WO2024014754A1 - 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템 - Google Patents

와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템 Download PDF

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WO2024014754A1
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strut
fracture reduction
wireless
sensor unit
sensor
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PCT/KR2023/009197
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정상현
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주식회사 에어스
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless fracture reduction robot device and its operation system. More specifically, a wireless fracture reduction robot device that checks and controls the operation of a fracture reduction robot from which wires that interfere with the operator's movement line during fracture surgery are removed. and its operating system.
  • Minimally invasive fracture reduction surgery is a fracture reduction surgery that minimizes incisions to the patient.
  • real-time X-ray imaging equipment such as C-ARM is used to correct the misaligned bone and return it to its original position.
  • the corrected bone fragments are fixed by inserting a metal nail into the intramedullary cavity.
  • X-ray imaging equipment such as C-ARM sometimes requires continuous irradiation of X-rays to obtain real-time images, so the radiation exposure to patients and medical staff tends to be higher compared to other X-ray equipment that obtains still images.
  • the prior art includes Korean Patent Publication No. 10-1564717, “Bone traction device and fracture reduction device including the same.”
  • the present invention measures the length of a strut that changes the position of the ring frame through which the patient's arm or leg passes, detects the shape of the fracture reduction section, and wirelessly determines the shape of the fracture reduction section through a control unit.
  • the purpose is to provide a wireless fracture reduction robotic device and its operation system that can solve radiation exposure problems and manpower problems and improve the accuracy of fracture reduction surgery by manipulating it.
  • the wireless fracture reduction robotic device for solving the above problem is provided between a plurality of ring frames provided to surround the fractured part of the patient and the plurality of ring frames to adjust the separation distance between the ring frames.
  • a fracture reduction unit including at least one strut, a wireless drive pack connected to one of the plurality of ring frames to provide power to the strut to adjust the separation distance, and the at least one strut It may include a sensor unit that measures the position, and a control unit that generates length information of the strut based on the position of the strut measured by the sensor unit.
  • the wireless drive pack may include a motor module that transmits power to the strut
  • the sensor unit may include a rotation speed measurement sensor that measures the position of the strut by measuring the rotation speed of the motor module.
  • the strut may be formed as a conductor through which current flows along the longitudinal direction.
  • the sensor unit may include a resistance measurement sensor that measures the position of the strut by measuring resistance through the magnitude of current from the conductor.
  • the sensor unit includes a winder for winding the wire connected to the strut, a mainspring for unwinding or winding the wire by rotating the winder, and measuring the length of the unwinding wire according to the rotation of the winder to determine the position of the strut. It may include a wire sensor that measures.
  • the strut may form a reflector whose size of the reflection surface changes as it moves along the longitudinal direction.
  • the sensor unit may include an optical measurement sensor that radiates light to the reflector, receives light reflected from the reflector, and measures the position of the strut by measuring the amount of reflection of the received light.
  • the wireless fracture reduction robot operation system includes a plurality of ring frames provided to surround the fractured part of the patient and at least one ring frame provided between the plurality of ring frames to adjust the separation distance between the ring frames.
  • a wireless fracture reduction comprising a fracture reduction unit including one or more struts, a sensor unit that measures the position of the at least one strut, and a control unit that generates length information of the strut based on the position of the strut measured from the sensor unit. It may include a user terminal that is linked with a robot device and the wireless fracture reduction robot device to receive the length information, and receives manipulation information for adjusting the length of the strut from the user and transmits it to the wireless fracture reduction robot device.
  • the wireless fracture reduction robot device and its operation system measures the length of the strut that changes the position of the ring frame through which the patient's arm or leg penetrates, so that the fracture reduction part can be adjusted without the user having to directly check it. Shapes can be detected accurately.
  • the fracture reduction unit can be manipulated wirelessly through the control unit into the form requested by the user.
  • Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a wireless fracture reduction robot operation system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing a wireless fracture reduction robot device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary diagram showing Figure 2 mounted on a human body.
  • Figure 4 is a control block diagram of Figure 2.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the strut of FIG. 2 and the motor module of the wireless drive pack connected.
  • Figure 6 is a front view of Figure 5.
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to the first embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to a second embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to a third embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a block diagram showing the configuration of a wireless fracture reduction robot operation system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless fracture reduction robot operation system may include a wireless fracture reduction robot device 1 and a user terminal 2.
  • the wireless fracture reduction robotic device (1) is provided between a plurality of ring frames 110 provided to surround the fractured affected part of the patient and at least one ring frame 110 that adjusts the separation distance between the ring frames 110. It is a device that reduces fractures in the affected area by forming a fracture reduction unit 100 including the above struts 120 and a control unit 400 that measures the length of one or more struts 120 and generates length information.
  • the ring frame 110 may be divided into a distal ring frame 111 and a proximal ring frame 112 depending on its location.
  • This wireless fracture reduction robotic device (1) will be described in detail below.
  • the user terminal 2 is linked with the wireless fracture reduction robotic device 1 to receive length information or the relative position/posture between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112, and receives the length of the strut 120 from the user.
  • the manipulation information for controlling can be input and transmitted to the wireless fracture reduction robot device (1).
  • the user terminal 2 may be a terminal used by a PC, mobile terminal, tablet, or PDA (Personal Digital Assistant) user.
  • manipulation information may be relative position/posture information between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112 or length information of the strut 120.
  • the user terminal (2) can be linked with the wireless fracture reduction robot device (1) using a pairing method using a direct contact method such as NFC (near field communication) and long-distance wireless communication using the 2.4 GHz ISM universal frequency. there is.
  • a direct contact method such as NFC (near field communication)
  • long-distance wireless communication using the 2.4 GHz ISM universal frequency.
  • the user terminal 2 stores the length information received from the wireless fracture reduction robot device 1, and infers the overall shape of the wireless fracture reduction robot device 1 according to each length information and stores it as shape information. .
  • the wireless fracture reduction robotic device 1 provides relative position/posture information between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112 or the length of the strut 120, which is changed according to the manipulation information transmitted from the user terminal 2.
