KR102202403B1 - 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체에 관한 것으로, 모발이식장치의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 탑재하고 있는 본체; 상기 본체로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 다수의 관절에 의해 상기 본체를 기반으로 회전 또는 위치 조절이 가능하게 상기 본체에 결합되는 위치 조절암; 및 상기 위치 조절암의 끝단에 결합되며, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 갖고, 다수의 관절 축선 방향이 모발이식장치의 무게중심에 일치되어 있으며, 상기 모발이식장치와 회전 가능하게 연결되어서, 상기 이식부위에 대한 상기 모발이식장치의 배치 각도를 조절하는 다축지지부;를 포함한다.

Description

모발이식장치 지지용 스탠드 조립체{stand assembly for supporting hair implanter}

본 발명은 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체에 관한 것으로, 모발 이식 시술에 적용되며, 모발이식장치의 하중과 사용시의 반발력을 기구적으로 지지 및 감쇄하는 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 국내에서 주로 시술되는 스트립(strip) 방식을 이용한 모발이식 시술은 마취 과정, 스트립 절개 과정, 봉합 과정, 모낭 유닛의 채취(extraction) 과정, 식모기(hair transplant equipment)를 이용한 식모 과정으로 이루어질 수 있다.

모낭 유닛의 채취 과정은 스트립 채취 방식과 모낭 유닛 추출 방식(follicular unit extraction, FUE)이 있다.

스트립 채취 방식은 절개 방식이다. 스트립 채취 방식에 따르면, 시술자는 환자의 후두부에서 기다란 형태의 두피인 스트립을 추출하고, 스트립이 추출된 후부두를 꿰멘다. 시술자 또는 보조자는 추출한 스트립에서 단위별로 모낭 유닛을 분리한다.

FUE는 비 절개 방식이다. FUE에 따르면, 시술자는 가느다란 펀칭기를 이용하여 두피에서 모낭 유닛을 직접 추출한다.

식모 과정은 크게 2가지로서, 수동 식모기를 이용한 모발 이식 방법과 핀셋을 이용한 모발 이식 방법으로 구분될 수 있다. 슬릿(slit)은 영어 단어로 "틈" 혹은 "틈새"를 뜻한다.

특히, 식모 과정에서의 슬릿은 모낭 유닛을 이식부위에 삽입하기 전에 미리 바늘, 0.8 ~ 1.2mm 폭의 끌 또는 정과 같은 전용 기구로 상기 이식부위에 미리 형성하는 좁은 구멍을 의미하거나, 또는 좁은 구멍을 미리 만드는 시술 그 자체를 의미할 수 있다.

핀셋을 이용한 모발 이식 방법에 따르면, 시술자는 이식부위에 미리 슬릿을 만들고, 핀셋을 이용하여 모낭 유닛을 직접 잡은 상태에서 슬릿에 모낭 유닛을 밀어 넣는다.

수동 식모기 또는 자동 식모기와 같은 모발이식장치를 이용한 모발 이식 방법에서는 환자의 두피상에 별도의 슬릿이 만들어질 필요가 없다. 즉, 시술자는 모발이식장치의 바늘로 직접 이식부위를 찌르는 방식으로 모낭 유닛을 이식부위에 심는다.

개발이 진행되고 있는 모발이식장치는 모낭 유닛을 각각 구비한 다수의 바늘과, 바늘이 다수로 로딩되어 있는 카트리지(cartridge)와, 카트리지가 장착되어 있고 플런저 메커니즘(plunger mechanism)에 의해 카트리지의 바늘을 이식부위에 찌르면서 모낭유닛을 이식하는 이식공구로 구성되어 있다.

그러나, 종래의 수동 모발이식장치 또는 개발중인 자동 모발이식장치에 따르면, 사용자가 이식공구를 직접 손으로 잡아 핸들링 한다. 이식공구는 사용자의 손에 지지된 상태에서 해당 이식부위에 근접되고, 적절한 이식공구의 각도 및 바늘과 이식부위 사이의 간격을 유지한 상태에서, 사용자의 공구 조작에 따라 바늘을 이식부위에 이식한다.

그러나, 종래의 모발이식장치를 사용한 모발 이식은 많은 시간(예: 반나절) 지속될 수 있을 정도로 매우 반복적이고, 시간 소모적이며 지루한 시술이다.

특히, 자동 모발이식장치의 이식공구가 플런저 메커니즘, 액추에이터 및 실린더 중 어느 하나를 이용하여 작동되는 경우에는, 작동에 따른 반발력이 발생되어 모발이식장치의 이식공구의 각도 및 간격이 정밀하게 유지되지 못한다.

예컨대, 종래의 자동 이식공구에서는 바늘이 두피 등의 이식부위에 관통 또는 삽입할 때 발생되는 정적 반발력과, 이식공구의 내부 부품이 전진 또는 후진할 때 발생되는 동적 반발력이 있다.

또한, 종래의 자동 이식공구는 수동 식모기에 비하여 부피가 크고, 중량이 무겁다. 시술자 또는 사용자는 종래의 이식공구를 장시간 동안 잡고 사용하기가 매우 힘들다. 또한, 시술자는 앞서 언급한 반발력을 지지하기 위해서는 반발력에 준하는 순간적인 힘을 발휘하여야 한다.

이렇게 종래의 자동 이식공구에서 발생되는 반발력 및 하중은 정밀한 모발이식을 방해하면서도, 이식부위 또는 그 주변 조직을 손상시키고, 시술자의 육체적 피로도를 과중시키는 문제점이 있다.

그러나 현재까지는 이식공구 형태의 자동 모발이식장치를 지지하면서 자유로움 움직임을 제공하며, 반발력을 제거할 수 있는 수단이 마땅히 존재하지 않는 실정이다.

본 발명 목적은, 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 기구적으로 다단의 4절 링크기구의 끝단에 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage)와 같은 다축지지부를 구비하고, 다축지지부의 다수의 관절 축선 방향이 모발이식장치의 무게중심에 일치되도록, 모발이식장치를 다축지지부의 최종단 구면링크에 설치함으로써, 모발이식장치의 무게중심을 지지해서 상대적으로 작은 힘으로 모발이식장치의 위치와 방향을 용이하게 전환할 수 있는 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자동 모발이식장치를 이용한 식모 동작시 발생하는 반발력을 기구적으로 제거할 수 있는 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체를 제공하는 데 있다.

상기의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체는, 모발이식장치의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 탑재하고 있는 본체; 상기 본체로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 다수의 관절에 의해 상기 본체를 기반으로 회전 또는 위치 조절이 가능하게 상기 본체에 결합되는 위치 조절암; 및 상기 위치 조절암의 끝단에 결합되며, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 갖고, 다수의 관절 축선 방향이 모발이식장치의 무게중심에 일치되어 있으며, 상기 모발이식장치와 회전 가능하게 연결되어서, 상기 이식부위에 대한 상기 모발이식장치의 배치 각도를 조절하는 다축지지부;를 포함한다.

상기 본체는 상기 본체의 저면에 다수의 바퀴를 구비한다.

상기 위치 조절암은, 상기 본체의 상면에 설치된 회전 지지샤프트와, 상기 회전 지지샤프트에 회전 가능하게 결합된 보스(boss), 상기 보스의 일측에서 일체형으로 돌출된 제 1 연결판, 상기 제 1 연결판에 배치된 제 1 조인트핀 쌍을 구비한 회전부와, 상기 제 1 조인트핀 쌍에 각각 회전 가능하게 연결되며 서로 이격되어 평행하게 배치된 제 1 링크 쌍(link couple), 상기 제 1 링크 쌍의 끝단에 연결되는 제 2 조인트핀 쌍, 상기 제 2 조인트핀 쌍이 판의 일단에 배치되고 제 3 조인트핀 쌍이 판의 타단에 배치되어 있는 제 2 연결판을 구비한 제 1 링크기구, 및 상기 제 3 조인트핀 쌍에 각각 회전 가능하게 연결되며 서로 이격되어 평행하게 배치된 제 2 링크 쌍, 상기 제 2 링크 쌍의 끝단에 연결되는 제 4 조인트핀 쌍이 판의 일단에 배치되고 제 5 조인트핀이 판의 일측면에 배치되어 있는 제 3 연결판을 구비한 제 2 링크기구를 포함한다.

