두개의 뼈나사가 헐거워져도 구개 확장을 위해 다른 뼈나사들에서 충분한 지지력을 얻을 수 있다. 5) 확장장치의 몸체(body)는 전체가 하부 연조직에 완전히 밀착되는 것이 아니고, 뼈나사홀의 테이퍼진 출구쪽 외부구조의 바닥부 및/또는 뼈나사 체결부의 테이퍼진 돌출부의 바닥부만 하부 연조직에 접촉하므로, 뼈나사가 고정되는 주위의 최소한의 범위 외에 불필요한 연조직 접촉에 따른 염증과 통증을 막을 수 있다. 6) 키홀의 입구가 깔대기 모양으로 형성되어 키를 삽입하는 것이 용이하여 보조자가 장치를 확장하기도 편리하고, 보조자 없이 단독으로 키홀에 키를 삽입하여 구개 확장 장치를 작동시킬 수 있다.
도 1은 종래의 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 도 1의 구개 확장 장치가 입안의 입천장 부근에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 2b는 도 1의 구개 확장 장치가 입안의 입천장 부근에 설치된 상태를 나타낸 일 측면도이다.
도 3은 도 1의 구개 확장 장치의 부작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 입안의 입천장에 존재하는 정중 구개 봉합부 및 그 주위 조직을 나타내는 도면이다.
도 5a는 종래의 또 다른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5b는 도 5a의 구개 확장 장치가 입안의 입천장 부근에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 5c는 도 5a의 구개 확장 장치가 입안의 입천장 부근에 설치된 상태를 나타낸 일 측면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 6c는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 일 측면도이다.
도 6d는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치의 키홀 형성부를 회전시키는 키를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6e는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치의 깔때기 형상의 입구를 갖는 키홀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7a은 도 6a 내지 도 6c의 구개 확장 장치가 입안의 입천장의 정중 구개 봉합부 부근에 설치된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 7b는 도 6a 내지 도 6c의 구개 확장 장치가 입안의 입천장의 정중 구개 봉합부 부근에 설치된 상태를 나타낸 일 측면도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 8b는 도 8a의 구개 확장 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 구개 확장 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9b는 도 9a의 구개 확장 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치는 한쌍의 뼈나사 체결부 및 구동부를 구비한다. 상기 한쌍의 뼈나사 체결부는 각각 일방향으로 연장되어 복수개의 뼈나사홀이 형성되어 있으며, 서로 마주 보도록 배치되어 있을 수 있다. 상기 구동부는 상기 한쌍의 뼈나사 체결부 사이에 배치되어 있을 수 있다. 상기 구동부의 적어도 일부분이 일방향으로 이동함에 따라 상기 한쌍의 뼈나사 체결부가 타방향으로 이동할 수 있다. 상기 구동부의 적어도 일부분이 수직방향으로 이동함에 따라 상기 한쌍의 뼈나사 체결부가 수평방향으로 이동할 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 상기 각 대응 뼈나사 체결부에 체결되는 복수개의 뼈나사를 더 구비할 수 있다. 