KR102570097B1 - 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법 - Google Patents

로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법이 개시된다. 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 수행하는 로봇 암(robot arm); 상기 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 할 수 있도록 상기 로봇 암을 구동하는 로봇 암 구동 모듈; 상기 사용자의 원격 조종 명령을 입력받아 상기 로봇 암 구동 모듈을 제어하는 사용자 원격 조종 모듈을 구성하며, 여기서, 상기 로봇 암은 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성된다. 상술한 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법에 의하면, 로봇 암을 이용하여 콧속이나 입안의 검체 채취를 할 수 있도록 구성됨으로써, 검체 채취 과정에서 의료진의 감염을 막고 보다 신속하고 정확하게 검체 채취 과정을 운용할 수 있는 효과가 있다. 특히, 면봉의 압력을 감지하고 코나 입 속으로 들어가는 삽입 깊이를 측정하여 로봇 암의 구동을 피드백 제어하도록 구성됨으로써, 면봉에 의해 검체 채취 대상자의 코나 입에 상해를 입는 것을 방지하고 안전하게 검체를 채취할 수 있는 효과가 있다. 한편, 로봇 암의 카메라 모듈을 이용하여 검체 대상자의 검체 부위를 촬영하고 이를 AI 분석하여 로봇 암의 구동을 제어하도록 구성됨으로써, 검체 채취 프로세스를 자동화하고, 보다 신속하고 효율적인 운용을 할 수 있는 효과가 있다.

