KR102343395B1

KR102343395B1 - 생체 자극 및 치료용 정위 장치 및 이를 이용한 정위 방법

Info

Publication number: KR102343395B1
Application number: KR1020190123038A
Authority: KR
Inventors: 서준호; 차효정; 조장호
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2021-12-27
Also published as: KR20210040603A

Abstract

생체 자극 및 치료용 정위 장치 및 이를 이용한 정위 방법에서, 상기 생체 자극 및 치료용 정위 장치는 로봇암부, 로봇 엔드부 및 자극 제공부를 포함한다. 상기 로봇암부는 복수의 연장부들 및 상기 연장부들 사이에 연결되는 복수의 관절부들을 포함하여 끝단의 위치가 변화된다. 상기 로봇 엔드부는 상기 로봇암부의 끝단에 고정되는 하부 프레임, 상기 하부 프레임에 마주하는 상부 프레임, 및 상기 하부 프레임에 대하여 상기 상부 프레임의 위치를 가변시키는 링크유닛을 포함한다. 상기 자극 제공부는 상기 상부 프레임 상에 결합되어 환자의 시술 위치에 생체 자극을 제공한다.

Description

생체 자극 및 치료용 정위 장치 및 이를 이용한 정위 방법{POSITIONING APPARATUS FOR STIMULATION AND TREATMENT AND METHOD FOR POSITIONING USING THE SAME}

본 발명은 생체 자극 및 치료용 정위 장치 및 이를 이용한 정위방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비침습적으로 신체의 특정 부위를 자극하거나 치료를 수행하기 위해 사용되는 장치에서, 보다 정확한 위치 및 방향으로 장치의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 생체 자극 및 치료용 정위 장치 및 이를 이용한 정위 방법에 관한 것이다.

최근 우울증, 뇌졸중 등과 같은 뇌 질환을 비침습적으로 자극함으로써 증상을 완화시키거나 치료하는 시스템들이 다양하게 개발되고 있으며, 자기장을 이용한 경두개자기장치료법(transcranial magnetic stimulation, TMS)이나 저출력 집속 초음파를 이용한 방법 등이 대표적이다.

상기와 같은 치료를 수행함에 있어, 뇌의 특정 부분을 정확하게 자극하여야 하는데, 치료 장치를 시술자가 직접 이동 시켜 위치를 고정하는 것은 용이하지 않으며, 환자도 시술 과정에서 위치가 미세하게 변화할 수 있으나 이러한 미세한 위치 변화에 부합되도록 치료 장치의 위치를 미세하게 변경시키는 것 또한 용이하지 않다.

이에, 뇌 질환 등과 같은 치료 장치에 있어, 치료 장치의 위치를 변경시키기 위한 기술들이 개발되고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1487253호나 제10-1670735호 등이 대표적이다.

그러나, 상기 기술들의 경우, 고정된 플랫폼 상에서 치료 장치의 위치가 변경되는 것으로, 치료 장치의 대략적인 위치 설정은 가능할 수 있으나 미세한 위치 변화를 제어하기 어려우며, 기 설정된 위치의 범위에서만 치료 장치가 이동될 수 있어 환자의 위치를 플랫폼에 맞게 변화시키거나 시술자가 플랫폼을 직접 이동시켜야 하는 등 시술이 불편한 한계가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1487253호 대한민국 등록특허 제10-1670735호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 비침습적으로 신체의 특정 부위를 자극하거나 치료하는 장치에서, 보다 정확한 위치 및 방향으로 장치의 위치를 정밀하게 제어하며, 환자의 위치 변화를 정밀하게 보상할 수 있는 생체 자극 및 치료용 정위 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 정위 장치를 이용한 정위 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 생체 자극 및 치료용 정위 장치는 로봇암부, 로봇 엔드부 및 자극 제공부를 포함한다. 상기 로봇암부는 복수의 연장부들 및 상기 연장부들 사이에 연결되는 복수의 관절부들을 포함하여 끝단의 위치가 변화된다. 상기 로봇 엔드부는 상기 로봇암부의 끝단에 고정되는 하부 프레임, 상기 하부 프레임에 마주하는 상부 프레임, 및 상기 하부 프레임에 대하여 상기 상부 프레임의 위치를 가변시키는 링크유닛을 포함한다. 상기 자극 제공부는 상기 상부 프레임 상에 결합되어 환자의 시술 위치에 생체 자극을 제공

