WO2019117610A1 - 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템 - Google Patents

무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템 Download PDF

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박철준
최재석
신홍석
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한국과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서는 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 외부로부터 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신부; 수신한 전력 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템
이하, 실시예들은 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템에 관한 것이다.
전자기 센서는 전자기 센서가 설치된 오브젝트의 위치와 방향을 계산하기 위하여 전자기파 발생부로부터 발생한 전자기장으로부터 유도된 정보를 감지한다. 종래 전자기 센서는 일련의 신호 처리를 수행하는 처리부(e.g. 컴퓨터)에 연결된 센서 인터페이스가 "유선으로 연결"되어 데이터를 전송한다. 이러한 방식을 사용하는 전자기 센서는 크기가 작더라도 처리부로부터 오브젝트에 설치된 전자기 센서로 선이 연결되어야 하기 때문에 전자기 센서의 적용 가능한 범위에 제약이 있다. 더욱이, 복수 개의 전자기 센서들을 사용하는 경우에는 사용하는 전자기 센서의 개수에 비례하는 선이 필수적으로 요구된다.
이러한 제약 사항을 해결하기 위하여 다양한 대안들이 제시되었다. 일 예로, (광학 추적 방식으로도 언급되는) 카메라가 오브젝트에 설치된 광학 센서로부터 방출/반사하는 빛을 측정함으로써 처리부가 광학 센서가 설치된 오브젝트의 위치 및 방향을 계산하는 방식이 있다. 이러한 방식은 카메라와 광학 센서 사이에 빛의 경로가 반드시 확보되어야 한다. 만약, 광학 센서와 카메라 사이에 다른 오브젝트가 놓여 빛의 경로가 차단되면 이러한 방식은 사용할 수 없다. 또한, 이러한 방식에서 사용되는 광학 센서는 크기가 전자기 센서의 크기보다 크므로 광학 센서의 적용 가능한 범위에 제약이 있다. 예를 들어, 한국공개특허공보 제10-2003-0082942호는 인공 무릎 관절 성형 수술 시스템 및 방법을 개시한다.
또 다른 예로, 배터리가 내장된 무선 인터페이스가 사용된 센서가 있다. 이러한 센서는 무선 인터페이스를 통하여 외부의 처리부(e.g. 컴퓨터)와 무선 통신을 한다. 그러나, 이러한 센서는 배터리가 포함된 무선 인터페이스가 센서의 내부에 설치되어 있기 때문에 센서가 감지하고자 하는 오브젝트에 부착되는 센서 및 이의 부속물(들)의 크기가 크다.
일 실시예에 따른 목적은 무선 전력 하베스팅(harvesting) 기술을 이용하여 에너지 자립형(energy autonomous)이고 초소형인 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서는 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 외부로부터 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신부; 수신한 전력 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부; 및 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하는 처리부를 포함할 수 있다.
상기 무선 전력 수신부는, 복수 개의 설정 공진 주파수들을 순차적으로 선택하여 선택된 공진 주파수에 대응하는 전력 신호를 외부로부터 순차적으로 수신할 수 있다.
상기 처리부는, 상기 복수 개의 설정 공진 주파수들에 각각 대응하는 자속 밀도 값에 기초하여 상기 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산할 수 있다.
상기 무선 전력 수신부는, 선택된 공진 주파수의 전력 신호를 교류 형태로부터 직류 형태로 변환할 수 있다.
상기 무선 전력 수신부는, 외부로부터 전력 신호가 통과하는 코일과, 복수 개의 공진 주파수들의 각각에 대응하는 공진 주파수를 가지도록 상기 코일과 커플링되는 복수 개의 커패시터들을 포함하고, 상기 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나의 커패시터를 상기 코일과 선택적으로 커플링시킬 수 있다.
상기 무전원 전자기 센서는, 변환된 전력 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 변환부와 상기 처리부의 전력을 관리하는 전력 관리부를 더 포함할 수 있다.
상기 무전원 전자기 센서는, 상기 처리부에서 계산된 전자기 센서의 위치 및 방향에 관한 정보를 외부로 무선으로 송신하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 수술 항법 시스템은 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생부; 환자 맞춤형 도구에 설치되는 전자기 센서로서, 상기 전자기 센서는 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 외부로부터 전력 신호를 수신하는 전자기 센서; 및 수신한 전력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하고, 상기 전자기 센서의 위치 및 방향에 기초하여 상기 환자 맞춤형 도구의 위치 및 방향을 계산하는 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템은 오브젝트에 대하여 적용 가능한 범위의 제약이 없다.
일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템은 오브젝트에 설치되는 센서의 크기를 소형화할 수 있다.
