KR102289065B1 - Magnetic navigation system and method for controlling micro robot using the system - Google Patents

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Abstract

자기 구동시스템이 개시된다. 자기 구동시스템은 제1자기장 생성부; 작동영역을 사이에 두고 상기 제1자기장 생성부와 마주 배치되는 제2자기장 생성부; 및 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 이동 모듈을 포함한다.A magnetic drive system is disclosed. The magnetic drive system includes a first magnetic field generator; a second magnetic field generator disposed to face the first magnetic field generator with an operation region interposed therebetween; and a moving module for moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator.

Description

자기 구동시스템 및 이를 이용한 마이크로 로봇 제어 방법{Magnetic navigation system and method for controlling micro robot using the system}Magnetic drive system and micro-robot control method using the same

본 발명은 자기 구동시스템 및 이를 이용한 마이크로 로봇 제어 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 마그네틱 로봇의 움직임을 제어할 수 있는 자기 구동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic drive system and a microrobot control method using the same, and more particularly, to a magnetic drive system capable of controlling the movement of a magnetic robot.

내부에 자석이 장착된 마그네틱 로봇은 자기 구동 시스템이 생성하는 외부 자기장에 의해 자기토크와 자기력을 받아 구동하게 되며, 원격으로 정밀제어가 가능하여 많은 부위에 적용 및 연구개발이 진행되고 있다. 대표적으로 소화기계에 적용된 자기 구동형 캡슐형 내시경, 심장 부정맥 치료에 적용된 마그네틱 카테터 등이 있으며, 이 외에도 폐색성 혈관 치료를 위한 혈관치료용 마그네틱 로봇, 안구 내 약물전달을 위한 마이크로 로봇, 조직 내 표적 약물전달을 위한 자기 나노 입자 등이 있다.A magnetic robot equipped with a magnet inside is driven by receiving magnetic torque and magnetic force by the external magnetic field generated by the magnetic drive system. Representative examples include magnetically driven capsule endoscopes applied to the digestive system, magnetic catheters applied to cardiac arrhythmias, etc. In addition, magnetic robots for vascular therapy for occlusive vascular treatment, micro-robots for intraocular drug delivery, and intra-tissue targets and magnetic nanoparticles for drug delivery.

이와 같이 마그네틱 로봇이 적용되는 인체 부위 및 병변부의 위치는 매우 다양하다. 이러한 마그네틱 로봇의 구동 및 제어의 핵심은 외부 자기장을 생성하는 자기 구동시스템이다. 그러나 기존의 자기 구동 시스템들은 자기장을 생성하는 전자석의 위치 및 배치형태가 고정되어 있어 병변부의 위치 및 특성을 고려하지 못해 비효율적으로 자기장을 생성 및 제어하였다. 또한 자기 구동 시스템이 매우 무겁고 큰 부피를 가져 보관 및 배치에 있어 큰 제약이 있다. 이러한 자기장 구동 시스템의 한계는 마그네틱 로봇이 적용 가능한 질환 및 생성 가능한 운동 등의 한계로 이어진다.As described above, the position of the body part and the lesion part to which the magnetic robot is applied is very diverse. The core of driving and controlling such a magnetic robot is a magnetic drive system that generates an external magnetic field. However, the existing magnetic drive systems inefficiently generate and control the magnetic field because the position and arrangement of the electromagnets that generate the magnetic field are fixed, so the position and characteristics of the lesion cannot be considered. In addition, the magnetic drive system is very heavy and has a large volume, which places great restrictions on storage and placement. The limitations of such a magnetic field drive system lead to limitations such as diseases applicable to magnetic robots and possible movements.

본 발명은 병변부에 따라 작동 영역의 위치 및 크기를 최적화할 수 있는 자기 구동시스템을 제공한다.The present invention provides a magnetic drive system capable of optimizing the position and size of an operating area according to a lesion area.

또한, 본 발명은 신체에 밀착되어 마이크로 로봇의 움직임을 추적할 수 있는 자기 구동시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a magnetic drive system capable of tracking the movement of the micro-robot by being in close contact with the body.

또한, 본 발명은 자기 구동 시스템을 이용하여 마이크로 로봇의 움직임을 추적 및 제어할 수 있는 마이크로 로봇 제어 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a micro-robot control method capable of tracking and controlling the movement of the micro-robot using a magnetic drive system.

본 발명에 따른 자기 구동시스템은 제1자기장 생성부; 작동영역을 사이에 두고 상기 제1자기장 생성부와 마주 배치되는 제2자기장 생성부; 및 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 이동 모듈을 포함한다.A magnetic drive system according to the present invention includes a first magnetic field generator; a second magnetic field generator disposed to face the first magnetic field generator with an operation region interposed therebetween; and a moving module for moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator.

또한, 상기 제1자기장 생성부는, 링 형상의 제1백요크; 상기 제1백요크에 결합하는 제1코어; 및 상기 제1코어에 권선되는 제1코일을 포함하고, 상기 제2자기장 생성부는, 링 형상의 제2백요크; 상기 제2백요크에 결합하는 제2코어; 및 상기 제2코어에 권선되는 제2코일을 포함한다.In addition, the first magnetic field generating unit, a ring-shaped first back yoke; a first core coupled to the first back yoke; and a first coil wound around the first core, wherein the second magnetic field generator includes: a ring-shaped second back yoke; a second core coupled to the second back yoke; and a second coil wound around the second core.

또한, 상기 이동 모듈은 상기 제1백요크의 중심축과 상기 제2백요크의 중심축이 동일 선상에 위치하도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시킬 수 있다.Also, the moving module may move the first magnetic field generator and the second magnetic field generator so that a central axis of the first back yoke and a central axis of the second back yoke are positioned on the same line.

또한, 상기 이동 모듈은 상기 중심축 방향으로 상기 제1백요크와 상기 제2백요크의 사이 거리를 조절할 수 있다.In addition, the moving module may adjust a distance between the first back yoke and the second back yoke in the central axis direction.

또한, 상기 이동 모듈은 지지 축을 갖는 바디; 상기 지지 축에 결합하고, 상기 지지 축을 중심으로 회전가능한 회전 아암; 상기 회전 아암의 선단에 각각 장착되고, 제1축을 중심으로 회전 가능한 한 쌍의 연결 아암; 어느 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제2축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제1백요크를 지지하는 제1지지 아암; 및 다른 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제3축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제2백요크를 지지하는 제2지지 아암을 포함할 수 있다.In addition, the moving module may include a body having a support shaft; a rotary arm coupled to the support shaft and rotatable about the support shaft; a pair of connecting arms respectively mounted on the front end of the rotary arm and rotatable about a first axis; a first support arm mounted on a front end of one of the connecting arms, rotatable with respect to the connecting arm about a second axis parallel to the first axis, and supporting the first back yoke; and a second support arm mounted on the other end of the connecting arm, rotatable with respect to the connecting arm about a third axis parallel to the first axis, and supporting the second back yoke. .

