KR20230012298A - 공진기를 포함하는 탐지용 디바이스 및 이를 이용하는 방법 - Google Patents

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KR20230012298A
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Abstract

본 발명은, 탐지용 디바이스에 관한 것으로서, 미로 형태의 방사 패치를 포함하며, 상기 공진기는, 병변에 인접하게 배치되는 태그, 미로 형태의 방사 패치를 포함하며, 상기 방사 패치와 상기 태그 사이의 정전 용량에 따라 공진하도록 구성되는 공진기 및 상기 공진기에서 발생한 신호를 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하되, 상기 공진기는, 상기 방사 패치가 삽입 배치되는 유전체층, 및 상기 유전체층이 배치되는 탄성 기판을 포함하며, 둥글게 말아지도록 구성된다.

Description

공진기를 포함하는 탐지용 디바이스 및 이를 이용하는 방법{DEVICE FOR DETECTION COMPRISING RESONATOR AND METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 공진기를 포함하는 탐지용 디바이스 및 이를 이용하는 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 공진기의 방사 패턴 구조에 변형을 주어, Q 값을 높임으로써, 종양 탐지의 정확도를 높인 탐지용 디바이스 및 이를 이용하는 방법에 관한 것이다.
위, 대장 등 소화기에 발생하는 초기암은 악성 종양이 대부분 장 내부의 점막에 위치하고 있다. 초기 소화기 암은 복강경 수술을 통해 종양을 적출이 가능한 바, 복강경 수술은 종양의 위치를 발견하고, 종양 위치에 해당하는 외부 점막을 절개하여 종양을 적출하는 것이 주된 목적이다.
그러나, 통상적으로 점막이 종양을 덮고 있기 때문에 복강경 수술 과정에서 종양의 위치 파악이 쉽지 않으며, 만약 종양의 위치를 잘못 파악하여 종양이 아닌 다른 부위를 절개할 시에는 수술 실패 내지는 의료 사고로 이어질 수 있다.
그에 따라, 종래에 종양의 위치를 정확하게 파악하기 위해 잉크 문신법, 형광 염색 표지법, 자가혈 표지법 등이 개시되었다. 그러나, 종래의 방법들은 수술을 진행하는 담당자의 숙련도나 컨디션에 따라 수술 결과가 달라질 수 있어, 바람직한 방법이라 할 수 없다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
한국등록특허 제10-2226852호(2020.08.28.) 한국등록특허 제10-2155278호(2020.09.07.)
이에, 복강경 수술 시 병변의 위치를 파악함에 있어, 높은 숙련도를 요구하지 않으면서도 정확하고, 안전하게 파악하기 위한 방법이 요구되고 있는 실정이다.
그 결과, 본 발명의 발명자들은, 전파 손실을 최소화하기 위한 구조를 가진 공진기를 포함한 탐지용 디바이스를 개발하고자 하였다.
이때, 본 발명의 발명자들은, 복강경 수술 시 열이나 충격에 의해 공진기가 손상되어, 그 성능이 저하되지 않도록, 관 형태의 채널에 삽입 가능한 공진기를 구성하였다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 탐지용 디바이스가 제공된다. 상기 디바이스는, 병변에 인접하게 배치되는 태그, 미로 형태의 방사 패치를 포함하며, 상기 방사 패치와 상기 태그 사이의 정전 용량에 따라 공진하도록 구성되는 공진기 및 상기 공진기에서 발생한 신호를 검출하도록 구성되는 검출기를 포함하되, 상기 공진기는, 상기 방사 패치가 삽입 배치되는 유전체층, 및 상기 유전체층이 배치되는 탄성 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 방사 패치는, 상기 탄성 기판의 세로 방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭 배치되는 제1 패턴부 및 한 쌍의 제2 패턴부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제1 패턴부는, 세로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 한 쌍의 제2 패턴부는, 가로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가지되, 양 단이 상기 제1 패턴부를 향하는 방향으로 두 번 꺾인 형상을 가지도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1 패턴부는, 가로 방향으로 연장된 제1-1 라인, 상기 제1-1 라인의 양 끝에서 세로 방향으로 연장되는 제1-2 라인과 상기 제1-2 라인에서 상기 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제1-3 라인을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 한 쌍의 제2 패턴부는, 상기 탄성 기판의 가로 방향을 기준으로 일정한 간격 이격 배치되며, 상기 제1 패턴부를 좌우에서 감싸는 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 한 쌍의 제2 패턴부는, 상기 제1 패턴부의 가장자리를 