KR101858904B1 - 마그네틱 로봇 - Google Patents

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KR101858904B1
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moving
magnetic field
tissue
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KR1020170094167A
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장건희
정은수
남재광
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

마그네틱 로봇이 제공된다. 마그네틱 로봇은 외부 자기장 제어로 이동 가능한 이동부 및 상기 이동부의 선단에 결합하는 검사부를 포함하되, 상기 검사부는, 선단에 조직 채취용 바늘이 제공된 바디, 상기 바디를 감싸는 커버 및 제1위치와 제2위치 사이에서 상기 커버를 이동시키는 커버 이동부를 포함하고, 상기 커버가 상기 제1위치에 위치하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버 내에 수용되고, 상기 제2위치에 위치하는 경우 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버의 외부로 노출된다.

Description

마그네틱 로봇{Magnetic Robot}
본 발명은 마그네틱 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외부 자기장 제어로 신체 조직을 채취할 수 있는 마그네틱 로봇에 관한 것이다.
소화기관 또는 심장 등 주사 바늘이나 메스 등으로 도달하기 어려운 인체 부위의 생체 검사를 수행할 시, 일반적으로 겸자가 달린 내시경 또는 카테터 등을 사용한다. 그러나 이러한 유선 도구를 사용하는 경우 선을 따라 외부 박테리아가 감염될 수 있으며 이는 환자의 면역력이 약할 경우 사망에까지 이를 수 있다는 문제점이 있다.
최근 이러한 유선 도구의 단점을 극복하기 위해 개발된 무선 구동 마그네틱 로봇은 소화기관의 조직 채취에 초점을 두고 있으며, 주로 소형 배터리를 이용한 모터를 사용하여 작동 시간에 한계가 있고, 로봇이 체내에서 수동적으로 이동한다는 단점이 있다.
그러나 기존 생체검사를 대체하기 위해서는 로봇의 능동적인 이동이 가능해야 하며 지속적인 생체검사가 요구된다.
따라서, 정밀한 체내 이동이 용이하며, 안정성이 확보되는 무선 구동 마그네틱 로봇에 대한 기술들이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 외부 자기장 제어로 신체 조직 내에서 이동 및 조직 채취를 선택적으로 사용 가능한 마그네틱 로봇을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 마그네틱 로봇을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로봇은 외부 자기장 제어로 이동 가능한 이동부 및 상기 이동부의 선단에 결합하는 검사부를 포함하되, 상기 검사부는, 선단에 조직 채취용 바늘이 제공된 바디, 상기 바디를 감싸는 커버 및 제1위치와 제2위치 사이에서 상기 커버를 이동시키는 커버 이동부를 포함하고, 상기 커버가 상기 제1위치에 위치하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버 내에 수용되고, 상기 제2위치에 위치하는 경우 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버의 외부로 노출된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 바디에는 상기 조직 채취용 바늘에 인접한 위치에 제1 수용부가 형성되고, 상기 검사부와 인접한 위치에 제2수용부가 형성되며, 상기 커버 이동부는, 상기 제1 수용부에 삽입되며, 회전이 제한된 고정 자석 및 상기 제2 수용부 내에 위치하고, 상기 외부 자기장의 제어로 상기 커버의 결합 축을 중심으로 자유롭게 회전 가능한 회전 자석을 포함하되, 상기 커버는, 상기 고정 자석과 상기 회전 자석간의 인력으로 상기 회전 자석이 상기 조직 채취용 바늘 측으로 이동함에 따라 상기 제1 위치에 위치하고, 상기 고정 자석과 상기 회전 자석의 척력으로 상기 회전 자석이 상기 검사부 측으로 이동함에 따라 상기 제2 위치에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 수용부는 상기 검사부와 상기 고정 자석 사이에서 소정 길이로 형성되고, 상기 회전 자석은, 상기 커버가 상기 제1위치에 위치되는 경우, 상기 고정 자석에 인접한 상기 제2수용부의 일 영역에 위치하고, 상기 커버가 상기 제2위치에 위치되는 경우, 상기 검사부에 인접한 상기 제2수용부의 타 영역에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 고정 자석은 N극과 S극 중 어느 하나가 상기 조직 채취용 바늘에 인접하고, 다른 하나가 상기 회전 자석에 인접하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 