KR20220004420A

KR20220004420A - 자기 구동시스템

Info

Publication number: KR20220004420A
Application number: KR1020200082227A
Authority: KR
Inventors: 장건희; 이원서; 정은수
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-01-11
Also published as: KR102421465B1

Abstract

자기 구동 시스템이 개시된다. 자기 구동 시스템은 제1자기장 생성부; 작동 영역을 사이에 두고 Z축 방향으로 상기 제1자기장 생성부의 하부에 배치되며, 상기 제1자기장 생성부와 조합하여 상기 작동 영역에 자기장을 생성하는 제2자기장 생성부; 및 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동 모듈을 포함한다.

Description

자기 구동시스템{Magnetic navigation system}

본 발명은 자기 구동시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네틱 로봇의 움직임을 제어할 수 있는 자기 구동시스템에 관한 것이다.

내부에 자석이 장착된 마그네틱 로봇은 자기 구동 시스템이 생성하는 외부 자기장에 의해 자기토크와 자기력을 받아 구동하게 되며, 원격으로 정밀제어가 가능하여 많은 부위에 적용 및 연구개발이 진행되고 있다. 대표적으로 소화기계에 적용된 자기 구동형 캡슐형 내시경, 심장 부정맥 치료에 적용된 마그네틱 카테터 등이 있으며, 이 외에도 폐색성 혈관 치료를 위한 혈관치료용 마그네틱 로봇, 안구 내 약물전달을 위한 마이크로 로봇, 조직 내 표적 약물전달을 위한 자기 나노 입자 등이 있다.

이와 같이 마그네틱 로봇이 적용되는 인체 부위 및 병변부의 위치는 매우 다양하다. 이러한 마그네틱 로봇의 구동 및 제어의 핵심은 외부 자기장을 생성하는 자기 구동시스템이다. 그러나 기존의 자기 구동 시스템들은 자기장을 생성하는 전자석의 위치 및 배치형태가 고정되어 있어 병변부의 위치 및 특성을 고려하지 못해 비효율적으로 자기장을 생성 및 제어하였다. 또한 자기 구동 시스템이 매우 무겁고 큰 부피를 가져 보관 및 배치에 있어 큰 제약이 있다. 이러한 자기장 구동 시스템의 한계는 마그네틱 로봇이 적용 가능한 질환 및 생성 가능한 운동 등의 한계로 이어진다.

본 발명은 병변부에 따라 작동 영역의 위치 및 크기를 최적화할 수 있는 자기 구동시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 신체에 밀착되어 마이크로 로봇의 움직임을 추적할 수 있는 자기 구동시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 자기 구동 시스템은 제1자기장 생성부; 작동 영역을 사이에 두고 Z축 방향으로 상기 제1자기장 생성부의 하부에 배치되며, 상기 제1자기장 생성부와 조합하여 상기 작동 영역에 자기장을 생성하는 제2자기장 생성부; 및 상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동 모듈을 포함한다.

또한, 상기 제1자기장 생성부는, 제1상부 요크; 상기 제1상부 요크와 동일한 높이에서 이격 배치되는 제2상부 요크; 상기 제1상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제1 및 제2 상부 코어; 상기 제2상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제3 및 제4 상부 코어; 및 상기 제1 내지 제4 상부 코어들 각각에 권선되는 상부 코일을 포함하고, 상기 제2자기장 생성부는, 상기 Z축 방향으로 상기 제1상부 요크의 하부에 배치되는 제1하부 요크; 상기 Z축 방향으로 상기 제2상부 요크의 하부에 배치되는 제2하부 요크; 상기 제1하부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제1 및 제2 하부 코어; 상기 제2상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제3 및 제4 하부 코어; 및 상기 제1 내지 제4 하부 코어들 각각에 권선되는 하부 코일을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 상부 코어와 상기 제1 내지 제4 하부 코어 각각의 일 영역은 상기 작동 영역을 향해 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1자기장 생성부는 상기 제1 내지 제4 상부 코어의 선단에 각각 결합하고, 판 형상을 갖는 자성 재질의 상부 코어 팁을 더 포함하고, 상기 제2자기장 생성부는 상기 제1 내지 제4 하부 코어의 선단에 각각 결합하고, 판 형상을 갖는 자성 재질의 하부 코어 팁을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 Z축 방향에서 바라볼 때, 상기 상부 코어 팁의 가장 자리 영역은 상기 상부 코일들의 가장 자리 영역과 동일 선상에 위치하고, 상기 하부 코어 팁의 가장 자리 영역은 상기 하부 코일들의 가장 자리 영역과 동일 선상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 제4 상부 코어의 일 영역은 그 길이 방향이 상기 작동 영역의 중심을 향해 배치될 수 있다.

또한, 상기 이동 모듈은, 상기 제1하부 요크와 상기 제2하부 요크에 대해 상기 제1상부 요크와 상기 제2상부 요크를 상기 Z축 방향으로 상대 직선 이동시키는 수직 이동 모듈; 상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크에 대한 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크의 Y축 방향 사이 거리가 변경되도록 상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크를 일체로 직선 이동시키거나, 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크를 일체로 직선 이동시키는 수평 이동 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 수평 이동 모듈은, 상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크를 일체로 X축 방향으로 직선 이동시키고, 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크를 일체로 X축 방향으로 직선 이동시킬 수 있다.

