KR101400542B1 - System for measuring cerebral blood flow - Google Patents
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Abstract
본 발명은 뇌혈류 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3차원 로보틱 기술을 기반으로 초음파 프로브의 조작을 용이하게 하고, 뇌혈관 의료데이터와 연동하여 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀히 추정하여 뇌혈류를 측정하는 뇌혈류 측정 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 초음파 프로브와; 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부와; 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부와; 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부;및 초음파 프로브의 제어부;를 포함하며, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는 베이스부, 상기 베이스부의 상면에 장착되는 초음파 프로브 지지부 및 상기 베이스부와 상기 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 엑츄에이터로 구성되며, 상기 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 상기 초음파 프로브 지지부의 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템이다.
이어서, 본 발명의 뇌혈류 측정 시스템에 의해, 3차원 로보틱 가이드 기술을 기반으로 초음파 프로브의 위치 및 각도조절을 용이하게 하며, 뇌혈관 의학데이터와 연동하여 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀히 추정하여 뇌혈류를 측정하는 효과를 발휘한다.The present invention relates to a cerebral blood flow measurement system, and more particularly, to a cerebral blood flow measurement system that facilitates manipulation of an ultrasonic probe based on a three-dimensional robotics technique and accurately estimates the position of a cerebral blood vessel to be measured, To a cerebral blood flow measurement system for measuring cerebral blood flow. The present invention relates to an ultrasonic probe comprising: an ultrasonic probe; A three-axis (xyz) transfer unit for positioning the ultrasonic probe; A three-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe; And a control unit for controlling the angle of the ultrasonic probe. The three degree of freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe includes a base, an ultrasonic probe supporting unit mounted on an upper surface of the base, And a plurality of actuators provided between the supporter and the supporter, and the angles of the supporter of the supersonic probe are adjusted by up-and-down driving of the plurality of actuators.
Next, the cerebral blood flow measuring system of the present invention makes it easy to adjust the position and angle of the ultrasonic probe based on the three-dimensional robotics guiding technique, and precisely estimates the position of the cerebral blood vessel to be measured in conjunction with the cerebral vessel medical data And the effect of measuring cerebral blood flow is exhibited.
Description
본 발명은 뇌혈류 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3차원 로보틱 가이드를 기반으로 초음파 프로브의 위치 및 각도조절을 용이하게 하고, 뇌혈관 의학데이터와 연동하여 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀히 추정하여 뇌혈류를 측정하는 뇌혈류 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cerebral blood flow measurement system, and more particularly, to a cerebral blood flow measurement system that facilitates adjustment of the position and angle of an ultrasonic probe based on a three-dimensional robotic guide, To a cerebral blood flow measurement system for accurately measuring cerebral blood flow.
최근 인구의 급속한 고령화 추세에 따라 뇌혈관 질환으로 인한 사망과 질병부담이 급증하고 있다. 뇌혈관 질환은 암, 심장 질환과 더불어 높은 사망률을 기록하는 질병으로, 사망하지 않더라도 그 휴유증이 심각한 질환이다.With the recent rapid population aging, mortality and disease burden due to cerebrovascular disease is increasing rapidly. Cerebrovascular disease is a disease that shows high mortality rate with cancer and heart disease. Even if it does not die, it is serious disease.
이러한 뇌혈관 질환을 조기에 예방하기 위해서는 객관적이고 과학적인 진단이 필요한데, 이를 위해 뇌혈류의 이상을 측정할 수 있는 뇌혈류 측정기가 개발되고 있다.In order to prevent such cerebrovascular disease early, objective and scientific diagnosis is required. For this purpose, a cerebral blood flow meter capable of measuring cerebral blood flow abnormality is being developed.
그러나, 이러한 뇌혈류 측정기에 의해 측정된 데이터는 숙련된 의사에 의해서만 분석될 수 있고, 이 경우 분석하는 의사의 주관적인 견해가 상당히 작용한다. 또 피측정자의 정확한 뇌혈관의 위치를 파악하는데 곤란하여 검사시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 측정자의 숙련도에 따라 검사 결과의 질이 달라질 수 있다.However, the data measured by such a cerebral blood flow meter can be analyzed only by a skilled physician, and the subjective opinion of the analyzing physician in this case is significant. In addition, it is difficult to determine the exact position of the cerebral blood vessels of the subject, so that it takes a long time for the examination, and the quality of the test result may be changed according to the skill of the subject.
따라서, 초음파 측정기의 조작을 용이하게 하고 진료의 효율성을 증진시키기위하여 로보틱 가이드 기술 기반의 초음파 프로브 조작장치의 제작이 요구되며, 환자의 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀하게 추정하기 위하여 뇌혈관 의학 데이터와 연동하여 초음파 프로브의 위치와 초음파 진행경로를 제어하는 시스템의 개발이 요구된다.
