KR101382440B1 - 선형 삽입깊이 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선형 삽입깊이 측정장치에 관한 것으로서, 검사 또는 시술을 위해 삽입되는 삽입깊이 측정장치에 있어서, 자성체가 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된 삽입부; 및 상기 삽입부가 통과하면서 삽입부에 설치된 자성체의 자장변화를 측정하기 위한 홀센서를 구비한 센서부;로 이루어져, 상기 홀센서에 의한 자성체의 감지로 삽입부의 인체 내 또는 인체 외 장소의 삽입깊이를 정확하게 측정할 수 있고, 인체에 무해한 효과가 있다.

Description

선형 삽입깊이 측정장치{Apparatus to measure the insertion depth}

본 발명은 선형 삽입깊이 측정장치에 관한 것으로서, 상세히는 영구자석과 같은 자성체가 일정간격을 두고 설치된 삽입부와 다수 개의 홀센서가 설치된 센서부로 구성하여, 상기 삽입부가 검사 또는 시술을 위해 인체나 그 외 장소에 내시경이나 삽입 도관과 함께 삽입될 때 센서부를 통과한 후에 삽입함으로써, 상기 센서부에 설치된 홀센서에 의한 자성체의 자장변화의 감지로 삽입깊이를 측정할 수 있도록 한 선형 삽입깊이 측정장치에 관한 것이다.

통상적으로 내시경과 같은 선형 인체삽입용 장비에서는 삽입깊이를 알 수 있는 장치가 아예 존재하지 않거나 존재하여도 삽입깊이를 알기 위해서 삽입용 장비를 외부 프레임에 고정시켜야 한다. 또한 삽입깊이를 알아야 될 이유 자체가 존재하지 않았다. 따라서 이러한 통상적 장비들의 원활한 삽입을 위해서는 의사의 숙련이 요구되며, 그렇지 못할 시 인체 내부의 장기에 상처를 입힐 수 있다.

이를 극복하기 위하여 인체 내부 장기의 굴곡을 따라 유연하게 움직일 수 있는 내시경 로봇, 자연 개구부 수술에 이용되는 NOTES(natural orifice translumenal endoscopic surgery) 로봇 등의 여러 가지 선형 인체 삽입용 장비들이 개발되기 시작하였다. 그러나 이러한 장비들은 인체 내부에서 능동적인 이동기능을 갖추고 있기 때문에 신체 내부 관도(tract)의 직경에 비해 커다란 부피를 차지하거나 이동성을 제공하기 위해 설치된 다리, 바퀴, 또는 흡착부 등으로 인해 장기와 접촉하여 또 다른 상처를 유발하는 문제점이 존재하였다. 이러한 문제점들을 극복하기 위해서는 선형 인체삽입용 장비의 능동성을 최소화하여 부피를 줄이는 한편, 굴곡을 따라 형태를 시술자가 유연하게 조절할 수 있는 기능이 유지되어야 한다.

또한 NOTES 로봇과 같이 장기의 관도를 따라 이동하지 않고 복강 내에서 동작하는 선형 인체삽입용 장비의 경우 일반 내시경 등을 사용하면 그 말단의 정확한 위치를 알 수 없다는 단점이 존재한다. 그러나 그 장비의 형태와 장비의 삽입깊이를 알 수 있다면 말단의 위치를 정기구학(forward kinematics)를 이용해서 계산해 낼 수 있게 된다.

한편 인체의 장기 외에도 수도관이나 하수관 같은 곳에 삽입되는 삽입 도관에서도 삽입깊이를 측정하여, 상기 삽입 도관이 수도관이나 하수관의 어느 위치에 있는지 측정하도록 하는 것이 필요하므로, 삽입 도관의 삽입되는 길이를 직접 측정하면서 삽입하는 것이 보통이지만, 이러한 경우에도 상기한 바와 같이 삽입깊이를 알기 위해서 삽입 도관을 외부 프레임에 고정시켜야 한다는 불편함이 있다.

