일반기술

나선형 표면 구조를 가지는 생체내 이동형 로봇 및 그 구동방법

본 기술은 도 1과 같은 나선형 표면 구조물을 갖는 나선 구조물 회전체를 회전체 축을 중심으로 회전 시키므로 도 2와 같이 회전체와 접촉하고 있는 인체 장기 내벽으로부터 회전방향과 수직한 방향으로의 추진력을 발생시켜 이 추진력을 의료용 내시경 로봇 등의 생체내 이동형 마이크로 로봇의 구동력으로 이용할 수 있도록 고안된 나선 구동 메커니즘에 관한 것이다. 나선 구조물 회전체의 회전에 의한 구동력 발생은 도 2에서 처럼 나선 구조물 회전체와 인체 장기 내벽 간의 긴밀한 접촉을 통한 나선 구조물과 장기 조직 간의 고착효과(interlocking)에 기초를 두고 있다. 이러한 고착효과를 통한 효과적인 추진력 발생은 나선 구조물 회전체와 장기 내벽 표면 간의 효과적인 마찰 상호작용을 통해 확보된다. 특히, 점탄성체인 인체 장기 내벽의 물리적인 지지력과 형상변형 특성을 이용하는 것으로, 이는 나선 구조물 회전체가 장기 벽면과 접촉하여 회전할 경우 회전방향에 대해서는 표면 간의 낮은 형상저항과 마찰계수가 확보되어야하는 반면, 회전체의 축 방향으로는 표면 간의 효과적인 고착을 통해 나선운동에 의해 발생된 직선방향의 추진운동을 저항할 수 있는 지지력으로 작용할 수 있어야 한다. 이러한 나선 구조물 회전체에 의한 추진력 발생 메커니즘은 나선 표면 구조물의 부드러운 형상변화의 효과를 이용해 회전력을 직선력으로 비교적 효율적으로 변화시켜주는 추진력 발생의 메커니즘을 이용하는 것을 큰 특징으로 하고 있다. 따라서, 회전방향에 대한 낮은 마찰특성을 확보하여 빠른 회전운동에 의한 생체 표면의 손상을 줄일 수 있으며 동시에 추진 방향에 대해서는 생체 표면에 필요 이상의 과도한 접촉압력을 유발하지 않기 때문에 기존의 추진 메커니즘에 비해 생체 손상을 크게 줄일 수 있는 생체 친화적인 효과를 기대할 수 있다.