일 실시예에서, 상기 로봇암부는, 상기 환자의 시술 위치를 바탕으로, 상기 환자의 시술 위치에 근접한 1차 위치로 상기 자극 제공부를 이동시키고, 상기 로봇 엔드부는, 상기 환자의 시술 위치를 바탕으로, 상기 1차 위치로부터 상기 환자의 시술 위치인 2차 위치로 상기 자극 제공부를 이동시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 로봇암부는, 상기 환자의 자세가 변화하는 경우 이를 보상하여 상기 자극 제공부를 추가로 이동시키고, 상기 로봇 엔드부는, 상기 환자가 호흡하거나 상기 환자의 시술 위치가 미세하게 변화하는 경우, 이를 보상하여 상기 자극 제공부를 추가로 이동시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크유닛은, 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 개재되며, 각각이 개별적으로 구동되는 복수의 링크부들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크부들 각각은, 상기 하부 프레임 상에 위치하는 구동부, 상기 구동부의 구동축에 일 끝단이 연결되어 회전하는 전달부, 및 일 끝단은 상기 전달부의 타 끝단에 회전 가능하도록 연결되며, 타 끝단은 상기 상부 프레임 상에 회전 가능하도록 연결되는 연결바를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 링크부들은 6개가 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임의 원주면을 따라 배열되며, 상기 링크부들 각각의 타 끝단은 인접하는 링크부의 타 끝단과 서로 인접하도록 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자극 제공부는, 연결부에 의해 상기 상부 프레임의 상면 상에 고정되며, 초음파 집속 에너지를 발생시키는 신호 발생부, 및 상기 신호 발생부로부터 발생되는 초음파 집속 에너지를 환자의 시술 위치로 제공하며, 전체적으로 라운드 된 형상을 가지는 신호 전달부를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 생체 자극 및 치료용 정위 장치를 이용한 정위 방법은, 상기 환자의 시술 위치를 바탕으로, 상기 로봇암부가 상기 환자의 시술 위치에 근접한 1차 위치로 상기 자극 제공부를 이동시키는 단계, 및 상기 환자의 시술 위치를 바탕으로, 상기 로봇 엔드부가 상기 환자의 시술 위치인 2차 위치로 상기 자극 제공부를 이동시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 환자의 시술 위치가 변화함에 따라, 상기 로봇암부 또는 상기 로봇 엔드부가 상기 자극 제공부를 추가로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 환자의 시술 위치가 변화하는 경우, 기 설정된 변화값보다 큰 경우 상기 로봇암부 및 상기 로봇 엔드부가 상기 변화된 시술 위치를 보상하여 상기 자극 제공부를 이동시키고, 기 설정된 변화값보다 작은 경우 상기 로봇 엔드부만 상기 변화된 시술 위치를 보상하여 상기 자극 제공부를 이동시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 로봇암부의 끝단에 로봇 엔드부가 추가로 연결되며, 자극 제공부는 로봇 엔드부 상에 고정됨에 따라, 시술 위치에 대하여 근접하는 범위로는 시리얼 타입(serial type)의 로봇암부를 통해 직관적으로 빠르게 이동하고, 로봇 엔드부의 구동을 통해 시술 위치에 정확하게 자극 제공부를 이동시킬 수 있으므로, 보다 빠르고 정확하게 시술 위치로의 정위를 가능하게 한다.

