WO2022025445A1 - 상기도 검체 채취 장치 - Google Patents

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WO2022025445A1
WO2022025445A1 PCT/KR2021/008022 KR2021008022W WO2022025445A1 WO 2022025445 A1 WO2022025445 A1 WO 2022025445A1 KR 2021008022 W KR2021008022 W KR 2021008022W WO 2022025445 A1 WO2022025445 A1 WO 2022025445A1
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swab
subject
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robot arm
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PCT/KR2021/008022
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김남희
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동국대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to an upper airway sample collection device capable of accurately collecting a necessary upper airway sample from a subject.
  • a sample is collected by inserting a cotton swab into the subject's nasal cavity.
  • an ultrasound diagnosis device is a specialized device for ultrasound diagnosis, and there is a limitation in directly applying it as a screening device capable of collecting a sample for an infectious disease or the like.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to secure the safety of medical staff by collecting the subject's sample by an automatic control system without the medical staff and the subject facing each other, and to operate multiple degrees of freedom. It relates to an upper respiratory tract sample collection device that can more accurately collect a required sample from a subject through the
  • the upper airway sample collection apparatus for realizing the object as described above includes a main body; a face support installed on the main body and supporting the subject's face to be positioned at a predetermined point; and a multi-joint robot arm installed to face the face support and spaced apart from each other and provided with a gripper holding the cotton swab so that a specimen can be collected by inserting the cotton swab into the subject's upper respiratory tract.
  • the upper airway sample collection device includes a plurality of sensors to detect information including the position of the subject's face supported on the face support and the pressure applied to the swab inserted into the subject's upper airway through the robot arm.
  • a sensing unit provided with; and an operation unit connected to the sensing unit through a communication module, receiving the signal sensed by the sensing unit, and calculating a path to the position of the face support and the arrival position of the swab; It may further include; a control unit for controlling the face support and the robot arm according to the operation result of the operation unit.
  • the sensor of the sensing unit may include: a pressure sensor for detecting the pressure applied to the swab for sample collection or whether the swab is in contact with the swab when collecting the specimen using the swab; and a detection sensor for detecting the subject's face located on the main body portion.
  • the face support may have a structure that supports the face of the subject while being moved to a predetermined position by receiving the detection signal of the detection sensor.
  • the face support may further include an oral opening maintaining unit so that the oral cavity of the subject is constantly maintained in an open state while being moved to a predetermined position by receiving the detection signal of the detection sensor.
  • the calculation unit may have a structure that calculates a path to the reach position of the swab through the nostril or oral cavity of the examinee.
  • the airway sample collection device may further include a master console unit connected to the face support and the robot arm through a communication module and provided with a handle unit for manually controlling the robot arm in a remote state. .
  • the master console unit is provided with a plurality of sensors to detect information including the position of the subject's face supported on the face support or the pressure applied to the swab inserted into the subject's upper respiratory tract through the robot arm. It may further include a display unit for displaying information received from the sensing unit.
  • the display unit may have a structure for generating an alarm.
  • the second drive generating unit provided in the handle portion is controlled to generate vibration or repulsive force.
  • the face support may further include a head fixing unit for fixing the subject's head.
  • the main body or the robot arm may include: a disinfectant spraying device for disinfecting the gripping part on which the sample collection is completed; and an ultraviolet sterilization device for sterilizing and drying the sterilized grip part.
  • the gripping unit may further include a first drive generating unit for vibrating or rotating the gripped cotton swab when collecting the sample from the subject.
  • the holding part may further include a hollow part formed therein so that the cotton swab is inserted therein, and a compression part installed in the hollow part to be contractible or expandable so as to fix or separate the cotton swab.
  • a transfer driving unit provided with an actuator to adjust the front and rear lengths of the gripping unit; may further include.
  • the robot arm may further include a camera module that provides image information by photographing the front of the gripper when the robot arm is driven.
  • the main body unit may further include an audio signal unit for inputting and outputting an audio signal to enable communication between the examinee and the examinee.
  • a cotton swab holder in which the cotton swabs are accommodated before sample collection; and a cotton swab collection box in which cotton swabs are stored after sample collection; may further include those provided.
  • the swab collection box may further include a plurality of specimen containers for preserving the swab for specimen collection.
  • the upper airway sample collection apparatus according to the present invention according to the configuration as described above has the following effects.
  • the safety of the medical staff can be secured because the medical staff does not have to face the subject and the sample collection operation is performed by the automatic control system.
  • medical access can be improved because medical staff can perform their duties efficiently by automatic collection and, in some cases, sample collection from medically vulnerable areas is also automatically performed.
  • the effect of the present invention should be further understood by the overall description of the specification, and even if it is not described in an explicit sentence, a person of ordinary skill in the art to which the described content belongs through this specification has such an effect. If it is an effect that can be recognized as the effect, it should be viewed as the effect described in this specification.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram of functional blocks constituting automatic control according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the overall configuration of the upper airway sample collection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B are views illustrating an operation example of the face support installed on the main body according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3C and 3D are views illustrating an operation example of the facial support according to another embodiment.
  • FIG. 4 (a) is a view illustrating a swab for collecting a sample according to an embodiment of the present invention, and (b) is a view illustrating a sample container.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a robot arm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a cross-section of a gripper according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 6B and 6C are views illustrating a state in which a cotton swab for sample collection is inserted into the gripper and operated
  • FIG. It is a diagram illustrating the state of use in which the specimen inspection is performed through the
  • FIG. 7 is an enlarged view of part “A” of FIG. 5 , (a) is a view illustrating an operating state of a disinfectant spraying device provided in a robot arm, and (b) an operating state of an ultraviolet sterilizing device.
  • FIG. 8 is a view showing an example in which the disinfectant spraying device and the ultraviolet sterilizing device are installed on the main body and operated according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view illustrating a process in which a swab on which a specimen collection is completed is accommodated in a specimen container and sealed according to an embodiment of the present invention.
  • H Subject 1: Upper respiratory tract sampling device
  • sensing unit 40 calculating unit
  • control unit 60 output control unit
  • transfer driving unit 113 first driving generating unit
  • UV sterilizer 121 groove
  • guide rail 220 chin support
  • master console unit 510 handle unit
  • sample container 710 tube
  • the configuration of the airway sample collection device 1 is a body part 10, a face support that is installed on the body part 10, and supports the face of the subject H to be positioned at a predetermined point ( 200) It is installed to face the face support 200 and is spaced apart, and a holding part 110 for holding the cotton swab so that the specimen can be collected by inserting the specimen collection swab 600 into the upper respiratory tract of the subject H is provided.
  • It can be broadly divided into a multi-joint robot arm 100 that is
  • the sensing unit 30 having a plurality of sensors is connected to the sensing unit 30 through a communication module, and receives the signal sensed by the sensing unit 30 to receive the position of the face support 200 and the cotton swab a calculation unit 40 that calculates a path to the arrival position; and a control unit 50 that controls the face support 200 and the robot arm 100 according to the calculation result of the operation unit 40 and the robot arm 100 and is connected through a communication module, and the robot arm 100 ), the master console unit 500 provided with a handle unit 510 for manually controlling the remote state; may further include.
  • FIG. 1 is an exemplary diagram of functional blocks constituting automatic control according to an embodiment of the present invention.
  • the examiner determines whether the operation mode of the robot arm 100 and the face support 200 is set to an automatic mode in which operation is performed based on operation sequence information (not shown), or the handle unit 510 of the master console unit 500 . Based on the operation instruction input through the Then, the operation of the robot arm 100 and the face support 200 is controlled according to the determined operation mode.
  • the operation sequence information transmitted from the sensing unit 30 is read and the robot arm 100 is operated to perform the operation specified in the operation sequence information.
  • the examiner can control the handle unit 510 based on the information received from the sensing unit 30 and the display unit 520 , and the master The robot arm 100 is controlled to operate based on the operation instruction signal received from the console unit 500 .