  • Information can be transmitted to the user terminal (2).
  • the user terminal 2 can provide the user with big data related to bone reduction for each patient characteristic by accumulating data for desirable bone reduction through length information.
  • Figure 2 is a perspective view showing a wireless fracture reduction robot device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exemplary diagram showing Figure 2 mounted on a human body
  • Figure 4 is a control block diagram of Figure 2
  • Figure 5 is a perspective view showing the strut of Figure 2 and the motor module of the wireless drive pack connected
  • Figure 6 is a front view of Figure 5.
  • the wireless fracture reduction robotic device 1 has a battery, motor module 210, etc. built inside to prevent wires from being exposed to the outside, and is a robotic device for wirelessly reducing a patient's fracture, as shown in FIG. 2 Referring to Figures 4, it may include a fracture reduction unit 100, a wireless drive pack 200, and a control unit 400.
  • the fracture reduction unit 100 may be a part that penetrates the patient's arm or leg and is directly fixed to the affected area.
  • the fracture reduction unit 100 can fix and traction the affected part in order to reduce the bone.
  • reduction refers to the operation of returning the displaced bone fragment or dislocated bone head, that is, the bone, to its original position in the event of a fracture or dislocation.
  • the fracture reduction unit 100 may include a ring frame 110 and a strut 120.
  • the ring frame 110 is formed in the shape of a ring so that the patient's arm or leg can pass through it and then be fixed according to the position of the affected area.
  • a plurality of ring frames 110 may be provided, and the plurality of ring frames 110 may be positioned at regular intervals and fixed along the longitudinal direction of the fractured affected area.
  • the ring frame 110 is fixed to the distal bone fragment (DB) and the proximal bone fragment (PB), respectively, and is divided into a distal ring frame 111 and a proximal ring frame 112 depending on the location. You can.
  • the strut 120 may be provided to connect between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112.
  • These struts 120 are provided in one or more pieces and are formed to have a variable length configuration such as an actuator or cylinder, so that the angle and separation distance between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112 can be adjusted.
  • the strut 120 may include a cylinder 121, a rod 122, a lower connector 123, and an upper connector 124.
  • the cylinder 121 may be rotatably connected to one ring frame 110 by having one end open and a ring-shaped connector 121a formed at the other end.
  • the cylinder 121 may be provided with a sight gauge 121b whose interior is visible along the longitudinal direction of the cylinder 121 so that the user can determine the position of the rod 122.
  • a measurement scale may be formed along the longitudinal direction of (121b).
  • the user can determine the length of each strut 120 through the sight gauge 121b, and further, can determine the shape of the fracture reduction unit 100 fixed to the affected part according to the length of the strut 120.
  • the rod 122 may be provided to move in one direction along the longitudinal direction of the cylinder 121 inside the cylinder 121.
  • the rod 122 has one end connected to the ring frame 110 by a lower connector 124, which will be described below, and is connected to the wireless drive pack 200 so that it can be reciprocated inside the cylinder 121.
  • a clamp (not shown) may be formed along the circumference of the lower connector 123 to be in close contact with the edge of the ring frame 110.
  • the bottom connector 123 can connect the rod 122 and the wireless drive pack 200 to transmit driving force so that the rod 122 can reciprocate within the cylinder 121.
  • the upper connector 124 is connected so that the connector 121a can be rotated, so that the pitch and yaw angles are applied to the ring frame 110 according to the movement of the rod 122, that is, the variable length of the strut 120. ) and roll rotation can be given 6 degrees of freedom.
  • the position and posture between the distal ring frame 111 and the proximal ring frame 112 can be adjusted according to the change in the length of the strut 120.
  • the wireless drive pack 200 may include a drive unit 210 that is connected to the ring frame 110 and transmits power for changing the length to the strut 120.
  • the driving unit 210 has a motor module 211 built inside, and a driver coupler 212 that transmits the power of the motor module 211 protrudes in the direction of the strut 120 and is connected to the lower connector 123. By doing so, power can be transmitted to the strut 120.
  • This wireless drive pack 200 may be formed as a wireless device in which wires connected to the robot, such as communication lines and power lines, are not exposed to the outside but are provided internally.
  • the wireless drive pack 200 is formed in a ring shape to penetrate the patient's arm or leg, and may have an inner diameter longer than the outer diameter of the ring frame 110.
  • the wireless drive pack 200 is formed to be larger than the ring frame 110 so that it does not interfere with the movement of the ring frame 110 when the patient's arm or leg penetrates the ring frame 110.
  • the sensor unit 300 can measure the position of at least one strut 120.
  • the sensor unit 300 may be provided on the strut 120 of the fracture reduction unit 100, the inside of the wireless drive pack 200, etc., depending on the user's request.
  • This sensor unit 300 will be described in more detail below.
  • the control unit 400 is provided inside the wireless drive pack 200 and can generate length information of the strut 120 based on the position of the strut 120 measured by the sensor unit 300.
  • control unit 400 may generate length information for each of at least one strut 120 forming the fracture reduction unit 100.
  • control unit 400 may receive manipulation information for adjusting the length of the strut 120 to the wireless drive pack 200 from the user through the user terminal 2.
  • control unit 400 communicates with the user terminal 2 using a pairing method using a direct contact method such as NFC (near field communication) and long-distance wireless communication using a 2.4 GHz ISM universal frequency, and the user terminal 2 ), and can also communicate with other terminals.
  • a direct contact method such as NFC (near field communication) and long-distance wireless communication using a 2.4 GHz ISM universal frequency, and the user terminal 2 .
  • control unit 400 provides length information of the strut 120 to the user terminal 2 so that the user can check it, and receives manipulation information for adjusting the length of the strut 120 from the user terminal 2 to wirelessly control the strut 120. It can be transmitted to the drive pack 200.
  • the user can manipulate the shape of the fracture reduction unit 100 to suit the characteristics of the patient by adjusting the length of the strut 120 based on the length information.
