KR102056942B1 - 모듈식 마이크로로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모듈식 마이크로로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기장에 의해 제어되어 약물을 전달하는 모듈식 마이크로 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 모듈식 마이크로로봇은 조립 및 분리를 위한 통공부를 구비하는 카고 마이크로로봇 및 외부 자기장에 의해 카고 마이크로로봇에 조립 및 분리되어, 카고 마이크로로봇을 체내에서 이송시키는 이송 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모듈식 마이크로로봇{MODULAR MICROROBOT}

본 발명은 모듈식 마이크로로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기장에 의해 제어되어 약물을 전달하는 모듈식 마이크로 로봇에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 마이크로로봇은 미세혈관, 뇌척수액, 안구 등의 신체 내부에서 원하는 위치로 약물, 세포 등을 전달하는 구조물이다.

이러한 마이크로로봇은 3차원 리소그래피 기술을 이용하여 폴리머 구조물을 형성한 뒤, 자성체와 생체 적합성 물질로 코팅 후 외부 자기장에 의해 제어되어, 신체 내 약물 또는 세포의 선적, 성장, 운송이 가능한 기술로 제안되었다.

그런데, 종래 기술에 따른 마이크로로봇은 독립적인 형태로서 하나의 구조물에 한 가지의 특정 세포 또는 약물의 탑재만이 가능하여, 복수의 세포 및 약물 전달이 불가능한 한계가 있다.

따라서 복수의 질병 부분으로 약물/세포를 전달하고자 하는 경우 또는 복수의 상이한 약물을 전달하고자 하는 경우에는, 서로 다른 마이크로 로봇에 약물 또는 세포를 각각 탑재하여 다시 인체 내로 주입한 후, 원하는 위치로 재이송시켜야 하는 번거로움이 있다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다양한 약물 또는 세포의 전달이 가능한 모듈식 마이크로로봇을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일면에 따른 모듈식 마이크로로봇은 조립 및 분리를 위한 통공부를 구비하는 카고(cargo) 마이크로로봇 및 외부 자기장에 의해 카고 마이크로로봇에 조립 및 분리되어, 카고 마이크로로봇을 체내에서 이송시키는 이송 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모듈식 마이크로로봇은 단일 이송 모듈이 복수의 카고 마이크로로봇과 각각 조립/분리되어 모듈식으로 이송이 가능한 바, 단일 이송 모듈만으로 복수의 카고 마이크로로봇을 여러 번 이송하는 것이 가능하며, 복수의 원하는 위치로 약물/세포 전달이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 모듈식 마이크로로봇의 운송을 통해 약물 또는 세포의 농도, 양 조절이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 육팔면체형 카고 마이크로로봇을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 육면체형 카고 마이크로로봇을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이송 모듈을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카고 마이크로로봇과 이송 모듈의 조립 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 모듈식 마이크로로봇의 약물/세포 전달 과정을 나타내는 개념도이다.

본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 모듈식 마이크로로봇은 조립 및 분리를 위한 통공부를 구비하는 카고 마이크로로봇 및 외부 자기장에 의해 상기 카고 마이크로로봇에 조립 및 분리되어, 카고 마이크로로봇을 체내에서 이송시키는 이송 모듈을 포함하여 구성된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 육팔면체형 카고 마이크로로봇(100a)을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 육면체형 카고 마이크로로봇(100b)을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 카고 마이크로로봇은 도 1에 도시된 바와 같이, x, y 방향에서 2차원적인 평면과 평행하게 어셈블리되는 구조와, 도 2에 도시된 바와 같이 x, y, z 어셈블리되는 구조 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 후술하는 이송 모듈(200a, 200b)이 기울여진 상태로 진입하더라도 2차원/3차원 조립이 가능한 구조이다.

이러한 카고 마이크로로봇(100) 및 이송 모듈(200)은 생체적합성 물질, 생분해성 물질 및 생체 비활성 재료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 재료로 구비되어지며, 필요에 따라 카고 마이크로로봇(100) 및 이송 모듈(200)의 최외곽층은 생체 적합 물질로 코팅된다.

이 때, 도 2에 도시된 바와 같이 세포 부착 및 약물 코팅을 위해 그 표면이 스캐폴드 타입으로 형성되어 표면적을 최대화하는 것이 가능하다.