또한, 상기 회전 아암은, 상기 지지 축과 결합하는 제1영역; 및 상기 제1영역과 상기 연결 아암들을 연결하며, 상기 회전 아암의 길이방향과 나란한 제2축을 중심으로 상기 제1영역에 대해 회전가능한 제2영역을 포함할 수 있다.In addition, the rotary arm may include a first region coupled to the support shaft; and a second region that connects the first region and the connection arms and is rotatable with respect to the first region about a second axis parallel to the longitudinal direction of the rotating arm.

또한, 상기 작동 영역에 형성된 자기장과, 상기 제1코어, 상기 제1백요크, 상기 제1지지 아암, 상기 한 쌍의 지지 아암, 상기 제2지지 아암, 상기 제2백요크, 상기 제2코어에 형성된 자기장은 폐자기 회로를 형성할 수 있다.In addition, the magnetic field formed in the operation region, the first core, the first back yoke, the first support arm, the pair of support arms, the second support arm, the second back yoke, the second core The magnetic field formed in the can form a closed magnetic circuit.

또한, 상기 제1백요크와 상기 제2백요크는 동일한 외경을 가질 수 있다.Also, the first back yoke and the second back yoke may have the same outer diameter.

또한, 상기 제1백요크는 상기 제2백요크보다 큰 외경을 가지고, 상기 제2백요크보다 큰 단면적을 가지며, 상기 제1코어는 상기 제2코어보다 큰 단면적을 가질 수 있다.In addition, the first back yoke may have a larger outer diameter than the second back yoke, a cross-sectional area larger than that of the second back yoke, and the first core may have a larger cross-sectional area than the second core.

또한, 상기 작동영역 내에 위치한 타겟의 위치 정보를 얻고, 상기 제1백요크의 중심축과 상기 제2백요크의 중심축이 상기 타겟과 동일 선상에 위치하도록 상기 이동 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In addition, it obtains the location information of the target located in the operation area, further comprising a control unit for controlling the moving module so that the central axis of the first back yoke and the central axis of the second back yoke are located on the same line with the target can do.

또한, 상기 제1백요크는 상기 제1코어와 핀 결합하고, 상기 제2백요크는 상기 제2코어와 핀 결합하고, 상기 제1백요크 및 상기 제2백요크는 각각 상기 핀을 중심으로 회동 가능할 수 있다.In addition, the first back yoke is pin-coupled to the first core, the second back yoke is pin-coupled to the second core, and the first back yoke and the second back yoke are each pin-coupled to the pin. may be able to rotate.

본 발명에 자기 구동시스템을 이용한 따른 마이크로 로봇 제어 방법은 영상 촬영부에서 촬영된 영상 정보릍 통해 병변부까지의 마이크로 로봇의 이동 경로를 계획하는 단계; 상기 마이크로 로봇이 위치하는 영역을 사이에 두고 자기 구동 시스템의 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 마주 배치시키고, 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부의 사이 공간에 작동 영역을 생성하는 자기 구동 시스템 배치단계; 및 상기 작동 영역이 상기 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 움직이도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 원격 시술단계를 포함할 수 있다.According to the present invention, a micro-robot control method using a magnetic drive system includes: planning a movement path of the micro-robot to a lesion area through only image information captured by an image capturing unit; The first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit of the magnetic drive system are disposed to face each other with the area in which the microrobot is located, and an operation area is created in the space between the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit a magnetic drive system arrangement step; and a remote operation step of moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator so that the operation area moves along the movement path of the micro-robot.

또한, 상기 제1자기장 생성부는, 링 형상의 제1백요크; 상기 제1백요크에 결합하는 제1코어; 및 상기 제1코어에 권선되는 제1코일을 포함하고, 상기 제2자기장 생성부는, 링 형상의 제2백요크; 상기 제2백요크에 결합하는 제2코어; 및 상기 제2코어에 권선되는 제2코일을 포함하며, 상기 원격 시술단계는 상기 제1백요크와 상기 제2백요크의 중심축이 상기 마이크로 로봇의 위치와 일치하도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시킬 수 있다.In addition, the first magnetic field generating unit, a ring-shaped first back yoke; a first core coupled to the first back yoke; and a first coil wound around the first core, wherein the second magnetic field generator includes: a ring-shaped second back yoke; a second core coupled to the second back yoke; and a second coil wound around the second core, wherein the remote treatment step includes: the first magnetic field generator and the first magnetic field generator so that the central axes of the first and second back yokes coincide with the positions of the micro-robot. The second magnetic field generator may be moved.

또한, 상기 원격 시술단계는, 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 지면과 나란한 XY평면상에서 스윙 이동시킬 수 있다.In addition, in the remote treatment step, the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit may swing and move on the XY plane parallel to the ground.

또한, 상기 원격 시술단계는, 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 지면에 수직한 Z축방향으로 개별적으로 이동시킬 수 있다.In addition, in the remote treatment step, the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit may be individually moved in the Z-axis direction perpendicular to the ground.

본 발명에 의하면, 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 병변부를 사이에 두고 작동 영역을 생성하고, 이동 모듈에 의해 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 사이 거리가 조절되므로, 병변부에 최적화된 작동 영역을 생성할 수 있다.According to the present invention, since the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit generate an operating region with the lesion part interposed therebetween, and the distance between the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit is adjusted by the moving module, the lesion part is formed. It is possible to create an operating area that is optimized for

또한, 본 발명에 의하면, 이동 모듈의 구동으로 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 신체에 밀착되고, 마이크로 로봇의 움직임을 따라 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 이동되므로, 마이크로 로봇의 움직임을 추적하며 작동 영역을 이동할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the first magnetic field generator and the second magnetic field generator are in close contact with the body by the driving of the moving module, and the first magnetic field generator and the second magnetic field generator are moved according to the movement of the microrobot, the micro robot It can move the operating area by tracking the movement of

또한, 본 발명에 의하면, 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 작동영역이 움직이므로 마이크로 로봇을 실시간으로 연속적으로 제어할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the operating area moves along the movement path of the micro-robot, it is possible to continuously control the micro-robot in real time.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 자기 구동 시스템을 나타내는 정면도이다.
도 3은 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 사이 거리에 따라 생성되는 작동 영역의 크기와 자기장의 세기 분포를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 마이크로 로봇을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 움직임을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 정면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시 예에 따른 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 나타내는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 이용하여 혈관중재시술을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.
1 is a perspective view showing a magnetic drive system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view illustrating the magnetic drive system of FIG. 1 .
3 is a diagram illustrating a size distribution of a magnetic field and a size of an operation region generated according to a distance between a first magnetic field generator and a second magnetic field generator;
4 and 5 are diagrams illustrating a process in which the first magnetic field generator and the second magnetic field generator control the micro-robot.
6 to 8 are diagrams illustrating movements of the first magnetic field generator and the second magnetic field generator.
9 is a front view showing a magnetic drive system according to a second embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating a first magnetic field generator and a second magnetic field generator according to a third embodiment of the present invention.
11 is a perspective view illustrating a first magnetic field generator and a second magnetic field generator according to a fourth embodiment of the present invention.
12 is a flowchart illustrating a process of performing a vascular intervention using a magnetic drive system according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

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. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

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.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in the present specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

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, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Also, in the present specification, the term “connection” is used to include both indirectly connecting a plurality of components and directly connecting a plurality of components.

