WO2015170817A1

WO2015170817A1 - 의료용 마이크로 로봇 및 이를 갖는 마이크로 로봇 시스템

Info

Publication number: WO2015170817A1
Application number: PCT/KR2015/000479
Authority: WO
Inventors: 장건희; 전승문
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2015-11-12
Also published as: DK3141199T3; KR101471526B1; US10117991B2; CN106456197A; EP3494907A3; EP3494907A2; ES2730382T3; CN106456197B; EP3141199A4; CN109938806B; EP3141199A1; TR201907252T4; CN109938806A; US20170071622A1; EP3494907B1; EP3141199B1

Abstract

본 발명은 끝단에 드릴링 팁이 형성되는 드릴링 몸체부와; 내부에 자석이 배치되며, 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에 나선 결합되는 나선 결합 몸체부; 및 상기 자석에 회전자기장을 제공하여, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부가 서로 동시에 나선 운동되거나, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 둘레에서 나선 운동이 되도록 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 마이크로 로봇을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 마이크로 로봇을 포함하는 마이크로 로봇 시스템도 제공한다.

Description

의료용 마이크로 로봇 및 이를 갖는 마이크로 로봇 시스템

본 발명은 의료용 마이크로 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혈관 내 혈전을 용해하기 위한 약물을 투입 및 드릴링할 수 있는 의료용 마이크로 로봇 및 이를 갖는 마이크로 로봇 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 혈관치료용 마이크로로봇은 혈관 치료를 위해 기계적 드릴링 운동만을 생성할 수 있다.

기계적 드릴링 운동만 사용한 혈관 치료 방식은 그 조작 방법이 단순하여 비교적 쉽게 구현이 가능하다.

그러나 만선완전협착증과 같이 심각한 혈관 질환을 치료할 시에는 상대적으로 고속의 드릴링 운동 생성이 필요한데, 이 경우 고속 드릴링 운동이 혈관벽에 2차 손상을 초래할 수 있다는 큰 단점이 있다.

혈관 질환의 전통적 치료 방법으로는 대퇴동맥을 통해 카테터를 삽입한 후 의사의 수동 조작으로 혈관을 뚫는 시술법이 있었다.

그러나 카테터는 구조적으로 특성에 의해 복잡한 혈관에 적용하기가 어려우며 시술의 성공은 의사의 숙련도에 크게 의존하는 경향이 있었다.

최근 여러 선진 연구기관에서 이러한 카테터의 단점을 극복할 수 있는 방법으로 혈관치료용 마이크로로봇에 대한 연구가 활발히 진행되었다.

지금까지 개발된 마이크로로봇은 주로 기계적인 드릴링 운동을 이용하여 막혀있는 혈관을 치료하는 방법에 초점을 두었다.

그러나 만성완전협착과 같이 단단한 재질로 혈관이 막히는 심각한 혈관 질환의 경우에는 기계적인 드릴링 운동만으로는 그 치료가 어려운 경우가 많다.

한편, 혈전용해제는 혈전을 생화학적으로 용해할 수 있는 약물로서 마이크로로봇의 기계적 드릴링 운동과 함께 사용될 때 혈관 질환을 효과적으로 치료할 수 있다.

따라서 마이크로로봇의 혈관 치료 성능을 향상시키기 위하여 기계적 드릴링 운동 기능과 약물 전달 기능을 동시에 갖는 마이크로로봇의 개발이 필요하다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2009-0122648호(공개일: 2009년 12월 01일)가 있다.

본 발명의 목적은, 나선형 결합 구조를 이루어 전진 및 혈전을 드릴링함과 아울러, 혈전을 용해시키기 위한 약물을 분사할 수 있는 의료용 마이크로 로봇 및 이를 갖는 마이크로 로봇 시스템을 제공함에 있다.

일 양태에 있어서, 본 발명은 끝단에 드릴링 팁이 형성되는 드릴링 몸체부와; 내부에 자석이 배치되며, 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에 나선 결합되는 나선 결합 몸체부; 및 상기 자석에 회전자기장을 제공하여, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부가 서로 동시에 나선 운동되거나, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 둘레에서 나선 운동이 되도록 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 마이크로 로봇을 제공한다.