Description

로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법{SAMPLING SYSTEM AND METHOD USING ROBOT ARM}
본 발명은 검체 채취 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 로봇 암을 이용한 검채 채취 시스템 및 방법에 관한 것이다.
코로나(corona)와 같이 공기나 비말을 통해 감염되는 질병에 대해서는 검체 채취를 통해 그 확진 여부를 결정한다.
의료진들은 코로나 감염을 막기 위해 전신을 덮는 레벨 D 방호복을 착용한 상태로 검체 채취를 하고 있다.
방호복 자체로서 검체 채취가 매우 불편하고, 여름철 무더위에는 방호복을 입은 상태에서 더더욱 어렵다.
이에, 의료진의 어려움을 덜어주고 감염 위험을 낮출 수 있는 방안이 요구된다.
그러나, 아직까지는 언택트(untact)에 의한 검체 채취의 솔루션이 제시되지 못하고 있는 실정이다.
등록특허공보 10-1188789 등록특허공보 10-1641051
본 발명의 목적은 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 로봇 암을 이용한 검체 채취 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템은, 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 하는 로봇 암(robot arm); 상기 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 할 수 있도록 상기 로봇 암을 구동하는 로봇 암 구동 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 로봇 암은, 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 사용자의 원격 조종 명령을 입력받아 상기 로봇 암 구동 모듈을 제어하는 사용자 원격 조종 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 방법은, 로봇 암 구동 모듈이 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 할 수 있도록 로봇 암을 구동한다.
다음으로, 로봇 암 구동 모듈의 구동에 의해 로봇 암이 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 수행한다.
여기서, 상기 로봇 암 구동 모듈의 구동에 의해 로봇 암이 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 수행하는 단계는, 상기 로봇 암이 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
상술한 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법에 의하면, 로봇 암을 이용하여 콧속이나 입안의 검체 채취를 할 수 있도록 구성됨으로써, 검체 채취 과정에서 의료진의 감염을 막고 보다 신속하고 정확하게 검체 채취 과정을 운용할 수 있는 효과가 있다.
특히, 면봉의 압력을 감지하고 코나 입 속으로 들어가는 삽입 깊이를 측정하여 로봇 암의 구동을 피드백 제어하도록 구성됨으로써, 면봉에 의해 검체 채취 대상자의 코나 입에 상해를 입는 것을 방지하고 안전하게 검체를 채취할 수 있는 효과가 있다.
한편, 로봇 암의 카메라 모듈을 이용하여 검체 대상자의 검체 부위를 촬영하고 이를 AI 분석하여 로봇 암의 구동을 제어하도록 구성됨으로써, 검체 채취 프로세스를 자동화하고, 보다 신속하고 효율적인 운용을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 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, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템(100)은 로봇 암(robot arm)(101), 파지 모듈(102), 로봇 암 구동 모듈(103), 마이크로폰(microphone)(104), 카메라 모듈(105), 검체 기록 모듈(106), 압력 센서 모듈(107), 깊이 측정 모듈(108), AI(artificial intelligence) 영상 분석 모듈(109), 압력 기반 자동 피드백 모듈(110), 검체 채취 자동 제어 모듈(111), 사용자 원격 조종 모듈(112)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
로봇 암(101)은 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
로봇 암(101)은 힌지 구성으로 연결되는 다단의 암으로 구성될 수 있다.
파지 모듈(102)은 로봇 암(101)의 끝단에 구비될 수 있다.
파지 모듈(102)은 검체 채취를 위한 검체 채취봉을 파지하도록 구성될 수 있다. 검체 채취봉으로서 면봉과 같은 구성이 이용될 수 있다.
로봇 암 구동 모듈(103)은 로봇 암(101)을 3차원 경로를 따라 움직이도록 구동하도록 구성될 수 있다. 로봇 암 구동 모듈(103)은 사용자의 조종에 의해 또는 AI에 의해 구동하도록 구성될 수 있다.
마이크로폰(104)은 검체 채취 대상자 또는 검체 채취를 하는 사용자로부터 검체 채취 대상자를 특정하기 위한 음성을 입력받도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 이름, 나이, 성별, 주민번호 등의 신원 정보를 입력받도록 구성될 수 있다.
이는 검체 채취 전에 검체 채취 대상자를 특정하여 기록을 남기기 위한 것이다. 이를 통해 별도의 검체 채취 대상자를 특정하여 직접 노트로 적지 않아도 음성을 통해 자동으로 기록될 수 있으며, 검체 채취봉이 다른 검체 채취 대상자의 것과 섞이거나 혼동되지 않을 수 있는 장점이 있다.
카메라 모듈(105)은 로봇 암(101)에 구비되어 검체 채취 대상자 및 검체 부위를 촬영하도록 구성될 수 있다.
카메라 모듈(105)은 검체 채취 전에 먼저 검체 채취 대상자의 안면을 촬영하여 검체 채취 대상자를 특정하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 검체 채취봉이 서로 섞이거나 혼동되지 않게 될 수 있다.