회전 자석은 링 형상으로, 상기 결합 축을 중심으로 일 측은 N극이 타 측은 S극으로 양분될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 이동부는 상기 외부 자기장에 의해 제어되는 이동 자석을 포함하고, 상기 회전 자석과 상기 고정 자석 사이의 자력이, 상기 회전 자석과 상기 이동 자석 사이의 자력보다 클 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 조직 채취용 바늘은 끝단이 뾰족한 갈고리 형상으로, 상기 바디가 전진하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 전방의 조직을 뚫고 들어가며, 상기 바디가 후진하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 조직을 채취할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇은 외부 자기장을 인가하여 회전 자석을 회전시키고, 이에 따라, 회전 자석과 고정 자석 사이에 발생하는 인력 또는 척력을 이용하여 조직 채취용 바늘을 커버 내부에 수용하거나, 커버 외부로 노출시킬 수 있다. 마그네틱 로봇이 혈관 내부를 이동하는 동안 조직 채취용 바늘은 커버 내부로 수용되어, 이동 동안에 조직 채취용 바늘에 의해 발생하는 혈관 내벽의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇은 검사부와 이동부로 구성되며, 검사부는 선단에 끝단이 갈고리 형상으로 제공된 조직 채취용 바늘을 포함하여, 이동부가 전진할 시 조직 채취용 바늘이 조직을 뚫고 들어갔다가, 이동부가 후진할 시 조직 채취용 바늘이 조직을 채취할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 검사부의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 검사부의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 조직 채취를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 검사부의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 검사부의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 마그네틱 로봇은 인체 내 관상 기관(기관, 식도, 위, 장, 방광, 요관, 혈관)의 내부로 삽입되어 이동하며, 조직 검사를 위한 조직 채취를 수행할 수 있다.
마그네틱 로봇은 검사부(100) 및 이동부(200)로 구성되며, 검사부(100)는 조직 검사를 위한 조직 채취를 수행하기 위한 구성으로, 바디(110), 조직 채취용 바늘(112), 커버(120) 및 커버 이동부(130)를 포함한다.
바디(110)의 선단에는 조직 채취용 바늘(112)이 제공되며, 바디(110)에는 제1 수용부(114)와 제2 수용부(116)가 형성된다.
조직 채취용 바늘(112)은 끝단이 뾰족한 갈고리 형상으로 제공될 수 있다. 조직 채취용 바늘(112)이 커버(120) 외부로 노출된 경우, 바디(110)가 전진함에 따라 조직 채취용 바늘(112)은 전방의 조직을 뚫고 들어가며, 바디(110)가 후진함에 따라 조직 채취용 바늘(112)은 조직을 채취할 수 있다.
제1 수용부(114)는 조직 채취용 바늘(112)에 인접한 위치에 형성될 수 있다. 제1 수용부(114)는 고정 자석(134)이 수용되는 공간을 제공하며, 고정 자석(134)의 직경에 상응하는 내경을 갖는다.
제2 수용부(116)는 제1 수용부(114)의 후방에 형성될 수 있다. 제2 수용부(116)는 바디(110)의 길이 방향을 따라 소정 길이로 형성된다. 제2 수용부(116)는 회전 자석(136)이 삽입되는 공간을 제공하며, 바디(110)의 길이 방향으로 제2 수용부(116)의 길이는 회전 자석(136)의 직경보다 크게 제공된다.
커버(120)는 바디(110)를 감싸는 형태로 제공되며, 결합 축(122)을 포함할 수 있다. 결합 축은(122) 제2 수용부(116)를 관통하여 제공되며, 회전 자석(136)의 중심에 삽입된다.
커버(120)는 커버 이동부(130)에 의해 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동할 수 있다. 상기 제1 위치에서 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 내에 수용되고, 상기 제2 위치에서 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 외부로 노출된다.
커버 이동부(130)는 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 커버(120)를 이동시킨다. 커버 이동부(130)는 고정 자석(134) 및 회전 자석(136)을 포함할 수 있다.
고정 자석(134) 및 회전 자석(136)은 N극과 S극이 서로 맞닿은 형태로 제공되며, 도면 상에서 밝은 색으로 처리된 부분이 N극이고, 짙은 색으로 처리된 부분이 S극으로 설명될 수 있다.