  • the wired/wireless communication module may transmit/receive wireless signals of at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network constructed according to technical standards for communication or communication method communication.
  • a signal sensed by the sensing unit 30 to be described later is transmitted to the control unit 50, and the control unit ( 50 ) may transmit a control signal for automatically controlling the robot arm 100 and the face support 200 .
  • the pressure sensor 114 that detects the pressure applied to the cotton swab 600 for sample collection or whether the cotton swab is in contact when collecting the sample using the cotton swab and the body part 10 of the subject (H) It may further include a detection sensor 250 for detecting a face.
  • the sensing unit 30 may include a proximity sensor, a motion sensor, a touch sensor, a gyroscope sensor, an acceleration sensor, and an ultrasonic wave.
  • Various types of information may be acquired including at least one of an ultrasonic sensor and a photosensor.
  • the upper airway sample collection device 1 disclosed in this specification may combine and utilize information detected by at least two or more of these sensors, and a more detailed description will be given later.
  • the calculating unit 40 calculates the calculating unit 40.
  • the position of the face support 200 is calculated so that the face of the subject H can be positioned in a direction that is easy to inspect, and finally the position where the swab will reach and calculate information leading to its location.
  • it may be made of a microcontroller, MPU, programmable logic controller (PLC), logic circuit, etc., and the calculation of such a path may include various path control methods that can be easily performed by those skilled in the art at the time of filing this invention. .
  • the control unit 50 controls the driving unit 50, the driving unit 50, and
  • the information calculated by the operation unit 40 is collected to generate a control signal, and the control signal is received to control the operation of the robot arm 200 to be described later.
  • the output control unit 32 controls the display unit 520 based on the information received from the control unit 50 and outputs information to be notified to the examiner.
  • FIG 2 is an exemplary view showing the overall configuration of the upper airway sample collection device.
  • An installation space for the face support 200 that supports the face of the subject H is provided so that the subject H can sit on a chair and receive a specimen examination in a comfortable and safe posture.
  • the robot arm 100 may be provided at a position facing the face of the subject H, and an audio signal unit 150 for input and output of audio signals to enable communication between the subject H and the examinee is further included.
  • an audio signal unit 150 for input and output of audio signals to enable communication between the subject H and the examinee is further included.
  • a swab holder 300 in which swabs are stored before sample collection and a swab collection box 400 in which cotton swabs are accommodated after sample collection may be provided on one side.
  • 3A to 3B are views illustrating an operation example of the face support installed on the main body
  • 3C and 3D are views illustrating another embodiment of the face support.
  • the face support 200 is the face support 200,
  • the support base 210 forms the base of the face support 200
  • the chin support 220 is formed on the support base 210 so that the chin of the subject H can be supported.
  • a motor (not shown) is built in the chin support 220 so that the height can be adjusted.
  • a pair of side support parts 230 may be positioned to face each other on both sides of the chin support part 220, and the lower end of the side support part 230 is coupled to a guide rail 211 formed on the upper surface of the support base 210, A hinge part 231 that slides left and right may be provided.
  • a rotation motor and/or a linear motor may be provided inside the hinge part 231 to be electrically movable, and as the angle can be adjusted based on the hinge part 231 , the examinee The angle of the face in (H) can be derived for easy inspection of the specimen.
  • the forehead supporter 240 may be formed above the pair of side supporters 230 . Also in this case, the side support part 230 slides from the forehead support part 240 so that the left and right widths are adjusted.
  • the face support 200 may be provided with a detection sensor 250 for detecting the face of the subject H, and this detection sensor 250 may be composed of a motion detection sensor, an infrared human body detection sensor, an infrared camera, etc. have. That is, when the face of the subject H is positioned on the front of the face support 200, the detection sensor 250 detects the position of the face of the subject H, and the face support 200 receives the detection signal and moves to a predetermined position. As it moves, the face of the subject H can be supported. In this case, the face support 200 may be moved automatically or manually by the examiner H who operates the handle unit 510 .
  • the correct position and posture may be requested from the subject H through the audio signal unit 150 that delivers a guide voice. Accordingly, it is possible to provide a more comfortable posture to the subject H and to improve the speed of the specimen examination.
  • FIG. 3C is a view illustrating another embodiment of the face support.
  • the face support 200 may further include a head fixing part 260 for fixing the subject H's head.
  • the head fixing unit 260 is formed in a band shape and may be positioned to surround a portion of the back of the head from the side of the head of the subject H, that is, the temple. At this time, by the side support part 230 whose left and right widths are adjusted according to the size of the head of the subject (H), the head fixing part 260 also adjusts the left and right widths of the head of the subject (H). can be fixed
  • FIG. 3D is a view illustrating another embodiment of the face support.
  • the face support 200 may further include an oral opening maintaining unit 270 so that the oral cavity of the subject H is constantly maintained in an open state.
  • the oral opening maintaining unit 270 may include the maxillary support 271 and the mandibular support 272, and it is preferable that the front face of the subject H, that is, a place facing the oral cavity is located.
  • the oral opening maintaining unit 270 is provided with an electric motor (not shown) therein can be configured to be able to adjust the front, rear, or up and down. Therefore, when the face of the subject H is mounted on the face support 200, the oral opening maintaining unit 270 can enter the inside of the mouth of the subject H, and the upper and lower jaw supports 271 and 272 are Adjust the lower height to keep the subject's oral cavity open. Therefore, it helps to derive an environment in which the specimen inspection by the robot arm 100 is easy.
  • a disposable replacement vinyl (not shown) that can be replaced may be provided on the outer surface.
  • Such replacement vinyl may be provided in a large amount in the body portion 10 and may be pre-installed by the examiner prior to examination of the specimen, or may be replaced by the examinee (H) himself hearing the voice guidance.
  • the specimen is collected according to the operation of the robot arm 100 holding the specimen collection swab 600 , which will be described later.
  • Fig. 4 (a) is a diagram illustrating a swab for sample collection, and (b) is a diagram illustrating a sample container.
  • the cotton swab 600 for sample collection The cotton swab 600 for sample collection
  • It may be composed of a sample collection unit 620 made of cotton or cloth.
  • the sample container 700 The sample container 700,
  • the tube 710 may be composed of a tube 710 containing the preservation solution 730 and a lid 720 for sealing the tube 710 by coupling to the upper inlet.
  • the tube 710 may be formed in a cylindrical shape having a length of approximately 10 to 15 cm, which is shorter than the length of the cotton swab 600 for sample collection. Therefore, in order to accommodate the swab in the tube 710, a portion of the body 610 of the swab 600 for sample collection that has been collected may be cut. Then, the lid 720 is coupled to the upper end of the specimen container 700 containing the cotton swab to safely preserve the collected specimen. That is, the swab 600 for sample collection is gripped, moved and separated by the gripper 110 of the robot arm 100 to be described later, so that the sample test can be performed automatically.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a robot arm.
  • the robot arm 100 is a robot arm 100 .
  • a robot arm may be installed on the body portion 10 described above, and may be composed of a multi-joint robot arm 100 that collects a sample of the subject H by holding the cotton swab 600 for sample collection. More specifically, it is provided at a position facing the face of the subject (H) and the position and posture can be adjusted to accurately enter the upper airway of the subject (H).
  • a robot arm has a function similar to a human arm or wrist, and refers to a device capable of attaching a predetermined tool to the wrist.
  • the robot arm may be defined as a concept encompassing all components such as the upper arm, lower arm, and elbow, and the grip part coupled to the wrist.
  • the robot arm 100 is composed of a plurality of joints in which the hinge rotation and the circumferential rotation are each independently made, and can be driven with multiple degrees of freedom.
  • the robot arm 100 may form the holding part 110 so that the sample collection swab 600 inserted into the upper respiratory tract of the subject H and the lid 720 of the sample container 700 are detachable.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating a cross-section of the gripper
  • FIGS. 6B and 6C are views illustrating a state in which a cotton swab for sample collection is inserted into the gripper and operated
  • FIG. It is an exemplified drawing.