Therefore, in order to facilitate the operation of the ultrasonic measuring instrument and improve the efficiency of the medical treatment, it is required to fabricate an ultrasonic probe manipulating apparatus based on a robotic guiding technology. In order to accurately estimate the position of the cerebral blood vessel to be measured, It is necessary to develop a system for controlling the position of the ultrasonic probe and the ultrasonic propagation path in conjunction with the medical data.
본 발명은 상기와 같은 필요에 의해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 3차원 로보틱 가이드 기술을 기반으로 초음파 프로브의 위치 및 각도조절을 용이하게 하는 뇌혈류 측정 시스템을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a cerebral blood flow measurement system that facilitates adjustment of the position and angle of an ultrasonic probe based on a three-dimensional robotics guide technique.
본 발명의 또 다른 목적으로는, 뇌혈관 의학데이터와 연동하여 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀히 추정하여 뇌혈류를 측정하는 뇌혈류 측정 시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a cerebral blood flow measuring system for measuring cerebral blood flow by precisely estimating the position of a cerebral blood vessel to be measured in conjunction with cerebral angiographic data.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 뇌혈류 측정 시스템은, 초음파 프로브와; 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부와; 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부와; 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부;및 초음파 프로브의 제어부;를 포함하며, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는 베이스부, 베이스부의 상면에 장착되는 초음파 프로브 지지부 및 베이스부와 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 엑츄에이터로 구성되며, 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 초음파 프로브 지지부의 각도가 조절되는 뇌혈류 측정 시스템에 의해 달성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cerebral blood flow measurement system including: an ultrasonic probe; A three-axis (x-y-z) feed portion for adjusting the position of the ultrasonic probe; A three-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe; And a controller for controlling the angle of the ultrasonic probe, wherein the three-degree-of-freedom adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe comprises a base, an ultrasonic probe supporting part mounted on an upper surface of the base, And a plurality of actuators provided between the probe supporting portions, wherein the angles of the ultrasonic probe supporting portions are adjusted by up-and-down driving of the plurality of actuators.
여기서, 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부는, x축가이드부를 따라 이동하는 제1이송테이블, x축가이드부 일측에 설치되는 제1연결부재; 및 제1연결부재의 일측에 설치되며 제1이송테이블에 구동력을 제공하는 제1스테핑모터를 포함하며, y축가이드부를 따라 이동하는 제2이송테이블, y축가이드부 일측에 설치되는 제2연결부재; 및 제2연결부재의 일측에 설치되며 제2이송테이블에 구동력을 제공하는 제2스테핑모터를 포함하며, z축가이드부를 따라 이동하는 제3이송테이블, z축가이드부 일측에 설치되는 제3열결부재; 및 제3연결부재의 일측에 설치되며 제3이송테이블에 구동력을 제공하는 제3스테핑모터를 포함할 수 있다.Here, the three-axis (x-y-z) transfer portion for adjusting the position of the ultrasonic probe includes a first transfer table that moves along the x-axis guide portion, a first connecting member installed at one side of the x- And a first stepping motor provided at one side of the first linking member and providing a driving force to the first transporting table, wherein the second transporting table moves along the y-axis guide portion, the second linking portion provided at one side of the y- absence; And a second stepping motor provided on one side of the second linking member and providing a driving force to the second conveying table, the third conveying table being movable along the z-axis guide portion, the third transferring table being provided on one side of the z- absence; And a third stepping motor installed at one side of the third linking member and providing a driving force to the third transfer table.
그리고 제1이송테이블에는 각도조절부의 베이스부가 고정되며, 제2이송테이블에는 제1연결부재가 고정되며, 제3이송테이블에는 제2연결부재가 고정된다. The base portion of the angle adjusting portion is fixed to the first transfer table, the first linking member is fixed to the second transfer table, and the second linking member is fixed to the third transfer table.
또한, 초음파 프로브 지지부에서는 초음파 프로부 지지부의 중앙에는 개구가 형성되며, 초음파 프로브 지지부의 개구에는 초음파 프로브가 돌출되게 설치되며, 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 초음파 프로브의 각도가 조절된다.In the ultrasonic probe supporting portion, an opening is formed at the center of the ultrasonic probe supporting portion, and an ultrasonic probe is protruded to the opening of the ultrasonic probe supporting portion. The angles of the ultrasonic probe are controlled by driving the actuators up and down.
여기서, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는, 베이스부의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주 상에 일정한 간격으로 설치된 복수의 엑츄에이터를 포함할 수 있다.Here, the 3-degree-of-freedom angle adjusting portion for adjusting the angle of the ultrasonic probe may include a plurality of actuators provided at regular intervals on a virtual circumference having the center of the circle as the center of the circle.
그리고 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는, 베이스부의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주상에 120°간격으로 설치된 3개의 엑츄에이터를 포함할 수 있다.The three-degree-of-freedom angle adjusting portion for adjusting the angle of the ultrasonic probe may include three actuators provided at intervals of 120 degrees on a virtual circumference having the center of the circle as the center of the circle.