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.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 자기 구동 시스템을 나타내는 정면도이다.1 is a perspective view illustrating a magnetic drive system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front view illustrating the magnetic drive system of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 자기 구동시스템(10)은 제1자기장 생성부(100), 제2자기장 생성부(200), 이동 모듈(300), 그리고 제어부(미도시)를 포함한다.1 and 2 , the magnetic driving system 10 includes a first magnetic field generator 100 , a second magnetic field generator 200 , a moving module 300 , and a controller (not shown).

제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)는 작동 영역(T)을 사이에 두고 마주 배치되며, 작동 영역(T)에 자기장을 생성한다.The first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 are disposed to face each other with the operation region T interposed therebetween, and generate a magnetic field in the operation region T.

이동 모듈(300)은 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 지지 및 이동시킨다. 이동 모듈(300)은 작동 영역(T) 내에 위치하는 타겟을 따라 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 이동시킨다.The moving module 300 supports and moves the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 . The moving module 300 moves the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 along the target located in the operation region T.

제어부는 이동 모듈(300)의 움직임을 제어한다.The controller controls the movement of the movement module 300 .

제1자기장 생성부(100)는 제1백요크(110), 제1코어(120), 그리고 제1코일(130)을 포함한다.The first magnetic field generator 100 includes a first back yoke 110 , a first core 120 , and a first coil 130 .

제1백요크(110)는 링 형상을 가지며, 상·하면이 개방된 내측 공간이 형성된다. 제1백요크(110)는 원형 또는 다각형의 링 형상을 가질 수 있다. 제1백요크(110)는 자성 재질로 제공될 수 있다. 제1백요크(110)는 상기 내측 공간의 중심에 위치한 중심축이 지면에 수직하도록 배치될 수 있다.The first back yoke 110 has a ring shape, and an inner space in which upper and lower surfaces are open is formed. The first back yoke 110 may have a circular or polygonal ring shape. The first back yoke 110 may be made of a magnetic material. The first back yoke 110 may be disposed such that a central axis located at the center of the inner space is perpendicular to the ground.

제1코어(120)는 제1백요크(110)에 지지된다. 제1코어(120)는 자성 재질로 제공될 수 있다. 제1코어(120)는 원기둥 또는 다각기둥 형상을 가지며, 제1백요크(110)의 중심축(C1)을 향해 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 제1코어(120)는 적어도 2개 이상 제공된다. 실시 예에 의하면, 제1코어(120)는 4개가 제공된다. 제1코어(120)는 제1백요크(110)를 둘레를 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 제1코어(120)들은 그 끝단이 작동영역을 향할 수 있다.The first core 120 is supported by the first back yoke 110 . The first core 120 may be made of a magnetic material. The first core 120 may have a cylindrical or polygonal column shape, and may be inclined at a predetermined angle toward the central axis C1 of the first back yoke 110 . At least two first cores 120 are provided. According to the embodiment, four first cores 120 are provided. The first core 120 may be arranged at equal intervals along the circumference of the first back yoke 110 . The ends of the first cores 120 may face the operation area.

제1코일(130)은 제1코어(120)들에 각각 권선된다. 제1코일(130)은 전류 인가로 자기장을 생성한다.The first coil 130 is wound around the first cores 120 , respectively. The first coil 130 generates a magnetic field by applying a current.

제2자기장 생성부(200)는 제2백요크(210), 제2코어(220), 그리고 제2코일(230)을 포함한다.The second magnetic field generator 200 includes a second back yoke 210 , a second core 220 , and a second coil 230 .

제2백요크(210)는 제1백요크(110)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 제2백요크(210)는 제1백요크(110)와 소정 거리 이격하여 제1백요크(110)와 마주 배치된다. 제2백요크(210)는 내측 공간에 위치한 중심축(C2)이 제1백요크(110)의 중심축(C1)과 동일 선상에 위치한다.The second back yoke 210 may have the same shape as the first back yoke 110 . The second back yoke 210 is spaced apart from the first back yoke 110 by a predetermined distance and is disposed to face the first back yoke 110 . In the second back yoke 210 , the central axis C2 located in the inner space is positioned on the same line as the central axis C1 of the first back yoke 110 .

제2코어(220)는 제2백요크(210)에 지지된다. 제2코어(220)는 자성 재질로 제공될 수 있다. 제2코어(220)는 제1코어(120)와 동일한 형상을 가지며, 제2백요크(210)의 중심축(C2)을 향해 소정 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 제2코어(220)는 제1코어(120)와 동일한 개수로 제공된다. 제2코어(220)는 제2백요크(210)의 둘레를 따라 등간격으로 배치될 수 있다. 제2코어(220)들은 제1코어(120)들과 일대일로 마주 배치될 수 있다.The second core 220 is supported by the second back yoke 210 . The second core 220 may be made of a magnetic material. The second core 220 may have the same shape as the first core 120 , and may be inclined at a predetermined angle toward the central axis C2 of the second back yoke 210 . The second core 220 is provided in the same number as the first core 120 . The second cores 220 may be arranged at equal intervals along the circumference of the second back yoke 210 . The second cores 220 may be disposed to face the first cores 120 on a one-to-one basis.

제2코일(230)은 제2코어(220)들에 각각 권선된다. 제1코일(230)은 전류 인가로 자기장을 생성한다.The second coil 230 is wound around the second cores 220 , respectively. The first coil 230 generates a magnetic field by applying a current.

이동 모듈(300)은 바디(310), 회전 아암(320), 한 쌍의 연결 아암(330, 340), 제1지지 아암(350), 그리고 제2지지 아암(360)을 포함한다.The moving module 300 includes a body 310 , a rotating arm 320 , a pair of connecting arms 330 and 340 , a first supporting arm 350 , and a second supporting arm 360 .