상기 다축지지부는, 상기 제 2 링크기구의 상기 제 5 조인트핀에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 연장되며 타측 단부에 제 6 조인트핀이 배치되어 있는 제 1 짐벌링크, 및 상기 제 6 조인트핀에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 연장되며 타측 단부에 제 7 조인트핀이 배치되어 있는 제 2 짐벌링크를 포함하고, 상기 제 7 조인트핀의 끝단에는 모발이식장치가 회전 가능하게 결합되어 있으며, 상기 모발이식장치는 상기 제 2 짐벌링크의 내측 곡면과 접하는 링크 공간 안쪽에 배치된다.

상기 다축지지부는, 상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크 사이에 회전 가능하게 결합된 제 3 짐벌링크를 더 포함할 수 있다.

상기 위치 조절암은, 상기 본체, 상기 회전부, 상기 제 1 링크기구, 상기 제 2 링크기구, 상기 다축지지부 및 상기 모발이식장치가 서로 회전 가능하게 연결되는 각각의 연결 부위의 일측과 타측 사이에 각각 장착되어서 카운터밸런싱을 수행하는 중력보상부를 더 포함할 수 있다.

상기 중력보상부는, 상기 연결 부위에 배치되는 댐퍼와, 상기 댐퍼에 결합된 스프링을 포함하고, 중력에 의해 상기 회전부, 상기 제 1 링크기구, 상기 제 2 링크기구, 상기 다축지지부 및 상기 모발이식장치 중 어느 하나 또는 하나 이상의 자세가 무너지는 것을 방지하고 그 자세를 유지할 수 있도록, 탄성력 및 댐핑력을 발생한다.

상기 중력보상부는, 상기 본체와 상기 회전부의 사이에 연결되는 제 1 중력보상부와, 상기 제 1 조인트핀 쌍의 상부조인트핀과 상기 제 1 링크 쌍의 하부링크의 사이에 연결되는 제 2 중력보상부와, 상기 제 3 조인트핀 쌍의 상부조인트핀과 상기 제 2 링크 쌍의 하부링크의 사이에 연결되는 제 3 중력보상부와, 상기 제 3 연결판과 상기 제 1 짐벌링크의 사이에 연결되는 제 4 중력보상부와, 상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크의 사이에 연결되는 제 5 중력보상부와, 상기 제 2 짐벌링크와 상기 모발이식장치의 사이에 연결되는 제 6 중력보상부를 포함할 수 있다.

상기 중력보상부는, 상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크 사이에 연결된 제 5 중력보상부를 대신하여 상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 3 짐벌링크의 사이에 연결된 제 7 중력보상부와, 상기 제 3 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크의 사이에 연결된 제 8 중력보상부를 더 포함할 수 있다.

상기 중력보상부는, 상기 중력보상부의 일측 끝단이 링크 쌍의 하부링크에 연결되고, 상기 중력보상부의 타측 끝단이 타원형 단면 또는 비원형 단면을 갖는 풀리(pulley)에 감겨있는 와이어에 연결되고, 상기 풀리는, 제 1 링크 쌍의 상부링크의 일측, 제 2 링크 쌍의 상부링크의 일측, 회전부의 일측, 제 2 연결판의 일측 중 어느 하나에 고정될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체는, 모발이식장치의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 탑재하고 있는 본체; 상기 본체로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 다수의 관절에 의해 상기 본체를 기반으로 회전 또는 위치 조절이 가능하게 상기 본체에 결합되는 위치 조절암; 상기 위치 조절암의 끝단에 결합되며, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 갖고, 다수의 관절 축선 방향이 모발이식장치의 무게중심에 일치되어 있으며, 상기 모발이식장치와 회전 가능하게 연결되어서, 상기 이식부위에 대한 상기 모발이식장치의 배치 각도를 조절하는 다축지지부; 및 상기 모발이식장치의 내부에 설치되며, 스프링의 탄성 등에 의해 위치 에너지를 저장 및 방출하는 질량이동부;를 포함하고, 상기 질량이동부는, 상기 모발이식장치의 바늘이 상기 이식부위에 삽입될 때 발생되는 반발력의 작용 방향을 기준으로, 저장된 위치에너지를 운동에너지로 변환 또는 방출하여서, 상기 반발력을 상쇄한다.

상기 질량이동부는, 상기 다축지지부와 상기 모발이식장치가 서로 연결되는 제 7 조인트핀의 내부, 모발이식장치의 내부, 제 7 조인트핀의 외부 및 모발이식장치의 외부 중 어느 하나에 배치된 질량체와, 상기 질량체의 저면에 상단부를 연결하고 상기 상단부로부터 상기 모발이식장치의 상부통로를 경유하여 상기 모발이식장치의 내부 공간부까지 연장된 연결축부, 상기 연결축부의 측면에서 상경사 방향으로 돌출되고 탄성력을 갖는 걸림쇠, 상기 연결축부의 하단부에 슬라이딩 연결부가 형성된 수직이동샤프트와, 상기 질량체의 저면과 상기 모발이식장치의 상면 사이에 배치되며, 상기 수직이동샤프트에 끼워진 에너지 저장 또는 방출용 탄성체와, 상기 내부 공간부에 배치되며, 상기 수직이동샤프트의 상기 슬라이딩 연결부에 결합되는 장공이 형성되어 있는 크랭크샤프트와, 상기 크랭크샤프트에 일측 단부를 연결하고 타측 단부가 모터샤프트에 연결된 입력링크부, 상기 내부 공간부에 배치되며, 상기 모터샤프트를 회전시키는 반발력제어모터, 및 상기 모발이식장치의 바늘이 상기 이식부위에 삽입되는 타이밍에 대응하여 상기 걸림쇠를 상기 상부통로 쪽으로 밀어 넣는 트리거장치를 포함한다.

본 발명에 의한 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체는, 모발이식장치의 포지셔닝을 변경하면서 지지가 가능한 3자유도 이상의 밸런스 암 형태의 장치이므로, 수동 식모기 또는 소형 모발이식장치에 비해 상대적으로 무겁고 부피가 큰 자동 모발이식장치를 지지하면서 자유로운 움직임을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의한 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체는, 본체, 제 1 링크기구, 제 2 링크기구, 다축지지부, 모발이식장치가 서로 연결되는 각각의 연결 부위에 각각 장착된 중력보상부를 더 구비함으로써, 다축지지부를 포함한 스탠드 조립체의 자세를 쉽고 편리하게 이동 또는 고정시킬 수 있다.

본 발명에 의한 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체는, 모발이식장치의 내부에서 위치에너지를 저장하고 이를 운동에너지로 방출하도록 질량이동부를 모발이식장치 내부에 설치하고 있다. 여기서, 질량이동부는, 모발이식장치의 바늘이 두피에 삽입될 때 발생되는 반발력의 작용 방향을 기준으로, 탄성체로 지지되도록 질량체가 이동됨에 따라 저장된 위치에너지를 운동에너지로 변환 또는 방출하여 반발력을 상쇄시킴으로써, 정밀한 모발이식을 가능케 하면서도, 이식부위 또는 그 주변 조직의 손상을 미연에 방지하고, 시술자의 육체적 피로도를 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체의 구성을 설명하기 위한 사시도.
도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 스탠드 조립체의 각도 조절에 따른 자세 변화를 보여주기 위한 사시도들.
도 5는 도 1에 도시된 관절별 중력보상부용 비원형 풀리의 설치 구조를 설명하기 위한 확대도.
도 6은 도 5의 응용예로서 비원형 풀리의 다른 설치 구조를 설명하기 위한 확대도.
도 7은 도 1에 도시된 다축지지부의 응용예를 설명하기 위한 확대도.
도 8은 도 1에 도시된 모발이식장치의 내부에 설치되는 질량이동부의 구성을 설명하기 위한 확대도.
도 9 내지 도 12는 도 8에 도시된 질량이동부의 작동을 설명하기 위한 정면도들.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 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 기구, 장치, 구성소자, 단계, 동작 및/또는 기구에 하나 이상의 다른 기구 또는 장치의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 2 내지 도 4는 도 1에 도시된 스탠드 조립체의 각도 조절에 따른 자세 변화를 보여주기 위한 사시도들이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예는 모발이식장치(10)를 회전 또는 이동 가능하게 지지하도록, 본체(100), 위치 조절암(200), 다축지지부(300)를 포함한다.