따라 일정한 간격 이격 배치되며, 상기 제1 패턴부와의 간격은, 상기 한 쌍의 제2 패턴부 간의 가로 방향 간격과 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 한 쌍의 제2 패턴부는, 세로 방향으로 연장된 제2-1 라인, 상기 제2-1 라인의 양 끝에서 상기 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-2 라인, 상기 제2-2 라인에서 상기 제1 패턴부를 향하는 세로 방향으로 연장된 제2-3, 제2-4라인과 상기 제2-3과 상기 제2-4라인에서 상기 제2-1 라인을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-5, 제2-6 라인을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제1-3 라인은, 상기 제2-2라인, 제2-4 및 제2-6 라인 사이 공간 배치되며, 상기 제2-2 및 상기 제2-6 라인과 평행하게 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2-2 라인과 제2-5라인 사이의 세로 방향 간격은, 상기 제1-3 라인과 상기 제2-2 사이의 세로 방향 간격 및 상기 제1-3 라인과 상기 제2-6 라인 사이 간격과 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제2-5 라인의 길이는, 상기 제2-6 라인의 길이보다 짧을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공진기가 삽입 가능한 채널과 상기 채널과 연결되며, 상기 공진기를 상기 태그에 접근 가능하기 위한 공간을 마련하도록 구성된, 트로카(trocar)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 원통 형태로 말아진 상태의 공진기를 보관 가능한 어플리케이터를 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 공진기가 미로 형태의 방사 패치를 포함함으로써, 종양 탐지를 위한 공진기의 크기를 최소화하되, 전파 손실은 최소화할 수 있다. 특히, 방사 패치의 면적과 방사 패치 사이 유전체가 형성된 면적을 동일하게 함으로써, 높은 Q{Quality factor) 값을 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 방사 패치가 형성되는 기판이 탄성 소재로 이루어진 바, 얇은 관 형태의 채널 및 이와 연결된 트로카에 둥글게 말아 삽입할 수 있다. 아울러, 공진기가 채널 속에 삽입되어 동작하는 바, 복강경 수술 시 열이나 충격에 의해 공진기가 손상되지 않고, 그 성능이 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래 RFID를 이용한 병변의 위치 탐색 방식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지용 디바이스의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지용 디바이스의 공진기에서 방사 패치의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기의 등가 회로도이다.
도 8은 종래 공진기 및 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기의 시뮬레이션 비교 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된)프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 1은 종래 RFID를 이용한 병변의 위치 탐색 방식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래 RFID(Radio-frequency identification)을 이용한 병변 위치 탐색 방법은, 수술하고자 하는 병변의 위치를 파악하기 위한 클립(1)이 장벽에 설치될 수 있다. 여기서, 장벽은 위, 대장, 소장 등 동물의 내부 신체 기관에 대한 장벽일 수 있다. 클립 감지기(2)는 클립(1) 속 전자태그(RFID)를 인식할 수 있으며, 사용자는 인식 결과를 기초로 병변의 위치를 파악할 수 있다.
이와 같이, RFID를 통한 병변의 위치 탐색 방법은 복강경 수술 시, 잉크 문신법, 형광 염색 표지법, 가자혈 표지법에 비하여 사용자의 업무 숙련도에 따른 영향을 덜 받는 장점이 있으나, 클립 감지기(2)에서 유도된 전자기파가 클립(1)의 위치까지 도달하는 동안 전파 손실이 발생하는 문제가 있다.
그에 따라, 클립(1)을 탐지하기 위한 감지기(2)(본 발명의 “공진기”)의 주파수 선택 특성 품질(Q)을 높여야 하지만, 이러한 공진기는 대부분 부피가 지나치게 크거나, 물성이 단단하기 때문에, 복강경 수술 시, 주파수 선택 특성 품질을 높인 공진기를 차용하기에는 한계가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지용 디바이스의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 탐지용 디바이스(1000)는 공진기(10), 트로카(20), 검출기(30), 어플리케이터(40) 및 클립(50)을 포함할 수 있다.