또한, 하단이 제1하부 요크의 후단과 결합하고, 상단이 상기 제1상부 요크의 후방에 위치하는 제1수직 요크; 및 하단이 제2하부 요크의 후단과 결합하고, 상단이 상기 제2상부 요크의 후방에 위치하는 제2수직 요크를 더 포함하되, 상기 수직 이동 모듈은 상기 제1수직 요크의 후방에 위치하고, 그 길이 방향이 Z축 방향으로 제공되며, 적어도 일 면에 제1가이드 레일이 제공되는 제1수직 지지 샤프트; 상기 제2수직 요크의 후방에 위치하고, 상기 제1수직 지지 샤프트와 나란하게 배치되며, 적어도 일 면에 제2가이드 레일이 제공되는 제2수직 지지 샤프트; 상기 제1가이드 레일을 따라 이동 가능하며, 전단에 상기 제1상부 요크가 결합하는 제1요크 지지판; 및 상기 제2가이드 레일을 따라 이동 가능하며, 전단에 상기 제2상부 요크가 결합하는 제2요크 지지판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 내지 상기 제4 상부 코어와 상기 제1 내지 상기 제4 하부 코어 각각은 동일한 크기를 갖는 복수 매의 강판들이 그 폭방향으로 적층될 수 있다.

본 발명에 의하면, 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 병변부를 사이에 두고 작동 영역을 생성하고, 이동 모듈에 의해 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부의 사이 거리가 조절되므로, 병변부에 최적화된 작동 영역을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 이동 모듈의 구동으로 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 신체에 밀착되고, 마이크로 로봇의 움직임을 따라 제1자기장 생성부와 제2자기장 생성부가 이동되므로, 마이크로 로봇의 움직임을 추적하며 작동 영역을 이동할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 작동영역이 움직이므로 마이크로 로봇을 실시간으로 연속적으로 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 배면도이다.
도 4는 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 A-B선에 따른 측면도이다.
도 6은 제1 및 제2자기장 생성부의 사용 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 제1 및 제2자기장 생성부를 나타내는 측면도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부가 이동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부에 의해 발생된 작동영역 내 자기장 세기를 나타내는 도면이다.
도 13은 상부 코어 팁과 하부 코어 팁이 제공되지 않는 실시 예에서 작동영역 내 자기장 세기를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2상부 요크, 제1 및 제2하부 요크, 제1 내지 제4 상부 코어, 제1 내지 제4 하부 코어, 그리고 제1 및 제2수직 요크의 세부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 이용하여 혈관중재시술을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 정면도이고, 도 3은 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 배면도이도, 도 4는 도 1의 자기 구동시스템을 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 2의 A-B선에 따른 측면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 자기 구동시스템(1000)은 제1자기장 생성부(1100), 제2자기장 생성부(1200), 이동 모듈(1300), 그리고 제어부(미도시)를 포함한다.

제1자기장 생성부(1100)와 제2자기장 생성부(1200)는 작동 영역(T)을 사이에 두고 마주 배치되며, 작동 영역(T)에 자기장을 생성한다. 제1자기장 생성부(1100)는 제2자기장 생성부(1200)의 상부에 위치한다. 이하, 설명의 편의를 위하여 제1자기장 생성부(1100)와 제2자기장 생성부(1200)의 배치 방향을 Z축 방향이라 하고, 이에 수직한 방향을 X축 및 Y축 방향이라 한다.

이동 모듈(1300)은 제1자기장 생성부(1100)와 제2자기장 생성부(1200)를 지지 및 이동시킨다. 이동 모듈(1300)은 작동 영역(T) 내에 위치하는 타겟을 따라 제1자기장 생성부(1100)와 제2자기장 생성부(1200)를 이동시킬 수 있다.

제1자기장 생성부(1100)는 제1상부 요크(1110), 제2상부 요크(1120), 제1 내지 제4 상부 코어(1131 내지 1134), 상부 코일(1141 내지 1144), 그리고 상부 코어 팁(1151 내지 1154)을 포함한다.

제1상부 요크(1110)는 소정 길이의 자성 재질로 제공되며, 그 길이방향이 Y축 방향으로 제공된다.

제2상부 요크(1120)는 제1상부 요크(1110)로부터 X축 방향으로 소정 거리 이격하여 배치되며, 제1상부 요크(1110)와 나란하게 배치된다. 제2상부 요크(1120)는 자성 재질로 제공된다.

제1상부 코어(1131)는 소정 길이의 자성 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 X축 방향으로 제공된다. 제1상부 코어(1131)는 일 단이 제1상부 요크(1110)와 결합하고, 타단이 제1상부 요크(1110)와 제2상부 요크(1120) 사이에 위치한다. 제1상부 코어(1131)의 일 영역은 소정 길이로 작동 영역(T)을 향해 연장된다.

제2상부 코어(1132)는 제1상부 코어(1131)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, Y축 방향으로 소정 거리 이격하여 제1상부 코어(1131)와 나란하게 배치된다. 제2상부 코어(1132)는 일 단이 제1상부 요크(1110)와 결합하고, 타단이 제1상부 요크(1110)와 제2상부 요크(1120) 사이에 위치한다. 제2상부 코어(1120)의 일 영역은 소정 길이로 작동 영역(T)을 향해 연장된다.

제3상부 코어(1133)는 제1상부 코어(1131)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 X축 방향으로 제공된다. 제3상부 코어(1133)는 일 단이 제2상부 요크(1120)와 결합하고, 타단이 제1상부 코어(1131)와 제2상부 요크(1120) 사이에 위치한다. 제3상부 코어(1133)의 일 영역은 소정 길이로 작동 영역(T)을 향해 연장된다.

제4상부 코어(1134)는 제3상부 코어(1133)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, Y축 방향으로 소정 거리 이격하여 제3상부 코어(1133)와 나란하게 배치된다. 제4상부 코어(1134)는 일 단이 제2상부 요크(1120)와 결합하고, 타단이 제2상부 코어(1132)와 제2상부 요크(1120) 사이에 위치한다. 제4상부 코어(1134)의 일 영역은 소정 길이로 작동 영역(T)을 향해 연장된다.

