KR20240016660A - 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈 - Google Patents

위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치는, 전자기장을 발생시키는 구동요소가 구비된 바디부; 상기 바디부의 선단에 공구를 장착시킬 수 있게 형성된 공구장착부; 및 상기 공구의 위치를 추적하기 위해, 공간상에 배치된 위치를 감지할 수 있게 형성된 센서부; 및 일단에 상기 센서부를 고정하는 지지부가 형성되고, 타단에 상기 바디부에 결합되는 결합부가 형성되며, 상기 센서부가 상기 구동요소에 대하여 공간적으로 이격된 상태를 유지할 수 있게 형성된, 이격지그를 포함한다.

Description

위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈{HANDPIECE DEVICE CAPABLE OF TRACKING POSITION AND SENSOR MODULE THEREFOR}
본 발명은 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈에 관한 것이다.
본격적으로 고령화 사회에 접어들면서 건강의 유지나 치료 등을 해결할 수 있는 의료기술에 대한 관심도 증가되고 있다. 고령화 시대에 따라 부각되고 있는 뼈 건강과 밀접한 관계가 있는 정형외과 뿐만 아니라 치과의 임플란트 시술 또한 증가하고 있다.
치과 임플란트란 잇몸뼈에 식립되는 인공치아로, 치아가 없거나 주변의 치아가 부실한 경우에 이용하게 된다. 임플란트 치료를 위해서는 식립 부위의 골의 양과 질적인 상황을 평가하고 식립 위치 및 깊이를 결정하여 수술 계획을 세우는 것으로부터 시작한다. 실제의 시술은 계획된 위치와 깊이로 턱뼈에 구멍을 정확히 형성하는 것(드릴링)이 중요하다. 드릴링을 위하여 시술자는 단계에 따라 적절한 공구를 착탈시켜 시술을 수 있는 핸드피스를 이용한다. 이때 시작 위치의 선정이 올바르게 되었더라도 드릴링의 과정에서 방향이 틀어지거나 깊이를 맞추지 못하는 경우도 있으며, 시술자의 경험과 능력에 따라 편차를 보이기도 한다.
정확한 드릴링을 위한 다양한 기술적 해결방안이 제시되고 있다. 예를 들어, 물리적인 가이드 장치를 사용하거나, 정확한 안내를 위하여 공구의 진행상황을 센서를 통하여 감지를 하고 이를 시술자가 인지할 수 있도록 하는 것이다. 공구의 진행 상황을 감지하기 위한 센서의 방식도 카메라로 얻은 이미지로 실시간 영상을 구현하거나, 자기장을 감지하는 센서를 활용하여 공구의 위치와 방향을 추적하는 것 등이 있다. 후자의 경우, 자기장 센서는 베이스로부터의 자기장의 방향과 세기를 정확히 감지하는 것이 중요한데, 핸드피스에 포함된 구동부품에서 발생하는 전자기장(electromagnetic field) 또는 자성 물질(magnetic substance)이나 부품 등으로부터 쉽게 영향을 받을 수 있다.
(특허문헌 1) US 2022-0061928 A1
(특허문헌 2) JP 2010-104652 A
(특허문헌 3) EP 1401323 A2
(특허문헌 4) KR 10-2258825 B1
(특허문헌 5) KR 10-1754861 B1
본 발명의 일 목적은 임플란트 식립을 하는 과정에서 핸드피스의 구동요소로부터 발생하는 전자기장 또는 자성 물질이나 부품으로부터의 전자기 간섭을 최소화하고 정확한 위치 및 자세의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈을 제시하는데 있다.
본 발명과 관련된 다른 일 목적은 센서를 핸드피스에 부착시킴에 있어 시술자의 입장에서 시술 작업에 대한 방해를 최소화할 수 있는 공간적인 배치를 가지면서도 모션 추적 기능을 정확히 구현할 수 있는 센서의 장착구조를 제시하는데 있다.
본 발명의 과제는 위에서 언급한 것에 국한되지 않으며, 이와 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치는, 전자기장을 발생시키는 구동요소가 구비된 바디부; 상기 바디부의 선단에 공구를 장착시킬 수 있게 형성된 공구장착부; 및 상기 공구의 위치를 추적하기 위해, 공간상에 배치된 위치를 감지할 수 있게 형성된 센서부; 및 일단에 상기 센서부를 고정하는 지지부가 형성되고, 타단에 상기 바디부에 결합되는 결합부가 형성되며, 상기 센서부가 상기 구동요소에 대하여 공간적으로 이격된 상태를 유지할 수 있게 형성된, 이격지그를 포함한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 이격지그는 상기 지지부와 상기 결합부 사이를 연결하는 공간 연장부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 바디부는 제1축(X1) 방향으로 연장하고, 상기 공구는 제2축(X2) 방향으로 향하도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 센서부는 상기 제1축(X1)과 상기 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면상에 배치될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 센서부가 상기 제1축(X1)과 상기 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면에 대하여 소정각을 이루도록, 상기 결합부는 상기 바디부에 대하여 선택된 각만큼 회전된 상태로 결합될 수 있게 형성될 수도 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 결합부는 상기 바디부에 삽입되는 링 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 공간 연장부는, 상기 센서부가 상기 제1축(X1) 방향을 따라 상기 구동요소로부터 제1옵셋(d1)만큼 이격되고, 상기 제1축(X1)에 대하여 제2옵셋(d2)만큼 이격되도록 방향과 길이를 가질 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지부는 상기 센서부를 연결하는 케이블이 상기 바디부에서 보았을 때 후방에서 연결될 수 있도록 후방이 개방된 형태로 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지부, 상기 결합부 및 상기 공간 연장부는 비자성체에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 지지부, 상기 결합부 및 상기 공간 연장부는 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 위와 같은 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치에 포함된 센서부와 이격지그를 포함하는 센서모듈을 제시한다.