모발이식장치(10)는 본체(100)와 함께 사용될 수 있도록 구성된 엔드이펙터(end effector) 또는 툴(tool)로서, 다축지지부(300)에서 미 도시된 클램프 장치를 통해서 탈부착 가능하게 구성될 수도 있다.

모발이식장치(10)는 단순하고 가볍고 작은 크기의 수동 식모기에 비하여 상대적으로 무겁고 부피가 크기 때문에, 모발이식장치(10) 자체 중량이 위치 조절암(200) 및 다축지지부(300)의 가반하중(payload)에 해당한다.

모발이식장치(10)에 가해지는 외력 또는 하중은 중력일 수 있다.

본체(100)는 모발이식장치(10)의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 본체(100)의 하우징의 내부 설치 공간에 탑재하고 있다.

모발이식장치(10)의 작동에 필요한 장치는 일반적인 자동화된 식모기에서 모낭 유닛이 로딩된 식모용 바늘들을 이식부위 쪽으로 이식하는데 사용되는 모터 또는 바늘 피더(feeder)일 수 있다. 후술 또는 언급되는 제어부는 스위칭장치, 각종 모터류(예: 반발력제어모터, 서보모터 등) 등과 같은 제어 대상 구성품을 제어하기 위해서, 본체(100)의 하우징 내부 설치 공간에 탑재되거나, 소형화 기술을 통해서 모발이식장치(10) 내에 탑재될 수 있고, 전선을 통해 제어 대상 구성품과 서로 접속 또는 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.

또한, 본체(100)의 동력원은 외부 교류 전원 또는 배터리 등이 될 수 있으나, 자동화된 식모기의 구성에 따라 장치 또는 동력원은 달라질 수 있으므로, 특정 수단으로 한정되지 않을 수 있다.

모발이식장치(10)는 미도시된 카트리지로부터 식모용 바늘을 공급받아 두피 등의 이식부위에 찌르는 동작을 반복적으로 수행하도록 구성되어 있다.

이런 모발이식장치(10)의 동작에 따라 발생되는 정적 또는 동적 반발력은 다축지지부(300) 및 위치 조절암(200)을 통해 본체(100) 쪽으로 전달될 수 있지만, 중력보상부(400)의 댐퍼의 유체 유동 또는 마찰과 스프링 탄성력에 의해 상쇄 또는 감쇄될 수 있다.

각 중력보상부(400)는 해당 관절에 구비될 수 있으며, 또한, 미 도시된 사용자의 버튼 또는 페달 입력 등에 의해 관절을 고정 또는 이완시킬 수 있는 전자식 브레이크 등을 포함하여 구성될 수도 있다.

본체(100)는 본체(100)의 저면 또는 본체(100)의 하우징의 저면에 다수의 바퀴(110)를 구비하고 있다. 바퀴(110)는 단순한 휠 형태로부터, 스토퍼 또는 레벨러(leveller)가 구비된 롤러 장치 군에서 선택된 어느 하나의 회전식 이동 수단일 수 있다.

위치 조절암(200)은 본체(100)로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 다수의 관절에 의해 상기 본체(100)를 기반으로 회전 또는 위치 조절이 가능하게 상기 본체(100)에 결합되어 있다.

예컨대, 위치 조절암(200)은 본체(100)의 하우징의 상면 또는 상면 코너 부위 등에 설치될 수 있다.

위치 조절암(200) 또는 다축지지부의 관절은 하기에 상세히 설명할 다수의 링크 또는 조인트핀(joint pin)에 해당하는 핀 결합 부위를 지칭할 수 있다.

다축지지부(300)는 위치 조절암(200)의 끝단에 결합되며, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 가지고 있다.

짐벌 또는 구면 링크기구 구조는 공간 내에서 모발이식장치(10) 등과 같은 기기 또는 장비를 배치할 수 있도록 전후 방향축 또는 좌우 방향축에 대하여 회전을 허용하는 회전 허용 지지틀 구조물일 수 있다.

이러한 다축지지부(300)에서 다수의 관절 축선 방향(L)은 모발이식장치(10)의 무게중심(G)에 일치되어 있다. 또한, 다축지지부(300)는 모발이식장치(10)와 회전 가능하게 연결되어서, 이식부위에 대한 모발이식장치(10)의 배치 각도를 조절하는 역할을 한다.

즉, 모발이식장치(10)의 배치 각도 또는 방향은 다축지지부(300)에 의해 전환될 수 있고, 모발이식장치(10)의 위치는 위치 조절암(200)에 의해 변경될 수 있다.

또한, 다축지지부(300)의 다수의 관절 축선 방향(L)이 교차되는 지점이 모발이식장치(10)의 무게중심(G)이므로, 본 실시예 또는 다축지지부(300)는 모발이식장치(10)의 무게중심(G)을 정확하게 지지하여, 무게중심(G)을 지지하지 않을 필요한 힘에 비교할 때, 비교적 또는 상대적으로 작은 힘에 의해서 모발이식장치(10)의 장치와 방향이 전환될 수 있다.

위치 조절암(200)은 회전 지지샤프트(210), 회전부(220), 제 1 링크기구(230), 제 2 링크기구(250)를 포함한다.

도 2 내지 도 4에서는 설명의 명확성을 위해서, 각종 중력보상부 관련 구성 요소에 대한 도시는 생략되어 있다.

도 2를 참조하면, 회전 지지샤프트(210)는 본체(100)의 하우징의 상면, 즉 본체(100)의 상면에 설치되어서 상향으로 돌출되어 있다.

회전 지지샤프트(210)는 회전부(220)의 회전 중심축이 됨과 동시에, 회전부(220)를 포함한 위치 조절암(200), 다축지지부(300) 및 모발이식장치(10)의 지지 기반이 될 수 있다.

회전부(220)는 회전 지지샤프트(210)에 회전 가능하게 결합되며, 중공 몸체 형태로 제작되고, 엔지니어링 플라스틱 재질 또는 합금 또는 비합금을 포함한 금속 재질로 형성된 보스(221)(boss)를 갖는다.

회전부(220)는 수평 방향으로 회전하는 관절일 수 있다.

회전부(220)는 보스(221)의 일측에서 일체형으로 돌출된 제 1 연결판(222)을 갖는다. 제 1 연결판(222)은 두꺼운 판 형태의 구조물 또는 두께에 비해 상대적으로 면적이 큰 블록 형태의 구조물일 수 있다. 제 1 연결판(222)는 보스(221)와 동일 재질로 형성되며, 용접에 의해 결합되거나, 주조 등에 의해 일체형으로 성형되어 있다. 제 1 연결판(222)에는 복수의 핀 결합 구멍 또는 나사 구멍이 형성되어 있어서, 서로 이격된 상부조인트핀(223)과 하부조인트핀(224)를 한 쌍으로 하는 제 1 조인트핀 쌍(223, 224)를 결합시킬 수 있다.

즉, 회전부(220)는 상기 구멍들을 이용하여 결합되며 제 1 연결판(222) 에 배치된 제 1 조인트핀 쌍(223, 224)을 구비한다. 여기 및 하기의 설명에서 "쌍"은 앞서 언급한 바와 같이 해당 부재 2개를 통칭하는 것으로 이해되며, 쌍과 관련되어 연결된다는 의미는 해당 결합 및 연결 요소끼리 1:1로 각각 결합된다는 것으로 이해될 수 있다.