공진기(10)는 미로 형태의 방사 패치(10')를 포함하며, 소정 면적을 가질 수 있다. 공진기(10)는 사람의 힘으로 쉽게 구부러지거나 펴질 수 있다. 탐지용 디바이스(1000)에서는 해당 공진기(10)를 원통 형태로 둥글게 말아서 사용할 수 있다. 구체적으로, 탐지용 디바이스(1000)는 원통 형태로 둥글게 말아진 상태의 공진기(10)를 어플리케이터(40)에 보관할 수 있으며, 공진기(10)를 포함하는 어플리케이터(40)는 트로카(trocar)(20)의 채널(25)에 삽입될 수 있다.
이와 같이, 소형화된 공진기(10)가 얇은 채널(25) 안에 삽입될 수 있어, 부피가 있는 종래의 공진기들과 비교했을 때, 본 발명의 공진기(10)는 충격이나 열에 손상될 가능성이 극히 낮아질 수 있다.
트로카(20)는 복강경 수술 시, 환자의 복부에 삽입 고정되는 도구로서, 복강 내 기복을 만들어 수술 공간을 확보할 수 있다. 공진기(10)는 트로카(20)와 연결된 채널(25) 안에 삽입될 수 있으며, 사용자는 검출기(30)를 조작하면서 채널(25) 속 공진기(10)를 이동시키면서, 병변에 인접하게 배치되는 태그(50)의 위치를 파악할 수 있다.
검출기(30)는 공진기에서 발생한 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 검출기(30)는 전원부(미도시)를 포함할 수 있으며, 공진기(10)에 전원을 인가하여 공진기(10)의 방사 패치(10')가 태그(50)에 대응되는 주파수를 방사할 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 공진기(10)가 방사 패치(10')와 태그(50) 사이의 정전 용량에 따라 공진하게 되며, 검출기(30)는 이러한 신호를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 검출기(30)는 디스플레이 장치(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 공진기(10)와 태그(50)가 인접하여 공진할 경우, 이를 알리는 알림을 출력할 수 있다.
한편, 둥글게 말릴 수 있을 정도로 얇게 형성된 공진기(10)를 이용하여 병변의 위치를 탐색하기 위해서는, 전력 손실을 최소화하는 것이 중요하다. 이하 도 3 내지 도 6을 참조하여, Q 값을 높인 공진기(10)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지용 디바이스의 공진기에서 방사 패치(10')의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 공진기(10)를 구성하는 방사 패치(10')는 탄성 기판(400)의 세로 방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭 배치되는 제1 패턴부(100) 및 한 쌍의 제2 패턴부(200)를 포함할 수 있다.
방사 패치(10')는 제1 패턴부(100)와 한 쌍의 제2 패턴부(200)가 안착되는 유전체층(300)과 유전체층(300)이 배치되는 탄성 기판(400)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 탄성 기판(400)은 탄성(elasticity), 강도(rigid) 및 유연성(flexible)을 가지는 금속 또는 전도성 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 유전체층(300)과 제1 패턴부(100)와 한 쌍의 제2 패턴부(200)도 역시 탄성 기판(400)과 동일한 성질을 가지는 소재로 이루어짐으로써, 전체 공진기(10)가 사람의 힘에 의해 둥글게 말아질 수 있다.
실시예에 따라, 제1 패턴부(100)는 세로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가질 수 있으며, 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 가로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가지되, 양 단이 제1 패턴부(100)를 향하는 방향으로 두 번 꺾인 형상을 가질 수 있다.
설명의 편의를 위해, 제1 패턴부(100)의 현재 모양을 “∩”라고 표현한다면, 제1 패턴부(100)가 일 영역이 개방된 고리 형태로 구현됨으로써, 본 발명의 공진기(10)는 전체 면적을 줄이면서도 1/2 파장을 가진 기본 LC공진 회로 구조를 얻을 수 있다. 종래에는 “∩” 모양의 패턴에서 공진기(10)의 주파수 선택 특성 품질을 높이기 위해, “∩” 모양을 감싸는 “∪”모양의 고리와, “∩”, “∪”를 감싸는 “∩” 모양의 고리를 추가로 구현하였으나, 이는 공진기(10)의 크기를 점차 증가시키게 되는 문제점이 있었다.