  • the grip unit 110 The grip unit 110,
  • a hollow part 111 is formed inside so that the body part 610 of the cotton swab 600 for sample collection and the lid 720 of the sample container 700 are fitted, and the cotton swab and It may further include a compression portion (111a) that is installed to be contracted or expanded so as to fix or separate the lid (720).
  • the compression part 111a can be adjusted to be expandable and contracted by using an electric motor or air expansion.
  • the front end of the robot arm 100 may include a transfer driving unit 112 having an actuator connected to the gripper 110 to adjust the front and rear lengths of the gripper 110 . This is to enter the inner side of the upper airway by operating the cotton swab 600 for sample collection held by the gripper 110 before and after operation.
  • the transfer driving unit 112 may be configured as a linear motor or a cylinder to be precisely driven, but is not limited thereto, and any configuration may be used as long as precise driving can be achieved.
  • the inside of the holding unit 110 may further include a first drive generating unit 113 that vibrates or rotates the held cotton swab when the subject H is sampled.
  • the sampling site of the upper respiratory tract can be contacted more extensively and closely, and by rotating and vibrating at the same time, it is possible to obtain the effect of reducing the false positive rate of the specimen inspection while allowing the specimen to be inspected in a short time.
  • the gripper 110 may be configured to include a pressure sensor 114 that senses the pressure when the cotton swab 600 for sample collection comes into contact with the upper respiratory tract collection site. Specifically, when at least any one of the pressure, approach position, and contact status of the swab measured through the pressure sensor 114 is greater than or equal to the reference value, an abnormality detection signal is transmitted to the control unit 50 , and the control unit 50 ) may transmit the information received from the pressure sensor 114 to the master console unit 500 to be described later.
  • the master console unit 500 The master console unit 500,
  • a display unit 520 may be provided so that the examination can be selectively performed under the supervision of an examiner in a remote state, and further, a handle unit 510 that enables the examiner to manually control the robot arm 100 in an automatic control state. It can be configured to further include.
  • the display unit 520 The display unit 520,
  • the identification information or shape information of the one or more sensing units 30 and the camera module 140 to be described later may be displayed on the information received from the robot arm 100 by the wired/wireless communication module.
  • the identification information of the robot arm 100 may include information that can uniquely specify the robot arm 100
  • the shape information may include information indicating the appearance of the robot arm 100 .
  • a warning alarm may be displayed to guide the inspector of the abnormal detection signal received from the pressure sensor 114 described above.
  • the handle part 510 is
  • the handle unit 510 may be formed of a joystick or an articulated robot hand, and the position information of the robot arm 100 received from the sensing unit 30 described above, and image information collected from the camera module 140 to be described later. Based on the like, the examiner can control the robot arm 100 .
  • the handle unit 510 is made of the aforementioned articulated robot hand, and a non-constrained three-dimensional hand motion motion recognition system for controlling the robot arm 100 may be provided. This uses a series of sensing control transmission user interface technology that transmits the user's hand gestures to the robot. As such a technique can be applied to a known technique, detailed illustration and description will be omitted.
  • the handle unit 510 has a second drive that generates vibration or repulsive force when at least one of the pressure, approach position, and contact value of the swab measured through the pressure sensor 114 described above is greater than or equal to the reference value.
  • a generator (not shown) may be provided. That is, by generating vibration or repulsive force in the handle unit 510 that has received the abnormality detection signal through the pressure sensor 114 , the inspector can recognize the abnormal operation.
  • the body part 10 or the robot arm 100 has a disinfectant spraying device 120 for sterilizing the grip part 110 and an ultraviolet sterilization device for sterilizing and drying the sterilized grip part 110 ( 130) may be provided.
  • FIG. 7 is an enlarged view of part “A” of FIG. 5 , (a) is a view illustrating an operating state of a disinfectant spraying device provided in a robot arm, and (b) an operating state of an ultraviolet sterilizing device.
  • the disinfectant solution is sprayed through the spraying device 120 to wash the gripper 110, and secondly, the gripper 110 is irradiated with ultraviolet light through the ultraviolet disinfection device 130 to 110) can be sterilized and dried.
  • FIG. 8 is a view showing an example in which a disinfectant spraying device and an ultraviolet sterilizing device are installed and operated on the main body according to another embodiment.
  • the disinfectant spraying device 120 and the ultraviolet sterilizing device 130 are installed as one body on the main body 10 , and the groove part 121 so that the tip of the robot arm 100 can be inserted. can be provided. That is, by inserting the gripper 110 of the robot arm 100 into the groove portion 121 to spray the disinfectant solution, and then irradiating ultraviolet light, the gripper 110 can be more precisely disinfected and sterilized.
  • the front end of the robot arm 100 further includes a camera module 140 for photographing the front of the specimen while moving the specimen by driving the robot arm 100 and providing image information through the display unit 520 . can do.
  • the cotton swab storage box 300 The cotton swab storage box 300,
  • a plurality of sterilized disposable sample collection swabs 600 before the sample test can be stored side by side.
  • These cotton swabs 600 for sample collection can be inserted and pulled out one by one by the gripper 110 of the robot arm 100, and the cotton swabs 600 for sample collection are stored separately to prevent contamination and color transfer by the external environment. It is preferable to be
  • the cotton swab collection box 400 The cotton swab collection box 400,
  • a plurality of sample containers 700 may be provided side by side installed on the body portion 10 described above, and inside so that the cotton swabs on which the sample collection has been completed can be collected and safely stored.
  • the sample container 700 may be provided in a state in which the lid 720 is coupled to the tube 710 or in a separated state. By this, the lid 720 can be separated and coupled from the tube 710 . When the lid 720 is in a separated state, a plurality of lids 720 may be stacked and stored in any one place.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a process in which a swab on which the specimen collection is completed is accommodated in the specimen container and sealed.
  • a cotton swab 600 for sample collection which is gripped by the gripper 110 and completed sample collection from the subject H, enters the inlet of the tube 710, and the sample collection portion 620 is stored with the preservative solution. (730) to be submerged.
  • the grip part 110 is moved in the horizontal direction or twisted to break a part of the body part 610, and the body part 610 held by the grip part 110 Residues are discarded.
  • the gripper 110 grips the lid 720 and is coupled to the inlet of the sample container 700 in a pressurized or rotational manner to seal the sample collection swab 600 .
  • the sample container 700 after collecting and sealing the sample of the subject H is finally transported to the outside so that various tests such as PCR test (Polymerase Chain Reaction) can be performed.

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Abstract

본체부, 상기 본체부 상에 설치되며, 피검자의 얼굴이 소정 지점에 위치하도록 지지해주는 얼굴지지대 및 상기 얼굴지지대와 대향되게 이격 설치되며, 피검자의 상기도에 면봉을 삽입하여 검체를 채취할 수 있도록 상기 면봉을 파지해주는 파지부가 구비되는 다관절 로봇암을 포함한다. 따라서, 피검자로부터 필요한 상기도 검체를 신속하면서도 정확하게 채취할 수 있게 된다.

Description

상기도 검체 채취 장치
본 발명은 피검자로부터 필요한 상기도 검체를 정확하게 채취할 수 있는 상기도 검체 채취 장치에 관한 것이다.
일반적으로 세균이나 바이러스 감염에 의한 호흡기 질환 여부의 판정을 위해서는 피검자의 비강에 면봉을 삽입하여 검체를 채취한다.
그러나 이러한 작업을 위해서는 의료진이 호흡기 감염병에 걸린 것으로 의심되는 피검자와 대면하여 피검자의 상기도에서 검체를 채취하여야 하므로, 의료진이 피검자와의 접촉에 의해 감염에 노출될 우려가 크다. 또한, 대규모 감염이 일어나는 경우에는 수많은 의료진이 검체를 채취하는 작업에 투입되어야 하므로, 의료진의 업무가 과중하게 된다.