제 1 링크기구(230)는 4절 링크기구 또는 평행사변형 링크기구로서 도 1을 통해 상세히 설명할 중력보상부와 함께 모발이식장치의 중량을 포함한 전체 가반하중을 효율적으로 지탱하면서도, 이동이 가능한 기구 구조이다.

이를 위해서, 제 1 링크기구(230)는 제 1 조인트핀 쌍(223, 224)에 각각 회전 가능하게 연결되며 서로 이격되어 평행하게 배치된 제 1 링크 쌍(231, 232)(link couple)을 포함한다.

제 1 링크 쌍(231, 232)은 도시된 바와 같이 동일 길이로 각각 형성되어 있는 상부링크(231)와 하부링크(232)로 이루어지며, 링크 끝단에 핀 결합 구멍을 각각 구비하고 있다. 제 1 링크 쌍(231, 232)의 상부링크(231)와 하부링크(232)는 미 도시된 바와 같이 서로 다른 길이를 갖도록 제작될 수 있으며, 이런 경우 입력 토크와 출력 토크를 상이하게 할 수 있다.

제 1 링크기구(230)는 제 1 링크 쌍(231, 232)의 끝단에 연결되는 제 2 조인트핀 쌍(233, 234)을 포함한다.

제 1 링크기구(230)는 제 2 조인트핀 쌍(233, 234)이 판의 일단에 배치되고 제 3 조인트핀 쌍(235, 236)이 판의 타단에 배치되어 있는 제 2 연결판(237)을 구비한다.

도 3을 참조하면, 제 2 링크기구(250)는 제 1 링크기구(230)와 동일한 구조의 4절 링크기구일 수 있다.

제 2 링크기구(250)는 제 3 조인트핀 쌍(235, 236)에 각각 회전 가능하게 연결되며 서로 이격되어 평행하게 배치된 제 2 링크 쌍(251, 252)을 포함한다.

제 2 링크기구(250)는 제 2 링크 쌍(251, 252)의 끝단에 연결되는 제 4 조인트핀 쌍(253, 254)이 판의 일단에 배치되고 제 5 조인트핀(255)이 판의 일측면에 배치되어 있는 제 3 연결판(256)을 구비하고 있다.

도 4를 참조하면, 다축지지부(300)는 제 2 링크기구(250)의 제 5 조인트핀(255)에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 연장되며 타측 단부에 제 6 조인트핀(311)이 배치되어 있는 제 1 짐벌링크(310)를 포함한다.

본 실시예에서 설명하는 짐벌링크들의 형상은 각각 곡면 형상 또는 절곡된 앵글 형상 또는 형태로 형성될 수 있다.

제 1 짐벌링크(310) 및 제 2 짐벌링크(320)는 폭이 좁고 길이가 상대적으로 긴 판재를 원호 형상 또는 부채꼴 형상으로 각각 절곡 또는 벤딩하여 제작된 것이다.

제 1 짐벌링크(310) 및 제 2 짐벌링크(320)는 가반하중 또는 자체 중량에 대응하여 안정된 지지력을 발휘하도록 금속 재질 또는 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성되어 있다. 제 1 짐벌링크(310) 및 제 2 짐벌링크(320)의 각각 양단부에도 각각 핀 결합 구멍이 형성되어 있을 수 있다.

다축지지부(300)는 제 6 조인트핀(311)에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 곡면 형상으로 연장되며 타측 단부에 제 7 조인트핀(321)이 배치되어 있는 제 2 짐벌링크(320)를 포함한다. 제 7 조인트핀(321)은 관절, 회전축, 힌지 혹은 피봇 등의 역할을 담당하는 중공 샤프트 부재일 수 있다.

모발이식장치(10)는 제 2 짐벌링크(320)의 제 7 조인트핀(321)의 끝단에 회전 가능하게 결합되고, 이때, 상기 제 2 짐벌링크(320)의 내측 곡면과 접하는 링크 공간 안쪽에 배치된다.

제 1 짐벌링크(310) 또는 제 2 짐벌링크(320)가 모발이식장치(10)의 바깥쪽에 배치되기 때문에, 모발이식장치(10)는 제 1 짐벌링크(310) 또는 제 2 짐벌링크(320)에 의해 보호될 수도 있다.

제 1 짐벌링크(310) 또는 제 2 짐벌링크(320)의 호형 길이 또는 크기는 통상적인 성인의 머리 사이즈보다 크게 제작될 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 모발이식장치(10)의 배치 각도가 변경되더라도, 모발이식장치(10)의 중심(G)은 다축지지부(300)의 관절 축선 방향(L)에 일치됨을 알 수 있다.

도 1을 참조하면, 위치 조절암(200)은 앞서 언급한 바와 같이 다수의 중력보상부(400)를 포함한다. 중력보상부(400)는 카운터밸런싱의 역할을 담당할 수 있다.

중력보상부(400)는 본체(10), 회전부(220), 제 1 링크기구(230), 제 2 링크기구(250), 다축지지부(300) 및 모발이식장치(10)가 서로 회전 가능하게 연결되는 각각의 연결 부위의 일측과 타측 사이에 각각 장착될 수 있다.

중력보상부(400)는 상기 연결 부위에 배치되는 댐퍼와, 상기 댐퍼에 결합된 스프링을 포함한다. 중력보상부(400)용 댐퍼와 스프링의 기본적인 결합 구성은 중량물 지지용 가스 스프링 또는 신축 지지 장치의 구성과 동일하므로, 본 실시예의 설명에서 생략될 수 있다.

중력보상부(400)는 중력에 의해 회전부(220), 제 1 링크기구(230), 제 2 링크기구(250), 다축지지부(300) 및 모발이식장치(10) 중 어느 하나 또는 하나 이상의 자세가 무너지는 것을 방지하고 그 자세를 유지할 수 있도록, 탄성력 및 댐핑력을 발생할 수 있다.

회전부(220) 등을 포함한 스탠드 조립체가 외력에 의한 힘에 버텨야 할 때, 중력보상부(400)는 임시 고정 상태를 유지하는 역할을 담당할 수 있다. 예컨대, 모발이식장치(10)의 바늘이 두피 등을 관통할 때의 반발력에 버티는 상쇄력이 중력보상부(400)에서 발생됨에 따라, 스탠드 조립체의 자세가 안정되게 고정될 수 있다.

중력보상부(400)는 제 1 중력보상부(410) 내지 제 6 중력보상부(460) 중 어느 하나일 수 있다.

제 1 중력보상부(410)는 본체(100)와 회전부(220)의 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 제 1 중력보상부(410)의 댐퍼용 실린더몸체의 끝단은 피봇 조인트 형식으로 형성되어 있어서, 본체(100)의 피봇 조인트 결합 부위에 결합될 수 있다.

또한, 제 1 중력보상부(410)의 댐퍼용 실린더몸체에 결합된 이동샤프트의 끝단도 피봇 조인트 형식으로 형성되어 있어서, 회전부(220)의 제 1 연결판(222)의 정면의 피봇 조인트 결합 부위에 결합될 수 있다.

즉, 제 1 중력보상부(410)에서는 일측 피봇 조인트 결합 부위가 지점이고, 타측 피봇 조인트 결합 부위가 다른 지점라고 할 때, 스프링이 지점대 지점간 연결을 통해 중력 보상 효과를 발생할 수 있다.

이와 같은 피봇 조인트 결합 방식을 이용하여 제 2 중력보상부(420) 내지 제 6 중력보상부(460)도 해당 설치 위치에 결합 또는 연결될 수 있다.

피봇 조인트 결합 부위는 하기의 각종 조인트핀에 마련될 수도 있다.

또한, 제 2 중력보상부(420)는 제 1 조인트핀 쌍의 상부조인트핀(223)과 제 1 링크 쌍의 하부링크(232)의 사이에 연결된다.

또한, 제 3 중력보상부(430)는 제 3 조인트핀 쌍의 상부조인트핀(235)과 상기 제 2 링크 쌍의 하부링크(252)의 사이에 연결된다.

