KR20190028062A - Virtual reality based drilling device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가상현실 기반의 드릴링 디바이스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임플란트 시술 숙련도 향상을 위해서, 가상의 공간에서 환자의 구강 구조를 파악하고 임플란트 식립을 위한 드릴링 체험을 가능하게 하는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a virtual reality-based drilling device, and more particularly, to a virtual reality-based drilling device for virtual reality-based drilling, which enables a drilling experience to grasp a patient's oral structure in a virtual space, Device.
일반적으로 임플란트는 의학계에서 인체를 대신할 수 있는 대체물을 의미하며 치과의 치료법으로 사용되는 임플란트는 발치 이후에 티타늄 등으로 제작한 픽스쳐을 식립한 후 어버트먼트와 크라운을 고정시켜 자연치아를 대체하는 방법이다.In general, implants represent a substitute that can replace the human body in the medical field. Implants used as a treatment method of dentistry include a fixture made of titanium or the like after the extraction and fix abutment and crown to replace natural tooth to be.
픽스쳐를 포함하는 임플란트의 식립은 환자마다 많은 차이가 있는데, 이는 환자의 치아 상태나 치조골의 상태 등 다양한 요인에 따라서 식립 위치 및 깊이와 방향이 달라지기 때문이다. 식립 위치 및 깊이와 방향이 결정되면 이에 따라 치조골을 드릴링 하게 된다.Implant placement including fixtures varies from patient to patient because of the location, depth and orientation of the implant, depending on various factors such as the patient's tooth condition and alveolar bone condition. Once the position, depth and direction of the implant are determined, the alveolar bone is drilled accordingly.
치조골 드릴링 작업은 초심자뿐만 아니라 경험자에게도 많은 어려움이 따르는 작업으로 종래에는 시술자의 석고 모델이나 파노라마 사진을 통해서 환자의 구강구조를 파악하여 시술 하는 방식으로 실패 요인의 대부분이 식립 계획 오류로 인한 부적절한 자세 선정과 드릴링 작업 불량으로 알려져 있다.The alveolar bone drilling task is a task that involves many difficulties not only for the novice but also for the experienced. In the past, the oral cavity structure of the patient was identified through the plaster model or panoramic photograph of the practitioner, and most of the failure factors were caused by the inappropriate placement And poor drilling work.
또한 임플란트 제조사의 다양한 신제품 출시로 인해 임플란트 시술에 필요한 교육 및 실습에 많은 교육비용이 발생한다는 문제점이 있다.In addition, due to the introduction of various new products of the implant manufacturers, there is a problem that a large amount of training cost is required for the training and the training required for the implant treatment.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 VR을 통한 드릴링으로 시술자에게 가상 체험을 제공함으로서 임플란트 시술 숙련도를 향상시킬 수 있는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a virtual reality-based drilling device capable of improving implant proficiency by providing a virtual experience to a practitioner through drilling through a VR will be.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 기반의 드릴링 디바이스는, 가상현실을 제공하는 VR 기기를 포함하는 드릴링 디바이스에 있어서, 회전모터를 포함하고 조작버튼이 구비된 드릴링 디바이스; 상기 드릴링 디바이스와 전기적으로 연결되어 상기 드릴링 디바이스의 움직임을 인식하여 움직임데이터를 생성하는 모션센서모듈; 상기 드릴링 디바이스의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)를 포함하는 동작제어부; 상기 동작제어부는 상기 모션센서모듈과 전기적으로 연결되어 상기 움직임데이터를 입력받고, 입력받은 상기 움직임데이터를 근거리 무선통신을 통해 제어장치로 전달하고, 상기 제어장치와 전기적으로 연결되어 입력받은 상기 움직임데이터를 바탕으로 가상환경을 제공하는 구현장치;를 포함한다.In order to achieve the above object, a virtual reality-based drilling device according to a preferred embodiment of the present invention is a drilling device including a VR device for providing a virtual reality, Drilling devices; A motion sensor module electrically connected to the drilling device to recognize motion of the drilling device to generate motion data; An operation control unit including a microcontroller unit (MCU) for controlling the operation of the drilling device; The motion control unit is electrically connected to the motion sensor module, receives the motion data, and transmits the received motion data to the control unit through near field wireless communication. The motion control unit is electrically connected to the control unit, And an implementation device for providing a virtual environment based on the virtual environment.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 드릴링 디바이스는 회전 모터의 RPM 제어버튼과, 조작버튼을 포함하고, 햅틱기능을 구비하여 사용자에게 운동감을 준다.According to a preferred embodiment, the drilling device includes an RPM control button and an operation button of a rotary motor, and has a haptic function to give the user a sense of motion.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 모션센서모듈는 지자기 이미지 센서, 가속도 또는 자이로 센서를 포함한다.According to a preferred embodiment, the motion sensor module comprises a geomagnetic image sensor, an acceleration or a gyro sensor.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 구현장치는 상기 구현장치의 위치정보를 감지하여 위치데이터를 생성하는 위치 측정 센서를 포함하고, 상기 위치데이터를 통해 사용자의 움직임과 상기 구현장치에 출력되는 가상 이미지의 움직임을 동일하게 출력한다.According to a preferred embodiment, the implementing device includes a position measuring sensor for sensing position information of the implementing device and generating position data, and the position data of the virtual device, .