상기 복수개의 뼈나사홀은 상기 각 대응 뼈나사 체결부가 연장된 방향으로 서로 이격되게 일렬로 배치되어 있을 수 있다. 상기 각 대응 뼈나사 체결부는 길이방향을 따라 중앙부가 두껍고 양단부로 갈수록 얇아지는 아치형의 바닥부를 가질 수 있다. 상기 각 뼈나사 체결부는 바닥 쪽에 테이퍼진 돌출부(tapered protrusion)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 각 뼈나사 체결부는 바닥 쪽(즉, 연조직 쪽)에 원뿔, 사각뿔 또는 삼각뿔 형태의 돌출부를 가질 수 있다. 상기 각 뼈나사홀은 테이퍼진 출구쪽 외부구조(tapered exit-side external structure)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 각 뼈나사홀은 바닥 쪽(즉, 연조직 쪽)이 원뿔, 사각뿔 또는 삼각뿔 형태를 가질 수 있다. 상기 구개 확장 장치는 치아 또는 상악골의 위치 이동을 위해 이용될 수 있는 부속물 또는 장치를 더 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 부속물 또는 장치는 상기 각 뼈나사 체결부에 결합된 것일 수 있다. 상기 구동부는 수동식 또는 전동식일 수 있다. 이하, 도면을 참고하여 수동식 구동부를 구비하는 구개 확장 장치 및 전동식 구동부를 구비하는 구개 확장 장치를 차례로 설명한다. <수동식 구개 확장 장치> 도 6a는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 6c는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)를 개략적으로 나타낸 일 측면도이고, 도 6d는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)의 키홀 형성부(31)를 회전시키는 키(37)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6e는 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)의 깔때기 형상의 입구(khi)를 갖는 키홀(kh)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6a에는 한쌍의 링크 체결부(33)가 키홀 형성부(31)로부터 먼쪽에 위치한 나사봉(32)의 일단부 및 타단부에 하나씩 나사 결합되어 있고, 각 링크(34)가 일단부는 각 대응 링크 체결부(33)에 회동 가능하게 결합되어 있고 타단부는 키홀 형성부(31)를 향하도록 뼈나사 체결부(35)에 회동 가능하게 결합되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 구개 확장 장치(30)는 한쌍의 링크 체결부(33)가 키홀 형성부(31)에 가까운 쪽에 위치한 나사봉(32)의 일측 및 타측에 하나씩 나사 결합되어 있고, 각 링크(34)가 일단부는 각 대응 링크 체결부(33)에 회동 가능하게 결합되어 있고 타단부는 나사봉(31)의 일단부 또는 타단부를 향하도록 뼈나사 체결부(35)에 회동 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)는 키홀 형성부(31), 나사봉(32), 한쌍의 링크 체결부(33), 적어도 한쌍의 링크(34), 한쌍의 뼈나사 체결부(35), 복수개의 뼈나사(36) 및 키홀 형성부(31)를 회전시키는 키(37)를 구비한다. 키홀 형성부(31)와 이것에 결합되어 있는 나사산이 서로 반대로 형성되어 있는 나사봉(31)은 후술하는 한쌍의 뼈나사 체결부(35) 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있다. 