상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에는, 상기 나선 결합 몸체부와 나선 결합되는 나선형 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 드릴링 몸체부의 내부에는 약물이 탑재되는 중공 형상의 약물 탑재 공간이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 드릴링 팁의 단부에는, 탑재된 상기 약물을 외부로 분사하는 약물 분사홀이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 나선 결합 몸체부는, 상기 약물을 펌핑하기 위해 상기 약물 탑재 공간에 끼워져 배치되는 피스톤 몸체와, 상기 피스톤 몸체의 단부에 형성되며, 상기 나선형 돌기와 나선 결합되는 나선형 코일을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 몸체의 내부에는, 상기 자석이 끼워져 설치되는 자석 슬롯이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 자석 슬롯은, 원통 형상의 홀로 형성되고, 상기 자석은, 원봉 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 몸체의 단부는, 볼록하게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 나선형 돌기간의 피치는, 상기 나선형 코일의 두께 보다 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 시스템 제어부는, 상기 회전자기장을 생성하는 자기장 발생부의 구동을 제어한다.

상기 시스템 제어부에는, 전진 또는 후진 모드, 약물 분사 모드, 드릴링 모드가 설정된다.

상기 시스템 제어부는, 상기 전진 및 후진 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

상기 약물 분사 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

상기 드릴링 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기

는, 상기 회전 자기장에 의해 상기 드릴링 몸체부에 인가되는 자기토크이고, 상기

는, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부 사이에 발생되는 마찰 토크이고, 상기

는, 상기 드릴링 몸체부의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이고, 상기

는, 상기 나선 결합 몸체부의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이고, 상기

는, 상기 드릴링 몸체부의 회전 관성모멘트이고, 상기

는 상기 나선 결합 몸체부의 회전 관성모멘트이고, 상기

는 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부 사이에 발생되는 최대 마찰 토크인 것이 바람직하다.

또한, 상기 전진 및 후진 모드의 경우, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부는 서로 동시에 나선 운동한다.

상기 약물 분사 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에서 부분 나선 결합된 상태에서 나선 운동하고, 상기 피스톤 몸체는 상기 약물 탑재 공간에 탑재된 약물을 펌핑하여 상기 약물 분사홀을 통해 외부로 분사하도록 한다.

상기 드릴링 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에서 나선 결합이 완료된 상태로, 상기 드릴링 몸체부는 나선 운동하는 것이 바람직하다.

다른 양태에 있어서, 본 발명은 상기 마이크로 로봇을 포함하는 마이크로 로봇 시스템을 제공한다.

본 발명은 나선형 결합 구조를 이루어 전진 및 혈전을 드릴링함과 아울러, 혈전을 용해시키기 위한 약물을 분사할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 혈관 치료뿐만 아니라 다양한 인체 질환에 적용함으로써 최소 침습, 저비용, 고효율의 치료가 가능한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 보여주는 결합 사시도이다.

도 2는 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 보여주는 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 의료용 마이크로 로봇에 작용하는 토크들을 보여주는 도면이다.

도 4는 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 갖는 마이크로 로봇 시스템을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 의료용 마이크로 로봇이 혈관 내 위치되어 혈전을 제거하는 과정을 보여주는 실험 사진들이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 설명한다.

도 1은 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 보여주는 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 의료용 마이크로 로봇을 보여주는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 의료용 마이크로 로봇에 작용하는 토크들을 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조 하여, 본 발명의 의료용 마이크로 로봇의 구성을 설명한다.

본 발명의 의료용 마이크로 로봇(1)은 크게 드릴링 몸체부(100)와, 나선 결합 몸체부(200)와, 시스템 제어부(300)로 구성된다.

상기 드릴링 몸체부(100)는 중공 형상으로 형성되며, 타단 또는 끝단은 직경이 점진적으로 줄어들도록 형성된다.

상기 드릴링 몸체부(100)의 끝단에는 드릴링 팁(110)이 형성된다.

상기 드릴링 몸체부(100)는 중공 형상으로 형성되되, 내부에 공간이 형성된다.

