KR20210065867A - 자기입자 제어장치 - Google Patents

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KR20210065867A
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Abstract

자기입자 제어장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 표적 내 미세 자기입자를 이동시키는 자기입자 제어장치에 있어서, 자기장을 외부로 방사하되, 상기 표적 내에서 자기장이 일 방향을 향하도록 하거나 일 초점으로 집중되는 형태를 갖도록 자기장을 방사하는 입자 관리부와 상기 입자 관리부가 자기장을 방출할 수 있도록 전원을 공급하는 전원 공급부 및 상기 입자 관리부가 상기 표적 내에서 일 방향을 향하거나 일 초점으로 집중되는 형태의 자기장을 방사하도록, 상기 전원 공급부가 상기 입자 관리부로 인가하는 전원의 크기나 방향을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치를 제공한다.

Description

자기입자 제어장치{Apparatus for Controlling Magnetic Particles}
본 실시예는 자기입자를 일 초점으로 포집할 수 있도록 하는 자기입자 제어장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
의료 분야에서 인체를 해부하지 않고 내부를 촬영할 수 있는 영상 시스템은 질병 진단 및 건강 검진 등에서 각광받고 있다. 이러한 영상 시스템은 일정한 에너지를 인체에 투과하고, 인체 내의 특성에 따라 투과하거나 반사하는 특징을 이용하여 인체 내부의 영상을 획득할 수 있다. 예를 들어, 영상 시스템은 X선 영상 장치, 초음파 영상 장치, 컴퓨터 단층 촬영 장치(Computed Tomography Apparatus, CT 장치), 또는 자기 공명 영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI) 장치를 포함할 수 있다.
종래의 영상 시스템은 방사능 노출이나 고 해상도 영상 획득의 어려움 등의 문제점을 갖는다. 최근에는, 초상자성 나노 입자를 추적자로 사용하여 고분해능 생체 영상을 고속으로 획득할 수 있는 MPI(Magnetic particle imaging) 장치가 차세대 영상 시스템으로 대두되고 있다. MPI 장치는 나노 입자로부터 유도되는 전기 신호로부터 복수의 고조파를 포함하는 스펙트럼을 획득할 수 있다. MPI 장치는 방사선 없이 작동 가능하며, 초상자성 나노입자(SPION)의 농도에 비례하게 3차원 분포 영상을 실시간으로 제공할 수 있어, 심혈관 또는 뇌혈관 등의 진단, 세포 라벨링 및 추적과 같은 다양한 의료 응용 분야에서 사용될 수 있다.
다만, 종래의 MPI 장치는 장치의 구조적 특성상 아주 작은 물체 내 초상자성 나노입자에 대해서만 감지하고 영상을 획득할 수 있는 불편이 존재하였다. 이에 따라, 물체를 넘어 인간 스케일에 적용하기에는 무리가 있어 의료기기로서는 역할이 아주 미미한 수준에 불과했다.
또한, 종래의 MPI 장치는 초상자성 나노입자를 감지하는 것만을 수행할 수 있었으며, 하나의 장비에서 나노입자를 실시간으로 감지하는 동시에 나노입자를 이동시키는 등 나노입자를 제어하는 것까지 동시에 수행하지는 못했다.