고정 자석(134)은 제1 수용부(114)에 삽입되며, 회전이 제한된다. 고정 자석(134)은 N극과 S극 중 어느 하나가 조직 채취용 바늘(112)에 인접하고, 다른 하나가 회전 자석(136)에 인접하도록 배치된다. 실시 예에 의하면, 고정 자석(134)의 S극이 조직 채취용 바늘(112)에 인접 배치되고, N극이 회전 자석(136)에 인접 배치된다
회전 자석(136)은 제2 수용부(116) 내에 위치하며, 외부 자기장 및 고정 자석(134)과의 자력에 의해 결합 축(122)을 중심으로 회전하고, 제2 수용부(116) 내에서 이동한다. 회전 자석(136)은 링 형상으로 제공되며, 결합 축(122)이 중심을 관통한다. 회전 자석(136)은 결합 축(122)을 중심으로 일 측은 N극, 타 측은 S극으로 양분되며, 결합 축(122)을 중심으로 회전 가능하다. 회전 자석(136)이 제2 수용부(116) 내에서 이동하는 경우, 결합 축(122)에 의해 커버(120)가 함께 이동한다. 구체적으로, 회전 자석(136)이 제2 수용부(116) 내에서 고정 자석(134)에 인접 위치할 경우 커버(120)는 상기 제1 위치에 위치한다. 그리고 회전 자석(136)이 제2 수용부(116) 내에서 이동부(200)에 인접 위치할 경우 커버(120)는 상기 제2 위치에 위치한다.
이하, 도 3을 참조하여 회전 자석(136)의 회전 및 이동과, 회전 자석(136)의 이동에 따른 커버(120)의 이동을 자세하게 설명한다.
도 3을 참조하면, (A)는 커버(120)가 상기 제1 위치에 배치되는 경우를 도시한 단면도이고, (B)는 커버(120)가 상기 제2 위치에 배치되는 경우를 도시한 단면도이다.
도 3의 (A)를 참조하면, 고정 자석(134)와 회전 자석(136)의 자력에 의해, 회전 자석(136)의 S극과 고정 자석(134)의 N극이 마주 정렬되며, 이에 따라 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 사이에는 인력이 발생한다. 인력에 의해 회전 자석(136)은 고정 자석(134) 측으로 이동하여, 고정 자석(134)에 인접한 제2 수용부(116)의 일 영역에 위치한다. 회전 자석(136)의 이동으로 커버(120)가 함께 이동하여 상기 제1 위치로 배치된다. 커버(120)가 상기 제1 위치로 배치되는 경우, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 내에 수용된다.
반면, (B)를 참조하면, 외부에서 X축 방향으로 자기장이 인가되면, 회전 자석(136)은 결합 축(122)을 중심으로 회전하여 외부 자기장 방향으로 정렬된다. 이때, 외부에서 인가되는 자기장은 회전 자석(136)과 고정자석(134) 간의 자력보다 큰 자력 크기로 회전 자석(136)에 전달된다. 이에 따라 회전 자석(136)의 N극이 고정 자석(134)의 N극이 마주 배열되며, 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 사이에는 척력이 발생한다. 척력은 회전 자석(136)을 이동부(200) 측으로 이동시키며, 회전 자석(136)은 이동부(200)에 인접한 제2 수용부(116)의 타 영역에 위치한다. 회전 자석(136)이 이동하여 제2 수용부(116)의 상기 타 영역에 위치함에 따라, 커버(120)가 함께 이동하여 상기 제2 위치로 배치된다. 커버(120)가 상기 제2 위치로 배치되는 경우, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120)의 외부로 노출되어, 조직 채취를 수행할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 이동부(200)는 마그네틱 로봇의 체내 이동을 위한 구성으로, 외부 자기장의 제어로 이동이 가능하다. 이동부(200)는 검사부(100)의 후방에 결합하며, 이동 자석(210), 다리 부재(220) 및 연결 부재(230)를 포함한다.