특히, 검체 채취 시 의료진의 감염을 예방하기 위하여 의료인은 보호 장구를 착용해야 하므로, 보호 장구 탈착 시의 감염 우려 및 착용에 따른 산소 부족이나 체온 상승의 문제가 있고, 일회용 보호 장구 사용에 따른 비용이 문제가 된다.
또한, 검체 채취 작업을 위해서는 사람의 비강 구조에 대한 이해와 검체 채취 작업의 숙련도가 요구된다. 만약 비숙련 의료인이 검체를 채취할 경우에는 검체 채취가 적절히 이루어지지 않아 검사의 신뢰도가 떨어지는 문제가 있다.
특히, 비숙련자에 의한 검체 채취 시에 면봉에 과도한 압력을 가하거나 적절하지 않은 부위에 면봉을 접촉시킴으로써 피검자의 불편함이 초래되거나 비강에 손상을 입히는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 환자와 직접 대면하지 않고 환자를 자동으로 검진할 수 있는 검진 장치에 대한 기술 개발의 필요성이 요구되는 실정이다.
그러나, 이러한 감염병 등의 검체 채취를 위한 자동 검진 장치에 대한 기술의 개발은 미흡한 상황이며, 원격으로 진료나 진단 또는 수술을 수행하는 장치에 대한 기술 개발은 다소 진행되고 있는 상황이다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1634588호에서와 같이, 의료진이 원격으로 진단장치를 제어함으로써, 환자의 상태에 대하여 초음파 진단을 수행하는 기술이 개발되고 있다.
그러나, 이러한 초음파 진단을 위한 장치는 초음파 진단을 위해 특화된 장치인 것으로, 이를 감염병 등의 검체 채취가 가능한 검진 장치로 직접 적용하는 것은 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 의료진과 피검자가 대면하지 않고 자동 제어 시스템에 의하여 피검자의 검체를 채취함으로써 의료진의 안전을 확보할 수 있으며, 다자유도 구동을 통해 피검자로부터 필요한 검체를 보다 정확하게 채취할 수 있는 상기도 검체 채취 장치에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 상기도 검체 채취 장치는 본체부; 상기 본체부 상에 설치되며, 피검자의 얼굴이 소정 지점에 위치하도록 지지해주는 얼굴지지대; 및 상기 얼굴지지대와 대향되게 이격 설치되며, 피검자의 상기도에 면봉을 삽입하여 검체를 채취할 수 있도록 상기 면봉을 파지해주는 파지부가 구비되는 다관절 로봇암;을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
더 바람직하게 상기 상기도 검체 채취 장치는, 상기 얼굴지지대에 지지된 피검자의 얼굴 위치나, 상기 로봇암을 통해 피검자의 상기도에 삽입되는 면봉에 가해지는 압력을 포함한 정보를 검출해줄 수 있도록 복수의 센서가 구비되는 센싱부; 및 상기 센싱부와 통신 모듈을 통해 연결되고, 상기 센싱부에서 감지된 신호를 전달받아 상기 얼굴지지대의 위치 및 상기 면봉 도달 위치에 이르는 경로를 계산해주는 연산부; 상기 연산부의 연산결과에 따라 상기 얼굴지지대와 상기 로봇암을 제어해주는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 센싱부의 센서는, 상기 검체 채취용 면봉에 가해지는 압력이나, 상기 면봉을 이용한 검체 채취 시 상기 면봉의 접촉 여부를 감지해주는 가압센서; 및 상기 본체부 상에 위치되는 피검자의 얼굴을 감지해주는 감지센서;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 얼굴지지대는, 상기 감지센서의 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자의 얼굴을 지지해주는 구조를 가질 수 있다.
더 바람직하게 상기 얼굴지지대는, 상기 감지센서의 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자의 구강을 개방된 상태로 일정하게 유지되도록 구강개방유지부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 연산부는, 상기 피검자의 콧구멍 또는 구강을 통하여 상기 면봉의 도달 위치에 이르는 경로를 계산해주는 구조를 가질 수 있다.
더 바람직하게 상기 상기도 검체 채취 장치는, 상기 얼굴지지대 및 로봇암과 통신 모듈을 통해 연결되고, 상기 로봇암을 원격 상태에서 수동으로 제어해주는 핸들부가 구비된 마스터 콘솔부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 마스터 콘솔부는, 상기 얼굴지지대에 지지된 피검자의 얼굴 위치나, 상기 로봇암을 통해 피검자의 상기도에 삽입되는 면봉에 가해지는 압력을 포함한 정보를 검출해줄 수 있도록 복수의 센서가 구비되는 센싱부로부터 수신된 정보를 표시해주는 디스플레이부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 가압센서를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우 상기 디스플레이부에 알람을 발생시켜주는 구조를 가질 수 있다.
더 바람직하게 상기 가압센서를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우 상기 핸들부에 구비된 제2구동발생부를 제어하여 진동이나 반발력을 발생시켜주는 구조를 가질 수 있다.
더 바람직하게 상기 얼굴지지대는, 상기 피검자의 머리를 고정시키기 위한 머리고정부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 본체부 또는 상기 로봇암은, 검체 채취가 완료된 상기 파지부를 소독해주는 소독액 분사장치; 및 소독된 상기 파지부를 살균 및 건조시켜주는 자외선 살균장치;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 파지부는, 상기 피검자의 검체 채취 시 상기 파지된 면봉을 진동이나 회전 동작시켜주는 제1구동발생부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 파지부는, 상기 면봉이 끼워지도록 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부 내에는 상기 면봉을 고정 또는 분리할 수 있도록 수축 또는 확장 가능하게 설치되는 압착부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 로봇암의 선단에는, 상기 파지부의 전, 후 길이를 조절해줄 수 있도록 액추에이터가 구비된 이송 구동부;를 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 로봇암은, 상기 로봇암의 구동 시 상기 파지부의 전방을 촬영하여 영상정보를 제공해주는 카메라모듈;을 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 본체부에는, 피검자와 검사자 간의 소통이 가능하도록 오디오 신호의 입, 출력을 위한 오디오신호부;가 구비된 것을 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 본체부의 일측에는, 검체 채취 전 면봉이 수납되는 면봉수납함; 및 검체 채취 후 면봉이 수납되는 면봉수거함;이 구비된 것을 더 포함할 수 있다.
더 바람직하게 상기 면봉수거함에는, 상기 검체 채취용 면봉을 보존하기 위한 다수 개의 검체용기;가 구비된 것을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명에 따른 상기도 검체 채취 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.
즉, 본 발명은 의료진이 피검자와 접촉 대면하는 일이 없고 자동 제어 시스템으로 검체 채취 작업이 이루어지게 되므로 의료진의 안전성을 확보할 수 있다. 특히, 자동 채취에 의해 의료진이 효율적으로 업무를 수행할 수 있고, 경우에 따라 의료 취약 지역에서의 검체 채취도 자동으로 이루어지므로 의료 접근성이 개선된다.
또한, 의료진은 별도의 방호복을 착용할 필요가 없어 일회용 보호 장구 사용에 따른 비용이 절감된다.
또한, 검체의 채취가 보다 정확한 위치에서 이루어지며, 삽입 길이 및 접촉 압력이 측정되므로 의료진의 숙련도에 따른 검체 채취 과정에서의 부정확한 검체 채취의 문제가 개선될 수 있다.
또한, 사용전 검체 채취용 면봉을 파지하고, 사용 후에는 검체용기에 삽입하고 밀봉하는 작업까지 전 과정을 자동으로 제어하도록 하여, 검체 검사의 속도를 향상할 수 있다.
또한, 이와 같이 기재된 본 발명의 효과는 발명자의 인지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악한 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.