또한, 제 4 중력보상부(440)는 제 3 연결판(256)과 상기 제 1 짐벌링크(310)의 사이에 연결된다.

또한, 제 5 중력보상부(450)는 제 1 짐벌링크(310)와 제 2 짐벌링크(320)의 사이에 연결된다.

또한, 제 6 중력보상부(460)는 제 2 짐벌링크(320)와 모발이식장치(10)의 사이에 연결된다.

이러한 다수의 중력보상부(400)는 위치 조절암(200)의 수직 평면 방향에서 관절과 같이 작동될 수 있는 위치 조절암(200)의 중력 보상 메커니즘의 불완전성을 보완하는 역할을 담당할 수 있다.

이러한 다수의 중력보상부(400)는 기하학적 기구물이거나, 페달 또는 버튼을 이용한 제어 신호에 따라 중력보상부(400)의 전체 길이가 신장 또는 축소되는 선형모터와 같은 전자 제어식 장치로 구성될 수도 있다.

도 5는 도 1에 도시된 관절별 중력보상부용 비원형 풀리의 설치 구조를 설명하기 위한 확대도이고, 도 6은 도 5의 응용예로서 비원형 풀리의 다른 설치 구조를 설명하기 위한 확대도이다.

도 5 또는 도 6을 참조하면, 중력보상부(400a, 400b)는 향상된 중력 보상 메커니즘을 형성하도록 타원형 단면 또는 비원형 단면을 갖는 풀리(401, 402, 403, 404)(pulley)를 더 포함할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 스프링(405)이 지점대 지점간 연결을 통해 중력 보상 효과를 기대할 수 있지만, 이상적인 중력 보상 효과를 얻지 못할 수 있다.

부연 설명하면, 중력 보상이 잘 되는 구간이 있고 잘 되지 않는 구간이 있다.

예컨대, 지면을 기준으로 가반하중을 받고 있는 위치 조절암(200)의 제 1 링크기구(230)의 각도가 45도 내외일 때 중력 보상이 이루어지도록 제 2 중력보상부(420)의 스프링의 탄성력 또는 탄성계수가 고정값으로 정해질 수 있다.

하지만 이런 경우, 제 1 링크기구(230)가 각도 30도에서 아래로 처지게 되거나, 각도 60도에서 들려서 올라가는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 도 5 또는 도 6에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 비원형 풀리(401, 402, 403, 404)가 이용된다.

예컨대, 도 5 또는 도 6을 참조하면, 중력 보상이 가능한 중력보상부(400a, 400b)는, 중력보상부(400a, 400b)의 일측 끝단이 링크 쌍의 하부링크에 연결되고, 상기 중력보상부(400a, 400b)의 타측 끝단이 타원형 단면 또는 비원형 단면을 갖는 풀리(401, 402, 403, 404)에 감겨있는 와이어(405b)에 연결되어 있다.

각 와이어(405b)의 끝단(405a)은 해당 풀리(401, 402, 403, 404)의 고정홈(407)에 결합된다.

와이어(405b)는 탄성을 갖는 스트립 또는 선형 부재를 지칭하는 것으로서, 풀리 외주면에 감겨졌다가 풀리고, 그 결과, 중력보상부(400a, 400b)를 지지하기 위한 와이어(405b)의 지지 위치 및 지지 각도가 풀리 외주면의 프로파일 형상에 대응하게 변하게 하는 역할을 담당한다.

여기서, 풀리(401, 402, 403, 404)는, 제 1 링크 쌍(230)의 상부링크의 일측, 제 2 링크 쌍의 상부링크의 일측, 회전부(220)의 일측, 제 2 연결판(237)의 일측 중 어느 하나에 고정될 수 있다.

즉, 도 5의 좌측부의 풀리(402)는 제 1 링크 쌍(230)의 상부링크의 일측인 제 1 조인트핀 쌍의 상부조인트핀(223)의 주위에 고정되거나, 도 5의 우측부의 풀리(401)은 제 2 링크 쌍의 상부링크의 일측인 제 3 조인트핀 쌍의 상부조인트핀(235)의 주위에 고정된다.

또한, 도 6의 좌측부의 풀리(404)는 회전부(220)의 일측에 고정되거나, 도 6의 우측부의 풀리(403)은 제 2 연결판(237)의 일측에 고정될 수 있다.

그림으로 도시되지 않았지만, 도 5의 좌측 제 2 중력보상부(420)의 위치를 변경하여서, 제 2 중력보상부의 일측이 제 1 링크 쌍의 상부링크의 일측(예: 링크의 중앙부 또는 좌측)에 고정되고, 제 2 중력보상부의 타측이 와이어의 일측에 연결되고, 이 와이어의 타측은 다시 비원형 풀리에 감기고, 이 비원형 풀리가 상기 제 1 링크 쌍의 하부링크의 일측(예: 링크의 우측 또는 제 2 조인트핀 쌍의 하부조인트핀의 주위, 즉 하부조인트핀이 위치한 제 2 연결판에 고정될 수 있다.

그림으로 도시되지 않았지만, 마찬가지로, 도 5의 우측 중력보상부(400a)의 위치를 변경하여서, 우측 중력보상부의 일측이 제 2 링크 쌍의 상부링크의 일측(예: 링크의 중앙부 또는 좌측 또는 상측)에 고정되고, 우측 중력보상부의 타측이 와이어의 일측에 연결되어, 이 와이어의 타측인 끝단은 다시 비원형 풀리에 감기고, 이 비원형 풀리는 상기 제 2 링크 쌍의 하부링크의 일측(예: 링크의 우(하)측 또는 제 4 조인트핀 쌍의 하부조인트핀의 주위, 즉 제 3 연결판에 고정될 수 있다.

그림으로 도시되지 않았지만, 마찬가지로, 도 6의 좌측 제 2 중력보상부(420)와 우측 중력보상부(400b)의 고정 위치도 앞서 설명한 것과 동일하게 변경되어 설치될 수 있다. 즉, 도 6의 좌측 제 2 중력보상부의 일측이 제 1 링크 쌍의 상부링크의 일측(예: 링크의 중앙부 또는 좌측)에 고정되고, 좌측 제 2 중력보상부의 타측이 와이어의 일측에 연결되어, 이 와이어의 타측은 비원형 풀리에 감기고, 이 비원형 풀리는 상기 제 2 연결판의 일측에 고정될 수 있다. 도 6의 우측 중력보상부의 위치 또한 위의 설명과 유사 또는 동일하게 변경될 수 있다.

시뮬레이션을 통해서 확인하 결과, 지면을 기준으로 가반하중을 받고 있는 위치 조절암(200)의 제 1 링크기구(230)의 각도는 미리 정한 각도 구간(예: 30도 내지 60도) 중 어느 하나의 각도가 되더라도, 해당 각도에서 중력 보상을 실현할 수 있다. 즉, 와이어(405b)는 해당 비원형 풀리(401)에서 풀리거나 감기기 때문에, 제 2 중력보상부(420)의 탄성계수가 가변 될 수 있다.

또한, 미 도시된 모터 작동식 캠(cam)이 더 사용될 수 있다. 캠은 스프링(405)의 연장 방향에 수직한 방향으로 접촉하여 누르듯이 회전함에 따라, 스프링(405)을 팽팽하게 또는 느슨하게 유지하는 수단일 수 있다.

이러한 캠을 이용하여 스프링(405)의 탄성력 또는 탄성계수가 가변 될 수 있고, 캠의 회전량 시뮬레이션을 통해서 적절히 정해질 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 각 풀리(401, 402, 403, 404)는 위치 조절암(200)의 움직임을 더욱 부드럽게 유도하면서, 다양한 각도 구간에서 이상적인 중력 보상을 실현할 수 있는 장점이 있다. 풀리(401, 402, 403, 404)는 다른 모든 중력보상부에도 적용 될 수도 있다.

도 7은 도 1에 도시된 다축지지부의 응용예를 설명하기 위한 확대도이다.

