KR101202848B1 - 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터 - Google Patents
가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 실습자가 가상현실을 통해 실체 인체가 아니더라도 실제와 유사한 주사 반력 메카니즘을 제공하여 실제 주사실습시의 주사바늘이 혈관을 뚫고 지나가는 느낌을 현실감 있게 구현하는 등 실제 인체와 비슷한 현실감을 느끼면서 주사훈련을 수행할 수 있도록 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정맥 주사 부위를 가상의 영상으로 출력하는 그래픽 시뮬레이터, 요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직임을 갖는 주사이동 모듈과, 실제와 유사한 주사반력을 제공하기 위한 주사반력모듈과, 혈관 고정을 모사하기 위한 혈관고정모듈과, 혈관 팽창을 모사하기 위한 혈관팽창모듈을 포함하는 햅틱장치, 실제 주사기 및 카테터를 모사하기 위한 주사장치, 상기 햅틱장치와 주사장치, 그래픽 시뮬레이터의 신호정보를 처리하기 위한 마이크로프로세서와 상기 마이크로프로세서로부터 그래픽 시뮬레이터 간의 통신을 하기위한 통신모듈로 구성된 제어부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 주사 훈련용 시뮬레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실습자가 인체를 대상으로 주사 훈련을 실시하는 것과 동일한 훈련 효과를 가질 수 있는 반 영구적으로 사용 가능한 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터에 관한 것이다.
주사액의 주입과 혈액 및 전해질의 보급 등에 사용되는 정맥 주사는 응급 상황 및 일반 주사상황에 널리 사용되고 있다. 이러한 정맥 주사는 모든 의료인이 반드시 숙달하여야 하는 의료 행위로서, 그 숙달을 위해서는 반복적인 주사 실습이 요구된다. 하지만 실습자가 실제 인체에 주사 실습을 행하였을 시 고통 및 2차 상해 등의 문제를 가지고 있다. 이러한 필요성으로 인해, 정맥주사 실습용 마네킹이 개발되어 보급되고 있다. 정맥주사 실습용 마네킹은 인체와 느낌이 유사한 실리콘 또는 고무 재질의 피부와 혈관을 모사하기위한 튜브로 구성되어 있다. 하지만 재질의 특성상 마모와 교체가 필요하며 수명도 짧은 단점이 있다. 이를 보완하기 위하여 외국에서는(Laerdal 사) 3D 그래픽기술과 햅틱 기술을 이용한 정맥주사 실습용 시뮬레이터를 개발하여 보급하였다. 최신 로봇 기술인 햅틱 기술을 적용하여 반 영구적인 정맥주사 실습이 용이하며, 다양한 소프트웨어 개발을 통하여 다양한 주사실습부위를 훈련 할 수 있는 반면에 가격이 높고, 장치가 복잡하고, 유지 보수가 용이하지 않은 단점이 있다. 이것으로 인하여 주사 실습 장치가 폭 넓게 사용되지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 실습자가 가상현실을 통해 실체 인체가 아니더라도 실제와 유사한 주사 반력 메카니즘을 제공하여 실제 주사실습시의 주사바늘이 혈관을 뚫고 지나가는 느낌을 현실감 있게 구현하고, 주사 위치의 상부를 지혈대 등으로 묶었을 때, 혈관이 팽창하는 등의 실제 인체와 비슷한 현실감을 느끼면서 주사훈련을 수행할 수 있도록 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 장치를 단순화하여 생산 및 유지보수가 쉽고, 제작 및 공급단가가 저렴해질 수 있으며, 반 영구적으로 사용 가능한 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 정맥 주사 부위를 가상의 영상으로 출력하는 그래픽 시뮬레이터, 요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직임을 갖는 주사이동 모듈과, 실제와 유사한 주사반력을 제공하기 위한 주사반력모듈과, 혈관 고정을 모사하기 위한 혈관고정모듈과, 혈관 팽창을 모사하기 위한 혈관팽창모듈을 포함하는 햅틱장치, 실제 주사기 및 카테터를 모사하기 위한 주사장치, 상기 햅틱장치와 주사장치, 그래픽 시뮬레이터의 신호정보를 처리하기 위한 마이크로프로세서와 상기 마이크로프로세서로부터 그래픽 시뮬레이터 간의 통신을 하기위한 통신모듈로 구성된 제어부를 포함하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터를 제공한다.