아울러, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부에서는 복수의 엑츄에이터가 서로 상이한 상하방 구동을 함에 따라 초음파 프로브의 각도가 조절된다.In addition, in the 3-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe, the angle of the ultrasonic probe is adjusted as a plurality of actuators are driven up and down differently from each other.
또한, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부에서는 복수의 엑츄에이터가 동일한 상하방 구동을 함에 따라 초음파 프로브의 돌출 높이가 조절된다.Further, in the three-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe, the projecting height of the ultrasonic probe is adjusted as a plurality of actuators are driven in the same up and down direction.
그리고, 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부는 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부의 위치제어를 위한 제1입력부와 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부의 각도제어를 위한 제2입력부로 구성된다.The input unit for adjusting the position and angle of the ultrasonic probe includes a first input unit for controlling the position of the three-axis (xyz) transfer unit for adjusting the position of the ultrasonic probe and a second input unit for controlling the angle of the three- 2 input section.
여기서, 제1입력부는 x축, y축에서의 제1이송테이블과 제2이송테이블의 위치를 제어하기 위한 조이스틱과 z축에서의 제3이송테이블의 위치를 제어하기 위한 버튼으로 구성된다.Here, the first input unit comprises a joystick for controlling the positions of the first and second transfer tables in the x and y axes, and a button for controlling the position of the third transfer table in the z axis.
그리고 제2입력부는 입력 베이스부, 입력 베이스부의 상면에 장착되는 입력 초음파 프로브 지지부 및 입력 베이스부와 입력 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 입력 엑츄에이터로 구성되며, 제2입력부의 제어에 따라 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부가 동일하게 제어된다.The second input unit includes an input base unit, an input ultrasonic probe support unit mounted on the upper surface of the input base unit, and a plurality of input actuators disposed between the input base unit and the input ultrasonic probe support unit. In accordance with the control of the second input unit, Is controlled in the same manner.
여기서, 제어부는 측정하고자 하는 환자의 뇌혈관 추적이 용이하도록 환자의 뇌혈관 사진 또는 미리 저장된 기준 뇌혈관 영상정보와 연동하여 초음파의 진행경로 및 위치를 모니터에 표시하는 알고리즘을 포함할 수 있다.Here, the control unit may include an algorithm for displaying the progress path and the position of the ultrasound on the monitor in cooperation with the cerebral blood vessel photograph of the patient or the pre-stored reference cerebral blood vessel image information so as to facilitate the tracking of the cerebral blood vessel of the patient to be measured.
본 발명의 뇌혈류 측정 시스템에 의하면, 3차원 로보틱 가이드 기술을 기반으로 초음파 프로브의 위치 및 각도조절을 용이하게 한다.According to the cerebral blood flow measurement system of the present invention, the position and angle of the ultrasonic probe can be easily adjusted based on the three-dimensional robotics guide technology.
또한, 뇌혈관 의학데이터와 연동하여 측정하고자 하는 뇌혈관의 위치를 정밀히 추정하여 뇌혈류를 측정하는 효과를 발휘한다.In addition, in conjunction with cerebrovascular medical data, the position of the cerebral blood vessel to be measured is precisely estimated, and the cerebral blood flow is measured.
도 1은 본 발명에 따른 뇌혈류 측정 시스템을 보여주는 구성도이며,
도 2는 본 발명에 따른 이송부를 보여주는 구성도이며,
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 각도조절부를 보여주는 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing a cerebral blood flow measurement system according to the present invention,
FIG. 2 is a configuration diagram showing a conveyance unit according to the present invention,
3 to 4 are block diagrams showing an angle adjusting unit according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 뇌혈류 측정 시스템을 보여주는 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 이송부를 보여주는 구성도이며,도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 각도조절부를 보여주는 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram showing a cerebral blood flow measurement system according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing a conveying part according to the present invention, and FIGS. 3 to 4 are block diagrams showing an angle adjusting part according to the present invention.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 다른 뇌혈류 측정 시스템은 초음파 프로브와; 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부; 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부; 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부;및 초음파 프로브의 제어부;를 포함하며, 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는 베이스부, 베이스부의 상면에 장착되는 초음파 프로브 지지부 및 베이스부와 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 엑츄에이터로 구성되며, 상기 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 초음파 프로브 지지부의 각도가 조절될 수 있다.1 to 3, a cerebral blood flow measurement system according to the present invention includes an ultrasonic probe; A three-axis (x-y-z) feed portion for adjusting the position of the ultrasonic probe; A three degree of freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe; And a controller for controlling the angle of the ultrasonic probe, wherein the three-degree-of-freedom adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe comprises a base, an ultrasonic probe supporting part mounted on an upper surface of the base, And a plurality of actuators provided between the probe supporting portions, and the angles of the ultrasonic probe supporting portions can be adjusted by driving the plurality of actuators up and down.