따라서 이러한 기능들을 제공하기 위하여 선형 삽입깊이 측정장치가 인체의 장기 또는 인체 외의 장소에 삽입될 때, 외부 프레임에 고정되지 않은 자유로운 상태에서 삽입하여 삽입된 깊이를 측정할 수 있는 장치가 필요하나, 적절한 장치가 현재까지는 존재하지 않는다.

한국 등록특허 제10-0735863호

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 인체의 장기에 삽입되는 의료용 내시경이나 삽입 도관이 인체 또는 인체 외의 수도관과 같은 장소에 삽입될 때, 상기 내시경이나 삽입 도관과 함께 삽입된 깊이를 측정할 수 있도록 영구자석과 같은 자성체가 일정간격을 두고 설치된 선형의 삽입부와 다수 개의 홀센서가 설치된 센서부로 구성하여, 상기 삽입부가 센서부를 통과하면서 홀센서에 의한 자성체의 자장변화의 감지로 삽입부의 삽입깊이를 측정할 수 있도록 한 선형 삽입깊이 측정장치를 제공함에 있다.

다른 목적은 상기 자성체가 삽입부의 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되며, 삽입깊이의 측정 정밀도를 높이기 위해 홀센서는 자성체가 통과하는 폭 방향을 따라 비스듬히 배치한 선형 삽입깊이 측정장치를 제공함에 있다.

또 다른 목적은 삽입부를 여러 개의 관절 마디로 구성되며 서로 연결되는 상기 각 관절 마디마다 자성체를 설치한 선형 삽입깊이 측정장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 선형 삽입깊이 측정장치는, 검사 또는 시술을 위해 삽입되는 삽입깊이 측정장치에 있어서, 자성체가 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된 삽입부; 및 상기 삽입부가 통과하면서 삽입부에 설치된 자성체의 자장변화를 측정하기 위한 홀센서를 구비한 센서부;로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 삽입깊이 측정장치는 인체의 장기나 혈관에 삽입되는 내시경과 함께 삽입되어 인체 내로 삽입되는 삽입깊이를 측정하도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 삽입깊이 측정장치는 인체 외에 삽입되는 삽입 도관에 적용하여 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 자성체가 삽입부의 길이방향에 수직한 면을 따라 배치되며, 상기 자성체와 자성체 사이의 간격은 1∼3㎝의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

또, 상기 센서부에서 다수개의 홀센서는 자성체가 통과하는 폭 방향을 따라 비스듬히 배치되는 것이 바람직하다.

또, 상기 삽입부는 자성체가 설치된 부분마다 관절 마디로 설치되어, 서로 연결되는 상기 관절 마디에 의해 굴곡을 유지할 수 있는 반능동형 장비에 적용하여 사용하는 것이 바람직하다.

또, 상기 자성체는 영구자석 또는 전자석인 것이 바람직하다.

본 발명의 선형 삽입깊이 측정장치에 의하면, 인체 내 또는 그 외의 삽입깊이를 측정함에 있어 종래 광학식 또는 치차식 장비 등에 비하여 먼지와 훼손에 강하고, 자성체는 삽입깊이 측정장치의 내부에서도 동작하므로 인체에 삽입하는 경우 유해한 문제를 일으킬 염려가 없으며, 홀센서에 의한 자성체의 감지로 삽입부의 삽입깊이를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또 최근에 두드러지게 나타나고 있는 다굴절 인체삽입용 장비에 적용할 경우 장비의 현재 굴절상태를 이용해 정기구학(forward kinematics)을 통하여 말단의 절대위치를 파악하는 데 활용할 수 있고, 깊이에 따라 자신의 형태를 변화시키며 신체 내부로 삽입되는 경로(path)를 동일하게 유지하는 알고리즘을 구현하기에 용이한 효과가 있다.