여기서, 카메라 모듈(105)은 적어도 2대 이상 구비될 수 있으며, 각각의 영상을 합성하여 스테레오 영상을 생성할 수 있다.
검체 기록 모듈(106)은 마이크로폰(104)을 통해 입력받은 음성에 따라 특정되는 검체 채취 대상자, 카메라 모듈(105)에서 촬영된 검체 채취 대상자의 안면 및 검체 부위의 영상을 기록하여 저장하도록 구성될 수 있다.
압력 센서 모듈(107)은 로봇 암(101) 및 파지 모듈(102)의 사이에 구비될 수 있다.
압력 센서 모듈(107)은 검체 채취 과정에서 검체 채취봉으로부터 파지 모듈(102)에 가해지는 압력을 감지하도록 구성될 수 있다. 즉, 검체 채취봉이 검체 부위에 닿아 검체 부위로부터 검체 채취봉과 파지 모듈(102)을 따라 가해지는 압력을 감지하도록 구성될 수 있다.
로봇 암(101)의 움직임이 너무 과해서 검체 채취봉이 코속이나 입안의 검체 부위에 상해를 가할 수 있다. 이러한 상해를 방지하기 위해 압력 센서 모듈(107)이 압력의 변화를 민감하게 실시간 감지하도록 구성될 수 있다.
깊이 측정 모듈(108)은 검체 채취봉이 검체 부위로 삽입되는 깊이를 측정하도록 구성될 수 있다. 즉, 콧속이나 입안으로 삽입되는 깊이를 측정하도록 구성될 수 있다.
깊이 측정 모듈(108)은 2대의 카메라 모듈(105)에 의해 생성되는 스테레오 영상을 이용하여 검체 채취봉이 입안 또는 콧속으로 삽입되는 깊이를 측정할 수 있다.
아울러 깊이 측정 모듈(108)은 스테레오 영상에 더하여 로봇 암 구동 모듈(103)의 구동값을 추가하여 삽입 깊이를 더 정확하게 측정할 수 있다.
AI 영상 분석 모듈(109)은 딥 러닝(deep learning)을 이용하여 카메라 모듈(105)에 의해 촬영된 검체 채취 대상자의 안면 및 검체 부위의 영상과 압력 센서 모듈(107)에 의해 측정된 깊이를 분석하도록 구성될 수 있다.
이를 통해 검체 채취 과정을 자동화할 수 있다.
검체 채취 자동 제어 모듈(111)은 AI 영상 분석 모듈(109)의 분석 결과에 따라 로봇 암 구동 모듈(103)을 제어하여 해당 검체 채취 과정을 자동 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 사용자의 조종없이도 AI 영상 분석 모듈(109)의 스테레오 영상을 이용하여 분석한 깊이를 이용하여 검체 부위를 특정하고 검체 수행까지 자동으로 수행할 수 있다.
압력 기반 자동 피드백 모듈(110)은 압력 센서 모듈(107)에 의해 감지된 압력의 세기에 기반하여 로봇 암 구동 모듈(103)의 구동을 자동으로 피드백 제어하도록 구성될 수 있다. 즉, 갑자기 압력이 커지면 검체 채취봉에 의해 콧속이나 입안을 찌르거나 긁어 상해를 입힐 수 있으므로, 피드백을 통해 로봇 암 구동 모듈(103)이 현재의 로봇 암(101) 진행 방향을 멈추거나 반대 방향으로 즉시 이동하도록 구동할 수 있다.
검체 채취 자동 제어 모듈(111)은 AI 영상 분석 모듈(109)의 깊이 분석에 더하여 압력 기반 자동 피드백 모듈(110)의 피드백에 따른 압력을 분석하여 검체 부위를 인식하고, 이에 따라 로봇 암 구동 모듈(103)의 검체 채취를 자동 제어하도록 구성될 수 있다.
사용자 원격 조종 모듈(112)은 사용자의 원격 조종 명령을 입력받아 로봇 암 구동 모듈(103)을 제어하도록 구성될 수 있다.
사용자 원격 조종 모듈(112)과 검체 채취 자동 제어 모듈(111)은 선택적으로 운용될 수 있으며, 자동 검체 채취 프로세스 과정에서도 사용자의 원격 조종이 개입될 수 있다.
이러한 경우, 사용자 원격 조종 모듈(112)의 제어가 개입되는 시간동안 검체 채취 자동 제어 모듈(111)은 검체 채취 과정을 일시 중단하도록 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 암을 이용한 검체 채취 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 로봇 암 구동 모듈(103)이 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 할 수 있도록 로봇 암(101)을 구동한다(S101).
다음으로, 로봇 암 구동 모듈(103)의 구동에 의해 로봇 암(101)이 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 수행한다(S102).
여기서, 로봇 암(101)이 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
101: 로봇 암
102: 파지 모듈
103: 로봇 암 구동 모듈
104: 마이크로폰
105: 카메라 모듈
106: 검체 기록 모듈
107: 압력 센서 모듈
108: 깊이 측정 모듈
109: AI 영상 분석 모듈
110: 압력 기반 자동 피드백 모듈
111: 검체 채취 자동 제어 모듈
112: 사용자 원격 조종 모듈

Claims (5)

  1. 스테레오 영상을 생성하기 위한 카메라 모듈;
    검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 수행하는 로봇 암(robot arm);
    상기 로봇 암과, 상기 검체 채취봉을 파지하기위한 파지모듈 사이에 설치되는 압력센서모듈;
    상기 검체 채취봉을 이용하여 검체 채취를 할 수 있도록 상기 로봇 암을 구동하는 로봇 암 구동 모듈;
    상기 카메라 모듈에 의해 생성된 스테레오영상과 상기 로봇 암 구동 모듈의 구동값을 기초로 깊이를 측정하는 깊이측정모듈;
    상기 카메라 모듈에 의해 생성된 스테레오 영상을 딥 러닝(deep learning)을 이용하여 분석하기 위한 AI영상 분석 모듈;
    및 상기 AI영상 분석 모듈의 분석결과에 따라 상기 로봇 암 구동 모듈을 제어하여 검체 채취 과정을 자동으로 수행하도록 구성되는 검체 채취 자동 제어 모듈;
    을 포함하며,
    상기 로봇 암은, 3차원 경로를 따라 움직이도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    사용자의 원격 조종 명령을 입력받아 상기 로봇 암 구동 모듈을 제어하는 사용자 원격 조종 모듈을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
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