그에 따라, 본 발명에서는 “∩” 모양의 제1 패턴부(100)를 좌우에서 감싸는 한 상의 제2 패턴부(200)가 가로 방향을 기준으로 일정 간격 이격되어 배치됨으로써, LC 공진 회로를 구성하면서, 공진기(10)의 전체적인 크기를 줄이고 주파수 선택 특성 품질은 높일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 패턴부(100)와 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 유전체층(300) 상에 삽입 배치(안착)될 수 있는데, 도 3에 도시된 단면을 살펴보면, 제1 패턴부(100)와 제2 패턴부(200) 사이에 유전체층(300)이 마련됨에 따라, 커플링(Coupling)영역을 형성할 수 있다.
실시예에 따라, 인덕턴스(L)의 크기에 대응되는 패턴부의 면적과 캐패시턴스(C)의 크기에 대응되는 커플링 영역의 면적이 동일할 경우(면적 비율이 1:1), 공진기(10)의 주파수 선택 특성 품질(Q)이 높아질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 패턴부(100)는 가로 방향으로 연장된 제1-1 라인(110), 제1-1 라인(121)의 양 끝에서 세로 방향으로 연장되는 제1-2 라인(120)과 제1-2 라인(120)에서 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제1-3 라인(130)을 포함할 수 있다.
또한, 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 세로 방향으로 연장된 제2-1 라인(210), 제2-1 라인(210)의 양 끝에서 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-2 라인(220), 제2-2 라인(220)에서 제1 패턴부(100)를 향하는 세로 방향으로 연장된 제2-3 라인(230), 제2-4 라인(240), 제2-3 라인(230)과 제2-4 라인(240)에서 제2-1(210) 라인을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-5 라인(250) 및 제2-6 라인(260)을 포함할 수 있다.
제1-3 라인(130)은 제2-2 라인(220), 제2-4 라인(240) 및 제2-6 라인(260) 사이 공간에 배치되며, 제2-2 라인(220) 및 제2-6 라인(260)과 평행하게 배치될 수 있다. 이와 같이, 제1 패턴부(100)의 일부 영역과 한 쌍의 제2 패턴부(200)의 일부 영역이 교차 배치됨에 따라, 제2 패턴부(200)가 가로 중심축을 기준으로 대칭을 이루지 않고, 상단에 배치된 제2-5 라인(250)의 길이가 하단에 배치된 제2-6 라인(260)의 길이보다 짧을 수 있다.
아울러, 도 5a를 참조하면, 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 제1 패턴부(100)의 가장자리를 따라 일정한 간격(14) 이격 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 제2 패턴부(200)를 구성하는 모든 라인과 제1 패턴부(100)를 구성하는 모든 라인은 동일한 간격 이격 배치될 수 있다. 이에, 제2-2 라인(220)과 제2-5 라인(250) 사이의 세로 방향 간격은 제1-3 라인(130)과 제2-2 라인(220) 사이의 세로 방향 간격 및 제1-3 라인(130)과 제2-6 라인(260) 사이의 세로 방향 간격과 동일할 수 있다.
이와 같이, 모든 라인 간의 간격이 동일함에 따라, 제1 패턴부(100)와 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 좌우에서 동일한 커플링 영역을 형성할 수 있다. 또한, 여기서의 일정한 간격(14), 즉 제1 패턴부(100)와의 간격은 한 쌍의 제2 패턴부(200) 간의 가로 방향 간격(14')과 동일할 수 있다.
도 5b 및 도 6를 참조하면, 방사 패치(10')를 이루는 제1 패턴부(100) 및 한 쌍의 제2 패턴부(200)의 라인 각각은 다음과 같이 인덕턴스(L) 또는 캐패시턴스(C)에 대응될 수 있다. 구체적으로, 제1 패턴부(100)의 제1-1 라인(110), 제1-2 라인(120) 및 제1-3 라인(130)은 각각 중심 길이 (001), (002), (003)를 기준으로 인덕터 (L1), (L2), (L3)에 대응될 수 있으며, 한 쌍의 제2 패턴부(200)의 제2-1 라인(210), 제2-2 라인(220), 제2-3 라인(230), 제2-4 라인(240), 제2-5 라인(250) 및 제2-6 라인(260)은 각각 중심 길이 (011), (012), (013), (014), (015) 및 (016)을 기준으로 인덕터 (L11), (L12), (L13), (L14), (L15) 및 (L16)에 대응될 수 있다. 아울러, 한 쌍의 제2 패턴부(200) 사이 이격된 간격은 유전체층(300)에 의해 캐패시터 (C1), (C2)에 대응될 수 있다.