또한 인체 외에도 수도관이나 하수관과 같은 장소에 삽입할 때 삽입깊이 측정만으로도 삽입된 길이를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치에 사용되는 센서부의 사시도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도

이하, 본 발명에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치에 사용되는 센서부의 사시도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치는 선형으로 된 관 형태의 삽입부(1)와 하부 면이 평평한 고리 형태의 센서부(2)로 구성된다.

상기 삽입부(1)는 유연성이 있는 재질로 된 고무관 내부에 띠 모양 자성체(3)들을 길이방향을 따라 일정간격을 두고 처음부터 끝까지 연달아 설치한 형태로 구성되고, 유연성이 있는 고무관으로 되어 있기 때문에 삽입되는 장소 내에서 자유롭게 구부러지면서 삽입할 수 있도록 되어 있다. 상기 자성체(3)는 일반적인 영구자석이나 전자석 또는 자성을 띄는 물질이라면 어떠한 것이라도 무방하다.

상기 삽입부(1)에 설치되는 자성체(3)의 간격은 1∼3㎝로 하는 것이 삽입깊이를 ㎝단위로 정밀하게 측정하기 위한 바람직한 간격이며, 가장 바람직한 간격은 2.5㎝이다.

이러한 삽입부(1)를 생체검사 또는 시술을 위한 의료용으로 사용할 때에는 고무관으로 된 삽입부(1)의 내부에 내시경 등의 의료기구가 삽입된 채로 식도나 대장 등의 인체의 장기 내로 삽입되며, 이 경우 삽입부(1)의 고무관 끝 부분은 내시경의 투시를 위해 투명한 플라스틱 창이나 유리창(7)으로 마무리하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 삽입부(1)를 인체 외의 장소로써 수도관이나 하수관 등의 내부 검사를 위해 사용할 때에는 삽입 도관에 적용하여 사용하도록 한다.

상기 센서부(2)는 하부 면이 평탄하게 되어 있고 상부는 원호형상으로 되어 있으며, 원호형상의 상부의 중심부에 통과공(4)이 형성됨으로써 상기 통과공(4)이 형성된 상부가 고리형상으로 되어 있고, 상기 통과공(4) 상부의 센서부(2)에 다수개의 홀센서(5)가 설치된다.

상기 홀센서(5)는 보통 상기 센서부(2)의 고리형상 상면의 중심부에서 폭 방향의 원호를 따라 여러 개가 일렬로 자성체의 배치방향과 동일하게 내부에 설치되며, 필요에 따라서 자성체의 배치방향과 다르게 설치할 수도 있다. 상기 통과공(4)은 통과하는 삽입부(1)와의 간격을 고려하여 Ø35 정도의 외경과 Ø30 정도의 내경으로 이루어지는 것이 상기 삽입부(1)의 자성체(3)를 감지하기에 바람직하다. 이와 같이 상기 센서부(2)의 통과공(4)이 Ø35 정도의 외경과 Ø30 정도의 내경으로 이루어지면, 삽입부(1)도 그에 맞게 Ø30 이하의 외경으로 이루어지게 된다.

물론 상기 삽입부(1)를 인체 내의 혈관과 같은 가느다란 관에 삽입하는 경우에는 상기 혈관의 내경보다 적은 외경으로 이루어질 것이며, 센서부(2)의 통과공(4)도 또한 그에 맞는 외경과 내경으로 이루어지게 되고, 상기 삽입부(1)를 수도관과 같은 장소에 삽입되는 삽입 도관에 적용하여 사용할 때에는 Ø30보다는 훨씬 큰 외경으로 이루어질 수 있으며, 센서부(2)의 통과공(4)도 또한 마찬가지이다.

한편, 도시하지 않았지만 상기 센서부(2)의 홀센서(5)는 센서부(2)의 근처에 있는 제어부와 전기적으로 연결되어 상기 홀센서(5)에 의한 감지를 제어하도록 한다.

이와 같이 삽입부(1)와 센서부(2)로 구성된 본 발명의 선형 삽입깊이 측정장치의 사용형태를 보면 다음과 같다.