본 발명의 일 실시예는, 물체 또는 인체 내 주입된 미세 자기입자가 포집될 위치를 제어하여, 미세 자기입자의 이동을 제어하는 자기입자 제어장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 표적 내 미세 자기입자를 이동시키는 자기입자 제어장치에 있어서, 자기장을 외부로 방사하되, 상기 표적 내에서 자기장이 일 방향을 향하도록 하거나 일 초점으로 집중되는 형태를 갖도록 자기장을 방사하는 입자 관리부와 상기 입자 관리부가 자기장을 방출할 수 있도록 전원을 공급하는 전원 공급부 및 상기 입자 관리부가 상기 표적 내에서 일 방향을 향하거나 일 초점으로 집중되는 형태의 자기장을 방사하도록, 상기 전원 공급부가 상기 입자 관리부로 인가하는 전원의 크기나 방향을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치를 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 입자 관리부는 2개의 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 입자 관리부는 각 코일 내부에 배치되는 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 입자 관리부는 4개의 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 입자 관리부는 말 안장(Saddle) 형태의 자기장을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장은 양 끝단에 자기 위치 에너지(Magnetic Potential Energy)가 높은 제1 지점을, 상기 제1 지점과 다른 방향으로 자기 위치 에너지가 가장 낮거나 자기장이 형성되지 않는 제2 지점을, 자기장의 방향이 가변되는 중앙선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 입자 관리부 내 각 코일로 인가되는 전원의 크기나 방향 각각을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 표적은 각 코일이 형성하는 자기장 내의 일 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예의 일 측면에 따르면, 물체 또는 인체 내 주입된 미세 자기입자가 포집될 위치를 제어하여, 미세 자기입자의 이동을 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장의 일반적인 형태를 도시한 도면이다.
도 6 내지 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장을 도시한 도면이다.
도 9는 표적으로 미세 자기입자가 주입되었을 경우, 자기장이 형성될 때와 형성되지 않았을 때의 미세 자기입자의 분포를 도시한 도면이다.
도 10은 초점의 위치와 초점 위치에 따라 혈관 내에서 포커싱되는 미세 자기입자들의 위치를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 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 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 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 의해서 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.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기입자 제어장치(100)는 입자 관리부(110), 전원 공급부(120), 사용자 입력부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
자기입자 제어장치(100)는 자기장의 방사 형태를 조정하여 자성을 갖는 자기입자들의 이동을 제어한다. 자기입자 제어장치(100)는 자기장의 방사 형태를 조정하여, 미세 자기입자들이 포커싱될 포인트를 형성한다. 미세 자기입자는 자기장에 의해 자기입자 제어장치(100)가 형성한 포인트로 이동하며 포집된다. 이처럼, 자기입자 제어장치(100)는 형성하는 자기장의 형태를 조정함으로써, 미세 자기입자를 적절한 위치로 포집한다.
입자 관리부(110)는 미세 자기입자를 이동시키기 위한 자기장을 방사한다. 입자 관리부(110)는 특정한 형태로 자기장을 방사하여, 입자 관리부(110)가 형성하는 자기장 내에 적절한 위치에 배치되어 있는 표적 내 미세 자기입자가 일정한 방향으로 이동하며 포집될 수 있도록 한다. 또한, 입자 관리부(110)는 제어부(140)의 제어에 따라 바람직하게 표적의 표면과 수직인 방향으로 자기장을 형성함으로써, 온전히 미세 자기입자가 특정 초점으로 포집될 수 있도록 한다.
전원 공급부(120)는 입자 관리부(110)로 전원을 공급한다. 전원 공급부(120)는 입자 관리부(110)가 자기장을 방사하기 위한 전원을 입자 관리부(110)로 제공한다.
사용자 입력부(130)는 사용자로부터 미세 자기입자를 포집할 초점의 위치를 입력받는다. 사용자는 자기입자 제어장치(100)를 사용하는 과정에서 미세입자를 포집하고자 하는 포인트가 존재할 수 있다. 사용자 입력부(130)는 이러한 사용자로부터 미세입자의 포집을 원하는 위치의 좌표를 입력받을 수 있다. 사용자 입력부(130)는 마우스 또는 키보드 등의 입력도구로 구현될 수 있다.
제어부(140)는 자기입자 제어장치(100) 내 각 구성의 동작을 제어하며, 사용자 입력부(130)로부터 입력받은 좌표를 토대로 해당 좌표로 자기입자를 포집할 수 있도록 입자 관리부(110)를 제어한다.