예를 들어, 키홀 형성부(31)는 나사봉(31)의 중앙에 위치하고, 키홀 형성부(31)의 좌측에 제1 나사산이 위치하고, 키홀 형성부(31)의 우측에 상기 제1 나사산과 반대방향의 제2 나사산이 위치하며, 상기 제1 나사산의 길이와 상기 제2 나사산의 길이는 동일할 수 있다. 키홀 형성부(31)의 둘레에는 복수개의 키홀(kh)이 일정한 간격으로 형성되어 있다. 예를 들어, 키홀 형성부(31)의 둘레에는 90° 간격으로 총 4개의 키홀(kh)이 형성될 수 있으며, 상기 4개의 키홀(kh)은 키홀 형성부(31)를 수직으로 관통할 수 있다. 이러한 키홀(kh)에 후술하는 키(37)가 삽입되고, 상기 삽입된 키(37)에 일방향으로 힘이 가해지면 키홀 형성부(31)가 회전한다. 이러한 키홀 형성부(31)의 회전력은 후술하는 각 나사봉(32)에 직접 전달된다. 나사봉(32)은 한쌍의 뼈나사 체결부(35) 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있다. 또한, 키홀 형성부(31)가 일방향으로 회전하면 각 나사봉(32)도 키홀 형성부(31)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다. 이러한 각 나사봉(32)은 키홀 형성부(31)의 회전력을 전달받아 나사봉의 숫나사를 통하여 후술하는 각 대응 링크 체결부(33)의 암나사에 재전달하는 역할을 수행한다. 이때, 나사봉(32) 양측의 숫나사의 나사산은 서로 반대방향으로 형성되어 나사봉(32)이 일방향으로 회전할 때 각 대응 링크 체결부(33)가 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 방향으로 이동하도록 되어 있다. 이러한 과정을 통하여 각 대응 링크 체결부(33)는 각 나사봉(32)에 전달된 키홀 형성부(31)의 회전운동을 링크 체결부(33)의 직선운동으로 변환시킨 후, 후술하는 각 링크(34)에 힘을 전달하는 역할을 수행한다. 한쌍의 링크 체결부(33)는 나사봉(32)에 형성된 상기 2종의 나사산 각각에 하나씩 나사 결합되어 있다. 즉, 한쌍의 링크 체결부(33)는 각각 나사봉(32)에 형성된 상기 2종의 나사산 각각에 결합될 수 있는 암나사를 포함한다. 또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 각 나사봉(32) 및 각 대응 링크 체결부(33)는 각각의 중심이 제1 수평면 상에 위치하고, 각 대응 뼈나사 체결부(35)는 그 전체가 상기 제1 수평면보다 낮은 제2 수평면 상에 위치할 수 있다. 본 명세서에서, "상기 제2 수평면이 상기 제1 수평면보다 낮다"는 것은 구개 확장 장치(30)가 입천장(PT)에 설치되었을 때, 상기 제2 수평면이 상기 제1 수평면보다 입천장(PT)에 가깝다는 것을 의미한다. 또한, 도 6b에 점선으로 표시된 입천장(PT)의 형태와 비슷하게, 각 대응 뼈나사 체결부(35)는 길이방향을 따라 중앙부가 두껍고 양단부로 갈수록 얇아지는 아치형의 바닥부를 가질 수 있다. 각 대응 뼈나사 체결부(35)의 형태가 입천장(PT)의 종단면 형태와 유사할수록 뼈나사 체결부(35)가 각 뼈나사(36)에 의하여 입천장(PT) 정중부의 뼈에 고정되어 확장력이 발휘될 때 확장력이 발생되는 점과 확장력을 지지하는 뼈 부위의 레버 암의 길이가 짧아져서 구개 확장 장치(30)의 확장력이 뼈나사(36)를 통하여 뼈에 안정적으로 전달되며 뼈나사(36)의 탈락을 유발할 수 있는 비틀림힘의 발생이 감소한다. 각 대응 뼈나사 체결부(35)에 형성된 뼈나사홀(h)의 기저부, 즉 연조직을 향한 면에는, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 뼈나사홀(h)의 출구(he) 쪽 외부구조가 하방으로 테이퍼진 출구쪽 외부구조(tapered exit-side external structure)를 가지는데, 예를 들어, 상기 각 뼈나사홀은 바닥 쪽(즉, 연조직 쪽)이 원뿔, 사각뿔 또는 삼각뿔 형태를 가질 수 있다. 