바디(310)는 이동 모듈(300)의 몸체로서, 내부에 각종 전장부품이 장착된다. 바디(310)의 바닥면에는 복수 개의 바퀴(311)가 장착되어 이동을 용이하게 할 수 있다. 바디(310)의 상면에는 지지 축(312)이 제공된다. 지지 축(312)은 Z축 방향으로 소정 높이로 제공된다.The body 310 is a body of the moving module 300 , and various electronic components are mounted therein. A plurality of wheels 311 are mounted on the bottom surface of the body 310 to facilitate movement. A support shaft 312 is provided on the upper surface of the body 310 . The support shaft 312 is provided at a predetermined height in the Z-axis direction.

회전 아암(320)은 후단이 지지 축(312)에 장착되며, 지지 축(312)을 중심으로 회전 가능하다.The rotary arm 320 has a rear end mounted on the support shaft 312 , and is rotatable about the support shaft 312 .

연결 아암(330, 340)은 한 쌍 제공되며, 각각의 후단이 회전 아암(320)의 선단에 결합한다. 연결 아암(330, 340)은 Z축에 수직한 제1축(X1)을 중심으로 회전 아암(320)에 대해 회전가능하다. 한 쌍의 연결 아암(330, 340)은 개별적으로 회전 아암(320)에 대해 회전가능하다. 연결 아암(330, 340)의 회전 각도에 따라, 연결 아암(330, 340)의 사이각이 변경될 수 있다.A pair of connecting arms 330 and 340 is provided, and a rear end of each is coupled to a front end of the rotary arm 320 . The connecting arms 330 , 340 are rotatable relative to the rotary arm 320 about a first axis X1 perpendicular to the Z axis. The pair of connecting arms 330 , 340 are individually rotatable with respect to the rotating arm 320 . According to the rotation angle of the connecting arms 330 and 340 , the angle between the connecting arms 330 and 340 may be changed.

제1지지 아암(350)은 일 단이 어느 하나의 연결 아암(330)의 선단에 결합한다. 제1지지 아암(350)은 제1축(X1)과 나란한 제2축(X2)을 중심으로 연결 아암(330)에 대해 상대 회전가능하다. 제1지지 아암(350)의 타 단에는 제1백요크(110)가 결합한다. 제1지지 아암(350)의 타단은 제1백요크(110)가 제1축(X1)과 나란한 축(X4)을 중심으로 회동 가능하도록 제1백요크(110)와 결합한다.One end of the first support arm 350 is coupled to the front end of any one of the connecting arms 330 . The first support arm 350 is relatively rotatable with respect to the connecting arm 330 about a second axis X2 parallel to the first axis X1 . The first back yoke 110 is coupled to the other end of the first support arm 350 . The other end of the first support arm 350 is coupled to the first back yoke 110 so that the first back yoke 110 is rotatable about an axis X4 parallel to the first axis X1.

제2지지 아암(360)은 일 단이 다른 하나의 연결 아암(340)의 선단과 결합한다. 제2지지 아암(360)은 제1축(X1)과 나란한 제3축(X3)을 중심으로 연결 아암(320)에 대해 상대 회전가능하다. 제2지지 아암(360)의 타단에는 제2백요크(210)가 결합한다. 제2지지 아암(360)의 타단은 제2백요크(210)가 제1축(X1)과 나란한 축(X5)을 중심으로 회동 가능하도록 제2백요크(210)와 결합한다.The second support arm 360 has one end coupled with the tip of the other connecting arm 340 . The second support arm 360 is relatively rotatable with respect to the connecting arm 320 about a third axis X3 parallel to the first axis X1 . A second back yoke 210 is coupled to the other end of the second support arm 360 . The other end of the second support arm 360 is coupled to the second back yoke 210 so that the second back yoke 210 is rotatable about an axis X5 parallel to the first axis X1.

상술한 이동 모듈(300)의 구동으로, 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 이동이 가능하다, 구체적으로, 회전 아암(320)이 Z축을 중심으로 회전하는 경우, 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)는 지면과 나란한 XY평면상에서 횡방향으로 선회할 수 있다. 그리고 제1축(X1)을 중심으로 연결 아암(330, 340)을 회전시키고, 제2축(X2)을 중심으로 제1지지 아암(350)을 회전시키고, 제3축(X3)을 중심으로 제2지지 아암(340)을 회전시킴으로써, 제1 및 제2백요크(110, 210)의 중심 축(C1, C2) 방향으로 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 거리를 조절할 수 있다. 이 경우, 제1백요크(110)와 제2백요크(210)는 그 중심축(C1, C2)이 동일 선상에 위치하도록 이동될 수 있다. 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 거리에 따라 작동 영역(T)의 크기 및 작동 영역(T) 내의 자기장의 세기가 조절될 수 있다.By driving the above-described moving module 300 , the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 can be moved. Specifically, when the rotating arm 320 rotates about the Z axis , The first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 may rotate in the lateral direction on the XY plane parallel to the ground. Then, the connecting arms 330 and 340 are rotated about the first axis X1, the first support arm 350 is rotated about the second axis X2, and the third axis X3 is rotated as the center. By rotating the second support arm 340 , the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 in the direction of the central axes C1 and C2 of the first and second back yokes 110 and 210 . You can adjust the distance between In this case, the first back yoke 110 and the second back yoke 210 may be moved so that their central axes C1 and C2 are positioned on the same line. According to a distance between the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 , the size of the working region T and the strength of the magnetic field in the working region T may be adjusted.

도 3은 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 사이 거리에 따라 생성되는 작동 영역의 크기와 자기장의 세기 분포를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a size distribution of a magnetic field and a size of an operation region generated according to a distance between a first magnetic field generator and a second magnetic field generator;

도 3의 (A)를 참조하면, 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 거리가 멀어지면 작동 영역(T)이 커지고 낮은 세기의 자기장이 생성됨을 알 수 있다. 반면 (B)를 참조하면, 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 거리가 가까워지면 작동 영역(T)이 작아지고 높은 세기의 자기장이 생성됨을 알 수 있다Referring to FIG. 3A , it can be seen that when the distance between the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 increases, the operation area T increases and a magnetic field of low intensity is generated. . On the other hand, referring to (B), it can be seen that when the distance between the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 approaches, the operating area T becomes smaller and a magnetic field of high intensity is generated.