도 7을 참조하면, 다축지지부(300a)는 제 1 짐벌링크(310)와 제 2 짐벌링크(320) 사이에 회전 가능하게 결합된 제 3 짐벌링크(330)를 더 포함한다.

또한, 제 7 중력보상부(470)는 앞서 설명한 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크 사이에 연결된 제 5 중력보상부를 대신하여, 제 1 짐벌링크(310)와 제 3 짐벌링크(330)의 사이에 연결되어 있을 수 있다.

또한, 제 8 중력보상부(480)는 제 3 짐벌링크(330)와 제 2 짐벌링크(320)의 사이에 연결되어 있다.

질량이동부(500)는 모발이식장치(10)에 대한 힘전달 관계가 성립되도록, 모발이식장치(10)에 연결, 탑재, 부착 중 어느 하나의 방법으로 설치될 수 있다. 즉, 설계변경을 통해서, 질량이동부(500)의 질량체는 모발이식장치(10)의 내부, 제 7 조인트핀(321)의 내부, 제 7 조인트핀(321)의 외부 및 모발이식장치(10)의 외부 중 어느 하나에 배치될 수 있다.

다만, 설명의 용이성을 위하여, 질량이동부(500)는 모발이식장치(10)의 내부에 설치된 것을 기준으로 설명될 수 있다.

질량이동부(500)는, 모발이식장치(10)의 바늘이 상기 이식부위에 삽입될 때 발생되는 반발력의 작용 방향을 기준으로, 저장된 위치에너지를 운동에너지로 변환 또는 방출하여서, 상기 반발력을 상쇄한다.

질량이동부(500)가 위치에너지를 저장하고, 저장된 위치에너지를 운동에너지로 변환 또는 방출하는 원리는 도 8 내지 도 12를 통해 상세히 설명된다.

3차원상에 있는 물체(예: 모발이식장치(10) 또는 엔드이펙터)의 자세의 자세를 표현하기 위해서는 적어도 6개의 파라미터가 필요하다. 즉, 물체의 자세 구현을 위해 6 자유도가 요구될 수 있다. 6 자유도 중 3개는 물체의 위치를, 다른 3개는 물체의 자세(각도)를 표현할 수 있다.

따라서 본 실시예에서 모발이식장치(10)의 자세(예: 배치 각도)를 자유롭게 바꾸기 위해서는 다축지지부(300a)이 적어도 3개의 관절로 이루어져야 한다.

그러나 3개의 관절로만 다축지지부(300a)을 구성할 경우, 특정한 자세에서 특이성(singularity)을 가지게 되어 순간적으로 원하는 움직임을 얻을 수 없게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 다축지지부(300a)는 제 3 짐벌링크(330)를 더 구비하여 앞서 도 1의 다축지지부(300)의 관절의 수에 비하여 증가된 관절 개수를 갖는다.

다축지지부(300a)는 제 3 짐벌링크(330)에 의해 다중화(Redundancy) 구조를 갖는다. 여기서, 다중화 구조는 다축지지부(300a) 내에서 제 1 짐벌링크(310) 또는 제 2 짐벌링크(320)에 의한 배치 각도 조절시 장애가 발생되더라도 제 3 짐벌링크(330)가 그 장애를 보상할 수 있도록 작동되는 메커니즘을 의미할 수 있다. 즉, 다축지지부(300a)는 4개 이상의 관절로 구성되어서 자세 또는 각도 제어시의 링크 록크(예: gimbal lock) 등과 같은 특이점(singularity)을 제거할 수 있다.

특히, 모발이식장치(10)가 동일한 자세를 가지더라도, 다축지지부(300a)의 자세는 다양하게 바뀔 수 있다. 이러한 다축지지부(300a)의 자세를 안정화시키기 위해서는 역시 앞서 설명한 제 4 중력보상부(440a), 제 6 중력보상부(460), 제 7 중력보상부(470), 제 8 중력보상부(480)이 사용된다.

다축지지부(300a)의 제 4 중력보상부(440a)는 다른 중력보상부(460, 470, 480)에 비해 큰 용량 또는 다른 용량을 가질 수 있다.

예컨대, 네 개의 다축지지부(300a) 관절 중 첫번째 관절과 관련된 제 4 중력보상부(440a)는 용량이 상대적으로 큰 댐퍼 및 스프링을 구비하되, 나머지 세 개의 관절과 관련된 중력보상부(460, 470, 480)가 용량이 상대적으로 작은 댐퍼 및 스프링을 구비할 수 있다.

이러한 경우 첫번째 관절과 관련된 제 1 짐벌링크(310)의 움직임이 다른 관절과 관련된 제 3 짐벌링크(330), 제 2 짐벌링크(320), 모발이식장치(10)의 움직임에 비해 제한되고, 평소에는 나머지 세 관절과 관련된 제 3 짐벌링크(330), 제 2 짐벌링크(320), 모발이식장치(10)가 주로 움직이다가 특이점 주위에서 첫번째 관절과 관련된 제 1 짐벌링크(310)가 움직이게 될 수 있다. 나머지 관절에 비해 상대적으로 제약(예: 댐핑 등)을 크게 주는 관절은 첫번째가 아닌 다른 관절(들)이 될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 모발이식장치의 내부에 설치되는 질량이동부의 구성을 설명하기 위한 확대도이고, 도 9 내지 도 12는 도 8에 도시된 질량이동부의 작동을 설명하기 위한 정면도들이다.

질량이동부(500)는 다축지지부와 모발이식장치(10)가 서로 연결되는 제 7 조인트핀(321)의 내부에 배치된 질량체(510)와, 질량체(510)의 저부에 연결된 수직이동샤프트(520)를 포함한다.

수직이동샤프트(520)는 질량체(510)의 저면에 상단부를 연결하고 상기 상단부로부터 모발이식장치(10)의 상부통로(11)를 경유하여 모발이식장치(10)의 내부 공간부(12)까지 연장된 연결축부(521)와, 연결축부(521)의 아래쪽을 기준으로, 상기 연결축부(521)의 측면에서 상경사 방향으로 돌출되고 탄성력을 갖는 걸림쇠(522)와, 상기 연결축부(521)의 하단부에 형성된 슬라이딩 연결부(523)를 포함한다.

슬라이딩 연결부(523)는 연결축부(521)의 하단부에서 양측 방향으로 돌출된 연결핀 부위를 갖는다.

질량이동부(500)는 제 7 조인트핀(321)의 내부를 기준으로 질량체(510)의 저면과 모발이식장치(10)의 상면 사이에 배치되며, 상기 수직이동샤프트(520)에 끼워진 에너지 저장 또는 방출용 탄성체(530)를 포함한다. 예컨대, 탄성체(530)는 코일 스프링일 수 있다.

압축된 탄성체(530)의 릴리싱 또는 신장으로 인하여, 질량체(510)가 움직이거나 튀어 올라가는 동작과 같이, 질량체(510)의 발사에 따른 동역학적 에너지가 발생된다.

즉, 질량체(510)를 발사시키면 모발이식장치(10)에 작용하는 힘은 발사된 질량체(510)와 반대 방향이므로, 이식에 의한 반발력의 방향과 질량체(510)의 발사 방향은 같아야 한다. 예를 들어, 모발이식장치(10)를 수직 방향으로 내려 꽂는 경우, 두피에 의해 바늘 또는 모발이식장치(10)가 받는 힘의 방향은 위쪽이고, 이를 상쇄시키기 위해서는 질량체(510)를 위로 발사시키는 것이 바람직하다.

탄성체(530)는 걸림쇠(522)의 위쪽에 해당하는 수직이동샤프트(520)의 연결축부(521)에 삽입되어 있다.

질량이동부(500)는 내부 공간부(12)에 배치되며, 수직이동샤프트(520)의 슬라이딩 연결부(523)에 결합되는 장공(541)이 형성되어 있는 크랭크샤프트(540)를 포함한다.