이런 형태로 인하여, 각 대응 뼈나사 체결부(35)를 포함하는 구개 확장 장치(30)가 연조직에 직접 접촉되는 부위를, 뼈나사(36)가 통과하는 뼈나사홀(h)의 주변으로만 한정한다. 이것은 구개 확장 장치(30)의 다른 부분들이 하방 연조직에 접촉하여 발생될 수 있는 염증과 통증을 방지한다. 이러한 효과는 뼈나사 체결부(35)의 바닥 쪽(즉, 연조직쪽 면)에 형성된 테이퍼진 돌출부(tp)(예를 들어, 원뿔, 삼각뿔 또는 사각뿔)에 의해서도 얻을 수 있다. 각 링크(34)는 일단부가 각 대응 링크 체결부(33)에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 각 대응 뼈나사 체결부(35)에 회동 가능하게 결합되어 있다. 예를 들어, 각 링크(34)는 일단부가 각 대응 링크 체결부(33)에 회동 가능하게 결합되어 있고, 타단부가 키홀 형성부(31) 또는 나사봉(32)의 단부 쪽을 향하도록 각 대응 뼈나사 체결부(35)에 회동 가능하게 결합되어 있을 수 있다. 또한, 각 링크(34)와 각 나사봉(32) 사이의 각도(θ)는 0~90°의 범위에서 가변적이다. 따라서, 키홀 형성부(31)가 일방향으로 회전하면 각 나사봉(32)은 키홀 형성부(31)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하고, 각 대응 링크 체결부(33)는 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 방향으로 이동하고, 각 링크(34)는 각 나사봉(32)과의 사잇각(θ)이 커지는 방향으로 이동한다. 이러한 각 링크(34)는 키홀 형성부(31)의 회전력이 나사봉의 숫나사가 각 대응 링크 체결부(33)의 암나사에 전달되어 발생하는 링크 체결부(33)의 서로 가까워지거나 서로 멀어지는 방향으로 이동하는 수평이동과 힘을 뼈나사 체결부(35)가 서로 멀어지는 방향으로 작용하도록 재전달하는 역할을 수행한다. 링크(34)는 한쌍일 수도 있고, 세쌍 이상일 수도 있다. 한쌍의 뼈나사 체결부(35)는 서로 마주 보도록 배치되어 있고 일방향으로 연장되어 있다. 또한, 한쌍의 뼈나사 체결부(35)에는 각각 복수개의 뼈나사홀(h)이 형성되어 있다. 복수개의 뼈나사홀(h)은 각 대응 뼈나사 체결부(35)가 연장된 방향으로 서로 이격되게 일렬로 배치되어 있을 수 있다. 또한, 각 대응 뼈나사 체결부(35)는 하나 이상의 링크(34)에 결합되어 있다. 따라서, 키홀 형성부(31)가 일방향으로 회전하면 각 나사봉(32)은 키홀 형성부(31)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하고, 각 대응 링크 체결부(33)는 키홀 형성부(31)의 중심에 가까워지거나 상기 중심으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 각 링크(34)는 각 나사봉(32)과의 사잇각(θ)이 커지는 방향으로 회동하고, 각 대응 뼈나사 체결부(35)는 각 나사봉(32)의 길이방향과 수직한 방향으로 각 나사봉(32)과 멀어지는 방향으로 이동한다. 이러한 각 대응 뼈나사 체결부(35)는 각 링크(34)에 전달된 키홀 형성부(31)의 회전력을 입천장의 뼈에 식립된 각 뼈나사(36)에 재전달하는 역할을 수행한다. 이렇게 각 뼈나사(36)에 재전달된 힘은 결국 각 뼈나사(36)가 식립되어 있는 입천장의 정중 구개 봉합부 인접부의 뼈(미도시)에 전달되어 정중 구개 봉합부(도 4의 MPS)를 양방향으로 벌려서 구개를 확장시키게 된다. 키(37)는 전술한 바와 같이 각 키홀(kh)에 삽입되어 키홀 형성부(31)를 일방향으로 회전시키기 위한 것이다. 이러한 키(37)는, 도 6d에 도시된 바와 같이, 홀딩부(37a) 및 삽입부(37b)를 포함한다. 사용자가 홀딩부(37a)를 잡고 삽입부(37b)를 각 키홀(kh)에 삽입한 후 일방향으로(예를 들어, 삽입부(37b)의 길이방향과 수직한 방향으로) 잡아당겨 키홀 형성부(31)를 회전시킨다. 