이동 모듈(300)의 한 쌍의 연결 아암(330, 340), 제1지지 아암(350), 그리고 제2지지 아암(360)은 자성 재질로 제공될 수 있다. 제1코일(130)에 생성된 자기장은 제1백요크(110), 제1지지 아암(350), 연결 아암(330, 340), 그리고 제2지지 아암(360)을 따라 흐른다. 이에 의해 작동 영역(T)에 형성된 자기장, 제1코어(120), 제1백요크(110), 제1지지 아암(350), 연결 아암(330, 340), 제2지지 아암(360), 제2백요크(210), 그리고 제2코어(220)에 형성된 자기장은 폐자기 회로(Closed magnetic circuit)를 형성한다. 폐자기 회로는 작동 영역(T) 내에 생성되는 자기장의 세기를 증가시킬 수 있다.The pair of connecting arms 330 and 340 , the first support arm 350 , and the second support arm 360 of the moving module 300 may be made of a magnetic material. The magnetic field generated in the first coil 130 flows along the first back yoke 110 , the first support arm 350 , the connecting arms 330 and 340 , and the second support arm 360 . Thereby, the magnetic field formed in the operation region T, the first core 120 , the first back yoke 110 , the first support arm 350 , the connecting arms 330 and 340 , the second support arm 360 , The magnetic field formed in the second back yoke 210 and the second core 220 forms a closed magnetic circuit. The closed magnetic circuit may increase the strength of a magnetic field generated in the working region T.

제어부는 타겟의 제어에 필요한 최소한의 작동 영역(T)에 자기장이 생성되도록 이동 모듈(300)을 제어할 수 있다. 또한 제어부는 작동 영역(T) 내 타겟의 움직임에 따라 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)가 상기 타겟을 추적하도록 이동 모듈(300)을 제어할 수 있다. 타겟은 신체 내에 위치하는 마이크로 로봇일 수 있다. 마이크로 로봇은 혈관, 담관, 기관, 식도, 요도 등 신체 관상 조직 내에 위치하며, 상기 자기장 생성부(100, 200)에서 생성된 자기장에 의해 관상 조직 내에서 이동할 수 있다. 마이크로 로봇은 제1 및 제2자기장 생성부(100, 200)에 생성된 자기장에 의해 제어 가능한 적어도 하나 이상의 영구자석을 포함할 수 있다.The controller may control the movement module 300 to generate a magnetic field in the minimum operating region T required for control of the target. Also, the controller may control the movement module 300 so that the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 track the target according to the movement of the target in the operation region T. The target may be a micro-robot positioned within the body. The microrobot is located in a body tubular tissue such as blood vessels, bile ducts, organs, esophagus, and urethra, and may move in the tubular tissue by the magnetic field generated by the magnetic field generators 100 and 200 . The micro-robot may include at least one permanent magnet controllable by the magnetic field generated by the first and second magnetic field generators 100 and 200 .

도 4 및 도 5는 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 마이크로 로봇을 제어하는 과정을 나타내는 도면이고, 도 6 내지 도 8은 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 움직임을 나타내는 도면이다.4 and 5 are diagrams illustrating a process in which the first magnetic field generator and the second magnetic field generator control the micro-robot, and FIGS. 6 to 8 are views illustrating the movement of the first magnetic field generator and the second magnetic field generator. .

먼저 도 4 및 도 5를 참조하면, 환자(P)가 침대(20)에 누운 상태에서 자기 구동시스템(10)과 C-arm 영상 촬영부(400)가 위치한다. 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)는 C-arm 영상 촬영부(400)의 X선 조사부(410)와 X선 수신부(420) 사이에 위치한다. 제1자기장 생성부(100)는 침대(20) 상부에 위치하고, 제2자기장 생성부(200)는 침대(20) 하부에 위치한다. X선 조사부(410), 제1백요커(110)의 중심축(C1), 제2백요커(210)의 중심축(C2), 그리고 X선 수신부(420)는 일렬 정렬된다. First, referring to FIGS. 4 and 5 , the magnetic drive system 10 and the C-arm image capturing unit 400 are positioned while the patient P is lying on the bed 20 . The first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 are positioned between the X-ray irradiation unit 410 and the X-ray receiving unit 420 of the C-arm image capturing unit 400 . The first magnetic field generating unit 100 is located above the bed 20 , and the second magnetic field generating unit 200 is located below the bed 20 . The X-ray irradiator 410 , the central axis C1 of the first back yoke 110 , the central axis C2 of the second back yoke 210 , and the X-ray receiver 420 are aligned in a line.

X 선 조사부(410)에서 조사된 X선은 제1백요(110)커의 내측 공간과 제2백요커(210)의 내측 공간으로 투과되어 X선 수신부(420)에 전달된다. C-arm 영상 촬영부(400)는 X선 영상을 디스플레이부(500)에 전달한다. X선 영상에는 마이크로 로봇이 표시된다. 그리고 X선 영상에는 백요커(110, 210)와 코어(120. 220)들이 함께 표시될 수 있다.X-rays irradiated from the X-ray irradiator 410 are transmitted through the inner space of the first back yoke 110 and the inner space of the second back yoke 210 to be transmitted to the X-ray receiver 420 . The C-arm image capturing unit 400 transmits the X-ray image to the display unit 500 . The X-ray image shows a microrobot. In addition, the back yokers 110 and 210 and the cores 120 and 220 may be displayed together in the X-ray image.

도 6을 참조하면, 제어부는 연결 아암(330, 340)과 지지 아암(350, 360)을 회동시켜 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 환자 신체(P)에 밀착시킨다. 이에 의해 작동 영역(T)은 환자 신체(P) 내 마이크로 로봇이 위치하는 영역으로 최소화되며, 고밀도의 자기장으로 마이크로 로봇의 이동을 제어할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the controller rotates the connecting arms 330 and 340 and the support arms 350 and 360 to connect the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 to the patient body P. make it tight Accordingly, the operation area T is minimized to the area where the micro-robot is located in the patient's body P, and the movement of the micro-robot can be controlled with a high-density magnetic field.

도 7을 참조하면, 제어부는 마이크로 로봇의 움직임에 따라 연결 아암(330, 340)과 지지 아암(350, 360)을 회동시켜 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 XY평면상에서 직선 이동시킬 수 있다.Referring to FIG. 7 , the control unit rotates the connecting arms 330 and 340 and the supporting arms 350 and 360 according to the movement of the microrobot to generate the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 . It can be moved in a straight line on the XY plane.

도 8을 참조하면, 제어부는 마이크로 로봇의 움직임에 따라 회전 아암(320)을 회전시키고, 연결 아암(330, 340)과 지지 아암(350, 360)을 구동시켜 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)가 마이크로 로봇의 움직임을 추적할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the control unit rotates the rotating arm 320 according to the movement of the microrobot, and drives the connecting arms 330 and 340 and the supporting arms 350 and 360 to form the first magnetic field generating unit 100 and The second magnetic field generator 200 may track the movement of the microrobot.

