KR102548485B1 - 초정밀 조작장치 및 그 제어방법 - Google Patents

초정밀 조작장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 본체부; 상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들; 상기 니들의 일 측과 타 측에 각각 설치되며, 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유 및 제2광섬유; 상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00086
)를 측정하는 제어부를 포함하는 초정밀 조작장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

초정밀 조작장치 및 그 제어방법{Ultra-precision operation device and Control method therof}
본 발명은 초정밀 조작장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 안구의 망막으로 삽입되어 목적하는 망막 층으로 물질을 주입하는 초정밀 조작장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 광결맞음 단층 촬영법(OCT; Optical Coherence Tomography)은, 황반부와 황반 주변부의 망막 및 시신경 유두, 신경 섬유층의 단층분석 횡단면을 고해상도로 나타냄으로써, 망막 및 맥락막 질환의 평가 및 녹내장의 조기 진단에 이용되는 기법이다. 광결맞음 단층 촬영법은 빛을 사용하여 광학 산란 매체(예 : 생물 조직) 내에서 마이크로미터 해상도의 3차원 이미지를 캡처하며, 광원(고휘도 다이오드, 매우 짧은 펄스 레이저 및 장기간 연속 레이저가 사용됨)의 특성에 따라 광결맞음 단층 촬영법은 서브 마이크로 미터 분해능(~ 100 nm 파장 범위에서 방출되는 매우 넓은 스펙트럼 소스)을 가진다는 특징이 있다.
광결맞음 단층 촬영 이후에는, 조작장치에 구비된 니들을 망막에 삽입하여 원하는 망막 층에 물질을 주입하게 된다. 이때, 니들이 망막에 삽입될 시에 니들이 망막의 표면에 대해 90도를 이루는 경우는 거의 없으며 예각 주입이 이루이지는 경우가 대부분이다. 그런데 종래의 조작장치에 의하면, 망막의 표면과 니들이 이루는 각도를 알 수 없으므로, 니들을 목적하는 망막 층으로 정확하게 삽입할 수 없다는 문제가 있다.
[특허문헌] 공개특허 2019-0007299 “레이저 장치 및 이 레이저 장치에서의 레이저 출력 제어 방법”
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 니들과 망막의 표면이 이루는 각도를 기 설정된 각도범위에 맞게 형성하여 니들을 목적하는 망막 층으로 삽입하는 초정밀 조작장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 본체부; 상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들; 상기 니들의 일 측과 타 측에 각각 설치되며, 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유 및 제2광섬유; 상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00001
)를 측정하는 제어부를 포함하는 초정밀 조작장치를 제공한다.
상기 제2광섬유는, 전단이 상기 제1광섬유의 전단으로부터 후방으로 이격 배치될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 니들이 상기 대상물의 표면에 대해 기울어질 때 상기 제1광섬유로부터 대상물까지의 거리와 상기 제2광섬유로부터 대상물까지의 거리의 차이의 변화를 측정하여 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00002
)를 산출할 수 있다.
상기 제어부는, 하기의 수학식을 이용하여 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00003
)를 측정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020126267190-pat00004
,
Figure 112020126267190-pat00005
여기서,
Figure 112023054615707-pat00006
는 상기 제1광섬유의 전단과 대상물과의 거리이고,
Figure 112023054615707-pat00121
는 상기 제2광섬유의 전단과 대상물과의 거리이며,
Figure 112023054615707-pat00008
은 상기 제1광섬유의 전단과 니들의 전단과의 거리임.
또한, pos1은 대상물 상에서 제1광섬유의 빛이 조사되는 위치이고, pos2는 대상물 상에서 제2광섬유의 빛이 조사되는 위치임.
[수학식 2]
Figure 112022109032160-pat00093
여기서,
Figure 112022109032160-pat00094
은 상기 제1광섬유의 전단과 제2광섬유의 전단과의 거리임.
[수학식 3]
Figure 112022109032160-pat00095
여기서, dc2c는 상기 제1광섬유의 중심(Core)과 상기 제2광섬유의 중심 사이의 거리임.