특히, 로봇 엔드부의 경우, 복수의 링크부들을 포함하는 링크유닛으로 구성되며, 상기 링크유닛이 로터리 타입(rotary type)의 스튜어트 플랫폼(Stewart platform) 구조를 포함함으로써, 미세한 위치 제어가 가능하여 보다 정확하고 정밀하게 시술 위치로 자극 제공부를 이동시키게 된다.

나아가, 환자가 다른 위치에서의 시술을 위해 자세를 변경하는 경우, 상대적으로 큰 위치 변화가 발생하게 되므로, 로봇암부를 이용한 이동 후 로봇 엔드부를 이용한 이동을 통해 보다 빠른 위치 변경이 가능하며, 환자가 동일한 자세에서 호흡을 수행하는 등의 행위로 상대적으로 작은 위치 변화가 발생하는 경우에는 로봇 엔드부에서 이를 즉각 보상하여 위치 변경을 수행할 수 있어, 보다 정밀한 위치 변경이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 생체 자극 및 치료용 정위 장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 정위 장치의 구체적인 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 정위 장치에서, 로봇 엔드부 및 자극 제공부를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 로봇 엔드부 및 자극 제공부의 정면도이다.
도 5는 도 1의 정위 장치를 이용한 정위 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 정위 방법의 각 단계를 도시한 모식도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 생체 자극 및 치료용 정위 장치를 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 정위 장치의 구체적인 예를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 정위 장치에서, 로봇 엔드부 및 자극 제공부를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 로봇 엔드부 및 자극 제공부의 정면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 생체 자극 및 치료용 정위 장치(이하, 정위 장치라 함)(10)는 로봇암부(100), 로봇 엔드부(200) 및 자극 제공부(400)를 포함한다.

상기 정위 장치(10)는, 상기 자극 제공부(400)를 이용하여 환자(20)의 특정 시술 부위에 대한 생체 자극 및 치료를 수행함에 있어, 상기 자극 제공부(400)를 상기 특정 시술 부위에 위치하도록 정위시키는 장치인 것으로, 도 1에는 상기 정위 장치(10)의 대략적인 모식도가 도시되었으며, 도 2에는 상기 정위 장치(10)의 일례로서 설계의 예가 도시된다.

다만, 도 2에 예시된 설계의 예는 도 1의 기본적인 구조도가 유지되는 상태에서 다양하게 외관적으로 변형 설계될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 로봇암부(100)는 관절부(110) 및 연장부(120)를 포함한다.

상기 연장부(120) 및 상기 관절부(110)는 각각 복수개들이 교번적으로 연결될 수 있으며, 이에 따라 각각의 연장부(120)는 각각의 관절부(110)를 기준으로 회전하게 된다.

이 경우, 상기 연장부(120) 및 상기 관절부(110)의 개수들은 제한되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.

예를 들어, 도시된 바와 같이, 상기 연장부(120)는 제1 내지 제5 연장부들(121, 122, 123, 124, 125)로 구성되고, 상기 관절부(110)는 제1 내지 제4 관절부들(111, 112, 113, 114)로 구성될 수 있다.

그리하여, 고정단(130)으로부터 제1 연장부(121), 제1 관절부(111), 제2 연장부(122), 제2 관절부(112), 제3 연장부(123), 제3 관절부(113), 제4 연장부(124), 제4 관절부(114) 및 제5 연장부(125)의 순서로 순차적으로 연결될 수 있다.

즉, 상기 제1 관절부(111)의 회전에 따라 상기 제1 및 제2 연장부들(121, 122)은 상대적으로 회전되며, 상기 제2 관절부(112)의 회전에 따라 상기 제2 및 제3 연장부들(122, 123)은 상대적으로 회전되며, 상기 제3 관절부(113)의 회전에 따라 상기 제3 및 제4 연장부들(123, 124)은 상대적으로 회전되며, 상기 제4 관절부(114)의 회전에 따라 상기 제4 및 제5 연장부들(124, 125)은 상대적으로 회전된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제4 관절부들(111, 112, 113, 114)의 회전 방향은 도 2에 도시된 것 외에도 다양한 방향으로 변경되도록 설계될 수 있다.