크랭크샤프트(540)는 모발이식장치(10)의 상부통로(11)에 삽입될 수 있을 정도로 작게 형성되거나, 모발이식장치(10)의 상부통로(11) 또는 모발이식장치(10)의 내부 공간부(12)과 간섭되지 않는 범위 내에서 설계될 수 있다.

질량이동부(500)는 수직이동샤프트(520)의 반대쪽에 해당하는 크랭크샤프트(540)의 일측 단부를 회전시키도록, 크랭크샤프트(540)에 일측 단부를 연결하고 타측 단부가 모터샤프트(561)에 연결된 입력링크부(550)를 포함한다.

여기서, 입력링크부(550)는 모터샤프트(561)의 회전에 의해 회전한다. 입력링크부(550)의 회전은 크랭크샤프트(540)를 통해 직선 왕복 운동으로 변환된다.

변형예로서, 도시되어 있지는 않지만, 질량이동부(500)는 제 7 조인트핀(321)의 외부, 모발이식장치(10)의 내부 및 모발이식장치(10)의 외부 중 어느 하나에 설치 또는 부설되는 것도 가능하다.

이때, 크랭크샤프트(540)가 직선 왕복 운동 중 하향 이동시에는, 수직이동샤프트(520)의 슬라이딩 연결부(523)가 장공(541)의 상단부위에 접촉함으로써, 수직이동샤프트(520)를 잡아 당긴다.

그러나, 크랭크샤프트(540)가 직선 왕복 운동 중 상향 이동시에는, 수직이동샤프트(520)의 슬라이딩 연결부(523)가 장공(541)을 따라 슬라이딩 되기 때문에, 수직이동샤프트(520)를 밀어 줄 수 없게 된다(예: 도 11 참조).

질량이동부(500)는 내부 공간부(12)에 배치되고, 모터하우징이 내부 공간부의 구조물에 고정 되어 있으며, 상기 모터샤프트(561)를 회전시키는 반발력제어모터(560)를 포함한다. 반발력제어모터(560)는 기어 모터일 수 있고, 모터샤프트(561)는 반발력제어모터(560)에 일체형으로 결합된 기어박스의 출력샤프트 일 수 있다.

질량이동부(500)는 모발이식장치(10)의 바늘이 두피를 관통 또는 이식부위에 삽입되는 타이밍에 대응하여 상기 걸림쇠(522)를 상부통로(11) 쪽으로 밀어 넣는 푸시로드(571)를 갖는 스위칭장치(570)를 포함한다.

스위칭장치(570)는 입력되는 제어신호에 따라 푸시로드(571)를 전진시켜서 상기 걸림쇠(522)를 상부통로(11) 쪽으로 밀어 넣고, 그 이후 원래 위치로 복귀하도록 구성되어 있다. 이러한 스위칭장치(570) 및 푸시로드(571)은 걸림쇠(522)의 릴리싱 수단이다.

스위칭장치(570)는 상부통로(11)의 시작 입구(예: 통로 저부 테두리 표면)의 주변으로 내부 공간부(12)의 천장에 설치되어 있다. 푸시로드(571)는 스위칭장치(570)와 걸림쇠(522) 사이에서 수평하게 이동되도록 스위칭장치(570)에 결합되어 있다.

스위칭장치(570)는 제어부의 제어 신호에 따라 푸시로드(571)를 전진 또는 후진시키는 구동장치 및 신호처리부(미 도시)를 더 구비한다.

더욱 세부적으로, 스위칭장치(570)는 모발이식장치(10)의 바늘이 이식부위에 삽입되는 타이밍을 체크하도록 모발이식장치(10)의 제어부에 접속되고, 모방이식장치(10)에 설치된 센서부(미 도시)와, 센서부의 타이밍 체크에 따라서 상기 제어부가 출력하는 작동 제어 신호에 의해 푸시로드(571)를 전진시킨 후, 상기 푸시로드(571)를 원래 위치로 복귀시키는 상기 구동장치와 같은 선형모터를 포함할 수 있다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 반발력제어모터(560)의 구동(예: 회전)이 이루어지면, 입력링크부, 크랭크샤프트 및 수직이동샤프트의 기구적 동력 전달에 의해서, 질량체(510)를 모발이식장치(10) 쪽으로 잡아 당기고, 이와 동시에 탄성체(530)를 압축하여 도 10과 같은 상태가 된다.

이렇게 특정 위치까지 질량체(510)가 당겨지고, 이후, 걸림쇠(522)가 모발이식장치(10)의 상부통로(11)의 저부 밖으로 튀어나와서, 걸림쇠(522)의 끝단이 상부통로(11)의 시작 입구(예: 통로 저부 테두리)의 주변으로 내부 공간부(12)의 천장의 표면에 걸리듯이, 질량체(510)의 위치 고정, 즉 록킹이 이루어진다.

즉, 질량체(510)가 탄성력에 의해 지지되면서 이동되었기 때문에, 질량이동부(500)에는 이러한 탄성체(530) 및 질량체(510)에 의해 위치에너지가 저장된다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 모발이식장치(10)의 바늘(30)이 두피(S)를 관통하는 순간, 스위칭장치(570)는 푸시로드를 전진시키고, 푸시로드의 끝단이 걸림쇠(522)와 접촉함으로써, 걸림쇠(522)를 상부통로(11) 쪽으로 밀어 넣는다.

그 순간, 압축되어 있던 탄성체(530)가 탄성력 또는 탄성반발력에 의해 원래 상태로 신장되듯이 방출되어서, 질량체(510)가 위로 튀어 올라간다.

즉, 질량체(510)가 위로 튀어 올라가는 것은 저장해둔 위치에너지가 운동에너지로 변환 또는 방출되는 것을 의미한다.

이러한 질량체(510)의 방출된 운동에너지는 바늘(30)로 인해 두피를 관통하며 생긴 반발력을 상쇄시킨다. 이과 같은 작용은 다른 바늘들을 순차적으로 삽입하거나 삽입하는 것을 준비하는 과정 동안 반복적으로 이루어질 수 있다.

한편, 중량이 상대적으로 모발이식장치(10)의 중량보다 더 큰 고중량 질량체(미 도시)를 사용할 경우에는, 모발이식장치(10)의 저부로 튀어나온 바늘(30)이 두피(S)에 밀착된 상태로 사용할 수 있다. 이러한 상태에서 질량체가 잡아 당겨지고, 스위칭장치(570)는 푸시로드를 전진시켜서, 걸림쇠(522)를 상부통로(11) 쪽으로 밀어 넣을 수 있다.

이때 질량체(510)는 역시 위로 튀어나지만, 질량체(510)가 모발이식장치(10)의 중량보다 크기 때문에, 모발이식장치(10)가 미세하게 하부로 이동하여 바늘(30)이 두피(S)를 관통할 수도 있다.

또한, 위에서 설명한 탄성체(530)를 압축하여 위치에너지를 저장하는 방법이 기구물인 질량이동부(500)에 부착된 반발력제어모터(560)의 회전에 의해서가 아닌, 공압이 될 수도 있다. 예컨대, 제 7 조인트핀(321)의 위쪽으로 연결된 튜브(미 도시)를 통해 필요한 시점에 밸브를 열어서, 외부의 압축 공기 장치로부터 제공되는 압축 공기가 들어오도록 하여, 질량체(510)의 위쪽의 압력이 높아지며 이 힘에 의해 탄성체(530)가 압축되어 위치에너지가 저장될 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 도 8을 통해 설명된 작동에 관여하는 구성 요소들은 유체(예: 압축 공기)를 후방으로 분출할 수 있는 튜브, 밸브로 대체될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 모발이식장치 30 : 바늘
100 : 본체 200 : 위치 조절암
300 : 다축지지부 400 : 중력보상부
500 : 질량이동부 510 : 질량체

Claims (12)