이동 자석(210)은 외부 자기장에 의해 제어되어 움직이며, 이동 자석(210)의 움직임에 따라 다리 부재(220)가 함께 움직인다. 일 예로, 외부에서 세차 자기장이 인가되는 경우, 이동 자석(210)은 Z축을 중심으로 소정 각도 범위에서 반복 회전한다. 이러한 이동 자석(210)의 움직임에 따라 다리 부재(220)가 함께 움직이며, 다리 부재(220)와 신체 조직의 마찰에 의해, 이동부(200)가 전진할 수 있다.
한편, 이동부(200)가 후진하고자 하는 경우, 외부 자기장 제어에 의해 이동 자석(210)은 Z축을 중심으로 180° 회전한다. 이에 따라 이동 자석(210)의 N극과 S극의 배열은 이동부(200)가 전진하는 경우에서의 이동 자석의 N극과 S극 배열과 반대로 배열된다. 이후 외부 세차 자기장이 인가되면, 이동 자석(210)의 움직임에 따라 다리 부재(220)가 함께 움직이며, 다리 부재(220)와 신체 조직의 마찰에 의해, 이동부(200)가 후진할 수 있다.
다리 부재(220)는 탄성 재질로 구성되며, 다리 부재(220)의 가장자리는 뭉툭한 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 다리 부재(220)는 곡률을 가진 플레이트로 형성 될 수 있다. 예를 들어, 다리 부재(220)는 탄성이 있는 구부러진 금속 또는 플라스틱 재질의 얇은 판 또는 얇은 실리콘으로 구성될 수 있다.
다리 부재(220)를 탄성 재질로 구성함에 따라, 마그네틱 로봇이 인체 내, 예를 들어, 혈관 내로 삽입되는 경우, 혈관의 크기에 영향 받지 않고, 다리 부재(220)와 혈관 사이의 적절한 접촉을 유지할 수 있다. 따라서, 다리 부재(220)는 혈관 내벽을 안정적으로 지지하여, 외부의 저항에도 안정적으로 위치를 유지하고, 삽입되는 혈관의 사이즈가 다소 크거나 작은 경우에도 유연하게 이동할 수 있다.
연결 부재(230)는 이동 자석(210)과 다리 부재(220)를 연결할 수 있다. 연결 부재(230)에 의해, 이동 자석(210)의 회전에 의한 움직임이 다리 부재(220)에 전달되고, 다리 부재(220)가 운동하여 바디(110)를 이동시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 이동부(200)에 의한 마그네틱 로봇의 이동을 자세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 이동 자석(210)에 외부 세차 자기장이 인가되는 경우, 이동 자석(210)이 회전하여 다리 부재(220)가 운동하고, 다리 부재(220)가 운동함에 따라 다리 부재(220)와 혈관 내벽 사이의 마찰력이 발생하여, 상기 마찰력에 의해 바디(110)가 이동한다.
구체적으로, 이동 자석(210)에 반시계 방향으로 회전하는 외부 세차 자기장이 인가된 경우, -y축 방향으로 연장된 다리 부재(220)의 일 부분과 혈관 내벽 사이의 마찰력은, +y축 방향으로 연장된 다리 부재(220)과 타 부분과 혈관 내벽 사이의 마찰력보다 작고, 상기 두 마찰력은 반대 방향으로 형성된다.
반면, 이동 자석(210)에 시계 방향으로 회전하는 외부 세차 자기장이 인가된 경우, 다리 부재(220)의 상기 일 부분과 혈관 내벽 사이의 마찰력은, 다리 부재(220)과 상기 타 부분과 혈관 내벽 사이의 마찰력보다 크고, 상기 두 마찰력은 반대 방향으로 형성된다.
바디(110)는 상기 두 마찰력들의 합인, 알짜 마찰력의 방향으로 이동할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 마그네틱 로봇의 조직 채취를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 외부에서 인가된 세차 자기장에 의해 이동부(200)가 이동하여 대상 조직(310)에 도착한다. 이동부(200)의 이동 중, 회전 자석(136)이 외부 자기장에 의해 받는 자기 토크는, 고정 자석(134)과 이동 자석(210)에 의해 형성되는 자기 토크보다 작다. 그리고 회전 자석(136)이 받는 자기 토크는 이동 자석(210)보다 고정 자석(134)과 형성되는 자기 토크가 크다. 때문에, 회전 자석(136)은 고정 자석(134)과의 자력에 의해, 회전 자석(136)의 S극과 고정 자석(134)의 N극이 마주 정렬되며, 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 간에는 인력이 발생한다. 이에 따라 커버(120)는 상기 제1 위치에 위치하며, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 내에 수용된다.