이와 같이, 복수의 관절부들 및 복수의 연장부들의 연속적인, 즉 시리얼 연결을 통해, 상기 로봇암부(100)는 보다 다양한 위치로 상기 연장부(125)의 끝단을 위치시킬 수 있다.

상기 로봇 엔드부(200)는 하부 프레임(210), 링크유닛(300) 및 상부 프레임(350)을 포함하고, 상기 로봇암부(100)의 끝단과 상기 자극 제공부(400)의 사이에 연결되어, 상기 자극 제공부(400)의 위치에 대한 미세한 제어를 수행한다.

상기 하부 프레임(210)은 원형 또는 다각형 형상의 플레이트(plate)이며, 상기 하부 프레임(210)의 하면 중앙에 상기 연장부(120)(도 1 및 도 2의 제5 연장부(125))의 끝단이 연결된다.

상기 상부 프레임(350)은 상기 하부 프레임(210)과 서로 마주하도록 배치되며, 원형 또는 다각형 형상의 플레이트(plate)일 수 있다. 다만, 상기 상부 프레임(350)과 상기 하부 프레임(210)은 초기 상태에서는 서로 평행하게 연장될 수 있으나, 상기 링크유닛(300)의 구동에 따라 서로 평행하지 않고 다양한 자세로 위치할 수 있다.

즉, 상기 상부 프레임(350)은 상기 링크유닛(300)의 구동에 따라 상기 하부 프레임(210)에 대하여 다양한 자세로 위치할 수 있게 된다. 이는 곧, 상기 상부 프레임(350)의 상측에 고정되는 상기 자극 제공부(400)가 상기 하부 프레임(210)의 하측에 고정된 상기 연장부(120)의 끝단에 대하여 다양한 자세로 위치함을 의미한다.

이와 같이, 상기 링크유닛(300)의 구동에 따라, 상기 자극 제공부(400)는 상기 연장부(120)의 끝단, 즉 상기 로봇암부(100)에 대하여 다양한 위치로 가변되어 위치할 수 있게 된다.

한편, 상기 링크유닛(300)은 복수의 링크부들을 포함하며, 본 실시예에서의 상기 링크부들은 총 6개로 구성된다.

즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제6 링크부들(310, 320, 330, 340(미도시), 350, 360) 각각은 서로 동일한 구조를 가지면서, 상기 하부 프레임(210)과 상기 상부 프레임(350) 사이의 공간에서, 원주 방향을 따라 균일한 간격으로 배열된다.

상기 제1 내지 제6 링크부들은 각각이 서로 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 제1 링크부(310)의 구조에 대하여만 상술한다.

즉, 상기 제1 링크부(310)는, 구동부(311), 구동축(312), 전달부(313), 제1 연결부(314), 연결바(315) 및 제2 연결부(316)를 포함한다.

상기 구동부(311)는 상기 하부 프레임(210) 상에 실장되며, 회전 구동력을 발생시키고, 상기 구동부(311)에서 발생되는 회전 구동력은 상기 구동부(311)의 하부측에 위치한 상기 구동축(312)을 통해 출력된다.

이 경우, 상기 전달부(313)는 일 끝단이 상기 구동축(312)에 연결되며, 타 끝단에는 상기 제1 연결부(314)를 통해 상기 연결바(315)의 일 끝단이 연결된다.

그리하여, 상기 구동축(312)의 회전에 따라 상기 전달부(313)는 상기 구동축(312)을 회전축으로 회전하게 하게 되며, 이러한 회전에 의해 상기 연결바(315)의 일 끝단으로 회전력이 전달되게 된다.