또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동제어를 구성하는 기능블록의 예시도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상기도 검체 채취 장치의 전체적인 구성을 예시한 사시도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 본체부 상에 설치된 얼굴지지대의 작동 예시를 나타낸 도면이고, 도 3c 및 3d는 또 다른 실시 예의 얼굴지지대의 작동 예시를 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 검체 채취용 면봉을, (b)는 검체용기를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 로봇암을 예시한 사시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파지부의 단면을 예시한 도면이고, 도 6b 및 6c는 파지부에 검체 채취용 면봉이 삽입되어 작동되는 상태를 예시한 도면이며, 도 6d는 피검자를 통해 검체 검사가 이루어지는 사용 상태를 예시한 도면이다.
도 7은 도 5의 “A”부분을 확대한 것으로, (a)는 로봇암에 구비된 소독액 분사장치를, (b)는 자외선 살균장치의 작동 상태를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 소독액 분사장치 및 자외선 살균장치가 본체부 상에 설치되어 작동되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 검체 채집이 완료된 면봉이 검체용기에 수용되어 밀봉되는 과정을 예시한 도면이다.
※부호의 설명※
H: 피검자 1: 상기도 검체 채취 장치
10: 본체부 20: 통신부
30: 센싱부 40: 연산부
50: 제어부 60: 출력제어부
100: 로봇암 110: 파지부
111: 중공부 111a: 압착부
112: 이송 구동부 113: 제1구동발생부
114: 가압센서 120: 소독액 분사장치
130: 자외선 살균장치 121: 홈부
140: 카메라 모듈 150: 오디오신호부
200: 얼굴지지대 210: 지지베이스
211: 가이드레일 220: 턱 지지부
230: 측면 지지부 231: 힌지부
240: 이마 지지부 250: 감지센서
260: 머리고정부 270: 구강개방유지부
271: 상항지지대 272: 하악지지대
300: 면봉수납함 400: 면봉수거함
500: 마스터 콘솔부 510: 핸들부
520: 디스플레이부 600: 검체 채취용 면봉
610: 몸체부 620: 검체 채취부
700: 검체용기 710: 튜브
720: 뚜껑 730: 보존액
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
우선, 본 발명에 따른 상기도 검체 채취 장치(1)의 구성은 본체부(10) 상기 본체부(10) 상에 설치되며, 피검자(H)의 얼굴이 소정 지점에 위치하도록 지지해주는 얼굴지지대(200) 상기 얼굴지지대(200)와 대향되게 이격 설치되며, 피검자(H)의 상기도에 검체 채취용 면봉(600)을 삽입하여 검체를 채취할 수 있도록 상기 면봉을 파지해주는 파지부(110)가 구비되는 다관절 로봇암(100)으로 크게 구분될 수 있다.
한편, 상기 얼굴지지대(200)에 지지된 피검자(H)의 얼굴 위치나, 상기 로봇암(100)을 통해 피검자(H)의 상기도에 삽입되는 면봉에 가해지는 압력을 포함한 정보를 검출해줄 수 있도록 복수의 센서가 구비되는 센싱부(30) 및 상기 센싱부(30)와 통신 모듈을 통해 연결되고, 상기 센싱부(30)에서 감지된 신호를 전달받아 상기 얼굴지지대(200)의 위치 및 상기 면봉 도달 위치에 이르는 경로를 계산해주는 연산부(40); 및 상기 연산부(40)의 연산결과에 따라 상기 얼굴지지대(200)와 로봇암(100)을 제어해주는 제어부(50) 및 상기 로봇암(100)과 통신 모듈을 통해 연결되며, 상기 로봇암(100)을 원격 상태에서 수동으로 제어해주는 핸들부(510)가 구비된 마스터 콘솔부(500);를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구분되는 본 발명의 구성에 대해 예시된 도면을 참고하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동제어를 구성하는 기능블록의 예시도면이다.
먼저, 검사자는 로봇암(100)과 얼굴지지대(200)의 운전모드를, 동작시퀀스정보(미도시)에 기초해서 동작시키는 자동모드로 할 것인지, 마스터 콘솔부(500)의 핸들부(510)를 통해서 입력된 조작지시에 기초해서 원격으로 동작시키는 수동모드로 할 것인지 판정한다. 그리고, 판정한 운전모드에 따라 상기 로봇암(100)과 얼굴지지대(200)의 동작을 제어한다.
예컨대, 로봇암(100)을 자동모드에 의해 동작시킨다고 판정한 경우, 센싱부(30)로부터 전달받은 동작시퀀스정보를 읽어내어, 이 동작시퀀스정보에 규정된 동작을 실시하도록 로봇암(100)을 제어한다. 한편, 로봇암(100)을 수동모드에 의해 동작시킨다고 판정한 경우, 검사자는 센싱부(30) 및 디스플레이부(520)로부터 전달받은 정보를 바탕으로 핸들부(510)를 조종할 수 있으며, 마스터 콘솔부(500)로부터 전달받은 조작지시 신호에 기초해서 동작하도록 로봇암(100)을 제어한다.
통신부(20)는,
로봇암(100)과 통신 모듈을 구비한 장치 사이 또는 마스터 콘솔부(500) 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다. 여기서, 유무선 통신 모듈은 통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식 통신에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나 무선 신호를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(20)를 통해 외부 장치들과 센서 정보, 사용자 입력, 제어 신호 등을 송수신할 수 있음에 따라 후술되는 센싱부(30)에서 감지된 신호를 제어부(50)에 전달하고, 제어부(50)는 로봇암(100) 및 얼굴지지대(200)를 자동으로 제어해주는 제어신호를 전달할 수 있다.
센싱부(30)는,
상기 검체 채취용 면봉(600)에 가해지는 압력이나, 상기 면봉을 이용한 검체 채취 시 상기 면봉의 접촉 여부를 감지해주는 가압센서(114) 및 상기 본체부(10) 상에 위치되는 피검자(H)의 얼굴을 감지해주는 감지센서(250)를 더 포함할 수 있다. 물론, 이에 한정하지 않고 상기 센싱부(30)는 근접 센서(proximity sensor), 모션 센서(motion sensor), 터치 센서(touch sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(photosensor) 중 적어도 하나를 포함하여 다양한 종류의 정보들을 획득할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 상기도 검체 채취 장치(1)는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 검출되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있으며, 보다 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
연산부(40)는,
상기 센싱부(30)에서 검출된 정보들을 취합하여, 검사하기에 용이한 방향으로 피검자(H)의 얼굴이 위치될 수 있도록 얼굴지지대(200)의 위치를 계산하고, 최종적으로 면봉이 도달할 위치와 그 위치에 이르는 정보를 계산한다. 다시 말해, 피검자(H)의 콧구멍 또는 구강을 통하여 상기 면봉의 도달 위치에 이르는 경로를 계산할 수 있다. 예컨대, 마이크로 콘트롤러, MPU, PLC(Programmable Logic Controller), 논리회로 등으로 이루어질 수 있으며, 이러한 경로의 계산은 이 발명 출원 시에 통상의 당업자가 쉽게 실시할 수 있는 다양한 경로제어 방법을 포함할 수 있다.
제어부(50)는,
상기 연산부(40)에서 계산된 정보들을 취합하여 제어신호를 발생시키고, 이러한 제어신호를 수신 받아 후술되는 로봇암(200)의 동작을 제어하게 된다.
출력제어부(32)는, 제어부(50)로부터 수신받은 정보를 토대로 디스플레이부(520)를 제어하고 검사자에게 통지해야 하는 정보를 출력한다.
이상과 같이 자동제어에 대한 구성을 간략하게 언급하였으나, 이는 당업자로부터 널리 알려진 공지의 기술이므로 구체적인 도시 및 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 상기도 검체 채취 장치의 전체적인 구성을 나타낸 예시도이다.