상부 코일(1141 내지 1144)들은 제1 내지 제4상부 코어(1131 내지 1134)들 각각에서 작동 영역(T)을 향해 연장되는 영역에 권선된다. 상부 코일(1141 내지 1144)들은 전류 인가로 자기장을 생성한다. 실시 예에 의하면, 상부 코일(1141 내지 1144)들은 제1 내지 제4 상부 코일(1141 내지 1144)이 제공되며, 제1 내지 제4상부 코어(1131 내지 1134)들에 개별 권선된다.

상부 코어 팁(1151 내지 1154)은 제1 내지 제4상부 코어(1131 내지 1134)들의 끝단에 제공된다. 상부 코어 팁(1151 내지 1154)은 소정 두께를 갖는 자성 재질의 판으로 제공된다. 상부 코어 팁(1151 내지 1154)은 제1 내지 제4상부 코어(1131 내지 1134)들의 단면보다 넓은 면적을 가진다. 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 상부 코어 팁(1151 내지 1154)의 가장자리영역은 상부 코일(1141 내지 1144)들의 가장자리영역과 Z축 방향으로 동일 선상에 위치할 수 있다. 상부 코어 팁(1151 내지 1154)은 제1 내지 제4 상부 코어 팁(1151 내지 1154)이 제공되며, 제1 내지 제4상부 코어(1131 내지 1134)들의 끝단에 각각 제공된다.

제2자기장 생성부(1200)는 제1하부 요크(1210), 제2하부 요크(1220), 제1수직 요크(1230), 제2수직 요크(1240), 제1 내지 제4 하부 코어(1251 내지 1154), 하부 코일(1261 내지 1264), 그리고 하부 코어 팁(1271 내지 1274)을 포함한다.

제1하부 요크(1210)는 제1상부 요크(1110)와 동일한 길이 및 재질로 제공된다. 제1하부 요크(1210)는 Z축 방향으로 제1상부 요크(1110)의 하부에 위치하며, 제1상부 요크(1110)와 나란하게 배치된다.

제2하부 요크(1220)는 제1하부 요크(1210)와 동일한 길이 및 재질로 제공되며, 제1하부 요크(1210)로부터 X축 방향으로 소정 거리 이격하여 배치된다. 제2하부 요크(1220)는 제2상부 요크(1120)와 나란하게 배치된다.

제1수직 요크(1230)는 소정 길이의 자성 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 Z축 방향으로 배치된다. 제1수직 요크(1230)는 하단부가 제1하부 요크(1210)의 후단과 연결되며, 상단부가 제1상부 요크(1110)의 후방에 위치한다.

제2수직 요크(1240)는 제1수직 요크(1230)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, X축 방향으로 소정 거리 이격하여 제1수직 요크(1230)와 나란하게 배치된다. 제2수직 요크(1240)는 하단부가 제2하부 요크(1220)의 후단과 연결되며, 상단부가 제2상부 요크(1220)의 후방에 위치한다.

제1하부 코어(1251)는 소정 길이의 자성 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 X축 방향으로 제공된다. 제1하부 코어(1251)는 일 단이 제1하부 요크(1210)와 결합하고, 타단이 제1하부 요크(1210)와 제2하부 요크(1220) 사이에 위치한다. 제1하부 코어(1251)의 일 영역은 그 길이 방향이 Z축 방향으로 연장된다.

제2하부 코어(1252)는 제1하부 코어(1251)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, Y축 방향으로 소정 거리 이격하여 제1하부 코어(1251)와 나란하게 배치된다. 제2하부 코어(1252)는 일 단이 제1하부 요크(1210)와 결합하고, 타단이 제1하부 요크(1210)와 제2하부 요크(1220) 사이에 위치한다. 제2하부 코어(1252)의 일 영역은 그 길이 방향이 Z축 방향으로 연장된다.

제3하부 코어(1253)는 제1하부 코어(1251)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 X축 방향으로 제공된다. 제3하부 코어(1253)는 일 단이 제2하부 요크(1220)와 결합하고, 타단이 제1하부 코어(1251)와 제2하부 요크(1220) 사이에 위치한다. 제3하부 코어(1253)의 일 영역은 그 길이 방향이 Z축 방향으로 연장된다.

제4하부 코어(1254)는 제3하부 코어(1253)와 동일한 형상 및 재질로 제공되며, Y축 방향으로 소정 거리 이격하여 제3하부 코어(1253)와 나란하게 배치된다. 제4하부 코어(1254)는 일 단이 제2하부 요크(1220)와 결합하고, 타단이 제2하부 코어(1252)요크와 제2하부 요크(1220) 사이에 위치한다. 제4하부 코어(1253)의 일 영역은 그 길이 방향이 Z축 방향으로 연장된다.

하부 코일(1261 내지 1264)들은 제1 내지 제4하부 코어(1251 내지 1254)들 각각에서 Z축 방향으로 연장되는 영역에 권선된다. 하부 코일(1261 내지 1264)들은 전류 인가로 자기장을 생성한다. 실시 예에 의하면, 하부 코일(1261 내지 1264)들은 제1 내지 제4 하부 코일(1261 내지 1264)이 제공되며, 제1 내지 제4하부 코어(1251 내지 1254)들에 개별 권선된다.

하부 코어 팁(1271 내지 1274)은 제1 내지 제4하부 코어(1251 내지 1254)들의 끝단에 제공된다. 하부 코어 팁(1271 내지 1274)은 상부 코어 팁(1151 내지 1154)과 동일한 형상 및 재질로 제공된다. 하부 코어 팁(1271 내지 1274)은 제1 내지 제4하부 코어(1251 내지 1254)들의 단면보다 넓은 면적을 가진다. 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 하부 코어 팁(1271 내지 1274)의 가장자리영역은 하부 코일(1261 내지 1264)들의 가장자리영역과 Z축 방향으로 동일 선상에 위치할 수 있다. 하부 코어 팁(1271 내지 1274)은 제1 내지 제4 하부 코어(1271 내지 1274) 팁이 제공되며, 제1 내지 제4하부 코어(1251 내지 1254)들의 끝단에 각각 제공된다.