상기 제1 연결부(314)를 통해 상기 전달부(313)의 타 끝단과 상기 연결바(315)의 일 끝단은 상대적으로 회전 가능하도록 연결되므로, 상기 연결바(315)는 상기 전달부(313)의 회전 구동력을 전달받으며 상기 연결바(315)에 인가되는 하중에 따라 일정 부분 회전 구동이 제한되며 회전하게 된다.

즉, 상기 연결바(315)의 타 끝단은 상기 제2 연결부(316)를 통해 상기 상부 프레임(350)의 하면에 고정되는 것으로, 상기 연결바(315)의 타 끝단에는 상기 상부 프레임(350)에 인가되는 하중이 전달된다.

그리하여, 상기 전달부(313)를 통해 제공되는 회전 구동력은, 일정 부분 상기 연결바(315)로 인가되는 하중에 의해 상쇄되면서 상기 연결바(315)를 회전시키게 된다.

이상과 같이, 상기 구동부(311)에서 발생되는 구동력을 통해 상기 상부 프레임(350) 중 상기 연결바(315)가 연결되는 부분의, 상기 하부 프레임(210)에 대한 위치가 가변되게 된다.

또한, 본 실시예에서의 상기 링크부는, 제1 링크부(310) 외에 추가적으로 5개의 링크부들이 더 구비되므로, 상기 나머지 5개의 링크부들 역시, 상부 프레임(350)에 연결되는 위치를, 상기 하부 프레임(210)에 대하여 가변시킬 수 있게 된다.

그리하여, 상기 상부 프레임(350)은 상기 하부 프레임(210)에 대하여 다양한 위치로 변경될 수 있다.

한편, 이와 같이 상기 상부 프레임(350)의 위치가 변경됨에 따라, 상기 상부 프레임(350) 상에 고정되는 상기 자극 제공부(400)의 위치도 변경되게 된다.

이는, 도 1에서 상기 로봇암부(100)의 끝단의 위치를 Parm이라고 가정할 때, 상기 로봇 엔드부(200)의 구동을 통해, 상기 자극 제공부(400)는 Pend의 위치에 신호를 제공할 수 있도록 위치가 가변될 수 있다.

한편, 본 실시예의 상기 링크유닛(300)에서는, 서로 인접한 한 쌍의 링크부들, 즉 상기 제1 및 제2 링크부들(310, 320)의 연결바들은 타 끝단들이 서로 인접하도록 상기 상부 프레임(350) 상에 고정된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 프레임(350)은 전체적으로 원형 플레이트 형상을 가지되, 동일한 간격으로 3개의 위치에 돌출되도록 형성되는 고정부들(351, 352, 353)이 형성되며, 상기 서로 인접한 링크부들의 연결바들의 타 끝단들은 상기 각각의 고정부들 상에 회전 가능하도록 연결된다.

이에, 상기 제1 링크부(310)의 연결바(315)의 타 끝단, 및 상기 제2 링크부(320)의 연결바(325)의 타 끝단은 서로 인접하도록 상기 제1 고정부(351) 상에 고정되며, 여타의 링크부들의 연결바들의 연결 상태도 동일하다.

그리하여, 상기 링크유닛(300)은 상기 상부 프레임(350)을, 상기 고정부들(351, 352, 353)이 형성되는 위치를 중심으로, 상기 하부 프레임(210)에 대하여 위치를 변경시킬 수 있게 된다.

상기 자극 제공부(400)는 상기 상부 프레임(350)의 상면 상에 결합 및 고정되어, 환자의 시술 위치에 생체 자극을 제공함으로써, 생체 자극 및 치료를 수행한다.

상기 자극 제공부(400)는 상기 상부 프레임(350)의 상면 상에 그 위치가 고정되는 것으로, 상기 자극 제공부(400)의 위치는 별도로 가변되지 않으며, 상기 상부 프레임(350)의 위치에만 영향을 받는다.