먼저, 본체부(10)에는,
피검자(H)가 의자에 착석하여 편안하고 안전한 자세로 검체 검사를 받을 수 있도록 피검자(H)의 얼굴을 지지해주는 얼굴지지대(200)의 설치 공간이 제공된다. 피검자(H)의 얼굴과 대면하는 위치에는 로봇암(100)이 마련될 수 있고, 피검자(H)와 검사자 간의 소통이 가능하도록 오디오 신호의 입, 출력을 위한 오디오신호부(150)가 더 포함될 수 있다. 아울러, 본체부(10) 일측에는 검체 채취 전 면봉이 수납되는 면봉수납함(300) 및 검체 채취 후 면봉이 수납되는 면봉수거함(400)이 구비될 수 있다.
도 3a 내지 3b는 본체부 상에 설치된 얼굴지지대의 작동 예시를 나타낸 도면이고, 3c 및 3d는 얼굴지지대의 또 다른 실시 예를 예시한 도면이다.
얼굴지지대(200)는,
상기 센싱부(30)의 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자(H)의 얼굴을 지지해 준다. 좀 더 구체적으로, 본체부(10)의 상측에 위치하며, 지지베이스(210), 턱 지지부(220), 측면 지지부(230), 이마 지지부(240)를 포함한다.
지지베이스(210)는 얼굴지지대(200)의 베이스를 형성하고, 지지베이스(210) 상부에는 피검자(H)의 턱이 지지될 수 있도록 턱 지지부(220)가 형성된다. 턱 지지부(220) 내부에는 모터(미도시)가 내장되어 높이가 조절될 수 있다. 아울러, 턱 지지부(220)의 양측에는 한 쌍의 측면 지지부(230)가 대향되게 위치할 수 있으며, 그러한 측면 지지부(230) 하단에는 지지베이스(210) 상면에 형성된 가이드레일(211)에 결합되어 좌, 우 슬라이딩 이동되는 힌지부(231)가 마련될 수 있다. 이 때, 힌지부(231) 내부에는 회전모터 및/또는 리니어 모터(미도시)를 구비하여 전동으로 이동 가능하게 구현될 수 있으며 또한, 힌지부(231)를 기준으로 각도 조절이 가능함에 따라 피검자(H)의 얼굴 각도를 검체 검사에 용이하도록 도출해 낼 수 있다. 아울러, 한 쌍의 측면 지지부(230)의 상측으로는 이마 지지부(240)가 형성될 수 있다. 이 경우에도 측면 지지부(230)는 이마 지지부(240)로부터 슬라이딩 되어 좌, 우 폭이 조절되도록 한다.
또한, 얼굴지지대(200)에는 피검자(H)의 얼굴을 감지하는 감지센서(250)가 구비될 수 있으며 이러한 감지센서(250)는 모션감지센서, 적외선 인체 감지 센서, 적외선 카메라 등으로 구성될 수 있다. 즉, 얼굴지지대(200)의 전면에 피검자(H)의 얼굴을 위치시키면, 감지센서(250)는 피검자(H)의 얼굴 위치를 감지하고 얼굴지지대(200)는 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자(H)의 얼굴을 지지할 수 있다. 이 경우, 얼굴지지대(200)는 자동으로 이동되거나 또는 핸들부(510)를 조작하는 검사자(H)에 의해 수동으로 이동될 수도 있다. 만약 피검자(H)의 얼굴 위치가 얼굴지지대(200)의 이동 범위에서 벗어난 경우에는 안내 음성을 전달해주는 오디오신호부(150)를 통해 피검자(H)에게 바른 위치와 자세를 요구할 수도 있다. 따라서, 피검자(H)에게 보다 편안한 자세를 제공함과 아울러 검체 검사의 신속성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 3c는 상기 얼굴지지대의 또 다른 실시 예를 예시한 도면이다.
도 3c를 참조하면, 상기 얼굴지지대(200)에는 상기 피검자(H)의 머리를 고정시키기 위한 머리고정부(260)를 더 포함할 수 있다. 이러한 머리고정부(260)는 띠 형태로 형성되어 피검자(H)의 머리 측부 즉, 관자놀이에서부터 뒤통수 일부분을 감싸도록 위치할 수 있다. 이 때, 피검자(H)의 머리 크기에 맞춰 좌, 우 폭이 조절되는 측면 지지부(230)에 의하여, 상기 머리고정부(260) 또한 좌, 우 폭이 조절됨에 따라 피검자(H)의 머리를 고정시킬 수 있다.
이는, 검체 검사 도중에 피검자(H)가 머리를 움직여 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지할 수 있는 것이다.
한편, 도 3d는 상기 얼굴지지대의 또 다른 실시 예를 예시한 도면이다.
도 3d를 참조하면, 상기 얼굴지지대(200)에는 피검자(H)의 구강이 개방된 상태로 일정하게 유지되도록 구강개방유지부(270)를 더 포함할 수 있다.
이러한 구강개방유지부(270)는 상악지지대(271)와 하악지지대(272)로 이루어질 수 있으며, 피검자(H)의 얼굴 전면 즉, 구강과 대면하는 곳이 위치되는 것이 바람직하다. 아울러, 구강개방유지부(270)는 내부에 전동모터(미도시)가 구비되어 전, 후 또는 상, 하 조절이 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 피검자(H)의 얼굴을 얼굴지지대(200)에 거치하면 상기 구강개방유지부(270)가 피검자(H)의 구강 내측으로 진입 가능하게 되고 상악, 하악지지대(271, 272)의 상, 하 높이를 조절하여 피검자의 구강이 개방된 상태로 유지되도록 한다. 따라서, 로봇암(100)에 의한 검체 검사가 용이한 환경을 도출해 낼 수 있도록 돕는다.
또한, 상기 구강개방유지부(270)는 피검자(H)의 분비물이 직접적으로 닿는 부분이므로, 겉면에 교체가 가능한 1회용 교체비닐(미도시)이 구비될 수 있다. 이러한 교체비닐은 본체부(10)에 다량으로 비치되어 검체 검사 전에 검사자가 미리 장착해놓을 수도 있고, 피검자(H) 스스로가 안내음성을 듣고 교체하도록 할 수도 있다.
이상과 같이, 피검자(H)는 얼굴지지대(200)에 얼굴을 고정시킨 상태에서, 후술되는 검체 채취용 면봉(600)이 파지된 로봇암(100)의 동작에 따라 검체가 채취된다.
도 4의 (a)는 검체 채취용 면봉을, (b)는 검체용기를 예시한 도면이다.
검체 채취용 면봉(600)은,
대략 15~20cm의 길이를 갖는 동일한 직경의 몸체부(610)와, 몸체부(610)의 한쪽 끝부분에 동글게 감겨진 상태로 결합되며, 감촉이 부드럽고 비강이나 구강내부의 분비물을 충분히 흡수할 수 있는 솜이나 천으로 이루어진 검체 채취부(620)로 구성될 수 있다. 이러한 검체 채취용 면봉(600)은 피검자(H)의 상기도 내측으로 삽입한 후 비강이나 구강내벽의 점막으로부터 분비물을 채취하게 된다. 채취가 완료된 면봉은 세균을 포함한 미생물을 검사하기 위한 것이기 때문에 검체의 채집 후 바로 검사하는 것이 바람직하나, 이러한 신속한 검사가 불가능하다면, 채집된 검체는 적당한 환경에서 보존된 상태로 미생물 검사가 실시되어야 한다. 따라서, 채집된 검체를 보존하기 위한 보존액(730)을 담은 검체용기(700)가 구비될 수 있다.