본 발명에 따른 초정밀 조작장치는, 상기 본체부의 내부에 설치되며, 상기 니들이 설치되는 모터를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 니들이 전후 이동이 가능하게 하는 프리핸드(Free-hand) 모드와, 상기 니들이 전방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 후방으로 가압하고, 상기 니들이 후방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 전방으로 가압하여, 상기 니들의 전단과 대상물과의 거리를 고정시키는 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드와, 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도가 기 설정된 각도범위 내에 속하는 경우, 상기 니들을 전진시켜 대상물로 삽입시키는 인젝션(Injection) 모드를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은, 본체부; 상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들; 상기 니들의 일 측과 타 측에 각각 설치되며, 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유 및 제2광섬유;를 포함하는 초정밀 조작장치의 제어방법에 있어서, 상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00013
)를 측정하는 초정밀 조작장치의 제어방법을 제공한다.
상기 제2광섬유는, 전단이 상기 제1광섬유의 전단으로부터 후방으로 이격 배치될 수 있다.
상기 니들이 상기 대상물의 표면에 대해 기울어질 때 상기 제1광섬유로부터 대상물까지의 거리와 상기 제2광섬유로부터 대상물까지의 거리의 차이의 변화를 측정하여 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00014
)를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초정밀 조작장치의 제어방법은, 하기의 수학식을 이용하여 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00015
)를 측정할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020126267190-pat00016
,
Figure 112020126267190-pat00017
여기서,
Figure 112023054615707-pat00018
는 상기 제1광섬유의 전단과 대상물과의 거리이고,
Figure 112023054615707-pat00122
는 상기 제2광섬유의 전단과 대상물과의 거리이며,
Figure 112023054615707-pat00020
은 상기 제1광섬유의 전단과 니들의 전단과의 거리임.
[수학식 2]
Figure 112022109032160-pat00096
여기서,
Figure 112022109032160-pat00097
은 상기 제1광섬유의 전단과 제2광섬유의 전단과의 거리임.
[수학식 3]
Figure 112022109032160-pat00098
여기서, dc2c는 상기 제1광섬유의 중심(Core)과 상기 제2광섬유의 중심 사이의 거리임.
상기 초정밀 조작장치는, 상기 본체부의 내부에 설치되며, 상기 니들이 설치되는 모터를 더 포함하며, 본 발명에 따른 초정밀 조작장치의 제어방법은, 상기 니들이 전후 이동이 가능하게 하는 프리핸드(Free-hand) 모드와, 상기 니들이 전방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 후방으로 가압하고, 상기 니들이 후방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 전방으로 가압하여, 상기 니들의 전단과 대상물과의 거리를 고정시키는 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드와, 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도가 기 설정된 각도범위 내에 속하는 경우, 상기 니들을 전진시켜 대상물로 삽입시키는 인젝션(Injection) 모드를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 초정밀 조작장치 및 그 제어방법에 의하면, 니들의 일 측과 타 측으로 제1광섬유와 제2광섬유를 구비하고, 제1광섬유와 제2광섬유로부터 망막으로 각각 조사하는 빛을 이용하여 제1광섬유와 망막 사이의 거리 및 제2광섬유와 망막 사이의 거리를 측정하며, 이와 같이 측정된 거리를 이용하여 니들이 망막의 표면과 이루는 각도를 산출함으로써, 기 설정된 각도범위 내에서 니들이 망막으로 삽입되도록 할 수 있으며, 목적하는 망막 층으로 니들이 삽입되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초정밀 조작장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 3은 도 2에서 니들이 대상물과 예각을 이루도록 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 프리핸드(Free-hand) 모드 시 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드 시 동작을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 인젝션(Injection) 모드 시 동작을 나타낸 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 초정밀 조작장치(100)는, 본체부(110), 니들(120), 제1광섬유(121), 제2광섬유(122), 제어부(130), 모터(140), 니들조인트(141), 전선(142), 튜브(143)를 포함한다.
상기 본체부(110)는, 대상물(10)의 후방(도 1을 기준으로 상측)에 배치되며, 속이 빈 형상으로 형성된다. 상기 대상물(10)은 사람의 망막에 해당될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 니들(120; Needle)은, 상기 본체부(110)의 내부에 배치되며, 전후로 이동 가능하게 설치된다. 상기 제1광섬유(121)와 제2광섬유(122)는, 상기 니들(120)의 측면에 설치되며, 각각 상기 니들(120)을 사이에 두고 서로 반대 측에 배치된다. 그리고 상기 제1광섬유(121)와 제2광섬유(122)는, 전방(도 1을 기준으로 하측)에 배치된 대상물(10)을 향하여 빛을 조사하며, 상기 대상물(10)로부터 반사된 빛을 수신한다.