본 발명에 따른 뇌혈류 측정 시스템(1)은 크게 이송부(2), 각도조절부(3), 입력부(4) 및 제어부(5)로 구성되고, 미리 저장된 뇌혈관 영상정보와 연동하여 초음파 프로브(11)의 진행경로 및 위치를 표시하는 모니터(미도시)를 포함하여 이루어진다.The cerebral blood
먼저, 도 2을 참조하여 보다 상세하게 이송부(2)를 살펴보면, 이송부(2)의 x축은 제1이송테이블(211), x축가이드부(212), 제1연결부재(213) 및 제1스테핑모터(214)로 구성되며, y축은 제2이송테이블(221), y축가이드부(222), 제2연결부재(223) 및 제2스테핑모터(224)로 구성되며, z축은 제3이송테이블(231), z축가이드부(232), 제3연결부재(233) 및 제3스테핑모터(234)로 구성된다.2, the x-axis of the
제1이송테이블(211)은 직육면체의 형태이고, x축가이드부(212)에 의해 제1이송테이블(211)이 관통되어 결합되는 구성이다. 제1이송테이블(211)은 x축가이드부(212)를 따라 이동하며, 제1이송테이블(211)에는 각도조절부(3)의 베이스부(31)가 장착되어 고정된다.The first transfer table 211 is in the form of a rectangular parallelepiped and has a configuration in which the first transfer table 211 is pierced and coupled by the
x축가이드부(212)는 두 개의 원형막대로 구성되어 제1이송테이블(211)과 결합될 수 있지만, x축가이드부(212)의 막대 개수는 이에 한정되지 않는다.The
x축가이드부(212)는 일측에 제1연결부재(213)가 설치되며, 타측에는 x축가이드부(212)의 끝을 막는 막음판이 형성될 수 있다. x축가이드부(212)는 제1이송테이블(211)이 이동하는 레일역할을 한다.The
제1연결부재(213)는 ㄴ자형 형태이고, x축가이드부(212)의 일측에 설치되어 있다. 제1연결부재(213)는 ㄴ자형의 안쪽에 제1스테핑모터(214)가 설치되는 공간을 제공하며, 또한 제1연결부재(213)는 제2이송테이블(221)에 부착되어 고정된다.The first linking
제1스테핑모터(214)는 제1연결부재(213)의 ㄴ자형 구조의 안쪽에 설치되며, 제1이송테이블(211)이 x축가이드부(212)를 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공한다.The first stepping
제1스테핑모터(214)는 입력펄스의 수에 비례하여 일정 각도(1.8°)단위로 회전하며, 환자의 측정부위까지 정확한 거리의 이동을 구현하고자 함에 있어서 구동장치를 스테핑모터로 사용하는 것은 정확성과 제어의 용이성에 있어서 바람직하다.The first stepping
제2이송테이블(221)은 직육면체 모양으로, y축가이드부(222)에 의해 제2이송테이블(222)이 관통되어 결합되는 구성이다. 제2이송테이블(221)은 y축가이드부(222)를 따라 이동하며, 제2이송테이블(221)에는 제1연결부재(213)이 장착되어 고정된다.The second transfer table 221 has a rectangular parallelepiped shape and is configured such that the second transfer table 222 is coupled through the y-
y축가이드부(222)는 두 개의 원형막대로 구성되고, 일측에 제2연결부재(223)가 설치되며, 타측에는 y축가이드부(222)의 끝을 막는 막음판이 형성되어 있다. y축가이드부(222)는 제2이송테이블(221)이 이동하는 레일역할을 한다.The y-
제2연결부재(223)는 ㄷ자형 형태이고, y축가이드부(222)의 일측에 설치되어 있다. 제2연결부재(223)는 ㄷ자형 안쪽에 제2스테핑모터(224)가 설치되는 공간을 제공하며, 또한, 제2연결부재(223)는 제3이송테이블(231)에 부착되어 고정된다.The second linking
제2스테핑모터(224)는 제2연결부재의 ㄷ자형 구조의 안쪽에 설치되며, 제2이송테이블(221)이 y축가이드부(222)를 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공한다.The
제2스테핑모터(224)는 입력펄스의 수에 비례하여 일정 각도(1.8°)단위로 회전하며, 환자의 측정부위까지 정확한 거리의 이동을 구현하고자 함에 있어서 구동장치를 스테핑모터로 사용하는 것은 정확성과 제어의 용이성에 있어서 바람직하다.The second stepping
제3이송테이블(231)은 직육면체의 형태이고, z축가이드부(232)에 의해 제3이송테이블(231)이 관통되어 결합되는 구성이다. 제3이송테이블(231)은 z축가이드부(232)를 따라 이동하며, 제3이송테이블(231)에는 제2연결부재(223)가 장착되어 고정된다.The third transfer table 231 is in the form of a rectangular parallelepiped, and the third transfer table 231 is pierced and coupled by the z-
z축가이드부(232)는 두개의 막대로 구성되고, 일측에 제3연결부재(233)가 설치되며, 타측에는 z축가이드부(232)의 끝을 막는 막음판이 형성되어 있다. z축가이드부(232)는 제3이송테이블(231)이 이동하는 레일역할을 한다.The z-
제3연결부재(233)는 ㄴ자형 형태이고, z축가이드부(232)의 일측에 설치되어 있다. 제3연결부재(233)는 ㄴ자형의 안쪽에 제3스테핑모터(234)가 설치되는 공간을 제공한다.The third linking