일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서 및 이를 포함하는 수술 항법 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서의 무선 전력 수신부를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방식을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 1의 무전원 전자기 센서의 위치에 따른 신호 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서가 적용된 수술 항법 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서의 무선 전력 수신부를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서(100)는 전자기 센서(100)에 전원을 공급하는 구성요소(e.g. 배터리 등)가 설치되지 않고 외부로부터 무선으로 전력 신호를 수신하여 동작할 수 있다. 무전원 전자기 센서(100)는 무선 전력 수신부(110), 디지털 신호 변환부(120), 처리부(130), 전력 관리부(140) 및 무선 통신부(150)를 포함할 수 있다.
무선 전력 수신부(110)는 외부로부터 전력 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 전력 신호의 형태는 진동(oscillation)하는 특성을 가진 자기장(magnetic field) 또는 전자기장(electromagnetic field)의 형태일 수 있다. 무선 전력 수신부(110)는 공진기(112) 및 정류기(114)를 포함할 수 있다.
공진기(112)는 공진 결합 방식으로 외부로부터 설정 공진 주파수를 가진 전력 신호를 수신할 수 있다. 공진기(112)는 전력 신호(e.g. 전자기장)가 통과하는 코일(L) 및 복수 개의 커패시터들을 포함할 수 있다. 여기서, 커패시터들의 개수에는 제한이 없으나, 설명의 편의를 위하여 본원에서는 3개의 커패시터들(C1, C2, C3)에 대하여 설명하기로 한다. 코일(L)과 복수 개의 커패시터들(C1, C2, C3)은 병렬로 연결될 수 있다. 코일(L)이 갖는 인덕턴스(inductance)와 복수 개의 커패시터들(C1, C2, C3)의 각각이 갖는 커패시턴스(capacitance)에 따라 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)(도 4 참고)이 설정될 수 있다.
공진기(112)는 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택할 수 있다. 여기서, 공진 주파수들의 수에는 제한이 없으나, 설명의 편의를 위하여 본원에서는 3개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)(도 4 참고)에 대하여 설명하기로 한다. 공진기(112)는 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있다. 여기서, 스위치들의 수에는 제한이 없으나, 설명의 편의를 위하여 본원에서는 3개의 스위치들(S1, S2, S3)에 대하여 설명하기로 한다. 복수 개의 스위치들(S1, S2, S3)은 선택적으로 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 공진기(112)가 제1 공진 주파수(f1)의 전력 신호를 수신하기 위하여 제1스위치(S1)가 폐쇄되고 제2스위치(S2)와 제3스위치(S3)가 개방되면서 코일(L)과 제1커패시터(C1)가 커플링 될 수 있다. 마찬가지로, 공진기(112)가 제2 공진 주파수(f2)의 전력 신호를 수신하기 위하여 제2스위치(S2)가 폐쇄되고 제1스위치(S1)와 제3스위치(S3)가 개방되면서 코일(L)과 제2커패시터(C2)가 커플링 될 수 있다. 마찬가지로, 공진기(112)가 제3 공진 주파수(f3)의 전력 신호를 수신하기 위하여 제3스위치(S3)가 폐쇄되고 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)가 개방되면서 코일(L)과 제3커패시터(C3)가 커플링 될 수 있다. 결국, 제1스위치(S1), 제2스위치(S2) 및/또는 제3스위치(S3)가 선택적으로 개방 또는 폐쇄됨에 따라 제1 공진 주파수(f1), 제2 공진 주파수(f2) 및 제3 공진 주파수(f3) 중 어느 하나의 공진 주파수의 전력 신호가 수신될 수 있다.
일 실시예에서, 공진기(112)는 복수 개의 설정 공진 주파수들(f1, f2, f3)(도 4 참고)을 순차적으로 선택하여 선택된 공진 주파수에 대응하는 전력 신호를 외부로부터 순차적으로 수신할 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수를 선택하는 순서는 제1 공진 주파수(f1), 제2 공진 주파수(f2) 및 제3 공진 주파수(f3)의 순서로 공진 주파수가 선택되나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 공진기(112)는 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 전력 신호를 수신한 직후에 다른 하나의 공진 주파수를 선택하여 전력 신호를 수신하지 않고, 이전에 수신한 전력 신호가 일련의 신호 처리 과정을 거친 후에 다른 공진 주파수를 선택하여 전력 신호를 수신할 수 있다.
정류기(rectifier)(114)는 공진기(112)에서 수신한 설정 공진 주파수의 교류 형태의 전력 신호를 직류 형태의 전력 신호로 변환할 수 있다.
도시되지 않았으나, 정류기(114)와 디지털 신호 변환부(120)의 사이 또는 정류기(114)와 전력 관리부(140)의 사이에 직류/직류 변환기가 추가적으로 설치될 수 있다. 직류/직류 변환기는 정류기(114)에서 변환한 직류 형태의 전력 신호의 레벨(level)을 조절하여 정격 전압 또는 전류를 출력한다.