본 발명 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터는 실습자가 가상현실을 통해 실체 인체가 아니더라도 실제와 유사한 주사 반력 메카니즘을 제공하여 실제 주사실습시의 주사바늘이 혈관을 뚫고 지나가는 느낌을 현실감 있게 구현하는 등 실제 인체와 비슷한 현실감을 느끼면서 주사훈련을 수행할 수 있도록 하고, 정맥주사를 통한 약물주입은 물론 카테터 삽입, 혈액샘플 채취 등의 훈련이 가능하며, 장치를 단순화하여 생산 및 유지보수가 쉬울 뿐 아니라, 제작 및 공급단가가 저렴해질 수 있으며, 반 영구적으로 사용 가능한 매우 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 햅틱장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 햅틱장치의 단면도,
도 3은 주사장치의 사시도,
도 4는 주사장치가 결합된 모습을 보인 단면도,
도 5는 주사장치가 분리된 모습을 보인 단면도,
도 6은 주사이동모듈의 사시도,
도 7은 주사반력모듈의 측면도,
도 8은 혈관고정모듈의 사시도,
도 9는 혈관팽창모듈의 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 개략도,
도 11 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 구성도,
도 12는 주사반력모듈의 알고리즘,
도 13은 주사장치의 정보획득 알고리즘.
도 2는 본 발명에 따른 햅틱장치의 단면도,
도 3은 주사장치의 사시도,
도 4는 주사장치가 결합된 모습을 보인 단면도,
도 5는 주사장치가 분리된 모습을 보인 단면도,
도 6은 주사이동모듈의 사시도,
도 7은 주사반력모듈의 측면도,
도 8은 혈관고정모듈의 사시도,
도 9는 혈관팽창모듈의 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 개략도,
도 11 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 구성도,
도 12는 주사반력모듈의 알고리즘,
도 13은 주사장치의 정보획득 알고리즘.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 햅틱장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 햅틱장치의 단면도이며, 도 3은 주사장치의 사시도이고, 도 4는 주사장치가 결합된 모습을 보인 단면도이며, 도 5는 주사장치가 분리된 모습을 보인 단면도이고, 도 6은 주사이동모듈의 사시도이며, 도 7은 주사반력모듈의 측면도이고, 도 8은 혈관고정모듈의 사시도이며, 도 9는 혈관팽창모듈의 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 개략도이며, 도 11 본 발명에 따른 주사 훈련용 시뮬레이터의 구성도이고, 도 12는 주사반력모듈의 알고리즘이며, 도 13은 주사장치의 정보획득 알고리즘이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터는 정맥 주사 부위를 가상의 영상으로 출력하는 그래픽 시뮬레이터(100);
요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직임을 갖는 주사이동모듈(210)과, 실제와 유사한 주사반력을 제공하기 위한 주사반력모듈(220)과, 혈관 고정을 모사하기 위한 혈관고정모듈(230)과, 혈관 팽창을 모사하기 위한 혈관팽창모듈(240)을 포함하는 햅틱장치(200);
실제 주사기 및 카테터를 모사하기 위한 주사장치(300);
상기 햅틱장치(200)와 주사장치(300), 그래픽 시뮬레이터(100)의 신호정보를 처리하기 위한 마이크로프로세서와 상기 마이크로프로세서로부터 그래픽 시뮬레이터(100) 간의 통신을 하기 위한 통신모듈로 구성된 제어부를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 그래픽 시뮬레이터(100)는 실습자가 현실감을 느낄 수 있도록 실제의 인체를 모사하여 정맥주사 부위를 가상의 영상으로 출력하고, 햅틱장치(200)로부터 주사장치(300)의 위치를 마이크로프로세서를 이용하여 신호정보를 처리한 뒤, 통신모듈을 통해서 그래픽 시뮬레이터(100)에 전달하여 가상의 주사기를 이동시키고, 가상의 주사기와 가상의 정맥주사 부위와 충돌하면 충돌 신호를 통신 모듈을 통하여 마이크로프로세서에 전달하고 햅틱장치(200)의 주사반력모듈(220)에 전기적 신호를 주어 실제와 유사한 주사 반력을 제공한다.