검체용기(700)는,
보존액(730)을 담은 튜브(710)와 튜브(710) 상단 주입구에 결합하여 밀봉시키는 뚜껑(720)으로 구성될 수 있다. 이러한 튜브(710)는 검체 채취용 면봉(600)보다 길이가 짧은, 대략 10~15cm의 길이를 갖는 원통형 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 면봉을 튜브(710)에 수용하기 위해서는 채집이 완료된 검체 채취용 면봉(600)의 몸체부(610) 일부를 절단할 수 있다. 이어서 면봉을 수용한 검체용기(700)의 상단에 뚜껑(720)을 결합하여 채집된 검체를 안전하게 보존할 수 있게 한다. 즉, 이러한 검체 채취용 면봉(600)은 후술되는 로봇암(100)의 파지부(110)에 파지되고, 이동 및 분리되어 자동으로 검체 검사가 이루어질 수 있도록 한다.
도 5는 로봇암을 예시한 사시도이다.
로봇암(100)은,
앞서 설명한 본체부(10)상에 설치되며, 검체 채취용 면봉(600)을 파지하여 피검자(H)의 검체를 채취해주는 다관절형 로봇암(100)으로 구성될 수 있다. 좀 더 구체적으로, 피검자(H)의 얼굴과 대면하는 위치에 마련되어 피검자(H)의 상기도 내측으로 정확하게 진입하도록 위치 및 자세가 조정될 수 있다. 일반적으로 로봇 암은 인간의 팔, 손목과 유사한 기능을 가지고 있으며, 손목 부위에 소정의 도구를 부착시킬 수 있는 장치를 의미한다. 본 명세서에서 로봇암이란 상박, 하박, 팔꿈치 등의 구성 요소 및 손목 부위에 결합되는 파지부 등을 모두 포괄하는 개념으로 정의할 수 있다. 이와 같은, 로봇암(100)은 힌지 회전 및 원주방향 회전이 각각 독립적으로 이루어지는 복수의 관절로 구성되어 다자유도를 가지며 구동될 수 있다. 로봇암(100)은 피검자(H)의 상기도에 삽입되는 검체 채취용 면봉(600) 및 검체용기(700)의 뚜껑(720)이 탈착 가능하도록 파지부(110)를 형성할 수 있다.
도 6a는 파지부의 단면을 예시한 도면이고, 도 6b 및 6c는 파지부에 검체 채취용 면봉이 삽입되어 작동되는 상태를 예시한 도면이며, 도 6d는 피검자를 통해 검체 검사가 이루어지는 사용 상태를 예시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d를 참조하여 설명해보면,
파지부(110)는,
상기 검체 채취용 면봉(600)의 몸체부(610) 및 검체용기(700)의 뚜껑(720)이 끼워지도록 내부에 중공부(111)가 형성되고, 상기 중공부(111) 내에는 상기 면봉 및 뚜껑(720)을 고정 또는 분리할 수 있도록 수축 또는 확장 가능하게 설치되는 압착부(111a)를 더 포함할 수 있다. 이러한 압착부(111a)는 전동모터 또는 공기팽창을 이용하여 확장 및 축소 가능하게 조절할 수 있다.
한편, 로봇암(100)의 선단에는 파지부(110)와 연결되어 파지부(110)의 전, 후 길이를 조절해줄 수 있도록 액추에이터가 구비된 이송 구동부(112)를 포함할 수 있다. 이는, 파지부(110)에 파지된 검체 채취용 면봉(600)을 전, 후 작동시켜 상기도의 내측으로 진입시키기 위한 것이다. 이 때, 이송 구동부(112)는 정밀하게 구동될 수 있도록 리니어 모터 또는 실린더 등으로 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 정밀한 구동이 이루어질 수 있다면 어떠한 구성이라도 무관하다.
그리고 파지부(110) 내부에는 피검자(H)의 검체 채취 시 파지된 면봉을 진동이나 회전 동작 시켜주는 제1구동발생부(113)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
따라서, 상기도의 채취부위를 보다 광범위하고 면밀하게 접촉시킬 수 있고, 회전 및 진동을 동시에 행함으로써 단시간에 검체 검사가 이루어지게 하면서도 검체 검사의 오진율은 낮추는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 파지부(110)는 검체 채취용 면봉(600)이 상기도 채취부위에 접촉될 때의 압력을 감지하는 가압센서(114)를 포함하여 구성할 수 있다. 구체적으로는, 상기 가압센서(114)를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접근 위치, 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우, 이상 감지 신호를 제어부(50)에 전달하고, 제어부(50)는 상기 가압센서(114)로부터 수신된 정보를 후술되는 마스터 콘솔부(500)로 전달할 수 있다.
마스터 콘솔부(500)는,
원격 상태에서 선택적으로 검사자의 감독 하에 검사가 이루어질 수 있도록 디스플레이부(520)가 구비될 수 있으며, 나아가 검사자로 하여금 로봇암(100)을 자동제어 상태에서 수동으로 제어할 수 있는 핸들부(510)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
디스플레이부(520)는,
앞서 설명한 하나 이상의 센싱부(30)와 후술되는 카메라모듈(140)의 식별 정보 또는 형상 정보를 유무선 통신모듈에 의해 로봇암(100)으로부터 수신된 정보를 표시할 수 있다. 여기서, 로봇암(100)의 식별 정보는 로봇암(100)을 고유하게 특정할 수 있는 정보를 포함하며, 형상 정보는 로봇암(100)의 외관을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 아울러, 앞서 설명한 가압센서(114)로부터 수신된 이상 감지 신호를 검사자에게 안내하도록 경고성 알람을 표시할 수도 있다.
핸들부(510)는,
앞서 설명한 바와 같이, 로봇암(100)을 수동모드에 의해 동작시킬 경우 검사자로 하여금 수동으로 조종하기 위한 장치이다. 이러한 핸들부(510)는, 조이스틱 또는 다관절 로봇 손으로 이루어질 수 있으며, 앞서 설명한 센싱부(30)로부터 수신된 로봇암(100)의 위치 정보, 후술되는 카메라모듈(140)로부터 수집되는 영상 정보 등에 기초하여 검사자가 로봇암(100)을 조종할 수 있도록 한다. 이러한 핸들부(510)는 앞서 언급한 다관절 로봇 손으로 이루어져 로봇암(100)의 조종을 위한 무구속의 3차원 손동작 모션 인식 시스템이 마련될 수 있다. 이는, 사용자의 손동작을 로봇에 전달하는 일련의 센싱제어전달 사용자 인터페이스 기술을 이용한 것이다. 이와 같은 기술은 공지의 기술을 적용할 수 있음에 따라 구체적인 도시 및 설명은 생략하기로 한다.
아울러, 핸들부(510)에는 앞서 설명한 가압센서(114)를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접근 위치, 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우, 진동이나 반발력을 발생시켜주는 제2구동발생부(미도시)가 구비될 수 있다. 즉, 가압센서(114)를 통해 이상 감지 신호를 전달받은 핸들부(510)에 진동 또는 반발력을 발생시켜 검사자에게 이상 동작을 인지시킬 수 있다.
한편, 상기 본체부(10) 또는 상기 로봇암(100)에는 상기 파지부(110)를 소독해주는 소독액 분사장치(120) 및 소독된 상기 파지부(110)를 살균 및 건조시켜주는 자외선 살균장치(130)가 구비될 수 있다.
도 7은 도 5의 “A”부분을 확대한 것으로, (a)는 로봇암에 구비된 소독액 분사장치를, (b)는 자외선 살균장치의 작동 상태를 예시한 도면이다.
도 7을 참조하여 설명해보면, 검체 검사를 실시한 후 파지부(110)에는 피검자(H)의 분비물이나 세균이 묻을 수 있고, 이러한 이유로 2차 감염의 가능성이 있을 수 있다. 따라서 이러한 위험성을 사전에 차단하기 위하여 1차로 소독액 분사장치(120)를 통해 소독액을 분사하여 파지부(110)를 세척하고, 2차로 자외선 살균장치(130)를 통해 자외선 광을 조사하여 파지부(110)를 살균 및 건조시켜줄 수 있다.