이동 모듈(1300)은 베이스부(1310), 이동 바퀴(1320), 제1수직 이동 모듈(1330), 수평 이동 모듈(1350), 제2수직 이동 모듈(1410)을 포함한다.

베이스부(1310)는 소정 너비의 플레이트로, 제1 및 제2자기장 생성부(1100, 1200)의 하부에 배치된다.

이동 바퀴(1320)는 베이스부(1310)의 저면에 복수 개 결합되며, 지면을 따라 구를 수 있다. 이동 바퀴(1320)는 자기 구동시스템(10)의 이동을 용이하게 한다. 실시 예에 의하면, 자기 구동시스템(10)의 무게 중심이 전방에 위치함에 따라 전도를 방지할 수 있는 보조 이동 바퀴(1321)가 복수 개 제공될 수 있다.

제1수직 이동 모듈(1330)은 제1 및 제2자기상 생성부(1100, 1200)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 제1수직 이동 모듈(1330)은 수직 지지 판(1331), 수직 이동 레일(1332), 수직 이동 안내 축(1333), 수직 이동부(1335), 수평 이동 레일(1337), 그리고 구동부(미도시)를 포함한다.

수직 지지 판(1331)은 소정 너비를 갖는 판으로, 베이스부(1310)의 양 측 단부에 각각 위치한다. 수직 지지 판(1331)은 베이스부(1310)의 상면에 수직하게 세워져 제공되며, 한 쌍이 서로 마주 배치된다.

수직 이동 레일(1332)은 서로 마주하는 수직 지지 판(1131)의 일 면에 각각 제공된다. 수직 이동 레일(1332)은 그 길이방향이 Z축 방향과 나란하게 배치된다. 수직 이동 레일(1332)은 수직 지지 판(1331) 각각에 적어도 2개 이상 제공되며, 서로 나란하게 배치된다.

수직 이동 안내 축(1333)은 한 쌍 제공되며, X축 방향으로 서로 이격하여 베이스부(1310)의 상면에 수직하게 배치된다. 수직 이동 안내 축(1333)은 수직 지지 판(1331)에 인접하여 각각 위치하며, 수직 지지 판(1331)에 상응하는 높이로 제공된다.

수직 이동부(1335)는 베이스부(1310)의 상부에 위치하며, 소정 너비의 판으로 제공된다. 수직 이동부(1334)의 양 단은 수직 이동 레일(1332)과 결합하며, 수직 이동 레일(1332)을 따라 이동 가능하다. 수직 이동부(1335)에는 수직 이동 안내 축(1333)이 삽입되는 삽입 홀(미도시)이 형성되며, 수직 이동 안내 축(1333)은 수직 이동부(1335)의 이동을 안내한다.

수평 이동 레일(1337)은 수직 이동부(1335)의 상면에 제공된다. 수평 이동 레일(1337)은 그 길이방향이 X축 방향으로 제공되다. 수평 이동 레일(1337)을 한 쌍 제공되며, Y축 방향으로 서로 이격하여 나란하게 배치된다. 수평 이동 레일(1337)은 수평 이동 모듈(1350)의 이동을 안내한다.

구동부는 수직 이동부(1335)가 Z축 방향으로 이동할 수 있는 구동력을 생성한다.

수평 이동 모듈(1350)은 제1상부 요크(1110)와 제1하부 요크(1210)에 대한 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)의 Y축 방향 거리가 변경되도록 제1상부 요크(1110)와 제1하부 요크(1210)를 일체로 직선 이동시키거나, 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)를 일체로 직선 이동시킨다. 수평 이동 모듈(1350)은 제1수평 이동 모듈(1360)과 제2수평 이동 모듈(1370)을 포함한다. 제1수평 이동 모듈(1360)은 제1상부 요크(1110)와 제1하부 요크(1210)를 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키고, 제2수평 이동 모듈(1370)은 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)를 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시킨다.

제1수평 이동 모듈(1360)은 제1 X축 이동 플레이트(1361), 제1 Y축 이동 레일(1362), 제1 Y축 이동 플레이트(1363), 그리고 구동부(미도시)를 포함한다.

제1 X축 이동 플레이트(1361)는 수평 이동 레일(1337)에 놓이며, 수평 이동 레일(1337)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하다.

제1 Y축 이동 레일(1362)은 제1 X축 이동 플레이트(1361)의 상면에 설치되며, 그 길이 방향이 Y축 방향으로 제공된다. 제1 Y축 이동 레일(1362)은 복수 개 제공되며, X축 방향으로 서로 이격하여 나란하게 배치된다. 실시 예에 의하면, 제1 Y축 이동 레일(1362)은 3개가 나란하게 배치된다.

제1 Y축 이동 플레이트(1363)는 제1 Y축 이동 레일(1362)에 놓이며, 제1Y축 이동 레일(1362)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하다.

구동부는 제1 X축 이동 플레이트(1361)와 제1 Y축 이동 플레이트(1363)가 이동할 수 있는 동력을 생성한다.

제2수평 이동 모듈(1370)은 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)를 X축 방향과 축 방향으로 이동시킨다. 제2수평 이동 모듈(1370)은 제2 X축 이동 플레이트(1371), 제2 Y축 이동 레일(1372), 제2 Y축 이동 플레이트(1373), 그리고 구동부(미도시)를 포함한다.

제2 X축 이동 플레이트(1371)는 수평 이동 레일(1337)에 놓이며, 수평 이동 레일(1337)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하다.