상기 공간은 약물이 탑재 또는 수용될 수 있는 약물 탑재 공간(130)인 것이 좋다.

상기 약물은 혈관에 형성되는 혈전을 용해시킬 수 있는 약물일 수 있으며, 그 외 용도의 약물일 수 있다.

또한, 상기 약물 탑재 공간(130)은 후술되는 나선 결합 몸체부(200)의 피스톤 몸체(210)가 끼워지고 좌우로 이동될 수 있는 공간을 제공한다.

그리고, 상기 드릴링 몸체부(100)의 끝단, 바람직하게는 드릴링 팁(110)의 중앙부에는 약물 탑재 공간(130)을 외부로 노출함과 아울러, 약물을 외부로 분사할 수 있는 약물 분사홀(120)이 형성된다.

또한, 상기 드릴링 몸체부(100)의 외측 둘레에는 일정 피치를 이루는 나선형 돌기(140)가 돌출 형성된다.

상기 나선 결합 몸체부(200)는 피스톤 몸체(210)와, 나선형 코일(220)로 형성된다.

상기 피스톤 몸체(210)의 끝단은 끝단이 볼록하게 형성된다.

상기 피스톤 몸체(210)는 상기 약물을 펌핑하기 위해 상기 약물 탑재 공간(130)에 끼워져 배치된다.

상기 나선형 코일(220)의 일단은 상기 피스톤 몸체(210)에 고정되도록 형성되고, 타단을 따라 일정 피치를 이루어 나선형으로 형성된다.

상기 나선형 코일(220)은 상술한 드릴링 몸체부(100)의 외측 둘레에 형성되는 나선형 돌기(140) 사이의 나선형 홈(150)에 나선 결합되도록 배치될 수 있다.

따라서, 나선형 코일(220)이 상기 나선형 홈(150)에 나선 결합되어 전진 또는 후진되는 동작에 따라, 나선 결합 몸체부(200)는 드릴링 몸체부(100)의 외측 둘레에서 전진 또는 후진 되도록 나선 결합될 수 있다.

또한, 상기 나선 결합 몸체부(200)는 자석 슬롯(230)을 갖는다.

상기 자석 슬롯(230)은 피스톤 몸체(210)의 일단측으로부터 일정 깊이를 이루도록 형성된다.

상기 자석 슬롯(230)은 자석의 형상에 따라 형성되는 것이 바람직하고, 예컨대, 원통 형상의 홈으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 자석 슬롯(230)에는 원봉 형상의 자석(400)이 끼워져 고정되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상기 나선형 돌기(140)간의 피치는 상기 나선형 코일(220)의 두께 보다 넓게 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조 하면, 본 발명에 따르는 시스템 제어부(300)는 상기 회전자기장을 생성하는 자기장 발생부(미도시)의 구동을 제어한다.

드릴링 몸체부(100)는 자석 슬롯(230)에 삽입되는 자석(400)에 의해 x축 방향으로 회전하는 외부회전자기장에 의해 x축 방향 나선 운동을 생성할 수 있다.

이 때, 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)가 부분적으로 나선 결합되어 있으면 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200) 사이의 회전마찰토크에 의해 나선 결합 몸체부(200)가 드릴링 몸체부(100)를 따라 동시에 회전하거나, 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)가 나선 결합하는 운동을 생성할 수 있다.

드릴링 몸체부(100)가 외부자기장 내에서 받는 자기 토크는 [수학식 1]으로 표현할 수 있다.

[수학식 1]

여기서,

는 외부자기장에 의해 드릴링 몸체부(100)에 인가되는 자기토크, m은 자석 자기모멘트, B는 외부자기장의 세기이다.

[수학식 1]로부터 마이크로 로봇(1)을 x축 방향으로 나선 운동을 생성하기 위한 외부회전자기장은 [수학식 2]로 표현할 수 있다.

여기서 B₀는 외부회전자기장의 세기, f는 외부회전자기장의 주파수, t는 시간이다.

제안된 마이크로 로봇(1)의 드릴링 몸체부(100)과 나선 결합 몸체부(200)의 회전운동방정식은 다음과 같이 [수학식 3], [수학식 4]로 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

[수학식 4]

여기서, 상기

는, 상기 회전 자기장에 의해 상기 드릴링 몸체부(100)에 인가되는 자기토크이다.