상기 햅틱장치(200)는 요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직임을 갖는 주사이동 모듈(210)과, 실제와 유사한 주사반력을 제공하기 위한 주사반력모듈(220)과, 혈관 고정을 모사하기 위한 혈관고정모듈(230)과, 혈관 팽창을 모사하기 위한 혈관팽창모듈(240)을 포함한다.
먼저, 주사이동모듈(210)의 작용을 설명하면, 주사장치(300)에 의해 요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직이면서 주사장치(300)의 요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로의 움직임을 감지하여 주사장치(300)의 이동 위치정보를 수집한 다음, 시뮬레이터 상의 주사바늘을 이동시킨다.
그 다음, 혈관 관통 좌표에 따른 신호를 출력하고, 마이크로프로세서를 통해 엑츄에이터를 제어함으로써, 주사반력모듈(220)이 작동되어 가상의 촉감 등을 구현하게 된다.
주사반력모듈(220)은 실제와 유사한 주사반력을 제공하기 위한 구성으로, 주사기의 이송정보를 3D가상 현실상의 인체 혈관부와 주사기의 충돌 시 통신모듈을 통해 콘트롤러의 마이크로프로세서로 정보를 출력하여 주사반력모듈(220)을 구동시켜 반력을 느끼도록 한다.
구체적으로는, 주사장치(300)의 위치정보를 인식하여 주사 팁 거리 이송 정보를 획득한 후, 위치 정보에 따라 가상 주사기 위치 이동을 표시하고, 시뮬레이터 상에서 주사 팁과 피부가 접촉하고, 혈관을 관통하게 되면 접촉에 따른 반력신호를 출력하고, 주사반력모듈(220)이 작동하여 주사 반력을 구현하게 되는 것이다.
혈관고정모듈(230)은 주사실습 절차 중에 하나인 혈관 고정 실습을 모사하기 위한 구성으로, 압력센서 등이 장착되어, 주사장치(300) 삽입 위치의 아래부분에 누르는 힘이 가해질 경우 이 신호를 감지하여 그래픽 시뮬레이터 상의 혈관 고정을 구현할 수 있다.
혈관팽창모듈(240)은 혈관 팽창을 모사하기 위한 구성으로, 주사 위치의 상부를 지혈대 등으로 묶었을 때, 이 신호를 감지하고 구동하여 혈관이 팽창된 느낌을 구현할 수 있도록 작용한다.
주사장치(300)는 실제 주사기 및 카테터를 모사하기 위한 구성이다.
따라서, 정맥주사를 통한 약물주입은 물론 카테터 삽입, 혈액샘플 채취 등의 훈련이 가능하다.
상기 주사장치(300)는 상기 주사이동모듈(210)과 연결되어, 상기 주사장치(300)의 이동이 주사이동모듈(210)에 의해 감지되고, 최종적으로 주사장치(300)가 이동하면, 그래픽 시뮬레이터(100)에 표시된 가상의 주사기가 이동할 수 있게 된다.
제어부는 상기 햅틱장치(200)와 주사장치(300), 그래픽 시뮬레이터(100)의 신호정보를 처리하기 위한 마이크로프로세서와 상기 마이크로프로세서로부터 그래픽 시뮬레이터(100) 간의 통신을 하기 위한 통신모듈로 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 그래픽 시뮬레이터(100)는 가상의 영상에서 이동하는 주사장치(300)에 의해 가상의 주사기가 시뮬레이션 상의 주사 부위와 충돌하면 충돌 신호를 전기적신호로 출력하여 햅틱장치(200), 바람직하게는 주사반력모듈(220)이 주사반력을 모사할 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 주사이동 모듈(210)은 요(yaw)방향 감지를 위한 로터리퍼텐쇼미터(211), 피치(pitch)방향 감지를 위한 기울기센서(212), 수평이동(x) 감지를 위한 리니어퍼텐쇼미터(213)를 포함한다.