제어부(140)는 전원 공급부(120)를 제어하여, 전원 공급부(120)가 입자 관리부(110)로 전원을 공급할 수 있도록 한다. 다만, 제어부(140)는 전원 공급부(120)가 항상 입자 관리부(110)로 전원을 공급하도록 제어하는 것은 아니고, 미세 자기입자가 표적 내에 위치(포집위치로부터 기 설정된 반경 내에 위치)하였을 때 비로소 전원을 공급한다. 미세 자기입자가 표적 내에 위치하지 않은 상황에서도 지속적으로 전원 공급부(120)가 입자 관리부(110)로 전원을 공급할 경우, 미세 자기입자는 온전히 표적 내로 진입하지 못하고 표적의 근방에서 자기장에 의해 군집되는 상황이 발생할 수 있다. 이를 방지하고자, 제어부(140)는 미세 자기입자가 표적 내로 위치할 경우에 입자 관리부(110)로 전원을 공급하도록 전원 공급부(120)를 제어한다.
제어부(140)는 사용자 입력부(130)로부터 입력받은 좌표를 토대로 적절한 형상의 자기장을 입자 관리부(110)가 형성하도록 전원 공급부(120)를 제어한다. 제어부(140)는 표적 내에서 미세 자기입자를 포집할 위치로 자기장이 모이는 형태로 형성되도록, 전원 공급부(120)가 각 입자 관리부로 인가하는 전원의 세기와 방향을 제어한다. 제어부(140)는 전원 공급부(120)가 각 입자 관리부로 인가하는 전원의 세기와 방향을 제어하여, 표적 내에서 자기장이 모이는 부분의 위치를 조정할 수 있다. 자기장의 모이는 부분의 위치 조정에 따라, 자기장을 따라 포집되는 미세 자기입자의 위치도 함께 변화될 수 있다. 이처럼 제어부(140)는 전원 공급부(120)를 제어하여, 각 입자 관리부로 인가되는 전원을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)는 제1 코일(210)과 제2 코일(220)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)는 2 개의 코일을 이용하여 미세 자기입자(240)를 표적(230) 내에서 주로 일 방향으로 포집한다. 표적(230)은 입자 관리부(110)가 형성하는 자기장 내에 일 위치에 배치되며, 표적(230) 내로 미세 자기입자(230)가 유입되어 이동하게 된다. 이때, 미세 자기입자(230)는 입자 관리부(110)가 형성하는 자기장에 의해 표적(230) 내에서 일 방향으로 포집된다.
제1 코일(210)과 제2 코일(220)은 같은 축(도 2에서는 x축) 상에서 나란히 배치될 수 있으며, 자기장을 형성한다. 각 코일에서 형성되는 자기상의 세기가 강해질 수 있도록, 코일 내에 코어(215, 225)가 배치될 수 있다, 코어의 배치에 따라 동일한 세기의 전류가 코일로 인가되더라도 보다 강한 자기장이 방사될 수 있다. 도 2에 도시된 예에서는 제1 코일(210)과 제2 코일(220)로 반시계방향의 전류가 흐르며, 도 3에 도시된 바와 같이 코일의 -y축 방향에서 +y축 방향을 향하는 자기장이 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장을 도시한 도면이다.
표적(230)이 제1 코일(210)과 제2 코일(220)의 하부(-y축 방향, 코일이 배치되는 축과 수직인 방향으로의 하부)에 배치될 경우, 코일들(210, 220)로부터 표적(230) 내에는 표적(230)의 상부(+y축 방향)를 향하도록 하는 자기장이 형성된다. 표적(230)을 지나는 미세 자기입자는 표적 내 상부를 향하는 자기장에 의해 표적(230)의 상부로 포집된다.
도 2 및 도 3과 같이, 입자 관리부(110)가 2개의 코일로 구현될 경우, 표적을 일 초점보다는 일 방향으로 포집하는데 적합하며, 표적(230) 내에서 일 방향을 향하도록 하는 자기장의 세기는 상대적으로 세질 수 있어 미세입자가 포집되는 속도는 상대적으로 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)는 제1 코일(310, 제2 코일(320), 제3 코일(330) 및 제4 코일(340)을 포함한다. 나아가, 입자 관리부(110)는 각 코일 내에 배치되는 각 코어(315, 325, 335, 345)를 더 포함할 수 있다.