상기 제어부(130)는, 상기 본체부(110)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 제1 및 제2광섬유(121,122)를 통해 상기 대상물(10)로 빛을 조사한다. 그리고 상기 제어부(130)는, 대상물(10)로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유(121,122)로 유입된 빛을 검출하며, 이를 통해 상기 니들(120)과 대상물(10)의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00025
)를 측정한다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는 1060nm 파장대의 레이저를 이용하는 OCT(Optical Coherence Tomography) 엔진을 탑재할 수 있다. 상기 제1 및 제2광섬유(121,122)로부터 간섭 신호가 발생하며, 이 신호들이 섬유커플러(FC; Fiber Coupler)를 통해 합쳐진 후 광검출기(PD; Photo Detector)로 리턴된다. 그리고 상기 OCT 엔진은 수신한 프린지 스펙트럼(Fringe Spectrum)들을 100kHz의 속도로 받은 후, 본 스펙트럼을 퓨리에 변환을 시켜 이를 거리에 대한 프로파일(Profile) 정보로 변환시킨다. 이를 통해 상기 제어부(130)는, 상기 제1광섬유(121)의 전단(Front end)과 상기 대상물(10)과의 거리, 그리고 상기 제2광섬유(122)의 전단과 상기 대상물(10)과의 거리를 측정할 수 있다.
상기 모터(140)는, 상기 본체부(110)의 내부에 설치되며, 상기 니들(120)의 후방에 설치된다. 그리고 상기 모터(140)는, 상기 니들(120) 및 제1,2광섬유(121,122)를 선택적으로 전후로 이동시킨다. 상기 니들조인트(141)는, 상기 본체부(110)의 내부에 설치되며, 상기 제1,2광섬유(121,122)를 상기 니들(120)에 고정시킨다.
상기 제어부(130)는, 상기 모터(140)를 제어하기 위한 워크스테이션(Work Station)과 모터 컨트롤러(Motor Controller)를 추가로 탑재한다. 상기 전선(142)은, 상기 제어부의 모터 컨트롤러(Motor Controller)와 상기 모터(140)를 연결한다. 상기 튜브(143)는, 상기 본체부(110)의 외부에 설치되며, 상기 니들(120)의 내부로 물질을 주입한다. 이와 같은 물질은 이후 상기 니들(120)이 상기 대상물(10)에 삽입되었을 때, 대상물(10)의 내부로 주입된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제2광섬유(122)는, 전단이 상기 제1광섬유의 전단으로부터 후방으로 이격 배치된다. 그리고 상기 제어부(130)는, 상기 니들(120)이 상기 대상물(10)의 표면에 대해 기울어질 때, 상기 제1광섬유(121)로부터 대상물(10)까지의 거리와, 상기 제2광섬유(122)로부터 대상물(10)까지의 거리의 차이의 변화를 측정하여, 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00026
)를 산출한다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는, 하기의 수학식을 이용하여 상기 각도(
Figure 112020126267190-pat00027
)를 측정한다.
[수학식 1]
Figure 112020126267190-pat00028
,
Figure 112020126267190-pat00029
여기서,
Figure 112023054615707-pat00030
는 상기 제1광섬유의 전단과 대상물과의 거리이고,
Figure 112023054615707-pat00123
는 상기 제2광섬유의 전단과 대상물과의 거리이며,
Figure 112023054615707-pat00032
은 상기 제1광섬유의 전단과 니들의 전단과의 거리이다. 또한, pos1은 대상물 상에서 제1광섬유의 빛이 조사되는 위치이고, pos2는 대상물 상에서 제2광섬유의 빛이 조사되는 위치이다.
[수학식 2]
Figure 112022109032160-pat00099
dshifted : 니들이 전방의 대상물과 θ의 각도만큼 기울어질 때 제1 광섬유 전단과 대상물과의 거리 및 제2 광섬유 전단과 대상물과의 거리간의 차이
여기서,
Figure 112023054615707-pat00100
은 상기 제1광섬유의 전단과 제2광섬유의 전단과의 거리이다.