  • the control unit 400 measures the length of each of the one or more struts 120 forming the fracture reduction unit 100, thereby adjusting the angle of each strut 120 according to the change in length and adjusting the angle of the entire fracture reduction unit 100. It can provide information that can infer the shape.
  • the user can construct big data related to bone reduction for each patient's characteristics by estimating data for desirable bone reduction through the length information generated by the control unit 400.
  • the sensor unit 300 may include a rotation speed measurement sensor (not shown).
  • the rotation speed measurement sensor can generate sensor information by measuring the rotation speed of the motor module 211.
  • the sensor information is the position of the strut measured by the rotation speed measurement sensor through the rotation speed of the motor module 211.
  • the rotation speed measurement sensor is connected to the rotation axis of the motor module 211 or the rotation axis of the driver coupler 212 to measure the rotation speed by generating an electrical signal with 1 pulse per rotation in the rotation direction of the rotation axis. You can.
  • the rotation speed measurement sensor can further divide the rotation count by dividing 1 rotation by 360 and measure the rotation angle, which can be set according to the user's needs.
  • control unit 400 may generate length information by receiving sensor information generated according to the rotation of the motor module 211 from the rotation speed measurement sensor and determining the total length of the strut 120.
  • control unit 400 is based on the sensor information measured by the resistance measurement sensor 310, that is, the absolute value of the degree to which the rod 122 moves inside the cylinder 121 according to the rotation of the motor module 211. Length information of the strut 120 can be generated.
  • the sensor unit 400 may be provided on the strut 120. Below, various embodiments of the sensor unit 400 provided on the strut 120 will be described.
  • Figure 7 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to the first embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 300 of the wireless fracture reduction robot device 1 may be replaced with the form according to the first embodiment.
  • the strut 120 may be formed with a conductor 125 through which current flows along the longitudinal direction.
  • the conductor 125 may be formed along the longitudinal direction of the rod 122 and may be exposed through the sight gauge 121b.
  • the sensor unit 300 may include a resistance measurement sensor 310.
  • the resistance measurement sensor 310 can generate sensor information by measuring resistance through the magnitude of current from the conductor 125.
  • the sensor information is the position of the strut measured by the resistance measurement sensor 310 through the resistance size of the surface in contact with the conductor 125.
  • the resistance measurement sensor 310 is provided adjacent to the sight gauge 121b of the cylinder 121 and is formed to face the direction of the sight gauge 121b so that it can sense the current of the conductor 125.
  • This resistance measurement sensor 310 detects the current flowing in the conductor 125, measures resistance according to changes in current intensity, and can generate sensor information through the corresponding resistance value.
  • the position of the resistance measurement sensor 310 is fixed, and as the rod 122 moves, the position in contact with the conductor 125 changes, thereby changing the measured resistance value.
  • control unit 400 can generate length information by receiving sensor information, which is a resistance value that varies depending on the change in position as the rod 122 moves, and determining the total length of the strut 120.
  • control unit 400 determines the sensor information measured by the resistance measurement sensor 310, that is, the resistance value measured differently depending on the degree to which the rod 122 is moved inside the cylinder 121, and the strut 120 at this time. Length information of the strut 120 can be generated by matching the total length of the strut 120.
  • Figure 8 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to a second embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 300 of the wireless fracture reduction robot device 1 may be replaced with the form according to the second embodiment.
  • the sensor unit 300 is provided on the lower connector 123, and one side facing the other end of the rod 122 is open so that the wire 321 can be unwound or wound according to the movement of the rod 122.
  • the sensor unit 300 may include a winder 320, a wire 321, a spring (not shown), and a wire sensor 322.
  • the winder 320 may wind the wire 321 connected to the strut 120.
  • the wire 321 is connected to a wire fixing protrusion extending from the other end of the rod 122 in the direction of the sight gauge 121b and can be wound or unwound from the winder 320 as the rod 122 moves.
  • the mainspring can unwind or wind the wire 321 by rotating the winder 320.
  • the mainspring rotates the winder 320 in the direction in which the tension acts so that the wire 321 is unwound. can do.
  • the mainspring is formed in the form of an elastic material wound so that a force acts on the center, so that when the tension of the wire 321 weakens as the rod 122 is drawn in, the winder moves in the opposite direction to which the tension acts.
  • the wire 321 By rotating 320, the wire 321 can be wound, that is, returned to its original state.
  • the mainspring can provide elasticity to the wire 321 so that the wire 321 does not sag when wound or unwound.
  • the wire sensor 323 may generate sensor information by measuring the unwound length of the wire 321 as the winder 320 rotates.
  • the wire sensor 322 is equipped with a potentiometer to generate variable voltage or variable current according to the rotation of the winder 320, and measures the number of rotations according to the resistance value according to the variable voltage or variable current to determine the number of turns of the wire 321. ), sensor information can be generated by determining the length.
  • the wire sensor 322 can recognize the rotation direction of the winder 320 and determine whether the wire 321 is being wound or unwound even if the same resistance value is measured.
  • control unit 400 may receive sensor information indicating the length of the wire 321 according to the movement of the rod 122, determine the total length of the strut 120, and generate length information.
  • control unit 400 provides sensor information measured by the wire sensor 322, that is, the length of the wire 321, which is measured differently depending on the degree to which the rod 122 is moved inside the cylinder 121, and the strut at this time.
  • Length information of the strut 120 can be generated by matching the total length of the strut 120.
  • Figure 9 is an exemplary diagram showing a sensor unit according to a third embodiment formed in a strut according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 300 of the wireless fracture reduction robot device 1 may be replaced with the form according to the third embodiment.
  • the strut 120 may form a reflector 126 whose size of the reflecting surface changes as it moves along the longitudinal direction.
  • the reflector 126 may be formed to increase in size along the longitudinal direction of the rod 122 and may be exposed through the sight gauge 121b.
  • the area of the reflected light may increase along the longitudinal direction.
  • the sensor unit 300 may include an optical measurement sensor 330.