본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈에 의하면, 이격지그를 통하여 센서부가 바디부에 대하여 공간적으로 이격되도록 배치되는 것이므로, 바디부 내의 전자기장을 발생시키는 모터와 같은 구동요소로부터의 전자기 간섭을 효과적으로 줄일 수 있으며, 그에 따라 핸드피스의 정확한 위치 및 모션 감지가 가능하게 된다.
본 발명과 관련된 일 예에 의하면, 센서부를 고정하는 이격지그의 공간적인 연장 및 방향에 의하여 바디부에 연결되는 케이블 및 연결요소와의 방해를 줄이고, 시술자로 하여금 파지를 하는 방법에 영향을 주지 않으므로 작업 효율이나 편의성의 저하 없이 센서에 의한 모션 추적기능을 원활하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 일 예에 따른 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치가 적용된 임플란트 시스템을 개념적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈을 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로만 한정되지 않을 수 있으며, 본 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절하게 정의되어 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치(100)가 적용된 임플란트 시스템을 개념적으로 보인 것이다. 본 발명에서 '위치의 추적'은 '위치' 뿐만 아니라 '방향'을 모두 뜻하는 것으로 이해될 수 있다.
위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치(100)는 임플란트 시술 단계의 각종 작업을 위하여 DC모터 또는 에어모터와 같은 구동요소(115)가 있는 바디부(110)를 포함하고 있다. 바디부(110)의 선단에는 드릴팁(125) 등의 공구를 장착하기 위한 공구장착부(120)가 구비된다. 바디부(110)는 구동요소(115)의 작동 또는 속도 등의 제어를 위하여 제어부(10)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 물의 분사를 위해 호스를 통하여 워터서플라이(20)와 연결될 수 있다.
바디부(110)의 후단에는 본 발명과 관련된 센서모듈(150)이 장착되어 있다. 센서모듈(150)은 구동요소(115)에 대하여 공간적으로 이격되게 배치되어 있는 센서부(160)와, 센서부(160)를 바디부(110)에 대하여 지지시키는 이격지그(170)를 포함하고 있다. 이격지그(170)는 센서부(160)를 고정하는 지지부(171)와, 바디부(110)에 결합되는 결합부(175) 및 지지부(171)와 결합부(175) 사이를 연결하는 공간 연장부(I78)를 갖는다.
센서부(160)는 자기장센서를 포함할 수 있다. 센서부(160)가 베이스(30)로부터의 자기장을 감지하여 제어부(10)에 감지결과를 전송하면 제어부(10)는 연산을 통하여 핸드피스 장치(100)의 위치 및 자세를 파악하고 추적하여 사용자 인터페이스(40)를 통하여 시각적으로 표시하거나 시술자에게 필요한 피드백 또는 경고를 제공할 수 있게 구성될 수 있다.
도 2와 같이, 바디부(110)는 제1축(X1) 방향으로 연장하는 형태로 형성될 수 있고, 공구장착부(120)는 공구(125)가 제2축(X2) 방향을 향하도록 형성될 수 있다. 센서부(160)는 기준을 설정하기 위한 별도의 제3축(X3)을 가질 수 있다. 이때 공간 연장부(178)는 센서부(160)가 제1축(X1) 방향을 따라 구동요소(115)로부터 제1옵셋(d1)만큼 이격되고, 제1축(X1)에 대하여 제2옵셋(d2)만큼 이격될 정도의 길이와 방향을 갖는다. 그 결과, 구동요소(115)에 대하여는 전자기 간섭에 의한 영향을 현저히 줄일 수 있으며, 바디부(110)에 연결되는 케이블 등의 연결요소의 배치와도 상충되지 않는다.
일 실시예로서, 센서부(160)는 제1축(X1)과 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면상에 배치될 수 있다. 이는 바디부(110)를 쥐고 있는 시술자의 입장에서 센서부(160)의 이격 배치가 불편을 주지 않음을 의미한다. 이와 다른 예로서, 센서부(160)가 제1축(X1)과 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면에 대하여 소정의 각을 이루도록 결합부(175)는 바디부(110)에 대하여 선택된 각만큼 회전된 상태로도 결합될 수 있다. 이격지그(170)의 바디부(110)에 대한 각도를 변경하는 경우 시술을 시작하기 전에 기준점 세팅 작업을 통해 변경된 기준점으로 맞출 수 있다. 도 3과 같이, 결합부(175)는 바디부(110)에 삽입되는 링 형태로 형성될 수 있다.
도 3과 같이, 지지부(171)부는 센서부(160)를 연결하는 케이블이 바디부(110)에서 보았을 때 후방에서 연결될 수 있도록 후방이 개방된 형태로 형성될 수 있다. 이격지그(170)는 제조의 면에서 지지부(171)와 결합부(175) 및 공간 연장부(178)를 일체로 형성함으로써 제조를 간이하게 하고 비용을 절감시킬 수 있다. 이때, 이격지그(170)를 구성하는 지지부(171), 결합부(175) 및 공간 연장부(178)와 함께 바디부(110)의 하우징 등은 모두 자성이 없는 재질(예: 수지, 티타늄 등)에 의하여 형성시키는 것이 바람직하다.
이렇게 이격지그(170)에 의하여 센서부(160)가 구동요소(115)로부터 충분히 이격된 상태를 얻게 되어 전자기장에 의한 간섭을 최소화할 수 있으며, 바디부(110)를 파지하는 시술자의 작업 효율 저해도 피할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치 및 이를 위한 센서모듈은 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용되지 않는다. 상기 실시예들은 대체될 수 있는 균등물로의 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10: 제어부 20: 워터서플라이
30: 베이스 40: 사용자 인터페이스
100: 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치
110: 바디부 115: 구동요소
120: 공구장착부 125: 드릴팁
150: 센서모듈 160: 센서부
170: 이격지그 171: 지지부
175: 결합부 178: 공간 연장부
X1: 제1축 X2: 제2축
X3: 제3축 d1: 제1옵셋
d2: 제2옵셋