[수학식 3]
Figure 112022109032160-pat00101
여기서, dc2c는 상기 제1광섬유의 중심(Core)과 상기 제2광섬유의 중심 사이의 거리이다.
상기 제어부(130)는, 위의 수학식 1,2,3을 통해 상기 니들(120)과 상기 대상물(10)의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00037
)를 측정하여 이를 외부에 표시한다. 따라서 본 발명에 따른 초정밀 조작장치(100)를 이용하는 실시자는, 상기 니들(120)을 대상물(10)에 인접시켜 상기 니들(120)이 대상물(10)의 표면과 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00038
)가 얼마인지를 실시간으로 확인할 수 있으며, 표시된 각도(
Figure 112020126267190-pat00039
)가 목적하는 기 설정된 각도범위 내에 속하는 것으로 판단되었을 때 상기 니들(120)을 상기 대상물(10)로 삽입시킴으로써, 상기 니들(120)의 목적하는 대상물(10)의 층에 정확하게 삽입되도록 할 수 있다.
구체적으로, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 초정밀 조작장치(100)의 제어방법에 대해 설명하면, 상기 제어부(130)는, 프리핸드(Free-hand) 모드(도 4 참조), 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드(도 5 참조), 인젝션(Injection) 모드(도 6 참조)를 수행한다.
도 4를 참조하면, 상기 프리핸드 모드에서, 상기 니들(120)은 전후방향을 포함한 모든 방향으로 자유 이동이 가능한 상태를 유지한다. 따라서 상기 프리핸드 모드에서는, 실시자는 상기 니들(120)을 자유롭게 이동시키는 것이 가능하다.
도 5를 참조하면, 상기 디스턴스락킹 모드에서, 상기 니들(120)의 전단과 상기 대상물(10)의 표면 사이의 거리는 목적하는 값(
Figure 112020126267190-pat00040
)으로 고정된다. 즉, 상기 디스턴스락킹 모드에서, 실시자는 상기 니들(120)을 타겟 병변(Target lesion)으로부터 목적하는 값(
Figure 112020126267190-pat00041
)만큼 이격되도록 배치시킨다. 여기서,
Figure 112020126267190-pat00042
는 예를 들면 3.7mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 디스턴스락킹 모드에서, 상기 니들(120)이 전방으로 가압될 시에는 상기 모터(140)가 상기 니들(120)을 후방으로 가압하고, 상기 니들(120)이 후방으로 가압될 시에는 상기 모터(140)가 상기 니들(120)을 전방으로 가압한다. 따라서 상기 니들(120) 또는 본체부(110)를 파지한 실시자의 손이 떨리더라도, 상기 디스턴스락킹 모드에서는 상기 니들(120)의 전단과 상기 대상물(10)의 표면 사이의 거리가 일정하게 유지된다. 물론, 상기 디스턴스락킹 모드에서, 상기 니들(120)은 전후방향 이외의 다른 방향으로는 자유롭게 이동이 가능하다. 따라서 상기 디스턴스락킹 모드에서, 상기 니들(120)과 상기 대상물(10)의 표면이 이루는 각도(
Figure 112020126267190-pat00043
)는 변화가 가능하다.
상기 디스턴스락킹 모드에서 실시자가 상기 각도(
Figure 112023054615707-pat00044
)를 변화시킴에 따라 상기 각도(
Figure 112023054615707-pat00045
)가 기 설정된 각도범위 내에 속하는 경우, 상기 제어부(130)는 도 6에 도시된 상기 인젝션 모드를 수행한다. 상기 인젝션 모드에서, 상기 각도(
Figure 112023054615707-pat00046
)는 실시자가 선택한 특정 각도(
Figure 112023054615707-pat00047
)로 고정된 상태를 유지한 채 상기 대상물(10)로 삽입된다. 그리고 상기 모터(140)는, 상기 니들(120)을 전후 길이로 dinj만큼 삽입시킨다. 여기서, dinj는, 하기의 수학식 4에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020126267190-pat00050
여기서,
Figure 112020126267190-pat00051
는 상기 니들(120)을 상기 대상물(10)에 삽입할 때의 층의 깊이를 의미한다.