  • the optical measurement sensor 330 irradiates light to the reflector 126, receives light reflected from the reflector 126, and measures the amount of reflection of the received light to generate sensor information.
  • the optical measurement sensor 330 is provided adjacent to the sight gauge 121b of the cylinder 121, and is formed to face the direction of the sight gauge 121b to irradiate light to the reflector 126 and the reflected light. By receiving light, sensor information can be generated by measuring the amount of reflected light.
  • control unit 400 can generate length information by receiving sensor information about the amount of light reflected, which varies depending on the change in position as the rod 122 moves, and determining the total length of the strut 120.
  • control unit 400 collects sensor information measured by the light measurement sensor 330, that is, the amount of light reflected differently measured depending on the degree to which the rod 122 is moved inside the cylinder 121, and the strut 120 at this time. Length information of the strut 120 can be generated by matching the total length of the strut 120.
  • the basic form of the sensor unit 300 described first and each component constituting the sensor unit 300 according to the first to third embodiments are configured within a range that does not interfere with each other according to the user's request. It can be formed to be replaced or mixed.
  • the basic form of the sensor unit 300 described first and each component constituting the sensor unit 300 according to the first to third embodiments may exhibit the same effect.
  • PB proximal bone fragment

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Abstract

본 발명은 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임과 상기 복수개의 링 프레임 사이에 마련되어 상기 링 프레임 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트를 포함하는 골절 정복부, 상기 복수개의 링 프레임 중 어느 하나의 링 프레임에 연결되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 와이어리스 구동팩, 상기 적어도 하나 이상의 스트러트의 위치를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 상기 스트러트의 위치에 기초하여 상기 스트러트의 길이정보를 생성하는 제어부를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템을 제공할 수 있다.

Description

와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템
본 발명은 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 골절 수술 시 수술자의 동선과 간섭이 되는 전선이 제거된 골절 정복 로봇의 동작을 확인하고, 이를 제어하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템에 관한 것이다.
최소 침습 골절 정복 수술은 환자에 대한 절개 등을 최소화하는 골절 정복 수술로서, 이와 같은 골절 정복 수술에서는 C-ARM과 같은 실시간 엑스선 촬영 장비를 이용하여 어긋한 뼈를 제자리로 돌리는 교정을 수행하고 교정 상태에서 골수강내 금속정을 삽입하는 것 등에 의해 교정된 골편들을 고정한다.
이와 같은 골절 정복 수술 과정에서는 C-ARM의 엑스선 소스와 2차원 센서 사이에 환자의 골절 부분이 위치한 상태로 실시간 엑스선 영상이 획득되며 의사는 이러한 실시간 엑스선 영상을 보면서 골절 정복 수술을 진행한다.
특히, 뼈의 골절 부분은 피부로부터 깊숙한 내측에 위치하므로 뼈의 골절 상태, 정복 과정 및 정복에 따른 교합상태 등을 육안으로 확인하기가 곤란하므로, C-ARM과 같은 실시간 엑스선 영상 장비의 도움을 받아 골절 정복 수술을 진행하는 것이 일반적이다.
그런데, C-ARM과 같은 엑스선 영상 장비는 실시간 영상을 얻기 위하여 엑스선의 지속적인 조사가 필요한 경우가 있어, 환자 및 의료진 등에 대한 피폭량이 스틸 영상을 얻는 다른 엑스선 장비에 비하여 높아지는 경향이 있다.
특히, 골절 정복 수술을 반복적으로 수행하는 의료진으로서는 방사능 피폭의 위험성이 큰 문제가 된다.
또한, 뼈에는 각종 근육이 연결되어 있으므로 골절된 뼈의 정복을 위해서는 큰 힘이 필요하고, 이에 따라 여러 명의 의료진이 서로 협력하여 수술을 진행하는 것이 일반적이다.
골절 정복 수술을 진행하기 위해서는 많은 수의 의료진이 필요한 문제가 있으며 이는 수술 비용 등을 상승시키는 요인으로 작용하게 된다.
또한, 어긋난 뼈의 교정이 의료진의 인력에 의해 수행되고 난 후, 골수강내에 금속정을 삽입하는 등의 방법으로 교정 상태를 고착화하기까지 교정 상태를 정확히 유지하기가 쉽지 않으며, 이러한 이유 등으로 인해 부정확한 골절 정복이 될 가능성이 상존하는 문제점이 있다.
종래기술로는 한국등록특허공보 제10-1564717호 "뼈 견인장치 및 이를 포함하는 골절 정복장치"가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 환자의 팔 또는 다리가 관통하는 링 프레임의 위치를 가변시키는 스트러트의 길이를 측정하여 골절 정복부의 형태를 감지하고, 제어부를 통해 무선으로 골절 정복부의 형태를 조작함으로써, 방사선 피폭문제, 인력 문제를 해결하고 골절 정복 수술의 정확성을 향상시킬 수 있는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치는 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임과 상기 복수개의 링 프레임 사이에 마련되어 상기 링 프레임 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트를 포함하는 골절 정복부, 상기 복수개의 링 프레임 중 어느 하나의 링 프레임에 연결되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 와이어리스 구동팩, 상기 적어도 하나 이상의 스트러트의 위치를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 상기 스트러트의 위치에 기초하여 상기 스트러트의 길이정보를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 와이어리스 구동팩은 상기 스트러트에 동력을 전달하는 모터모듈을 포함하고 상기 센서부는 상기 모터모듈의 회전 수를 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 회전 수 측정센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스트러트는 길이방향을 따라 전류가 흐르는 도체가 형성될 수 있다.
이때, 상기 센서부는 상기 도체로부터 전류의 크기를 통해 저항을 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 저항 측정센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 상기 스트러트와 연결된 와이어를 권취하는 권취기, 상기 권취기를 회전시켜 상기 와이어를 풀거나 감아내는 태엽, 상기 권취기의 회전에 따라 상기 와이어가 풀어진 길이를 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 와이어 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스트러트는 길이방향을 따라 이동할수록 반사면의 크기가 가변되는 반사체가 형성될 수 있다.