이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 가상현실 기반의 드릴링 디바이스는 환자의 구강 구조를 정확하게 파악하여 픽스쳐의 선정 및 식립 자세에 대한 결정이 가능하다는 장점을 가진다.As described above, the virtual reality-based drilling device according to the present invention has an advantage that it can accurately determine the oral structure of the patient and can determine the fixture and determine the placement posture.
또한, 본 발명은 시술 정보를 직접 시각화할 수 있어 식립 계획 수립이 보다 용이하다.Further, since the present invention can directly visualize the procedure information, it is easier to establish a placement plan.
또한, 본 발명에서는 VR을 통하여 드릴링 체험을 함으로서 시술자의 숙련도를 향상시켜 환자에게 안전하고 정확한 시술이 이루어지다.In addition, in the present invention, by drilling experience through VR, the skill of the practitioner is improved and safe and accurate operation is performed to the patient.
또한, 본 발명에서는 임플란트 제조사의 다양한 신제품을 체험함으로서 교육 및 실습에 들어가는 비용을 감소시킬 수 있다.In addition, in the present invention, by experiencing various new products of the implant maker, it is possible to reduce costs for training and practice.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴링 디바이스의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 기반의 드릴링 디바이스와 주변 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드릴링 디바이스 동작을 위한 시스템 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a drilling device according to a preferred embodiment of the present invention; FIG.
2 is a schematic diagram of a virtual reality based drilling device and peripheral device in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
3 is a system flow diagram for drilling device operation in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 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 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >
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 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 드릴링 디바이스의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a drilling device according to a preferred embodiment of the present invention.
도1 을 참조하면, 드릴링 디바이스(20)는 회전모터(22), 모션센서모듈(24), 동작제어부(26)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
상기 드릴링 디바이스(20)의 상단부에는 회전모터(22)가 포함되어 있으며,A rotating
상기 드릴링 디바이스(20)는 사용자가 손으로 잡고 자유롭게 움직일 수 있으며, 손잡이와 근접하여 on/off버튼과 VR과 연동하여 사용가능한 제어버튼, 회전모터(22)의 RPM을 제어할 수 있는 버튼을 포함한다.The
상기 드릴링 디바이스(20)의 움직임은 내부의 모션센서모듈(24)로 인지할 수 있으며, 상기 모션센서모듈(24)는 지자기이미지 센서 및 가속도센서 또는 자이로센서를 포함한다.The motion of the
상기 모션센서모듈(24)에 의해 상기 드릴링 디바이스(20)의 자세와 동작정보를 측정할 수 있고, 이러한 정보는 동작제어부(26)내의 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)로 전달된다.The
상기 동작제어부(26)를 통해 디바이스 자세 및 동작정보를 제어장치(30)에 제공하고 이에 기초하여, 가상 이미지를 구현하고 가상 이미지간의 상호작용에 따라 발생한 신호를 입력받아 햅틱기능을 발생시켜, 사용자에게 진동을 느끼게 하고 현실감을 느끼게 한다.The
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 기반의 드릴링 디바이스와 주변 장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a virtual reality-based drilling device and peripheral device in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 드릴링 디바이스(20)는 구현장치(10), 위치 측정 센서(12), 드릴링 디바이스(20) 및 제어장치(30)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 2, the