각 코일(310 내지 340)은 표적(230)을 중심에 두고, 표적(230)의 4 방향에 동일한 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치에서 표적(230)을 바라보며 배치된다. 이처럼 배치된 4개의 코일은 도 5에 도시된 바와 같이, 말 안장(Saddle)과 같은 형태의 자기장을 내부(표적이 배치되는 방향)로 형성한다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장의 일반적인 형태를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 4개의 코일에 의해 형성되는 자기장은 말 안장 형태를 갖는다. 양 끝단에 자기 위치 에너지(Magnetic Potential Energy)가 높은 제1 지점(510)이 형성되며, 다른 방향으로 자기 위치 에너지가 가장 낮거나 자기장이 형성되지 않는 제2 지점(Field Free Point, 520)이 형성된다. 자기장의 방향이 가변되는 중앙선(530)이 형성된다. 자기장은 중앙선(530)을 기준으로 방향이 바뀌며 제1 지점(510)을 향하도록 형성된다.
다시 도 4를 참조하면, 표적(230)은 형성되는 자기장 내 중앙선(530)들을 기준으로 특정 제1 지점(510)에 치우친 위치에 배치된다. 표적(230)이 중앙선(530)에 걸쳐 배치될 경우, 2개의 제1 지점(510) 각각으로 향하는 자기장에 의해 표적(230) 내에서 자기장이 하나의 포인트로 집중되지 못하고 2개의 포인트로 분리되게 된다. 이를 방지하고자, 표적(230)은 중앙선(530)으로부터 특정 제1 지점(510)에 치우친 위치에 배치된다.
각 코일(310 내지 340) 내에는 마찬가지로 각 코일이 형성하는 자기장의 세기를 증가시키기 위해, 코어(315 내지 345)가 배치될 수 있다.
각 코일(310 내지 340)로 인가되는 전류의 방향은 제1 지점(510), 제2 지점(520) 및 중앙선(530)의 방향을 변화시키고, 각 코일(310 내지 340)로 인가되는 전류의 세기는 (동일한 방향에서) 중앙선(530)의 위치를 변화시킨다. 자세한 사항은 도 6 내지 8에 도시되어 있다.
도 6 내지 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 4개의 각 코일(310 내지 340)에 반시계방향의 전류가 흐를 경우, 자기장은 정북방향(+y축 방향)과 정남방향(-y축 방향)으로 제1 지점(510)이 위치하게 되며, 정동 방향(+x축 방향)과 정서 방향(-x축 방향)으로 제2 지점이 위치하게 되어, x축 방향으로 중앙선(530)이 형성된다. 다만, 코일을 2개 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)와 달리 4개의 각 코일(310 내지 340)에 의해 형성되는 자기장은 각 제1 지점으로 모이도록 형성된다. 이러한 특징에 따라, 중앙선(530)으로부터 정북방향(+y축 방향)에 치우쳐 배치된 표적(230a)에서는 미세 자기입지(240a)가 단순히 정북방향(+y축 방향)으로 포집되는 것에 그치는 것이 아니라 일 지점으로 포커싱될 수 있다. 한편, 중앙선(530)으로부터 표적(230b)이 정남방향(-y축 방향)에 치우쳐 배치될 경우, 자기장은 정남방향의 제1 지점으로 포커싱되기 때문에, 표적(230b) 내에서 미세 자기입자(240b)도 정남방향의 일 초점으로 포집된다.
입자 관리부(110)가 4개의 코일로 구현될 경우, 표적을 일 초점으로 포집하는데 적합하며, 표적(230) 내에서 미세 입자를 보다 세밀하게 포집할 수 있다.