이때, 상기 센서부는 상기 반사체에 빛을 조사하고, 상기 반사체로부터 반사되는 빛을 수광하며, 수광된 빛의 반사량을 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 광 측정센서를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 동작 시스템은 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임과 상기 복수개의 링 프레임 사이에 마련되어 상기 링 프레임 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트를 포함하는 골절 정복부 및 상기 적어도 하나 이상의 스트러트의 위치를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 상기 스트러트의 위치에 기초하여 상기 스트러트의 길이정보를 생성하는 제어부를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 상기 와이어리스 골절 정복 로봇 장치와 연동되어 상기 길이정보를 수신하고, 사용자로부터 상기 스트러트의 길이를 조절하는 조작정보를 입력 받아 상기 와이어리스 골절 정복 로봇 장치에 전송하는 사용자 단말을 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템은 환자의 팔 또는 다리가 관통하는 링 프레임의 위치를 가변시키는 스트러트의 길이를 측정함으로써 사용자가 직접 확인할 필요 없이 골절 정복부의 형태를 정확히 감지할 수 있다.
이에, 환자의 뼈 교정 상태를 정확히 유지하고, 부정확한 골절 정복을 방지할 수 있다.
또한, 제어부를 통해 무선으로 사용자가 요구하는 형태로 골절 정복부를 조작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 동작 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2가 사람의 신체에 장착된 것을 나타낸 예시도이다.
도 4는 도 2의 제어블록도이다.
도 5는 도 2의 스트러트 및 와이어리스 구동팩의 모터모듈이 연결된 것을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제1 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제2 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제3 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용 한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수 의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 동작 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 동작 시스템은 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1) 및 사용자 단말(2)을 포함할 수 있다.
와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)는 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임(110)과 복수개의 링 프레임(110) 사이에 마련되어 링 프레임(110) 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트(120)를 포함하는 골절 정복부(100) 및 하나 이상의 스트러트(120)의 길이를 측정하여 길이정보를 생성하는 제어부(400)가 형성되어 환부의 골절을 정복하는 장치이다.
이때, 링 프레임(110)은 위치에 따라 원위 링 프레임(111) 및 근위 링 프레임(112)으로 구분될 수 있다.
이러한 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)에 대해서는 하기에서 자세하게 설명하기로 한다.
사용자 단말(2)은 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)와 연동되어 길이정보 또는 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 간의 상대 위치/자세를 수신하고, 사용자로부터 스트러트(120)의 길이를 조절하는 조작정보를 입력 받아 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)에 전송할 수 있다.
여기서, 사용자 단말(2)은 PC, 모바일 단말, 태블릿, PDA(Personal Digital Assistant) 사용자가 사용하는 단말일 수 있다.
또한, 조작정보는 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 간의 상대 위치/자세정보 또는 스트러트(120)의 길이정보일 수 있다.
또한, 사용자 단말(2)은 NFC(근거리 무선 통신)와 같은 직접 접촉 방식을 이용한 페어링 방법 및 2.4GHz ISM 범용주파수를 사용하는 원거리 무선 통신을 활용하여 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)와 연동될 수 있다.
또한, 사용자 단말(2)은 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)로부터 수신한 길이정보를 저장하고, 각 길이정보에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1) 전체의 형태를 유추하여 형태정보로 저장할 수 있다.
즉, 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)는 사용자 단말(2)로부터 전달된 조작정보에 따라 변화된 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 간의 상대 위치/자세정보 또는 스트러트(120)의 길이정보를 사용자 단말(2)로 전송할 수 있다.
이에 따라, 사용자 단말(2)은 길이정보를 통해 바람직한 뼈의 정복을 위한 데이터를 축적함으로써, 환자 특성 별 뼈 정복과 관련된 빅데이터를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2가 사람의 신체에 장착된 것을 나타낸 예시도이며, 도 4는 도 2의 제어블록도이고, 도 5는 도 2의 스트러트 및 와이어리스 구동팩의 모터모듈이 연결된 것을 도시한 사시도이며, 도 6은 도 5의 정면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)는 배터리, 모터모듈(210) 등을 내부에 내장시켜 전선이 외부로 노출되지 않도록 하고, 무선으로 환자의 골절 정복 로봇 장치로, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 골절 정복부(100), 와이어리스 구동팩(200), 제어부(400)를 포함할 수 있다.
골절 정복부(100)는 환자의 팔 또는 다리가 관통되어, 환부에 직접적으로 고정되는 부분일 수 있다. 골절 정복부(100)는 뼈를 정복(整復)하기 위하여 환부를 고정시키고 견인할 수 있다.
여기서 정복이란 골절이나 탈구 시에, 전위(位)된 골편(骨片)이나 탈구된 골두(骨頭) 즉, 뼈를 원위치로 되돌리는 조작을 말한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 골절 정복부(100)는 링 프레임(110) 및 스트러트(120)를 포함할 수 있다.
링 프레임(110)은 링의 형태로 형성되어 환자의 팔 또는 다리가 관통되고 이후 환부의 위치에 맞춰 고정될 수 있다.
또한, 링 프레임(110)은 복수 개로 구비될 수 있으며, 복수 개의 링 프레임(110)은 일정 간격 이격되게 위치하여 골절된 환부의 길이방향을 따라 고정될 수 있다.
바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 링 프레임(110)은 각각 원위 골편(DB) 및 근위 골편(PB)에 고정되어 위치에 따라 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112)으로 구분될 수 있다.
스트러트(120)는 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 사이를 연결하도록 마련될 수 있다.
이러한 스트러트(120)는 하나 이상으로 구비되고 액추에이터, 실린더 등과 같은 길이 가변이 가능한 구성을 가지도록 형성되어 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 간의 각도와 이격거리를 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면 스트러트(120)는 실린더(121), 로드(122), 하단 커넥터(123) 및 상단 커넥터(124)를 포함할 수 있다.