디지털 신호 변환부(120)는 무선 전력 수신부(110)에서 수신한 전력 신호, 즉 정류기(114)에서 변환된 직류 형태의 전력 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 공진기(112)에서 선택적으로 수신한 설정 공진 주파수의 전력 신호를 디지털 신호로 변환하므로, 아날로그 형태의 신호를 처리할 때의 에너지 효율보다 디지털 형태의 신호를 처리할 때의 에너지 효율이 더 높다.
처리부(130)는 디지털 신호 변환부(120)에서 변환된 디지털 신호에 기초하여 전력 신호를 자속 밀도 값으로 변환할 수 있다. 여기서 변환된 자속 밀도 값은 선택 당시의 공진 주파수에서 수신된 전력 신호의 크기에 대응된다. 처리부(130)는 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서(100)의 위치 및 방향을 계산할 수 있다.
일 실시예에서, 공진기(112)가 복수 개의 공진 주파수들을 순차적으로 선택하는 경우, 처리부(130)가 공진기(112)로부터 먼저 선택된 공진 주파수의 전력 신호를 자속 밀도 값으로 변환하면, 공진기(112)는 복수 개의 공진 주파수들 중 선택되지 않은 나머지 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 이에 대응하는 전력 신호를 수신할 수 있다. 다시 말하면, 공진기(112)는 처리부(130)가 전력 신호를 자속 밀도 값으로 변환하는 시점을 기준으로 복수 개의 공진 주파수들 중 이전의 공진 주파수와 다른 나머지 공진 주파수를 선택하여 전력 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 처리부(130)는 공진기(112)로부터 순차적으로 복수 개의 공진 주파수들의 각각에 대응하는 전력 신호를 대응하는 자속 밀도 값으로 순차적으로 변환한 후, 복수 개의 자속 밀도 값들에 기초하여 전자기 센서(100)의 위치 및 방향을 계산할 수 있다.
전력 관리부(140)는 무선 전력 수신부(110)에서 변환된 전력 신호를 수신하여 디지털 신호 변환부(120), 처리부(130) 및 무선 통신부(150)의 전력을 관리할 수 있다. 예를 들어, 전력 관리부(140)는 PMIC(Power Management Integrated Circuit), 충전 IC(Charge Integrated Circuit) 등일 수 있다. 전력 관리부(140)는 외부로부터 수신한 전력 신호에 기초하여 전자기 센서(100)의 전력을 관리하기 때문에 배터리의 큰 용량이 요구되지 않는다.
무선 통신부(150)는 처리부(130)에서 계산된 전자기 센서(100)의 위치 및 방향에 관한 정보를 외부로 무선으로 송신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(150)는 WiFi(wireless fidelity), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication), 또는 GNSS(global navigation satellite system) 등을 사용할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방식을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 먼저 공진기를 제어하여 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3) 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 전력 신호를 수신한다(210). 이후, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 선택된 공진 주파수의 교류 형태의 전력 신호를 직류 형태의 전력 신호로 변환한다(220). 이후, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 직류 형태의 전력 신호를 디지털 신호로 변환한다(230). 이후, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 변환된 디지털 신호에 기초하여 수신한 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환한다.
이후, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)의 각각에 대응하는 자속 밀도 값을 모두 생성하였는지를 체크한다(250). 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)의 각각에 대응하는 자속 밀도 값을 모두 생성하지 않았다면, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 다시 복수 개의 공진 주파수들 중 선택되지 않은 나머지 공진 주파수(들)를 선택하여 전력 신호를 수신하는 단계(210)로 회귀하여 단계 220 내지 240을 반복한다. 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)의 각각에 대응하는 자속 밀도 값을 모두 생성하였다면, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3)의 각각에 대응하는 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산한다(260).
이후, 무전원 전자기 센서의 무선 전력 신호를 처리하는 방법은 계산된 전자기 센서의 위치 및 방향에 관한 정보를 외부로 무선으로 송신할 수 있다(270).
도 4는 도 1의 무전원 전자기 센서의 위치에 따른 신호 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 4를 함께 참고하면, 도 4의 S1, S2 및 S3는 도 1의 시간에 따른 제1스위치(S1), 제2스위치(S2) 및 제3스위치(S3)의 폐쇄 또는 개방을 나타낸 것이다. 또한, 도 4의 W1, W2 및 W3은, 도 1의 제1스위치(S1), 제2스위치(S2) 및 제3스위치(S3)의 선택적인 폐쇄 또는 개방에 따라 복수 개의 공진 주파수들(f1, f2, f3) 중 어느 하나의 공진 주파수의 전력 신호가 시간에 따라 수신되는 신호를 나타낸다. 여기서, W1은 도 1의 공진기(112)와 정류기(114) 사이의 신호, W2는 도 1의 정류기(114)와 디지털 신호 변환부(120) 사이의 신호, W3는 도 1의 디지털 신호 변환부(120)와 처리부(130) 사이의 신호를 나타낸다.