dinj는 상기 니들(120)을 상기 대상물(10)에 삽입한 후 상기 제1광섬유(121)로부터 얻어진 신호에 의해 측정된 거리이며,
Figure 112023054615707-pat00053
는 상기 니들(120)을 상기 대상물(10)에 주입하기 시작할 때의 각도이다. 예를 들어, 상기 대상물(10)이 망막인 경우, 망막 중 신경층이 위치한 곳은
Figure 112023054615707-pat00054
가 220
Figure 112023054615707-pat00055
를 나타내는 곳인데,
Figure 112023054615707-pat00056
이 45도인 것으로 가정한다면 상기 니들(120)을
Figure 112023054615707-pat00057
=220
Figure 112023054615707-pat00058
인 곳으로 삽입하고자 할 때 dinj는 320.7
Figure 112023054615707-pat00060
을 나타내게 된다. 즉, 상기 니들(120)을 망막으로 320.7
Figure 112023054615707-pat00061
만큼 삽입시켜야 상기 니들(120)을 신경층이 존재하는 곳으로 위치시킬 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 초정밀 조작장치(100)는, 반드시 인젝터 타입으로만 사용되는 것은 아니며, 주사기 이외에, 포셉(Forcep), 가위 등의 형태로도 응용될 수 있다.
10 : 대상물 100 : 초정밀 조작장치
110 : 본체부 120 : 니들
121 : 제1광섬유 122 : 제2광섬유
130 : 제어부 140 : 모터
141 : 니들조인트 142 : 전선
143 : 튜브

Claims (10)

  1. 본체부;
    상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들;
    상기 니들의 일 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유;
    상기 니들의 타 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제2광섬유;
    상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
    Figure 112023054615707-pat00062
    )를 측정하는 제어부 및
    상기 본체부의 내부에 설치되며, 전방이 상기 대상물을 향하여 배치된 상기니들의 후방에 설치되되, 상기 니들이 전후로 이동가능하게 연결되는 모터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    하기의 수학식을 이용하여 상기 각도(
    Figure 112023054615707-pat00102
    )를 측정하는 초정밀 조작장치.
    [수학식 1]
    Figure 112023054615707-pat00103
    ,
    Figure 112023054615707-pat00104

    여기서,
    Figure 112023054615707-pat00105
    는 상기 제1광섬유의 전단과 대상물과의 거리이고,
    Figure 112023054615707-pat00124
    는 상기 제2광섬유의 전단과 대상물과의 거리이며,
    Figure 112023054615707-pat00107
    은 상기 제1광섬유의 전단과 니들의 전단과의 거리임.
    또한, pos1은 대상물 상에서 제1광섬유의 빛이 조사되는 위치이고, pos2는 대상물 상에서 제2광섬유의 빛이 조사되는 위치임.
    [수학식 2]
    Figure 112023054615707-pat00108

    dshifted : 니들이 전방의 대상물과 θ의 각도만큼 기울어질 때 제1 광섬유 끝단과 대상물과의 거리 및 제2 광섬유 끝단과 대상물과의 거리간의 차이
    여기서,
    Figure 112023054615707-pat00109
    은 상기 제1광섬유의 전단과 제2광섬유의 전단과의 거리임.
    [수학식 3]
    Figure 112023054615707-pat00110

    여기서, dc2c는 상기 제1광섬유의 중심(Core)과 상기 제2광섬유의 중심 사이의 거리임.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2광섬유는, 전단이 상기 제1광섬유의 전단으로부터 후방으로 이격 배치되는 초정밀 조작장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 니들이 상기 대상물의 표면에 대해 기울어질 때 상기 제1광섬유로부터 대상물까지의 거리와 상기 제2광섬유로부터 대상물까지의 거리의 차이의 변화를 측정하여 상기 각도(
    Figure 112020126267190-pat00063
    )를 산출하는 초정밀 조작장치.