상기

는, 상기 드릴링 몸체부(100)의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이다.

상기

는, 상기 나선 결합 몸체부(200)의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이다.

상기

는, 상기 드릴링 몸체부(100)의 회전 관성모멘트이고, 상기

는 상기 나선 결합 몸체부(200)의 회전 관성모멘트이고, 상기

는 상기 드릴링 몸체부(100)와 상기 나선 결합 몸체부(200) 사이에 발생되는 최대 마찰 토크이다.

또한, 상기

는 드릴링 몸체부(100)의 각가속도이고, 상기

는 나선 결함 몸체부(200)의 각가속도이다.

[수학식 1] 내지 [수학식 4]를 참조 하면, 드릴링 몸체부(100)에 가해지는 자기 토크가 하기의 [수학식 5]의 범위 내에서 작용할 때, 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)는 외부회전자기장에 의해 동시에 나선 운동을 생성할 수 있다.

[수학식 5]

여기서,

는 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200) 사이에 발생하는 최대마찰토크이다.

이와 같은 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)의 동기화된 나선 운동은 부분 나선 결합된 마이크로 로봇(1)이 약물 탑재 공간(130)에 약물을 탑재하고 약물의 유출 없이 전진 추진력을 발생시킬 수 있으므로 마이크로 로봇(1)이 혈관과 같은 유체 환경 내에서 이동, 조향 운동을 효과적으로 생성할 수 있다.

드릴링 몸체부(100)에 가해지는 자기 토크가 하기의 [수학식 6]의 범위 내에서 작용할 때, 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)는 나선 결합을 할 수 있다.

[수학식 6]

이러한 나선 결합은 나선 결합 몸체부(200)의 내부에 압력을 발생시키게 되고, 이 압력은 약물 탑재 공간(130)에 탑재된 약물이 약물 분사홀(120)을 통해 외부로 분사되도록 할 수 있다.

완전히 나선 결합된 마이크로 로봇(1)은 하기의 [수학식 7]의 조건하에서 구동될 때, 기계적 드릴링 운동을 생성할 수 있다.

[수학식 7]

이를 다시 한번 정리하자면, 본 발명에 따르는 시스템 제어부(300)에는, 전진 또는 후진 모드, 약물 분사 모드, 드릴링 모드가 설정된다.

상기 시스템 제어부(300)는, 상기 전진 및 후진 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족한다.

상기 약물 분사 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족한다.

상기 드릴링 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족한다.

여기서, 상기

상기

는, 상기 드릴링 몸체부(100)와 상기 나선 결합 몸체부(200) 사이에 발생되는 마찰 토크이다.

상기

는, 상기 드릴링 몸체부(100)의 회전 관성모멘트이고, 상기

는 상기 나선 결합 몸체부(200)의 회전 관성모멘트이고, 상기

상기 전진 및 후진 모드의 경우, 상기 드릴링 몸체부(100)와 상기 나선 결합 몸체부(200)는 서로 동시에 나선 운동한다.

상기 약물 분사 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부(200)가 상기 드릴링 몸체부(100)의 외측 둘레에서 부분 나선 결합된 상태에서 나선 운동하고, 상기 피스톤 몸체(210)는 상기 약물 탑재 공간(130)에 탑재된 약물을 펌핑하여 상기 약물 분사홀(120)을 통해 외부로 분사하도록 한다.

상기 드릴링 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부(200)가 상기 드릴링 몸체부(100)의 외측 둘레에서 나선 결합이 완료된 상태로, 상기 드릴링 몸체부(100)는 나선 운동한다.

도 4는 본 발명의 마이크로 로봇이 구비되는 시스템을 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 마이크로 로봇 시스템은 마이크로 로봇(1)과, 구동부(600)와, 상술한 시스템 제어부(300)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 마이크로 로봇(1)은 도 1 내지 도 4를 참조 하여 설명한 구성과 동일하므로, 이하 설명을 생략한다.

상기 구동부(600)는 피검체인 인체(30)의 외부에서 상기 인체(30)의 내부로 삽입된 마이크로 로봇(1)으로 구동력을 전달한다.