도 5는 일 실시예에 따른 무전원 전자기 센서가 적용된 수술 항법 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5를 참고하면, 일 실시예에 따른 수술 항법 시스템(3)은 환자 맞춤형 도구(patient specific instrument; PSI)에 설치된 전자기 센서(300), 전자기파 발생부(302) 및 처리 유닛(304)을 포함할 수 있다. 여기서, 환자 맞춤형 도구(PSI)는 외과적 수술(e.g. 인공관절치환술(total joint replacement))에서 인체의 환부(e.g. 관골구(acetabulum))에 삽입되는 도구를 말하는 것으로, 상기 환자의 환부로 삽입되는 다른 수술 도구(e.g. 리머(reamer))의 축 설정을 위하여 상기 인체의 환부의 절대적인 위치를 등록하는 데 사용된다.
전자기 센서(300)는 환자 맞춤형 도구(PSI)에 설치되고 전자기파 발생부(302)로부터 발생한 전자기장에 기초하여 환자 맞춤형 도구(PSI)의 위치 및 방향을 계산하고, 계산된 환자 맞춤형 도구(PSI)의 위치 및 방향에 관한 정보를 처리 유닛(304)으로 무선으로 송신할 수 있다. 전자기 센서(300)의 구조, 기능 등은 앞서 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명한 전자기 센서에 관한 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명하게 이해될 수 있을 것이다.
전자기파 발생부(302)는 전자기장(electromagnetic field)을 발생시킬 수 있다. 전자기파 발생부(302)는 전자기 센서(300)와 달리 환자 맞춤형 도구의 외부에 배치될 수 있다.
처리 유닛(304)은 전자기 센서(300)로부터 계산된 환자 맞춤형 도구(PSI)의 위치 및 방향에 관한 정보를 수신하여 환자 맞춤형 도구(PSI)의 위치에 대하여 좌표 등록을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 처리 유닛(304)은 전자기 센서(300)에서 수행되는 처리 방식을 수행할 수도 있다. 즉, 처리 유닛(304)은 전자기 센서(300)에서 수신한 전력 신호에 기초하여 디지털 신호를 생성하고, 선택되는 설정 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서(300)가 설치된 환자 맞춤형 도구(PSI)의 위치 및 방향을 계산할 수 있다. 이 경우, 전자기 센서(300)에서 디지털 신호 변환 회로, 신호 처리 회로 등은 생략될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 외부로부터 전력 신호를 수신하는 무선 전력 수신부;
    수신한 전력 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여 상기 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하는 처리부;
    를 포함하는 무전원 전자기 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는, 복수 개의 설정 공진 주파수들을 순차적으로 선택하여 선택된 공진 주파수에 대응하는 전력 신호를 외부로부터 순차적으로 수신하는 무전원 전자기 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 복수 개의 설정 공진 주파수들에 각각 대응하는 자속 밀도 값에 기초하여 상기 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하는 무전원 전자기 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는, 선택된 공진 주파수의 전력 신호를 교류 형태로부터 직류 형태로 변환하는 무전원 전자기 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 전력 수신부는,
    외부로부터 전력 신호가 통과하는 코일; 및
    복수 개의 공진 주파수들의 각각에 대응하는 공진 주파수를 가지도록 상기 코일과 커플링되는 복수 개의 커패시터들;
    을 포함하고,
    상기 코일은 상기 복수 개의 커패시터들 중 어느 하나의 커패시터와 선택적으로 커플링되는 무전원 전자기 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    변환된 전력 신호를 수신하여 상기 디지털 신호 변환부와 상기 처리부의 전력을 관리하는 전력 관리부를 더 포함하는 무전원 전자기 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 처리부에서 계산된 전자기 센서의 위치 및 방향에 관한 정보를 외부로 무선으로 송신하는 무선 통신부를 더 포함하는 무전원 전자기 센서.
  8. 전자기파를 발생시키는 전자기파 발생부;
    환자 맞춤형 도구에 설치되는 전자기 센서로서, 상기 전자기 센서는 복수 개의 설정 공진 주파수들 중 어느 하나의 공진 주파수를 선택하여 외부로부터 전력 신호를 수신하는 전자기 센서; 및
    수신한 전력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호에 기초하여 상기 전력 신호를 선택된 공진 주파수에 대응하는 자속 밀도 값으로 변환하고, 변환된 자속 밀도 값에 기초하여 전자기 센서의 위치 및 방향을 계산하고, 상기 전자기 센서의 위치 및 방향에 기초하여 상기 환자 맞춤형 도구의 위치 및 방향을 계산하는 처리부;
    를 포함하는 수술 항법 시스템.
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