제3스테핑모터(234)는 제3연결부재(233)의 ㄴ자형 구조의 안쪽에 설치되며, 제3이송테이블(231)이 z축가이드부(232)를 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공한다.The third stepping
제3스테핑모터(234)는 입력펄스의 수에 비례하여 일정 각도(1.8°)단위로 회전한다. 환자의 측정부위까지 정확한 거리의 이동을 구현하고자 함에 있어서 구동장치를 스테핑모터로 사용하는 것은 정확성과 제어의 용이성에 있어서 바람직하다.The third stepping
또한, 제3스테핑모터(234)는 최하단에 위치하므로 x-y축 이송부(2) 및 각도조절부(3)의 하중을 지지하게 되어 최대 2.4kg의 하중이 걸리게 되므로, 저속에서도 높은 트크(Rotor inertia: 33g·㎠)를 유지할 수 있는 스테핑모터를 사용하는 것이 바람직하다.Since the
다음으로, 도 1과 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 각도조절부(3)를 살펴보면, 각도조절부(3)는 초음파 프로브(11)가 환자의 측정하고자 하는 뇌혈관의 뇌혈류를 측정하기 위하여 초음파 프로브(11)의 위치와 각도를 적합하게 조절하는 구성으로, 베이스부(31), 초음파 프로브 지지부(32), 엑츄에이터(33)를 포함하여 구성된다.Next, referring to FIGS. 1 and 3, an
여기서, 베이스부(31)는 평판형태이고, 제1이송테이블(211)에 부착되어 고정된다. 베이스부(31)의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주 상에 일정한 간격으로 복수의 엑츄에이터가 설치되어 고정될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 120°간격으로 3개의 엑츄에이터(33)가 설치되어 고정된다.Here, the
초음파 프로브 지지부(32)는 상기 3개의 엑츄에이터(33)와 연결고정되도록 초음파 프로브 지지부(32)의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주 상에 120°간격으로 3개의 연장부가 형성된 형태이며, 상기 3개의 연장부는 3개의 엑츄에이터(33)와 연결되어 고정된다. 또한, 초음파 프로브 지지부(32)는 중앙에 개구가 형성되며, 상기 개구에는 초음파 프로브(11)가 돌출되게 설치된다.The ultrasonic
엑츄에이터(33)는 베이스부(31)와 초음파 프로브 지지부(33) 사이에 베이스부(31)의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주상에 일정한 간격으로 병렬로 설치된다.The
또한, 엑츄에이터(33)는 아날로그입력전압에 비례하여 엑츄에이터(33)의 길이가 조정되며, 길이가 조정되는 상하방 구동을 함으로써 초음파 프로브 지지부(32)의 각도조절과 미세한 전·후진동작을 하게 한다.In addition, the
도 4를 참조하여 더욱 상세하게 각도조절부(3)를 살펴보면, 지름 115mm, 높이 148mm일 때, 3개의 엑츄에이터(33)의 운동각도는 롤(Roll)과 피치(Pitch)방향으로 ±20°이고, 전·후진 변위(Z translation)는 ±12mm이다.4, when the diameter of the
아울러, 3개의 엑츄에이터(33)로 횡단면방향의 각도(Θ)와 관상면방향의 각도(Θ’)를 조절하고자 할때, 수학식1에 의해 3개의 엑츄에이터의 길이를 구할 수 있다.In addition, when adjusting the angle? In the cross-sectional direction and the angle? 'In the tubular surface direction by the three
[수학식1][Equation 1]
횡단면방향의 각도(Θ)는 롤(Roll) 방향의 각도이며, 환자 얼굴의 옆면을 기준으로 이마 끝에서 후두부 방향으로의 각도변화이다. 관상면방향의 각도(Θ’)는 피치(Pitch)방향의 각도이며, 환자 얼굴 옆면을 기준으로 두부의 정수리에서 턱밑방향으로의 각도변화이다. 상기 수학식1에서 H는 3개의 엑츄에이터(33)의 길이변화에 따른 높이이며, R은 베이스부(31)의 중심으로부터 엑츄에이터(33)까지의 길이이다.The angle in the cross-sectional direction (?) Is an angle in the roll direction, and is an angle change from the tip of the forehead to the direction of the occiput relative to the side of the patient's face. The angle (Θ ') in the coronal plane direction is the angle in the pitch direction, which is the angle change from the top of the head to the submandibular direction with respect to the side of the patient's face. In Equation (1), H is the height according to the length change of the three
이어서, 도1 을 참조하여 입력부(4)를 살펴보면, 입력부(4)는 이송부(2)와 각도조절부(3)를 제어하기 위한 구성으로, 이송부(2)의 위치제어를 위한 제1입력부(41)와 각도조절부(3)의 각도제어를 위한 제2입력부(42)를 포함하여 구성된다.1, the