Claims (11)

  1. 전자기장을 발생시키는 구동요소가 구비된 바디부;
    상기 바디부의 선단에 공구를 장착시킬 수 있게 형성된 공구장착부; 및
    상기 공구의 위치를 추적하기 위해, 공간상에 배치된 위치를 감지할 수 있게 형성된 센서부; 및
    일단에 상기 센서부를 고정하는 지지부가 형성되고, 타단에 상기 바디부에 결합되는 결합부가 형성되며, 상기 센서부가 상기 구동요소에 대하여 공간적으로 이격된 상태를 유지할 수 있게 형성된, 이격지그를 포함하는, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이격지그는 상기 지지부와 상기 결합부 사이를 연결하는 공간 연장부를 포함하는, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바디부는 제1축(X1) 방향으로 연장하고, 상기 공구는 제2축(X2) 방향으로 향하도록 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 제1축(X1)과 상기 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면상에 배치된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 센서부가 상기 제1축(X1)과 상기 제2축(X2)에 의해 형성되는 평면에 대하여 소정각을 이루도록, 상기 결합부는 상기 바디부에 대하여 선택된 각만큼 회전된 상태로 결합될 수 있게 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 바디부에 삽입되는 링 형태로 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 공간 연장부는, 상기 센서부가 상기 제1축(X1) 방향을 따라 상기 구동요소로부터 제1옵셋(d1)만큼 이격되고, 상기 제1축(X1)에 대하여 제2옵셋(d2)만큼 이격되도록 방향과 길이를 갖는, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 센서부를 연결하는 케이블이 상기 바디부에서 보았을 때 후방에서 연결될 수 있도록 후방이 개방된 형태로 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 지지부, 상기 결합부 및 상기 공간 연장부는 비자성체에 의하여 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 지지부, 상기 결합부 및 상기 공간 연장부는 일체형으로 형성된, 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 위치의 추적이 가능한 핸드피스 장치에 포함된 센서부와 이격지그를 포함하는, 센서모듈.

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