상기 구현장치(10)는 가상의 현실을 출력시키는 디스플레이를 포함하고, 위치 측정 센서(12)가 상기 구현장치(10)에 인접하게 위치한다.The
상기 위치 측정 센서(12)는 가속도 또는 자이로 센서를 포함하며, 시술자의 움직임과 위치를 측정하며, 상기 측정된 데이터를 제어장치(30)에 전달한다.The
상기 제어장치(30)는 상기 위치 측정 센서(12)와 상기 드릴링 디바이스(20)내의 상기 동작제어부(26)에서 사용자와 상기 드릴링 디바이스(20)의 자세 및 동작정보를 수신하며, 수신 받은 상기 동작 정보에 기초하여 가상 이미지의 동작을 변경하고 상기 구현장치(10)내의 디스플레이에 출력시킬 수 있다.The
또한 상기 드릴링 디바이스(20)에서 측정된 RPM 값은 상기 제어장치(30)를 통해 상기 구현장치(10)에 전달되며 이를 통해 사용자는 회전모터의 RPM을 파악할 수 있게 된다.Also, the RPM value measured by the
상기 디스플레이 내에 출력된 가상 이미지와 가상에 구현된 드릴링 디바이스가 상호 작용할때 드릴링 디바이스(20)내의 동작제어부(26)에 전기적 신호를 보내 햅틱기능을 구현하여 사용자에게 운동감을 느끼게 한다.When the virtual image outputted in the display and the virtual drilling device interact with each other, the haptic function is implemented by sending an electrical signal to the
상기 제어장치(30)는 드릴링 킷과 디바이스 데이터 및 환자 구강 데이터를 포함하고 있으며, 사용자가 원하는 장치와 데이터를 선택하여 상기 디스플레이에 구현할 수 있다.The
상기 제어장치(30)내의 데이터를 통해 상기 디스플레이에 구현될 수 있으므로 이를 통해, 환자의 구강 구조를 정확하게 파악하여 정확한 식립 위치와 자세에 대한 결정이 가능해진다.It can be implemented on the display through the data in the
또한, 임플란트 제조사의 신제품 장치에 대해서도 3D 모델링을 통하여 데이터를 상기 제어장치(30)내에 저장하여 필요시 가상환경 내에 구현할 수 있다.Further, the new device of the implant manufacturer can also store data in the
이때의 상기 디스플레이 내에 출력되는 가상의 드릴링 디바이스 이미지는 한정되어 있지 않다.The virtual drilling device image output in the display at this time is not limited.
도3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 드릴링 디바이스의 동작을 위한 시스템 순서도이다.3 is a system flow diagram for operation of a drilling device, in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도3 를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상현실 기반의 드릴링 디바이스는 3D 스캐닝 데이터 확인하는 단계(S10)와, 식립 계획에 따라 잇몸뼈를 드릴링하는 단계(S20)와, 식립 단계에 따라서 수술 도구 선택 단계(S30)와, VR 인터페이스와 연동하여 RPM 값을 비교하여 드릴링 하는 단계(S40)와 픽스쳐 및 어버트먼트를 식립하는 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a virtual reality-based drilling device according to a preferred embodiment of the present invention includes a step S10 of checking 3D scanning data, a step S20 of drilling a gum bone according to a placement plan, Therefore, the operation tool selection step S30, the step S40 of comparing and drilling the RPM values in conjunction with the VR interface, and the step S50 of placing the fixture and abutment.
상기 3D 스캐닝 데이터 확인 단계(S10)는 환자의 치아와 잇몸을 3D 스캐닝하여 시각화를 통해서 확인함으로서 환자 상태를 고려하여 임플란트의 식립 위치 및 각도를 특정하여 사실적인 식립계획을 수립할 수 있는 단계이다.The 3D scanning data checking step (S10) is a step of confirming the 3D scanning of the patient's teeth and the gums through visualization so that the actual placement plan can be established by specifying the placement position and angle of the implant in consideration of the patient's condition.
상기 잇몸뼈 드릴링 단계(S20)에서는 상기 식립계획에 따라 잇몸뼈를 드릴링 하는 단계로 시술자가 시술 한 결과와 상기 식립계획에서의 결과물이 동일한지 여부를 판단한다.In the gum bone drilling step (S20), the gum bone is drilled according to the placement plan, and it is determined whether the result of the operation performed by the practitioner is the same as the result of the placement plan.