제1입력부(41)는 이송부(2)를 제어하기 위한 구성으로, 조이스틱(411)과 버튼(412)을 포함하여 구성된다.The
조이스틱(411)은 x축가이드부(212)와 y축가이드부(222)에서 이동하는 제1이송테이블(211)과 제2이송테이블(221)의 위치를 제어하는 구성이다. 한편, 조이스틱(411)의 좌·우제어는 x축에서의 상기 제1이송테이블(211)의 위치를 제어하며, 조이스틱(411)의 상·하제어는 y축에서의 제2이송테이블(221)의 위치를 제어한다.The
버튼(412)은 z축에서의 상기 제3이송테이블(231)의 위치를 제어하는 구성으로, 버튼(412)은 두 개로 구성되며 한 개의 버튼은 제3이송테이블(231)을 z축의 하방으로 이동하게 하는 입력버튼, 또 다른 한 개의 버튼은 z축의 상방으로 이동하게 하는 입력버튼이다.The
제1입력부(41)의 조이스틱(411)과 버튼(412)이 합쳐져서 조이스틱(411)만으로도 이송부(2)의 제어를 가능하게 할 수도 있다.The
예를 들면, 조이스틱(411)의 좌·우제어는 x축에서의 제1이송테이블(211)의 위치를 제어하고, 조이스틱(411)의 상·하제어는 y축에서의 제2이송테이블(221)의 위치를 제어하며, 조이스틱(411)을 누름 또는 당김으로 제3이송테이블(231)의 위치를 z축 하방 또는 상방으로 이동하도록 제어할 수 있다.For example, the left / right control of the
제2입력부(42)는 상기 각도조절부(3)를 제어하기 위한 구성으로, 입력베이스부(421), 입력 초음파 지지부(422) 및 입력 엑츄에이터(423)을 포함하여 구성되며, 입력장치의 특성상 초음파 프로브(11)의 장착이 필요하지 않으므로 개구는 형성되지 않는다.The
제2입력부(42)는 각도조절부(3)의 용이한 제어를 위하여 각도조절부(3)와 동일한 형태로 구성되며, 측정자가 제2입력부(42)를 제어하면 각도조절부(3)가 제2입력부(42)와 동일한 동작을 한다.The
아울러, 제2입력부(42)에서 입력된 3개의 엑츄에이터(33) 길이에 따른 관상면방향의 각도(Θ’)와 횡단면방향의 각도(Θ)를 구할 수 있다.In addition, an angle (? ') In the tubular surface direction and an angle (?) In the cross-sectional direction according to the lengths of the three actuators (33) input from the second input unit (42) can be obtained.
[수학식2]&Quot; (2) "
X는 삼각형 모양(△)에서 위에 있는 하나의 꼭짓점이며, Y와 Z는 아래 두개의 꼭짓점이다.X is one vertex above the triangle (Δ), and Y and Z are the bottom two vertices.
다음으로, 제어부(5)는 입력부(4)에서 오는 입력신호를 받고, 이송부(2)와 각도조절부(3)를 조절하는 작동신호를 보내며, 또한, 초음파 프로브(11)의 위치 및 각도를 미리 저장된 뇌혈관 영상정보와 연동하여 모니터에 표시하는 구성이다.Next, the
한편, 제1입력부(41)에서 오는 입력신호는, 조이스틱(411)을 좌·우로 움직이면 이송부(2)의 제1이송테이블(211)을 이동시키는 작동신호로 전송되며, 조이스틱(411)을 상·하로 움직이면 이송부(2)의 제2이송테이블(221)을 이동시키는 작동신호로 전송된다.The input signal from the
두 개의 버튼(412) 중 하나의 버튼을 누르면 제3이송테이블(234)를 하방으로 이동시키는 입력신호가 제어부(5)를 거쳐 제3이송테이블(234)을 이동시키는 작동신호로 전송되며, 또 다른 하나의 버튼을 누르면 제3이송테이블(234)를 상방으로 이동시키는 입력신호가 제어부(5)를 거쳐 제3이송테이블(234)을 상방으로 이동시키는 작동신호로 전송된다.When one of the two
측정자가 제2입력부(42)에서 입력한 X,Y,Z 엑츄에이터(33)의 길이는 제어부(5)에 전송되어 [수학식2]에 따라 관상면방향의 각도(Θ’)와 횡단면방향의 각도(Θ)로 변환되고, 변환된 관상면방향의 각도(Θ’)와 횡단면방향의 각도(Θ)는 [수학식1]에 따라 각도조절부(3)의 X,Y,Z 엑츄에이터(33)의 길이로 변환되어, 각도조절부(3)에 작동신호로 전송된다.The length of the X, Y, and
아울러, 제어부(5)는 미리 저장된 뇌혈관 영상정보와 입력부(4)에서 입력된 초음파 프로브(11)의 위치 및 각도에 대한 입력신호를 바탕으로 초음파의 진행경로를 추정한 후 모니터 상에 제공한다.In addition, the
제어부(5)는 측정하고자 하는 환자의 뇌혈관 추적이 용이하도록 환자의 뇌혈관 사진 또는 미리 저장된 기준 뇌혈관 영상정보와 연동하여 초음파의 진행경로 및 위치를 모니터에 표시하는 알고리즘을 포함할 수 있다.The
상기 알고리즘은 모니터에 현재 초음파 프로브(11)의 위치와 각도를 나타내고, 환자의 뇌혈관 사진을 기반으로 나타난 목표 뇌혈관의 위치를 표시하며, 상기 초음파 프로브(11)의 위치와 각도를 기반으로 초음파의 진행경로 및 위치를 상기 목표 뇌혈관의 위치에 맞도록 유도하는 과정을 포함한다.The algorithm displays the position and angle of the current
본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. It should be seen as belonging.