이 키(37)를 키홀(kh)에 삽입할 때 편의를 위하여, 도 6e에 도시된 바와 같이, 키홀(kh)의 입구(khi)는 깔대기 모양으로 형성될 수 있다. 도 7a는 도 6a 내지 도 6c의 구개 확장 장치가 입안의 입천장의 정중 구개 봉합부(MPS) 부근에 설치된 상태를 나타낸 평면도이고, 도 7b는 도 6a 내지 도 6c의 구개 확장 장치(30)가 입안의 입천장의 정중 구개 봉합부(MPS) 부근에 설치된 상태를 나타낸 일 측면도이다. 구체적으로, 구개 확장 장치(30)는 정중 구개 봉합부(MPS)를 중심으로 하여 좌우 대칭되게 배치되어 있다. 도 7a를 참조하면, 구개 확장 장치(30)는 폭경(d)이 충분히 좁아서 좁은 입천장에도 용이하게 사용할 수 있다. 또한, 구개 확장 장치(30)는 적절한 뼈 고정이 가능한 정중 구개 봉합부(MPS)의 좌우 3 mm 지역(도 4 참조)에 고정 가능하다. 또한, 구개 확장 장치(30)는 좁은 폭경(d)을 갖지만, 치료 목적에 맞도록, 장치(30)의 폭경(d) 보다 넓은 확장 가동범위를 갖는다. 본 명세서에서, "장치의 최소 폭경"이란 구개 확장 이전의 장치의 폭경을 의미하고, "장치의 최대 폭경"이란 최대 범위의 구개 확장 후의 장치의 폭경을 의미한다. 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)는 종래의 구개 확장 장치(10, 20) 대비 힘의 전달방향이 다르기 때문에, 장치의 확장 범위는 장치의 폭이 아닌 장치의 길이, 다시 말하면, 나사봉(32)의 길이에 의해 결정된다. 또한, 구개 확장 장치(30)는 다수의 뼈나사(도 7a의 경우 10개)를 장착할 수 있어서, 구개 확장을 위해 사용될 경우 뼈나사의 충분한 지지력을 얻을 수 있다. 도 2b 및 도 5c와 함께 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)는 종래의 구개 확장 장치(10, 20)에 비해 장치의 폭경이 좁아 설치가 용이하고, 장치의 폭경이 좁음에도 확장 범위가 넓으며, 뼈와의 거리가 가까와서 뼈나사(36)의 비틀림힘 발생에 의한 탈락 문제가 발생하지 않으며, 어금니(MT)에 힘을 가하지 않으면서도 충분한 구개 확장 효과를 얻을 수 있다. 구개 확장 장치(30)에 구비된 상기 구동부는 한쌍의 뼈나사 체결부(35)를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 이 경우, 나사봉(32)은 서로 반대방향으로 형성되고 기울기와 간격이 서로 다른 2종의 나사산을 포함할 수 있다. 또한 이 경우, 한쌍의 링크 체결부(33)는 기울기와 간격이 서로 다른 암 나사산을 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 구개 확장 장치(30)의 변형예를 간략히 설명한다. 구개 확장 장치(30)의 변형예는 구개 확장 장치(30)에서 키홀 삽입부가 생략되고, 나사봉(32)의 일단부에 배치된 렌치 볼트(미도시) 및 상기 렌치 볼트를 끼워 상기 렌치 볼트를 회전시키는 렌치(미도시)를 구비한다. 즉, 구개 확장 장치(30)의 변형예는 구개 확장 장치(30)의 키홀 형성부(31)의 키홀(kh)에 키(37)를 삽입하여 나사봉(32)을 회전시키는 대신에, 나사봉(32)의 일단부에 형성된 상기 렌치 볼트(예를 들어, 육각 또는 사각 구조)에 암나사를 구비한 렌치를 이용하여 나사봉(32)을 그 일단부에서 장축을 중심으로 회전시키는 방식일 수 있다. <전동식 구개 확장 장치> 도 8a는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 구개 확장 장치(40)를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 구개 확장 장치(40)의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 구개 확장 장치(40)는 유도봉(41), 한쌍의 링크 체결부(44), 모터(42), 회전 휠(42a), 한쌍의 와이어(43), 적어도 한쌍의 링크(45), 한쌍의 뼈나사 체결부(46) 및 복수개의 뼈나사(47)를 구비한다. 