본 발명에서는 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)가 X선 조사부(410)와 X선 수신부(420) 사이 공간에 위치하고, 제1백요커(110)의 내측 공간과 제2백요커(210)의 내측 공간으로 X선이 투과하므로, C-arm 영상촬영부(400)와의 간섭이 최소화될 수 있다. 이에 의해 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)는 실시간으로 그리고 연속적으로 마이크로 로봇의 움직임을 추적할 수 있다.In the present invention, the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 are located in the space between the X-ray irradiator 410 and the X-ray receiver 420, and the inner space of the first back yoke 110 and Since X-rays penetrate into the inner space of the second back yoke 210 , interference with the C-arm imaging unit 400 can be minimized. Accordingly, the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 may track the movement of the microrobot in real time and continuously.

도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 정면도이다.9 is a front view showing a magnetic drive system according to a second embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 자기 구동 시스템(10)은 회전 아암(320)이 그 길이방향을 축(Y1)으로 회전가능하도록 제공된다. 구체적으로 회전 아암(320)은 제1영역(321)과 제2영역(322)을 포함한다. 제1영역(321)은 지지 축(312)을 중심으로 회전가능하도록 지지 축(312)에 결합한다. 제2영역(322)은 제1영역(321)과 연결 아암(330, 340)을 연결한다. 제2영역(322)은 회전 아암(320)의 길이 방향을 축(Y1)으로 제1영역(321)에 대해 회전 가능하도록 제1영역(321)과 결합하다. 제2영역(322)의 회전 각도에 따라 제1백요크(110)와 제2백요크(210)의 기울기가 달라진다. 제1백요크(110)와 제2백요크(210)의 중심축(C1, C2)이 지면에 수직하게 배치되는 각도를 0°라 할 경우, 제2영역(322)이 90° 회전하면 제1백요크(110)와 제2백요크(210)의 중심축(C1, C2)이 지면과 나란하게 배치되고, 제2영역(321)이 180° 회전하면 제1백요크(110)와 제2백요크(210)의 위치가 반전된다.Referring to FIG. 9 , the magnetic drive system 10 is provided such that the rotary arm 320 is rotatable about its longitudinal direction about an axis Y1 . Specifically, the rotary arm 320 includes a first area 321 and a second area 322 . The first region 321 is coupled to the support shaft 312 so as to be rotatable about the support shaft 312 . The second region 322 connects the first region 321 and the connecting arms 330 and 340 . The second region 322 is coupled to the first region 321 so as to be rotatable with respect to the first region 321 with respect to the axis Y1 in the longitudinal direction of the rotary arm 320 . The inclinations of the first back yoke 110 and the second back yoke 210 vary according to the rotation angle of the second region 322 . If the angle at which the central axes C1 and C2 of the first back yoke 110 and the second back yoke 210 are perpendicular to the ground is 0°, when the second region 322 rotates 90°, the second The central axes C1 and C2 of the first back yoke 110 and the second back yoke 210 are arranged parallel to the ground, and when the second area 321 rotates 180°, the first back yoke 110 and the second back yoke 110 are The position of the two back yokes 210 is reversed.

자기 구동 시스템(10)은 마이크로 로봇이 위치하는 신체 부위와 C-arm 영상 촬영부(400)의 배치에 따라 제1백요크(110)와 제2백요크(210)의 배치각도를 다양하게 변경할 수 있다.The magnetic drive system 10 may variously change the arrangement angle of the first back yoke 110 and the second back yoke 210 according to the arrangement of the body part where the microrobot is located and the C-arm image capturing unit 400 . can

도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 나타내는 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a first magnetic field generator and a second magnetic field generator according to a third embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 제1백요크(110)는 제2백요크(210)보다 큰 외경(d1)을 가지고, 제2백요크(210)보다 큰 단면적을 갖는다. 그리고 제1코어(120)는 제2코어(220)보다 큰 단면적을 갖는다. 이에 의해 제1자기장 생성부(100)에서는 제2자기장 생성부(200)보다 높은 세기의 자기장이 생성될 수 있다. 제1자기장 생성부(100)가 환자 신체(P)로부터 멀어지더라도 작동 영역(T)에 충분한 세기의 자기장을 생성할 수 있다. Referring to FIG. 10 , the first back yoke 110 has a larger outer diameter d1 than the second back yoke 210 and has a larger cross-sectional area than the second back yoke 210 . And the first core 120 has a larger cross-sectional area than the second core 220 . Accordingly, the first magnetic field generating unit 100 may generate a magnetic field having a higher strength than that of the second magnetic field generating unit 200 . Even if the first magnetic field generating unit 100 moves away from the patient's body P, it is possible to generate a magnetic field of sufficient strength in the operating region T.

또한 침대(20)로 인해 작동 영역(T)에 생성되는 자기장 세기가 감소되는 경우, 제1자기장 생성부(100)가 침대(20) 하부에 제2자기장 생성부(200)가 침대(20) 상부에 위치할 수 있다. 제1자기상 생성부(100)에서 생성된 높은 세기의 자기장이 작동 영역(T)에 효과적으로 전달될 수 있다.In addition, when the magnetic field strength generated in the operation region T is reduced due to the bed 20 , the first magnetic field generating unit 100 is located in the lower part of the bed 20 and the second magnetic field generating unit 200 is located in the bed 20 . It may be located at the top. The high-intensity magnetic field generated by the first magnetic image generator 100 may be effectively transferred to the operation region T.

도 11은 본 발명의 제4실시 예에 따른 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 나타내는 사시도이다.11 is a perspective view illustrating a first magnetic field generator and a second magnetic field generator according to a fourth embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 제1코어(120)는 제1백요크(110)와 핀(111) 결합하고, 제2코어(220)는 제2백요크(210)와 핀(211) 결합한다. 제1코어(120)들과 제2코어(220)들는 각각 핀(111, 211)을 중심으로 회동 가능하다. 제1코어(120)들과 제2코어(220)들의 회동 각도에 따라 작동 영역(T)의 크기 및 자기장의 세기가 조절될 수 있다.Referring to FIG. 11 , the first core 120 is coupled to the first back yoke 110 and the pin 111 , and the second core 220 is coupled to the second back yoke 210 and the pin 211 . The first core 120 and the second core 220 are rotatable about the pins 111 and 211, respectively. The size of the operation region T and the strength of the magnetic field may be adjusted according to the rotation angles of the first cores 120 and the second cores 220 .

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 이용하여 혈관중재시술을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a process of performing a vascular intervention using a magnetic drive system according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 혈관중재시술은 시술계획을 위한 촬영단계(S10), 마그네틱 로봇 삽입단계(S20), 자기 구동시스템 배치단계(S30), 그리고 원격 시술단계(S40)를 포함한다.Referring to FIG. 12 , the vascular intervention includes a photographing step (S10) for planning a procedure, a magnetic robot insertion step (S20), a magnetic drive system arrangement step (S30), and a remote treatment step (S40).