제2 Y축 이동 레일(1372)은 제2 X축 이동 플레이트(1371)의 상면에 설치되며, 그 길이 방향이 Y축 방향으로 제공된다. 제2 Y축 이동 레일(1372)은 복수 개 제공되며, X축 방향으로 서로 이격하여 나란하게 배치된다. 실시 예에 의하면, 제2 Y축 이동 레일(1372)은 3개가 나란하게 배치된다.

제2 Y축 이동 플레이트(1373)는 제2 Y축 이동 레일(1372)에 놓이며, 제2 Y축 이동 레일(1372)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하다.

구동부는 제2 X축 이동 플레이트(1371)와 제2 Y축 이동 플레이트(1373)가 이동할 수 있는 동력을 생성한다.

제2수직 이동 모듈(1410)은 제1하부 요크(1210)와 제2하부 요크(1220)에 대해 제1상부 요크(1110)와 제2상부 요크(1120)를 Z축 방향으로 상대 직선 이동시킨다. 제2수직 이동 모듈(1410)은 제1상부 요크 수직 이동 모듈(1420)과 제2상부 요크 수직 이동 모듈(1430)을 포함한다.

제1상부 요크 수직 이동 모듈(1420)은 제1 Y축 이동 플레이트(1363)에 결합되며, 제1상부 요크(1110)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 제1상부 요크 수직 이동 모듈(1420)은 제1수직 지지 샤프트(1421), 제1가이드 레일(1422), 제1요크 지지판(1423), 그리고 구동부(미도시)를 포함한다.

제1수직 지지 샤프트(1421)는 제1 Y축 이동 플레이트(1363)의 상면에 고정 설치되고, 제1수직 요크(1230)의 후방에 위치한다. 제1수직 지지 샤프트(1421)는 그 길이방향이 Z축 방향으로 배치된다. 제1수직 지지 샤프트(1421)는 그 상단이 제1수직 요크(1230)의 상단과 동일 높이에 위치한다.

제1가이드 레일(1422)은 제1수직 지지 샤프트(1421)의 양 측면에 각각 결합하고, 그 길이 방향이 제1수직 지지 샤프트(1421)의 길이 방향을 따라 제공된다.

제1요크 지지판(1423)은 한 쌍 제공되며, 제1수직 지지 샤프트(1421)의 양 측에서 제1수직 지지 샤프트(1421)를 사이에 두고 서로 마주 배치된다. 제1요크 지지판(1423)은 그 길이 방향이 Y축 방향으로 제공되며, 선단은 제1상부 요크(1110)의 양 측면과 고정 결합한다. 제1요크 지지판(1423)은 제1상부 요크(1110)를 지지한다. 제1요크 지지판(1423)은 제1가이드 레일(1422)을 따라 Z축 방향으로 이동가능하며, 이에 의해 제1상부 요크(1110)가 Z축 방향으로 이동하여 제1하부 요크(1210)와의 상대 거리가 변경될 수 있다. 실시 예에 의하면, 제1요크 지지판(1423)은 비자성 재질로 제공될 수 있다.

구동부는 제1요크 지지판(1423)이 이동하는 동력을 생성한다.

제2상부 요크 수직 이동 모듈(1430)은 제2 Y축 이동 플레이트(1373)에 결합되며, 제2상부 요크(1120)를 Z축 방향으로 이동시킨다. 제2상부 요크 수직 이동 모듈(1430)은 제2수직 지지 샤프트(1431), 제2가이드 레일(1432), 제2요크 지지판(1433), 그리고 구동부(미도시)을 포함한다.

제2수직 지지 샤프트(1431)는 제2 Y축 이동 플레이트(1373)의 상면에 고정 설치되고, 제2수직 요크(1240)의 후방에 위치한다. 제2수직 지지 샤프트(1431)는 그 길이방향이 Z축 방향으로 배치된다. 제2수직 지지 샤프트(1431)는 그 상단이 제2수직 요크(1240)의 상단과 동일 높이에 위치한다.

제2가이드 레일(1432)은 제2수직 지지 샤프트(1431)의 양 측면에 각각 결합하고, 그 길이 방향이 제2수직 지지 샤프트(1431)의 길이 방향을 따라 제공된다.

제2요크 지지판(1433)은 한 쌍 제공되며, 제2수직 지지 샤프트(1431)의 양 측에서 제2수직 지지 샤프트(1431)를 사이에 두고 서로 마주 배치된다. 제2요크 지지판(1433)은 그 길이 방향이 Y축 방향으로 제공되며, 선단은 제2상부 요크(1120)의 양 측면과 고정 결합한다. 제2요크 지지판(1433)은 제2상부 요크(1120)를 지지한다. 제2요크 지지판(1433)은 제2가이드 레일(1432)을 따라 Z축 방향으로 이동 가능하며, 이에 의해 제2상부 요크(1120)가 Z축 방향으로 이동하여 제2하부 요크(1220)와의 상대 거리가 변경될 수 있다. 실시 예에 의하면, 제2요크 지지판(1433)은 비자성 재질로 제공될 수 있다.

구동부는 제2요크 지지판(1433)이 이동하는 동력을 생성한다.

도 6은 제1 및 제2자기장 생성부의 사용 예를 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6의 제1 및 제2자기장 생성부를 나타내는 측면도이고, 도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부가 이동하는 모습을 나타내는 도면이다.