먼저, 고무관으로 된 삽입부(1)를 검사나 시술을 위해 인체 또는 인체 외의 장소에 삽입하기 직전에 센서부(2)의 통과공(4)을 통과시킨 후에 인체 또는 인체 외의 장소에 삽입한다.

이렇게 되면 센서부(2)의 홀센서(5)는 상기 삽입부(1)에 설치된 자성체(3)의 자장의 강약변화를 감지하고 이를 제어부로 보내게 된다.

다음에, 제어부에서는 홀센서(5)에 의해 감지된 자성체(3)의 자장의 강약변화를 통하여 삽입부(1)의 통과공(4)을 통과한 자성체의 개수를 셈으로써 상기 삽입부(1)가 얼마나 인체 내에 얼마나 깊이 삽입되었는지를 계산해 낸다. 즉, 삽입부(1)에 설치된 자성체(3) 사이의 간격은 미리 정확하게 정해져 있으므로, 센서부(2)의 통과공(4)을 통과하는 상기 자성체(3)의 개수만 홀센서(5)에 의해 정확히 감지하면 제어부는 이를 받아 계산하여 정확한 삽입깊이를 출력하게 된다.

이렇게 삽입깊이를 측정하기 위해 사용되는 본 발명의 선형 삽입깊이 측정장치를 의료용으로 사용할 때에는 내시경과 같은 의료기구를 삽입부(1)의 고무관 내부로 삽입하여 인체의 장기나 혈관 등에 삽입하고, 인체 외에 수도관이나 하수관 등에 삽입할 때에는 상기 수도관이나 하수관에 삽입되는 삽입 도관에 적용하여 사용한다.

그런데, 상기 삽입부(1)에 설치된 자성체(3)의 간격은 상기한 바와 같이 1∼3㎝ 범위 내, 예컨대 2.5㎝로 정해져 있다면, 2.5㎝ 사이의 간격, 즉 0. 2.5㎝, 5㎝의 삽입깊이만 측정되고 그 사이의 정밀한 간격(예를 들면 3㎝이나 4㎝)은 측정이 불가능하고, 자성체(3) 사이의 간격을 1㎝와 같이 좁혀도 그 사이의 간격을 더 정밀하게 측정하는 것이 불가능하다.

따라서 다음의 다른 실시예에서와 같이 삽입부(1)의 자성체(3) 사이의 간격도 정확하게 감지하여 삽입깊이를 정밀하게 측정하는 것이 필요하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도를 도시한 것이다.

센서부(2)에 설치되는 홀센서(5)는 상기 센서부(2) 상면의 중심부에서 폭방향을 따라 자성체(3)의 배치방향과 동일하게 설치할 수도 있지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 센서부(2) 상면에서 폭 방향을 따라 비스듬히 설치함으로써 자성체(3)의 배치방향과 엇갈리도록 하는 것이 바람직하다.

이는 삽입부(1)가 센서부(2)의 통과공(4)를 통과할 때, 상기 삽입부(1)의 자성체(3)를 센서부(2)의 홀센서(5)가 감지한 후 다음의 자성체(3)를 감지할 때까지 삽입깊이를 측정할 수 없다는 점을 감안하여, 상기 홀센서(5)를 자성체(3)의 배치방향과 비스듬히 배치하면 자성체(3)와 자성체(3) 사이의 간격에서도 상기 자성체(3)도 홀센서(5)에 의해 감지할 수 있어 더 정밀한 삽입깊이의 측정이 가능해진다.