시술계획을 위한 촬영단계(S10)는 영상 촬영부(400)를 통해 단층 또는 3차원 혈관 투시영상을 촬영하고, 마그네틱 로봇이 이동하게 될 병변부까지의 경로를 계획한다. 실시 예에 의하면, 영상 촬영부(400)는 C-arm 영상 촬영부가 사용될 수 있다.In the imaging step (S10) for the procedure planning, a tomographic or 3D vascular fluoroscopy image is taken through the imaging unit 400, and a path to the lesion part to be moved by the magnetic robot is planned. According to an embodiment, the image capturing unit 400 may use a C-arm image capturing unit.

마그네틱 로봇 삽입단계(S20)는 시스(sheath)를 이용하여 신체 내부에 마그네틱 로봇을 삽입한다.In the magnetic robot insertion step ( S20 ), the magnetic robot is inserted into the body using a sheath.

자기 구동시스템 배치단계(S30)는 병변부의 경로, 마그네틱 로봇의 위치, 영상 촬영부(400)의 배치를 고려하여 도 1 내지 도 11에서 설명한 어느 하나의 자기 구동시스템(10)을 배치한다. 구체적으로, 자기 구동시스템 배치단계(S30)는 마이크로 로봇이 위치하는 영역을 사이에 두고 자기 구동 시스템(10)의 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 마주 배치시킨다. 그리고 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 공간에 작동 영역(T)을 생성한다.In the magnetic drive system arrangement step ( S30 ), any one of the magnetic drive systems 10 described with reference to FIGS. 1 to 11 is disposed in consideration of the path of the lesion part, the position of the magnetic robot, and the arrangement of the image capturing unit 400 . Specifically, in the magnetic drive system arrangement step ( S30 ), the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 of the magnetic drive system 10 are disposed to face each other with an area in which the microrobot is located. . In addition, an operation region T is created in a space between the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 .

원격 시술단계(S40)는 의료진이 별도의 분리된 공간에서 자기 구동시스템(10)을 제어하고, 마이크로 로봇을 통해 시술을 수행한다. 원격 시술단계(S40)는 작동 영역(T)이 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 움직이도록 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 이동시킨다. 원격 시술단계(S40)는 제1백요크(110)와 상기 제2백요크(210)의 중심축이 마이크로 로봇의 위치와 일치하도록 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 이동시킬 수 있다. 원격 시술단계(S40)는 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 지면과 나란한 XY평면상에서 스윙 이동시킬 수 있다. 원격 시술단계(S40)는 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 지면에 수직한 Z축방향으로 개별적으로 이동시킬 수 있다.In the remote treatment step (S40), the medical staff controls the magnetic drive system 10 in a separate and separated space, and performs the procedure through a microrobot. In the remote operation step ( S40 ), the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 are moved so that the operation area T moves along the movement path of the microrobot. In the remote operation step (S40), the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 so that the central axes of the first back yoke 110 and the second back yoke 210 coincide with the positions of the micro-robots. ) can be moved. In the remote treatment step (S40), the first magnetic field generating unit 100 and the second magnetic field generating unit 200 may swing and move on the XY plane parallel to the ground. In the remote operation step ( S40 ), the first magnetic field generator 100 and the second magnetic field generator 200 may be individually moved in the Z-axis direction perpendicular to the ground.

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.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10: 자기 구동시스템
100: 제1자기장 생성부
110: 제1백요크
120: 제1코어
130: 제1코일
200: 제2자기장 생성부
210: 제2백요크
220: 제2코어
230: 제2코일
300: 이동 모듈
310: 바디
320: 회전 아암
330, 340: 연결 아암
350: 제1지지 아암
360: 제2지지 아암
10: magnetic drive system
100: first magnetic field generator
110: first back yoke
120: first core
130: first coil
200: second magnetic field generator
210: second back yoke
220: second core
230: second coil
300: move module
310: body
320: rotating arm
330, 340: connecting arm
350: first support arm
360: second support arm

Claims (15)