먼저 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 자기장 생성부(1100)는 환자(P)의 상부에 위치하고, 제2자기장 생성부(1200)는 베드(20)의 하부에 위치한다. 제1 및 제2자기장 생성부(1100, 1200) 사이의 작동 영역(T)에 자기장이 발생하며, 자기장은 환자(P)의 혈관에 삽입된 마이크로 로봇의 움직임을 제어한다. 실시 예에 의하면, 상부 코어(1131 내지 1134)들은 상부 코일(1141 내지 1144)들이 권선되는 일 영역이 작동 영역(T)의 중심을 향해 경사지게 배치되고, 하부 코어(1251 내지 1254)들은 하부 코일(1261 내지 1264)들이 권선되는 일 영역이 Z축 방향으로 배치된다. 상부 코어(1131 내지 1134)들의 경사 배치 구조로, 상부 코어 팁(1141 내지 1144)들이 경사 배치되어 환자(P)의 신체에 최대한 밀착될 수 있고, 하부 코어(1261 내지 1264)의 배치 구조로, 하부 코어 팁(1271 내지 1274)들이 베드(20)에 최대한 밀착될 수 있다. 이에 의해 자기장 생성부(1100, 1200)와 환자 간의 공극 발생이 최소화될 수 있다.

제1 및 제2자기장 생성부(1100, 1200)는 제어부의 제어로, 도 8 내지 도 11에서 설명되는 이동에 의해 마이크로 로봇의 움직임을 추적할 수 있다.

도 8을 참조하면, 제1수직 이동 모듈(1330)의 구동에 의해 제1 및 제2자기상 생성부(1100, 1200)은 Z축 방향으로 이동할 수 있다. 구체적으로, 구동부의 구동으로 수직 이동부(1335)가 수직 이동 레일(1332)을 따라 Z축 방향으로 이동함에 따라 제1 및 제2자기장 생성부(1100, 1200)가 일체로 이동할 수 있다.

도 9를 참조하면, 제1 X축 이동 플레이트(1361)가 수평 이동 레일(1337)을 따라 이동하는 경우, 제1상부 요크(1110)와 제1하부 요크(1210)가 X축 방향으로 직선 이동하고, 제2 X축 이동 플레이트(1371)가 수평 이동 레일(1337)을 따라 이동하는 경우, 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)가 X축 방향으로 직선 이동할 수 있다. 실시 예에 의하면, 제1 X축 이동 플레이트(1361)와 제2 X축 이동 플레이트(1371) 중 어느 하나는 정지한 상태에서, 다른 하나가 이동할 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 제1 X축 이동 플레이트(1361)와 제2 X축 이동 플레이트(1371)가 동시에 동일한 방향으로 이동할 수 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 제1 X축 이동 플레이트(1361)와 제2 X축 이동 플레이트(1371)가 서로 반대 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 제1 X축 이동 플레이트(1361)와 제2 X축 이동 플레이트(1371)의 이동에 의해 작동 영역(T)의 위치가 이동하고, 작동 영역(T)의 크기가 변경될 수 있다.

도 10을 참조하면, 제1 Y축 이동 플레이트(1363)가 제1 Y축 이동 레일(1362)을 따라 이동하는 경우, 제1상부 요크(1110)와 제1하부 요크(1210)가 Y축 방향으로 직선이동하고, 제2 Y축 이동 플레이트(1373)가 제2 Y축 이동 레일(1372)을 따라 이동하는 경우, 제2상부 요크(1120)와 제2하부 요크(1220)가 Y축 방향으로 직선 이동할 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1요크 지지판(1423)이 제1수직 지지 샤프트(1421)를 따라 Z축 방향으로 이동하는 경우, 제1상부 요크(1110)가 함께 이동하고, 제2요크 지지판(1433)이 제2수직 지지 샤프트(1431)를 따라 Z축 방향으로 이동하는 경우, 제2상부 요크(1120)가 함께 이동할 수 있다. 제1 및 제2상부 요크(1110, 1120)의 이동으로, 제1 내지 제4 상부 코어(1131 내지 1134)와 제1 내지 제4 하부 코어(1251 내지 1254)의 사이 거리가 변경되고, 작동 영역(T)의 크기가 변경될 수 있다.

상술한 자기 구동 시스템(10)은 제1 및 제2상부 요크(1110, 1120), 제1 및 제2하부 요크(1210, 1220), 제1 내지 제4 상부 코어(1131 내지 1134), 제1 내지 제4 하부 코어(1251 내지 1254), 그리고 제1 및 제2수직 요크(1410, 1420)는 자성 재질로 제공된다. 때문에, 상부 코일(1141 내지 1144)과 하부 코일(1261 내지 1264)에서 자기장이 발생되는 경우, 작동 영역(T)에 생성된 자기장, 제1 및 제2 상부 코어(1131, 1132), 제1상부 요크(1110), 제1수직 요크(1410), 제1하부 요크(1210), 그리고 제1 및 제2 하부코어(1151, 1152)에서 발생된 자기장은 하나의 폐자기 회로를 형성한다. 그리고 작동 영역(T)에 생성된 자기장, 제3 및 제4 상부 코어(1133, 1134), 제2상부 요크(1120), 제2수직 요크(1240), 제2하부 요크(1220), 그리고 제3 및 제4 하부코어(1153, 1154)에서 발생된 자기장은 다른 하나의 폐자기 회로를 형성한다. 이러한 폐자기 회로의 형성은 작동영역(T)에서의 자속 밀도를 증가시킨다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부에 의해 발생된 작동영역 내 자기장 세기를 나타내는 도면이고, 도 13은 상부 코어 팁과 하부 코어 팁이 제공되지 않는 실시 예에서 작동영역 내 자기장 세기를 나타내는 도면이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 상부 코어 팁(1151 내지 1154)과 하부 코어 팁(1271 내지 1274)이 제공되는 경우, 코어 팁이 제공되지 않는 경우에 비해 작동영역(T) 중심에서의 자속 밀도가 증가함을 알 수 있다. 실시 예에 의하면, 상부 코일(1141 내지 1144)과 하부 코일(1261 내지 1264)에 동일한 기자력(8,200 A*turns)을 인가하였을 때, 코어 팁이 제공되지 않는 경우 작동영역(T) 중심에서 약 33.87 mT의 자속 밀도가 생성되는 반면, 코어 팁(1151 내지 1154, 1271 내지 1274)이 제공되는 경우 약 48.72 mT의 자속 밀도가 생성되는 것을 확인할 수 있다. 이는 코어 팁(1151 내지 1154, 1271 내지 1274)의 제공으로 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)들 끝단 간의 공극(Air gap)이 줄어들면서 자기저항이 감소한 결과로 해석된다.