1: 뇌혈류 측정 시스템 2: 이송부 3: 각도조절부
4: 입력부 5: 제어부 11: 초음파 프로브
211: 제1이송테이블 212: x축가이드부
213: 제1연결부재 214: 제1스테핑모터
221: 제2이송테이블 222: y축가이드부
223: 제2연결부재 224: 제2스테핑모터
231: 제3이송테이블 232: z축가이드부
233: 제3연결부재 234: 제3스테핑모터
31: 베이스부 32: 초음파 프로브 지지부
33: 엑츄에이터 41: 제1입력부
411: 조이스틱 412: 버튼
42: 제2입력부 421: 입력 베이스부
422: 입력 초음파 프로브 지지부
423: 입력 엑츄에이터1: cerebral blood flow measurement system 2: feed part 3: angle adjusting part
4: Input part 5: Control part 11: Ultrasonic probe
211: first transfer table 212: x-axis guide portion
213: first connecting member 214: first stepping motor
221: second transfer table 222: y-axis guide section
223: second connecting member 224: second stepping motor
231: third transfer table 232: z-axis guide portion
233: third connecting member 234: third stepping motor
31: base portion 32: ultrasonic probe supporting portion
33: actuator 41: first input section
411: Joystick 412: Button
42: second input section 421: input base section
422: input ultrasonic probe supporting portion
423: Input actuator
Claims (12)
상기 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부;
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부;
상기 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부;및
상기 초음파 프로브의 제어부;를 포함하며,
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는 베이스부, 상기 베이스부의 상면에 장착되는 초음파 프로브 지지부 및 상기 베이스부와 상기 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 엑츄에이터로 구성되며, 상기 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 상기 초음파 프로브 지지부의 각도가 조절되고,
상기 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부는,
x축가이드부를 따라 이동하는 제1이송테이블, 상기 x축가이드부 일측에 설치되는 제1연결부재; 및 상기 제1연결부재의 일측에 설치되며 상기 제1이송테이블에 구동력을 제공하는 제1스테핑모터를 포함하며,
y축가이드부를 따라 이동하는 제2이송테이블, 상기 y축가이드부 일측에 설치되는 제2연결부재; 및 상기 제2연결부재의 일측에 설치되며 상기 제2이송테이블에 구동력을 제공하는 제2스테핑모터를 포함하며,
z축가이드부를 따라 이동하는 제3이송테이블, 상기 z축가이드부 일측에 설치되는 제3연결부재; 및 상기 제3연결부재의 일측에 설치되며 상기 제3이송테이블에 구동력을 제공하는 제3스테핑모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
An ultrasonic probe;
A three-axis (xyz) transfer unit for position adjustment of the ultrasonic probe;
A three-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe;
An input unit for adjusting the position and angle of the ultrasonic probe;
And a controller of the ultrasonic probe,
Wherein the angle adjusting three-degree-of-freedom angle adjusting unit of the ultrasonic probe comprises a base, an ultrasonic probe supporting part mounted on the upper surface of the base part, and a plurality of actuators provided between the base part and the ultrasonic probe supporting part, The angle of the ultrasonic probe support portion is adjusted by the upward and downward driving,
The three-axis (xyz) transfer unit for positional adjustment of the ultrasonic probe includes:
a first conveying table that moves along the x-axis guide portion, a first connecting member installed at one side of the x-axis guide portion, And a first stepping motor installed at one side of the first linking member and providing a driving force to the first transfer table,
a second conveying table moving along the y-axis guide portion, a second connecting member provided on one side of the y-axis guide portion, And a second stepping motor installed at one side of the second linking member and providing a driving force to the second transfer table,
a third conveying table moving along the z-axis guide portion, a third connecting member provided on one side of the z-axis guide portion, And a third stepping motor installed at one side of the third linking member to provide a driving force to the third transfer table.