제1자기장 생성부;
작동영역을 사이에 두고 상기 제1자기장 생성부와 마주 배치되는 제2자기장 생성부; 및
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 이동 모듈을 포함하고,
상기 이동 모듈은
지지 축을 갖는 바디;
상기 지지 축에 결합하고, 상기 지지 축을 중심으로 회전가능한 회전 아암;
상기 회전 아암의 선단에 각각 장착되고, 제1축을 중심으로 회전 가능한 한 쌍의 연결 아암;
어느 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제2축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제1자기장 생성부를 지지하는 제1지지 아암; 및
다른 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제3축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제2자기장 생성부를 지지하는 제2지지 아암을 포함하는 자기 구동시스템.
a first magnetic field generator;
a second magnetic field generator disposed to face the first magnetic field generator with an operation region interposed therebetween; and
and a moving module for moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator,
The mobile module
a body having a support shaft;
a rotary arm coupled to the support shaft and rotatable about the support shaft;
a pair of connecting arms respectively mounted on the front end of the rotary arm and rotatable about a first axis;
a first support arm mounted on a distal end of one of the connecting arms, rotatable with respect to the connecting arm about a second axis parallel to the first axis, and supporting the first magnetic field generator; and
A magnetic drive system including a second support arm mounted on the tip of the other connecting arm, rotatable with respect to the connecting arm about a third axis parallel to the first axis, and supporting the second magnetic field generator; .
제1 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부는,
링 형상의 제1백요크;
상기 제1백요크에 결합하는 제1코어; 및
상기 제1코어에 권선되는 제1코일을 포함하고,
상기 제2자기장 생성부는,
링 형상의 제2백요크;
상기 제2백요크에 결합하는 제2코어; 및
상기 제2코어에 권선되는 제2코일을 포함하는 자기 구동시스템.
According to claim 1,
The first magnetic field generator,
a ring-shaped first back yoke;
a first core coupled to the first back yoke; and
a first coil wound around the first core;
The second magnetic field generator,
a ring-shaped second back yoke;
a second core coupled to the second back yoke; and
and a second coil wound around the second core.
제 2 항에 있어서,
상기 이동 모듈은
상기 제1백요크의 중심축과 상기 제2백요크의 중심축이 동일 선상에 위치하도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 자기 구동 시스템.
3. The method of claim 2,
The mobile module
A magnetic driving system for moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator so that a central axis of the first back yoke and a central axis of the second back yoke are positioned on the same line.
제 2 항에 있어서,
상기 이동 모듈은
상기 중심축 방향으로 상기 제1백요크와 상기 제2백요크의 사이 거리를 조절하는 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
The mobile module
A magnetic drive system for adjusting a distance between the first back yoke and the second back yoke in the central axis direction.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 회전 아암은,
상기 지지 축과 결합하는 제1영역; 및
상기 제1영역과 상기 연결 아암들을 연결하며, 상기 회전 아암의 길이방향과 나란한 제2축을 중심으로 상기 제1영역에 대해 회전가능한 제2영역을 포함하는 자기 구동시스템.
The method of claim 1,
The rotary arm is
a first region coupled to the support shaft; and
and a second region connecting the first region and the connecting arms and rotatable with respect to the first region about a second axis parallel to a longitudinal direction of the rotating arm.
제 2 항에 있어서,
상기 작동 영역에 형성된 자기장과, 상기 제1코어, 상기 제1백요크, 상기 제1지지 아암, 상기 한 쌍의 지지 아암, 상기 제2지지 아암, 상기 제2백요크, 상기 제2코어에 형성된 자기장은 폐자기 회로를 형성하는 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
A magnetic field formed in the working region; A magnetic drive system in which the magnetic field forms a closed magnetic circuit.
제 2 항에 있어서,
상기 제1백요크와 상기 제2백요크는 동일한 외경을 갖는 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
The first back yoke and the second back yoke have the same outer diameter.
제 2 항에 있어서,
상기 제1백요크는 상기 제2백요크보다 큰 외경을 가지고, 상기 제2백요크보다 큰 단면적을 가지며,
상기 제1코어는 상기 제2코어보다 큰 단면적을 갖는 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
The first back yoke has an outer diameter greater than that of the second back yoke, and has a cross-sectional area greater than that of the second back yoke,
The first core has a larger cross-sectional area than the second core.
제 2 항에 있어서,
상기 작동영역 내에 위치한 타겟의 위치 정보를 얻고, 상기 제1백요크의 중심축과 상기 제2백요크의 중심축이 상기 타겟과 동일 선상에 위치하도록 상기 이동 모듈을 제어하는 제어부를 더 포함하는 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
Magnetic field further comprising a control unit for obtaining position information of a target located in the operation area and controlling the moving module so that a central axis of the first back yoke and a central axis of the second back yoke are located on the same line with the target drive system.
제 2 항에 있어서,
상기 제1백요크는 상기 제1코어와 핀 결합하고,
상기 제2백요크는 상기 제2코어와 핀 결합하고,
상기 제1백요크 및 상기 제2백요크는 각각 상기 핀을 중심으로 회동가능한 자기 구동시스템.
3. The method of claim 2,
The first back yoke is pin-coupled to the first core,
The second back yoke is pin-coupled to the second core,
The first back yoke and the second back yoke are each rotatable about the pin.
영상 촬영부에서 촬영된 영상 정보릍 통해 병변부까지의 마이크로 로봇의 이동 경로를 계획하는 단계;
상기 마이크로 로봇이 위치하는 영역을 사이에 두고 자기 구동 시스템의 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부를 마주 배치시키고, 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부의 사이 공간에 작동 영역을 생성하는 자기 구동 시스템 배치단계; 및
이동 모듈을 제어하여 상기 작동 영역이 상기 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 움직이도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 단계를 포함하며.
상기 이동 모듈은
지지 축을 갖는 바디;
상기 지지 축에 결합하고, 상기 지지 축을 중심으로 회전가능한 회전 아암;
상기 회전 아암의 선단에 각각 장착되고, 제1축을 중심으로 회전 가능한 한 쌍의 연결 아암;
어느 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제2축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제1자기장 생성부를 지지하는 제1지지 아암; 및
다른 하나의 상기 연결 아암의 선단에 장착되고, 상기 연결 아암에 대해 상기 제1축과 나란한 제3축을 중심으로 회동가능하며, 상기 제2자기장 생성부를 지지하는 제2지지 아암을 포함하는 자기 구동시스템을 이용한 마이크로 로봇 제어 방법.
planning a movement path of the micro-robot to the lesion area through only the image information captured by the image capturing unit;
The first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit of the magnetic drive system are disposed facing each other with the area in which the microrobot is located, and an operating area is created in a space between the first magnetic field generating unit and the second magnetic field generating unit a magnetic drive system arrangement step; and
and controlling a movement module to move the first magnetic field generator and the second magnetic field generator so that the operation area moves along a movement path of the micro-robot.
The mobile module
a body having a support shaft;
a rotary arm coupled to the support shaft and rotatable about the support shaft;
a pair of connecting arms respectively mounted on the front end of the rotary arm and rotatable about a first axis;
a first support arm mounted on a distal end of one of the connecting arms, rotatable with respect to the connecting arm about a second axis parallel to the first axis, and supporting the first magnetic field generator; and
A magnetic drive system including a second support arm mounted on the tip of the other connecting arm, rotatable with respect to the connecting arm about a third axis parallel to the first axis, and supporting the second magnetic field generator; A micro-robot control method using
제 12 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부는,
링 형상의 제1백요크;
상기 제1백요크에 결합하는 제1코어; 및
상기 제1코어에 권선되는 제1코일을 포함하고,
상기 제2자기장 생성부는,
링 형상의 제2백요크;
상기 제2백요크에 결합하는 제2코어; 및
상기 제2코어에 권선되는 제2코일을 포함하며,
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 단계는,
상기 제1백요크와 상기 제2백요크의 중심축이 상기 마이크로 로봇의 위치와 일치하도록 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 자기 구동시스템을 이용한 마이크로 로봇 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The first magnetic field generator,
a ring-shaped first back yoke;
a first core coupled to the first back yoke; and
a first coil wound around the first core;
The second magnetic field generator,
a ring-shaped second back yoke;
a second core coupled to the second back yoke; and
a second coil wound around the second core;
The step of moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator comprises:
A microrobot control method using a magnetic drive system for moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator so that the central axes of the first back yoke and the second back yoke coincide with the positions of the micro robot.
제 12 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 단계는,
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 지면과 나란한 XY평면상에서 스윙 이동시키는 자기 구동시스템을 이용한 마이크로 로봇 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The step of moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator comprises:
A microrobot control method using a magnetic drive system for swinging and moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator on an XY plane parallel to the ground.
제 12 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 이동시키는 단계는,
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부를 지면에 수직한 Z축방향으로 개별적으로 이동시키는 자기 구동시스템을 이용한 마이크로 로봇 제어 방법.
13. The method of claim 12,
The step of moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator comprises:
A microrobot control method using a magnetic drive system for individually moving the first magnetic field generator and the second magnetic field generator in a Z-axis direction perpendicular to the ground.
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