이러한 스캐폴드 타입은 세포 부착 및 약물 코팅을 위한 표면적 증가 효과 외에도, 카고 마이크로로봇의 무게를 경감시켜 동일한 세기의 외부 자기장으로도 보다 원활한 이송이 가능한 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따른 마이크크로로봇(100)은 이송 모듈(200)의 어셈블리 바(210)의 일부 영역이 진입하기 위한 통공부(110)를 구비하며, 이러한 통공부(110)는 어셈블리 가이드부(120)에 의해 그 둘레가 형성된다.

도 1에 도시한 어셈블리 가이드부의 옆면(121a)은 이송 모듈(200)이 기울여진 상태에서, 어느 방향에서 접근하더라도 통공부(110)를 통해 원활히 진입이 가능하도록 가이딩하는 구조이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이송 모듈(200)을 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 이송 모듈(200)은 외부 표면에 자성물질(예: nickel)로 코팅되어, 외부 자기장에 의해 corkscrew motion 운동이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 이송 모듈(200)은 카고 마이크로로봇을 이송시키는 것을 기본 역할로 수행하나, 선택적으로 필요에 따라 2차적으로 그 내부에 세포 또는 약물을 포함하거나, 외부에 코팅되어 이를 기설정된 영역으로 배치시키는 것 역시 가능하다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 이송 모듈(200)은 외부 자기장에 의해 카고 마이크로로봇(100)에 배치된 통공부(110)로 그 일부가 진입되는 어셈블리 바(210)와, 어셈블리 바(210)의 외측 방향으로 형성되어, 어셈블리 가이드부(120)에 접촉되는 어셈블리 도킹 바(220)와, 외부 자기장에 의한 이송 모듈의 이송 방향을 결정하는 회전부(230)를 포함하여 구성된다.

어셈블리 도킹바(220)가 배치되는 부분의 내경은 통공부(110)의 내경보다 크므로, 어셈블리 도킹바(220)는 카고 마이크로로봇(100)의 어셈블리 가이드부(120)에 접촉되어 외부 회전 자기장에 의해 이송 모듈(200)이 카고 마이크로로봇(100)을 밀어서 원하는 방향으로 이송시키게 된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 이송 모듈(200)은 일 방향의 외부 회전 자기장에 의하여 회전되어 어셈블리 바(210)의 일부가 통공부(110)로 진입하고, 어셈블리 도킹바(220)가 어셈블리 가이드부(120)에 접촉되어 이송 모듈(200)의 이송 방향으로 카고 마이크로로봇(100)을 이송시킨다.

카고 마이크로로봇(100)을 기설정된 영역으로 이송시키게 되면, 이송 모듈(200)은 타 방향의 외부 회전 자기장에 의하여 회전되어 어셈블리 바(210)의 일부가 통공부(110)로부터 진출하고, 어셈블리 도킹바(220)가 어셈블리 가이드부(120)로부터 분리되어, 이송 방향의 반대 방향으로 이송되어 카고 마이크로로봇(100)을 기설정된 영역에 배치시킨다.

본 발명의 실시예에 따른 이송 모듈의 회전부(230)는 블레이드 형상(230a) 또는 스크류 형상(230b)으로 형성되고, 외부 자기장에 의해 코르크-스크류 모션을 형성시키며, 블레이드의 수 또는 테일의 회전수는 설계에 따라 변경 가능하다.

도 6은 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 모듈식 마이크로로봇의 약물/세포 전달 과정을 나타내는 개념도이다.

본 발명의 실시예에 따른 이송모듈(200a)은 제1 카고 마이크로로봇(100b-1)에 조립되어 이를 기설정된 영역(300, 제1 구역)으로 이송시켜 배치시킨 후 분리되고, 제2 카고 마이크로로봇(100b-2)이 위치한 영역으로 이동하여 제2 카고 마이크로로봇(100b-2)에 조립되어 이를 기설정된 영역(400, 제2 구역)으로 이송시켜 배치시킨 후 분리된다.

단일 이송 모듈과 조립/분리됨으로써, 각 카고 마이크로로봇은 기설정된 영역으로 이송되어, 탑재된 세포 또는 약물을 전달한다.