1. 모발이식장치의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 탑재하고 있는 본체;
   상기 모발이식장치가 상기 본체로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 상기 본체를 기반으로 다수의 관절에 의해 회전 또는 위치 조절이 가능한 위치 조절암; 및
   상기 위치 조절암의 끝단과 상기 모발이식장치의 사이에서 회전 가능하게 연결되고, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 가짐에 따라, 다수의 관절 축선 방향이 상기 모발이식장치의 무게중심에 일치되어 상기 모발이식장치의 배치 각도를 조절하는 다축지지부를 포함하고,
   상기 위치 조절암은
   상기 본체의 상면에 회전 가능하게 연결되는 회전부;
   상기 회전부에 회전 가능하게 연결되되, 상호 이격되어 평행하게 배치된 제1 링크 쌍(Link couple)을 포함하는 제1 링크기구; 및
   상기 제1 링크기구와 상기 다축지지부 사이에서 회전 가능하게 연결되되, 상호 이격되어 평행하게 배치된 제2 링크 쌍을 포함하는 제2 링크기구를 포함하는 것인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체는 상기 본체의 저면에 다수의 바퀴를 구비하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전부는
   상기 본체의 상면에 설치된 회전 지지샤프트에 회전 가능하게 결합된 보스(boss)와, 상기 보스의 일측에서 일체형으로 돌출된 제1 연결판과, 상기 제1 연결판에 배치되고 상기 제1 링크 쌍에 각각 회전 가능하게 연결되는 제1 조인트핀 쌍을 포함하고,
   상기 제1 링크기구는
   상기 제1 링크 쌍의 끝단에 연결되는 제2 조인트핀 쌍과, 일단에 상기 제2 조인트핀 쌍이 배치되고 타단이 상기 제2 링크 쌍과 회전 가능하게 연결되는 제3 조인트핀 쌍이 배치되어 있는 제2 연결판을 포함하고,
   상기 제2 링크기구는
   일단에 상기 제2 링크 쌍의 끝단에 연결되는 제4 조인트핀 쌍이 배치되고, 제5 조인트핀이 일측면에 배치되어 있는 제3 연결판을 포함하는 것인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 다축지지부는,
   상기 제 2 링크기구의 상기 제 5 조인트핀에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 연장되며 타측 단부에 제 6 조인트핀이 배치되어 있는 제 1 짐벌링크, 및
   상기 제 6 조인트핀에 회전 가능하게 결합되어 있는 일측 단부로부터 연장되며 타측 단부에 제 7 조인트핀이 배치되어 있는 제 2 짐벌링크를 포함하고,
   상기 제 7 조인트핀의 끝단에는 모발이식장치가 회전 가능하게 결합되어 있으며, 상기 모발이식장치는 상기 제 2 짐벌링크의 내측 곡면과 접하는 링크 공간 안쪽에 배치되어 있는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 다축지지부는,
   상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크 사이에 회전 가능하게 결합된 제 3 짐벌링크를 더 포함하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 위치 조절암은,
   상기 본체, 상기 회전부, 상기 제 1 링크기구, 상기 제 2 링크기구, 상기 다축지지부 및 상기 모발이식장치가 서로 회전 가능하게 연결되는 각각의 연결 부위의 일측과 타측 사이에 각각 장착되어서 카운터밸런싱을 수행하는 중력보상부를 더 포함하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 중력보상부는,
   상기 연결 부위에 배치되는 댐퍼와,
   상기 댐퍼에 결합된 스프링을 포함하고,
   중력에 의해 상기 회전부, 상기 제 1 링크기구, 상기 제 2 링크기구, 상기 다축지지부 및 상기 모발이식장치 중 어느 하나 또는 하나 이상의 자세가 무너지는 것을 방지하고 그 자세를 유지할 수 있도록, 탄성력 및 댐핑력을 발생하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 중력보상부는,
   상기 본체와 상기 회전부의 사이에 연결되는 제 1 중력보상부와,
   상기 제 1 조인트핀 쌍의 상부조인트핀과 상기 제 1 링크 쌍의 하부링크의 사이에 연결되는 제 2 중력보상부와,
   상기 제 3 조인트핀 쌍의 상부조인트핀과 상기 제 2 링크 쌍의 하부링크의 사이에 연결되는 제 3 중력보상부와,
   상기 제 3 연결판과 상기 제 1 짐벌링크의 사이에 연결되는 제 4 중력보상부와,
   상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크의 사이에 연결되는 제 5 중력보상부와,
   상기 제 2 짐벌링크와 상기 모발이식장치의 사이에 연결되는 제 6 중력보상부를 포함하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 중력보상부는,
   상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크 사이에 연결된 제 5 중력보상부를 대신하여 상기 제 1 짐벌링크와 상기 제 3 짐벌링크의 사이에 연결된 제 7 중력보상부와,
   상기 제 3 짐벌링크와 상기 제 2 짐벌링크의 사이에 연결된 제 8 중력보상부를 더 포함하는 것
   인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 중력보상부는,
    상기 중력보상부의 일측 끝단이 링크 쌍의 하부링크에 연결되고, 상기 중력보상부의 타측 끝단이 타원형 단면 또는 비원형 단면을 갖는 풀리(pulley)에 감겨있는 와이어에 연결되고,
    상기 풀리는, 제 1 링크 쌍의 상부링크의 일측, 제 2 링크 쌍의 상부링크의 일측, 회전부의 일측, 제 2 연결판의 일측 중 어느 하나에 고정된 것
    인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
    
11. 모발이식장치의 작동에 필요한 장치 또는 동력원을 탑재하고 있는 본체;
    상기 본체로부터 모낭 유닛을 심기 위한 이식부위까지 이동되도록, 다수의 관절에 의해 상기 본체를 기반으로 회전 또는 위치 조절이 가능하게 상기 본체에 결합되는 위치 조절암;
    상기 위치 조절암의 끝단에 결합되며, 짐벌(gimbal) 또는 구면 링크기구(spherical linkage) 구조를 갖고, 다수의 관절 축선 방향이 모발이식장치의 무게중심에 일치되어 있으며, 상기 모발이식장치와 회전 가능하게 연결되어서, 상기 이식부위에 대한 상기 모발이식장치의 배치 각도를 조절하는 다축지지부; 및
    상기 모발이식장치의 내부에 설치되며, 스프링의 탄성 등에 의해 위치 에너지를 저장 및 방출하는 질량이동부;를 포함하고,
    상기 질량이동부는, 상기 모발이식장치의 바늘이 상기 이식부위에 삽입될 때 발생되는 반발력의 작용 방향을 기준으로, 저장된 위치에너지를 운동에너지로 변환 또는 방출하여서, 상기 반발력을 상쇄하는 것
    인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 질량이동부는,
    상기 다축지지부와 상기 모발이식장치가 서로 연결되는 제 7 조인트핀의 내부, 모발이식장치의 내부, 제 7 조인트핀의 외부 및 모발이식장치의 외부 중 어느 하나에 배치된 질량체와,
    상기 질량체의 저면에 상단부를 연결하고 상기 상단부로부터 상기 모발이식장치의 상부통로를 경유하여 상기 모발이식장치의 내부 공간부까지 연장된 연결축부, 상기 연결축부의 측면에서 상경사 방향으로 돌출되고 탄성력을 갖는 걸림쇠, 상기 연결축부의 하단부에 슬라이딩 연결부가 형성된 수직이동샤프트와,
    상기 질량체의 저면과 상기 모발이식장치의 상면 사이에 배치되며, 상기 수직이동샤프트에 끼워진 에너지 저장 또는 방출용 탄성체와,
    상기 내부 공간부에 배치되며, 상기 수직이동샤프트의 상기 슬라이딩 연결부에 결합되는 장공이 형성되어 있는 크랭크샤프트와,
    상기 크랭크샤프트에 일측 단부를 연결하고 타측 단부가 모터샤프트에 연결된 입력링크부,
    상기 내부 공간부에 배치되며, 상기 모터샤프트를 회전시키는 반발력제어모터, 및
    상기 모발이식장치의 바늘이 상기 이식부위에 삽입되는 타이밍에 대응하여 상기 걸림쇠를 상기 상부통로 쪽으로 밀어 넣는 트리거장치를 포함하는 것
    인 모발이식장치 지지용 스탠드 조립체.
    

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