실린더(121)는 일단이 개방되고, 타단에 링 형태의 연결체(121a)가 형성되어 하나의 링 프레임(110)에 회동 가능하도록 연결될 수 있다.
또한, 실린더(121)는 사용자가 로드(122)의 위치를 파악할 수 있도록 둘레의 길이방향을 따라 내부가 보이는 사이트게이지(Sight gauge)(121b)가 구비될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, (121b)의 길이방향을 따라 측정 눈금이 형성될 수 있다.
이에, 사용자는 사이트게이지(121b)를 통해 각 스트러트(120)의 길이를 파악할 수 있으며, 나아가, 스트러트(120)의 길이에 따른 환부에 고정된 골절 정복부(100)의 형태도 파악할 수 있다.
로드(122)는 실린더(121) 내부에서 실린더(121)의 길이방향을 따라 일단 방향으로 이동 되도록 구비될 수 있다.
또한, 로드(122)는 일단이 하기에서 설명할 하단 커넥터(124)에 의해 링 프레임(110)과 연결되고 와이어리스 구동팩(200)와 접속되어 실린더(121) 내부에서 왕복 이동 될 수 있다.
하단 커넥터(123)는 둘레를 따라 클램프(미도시)가 형성되어 링 프레임(110)의 테두리에 밀착되도록 형성될 수 있다.
또한, 하단 커넥터(123)는 로드(122)와 와이어리스 구동팩(200)를 접속시켜 로드(122)가 실린더(121) 내부에서 왕복 이동될 수 있도록 구동력을 전달할 수 있다.
상단 커넥터(124)는 연결체(121a)가 회동될 수 있도록 연결되어 로드(122)의 이동 즉, 스트러트(120)의 길이 가변에 따라 링 프레임(110)에 피치(pitch), 편요각(yaw) 및 롤(roll) 회전이 가능한 6자유도를 부여할 수 있다.
이에 스트러트(120)의 길이 변화에 따라 원위 링 프레임(111)과 근위 링 프레임(112) 간의 위치와 자세가 조절될 수 있다.
와이어리스 구동팩(200)은 링 프레임(110)에 연결되어 스트러트(120)에 길이 가변을 위한 동력을 전달하는 구동부(210)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 구동부(210)는 모터모듈(211)이 내부에 내장되되, 모터모듈(211)의 동력을 전달하는 드라이버 커플러(212)가 스트러트(120) 방향으로 돌출되어 하단 커넥터(123)와 접속됨으로써, 스트러트(120)에 동력을 전달할 수 있다.
이러한 와이어리스 구동팩(200)은 통신선, 전원선 등 로봇에 연결되는 전선이 외측으로 노출되지 않고 내부에 구비된 와이어리스(wireless)로 형성될 수 있다.
또한, 와이어리스 구동팩(200)은 환자의 팔 또는 다리가 관통되도록 링 형태로 형성되되, 링 프레임(110)의 외경의 길이보다 긴 내경의 길이를 가질 수 있다.
다시 말해, 와이어리스 구동팩(200)은 링 프레임(110)보다 크게 형성되어 환자의 팔 또는 다리가 링 프레임(110)에 관통할 시 링 프레임(110)의 움직임을 방해하지 않을 수 있다.
센서부(300)는 적어도 하나 이상의 스트러트(120)의 위치를 측정할 수 있다.
이때, 센서부(300)는 사용자의 요구에 따라 골절 정복부(100)의 스트러트(120), 와이어리스 구동팩(200) 내부 등에 구비될 수 있다.
이러한 센서부(300)에 대해서는 하기에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.
제어부(400)는 와이어리스 구동팩(200) 내부 등에 구비되어 센서부(300)로부터 측정된 스트러트(120)의 위치에 기초하여 스트러트(120)의 길이정보를 생성할 수 있다.
여기서, 제어부(400)는 골절 정복부(100)를 이루는 적어도 하나 이상의 스트러트(120)에 대해 각각 길이정보를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 사용자 단말(2)을 통해 사용자로부터 와이어리스 구동팩(200)에 스트러트(120)의 길이를 조절하는 조작정보를 전달받을 수 있다.
여기서, 제어부(400)는 NFC(근거리 무선 통신)와 같은 직접 접촉 방식을 이용한 페어링 방법 및 2.4GHz ISM 범용주파수를 사용하는 원거리 무선 통신을 활용하여 사용자 단말(2)과 통신하고, 사용자 단말(2) 외 다른 단말과도 통신할 수 있다.
또한, 제어부(400)는 스트러트(120)의 길이정보를 사용자가 확인할 수 있도록 사용자 단말(2)에 제공하고, 사용자 단말(2)로부터 스트러트(120)의 길이를 조절하는 조작정보를 전달받아 와이어리스 구동팩(200)에 전달할 수 있다.
이에, 사용자는 길이정보를 기반으로 스트러트(120)의 길이를 조절함으로써, 환자의 특성에 맞게 골절 정복부(100)의 형태를 조작할 수 있다.
이러한, 제어부(400)는 골절 정복부(100)를 이루는 하나 이상의 스트러트(120)의 길이를 각각 측정함으로써, 각각의 스트러트(120)에 길이 변화에 따른 각도 조절 및 골절 정복부(100) 전체의 형태를 유추할 수 있는 정보를 제공할 수 있다.
또한, 사용자는 제어부(400)에서 생성된 길이정보를 통해 바람직한 뼈의 정복을 위한 데이터를 추정함으로써, 환자 특성 별 뼈 정복과 관련된 빅데이터를 구축할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 센서부(300)는 회전 수 측정센서(미도시)를 포함할 수 있다.
회전 수 측정센서는 모터모듈(211)의 회전 수를 측정하여 센서정보를 생성할 수 있다.
여기서, 센서정보는 회전 수 측정센서가 모터모듈(211)의 회전 수를 통해 측정한 스트러트의 위치이다.
구체적으로, 회전 수 측정센서는 모터모듈(211)의 회전 축 또는 드라이버 커플러(212)의 회전 축과 연결되어 회전 축의 회전방향, 1 회전 당 1 Pulse를 가진 전기신호를 발생시켜 회전 수를 측정할 수 있다.
