원격 혈관 중재 시술을 위한 햅틱 마스터 장치 설계 및 인허가를 고려한 슬레이브로봇의 설계에 대한 연구

Abstract

혈관 중재 시술은 방사선 영상을 이용하여 수술이 아닌 혈관을 통해 건강상의 문제를 판단하고 필요한 경우에 환자를 치료하는 것이다. 혈관 중재 시술의 목적은 진단과 동시에 위험을 최소화 하고 건강을 향상시키는 것이다. 혈관 중재 시술은 최소 침습 시술로 기존의 외과 수술과는 달리 몸에 내는 상처를 최소로 하면서 효과적인 치료와 빠른 회복 기간이 장점이다. 그러나 시술 시 혈관조영을 위하여 X-ray 촬영을 해야 하며 그렇기 때문에 시술자의 방사능 피폭이 상당하다. 따라서 방사능 피폭량을 줄이기 위해 Master/Slave 로봇을 이용한 로봇 시술의 사용도 점차 확대되어 가고 있으며 로봇시스템에 대한 연구가 활발하다. 이러한 로봇 시스템들은 사람이나 동물에게 사용되는 의료기기에 포함되며 신체나 생명에 직접 작용하는 기구인 만큼 실질적인 사용을 위해서는 관련기관에서의 인허가가 필요하다. 본 연구에서는 상용화를 위하여 인허가 기준에 맞추어 기존에 개발되었던 조립식 Master/Slave 로봇 중 Slave 로봇 부의 재설계를 제안하였다. 기계적 안전성과 전기적 안전성에 대해 설명을 하고 지지시스템 부의 기계적 안전성과 모터 부의 전기적 안전성을 향상하는 설계를 할 것이다. 또한 마스터 장치를 사용함에 있어 시술자의 손목 및 팔의 피로도를 줄이기 위한 관성 보상 제어를 제안하였다. 관성 보상 제어를 적용하지 않은 모델과 적용한 모델의 실제 모터 전류 값을 측정하고 비교하여 그 유효성을 입증한다. 마지막으로 방사능 피폭을 줄이고 사용자의 편의를 위해 혈관 조영제를 원격으로 주사할 수 있는 시스템이 고안되었다. 기존의 개발 된 원격 주사 시스템의 단점을 보완하여 현재 개발된 조립식 Master/Slave 로봇시스템에 접목할 수 있는 설계를 제안하였다.