도 8a의 구개 확장 장치(40)가 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 다른 점은 구동부의 구조 및 작동 원리가 서로 다르다는 것이다. 이하, 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 다른 점을 중심으로 도 8a의 구개 확장 장치(40)를 상세히 설명한다. 도 8a의 구개 확장 장치(40)에 대하여 이하에서 설명되지 않은 부분은 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 동일한 것으로 간주된다. 도 8a의 구개 확장 장치(40)에 구비된 구동부는 유도봉(41), 한쌍의 링크 체결부(44), 모터(42), 회전 휠(42a), 한쌍의 와이어(43), 적어도 한쌍의 링크(45)를 포함한다. 유도봉(41)은 한쌍의 뼈나사 체결부(47) 사이에 이들과 나란하게 배치되어 있다. 한쌍의 링크 체결부(44)는 유도봉(41)의 일측 및 타측에 하나씩 결합되어 있다. 모터(42)는 유도봉(41)에 결합되어 있고 모터 구동축을 포함한다. 이 모터(42)는 1개의 모터일 수도 있고, 도 8a에 도시된 바와 같이, 2개의 모터를 포함하는 모터 모듈일 수도 있다. 회전 휠(42a)은 상기 모터 구동축에 결합되어 있다. 모터(42)가 2개의 모터를 포함하는 모터 모듈인 경우에는 회전 휠(42a)도, 도 8a에 도시된 바와 같이, 2개일 수 있다. 한쌍의 와이어(43)는, 각각의 일단부가 각 대응 링크 체결부(44)에 결합되어 있고 각각의 타단부는 회전 휠(42a)에 이동 가능하게 결합되어 있다. 2개의 모터(42) 및 2개의 회전 휠(42a)이 구비된 경우, 도 8a에 도시된 바와 같이, 두쌍의 와이어(43)가 구비될 수 있다. 즉, 한쌍의 와이어(43)는 회전 휠(42a)에 이동 가능하게 결합되고, 다른 한쌍의 와이어(43)는 다른 회전 휠(42a)에 이동 가능하게 결합될 수 있다. 적어도 한쌍의 링크(45)는, 각각의 일단부가 각 대응 링크 체결부(44)에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 각 대응 뼈나사 체결부(46)에 회동 가능하게 결합되어 있다. 구개 확장 장치(40)는 상기 모터 구동축의 회전력에 의해 회전 휠(42a)이 일방향으로 회전할 경우, 각 와이어(43)가 회전 휠(42a)에 권취되어 회전 휠(42a) 쪽으로 이동하고, 한쌍의 링크 체결부(44)가 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하고, 각 링크(45)는 각 와이어(43)와의 사잇각(θ)이 커지는 방향으로 회동하고, 각 뼈나사 체결부(46)는 유도봉(41)의 길이방향과 수직한 방향으로 유도봉(41)과 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성된다. 상기 구동부는, 도 8a에 도시된 바와 같이, 추가 회전 휠(42a) 및 한쌍의 추가 와이어(43)를 더 포함할 수 있다. 추가 회전 휠(42a)은 상기 모터 구동축에 회전 휠(42a)과 나란히 결합되어 있다. 한쌍의 추가 와이어(43)는 각각의 일단부가 각 대응 링크 체결부(44)에 결합되어 있고, 각각의 타단부는 추가 회전 휠(42a)에 이동 가능하게 결합되어 있다. 