도 8은 또 다른 실시 예로, 소독액 분사장치 및 자외선 살균장치가 본체부 상에 설치되어 작동되는 예시를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 소독액 분사장치(120)와 자외선 살균장치(130)는 본체부(10) 상에 하나의 몸체로 설치되되, 로봇암(100)의 선단이 삽입될 수 있도록 홈부(121)가 마련될 수 있다. 즉, 로봇암(100)의 파지부(110)를 홈부(121)에 삽입하여 소독액을 분사시키고 이어서 자외선 광을 조사하여 파지부(110)를 보다 세밀하게 소독 및 살균할 수 있다.
한편, 로봇암(100)의 선단에는 로봇암(100)의 구동에 의해 검체 부위를 이동하면서 그 전방을 촬영하고, 디스플레이부(520)를 통해 영상정보를 제공해주는 카메라모듈(140)을 더 포함할 수 있다.
다만, 이러한 로봇암(100)의 구성이 이에 제한되지는 않으며, 이러한 예시가 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
면봉수납함(300)은,
앞서 설명한 본체부(10)상에 설치되며, 검체 검사 전의 멸균 처리된 일회용 검체 채취용 면봉(600) 다수 개가 나란히 수납될 수 있다. 이러한 검체 채취용 면봉(600)은 로봇암(100)의 파지부(110)에 의해 하나씩 끼워져 인출될 수 있으며, 검체 채취용 면봉(600)은 외부 환경에 의해 오염 및 이염이 되지 않도록 낱개로 보관되는 것이 바람직하다.
면봉수거함(400)은,
앞서 설명한 본체부(10) 상에 설치되며, 검체 채집이 완료된 면봉이 수거되어 안전하게 보존될 수 있도록 내부에는 다수 개의 검체용기(700)가 나란히 구비될 수 있다. 검체용기(700)는 튜브(710)에 뚜껑(720)이 결합된 상태 또는 분리된 상태로 비치될 수 있으며 이러한 경우, 뚜껑(720)을 파지한 채로 회전 및 가압시킬 수 있는 파지부(110)에 의하여 튜브(710)로부터 뚜껑(720)을 분리 및 결합시킬 수 있다. 뚜껑(720)이 분리된 상태인 경우, 다수 개의 뚜껑(720)들은 어느 한 곳에 적층되어 보관될 수 있다.
도 9는 검체 채집이 완료된 면봉이 검체용기에 수용되어 밀봉되는 과정을 예시한 도면이다.
먼저, (a)에서와 같이 파지부(110)에 파지되어 피검자(H)로부터 검체 채집이 완료된 검체 채취용 면봉(600)을 튜브(710)의 주입구로 진입시켜 검체 채취부(620)가 보존액(730)에 잠기도록 한다.
이후, (b)에 도시된 바와 같이 파지부(110)를 수평방향으로 이동시키거나, 비틀어서 몸체부(610) 일부를 부러뜨리고, 파지부(110)에 파지되어 있던 몸체부(610)의 잔재물은 탈락시킨다. 마지막으로, (c)와 같이, 파지부(110)는 뚜껑(720)을 파지하고 검체용기(700)의 주입구에 가압 또는 회전 방식으로 결합하여 검체 채취용 면봉(600)을 밀봉시키게 된다. 피검자(H)의 검체를 채취하고 밀봉까지 마친 검체용기(700)는 비로소 외부로 운반되어 PCR검사(Polymerase Chain Reaction)등 다양한 검사가 이루어질 수 있도록 한다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관한 설명을 하였으나, 기재된 내용의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 기재된 내용의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해질 필요는 없으며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 본체부;
    상기 본체부 상에 설치되며, 피검자의 얼굴이 소정 지점에 위치하도록 지지해주는 얼굴지지대; 및
    상기 얼굴지지대와 대향되게 이격 설치되며, 피검자의 상기도에 면봉을 삽입하여 검체를 채취할 수 있도록 상기 면봉을 파지해주는 파지부가 구비되는 다관절 로봇암;을 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상기도 검체 채취 장치는,
    상기 얼굴지지대에 지지된 피검자의 얼굴 위치나, 상기 로봇암을 통해 피검자의 상기도에 삽입되는 면봉에 가해지는 압력을 포함한 정보를 검출해줄 수 있도록 복수의 센서가 구비되는 센싱부; 및
    상기 센싱부와 통신 모듈을 통해 연결되고, 상기 센싱부에서 감지된 신호를 전달받아 상기 얼굴지지대의 위치 및 상기 면봉 도달 위치에 이르는 경로를 계산해주는 연산부;
    상기 연산부의 연산결과에 따라 상기 얼굴지지대와 상기 로봇암을 제어해주는 제어부;를 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱부의 센서는,
    상기 검체 채취용 면봉에 가해지는 압력이나, 상기 면봉을 이용한 검체 채취 시 상기 면봉의 접촉 여부를 감지해주는 가압센서; 및
    상기 본체부 상에 위치되는 피검자의 얼굴을 감지해주는 감지센서;를 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 얼굴지지대는,
    상기 감지센서의 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자의 얼굴을 지지해주는 것인 상기도 검체 채취 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 얼굴지지대는,
    상기 감지센서의 감지 신호를 전달받아 소정 위치로 이동되면서 피검자의 구강을 개방된 상태로 일정하게 유지되도록 구강개방유지부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 피검자의 콧구멍 또는 구강을 통하여 상기 면봉의 도달 위치에 이르는 경로를 계산해주는 것인 상기도 검체 채취 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상기도 검체 채취 장치는,
    상기 얼굴지지대 및 로봇암과 통신 모듈을 통해 연결되고, 상기 로봇암을 원격 상태에서 수동으로 제어해주는 핸들부가 구비된 마스터 콘솔부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 콘솔부는,
    상기 얼굴지지대에 지지된 피검자의 얼굴 위치나, 상기 로봇암을 통해 피검자의 상기도에 삽입되는 면봉에 가해지는 압력을 포함한 정보를 검출해줄 수 있도록 복수의 센서가 구비되는 센싱부로부터 수신된 정보를 표시해주는 디스플레이부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    가압센서를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우 상기 디스플레이부에 알람을 발생시켜주는 것인 상기도 검체 채취 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    가압센서를 통해 측정된 상기 면봉의 압력이나 접촉 여부 중 적어도 어느 하나의 측정치가 기준치 이상인 경우 상기 핸들부에 구비된 제2구동발생부를 제어하여 진동이나 반발력을 발생시켜주는 것인 상기도 검체 채취 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 얼굴지지대는,
    상기 피검자의 머리를 고정시키기 위한 머리고정부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 본체부 또는 상기 로봇암은,
    검체 채취가 완료된 상기 파지부를 소독해주는 소독액 분사장치; 및
    소독된 상기 파지부를 살균 및 건조시켜주는 자외선 살균장치;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 파지부는,
    상기 피검자의 검체 채취 시 상기 파지된 면봉을 진동이나 회전 동작시켜주는 제1구동발생부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 파지부는,
    상기 면봉이 끼워지도록 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부 내에는 상기 면봉을 고정 또는 분리할 수 있도록 수축 또는 확장 가능하게 설치되는 압착부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 로봇암의 선단에는,
    상기 파지부의 전, 후 길이를 조절해줄 수 있도록 액추에이터가 구비된 이송 구동부;를 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 로봇암은,
    상기 로봇암의 구동 시 상기 파지부의 전방을 촬영하여 영상정보를 제공해주는 카메라모듈;을 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 본체부에는,
    피검자와 검사자 간의 소통이 가능하도록 오디오 신호의 입, 출력을 위한 오디오신호부;가 구비된 것을 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 본체부의 일측에는,
    검체 채취 전 면봉이 수납되는 면봉수납함; 및
    검체 채취 후 면봉이 수납되는 면봉수거함;이 구비된 것을 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 면봉수거함에는,
    상기 검체 채취용 면봉을 보존하기 위한 다수 개의 검체용기;가 구비된 것을 더 포함하는 상기도 검체 채취 장치.
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