상기 수술 도구 선택(S30)에서는 픽스쳐와 어버트먼트를 식립하기 위해 수술 도구를 선택하는 단계로 각각 시술에 적합한 RPM값과 상기 드릴링 디바이스의 회전모터(22) RPM값과 비교하여, 값이 상이할 시 이를 구현장치(10)의 디스플레이에 표시함에 따라 적절한 드릴링 단계(S40)가 이루어진다.In the selection of the surgical tool (S30), a step of selecting a surgical tool to place the fixture and abutment, respectively, is compared with the RPM value suitable for the operation and the RPM value of the
상기 시술자는 시술과정을 시각적으로 볼 수 있으며 반복된 훈련을 통해 식립 위치 및 각도를 식립계획대로 수행하여 픽스쳐 및 어버트먼트의 식립 단계(S50)까지 정확하게 수행할 수 있게 된다.The practitioner can visually observe the operation procedure and can perform the placement position and the angle as well as the fixation and the abutment placement step S50 through the repeated training.
이러한 과정중에 발생되는 문제에 대해서는 상기 드릴링 디바이스(20)에 구비된 조작버튼을 통해 상기 제어장치(30) 통해 문제 발생 이전을 포함한 모든 단계로 갈 수 있으며, 이러한 과정을 통하여 반복 수행이 가능하다.A problem occurring during this process can be passed through the
또한 상기 제어장치(30)에 등록된 상기 환자 데이터와 상기 가상 드릴링 디바이스 데이터는 사용자가 필요시에 언제든 구현될 수 있다.Further, the patient data and the virtual drilling device data registered in the
상술한 바와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
10: 구현장치
12: 위치 측정 센서
20: 드릴링 디바이스
22: 회전모터
24: 모션센서모듈
26: 동작제어부
30: 제어장치10: Implementation device
12: Position sensor
20: Drilling device
22: Rotary motor
24: Motion sensor module
26:
30: Control device
Claims (4)
회전모터를 포함하고 조작버튼이 구비된 드릴링 디바이스;
상기 드릴링 디바이스와 전기적으로 연결되어 상기 드릴링 디바이스의 움직임을 인식하여 움직임데이터를 생성하는 모션센서모듈;
상기 드릴링 디바이스의 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)를 포함하는 동작제어부;
상기 동작제어부는 상기 모션센서모듈과 전기적으로 연결되어 상기 움직임데이터를 입력받고, 입력받은 상기 움직임데이터를 근거리 무선통신을 통해 제어장치;로 전달하고
상기 제어장치와 전기적으로 연결되어 입력받은 상기 움직임데이터를 바탕으로 가상환경을 제공하는 구현장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스.
1. A drilling device comprising a VR device for providing a virtual reality,
A drilling device including a rotary motor and provided with an operation button;
A motion sensor module electrically connected to the drilling device to recognize motion of the drilling device to generate motion data;
An operation control unit including a microcontroller unit (MCU) for controlling the operation of the drilling device;
The operation control unit is electrically connected to the motion sensor module, receives the motion data, and transmits the received motion data to a controller through short-range wireless communication
And a virtual environment-based drilling device for providing a virtual environment based on the received motion data, the virtual environment being electrically connected to the control device.
상기 드릴링 디바이스는 회전 모터의 RPM 제어버튼과 조작버튼을 포함하고, 햅틱기능을 구비하여 사용자에게 운동감을 느낄 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스.
The method according to claim 1,
Wherein the drilling device includes an RPM control button and an operation button of a rotary motor and has a haptic function to allow the user to feel the movement feeling.
상기 모션센서모듈은 지자기 이미지 센서, 가속도 또는 자이로 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스.
The method of claim 1, wherein
Wherein the motion sensor module comprises a geomagnetism image sensor, an acceleration or a gyro sensor.
상기 구현장치는 상기 구현장치의 위치정보를 감지하여 위치데이터를 생성하는 위치 측정 센서를 포함하고, 상기 위치데이터를 통해 사용자의 움직임과 상기 구현장치에 출력되는 가상 이미지의 움직임을 동일하게 하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반의 드릴링 디바이스.The method according to claim 1,
The apparatus includes a position measuring sensor for detecting position information of the implementing apparatus and generating position data, and the movement of the user and the motion of the virtual image outputted to the implementing apparatus are made identical through the position data Based drilling device.
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