실시예에 따라, 방사 패치(10')는 가로 방향 길이 3mm, 세로 방향 길이 2mm로 구성되고, 제1 패턴부(100)와 한 쌍의 제2 패턴부(200)는 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴부(100)의 두께는 0.09mm일 수 있으며, 제1 패턴부(100)를 기준으로 형성된 인덕턴스 (L1), (L2), (L3) 값은 0.984mH일 수 있다. 다른 예를 들어, 한 쌍의 제2 패턴부(200)의 두께는 0.13mm일 수 있으며, 제2 패턴부(200)를 기준으로 형성된 인덕턴스 (L11), (L12), (L13), (L14), (L15), (L16) 값은 0.89mH일 수 있다.
아울러, 도 7을 참조하면, 방사 패치(10')는 LC 공진 회로가 이중으로 형성될 수 있으며, 첫 번째 LC 공진 회로에서 인덕터 (L700-1)는 제2 패턴부(200)를 기준으로 형성된 인덕터 (L11), (L12), (L13), (L14), (L15), (L16)들의 합일 수 있으며, 두 번째 공진 회로에서 인덕터 (L700-2)는 제1 패턴부(100)를 기준으로 형성된 인덕터 (L1), (L2), (L3)들의 합일 수 있다.
또한, 이중 LC 공진 회로에서 첫 번째, 두 번째 캐패시터 (C701-1), (C701-2)는 각각 한 쌍의 제2 패턴부(200) 사이의 커플링 영역(도 6에 도시된 (C1), (C2))에 대응될 수 있다.
실시예에 따라, 방사 패치(10')에 대한 등가회로는 두 번째 LC 공진회로((L700-2), (C701-2))와 직렬 연결된 두 개의 캐패시터 (C702-1), (C702-2)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 두 개의 캐패시턴스 (C702-1), (C702-2)값은 3.58㎌일 수 있다. 두 개의 캐패시터 (C702-1), (C702-2)를 더 포함한다는 것은, 커플링 영역(도 5a에 도시된 도면부호 “(14)”간격을 이루는 영역)의 면적이 증가한다는 것으로 이해될 수 있으며, 그에 따라 공진기(10)의 주파수 선택 특성 품질이 보다 향상될 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지용 디바이스(1000)의 공진기(10)에 포함된 방사 패치(10')의 구조에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 공진기(10)가 미로 형태의 방사 패치(10')를 포함함으로써, 종양(병변) 탐지를 위한 공진기(10)의 크기를 최소화하되, 전파 손실은 최소화할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 공진기(10)와 종래 공진기 간의 주파수 선택 특성 품질 차이에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 종래 공진기 및 본 발명의 일 실시예에 따른 공진기의 시뮬레이션 비교 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 종래의 공진기란 앞서 제1 패턴부(100)의 모양 “∩”을 기준으로 형성된 공진기인 것으로 정의될 수 있다. 즉, 종래 공진기 1은 “∩” 모양의 패턴만을 가지는 공진기이며, 종래 공진기 2는 “∩” 모양을 감싸는 “∪”모양의 패턴을 추가로 가지는 공진기이며, 종래 공진기 3은 “∩”, “∪”모양을 감싸는 “∩” 모양의 패턴을 추가로 가지는 공진기인 것으로 정의될 수 있다.
구체적으로, 종래 공진기 1, 2, 3이 각각 82dB, 94dB, 98dB의 주파수 선택 특성 값(Q)을 가졌다면, 본 발명의 공진기(10)는 220dB의 주파수 선택 특성 값(Q)을 가지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 공진기(10)를 포함하는 탐지용 디바이스(1000)의 경우, 전파 손실이 최소화됨에 따라 병변 위치 탐색 효율을 극대화할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 결과물은 길의료재단 의생명융합연구원의 재원으로 우수임상연구자 과제(복강경 수술에서 종양위치 국소화를 위한 마커 및 탐색기 개발)의 지원을 받아 연구되었습니다(FRD2019-08).