즉, 상기 자극 제공부(400)로부터 발생되는 생체 자극의 제공 위치는, 상기 상부 프레임(350)의 최종 위치에 상기 자극 제공부(400)의 형상을 고려하여 결정된다.

상기 자극 제공부(400)는, 예를 들어, 초음파 집속 에너지를 제공하여 환자에 대한 시술을 수행할 수 있다.

즉, 상기 자극 제공부(400)가 초음파 집속 에너지를 제공하는 경우라면, 상기 자극 제공부(400)는, 연결부(410), 신호 발생부(420) 및 신호 전달부(430)를 포함한다.

상기 연결부(410)는 도시된 바와 같이 'L'자 형상의 결합 구조를 가지며, 상기 신호 발생부(420)의 외주면을 상기 상부 프레임(350)의 상면 상에 고정시킨다.

상기 신호 발생부(420)는 상기 환자의 시술을 위한 초음파 집속 에너지를 발생하는 것으로, 이렇게 발생된 초음파 집속 에너지는 상기 신호 전달부(430)를 통해 환자의 시술 위치(Pend)로 제공된다.

상기 신호 전달부(420)는 도시된 바와 같이 반구형 또는 외면이 라운드된 형상을 가지며, 이를 통해, 상기 신호 발생부(420)를 통해 발생되는 초음파 집속 에너지의 초점이 상기 시술 위치(Pend)를 향하도록 제어될 수 있다.

이와 달리, 상기 자극 제공부(400)는, 예를 들어, 경두개자기장치료(transcranial magnetic stimulation, TMS)를 수행할 수도 있으며, 이 경우 상기 신호 발생부 및 신호 전달부는 경두개자기장 치료를 위한 자기장 신호를 발생 및 전달하게 된다.

이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 정위 장치를 이용한 정위 방법에 대하여 상술한다.

도 5는 도 1의 정위 장치를 이용한 정위 방법을 도시한 흐름도이다. 도 6a 내지 도 6c는 도 5의 정위 방법의 각 단계를 도시한 모식도들이다.

우선, 도 5 및 도 6a를 참조하면, 상기 정위 방법에서는, 상기 자극 제공부(400)는, 상기 자극 제공부(400)로부터 발생되는 생체 자극이 제공되는 초기 위치(Probot)에 위치하게 된다.

이후, 상기 자극 제공부(400)의 위치 변경을 통한 환자에 대한 시술이 수행되는 경우, 도 5 및 도 6b를 참조하면, 상기 로봇암부(100)가 1차 위치(Pinit)로 자극 제공부(400)를 이동시킨다(단계 S10).

이 경우, 상기 1차 위치(Pinit)란, 상기 자극 제공부(400)로부터 발생되는 생체 자극이 제공되는 위치로서, 기 설정된 환자(20)의 시술 위치(Ptrg)에 근접한 위치인 것으로, 상기 로봇암부(100)를 통해 상기 자극 제공부(400)를 상기 기 설정된 시술 위치(Ptrg)에 가장 근접하게 접근할 수 있는 위치로 정의할 수 있다.

이에, 상기 로봇암부(100)에서는, 상기 관절부(110)를 구동시킴으로써, 상기 연장부(120)의 끝단을 이동시키고, 이를 통해 초기 위치(Probot)에 위치하는 상기 자극 제공부(400)를 상기 1차 위치(Pinit)로 위치시킨다.

이 후, 도 5 및 도 6c를 참조하면, 상기 로봇 엔드부(200)가 상기 기 설정된 환자(20)의 시술 위치(Ptrg)로 상기 자극 제공부(400)를 이동시킨다(단계 S20).

즉, 1차 위치로 이동된 상기 자극 제공부(400)를, 상기 로봇 엔드부(200)가 추가로 환자의 시술 위치로 정확하고 정밀하게 위치시킴으로써, 환자(20)에 대한 시술을 위한 상기 자극 제공부(400)의 위치 설정을 종료한다.