회전 횔(42a) 및 상기 추가 회전 횔(42a) 중 적어도 하나는 직경이 서로 다른 한쌍의 회전 횔을 포함하고, 한쌍의 와이어(43) 또는 한쌍의 추가 와이어(43)는 각각의 일단부가 각 대응 링크 체결부(44)에 결합되어 있고, 각각의 타단부는 각 대응 회전 휠(42a)에 이동 가능하게 결합되어 있으며, 상기 구동부는 한쌍의 뼈나사 체결부(46)를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 도 9a는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 구개 확장 장치(50)를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 구개 확장 장치(50)의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 구개 확장 장치(50)는 모터(51), 회전 기어(51a), 한쌍의 직선 운동부(52), 한쌍의 링크 체결부(53), 적어도 한쌍의 링크(54), 한쌍의 뼈나사 체결부(55) 및 복수개의 뼈나사(56)를 구비한다. 한쌍의 링크 체결부(53)는 생략될 수 있으며, 이 경우 적어도 한쌍의 링크(54)는 각 대응 직선 운동부(52)에 직접 회동 가능하게 결합될 수 있다. 도 9a의 구개 확장 장치(50)가 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 다른 점은 구동부의 구조 및 작동 원리가 서로 다르다는 것이다. 이하, 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 다른 점을 중심으로 도 9a의 구개 확장 장치(50)를 상세히 설명한다. 도 9a의 구개 확장 장치(50)에 대하여 이하에서 설명되지 않은 부분은 도 6a의 구개 확장 장치(30)와 동일한 것으로 간주된다. 도 9a의 구개 확장 장치(50)에 구비된 구동부는 모터(51), 회전 기어(51a), 한쌍의 직선 운동부(52), 한쌍의 링크 체결부(53) 및 적어도 한쌍의 링크(54)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 한쌍의 링크 체결부(53)는 생략될 수 있다. 모터(51)는 한쌍의 뼈나사 체결부(55) 사이에 배치되어 있고 모터 구동축을 포함한다. 회전 기어(51a)는 상기 모터 구동축에 결합되어 있다. 한쌍의 직선 운동부(52)는 한쌍의 뼈나사 체결부(55) 사이에 이들과 나란하게 배치되고, 서로 반대방향으로 형성된 기어 이(gear tooth)를 일측에 가지며, 회전 기어(51a)와 기어 결합되어 있다. 적어도 한쌍의 링크(54)는, 각각의 일단부가 각 대응 링크 체결부(53) 또는 각 대응 직선 운동부(52)에 회동 가능하게 결합되어 있고, 각각의 타단부는 각 대응 뼈나사 체결부(55)에 회동 가능하게 결합되어 있다. 구개 확장 장치(50)는 상기 모터 구동축의 회전력에 의해 회전 기어(51a)가 일방향으로 회전할 경우, 각 직선 운동부(52)가 모터(51)에 가까워지거나 모터(51)로부터 멀어지는 방향으로 이동하고, 각 링크(54)는 각 대응 직선 운동부(52)와의 사잇각(θ)이 커지는 방향으로 회동하고, 각 뼈나사 체결부(55)는 각 직선 운동부(52)의 길이방향과 수직한 방향으로 각 직선 운동부(52)와 멀어지는 방향으로 이동하도록 구성된다. 회전 기어(51a)는 기어비(gear ratio)가 서로 다른 한쌍의 회전 기어(51a)를 포함하고, 한쌍의 직선 운동부(52)는 각 회전 기어(51a)와 하나씩 기어 결합되어 있으며, 상기 구동부는 한쌍의 뼈나사 체결부(55)를 이들 간의 간격이 일측에서는 넓어지고 타측에서는 상기 일측에서보다 더 넓어지도록 이동시킬 수 있다. 본 발명은 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
30, 40, 50: 구개 확장 장치 31: 키홀 형성부
32: 나사봉 33, 44, 53: 링크 체결부
34, 45, 54: 링크 35, 46, 55: 뼈나사 체결부
36, 47, 56: 뼈나사 37: 키
37a: 홀딩부 37b: 삽입부
41: 유도봉 42, 51: 모터
42a: 회전 휠 43: 와이어
51a: 회전 기어 52: 직선 운동부
kh: 키홀 h: 뼈나사홀
tp: 돌출부 |