상기 제1이송테이블에는 상기 각도조절부의 베이스부가 고정되며, 상기 제2이송테이블에는 상기 제1연결부재가 고정되며, 상기 제3이송테이블에는 제2연결부재가 고정되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein a base portion of the angle adjusting portion is fixed to the first transfer table, the first connecting member is fixed to the second transfer table, and the second connecting member is fixed to the third transfer table. system.
상기 초음파 프로브 지지부에서,
상기 초음파 프로부 지지부의 중앙에는 개구가 형성되며, 상기 초음파 프로브 지지부의 개구에는 초음파 프로브가 돌출되게 설치되며, 상기 복수의 엑츄에이터의 상하방 구동에 의해 상기 초음파 프로브의 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
The method according to claim 1,
In the ultrasonic probe supporting portion,
Wherein an opening is formed at the center of the supporter of the ultrasonic probe and an ultrasonic probe is installed at an opening of the supporter of the ultrasonic probe and the angle of the ultrasonic probe is adjusted by driving the actuators up and down. Cerebral blood flow measurement system.
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는,
상기 베이스부의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주 상에 일정한 간격으로 설치된 복수의 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the angle adjusting three-degree-of-freedom angle adjusting unit of the ultrasonic probe comprises:
And a plurality of actuators provided at regular intervals on a virtual circumference with the center of the base as a center of the circle.
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부는,
상기 베이스부의 중심을 원의 중심으로 하는 가상의 원주상에 120°간격으로 설치된 3개의 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the angle adjusting three-degree-of-freedom angle adjusting unit of the ultrasonic probe comprises:
And three actuators provided at intervals of 120 degrees on a virtual circumference having the center of the base as the center of the circle.
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부에서,
상기 복수의 엑츄에이터가 서로 상이한 상하방 구동을 함에 따라 상기 초음파 프로브의 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
In the three-degree-of-freedom angle adjusting portion for adjusting the angle of the ultrasonic probe,
Wherein the angle of the ultrasonic probe is adjusted as the plurality of actuators are driven up and down differently from each other.
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부에서,
상기 복수의 엑츄에이터가 동일한 상하방 구동을 함에 따라 상기 초음파 프로브의 돌출 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
6. The method of claim 5,
In the three-degree-of-freedom angle adjusting portion for adjusting the angle of the ultrasonic probe,
Wherein the projection height of the ultrasonic probe is adjusted as the plurality of actuators are driven in the same up and down direction.
상기 초음파 프로브의 위치조절과 각도조절을 위한 입력부는,
상기 초음파 프로브의 위치조절용 3축(x-y-z) 이송부의 위치제어를 위한 제1입력부; 및
상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부의 각도제어를 위한 제2입력부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the input unit for adjusting the position and angle of the ultrasonic probe includes:
A first input unit for controlling the position of the three-axis (xyz) transfer unit for controlling the position of the ultrasonic probe; And
A second input unit for angle control of the 3-degree-of-freedom angle adjusting unit for adjusting the angle of the ultrasonic probe; And a cerebral blood flow measurement system.
상기 제1입력부는,
x축, y축에서의 상기 제1이송테이블과 상기 제2이송테이블의 위치를 제어하기 위한 조이스틱; 및
z축에서의 상기 제3이송테이블의 위치를 제어하기 위한 버튼;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the first input unit comprises:
a joystick for controlling the positions of the first transfer table and the second transfer table in the x- and y-axes; And
and a button for controlling the position of the third transfer table on the z-axis.
상기 제2입력부는,
입력 베이스부;
상기 입력 베이스부의 상면에 장착되는 입력 초음파 프로브 지지부; 및
상기 입력 베이스부와 상기 입력 초음파 프로브 지지부 사이에 설치되는 복수의 입력 엑츄에이터로 구성되며,
상기 제2입력부의 제어에 따라 상기 초음파 프로브의 각도조절용 3 자유도 각도조절부가 동일하게 제어되는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the second input unit comprises:
An input base portion;
An input ultrasonic probe supporting part mounted on an upper surface of the input base part; And
And a plurality of input actuators provided between the input base unit and the input ultrasonic probe supporting unit,
And a third degree-of-freedom angle adjusting unit for controlling the angle of the ultrasonic probe is controlled in accordance with the control of the second input unit.
상기 제어부는,
측정하고자 하는 환자의 뇌혈관 추적이 용이하도록 환자의 뇌혈관 사진 또는 미리 저장된 기준 뇌혈관 영상정보와 연동하여 초음파의 진행경로 및 위치를 모니터에 표시하는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌혈류 측정 시스템.The method according to claim 1,
Wherein,
And an algorithm for displaying the progress path and the position of the ultrasound on the monitor in cooperation with the cerebral blood vessel photograph of the patient or the pre-stored reference cerebral blood vessel image information so as to facilitate the tracking of the cerebral blood vessel of the patient to be measured. .
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
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