이 후, 도 5를 참조하면, 상기 자극 제공부(400)를 통해 생체 자극을 발생시켜 상기 시술 위치(Ptrg)에 대한 자극 및 치료를 수행하게 된다(단계 S30).

한편, 실제 환자의 시술 과정에 있어, 환자(20)는 위치가 이동될 수 있으며, 본 실시예에서의 상기 정위 방법에서는 이러한 환자(20)의 위치 이동을 보상하여 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경할 수 있다.

즉, 본 실시예에서는, 도시하지는 않았으나, 별도의 모니터링 시스템을 적용하여, 상기 환자(20)의 위치가 이동하였는지의 여부를 판단하고(단계 S40), 상기 환자(20)의 위치가 이동한 경우, 상기 자극 제공부(400)에 대한 위치를 추가로 변경한다.

다만, 상기 자극 제공부(400)에 대한 위치를 추가로 변경하는 경우, 상기 환자의 위치 변경 정도가, 기 설정된 환자의 위치 변화값보다 큰지의 여부를 판단하여(단계 S50), 상기 자극 제공부(400)에 대한 이동을 수행한다.

즉, 상기 환자의 위치 변경 정도가, 기 설정된 환자의 위치 변화값보다 큰 경우, 즉, 환자가 다른 시술 위치에 대한 자극이나 치료를 위해 자세를 변경하는 경우와 같이, 상대적으로 환자의 위치 변경의 양이 큰 경우라면, 상기 로봇암부(100)가 1차적으로 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경시키고, 상기 로봇 엔드부(200)가 추가적으로 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경시킨다(단계 S60).

이는, 실제 환자의 위치 변경의 양이 상대적으로 큰 경우라면, 미세하고 정밀한 조정만 수행하는 상기 로봇 엔드부(200)를 통한 구동만으로는 해당 위치로의 위치 변경이 어려울 수 있으며, 나아가 해당 위치로의 위치 변경을 위한 시간이 상대적으로 많이 소요될 수 있다.

따라서, 상기 로봇암부(100)를 통해 1차적으로 상대적으로 큰 범위에서 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경시킨 후, 보다 세부적이고 정확한 위치로의 변경은 상기 로봇 엔드부(200)를 통해 수행하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 로봇암부(100)를 통한 위치 변경은 상기 단계 S10에서의 위치 변경과 실질적으로 동일하며, 상기 로봇 엔드부(200)를 통한 위치 변경은 상기 단계 S20에서의 위치 변경과 실질적으로 동일하다.

이와 달리, 상기 환자의 위치 변경 정도가, 기 설정된 환자의 위치 변화값보다 작은 경우, 즉, 환자가 시술 중에 호흡을 수행하는 경우 또는 미세한 움직임이 발생하는 경우와 같이, 상대적으로 환자의 위치 변경의 양이 작은 경우라면, 상기 로봇 엔드부(200)를 통해서만 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경시킨다(단계 S70).

즉, 상기와 같이 미세한 위치 변경의 경우, 상기 로봇 암부(100)를 통한 큰 범위에서의 불필요한 이동을 수행할 필요는 없으며, 이에 따라, 상기 로봇 엔드부(200)를 통해서만 정밀하게 상기 자극 제공부(400)의 위치를 변경하는 것으로 충분하다.

마찬가지로, 이 경우, 상기 로봇 엔드부(200)를 통한 위치 변경은 상기 단계 S20에서의 위치 변경과 실질적으로 동일하다.