햅틱장치(200)의 주사이동 모듈(210)은 로터리퍼텐쇼미터(211), 기울기센서(212), 리니어퍼텐쇼미터(213)를 이용하여 장치를 단순화하여 구성하였으며, 각각의 신호정보를 마이크로 프로세서를 이용하여 신호정보를 디지털 값으로 변환하여 통신모듈을 통하여 그래픽 시뮬레이터(100)에 주사기의 위치정보를 전송하여 3차원적인 가상 현실 주사기 움직임을 모사하였다.
주사기의 움직임은 동차변환을 이용하여 계산되어 그래픽 시뮬레이터(100)상에 표시된다. 주사기의 움직임 중, 피부를 통과하여 주사바늘이 움직이는 경우, 관통된 피부부분을 중심으로 주사바늘의 끝 부분만이 움직이므로, 관통된 피부 부분을 원점으로 하는 동차변환 행렬을 이용한다.
상세하게는 원점좌표 T0, X축방향 수평이동 좌표 T1, Y축방향 회전이동 좌표 T2, Z축방향 회전이동 좌표 T3의 상관관계에 의해서 원점 좌표 T0에서 목표 좌표 T3 까지의 절대위치는 다음과 같은 동차 변환 행렬을 이용하여 구할 수 있다.
원점좌표 T0에서 T1좌표까지 X축 방향으로 병진운동이 일어나며 이 행렬은 다음과 같다.
T1좌표에서2좌표 까지 Y축 방향으로 회전 운동이 일어나며 이 행렬은 다음과 같다.
T2좌표에서 T3좌표 까지 Z축 방향으로 회전 운동이 일어나며 이 행렬은 다음과 같다.
따라서 원점좌표 T0에서 T3좌표까지의 절대 좌표를 계산하기 위해서는 다음과 같은 식이 필요하다.
이러한 동차변환행렬 연산을 통해 원점을 기준으로 위치하고 있는, 설정된 자유도 내에서 가능한 모든 위치의 주사침 끝 부분의 움직임의 절대 위치를 산출해 낼 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 주사반력모듈(220)은 주사부위에 주사장치(300)가 접촉하면 반력을 구현하는 솔레노이드 액츄에이터(221)를 포함한다.
햅틱장치(200)의 주사반력모듈(220)은 피부와 피부 바로 아래의 정맥 혈관을 관통하게 되는 주사기 팁에 반력을 구현하기 위하여 솔레노이드 액츄에이터(221)를 사용하였으며, 솔레노이드 액츄에이터(221)의 상하 운동을 이용하여 수직 방향으로 반력을 제어하였다.
가상의 영상으로 출력되어진 정맥주사 부위와 가상의 주사기가 충돌하면 충돌 신호를 통신모듈을 통하여 마이크로프로세서에 신호를 전송하고, 마이크로프로세서는 주사반력모듈(220)의 솔레노이드 액츄에이터(221)에 전기적 신호를 주어 솔레노이드 액츄에이터(221)를 수직방향으로 이송시켜 반력을 전달한다. 주사반력모듈(220)은 솔레노이드 액츄에이터(221)의 전류신호를 마이크로프로세서를 이용하여 제어함으로써 실제와 유사한 반력을 전달할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 혈관 고정모듈(230)은 주사장치(300) 삽입위치의 아래를 눌렀을 때, 이 신호를 감지하도록 면압식 압력센서(231)를 포함한다.
햅틱장치(200)의 혈관고정모듈(230)은 실제 주사 절차에서 주사기 삽입전 혈관의 이탈을 방지하기 위하여 주사기 삽입위치의 2~3cm 아래의 연조직과 정맥을 엄지로 고정하게 되는데 이를 구현하기 위하여 면압식 압력센서(231)를 이용하여 햅틱장치(200)의 혈관고정모듈(230)을 눌렀을 때 이 신호를 마이크로프로세서를 이용하여 정보를 획득하여 통신모듈을 통하여 그래픽 시뮬레이터(100)에 정보를 전송하고 그래픽 시뮬레이터(100)에는 가상의 손가락이 생성되어 실제와 유사한 영상을 출력한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 혈관팽창모듈(240)은 주사 위치의 상부에 지혈대를 묶었을 때, 이 신호를 감지하고 솔레노이드 액츄에이터(241)에 신호를 주어 수직방향으로 혈관모사 기구부(242)를 밀어올려 혈관 팽창 느낌을 모사한다.