또한, 회전 수 측정센서는 1 회전을 360으로 나누어 회전 수를 더욱 세분화하여 회전 각도로 측정할 수도 있으며, 이는 사용자의 요구에 따라 설정될 수 있다.
이때, 제어부(400)는 회전 수 측정센서로부터 모터모듈(211)의 회전에 따라 생성된 센서정보를 전달받아 스트러트(120)의 총 길이를 판단함으로써, 길이정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 저항 측정센서(310)에서 측정한 센서정보 즉, 모터모듈(211)의 회전에 따라 로드(122)가 실린더(121)의 내부에서 이동된 정도의 절대 값에 따라 스트러트(120)의 길이정보를 생성할 수 있다.
한편, 센서부(400)는 스트러트(120)에 구비될 수 있다. 이하에서는, 스트러트(120)에 구비되는 센서부(400)의 다양한 실시 예에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제1 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)의 센서부(300)는 제1 실시 예에 따른 형태로 대체될 수 있다.
이때, 스트러트(120)는 길이방향을 따라 전류가 흐르는 도체(125)가 형성될 수 있다.
도체(125)는 로드(122)의 길이방향을 따라 형성되되, 사이트게이지(121b)를 통해 노출될 수 있도록 형성될 수 있다.
이러한 도체(125)는 전류가 공급되는 부분으로부터 멀어질수록 전자가 도체(125)를 지날 때 원자와의 충돌 횟수가 많아져 전류가 흐르는 것을 방해하기 때문에 저항의 크기가 커진다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 센서부(300)는 저항 측정센서(310)을 포함할 수 있다.
저항 측정센서(310)는 도체(125)로부터 전류의 크기를 통해 저항을 측정하여 센서정보를 생성할 수 있다.
여기서, 센서정보는 저항 측정센서(310)가 도체(125)와 맞닿은 면의 저항 저항 크기를 통해 측정한 스트러트의 위치이다.
구체적으로, 저항 측정센서(310)는 실린더(121)의 사이트게이지(121b)에 인접하도록 구비되되, 사이트게이지(121b) 방향을 바라보도록 형성되어 도체(125)의 전류를 감지할 수 있다.
이러한 저항 측정센서(310)는 도체(125)에 흐르는 전류를 감지하되, 전류 세기의 변화에 따라 저항을 측정하고, 해당 저항 값을 통해 센서정보를 생성할 수 있다.
즉, 저항 측정센서(310)의 위치는 고정되어 있고, 로드(122)의 이동에 따라 도체(125)와 맞닿는 위치가 변함으로써, 측정되는 저항 값이 달라지는 것이다.
이때, 제어부(400)는 로드(122)의 이동에 따른 위치변화에 따라 달라지는 저항 값인 센서정보를 전달받아 스트러트(120)의 총 길이를 판단함으로써, 길이정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 저항 측정센서(310)에서 측정한 센서정보 즉, 로드(122)가 실린더(121) 내부에서 이동된 정도에 따라 다르게 측정되는 저항 값과 이때의 스트러트(120)가 이루는 총 길이를 매칭하여 스트러트(120)의 길이정보를 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제2 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)의 센서부(300)는 제2 실시 예에 따른 형태로 대체될 수 있다.
이때, 센서부(300)는 하단 커넥터(123)에 구비되되, 로드(122)의 타단을 바라보는 일면이 개방되어 로드(122)의 이동에 따라 와이어(321)를 풀거나 감아낼 수 있다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 센서부(300)는 권취기(320), 와이어(321), 태엽(미도시), 와이어 센서(322)을 포함할 수 있다.
권취기(320)는 스트러트(120)와 연결된 와이어(321)를 권취할 수 있다.
이때, 와이어(321)는 로드(122)의 타단 끝으로부터 사이트게이지(121b) 방향으로 연장되는 와이어 고정돌기에 연결되어 로드(122)의 이동에 따라 권취기(320)로부터 감기거나 풀릴 수 있다.
태엽은 권취기(320)를 회전시켜 와이어(321)를 풀거나 감아낼 수 있다.
구체적으로, 태엽은 로드(122)에 연결된 와이어(321)가 로드(122)의 인출에 따라 장력이 작용할 경우, 장력이 작용하는 방향으로 권취기(320)를 회전시켜 와이어(321)가 풀어지도록 할 수 있다.
또한, 태엽은 탄성을 가지는 탄성체가 감아진 형태로 형성되어 중심으로 힘이 작용함으로써, 와이어(321)가 로드(122)의 인입에 따라 장력이 약해질 경우, 장력이 작용하는 반대방향으로 권취기(320)를 회전시켜 와이어(321)가 감겨지도록 즉, 원복되도록 할 수 있다.
이와 더불어, 태엽은 감기나 풀릴 경우, 와이어(321)가 처지지 않도록 와이어(321)에 탄력을 제공할 수 있다.
와이어 센서(323)는 권취기(320)의 회전에 따라 와이어(321)가 풀어진 길이를 측정하여 센서정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 와이어 센서(322)는 전위차계가 구비되어 권취기(320)의 회전에 따라 가변전압 또는 가변전류가 발생하고, 가변전압 또는 가변전류에 따른 저항 값에 따라 회전 수를 측정하여 와이어(321)의 길이를 판단함으로써, 센서정보를 생성할 수 있다.
또한, 와이어 센서(322)는 권취기(320)의 회전방향을 인지하여 같은 저항 값이 측정되더라도, 와이어(321)가 감기는 중인지 풀리는 중인지를 판단할 수 있다.