도 6을 참조하면, 외부에서 +X축 방향으로 자기장이 인가되며, 회전 자석(136)은 y축을 중심으로 회전 하여 외부 자기장 방향으로 정렬된다. 이 때 회전 자석(136)이 외부 자기장에 의해 받는 자기 토크는, 고정 자석(134)과 이동 자석(210)에 의해 형성되는 자기 토크보다 크다. 때문에, 회전 자석(136)이 +X축 방향으로 착자되어 N극이 고정 자석(134)의 N극과 마주 배열된다. 이에 따라 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 사이에는 척력이 발생한다. 척력은 회전 자석(136)을 이동부(200) 측으로 이동시키며, 회전 자석(136)과 함께 커버(120)가 이동하여 상기 제2 위치에 위치하며, 조직 채취용 바늘(112)이 외부로 노출된다.
도 7을 참조하면, 외부에서 세차 자기장이 인가되어 이동부(200)가 전진한다. 이에 따라, 조직 채취용 바늘(112)이 대상 조직(310)을 뚫고 들어간다.
도 8을 참조하면, 조직 채취용 바늘(112)이 대상 조직(310)을 충분히 뚫고 들어가면, -X축 방향으로 외부 자기장이 인가되어 이동 자석(210)이 Z축을 기준으로 180° 회전한다.
이후, 외부에서 세차 자기장이 인가되어 이동부(200)가 후진한다. 세차 자기장이 인가되는 동안 회전 자석(136)은 고정 자석(134) 및 이동 자석(210)과의 자력에 의해 y축을 중심으로 회전하여, 회전 자석(136)의 S극과 고정 자석(134)의 N극이 마주 정렬되고, 회전 자석(136)의 N극과 이동 자석(210)의 S극이 마주 정렬된다. 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 사이 및 회전 자석(136)과 이동 자석(210) 사이에는 인력이 발생하되, 회전 자석(136)과 고정 자석(134) 사이의 인력이 회전 자석(136)과 이동 자석(210) 사이의 인력보다 강하다. 따라서, 회전 자석(136)이 고정 자석(134) 측으로 이동한다. 회전 자석(136)의 이동에 따라 커버(120)는 상기 제1 위치에 위치하며, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 내에 다시 수용된다. 조직 채취용 바늘(112)이 커버(120) 내에 수용된 상태에서 이동부(200)가 후진하며 이동한다.
외부에서 인가되는 자기장에 의해 제어되는 회전 자석(136)과 이동 자석(210)이 받는 자기 토크는 하기 수학식 1 내지 4를 통해 연산될 수 있다.
외부 자기장의 인가 시, 회전 자석(136)이 받는 자기 토크는 하기 수학식 1로 정의될 수 있다.
Figure 112017071560955-pat00001
(T는 회전 자석이 받는 자기 토크, m은 회전 자석의 자기 모멘트, B는 외부 자기장)
외부 세차 자기장은 하기 수학식 2로 정의될 수 있다.
Figure 112017071560955-pat00002
(Be는 외부 세차 자기장의 세기, f는 외부 세차 자기장의 주파수, t는 시간, N은 회전축 벡터, U는 N의 노멀 벡터)
이동 자석(210)이 생성하는 자기장은 하기 수학식 3으로 정의될 수 있다.
Figure 112017071560955-pat00003
(μ0는 공간의 투자율, R은 이동 자석으로부터 임의의 지점까지의 벡터, R은 R의 크기)
상기 수학식 1과 하기 수학식 4를 통해, 커버(120)의 이동을 위한 외부 자기장의 조건을 설정할 수 있다.