상술한 구동부(600)는 외부 구동부(610)를 포함하고, 상기 외부 구동부(610)에서 발생하는 구동력은 초음파, 마이크로파 또는 전자기장을 포함한다.

바람직하게, 상기 외부 구동부(610)는 상술한 외부회전자기장을 발생시키는 자기장 발생부인 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동부(600)는 상기 인체(30)의 내부에서 이동하는 마이크로 로봇(1)의 위치를 인식하는 위치 인식부(620)를 더 구비한다.

또한, 상기 위치 인식부(620)는 상기 인체(30)의 x선 영상을 촬영함으로써 상기 마이크로 로봇(1)의 위치를 인식할 수 있다.

상기 시스템 제어부(300)는 상기 구동부(600)로부터 상기 마이크로 로봇(1)의 위치정보를 수신하여 상기 구동부(600)를 제어한다.

또한, 상기 시스템 제어부(300)는 상기 위치 인식부(610)에서 전송되는 초음파 위치 정보를 처리하거나 상기 위치 인식부(210)에서 전송되는 x선 영상을 처리하는 위치 제어부(310)를 포함한다.

또한, 상기 위치 제어부(310)는 상기 x선 영상을 처리하여 상기 마이크로 로봇(1)의 위치를 인식하는 기능을 포함한다.

상기 시스템 제어부(300)는 상기 위치 제어부(310)에서 인식된 상기 마이크로 로봇(1)의 위치를 디스플레이 패널(330)로 디스플레이한다.

시술자는 상기 시스템 제어부(300)의 조작패널(320)을 조작함으로써 상기 구동부(600)를 제어하고 상기 마이크로 로봇(1)은 병변의 위치로 이동될 수 있다.

다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 의료용 마이크로 로봇을 사용하여 혈관 내 혈전을 제거 및 용해하는 실험예를 설명한다.

도 5는 본 발명의 의료용 마이크로 로봇(1)이 혈관(10) 내 위치되어 혈전을 제거하는 과정을 보여주는 실험 사진들이다.

도 5의 (a)는 본 발명의 마이크로 로봇(1)을 이용하여 모사 혈관(10) 내에서 이동, 약물방출, 기계적 드릴링 운동을 생성하는 상태를 보여준다.

먼저, 분지관 형태의 모사 혈관(10)에 탄산칼슘으로 구성된 모사 혈전(20)을 설치한다.

마이크로 로봇(1)에는 탄산칼슘과 화학적으로 반응할 수 있는 아세트산이 탑재되어 있다. 상기 아세트산은 약물 탑재 공간(130)에 탑재 또는 수용된다.

먼저, 본 발명의 마이크로 로봇(1)은 먼저 상기 [수학식 5]를 만족하는 4mT, 20Hz의 외부회전자기장에 의해 모사 혈관(10) 내 치료영역으로 약물의 방출 없이 나선 운동으로 전진 이동한다.

본 발명의 마이크로 로봇(1)이 치료 영역에 도달한 이후, 모사 혈전(20)에 의해 더 이상 이동이 불가하다.

본 발명에서의 마이크로 로봇(1)은 상기 [수학식 6]을 만족하는 14mT, 20Hz의 외부회전자기장에 의해 드릴링 몸체부(100)와 나선 결합 몸체부(200)가 나선 결합을 하며 약물을 방출하는 상태를 보여준다.

이 때, 탄산칼슘과 이산화탄소의 화학 반응에 의해 이산화탄소 기포가 발생한다.

이산화탄소 기포 발생을 통해 마이크로 로봇(1)에 탑재된 혈전용해제가 실제 혈전(20)을 용해할 수 있음을 확인할 수 있.

약물인 아세트산을 방출한 후 완전히 나선 결합이 된 마이크로 로봇(1)은 [수학식 7]을 만족하는 4mT, 20Hz의 외부회전자기장에 의해 효과적인 드릴링 운동을 생성한다.

드릴링 운동을 완료하는 데에는 약 45초가량 소요되었다.