도 7을 참조하면, 코일로 인가되는 전류의 세기가 변화함에 따라 중앙선(530)의 위치가 가변한 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 각 코일로 인가되는 전류의 방향은 동일하고, 제1 코일(310)과 제4 코일(340)로 인가되는 전류의 세기가 보다 커진 경우, 제1 지점(510), 제2 지점(520)의 위치는 동일하며, 중앙선(530)의 위치만 상대적으로 -y축 방향으로 더 내려간 것을 확인할 수 있다. 이에, 전술한 실시예에서 표적(230b)이 중앙선(530)으로부터 정남방향(-y축 방향)으로 치우쳐 배치됨에 따라, 자신의 내부로 유입되는 미세 자기입자(240b)가 자신의 정남방향의 일 초점으로 포집되는 것과 달리, 표적(230b)도 중앙선(530)으로부터 정북방향(+y축 방향)에 치우쳐 배치되게 된다. 이에, 자신의 내부로 유입되는 미세 자기입자(240b)가 자신의 정북방향의 일 초점으로 포집될 수 있다. 이처럼, 제어부(140)는 입자 관리부(110) 내 각 코일로 인가되는 전류의 세기를 조정함으로써 중앙선(530)의 위치를 조정하여 표적 내에서 미세 자기입자가 포집되는 방향을 가변할 수 있다.
한편, 도 7에서와 같이 복수의 코일로 인가되는 전류의 세기가 달라지는 것이 아니라, 어느 하나의 코일로 인가되는 전류의 세기만이 달라질 경우라면 중앙선(530)의 변화는 발생하지 않는다. 대신, 전류의 세기가 달라진 코일의 방향 또는 해당 코일로부터 멀어지는 방향으로 자기장이 포커싱되는 초점(미세 입자가 표적 내에서 포집되는 초점)이 이동한다. 예를 들어, 도 6과 같이 각 코일에 전류가 인가되며, 제1 코일(310)로 인가되는 전류의 세기가 세질 경우, 초점은 제1 코일(310)에 보다 가까이 이동하게 된다. 이에 따라, 제어부(140)는 인가되는 전류의 세기를 제어하여 초점의 위치를 보다 세밀하게 조정할 수 있다.
도 8을 참조하면, 코일로 인가되는 전류의 방향이 변화함에 따라, 형성되는 자기장의 방향(제1 지점, 제2 지점 및 중앙선의 방향 모두)이 가변한 것을 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것과 달리, 제1 코일(310)과 제3 코일(330)에는 반시계방향으로 전류가 인가되는 반면, 제2 코일(320)과 제4 코일(340)에 시계 방향으로 전류가 인가될 경우, 도 8(b)와 같이 자기장이 형성된다. 제1 지점(510)은 각각 정동방향(+x축 방향)과 정서 방향(-x축 방향)에, 제2 지점(520)은 정북방향(+y축 방향)과 정남방향(-y축 방향)에, 중앙선(530)은 y축 방향으로 형성된다. 이에 따라, 중앙선(530)을 기준으로 정서 방향(-x축 방향)에 치우쳐 배치된 표적(230) 내로 유입되는 미세 자기입자(240)는 정서 방향의 일 초점으로 포집될 수 있다. 제어부(140)는 어느 하나의 코일로 인가되는 전류의 방향을 가변시켜 동일한 축 내에서 (미세 자기입자가) 포집되는 초점의 위치만을 가변시킬 수도 있고, 마주보는 양 코일로 인가되는 전류의 방향을 가변함으로써 포집되는 초점의 방향까지 모두 가변할 수 있다.
이와 같이, 제어부(130)는 입자 관리부로 인가되는 전원(전류)의 방향과 세기를 제어하여 배치된 표적(230) 내에서 미세 자기입자(240)가 포집되는 위치를 제어할 수 있다.
도 9는 표적으로 미세 자기입자가 주입되었을 경우, 자기장이 형성될 때와 형성되지 않았을 때의 미세 자기입자의 분포를 도시한 도면이다.
도 9(a)와 같은 혈관 내로 미세 자기입자가 우측 상단에서 주입되는 상황이다.