Figure 112017071560955-pat00004
(F는 외부 자기장 또는 이동 자석에 의해 받는 힘, B는 외부 자기장 또는 이동 자석이 생성하는 자기장)
외부 자기장이 인가되지 않거나, 외부 자기장의 크기가 작은 경우, 회전 자석(136)이 외부 자기장에 의해 받는 자기 토크는, 고정 자석(134)과 이동 자석(210)에 의해 형성되는 자기 토크보다 작아, 회전 자석(136)은 -x축 방향으로 착자된다. 이에 따라, 커버(120)는 상기 제1 위치에 배치되어, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 내부에 수용된다.
외부 자기장이 인가되거나, 외부 자기장의 크기가 증가한 경우, 회전 자석(136)이 외부 자기장에 의해 받는 자기 토크는, 고정 자석(134)과 이동 자석(210)에 의해 형성되는 자기 토크보다 크고, 회전 자석(136)은 +x축 방향으로 착자된다. 이에 따라, 커버(120)는 상기 제2 위치에 배치되어, 조직 채취용 바늘(112)은 커버(120) 외부로 노출된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 검사부
110: 바디
112: 조직 채취용 바늘
114: 제1 수용부
116: 제2 수용부
120: 커버
122: 결합 축
130: 커버 이동부
134: 고정 자석
136: 회전 자석
200: 이동부
210: 이동 자석
220: 다리 부재
230: 연결 부재
300: 혈관
310: 조직

Claims (7)

  1. 외부 자기장의 인가로 움직임이 제어되는 이동 자석과 상기 이동 자석의 움직임에 따라 움직이는 다리 부재를 가지는 이동부; 및
    상기 이동부의 선단에 결합하는 검사부를 포함하되,
    상기 검사부는
    선단에 조직 채취용 바늘이 제공되고, 상기 조직 채취용 바늘에 인접한 위치에 제1 수용부가 형성되고, 상기 이동부와 인접한 위치에 제2 수용부가 형성되며, 상기 제2수용부, 상기 제1수용부, 그리고 상기 조직 채취용 바늘이 +X축 방향으로 순차적으로 일렬 배열된 바디;
    상기 바디를 감싸는 커버; 및
    상기 제1 수용부에 삽입되어 회전이 제한되고 상기 +X축 방향에 수직한 Y축 방향으로 배치된 중심축을 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치된 고정 자석과, 상기 제2 수용부 내에 위치하고 상기 Y축 방향으로 배치된 상기 커버의 결합 축을 사이에 두고 N극과 S극이 마주 배치되며 상기 외부 자기장의 제어로 상기 결합 축을 중심으로 자유롭게 회전 가능한 회전 자석을 가지며, 제1 위치와 제2 위치 사이에서 상기 커버를 이동시키는 커버 이동부를 포함하고,
    상기 외부 자기장이 세차 자기장으로 인가되어, 상기 회전 자석이 상기 고정 자석과 상이한 극성으로 마주하고 상기 회전 자석과 상기 고정 자석간의 인력 발생으로, 상기 회전 자석이 상기 조직 채취용 바늘 측으로 이동함에 따라 상기 커버가 상기 제1 위치에 위치하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버 내에 수용되고,
    상기 외부 자기장이 +X축 방향 자기장으로 인가되어, 상기 회전 자석이 상기 고정 자석과 동일한 극성으로 마주하고 상기 이동 자석과 상이한 극성으로 마주하여, 상기 회전 자석과 상기 고정 자석간에는 척력이 발생하고 상기 회전 자석과 상기 이동 자석간에는 인력이 발생하여, 상기 회전 자석이 상기 이동 자석 측으로 이동함에 따라 상기 커버가 상기 제2 위치에 위치하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 상기 커버의 외부로 노출되고,
    상기 외부 자기장이 상기 +X축 방향 자기장에서 상기 세차 자기장으로 변경되고, 상기 회전 자석과 상기 고정 자석 간의 척력 작용과 상기 회전 자석과 상기 이동 자석 간의 인력 작용으로 상기 커버가 상기 제2 위치에 위치한 상태에서 상기 이동 자석과 함께 상기 다리 부재가 움직여 상기 바디가 전진 이동하는 마그네틱 로봇.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 수용부는 상기 +X축 방향으로 소정 길이로 형성되고,
    상기 회전 자석은,
    상기 커버가 상기 제1위치에 위치되는 경우, 상기 고정 자석에 인접한 상기 제2수용부의 일 영역에 위치하고,
    상기 커버가 상기 상기 제2위치에 위치되는 경우, 상기 검사부에 인접한 상기 제2수용부의 타 영역에 위치하는 마그네틱 로봇.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 자석은 N극과 S극 중 어느 하나가 상기 조직 채취용 바늘에 인접하고, 다른 하나가 상기 회전 자석에 인접하도록 배치되는 마그네틱 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 자석은 링 형상을 갖는 마그네틱 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 자석과 상기 고정 자석 사이의 자력이, 상기 회전 자석과 상기 이동 자석 사이의 자력보다 큰 마그네틱 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조직 채취용 바늘은 끝단이 뾰족한 갈고리 형상으로,