이 후 전진 이동에 사용된 외부회전자기장과 반대방향으로 회전하는 4mT, 20Hz의 외부회전자기장에 의해 원래 출발 위치로 복귀하는 후진 운동이 실시된다.

본 발명의 마이크로 로봇(1)을 사용한 상기와 같은 실험예에서, 실제 물로 채워진 마이크로 로봇(1)이 상기의 동일한 드릴링 운동을 완료하는 데에는 약 300초가 소요되었다.

이에 따라, 본 발명의 마이크로 로봇(1)은 혈전 용해제의 도움을 얻어 효과적으로 혈관을 치료할 수 있다.

상기와 같은 구성 및 작용을 통해, 본 발명에 따르는 실시예는 나선형 결합 구조를 이루어 전진 및 혈전을 드릴링함과 아울러, 혈전을 용해시키기 위한 약물을 분사할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 혈관 치료뿐만 아니라 다양한 인체 질환에 적용함으로써 최소 침습, 저비용, 고효율의 치료가 가능할 수 있다.

이상, 본 발명의 의료용 마이크로 로봇에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

끝단에 드릴링 팁이 형성되는 드릴링 몸체부;

내부에 자석이 배치되며, 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에 나선 결합되는 나선 결합 몸체부; 및

상기 자석에 회전자기장을 제공하여, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부가 서로 동시에 나선 운동되거나, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 둘레에서 나선 운동이 되도록 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 1항에 있어서,

상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에는,

상기 나선 결합 몸체부와 나선 결합되는 나선형 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 2항에 있어서,

상기 드릴링 몸체부의 내부에는 약물이 탑재되는 중공 형상의 약물 탑재 공간이 형성되고,

상기 드릴링 팁의 단부에는, 탑재된 상기 약물을 외부로 분사하는 약물 분사홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 3항에 있어서,

상기 나선 결합 몸체부는,

상기 약물을 펌핑하기 위해 상기 약물 탑재 공간에 끼워져 배치되는 피스톤 몸체와,

상기 피스톤 몸체의 단부에 형성되며, 상기 나선형 돌기와 나선 결합되는 나선형 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 4항에 있어서,

상기 피스톤 몸체의 내부에는,

상기 자석이 끼워져 설치되는 자석 슬롯이 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 5항에 있어서,

상기 자석 슬롯은, 원통 형상의 홀로 형성되고,

상기 자석은, 원봉 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 4항에 있어서,

상기 피스톤 몸체의 단부는, 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 4항에 있어서,

상기 시스템 제어부는, 상기 회전자기장을 생성하는 자기장 발생부의 구동을 제어하고,

상기 시스템 제어부에는, 전진 또는 후진 모드, 약물 분사 모드, 드릴링 모드가 설정되고,

상기 시스템 제어부는, 상기 전진 및 후진 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족하고,

상기 약물 분사 모드를 실행하는 경우,

의 조건을 만족하고,

의 조건을 만족하되,

상기
는, 상기 회전 자기장에 의해 상기 드릴링 몸체부에 인가되는 자기토크이고,

상기
는, 상기 드릴링 몸체부의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이고,

상기
는, 상기 나선 결합 몸체부의 나선 운동에 의해 발생되는 저항 토크이고,

상기
는, 상기 드릴링 몸체부의 회전 관성모멘트이고,

상기
는 상기 나선 결합 몸체부의 회전 관성모멘트이고,

상기
는 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부 사이에 발생되는 최대 마찰 토크인 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.
제 8항에 있어서,

상기 전진 및 후진 모드의 경우, 상기 드릴링 몸체부와 상기 나선 결합 몸체부는 서로 동시에 나선 운동하고,

상기 약물 분사 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에서 부분 나선 결합된 상태에서 나선 운동하고, 상기 피스톤 몸체는 상기 약물 탑재 공간에 탑재된 약물을 펌핑하여 상기 약물 분사홀을 통해 외부로 분사하도록 하고,

상기 드릴링 모드의 경우, 상기 나선 결합 몸체부가 상기 드릴링 몸체부의 외측 둘레에서 나선 결합이 완료된 상태로, 상기 드릴링 몸체부는 나선 운동하는 것을 특징으로 하는 마이크로 로봇.