자기구동 시스템(10)을 이용한 혈관중재시술에서는 자기 구동 시스템(10)과 함께 C-arm 영상 촬영부가 배치되는데, C-arm 영상 촬영부의 X선 조사부는 제1자기장 발생부(1100)의 상부에 배치되고 X선 수신부는 제2자기장 발생부(1200)의 하부에 배치되거나 이와 반대로 배치될 수 있다. C-arm 영상 촬영부의 제공에 따른 공간적 제약으로, 상부 코어(1131 내지 1134)들과 하부 코어(1251 내지 1254)들의 Z방향 높이가 최소화되어야 하는데, 이는 코일(1141 내지 1144, 1261 내지 1264)을 권선할 수 있는 높이가 낮아짐을 의미한다. 자속 밀도를 충분한 크기로 발생시키기 위해 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)들의 폭 방향으로 코일(1141 내지 1144, 1261 내지 1264)의 권선수를 증가시킬 수 있으나, 코일(1141 내지 1144, 1261 내지 1264)이 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)의 폭 방향으로 넓어지게 되면 X선이 투과할 수 있는 공간이 축소되어 코일(1141 내지 1144, 1261 내지 1264)과 X선과의 간섭이 발생될 수 있다. 이 경우 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)들의 사이 거리를 넓혀 X선이 투과할 수 있는 공간을 확보할 수 있으나, 자기저항이 증가하여 작동 영역(T)에 자속 밀도가 충분한 세기로 발생하지 못한다.

코어 팁(1151 내지 1154, 1271 내지 1274)은 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)들 끝단 간의 공극을 감소시킨다. 코어 팁(1151 내지 1154, 1271 내지 1274)의 제공으로 자기저항이 감소하여 코어(1131 내지 1134, 1251 내지 1254)들의 Z방향 높이가 최소화되는 경우에도 자기장 성능이 극대화될 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2상부 요크, 제1 및 제2하부 요크, 제1 내지 제4 상부 코어, 제1 내지 제4 하부 코어, 그리고 제1 및 제2수직 요크의 세부 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 14를 참조하면, 제1 및 제2상부 요크(1110, 1120)와 제1 및 제2하부 요크(1210, 1220)는 동일한 길이 및 형상을 갖는 복수 매의 전기강판(1500)들이 폭 방향으로 적층되어 제공된다. 그리고 제1 내지 제4 상부 코어(1131 내지 1134)와 제1 내지 제4 하부 코어(1251 내지 1254)는 동일한 길이 및 형상을 갖는 복수 매의 전기강판(1500)들이 폭 방향으로 적층되어 제공되고, 제1 및 제2수직 요크(1230, 1240)는 동일한 길이 및 형상을 갖는 복수 매의 전기강판(1500)들이 폭 방향으로 적층되어 제공된다.

자기 구동시스템(10)이 고주파 회전자기장을 생성하는 경우, 전기 강판(1500)들은 상기 구성들 내부에서 발생할 수 있는 와전류를 방지한다. 전기 강판(1500)들은 각 구성에서 전기장이 흐르는 방향(화살표 방향)과 평행하게 적층되므로, 와전류를 저감하고 자기장 손실을 최소화할 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 및 제2자기장 생성부를 나타내는 사시도이다.

도 15를 참조하면, 제2자기장 생성부(1200)는 연결 요크(1280)를 더 포함한다. 연결 요크(1280)는 자성 재질로 제공되며, 그 길이 방향이 X축 방향으로 배치된다. 연결 요크(1280)의 일단은 제1수직 요크(1230)와 결합하고, 타단은 제2수직 요크(1240)와 결합한다. 코일(1141 내지 1144, 1261 내지 1264)들에 자기장이 발생되는 경우, 제1수직 요크(1230)에서 발생되는 자기장과 제2수직 요크(1240)에서 발생되는 자기장은 연결 요크(1280)에서 발생되는 자기장에 의해 연결된다. 이에 의해, 작동 영역(T)에 생성된 자기장, 제1 및 제2 상부 코어(1131, 1132), 제1상부 요크(1110), 제1수직 요크(1410), 제1하부 요크(1210), 그리고 제1 및 제2 하부 코어(1251, 1252)에서 발생된 자기장, 제3 및 제4 상부 코어(1133, 1134), 제2상부 요크(1120), 제2수직 요크(1240), 제2하부 요크(1220), 제3 및 제4 하부 코어(1253, 1254)에서 발생된 자기장은 완전 폐자기 회로를 형성한다.

도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 자기 구동시스템을 이용하여 혈관중재시술을 수행하는 과정을 나타내는 순서도이다.

도 16을 참조하면, 혈관중재시술은 시술계획을 위한 촬영단계(S10), 마그네틱 로봇 삽입단계(S20), 자기 구동시스템 배치단계(S30), 그리고 원격 시술단계(S40)를 포함한다.

시술계획을 위한 촬영단계(S10)는 는 C-arm 영상 촬영부를 통해 단층 또는 3차원 혈관 투시영상을 촬영하고, 마그네틱 로봇이 이동하게 될 병변부까지의 경로를 계획한다.

마그네틱 로봇 삽입단계(S20)는 시스(sheath)를 이용하여 신체 내부에 마그네틱 로봇을 삽입한다.