한편, 상기 기 설정된 환자의 위치 변화값은, 다양하게 설정될 수 있으며, 상기 로봇암부(100)를 통한 위치 변경에서의 최소 위치 변경량, 및 상기 로봇 엔드부(200)를 통한 위치 변경에서의 최대 위치 변경량 등을 종합적으로 고려하여, 기 설정되어 적용될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 로봇암부의 끝단에 로봇 엔드부가 추가로 연결되며, 자극 제공부는 로봇 엔드부 상에 고정됨에 따라, 시술 위치에 대하여 근접하는 범위로는 시리얼 타입(serial type)의 로봇암부를 통해 직관적으로 빠르게 이동하고, 로봇 엔드부의 구동을 통해 시술 위치에 정확하게 자극 제공부를 이동시킬 수 있으므로, 보다 빠르고 정확하게 시술 위치로의 정위를 가능하게 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 정위 장치 100 : 로봇 암부
110 : 관절부 120 : 연장부
200 : 로봇 엔드부 210 : 하부 프레임
300 : 링크유닛 310 : 제1 링크부
311 : 구동부 312 : 구동축
313 : 전달부 314 : 제1 연결부
315 : 연결바 316 : 제2 연결부
350 : 상부 프레임 400 : 자극 제공부
410 : 연결부 420 : 신호 발생부
430 : 신호 전달부

Claims

복수의 연장부들 및 상기 연장부들 사이에 연결되는 복수의 관절부들을 포함하여 끝단의 위치가 변화되는 로봇암부;
상기 로봇암부의 끝단에 고정되는 하부 프레임, 상기 하부 프레임에 마주하는 상부 프레임, 및 상기 하부 프레임에 대하여 상기 상부 프레임의 위치를 가변시키는 링크유닛을 포함하는 로봇 엔드부; 및
상기 상부 프레임 상에 결합되어 환자의 시술 위치에 생체 자극을 제공하는 자극 제공부를 포함하고,
상기 로봇암부는 상기 환자의 시술 위치에 근접한 1차 위치로 상대적으로 큰 범위에서 상기 자극 제공부를 이동시키고,
상기 로봇 엔드부는 상기 1차 위치로부터 상기 환자의 시술 위치인 2차 위치로 보다 세부적이고 정확한 위치로 상기 자극 제공부로 이동시키며,
상기 환자의 시술 위치가 변화함에 따라, 상기 환자의 시술 위치의 변화가 기 설정된 변화값보다 큰 경우 상기 로봇암부 및 상기 로봇 엔드부가 상기 변화된 시술 위치를 보상하여 상기 자극 제공부를 이동시키고, 기 설정된 변화값보다 작은 경우 상기 로봇 엔드부만 상기 변화된 시술 위치를 보상하여 상기 자극 제공부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 생체 자극 및 치료용 정위 장치.
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제1항에 있어서, 상기 링크유닛은,
상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임 사이에 개재되며, 각각이 개별적으로 구동되는 복수의 링크부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 자극 및 치료용 정위 장치.
제4항에 있어서, 상기 링크부들 각각은,
상기 하부 프레임 상에 위치하는 구동부;
상기 구동부의 구동축에 일 끝단이 연결되어 회전하는 전달부; 및
일 끝단은 상기 전달부의 타 끝단에 회전 가능하도록 연결되며, 타 끝단은 상기 상부 프레임 상에 회전 가능하도록 연결되는 연결바를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 자극 및 치료용 정위 장치.
제5항에 있어서,
상기 링크부들은 6개가 상기 하부 프레임 및 상기 상부 프레임의 원주면을 따라 배열되며,
상기 링크부들 각각의 타 끝단은 인접하는 링크부의 타 끝단과 서로 인접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 생체 자극 및 치료용 정위 장치.
제1항에 있어서, 상기 자극 제공부는,
연결부에 의해 상기 상부 프레임의 상면 상에 고정되며, 초음파 집속 에너지를 발생시키는 신호 발생부; 및
상기 신호 발생부로부터 발생되는 초음파 집속 에너지를 환자의 시술 위치로 제공하며, 전체적으로 라운드 된 형상을 가지는 신호 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 자극 및 치료용 정위 장치.
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