이때, 제어부(400)는 로드(122)의 이동에 따른 와이어(321)의 길이인 센서정보를 전달받아 스트러트(120)의 총 길이를 판단하여 길이정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 와이어 센서(322)에서 측정한 센서정보 즉, 로드(122)가 실린더(121)의 내부에서 이동된 정도에 따라 다르게 측정되는 와이어(321)의 길이와 이때의 스트러트(120)가 이루는 총 길이를 매칭하여 스트러트(120)의 길이정보를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스트러트에 제3 실시 예에 따른 센서부가 형성된 것을 나타낸 예시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 와이어리스 골절 정복 로봇 장치(1)의 센서부(300)는 제3 실시 예에 따른 형태로 대체될 수 있다.
이때, 스트러트(120)는 길이방향을 따라 이동할수록 반사면의 크기가 가변되는 반사체(126)가 형성될 수 있다.
반사체(126)는 로드(122)의 길이방향을 따라 크기가 커지도록 형성되되, 사이트게이지(121b)를 통해 노출될 수 있도록 형성될 수 있다.
이러한 반사체(126)는 빛이 입사할 경우, 반사되는 빛의 면적이 길이방향을 따라 커질 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 센서부(300)는 광 측정센서(330)를 포함할 수 있다.
광 측정센서(330)는 반사체(126)에 빛을 조사하고, 반사체(126)로부터 반사되는 빛을 수광하며, 수광된 빛의 반사량을 측정하여 센서정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 광 측정센서(330)는 실린더(121)의 사이트게이지(121b)에 인접하도록 구비되되, 사이트게이지(121b) 방향을 바라보도록 형성되어 반사체(126)에 빛을 조사하고, 반사된 빛을 수광함으로써, 반사된 빛의 반사량을 측정하여 센서정보를 생성할 수 있다.
이때, 제어부(400)는 로드(122)의 이동에 따른 위치변화에 따라 달라지는 빛의 반사량에 대한 센서정보를 전달받아 스트러트(120)의 총 길이를 판단함으로써, 길이정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 광 측정센서(330)에서 측정한 센서정보 즉, 로드(122)가 실린더(121) 내부에서 이동된 정도에 따라 다르게 측정되는 빛의 반사량과 이때의 스트러트(120)가 이루는 총 길이를 매칭하여 스트러트(120)의 길이정보를 생성할 수 있다.
한편, 가장 먼저 설명된 센서부(300)의 기본형태와 제1 내지 제3 실시 예에 따른 센서부(300)를 구성하는 각 구성들은 사용자의 요구에 따라 서로 간섭되지 않는 범위 내에서 각 구성들이 대체되거나 혼용되도록 형성될 수 있다.
또한, 가장 먼저 설명된 센서부(300)의 기본형태와 제1 내지 제3 실시 예에 따른 센서부(300)를 구성하는 각 구성들은 동일한 효과를 나타낼 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 시스템 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 시스템, 그 시스템에 사용된 구성 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
또한, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
1 : 와이어리스 골절 정복 로봇 동작 시스템
100 : 골절 정복부
110 : 링 프레임
111 : 원위 링 프레임
112 : 근위 링 프레임
120 : 스트러트
121 : 실린더
121a : 연결체
121b : 사이트게이지
122 : 로드
123 : 하단 커넥터
124 : 상단 커넥터
125 : 도체
126 : 반사체
200 : 와이어리스 구동팩
210 : 구동부
211 : 모터모듈
212 : 드라이버 커플러
300 : 센서부
310 : 저항 측정센서
320 : 권취기
321 : 와이어
322 : 와이어 센서
330 : 광 측정센서
DB : 원위 골편
PB : 근위 골편

Claims (6)

  1. 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임과 상기 복수개의 링 프레임 사이에 마련되어 상기 링 프레임 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트를 포함하는 골절 정복부;
    상기 복수개의 링 프레임 중 어느 하나의 링 프레임에 연결되어 상기 스트러트에 상기 이격거리를 조절하기 위한 동력을 제공하는 와이어리스 구동팩;
    상기 적어도 하나 이상의 스트러트의 위치를 측정하는 센서부 및
    상기 센서부로부터 측정된 상기 스트러트의 위치에 기초하여 상기 스트러트의 길이정보를 생성하는 제어부를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 와이어리스 구동팩은,
    상기 스트러트에 동력을 전달하는 모터모듈을 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 모터모듈의 회전 수를 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 회전 수 측정센서를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스트러트는,
    길이방향을 따라 전류가 흐르는 도체가 형성되고,
    상기 센서부는,
    상기 도체로부터 전류의 크기를 통해 저항을 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 저항 측정센서를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 스트러트와 연결된 와이어를 권취하는 권취기;
    상기 권취기를 회전시켜 상기 와이어를 풀거나 감아내는 태엽;
    상기 권취기의 회전에 따라 상기 와이어가 풀어진 길이를 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 와이어 센서를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스트러트는,
    길이방향을 따라 이동할수록 반사면의 크기가 가변되는 반사체가 형성되고,
    상기 센서부는,
    상기 반사체에 빛을 조사하고, 상기 반사체로부터 반사되는 빛을 수광하며, 수광된 빛의 반사량을 측정하여 상기 스트러트의 위치를 측정하는 광 측정센서를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치.
  6. 환자의 골절된 환부를 감싸도록 마련된 복수 개의 링 프레임과 상기 복수개의 링 프레임 사이에 마련되어 상기 링 프레임 사이의 이격거리를 조절하는 적어도 하나 이상의 스트러트를 포함하는 골절 정복부 및 상기 적어도 하나 이상의 스트러트의 위치를 측정하는 센서부 및 상기 센서부로부터 측정된 상기 스트러트의 위치에 기초하여 상기 스트러트의 길이정보를 생성하는 제어부를 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및
    상기 와이어리스 골절 정복 로봇 장치와 연동되어 상기 길이정보를 수신하고, 사용자로부터 상기 스트러트의 길이를 조절하는 조작정보를 입력 받아 상기 와이어리스 골절 정복 로봇 장치에 전송하는 사용자 단말을 포함하는 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 동작 시스템.
PCT/KR2023/009197 2022-07-14 2023-06-30 와이어리스 골절 정복 로봇 장치 및 이의 동작 시스템 WO2024014754A1 (ko)

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