이에, 아무런 자기장이 형성되지 않을 경우, 도 9(b)와 같이 미세 자기입자가 주입된 후 200초 뒤에 혈관 내 다양한 부위로 미세 자기입자가 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)에 의해 자기장이 형성되는 경우, 도 9(c)와 같이 미세 자기입자는 미세 자기입지의 포집을 위한 초점(240)이 위치한 방향으로 포집되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 입자 관리부(110)에 의해 자기장이 형성되는 경우, 도 9(d)와 같이 미세 자기입자는 미세 자기입자의 포집을 위한 초점(240)으로 온전히 포집되는 것을 확인할 수 있다.
이러한 특성에 따라, 포집속도와 미세 자기입자의 포집 방향성이 중요한 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)가 포함된 자기입자 제어장치(100)가 이용될 수 있다. 반대로, 일 초점으로 정밀하게 미세 자기입자를 포집해야 할 경우, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입자 관리부(110)가 포함된 자기입자 제어장치(100)가 이용될 수 있다.
도 10은 초점의 위치와 초점 위치에 따라 혈관 내에서 포커싱되는 미세 자기입자들의 위치를 도시한 도면이다.
또한, 입자 관리부(110)가 표적(230)의 표면에 수직한 방향으로 자기장이 형성하도록, 제어부(140)는 전원 공급부(120)를 제어한다.
도 10(a)를 참조하면, 표적(230)의 표면에 수직한 방향으로 자기장이 형성되어, 표적(230)의 일 초점(240)으로 미세 자기입자(810)가 포집되고 있음을 확인할 수 있다.
반면, 도 10(b)를 참조하면, 자기장은 +y축 방향으로 작용하여 일 초점(240)으로 집중되고 있으나, 표적(230)의 표면이 수직한 방향으로 작용하지 않아, 미세 자기입자(810)가 온전히 초점(240)으로 포집되지 못하고 초점(240)의 다른 위치에도 포집되고 있음을 확인할 수 있다. 이에, 미세 자기입자의 일 초점으로의 포집 효율을 향상시키기 위해, 입자 관리부(110)가 표적(230)의 표면에 수직한 방향으로 자기장이 형성하도록, 제어부(140)는 전원 공급부(120)를 제어한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 자기입자 제어장치
110: 입자 관리부
120: 전원 공급부
130: 사용자 입력부
140: 제어부
210, 220, 310, 320, 330, 340: 코일
215, 225, 315, 325, 335, 345: 코어

Claims (8)

  1. 표적 내 미세 자기입자를 이동시키는 자기입자 제어장치에 있어서,
    자기장을 외부로 방사하되, 상기 표적 내에서 자기장이 일 방향을 향하도록 하거나 일 초점으로 집중되는 형태를 갖도록 자기장을 방사하는 입자 관리부;
    상기 입자 관리부가 자기장을 방출할 수 있도록 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 입자 관리부가 상기 표적 내에서 일 방향을 향하거나 일 초점으로 집중되는 형태의 자기장을 방사하도록, 상기 전원 공급부가 상기 입자 관리부로 인가하는 전원의 크기나 방향을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자 관리부는,
    2개의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입자 관리부는,
    각 코일 내부에 배치되는 코어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치,
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입자 관리부는,
    4개의 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입자 관리부는,
    말 안장(Saddle) 형태의 자기장을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입자 관리부에 의해 형성되는 자기장은,
    양 끝단에 자기 위치 에너지(Magnetic Potential Energy)가 높은 제1 지점을, 상기 제1 지점과 다른 방향으로 자기 위치 에너지가 가장 낮거나 자기장이 형성되지 않는 제2 지점을, 자기장의 방향이 가변되는 중앙선을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입자 관리부 내 각 코일로 인가되는 전원의 크기나 방향 각각을 제어하는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.
  8. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 표적은,
    각 코일이 형성하는 자기장 내의 일 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기입자 제어장치.

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