  4. 삭제
  5. 본체부;
    상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들;
    상기 니들의 일 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유;
    상기 니들의 타 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제2광섬유;
    상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
    Figure 112023054615707-pat00111
    )를 측정하는 제어부 및
    상기 본체부의 내부에 설치되며, 전방이 상기 대상물을 향하여 배치된 상기니들의 후방에 설치되되, 상기 니들이 전후로 이동가능하게 연결되는 모터를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 니들이 전후 이동이 가능하게 하는 프리핸드(Free-hand) 모드와,
    상기 니들이 전방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 후방으로 가압하고, 상기 니들이 후방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 전방으로 가압하여, 상기 니들의 전단과 대상물과의 거리를 고정시키는 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드와,
    상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도가 기 설정된 각도범위 내에 속하는 경우, 상기 니들을 전진시켜 대상물로 삽입시키는 인젝션(Injection) 모드를 수행하는 초정밀 조작장치.
  6. 본체부; 상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들; 상기 니들의 일 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유; 상기 니들의 타 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제2광섬유;를 포함하는 초정밀 조작장치의 제어방법에 있어서,
    상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
    Figure 112023054615707-pat00074
    )를 측정하고,
    하기의 수학식을 이용하여 상기 각도(
    Figure 112023054615707-pat00112
    )를 측정하는 초정밀 조작장치의 제어방법.
    [수학식 1]
    Figure 112023054615707-pat00113
    ,
    Figure 112023054615707-pat00114

    여기서,
    Figure 112023054615707-pat00115
    는 상기 제1광섬유의 전단과 대상물과의 거리이고,
    Figure 112023054615707-pat00125
    는 상기 제2광섬유의 전단과 대상물과의 거리이며,
    Figure 112023054615707-pat00117
    은 상기 제1광섬유의 전단과 니들의 전단과의 거리임.
    또한, pos1은 대상물 상에서 제1광섬유의 빛이 조사되는 위치이고, pos2는 대상물 상에서 제2광섬유의 빛이 조사되는 위치임.
    [수학식 2]
    Figure 112023054615707-pat00118


    dshifted : 니들이 전방의 대상물과 θ의 각도만큼 기울어질 때 제1 광섬유 끝단과 대상물과의 거리 및 제2 광섬유 끝단과 대상물과의 거리간의 차이
    Figure 112023054615707-pat00119
    은 상기 제1광섬유의 전단과 제2광섬유의 전단과의 거리임.
    [수학식 3]
    Figure 112023054615707-pat00120

    여기서, dc2c는 상기 제1광섬유의 중심(Core)과 상기 제2광섬유의 중심 사이의 거리임.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2광섬유는, 전단이 상기 제1광섬유의 전단으로부터 후방으로 이격 배치되는 초정밀 조작장치의 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 니들이 상기 대상물의 표면에 대해 기울어질 때 상기 제1광섬유로부터 대상물까지의 거리와 상기 제2광섬유로부터 대상물까지의 거리의 차이의 변화를 측정하여 상기 각도(
    Figure 112020126267190-pat00075
    )를 산출하는 초정밀 조작장치의 제어방법.
  9. 삭제
  10. 본체부; 상기 본체부의 내부에 설치되며, 전후로 이동하는 니들; 상기 니들의 일 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제1광섬유; 상기 니들의 타 측에 설치되며 전방의 대상물로 빛을 조사하는 제2광섬유;를 포함하는 초정밀 조작장치의 제어방법에 있어서,
    상기 제1 및 제2광섬유를 통해 대상물로 빛을 조사하며, 대상물로부터 반사 되어 상기 제1 및 제2광섬유로 유입된 빛을 검출하여 상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도(
    Figure 112023054615707-pat00126
    )를 측정하고,
    상기 초정밀 조작장치는, 상기 본체부의 내부에 설치되며, 상기 니들이 설치되는 모터를 더 포함하며,
    상기 니들이 전후 이동이 가능하게 하는 프리핸드(Free-hand) 모드와,
    상기 니들이 전방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 후방으로 가압하고, 상기 니들이 후방으로 가압될 시에 상기 모터가 상기 니들을 전방으로 가압하여, 상기 니들의 전단과 대상물과의 거리를 고정시키는 디스턴스락킹(Distance-Locking) 모드와,
    상기 니들과 대상물의 표면이 이루는 각도가 기 설정된 각도범위 내에 속하는 경우, 상기 니들을 전진시켜 대상물로 삽입시키는 인젝션(Injection) 모드를 수행하는 초정밀 조작장치의 제어방법.
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