도 6은 당업자의 이해를 돕기 위하여 단일 이송 모듈이 복수의 카고 마이크로로봇과 각각 조립/분리되어, 이들을 각각 상이한 영역(300, 400)으로 이송시키는 것을 도시하였으나, 이송 모듈(200a)이 제1 카고 마이크로로봇(100b-1)을 제1 구역(300)으로 이송시킨 후, 제2 카고 마이크로로봇(100b-2)을 동일한 제1 구역(300)으로 이송시키는 것 역시 가능하다.

이러한 실시예에 따르면, 단일 이송 모듈을 이용하여 카고 마이크로로봇을 특정 위치에 복수 개 운송하는 것이 가능하므로, 다양한 약물 및 세포를 전달하는 것이 가능하며, 또한 약물의 양 또는 농도를 그 회차에 맞게 조절하여 전달하는 것이 가능한 효과가 있다.

이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 카고 마이크로로봇 110: 통공부
120: 어셈블리 가이드부 200: 이송 모듈
210: 어셈블리 바 220: 어셈블리 도킹 바
230: 회전부 300: 제1 구역
400: 제2 구역

Claims (11)

1. 조립 및 분리를 위한 통공부를 구비하고, 상기 통공부의 둘레를 형성하는 밑면 및 상기 밑면을 기준으로 경사진 형상인 옆면으로 형성된 어셈블리 가이드부를 포함하는 카고 마이크로로봇; 및
   외부 자기장에 의해 상기 카고 마이크로로봇에 조립 및 분리되어, 상기 카고 마이크로로봇을 체내 에서 이송시키되, 외부 자기장에 의해 상기 통공부에 일부가 진입하는 어셈블리 바 및 상기 어셈블리 바를 기준으로 직교 방향으로 형성되어 상기 어셈블리 가이드부와 접촉되는 어셈블리 도킹바를 포함하는 이송 모듈
   을 포함하는 모듈식 마이크로로봇.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 카고 마이크로로봇 및 이송모듈은 생체 적합성 재료, 생분해성 재료 및 생체 비활성 재료 중 적어도 어느 하나의 재료로 구비되며, 상기 카고 마이크로로봇 및 이송모듈의 최외곽층은 생체 적합 물질에 의해 코팅되는 것
   인 모듈식 마이크로로봇.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 카고 마이크로로봇은 일부 표면이 스캐폴드 타입으로 형성될 수 있는 모듈식 마이크로로봇.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 이송 모듈은 상기 외부 자기장에 의해 상기 이송 모듈의 이송 방향을 결정하는 회전부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 마이크로로봇.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 이송 모듈은 일 방향의 외부 회전 자기장에 의하여 회전되어 상기 어셈블리 바의 일부가 상기 통공부로 진입하고, 상기 어셈블리 도킹바가 상기 어셈블리 가이드부에 접촉되어 상기 이송 모듈의 이송 방향으로 상기 카고 마이크로로봇을 이송시키며, 타 방향의 외부 회전 자기장에 의하여 회전되어 상기 어셈블리 바의 일부가 상기 통공부로부터 진출하며, 상기 어셈블리 도킹바가 상기 어셈블리 가이드로부터 분리되어, 상기 이송 방향의 반대 방향으로 이송되어 상기 카고 마이크로로봇을 기설정된 영역에 배치시키는 것
   인 모듈식 마이크로로봇.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 회전부는 블레이드 형상 또는 스크류 형상으로 형성되고, 상기 외부 자기장에 의해 코르크-스크류 모션을 형성시키는 것
   인 모듈식 마이크로로봇.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 이송 모듈은 그 외부 표면이 자성 물질에 의해 코팅되는 것
   인 모듈식 마이크로로봇.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 이송모듈은 카고 마이크로로봇에 조립되어 이를 기설정된 영역으로 이송시켜 배치시킨 후 분리되는 것
   인 모듈식 마이크로로봇.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 이송모듈은 상기 카고 마이크로로봇과 분리된 후 다른 카고 마이크로로봇에 조립되어 이를 이송시키는 것
    인 모듈식 마이크로로봇.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 이송모듈은 약물 또는 세포를 그 내부에 포함시키거나, 외면에 코팅되어 이를 영역으로 전달시키는 것
    인 모듈식 마이크로로봇.

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