1: 종래 클립
2: 종래 클립 감지기
1000: 탐지용 디바이스
10: 공진기
10': 방사 패치
20: 트로카
30: 채널
40: 어플리케이터
50: 태그
100: 제1 패턴부
110: 제1-1 라인 120: 제1-2 라인
130: 제1-3 라인
200: 제2 패턴부
210: 제2-1 라인 220: 제2-2 라인
230: 제2-3 라인 240: 제2-4 라인
250: 제2-5 라인 260: 제2-6 라인
300: 유전체층
400: 탄성 기판

Claims (13)

  1. 병변에 인접하게 배치되는 태그;
    미로 형태의 방사 패치를 포함하며, 상기 방사 패치와 상기 태그 사이의 정전 용량에 따라 공진하도록 구성되는 공진기; 및
    상기 공진기에서 발생한 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 를 포함하되,
    상기 공진기는,
    상기 방사 패치가 삽입 배치되는 유전체층, 및 상기 유전체층이 배치되는 탄성 기판을 포함하며, 둥글게 말아지도록 구성되는, 탐지용 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방사 패치는,
    상기 탄성 기판의 세로 방향 중심축을 기준으로 좌우 대칭 배치되는 제1 패턴부 및 한 쌍의 제2 패턴부, 를 포함하는 탐지용 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패턴부는,
    세로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가지도록 구성되는, 탐지용 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 패턴부는,
    가로 방향을 따라 일 영역이 개방된 고리 형상을 가지되, 양 단이 상기 제1 패턴부를 향하는 방향으로 두 번 꺾인 형상을 가지도록 구성되는, 탐지용 디바이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 패턴부는,
    가로 방향으로 연장된 제1-1 라인,
    상기 제1-1 라인의 양 끝에서 세로 방향으로 연장되는 제1-2 라인, 과
    상기 제1-2 라인에서 상기 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제1-3 라인, 을 포함하도록 구성되는 탐지용 디바이스.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 패턴부는,
    상기 탄성 기판의 가로 방향을 기준으로 일정한 간격 이격 배치되며,
    상기 제1 패턴부를 좌우에서 감싸는 구조로 이루어지는, 탐지용 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 패턴부는,
    상기 제1 패턴부의 가장자리를 따라 일정한 간격 이격 배치되며,
    상기 제1 패턴부와의 간격은,
    상기 한 쌍의 제2 패턴부 간의 가로 방향 간격과 동일한, 탐지용 디바이스.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제2 패턴부는,
    세로 방향으로 연장된 제2-1 라인,
    상기 제2-1 라인의 양 끝에서 상기 중심축을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-2 라인,
    상기 제2-2 라인에서 상기 제1 패턴부를 향하는 세로 방향으로 연장된 제2-3, 제2-4라인과
    상기 제2-3과 상기 제2-4라인에서 상기 제2-1 라인을 향하는 가로 방향으로 연장된 제2-5, 제2-6 라인, 을 포함하도록 구성되는 탐지용 디바이스.
  9. 제5항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1-3 라인은,
    상기 제2-2라인, 제2-4 및 제2-6 라인 사이 공간 배치되며,
    상기 제2-2 및 상기 제2-6 라인과 평행하게 배치되는, 탐지용 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2-2 라인과 제2-5라인 사이의 세로 방향 간격은,
    상기 제1-3 라인과 상기 제2-2 사이의 세로 방향 간격 및 상기 제1-3 라인과 상기 제2-6 라인 사이 간격과 동일한, 탐지용 디바이스.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2-5 라인의 길이는,
    상기 제2-6 라인의 길이보다 짧은, 탐지용 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공진기가 삽입 가능한 채널, 과
    상기 채널과 연결되며, 상기 공진기를 상기 태그에 접근 가능하기 위한 공간을 마련하도록 구성된, 트로카(trocar), 를 더 포함하는 탐지용 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    원통 형태로 말아진 상태의 공진기를 보관 가능한 어플리케이터, 를 더 포함하는 탐지용 디바이스.
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