자기 구동시스템 배치단계(S30)는 병변부의 경로, 마그네틱 로봇의 위치, 는 C-arm 영상 촬영부의 배치를 고려하여 자기 구동시스템(10)을 배치한다. 구체적으로, 자기 구동시스템 배치단계(S30)는 마이크로 로봇이 위치하는 영역을 사이에 두고 자기 구동 시스템(10)의 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 마주 배치시킨다. 그리고 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)의 사이 공간에 작동 영역(T)을 생성한다.

원격 시술단계(S40)는 의료진이 별도의 분리된 공간에서 자기 구동시스템(10)을 제어하고, 마이크로 로봇을 통해 시술을 수행한다. 원격 시술단계(S40)는 작동 영역(T)이 마이크로 로봇의 이동 경로를 따라 움직이도록 제1자기장 생성부(100)와 제2자기장 생성부(200)를 이동시킨다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

1000: 자기 구동시스템
1100: 제1자기장 생성부
1110: 제1상부 요크
1120: 제2상부 요크
1131 내지 1134: 제1 내지 제4 상부 코어
1141 내지 1144: 상부 코일
1151 내지 1154: 상부 코어 팁
1200: 제2자기장 생성부
1210: 제1하부 요크
1220: 제2하부 요크
1230: 제1수직 요크
1240: 제2수직 요크
1251 내지 1154: 제1 내지 제4 하부 코어
1261 내지 1264: 하부 코일
1271 내지 1274: 하부 코어 팁
1300: 이동 모듈

Claims

제1자기장 생성부;
작동 영역을 사이에 두고 Z축 방향으로 상기 제1자기장 생성부의 하부에 배치되며, 상기 제1자기장 생성부와 조합하여 상기 작동 영역에 자기장을 생성하는 제2자기장 생성부; 및
상기 제1자기장 생성부와 상기 제2자기장 생성부 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 이동 모듈을 포함하는 자기 구동시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부는,
제1상부 요크;
상기 제1상부 요크와 동일한 높이에서 이격 배치되는 제2상부 요크;
상기 제1상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제1 및 제2 상부 코어;
상기 제2상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제3 및 제4 상부 코어; 및
상기 제1 내지 제4 상부 코어들 각각에 권선되는 상부 코일을 포함하고,
상기 제2자기장 생성부는,
상기 Z축 방향으로 상기 제1상부 요크의 하부에 배치되는 제1하부 요크;
상기 Z축 방향으로 상기 제2상부 요크의 하부에 배치되는 제2하부 요크;
상기 제1하부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제1 및 제2 하부 코어;
상기 제2상부 요크에 서로 이격하여 결합되는 제3 및 제4 하부 코어; 및
상기 제1 내지 제4 하부 코어들 각각에 권선되는 하부 코일을 포함하고,
상기 제1 내지 제4 상부 코어와 상기 제1 내지 제4 하부 코어 각각의 일 영역은 상기 작동 영역을 향해 배치되는 자기 구동시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1자기장 생성부는
상기 제1 내지 제4 상부 코어의 선단에 각각 결합하고, 판 형상을 갖는 자성 재질의 상부 코어 팁을 더 포함하고,
상기 제2자기장 생성부는
상기 제1 내지 제4 하부 코어의 선단에 각각 결합하고, 판 형상을 갖는 자성 재질의 하부 코어 팁을 더 포함하는 자기 구동시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 Z축 방향에서 바라볼 때,
상기 상부 코어 팁의 가장 자리 영역은 상기 상부 코일들의 가장 자리 영역과 동일 선상에 위치하고,
상기 하부 코어 팁의 가장 자리 영역은 상기 하부 코일들의 가장 자리 영역과 동일 선상에 위치하는 자기 구동시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 상부 코어의 일 영역은 그 길이 방향이 상기 작동 영역의 중심을 향해 배치되는 자기 구동시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 이동 모듈은,
상기 제1하부 요크와 상기 제2하부 요크에 대해 상기 제1상부 요크와 상기 제2상부 요크를 상기 Z축 방향으로 상대 직선 이동시키는 수직 이동 모듈;
상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크에 대한 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크의 Y축 방향 사이 거리가 변경되도록 상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크를 일체로 직선 이동시키거나, 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크를 일체로 직선 이동시키는 수평 이동 모듈을 포함하는 자기 구동 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 수평 이동 모듈은,
상기 제1상부 요크와 상기 제1하부 요크를 일체로 X축 방향으로 직선 이동시키고, 상기 제2상부 요크와 상기 제2하부 요크를 일체로 X축 방향으로 직선 이동시키는 자기 구동 시스템.
제 6 항에 있어서,
하단이 제1하부 요크의 후단과 결합하고, 상단이 상기 제1상부 요크의 후방에 위치하는 제1수직 요크; 및
하단이 제2하부 요크의 후단과 결합하고, 상단이 상기 제2상부 요크의 후방에 위치하는 제2수직 요크를 더 포함하되,
상기 수직 이동 모듈은
상기 제1수직 요크의 후방에 위치하고, 그 길이 방향이 Z축 방향으로 제공되며, 적어도 일 면에 제1가이드 레일이 제공되는 제1수직 지지 샤프트;
상기 제2수직 요크의 후방에 위치하고, 상기 제1수직 지지 샤프트와 나란하게 배치되며, 적어도 일 면에 제2가이드 레일이 제공되는 제2수직 지지 샤프트;
상기 제1가이드 레일을 따라 이동 가능하며, 전단에 상기 제1상부 요크가 결합하는 제1요크 지지판; 및
상기 제2가이드 레일을 따라 이동 가능하며, 전단에 상기 제2상부 요크가 결합하는 제2요크 지지판을 포함하는 자기 구동 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 내지 상기 제4 상부 코어와 상기 제1 내지 상기 제4 하부 코어 각각은 동일한 크기를 갖는 복수 매의 강판들이 그 폭방향으로 적층되는 자기 구동 시스템.