즉, 센서부(2) 상에서 비스듬히 배치한 여러 개의 홀센서(5) 중에서 첫번째의 홀센서를 통해 자성체(3)를 감지하였을 때 1㎝의 자성체 사이의 간격에 의해 삽입깊이가 1㎝로 측정되는 경우, 상기 홀센서(5)를 비스듬히 배치하지 않은 경우에는 다음의 자성체를 감지하는 것에 의해 2㎝, 3㎝ 등의 삽입깊이만 측정되지만, 상기 홀센서(5)를 비스듬히 배치한 경우에는 여러 개의 홀센서(5) 중 첫 번째 홀센서에서 자성체를 감지하여 1㎝를 측정하고 두 번째와 세 번째 등의 홀센서에서 자성체를 연속적으로 감지함으로써 1.1㎝, 1.2㎝, 1.3㎝ 등의 삽입깊이도 계속해서 측정할 수 있게 되고, 그 다음의 자성체에서도 마찬가지로 방식으로 2.1㎝, 2.2㎝, 2.3㎝ 등의 삽입깊이를 측정할 수 있게 되어 삽입깊이의 정밀도를 한층 더 높일 수 있게 된다.

한편, 상기 센서부(2)는 홀센서(5)가 설치된 상부의 통과공(4)을 삽입부(1)가 통과할 때, 자성체의 원활한 감지를 위해 센서부(2)를 안정적으로 고정할 필요가 있어 평평한 하부 면의 양쪽에 볼트와 같은 체결수단에 의해 원하는 위치에 체결되어 고정되도록 상기 체결수단이 삽입되는 관통공(6)을 각각 형성하게 된다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 선형 삽입깊이 측정장치의 평면도를 도시한 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 선형 삽입깊이 측정장치를 구성할 때 자성체가 설치된 삽입부를 고무관으로 하지 않고 관절 마디가 서로 연결된 다굴절식의 관절형태로 구성할 수도 있는데, 자성체가 설치된 부위를 하나의 관절 마디(M1)로 하여 여러 개의 관절 마디(M1∼M7)를 관절형태로 이어 연결한 반능동형 장비에 적용하여 삽입부(10)를 구성하게 된다. 따라서, 상기 삽입부(10)가 인체 내 또는 인체 외의 장소에서 전진하더라도 관절형태의 관절 마디가 곡선을 유지하면서 전진하도록 한다.

이와 같은 관절형태의 삽입부(10)가 센서부(20)를 통과하게 되면 자성체가 삽입부(10)의 마디(M1∼M7)마다 설치되어 있으므로 홀센서에 의해 자성체가 감지되는 마디의 개수만 세어 삽입깊이를 측정할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 선형 삽입깊이 측정장치에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

1,10 : 삽입부 2,20 : 센서부
3 : 자성체 4 : 통과공
5 : 홀센서 6 : 관통공
7 : 플라스틱 창이나 유리창 M1∼M7 : 삽입부의 마디

Claims (8)

1. 검사 또는 시술을 위해 삽입되는 삽입깊이 측정장치에 있어서,
   자성체가 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된 삽입부; 및
   상기 삽입부가 통과하면서 삽입부에 설치된 자성체의 자장변화를 측정하기 위한 홀센서를 구비한 센서부;로 이루어지되,
   상기 센서부에서 다수개의 홀센서는 자성체가 통과하는 폭 방향을 따라 비스듬히 배치되고, 상기 센서부를 통과한 자성체의 개수 및 상기 비스듬히 배치된 다수개의 홀센서 중 상기 자성체가 감지된 홀센서의 위치를 기초로 삽입깊이를 측정하는 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 삽입깊이 측정장치는 인체의 장기나 혈관에 삽입되는 내시경과 함께 삽입되어 인체 내로 삽입되는 삽입깊이를 측정하도록 한 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 삽입깊이 측정장치는 인체 외에 삽입되는 삽입 도관에 적용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 자성체가 삽입부의 길이방향에 수직한 면을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 자성체와 자성체 사이의 간격은 1∼3㎝의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
6. 삭제
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 삽입부는 자성체가 설치된 부분마다 관절 마디로 설치되어, 서로 연결되는 상기 관절 마디에 의해 굴곡을 유지할 수 있는 반능동형 장비에 적용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 자성체는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 선형 삽입깊이 측정장치.

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