    상기 바디가 전진하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 전방의 조직을 뚫고 들어가며, 상기 바디가 후진하는 경우, 상기 조직 채취용 바늘이 조직을 채취하는 마그네틱 로봇.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102042938B1 (ko) * 2018-12-31 2019-11-11 한양대학교 산학협력단 관체 클리닝 장치 및 그 사용 방법
WO2021153956A1 (ko) * 2020-01-31 2021-08-05 한양대학교 산학협력단 카테터 시스템

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11096754B2 (en) 2017-10-04 2021-08-24 Mako Surgical Corp. Sterile drape assembly for surgical robot

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008105393A1 (ja) * 2007-02-26 2008-09-04 Olympus Medical Systems Corp. 磁気アクチュエータ、磁気アクチュエータの動作方法、およびこれを用いたカプセル型内視鏡
KR101394798B1 (ko) * 2013-11-13 2014-05-15 한양대학교 산학협력단 관 내 주행을 위한 마이크로 로봇, 및 마이크로 로봇 시스템.

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002102347A (ja) 2000-09-27 2002-04-09 Nipro Corp 留置針組立体
CN1685760B (zh) * 2002-09-26 2011-04-13 精工爱普生株式会社 驱动机构
US8012100B2 (en) * 2002-10-01 2011-09-06 Boston Scientific Scimed, Inc. Fluid pressure-actuated medical device
US20070255300A1 (en) * 2004-08-19 2007-11-01 Facet Technologies, Llc Loosely coupled lancet
CN101808567B (zh) * 2007-09-26 2012-09-05 奥林巴斯医疗株式会社 被检体内导入系统
JP5100336B2 (ja) * 2007-11-29 2012-12-19 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 カプセル型医療装置
US8118824B2 (en) * 2008-09-16 2012-02-21 Roche Diagnostics Operations, Inc. Magnetic powered lancing drive
KR101040454B1 (ko) 2009-08-10 2011-06-09 성균관대학교산학협력단 응급처치를 위한 마이크로 로봇
TWI468140B (zh) * 2012-06-25 2015-01-11 Gi Shih Lien 大腸鏡磁控系統
KR101379859B1 (ko) 2012-08-24 2014-04-02 전남대학교산학협력단 혈관치료용 마이크로로봇 및 시스템
KR101541068B1 (ko) 2013-08-22 2015-08-03 전남대학교산학협력단 생검장치를 갖는 캡슐장치
KR101462588B1 (ko) 2014-05-16 2014-11-19 한양대학교 산학협력단 마이크로 로봇
US10426927B2 (en) * 2015-06-02 2019-10-01 Clph, Llc Telescoping catheters and methods for use
US10213225B2 (en) * 2016-06-29 2019-02-26 Elwha Llc Robotic debridement apparatuses, and related systems and methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008105393A1 (ja) * 2007-02-26 2008-09-04 Olympus Medical Systems Corp. 磁気アクチュエータ、磁気アクチュエータの動作方法、およびこれを用いたカプセル型内視鏡
KR101394798B1 (ko) * 2013-11-13 2014-05-15 한양대학교 산학협력단 관 내 주행을 위한 마이크로 로봇, 및 마이크로 로봇 시스템.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102042938B1 (ko) * 2018-12-31 2019-11-11 한양대학교 산학협력단 관체 클리닝 장치 및 그 사용 방법
WO2021153956A1 (ko) * 2020-01-31 2021-08-05 한양대학교 산학협력단 카테터 시스템

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Publication number Publication date
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US11642108B2 (en) 2023-05-09
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