햅틱장치(200)의 혈관팽창모듈(240)은 실제 주사 절차에서 지혈대를 묶어서 정맥 혈류를 막았을 때 혈관이 팽창하게 되고, 정맥을 촉지하는 절차를 구현하기 위하여 그래픽 시뮬레이터(100)상에서 가상의 영상으로 출력되어진 정맥주사 부위의 상단에 지혈대를 설치하였을 때 이 정보를 통신모듈을 통해 마이크로프로세서에 전송한 다음, 마이크로프로세서에서 혈관팽창모듈(240)의 솔레노이드 액츄에이터(241)에 신호를 주어 수직방향으로 혈관모사 기구부(242)를 밀어올려 혈관 팽창 느낌을 모사 한다.
상기한 바와 같이 상기 햅틱장치(200)의 혈관고정모듈(230)과 혈관팽창모듈(240)은 실제 주사 절차에 맞추어 실습자가 훈련할 수 있도록 구현하였다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 주사장치(300)는 주사기팁 기구부(310)와 주사기 기구부(320)를 포함하되, 상기 주사기 기구부(320)는 회전을 감지하는 로터리 가속도 센서(321), 리니어퍼텐쇼미터(322), 스프링(323)을 포함한다.
일반적으로 주사장치(300)는 일측에 주사바늘을 비롯한 주사기팁을 구비하고, 타측에 외주연을 따라 수직방향으로 플레이트가 형성되어 주사약을 수용하는 실린더바디와, 상기 실린더바디의 내부에서 왕복하는 피스톤과, 상기 피스톤과 연장 형성된 로드와, 상기 로드의 일측에 형성된 평판형의 누름부로 이루어진다.
상기 로터리 가속도 센서(321)는 주사기 기구부(320)의 회전을 감지하고, 주사기팁 기구부(310)와 주사기 기구부(320)가 결합되었을 때에는 주사기 로드(324)가 뒤로 밀려 스프링(323)은 압축되고 주사기팁 기구부(310)와 주사기 기구부(320)가 분리되었을 때는 스프링(323)이 인장되어 주사기 로드(324)가 앞으로 나오게 된다. 이때의 위치정보를 리니어 퍼텐쇼미터(322)를 이용하여 정보를 획득하게 된다.
로터리 가속도 센서(321)와 리니어 퍼텐쇼미터(322)의 신호를 마이크로프로세서를 이용하여 정보를 획득하여 통신모듈을 통해 그래픽 시뮬레이터(100)에 정보를 전송하고 그래픽 시뮬레이터(100)에는 가상의 주사기가 회전하거나 또는 주사기가 분리되거나 결합된 영상을 출력한다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100 : 그래픽 시뮬레이터 200 : 햅틱장치
210 : 주사이동모듈 211 : 로터리퍼텐쇼미터
212 : 기울기센서 213 : 리니어퍼텐쇼미터
220 : 주사반력모듈 221 : 솔레노이트 액츄에이터
230 : 혈관고정모듈 231 : 면압식 압력센서
240 : 혈관팽창모듈 241 : 솔레노이드 액츄에이터
242 : 혈관모사 기구부 300 : 주사장치
310 : 주사기팁 기구부 320 : 주사기 기구부
321 : 로터리 가속도센서 322 : 리니어퍼텐쇼미터
323 : 스프링 324 : 로드
210 : 주사이동모듈 211 : 로터리퍼텐쇼미터
212 : 기울기센서 213 : 리니어퍼텐쇼미터
220 : 주사반력모듈 221 : 솔레노이트 액츄에이터
230 : 혈관고정모듈 231 : 면압식 압력센서
240 : 혈관팽창모듈 241 : 솔레노이드 액츄에이터
242 : 혈관모사 기구부 300 : 주사장치
310 : 주사기팁 기구부 320 : 주사기 기구부
321 : 로터리 가속도센서 322 : 리니어퍼텐쇼미터
323 : 스프링 324 : 로드
Claims (7)
- 정맥 주사 부위를 가상의 영상으로 출력하는 그래픽 시뮬레이터;
요(yaw), 피치(pitch), 수평이동(x) 방향으로 움직임을 갖는 주사이동 모듈과, 실제와 유사한 주사반력을 주사기 팁에 제공하도록 상하운동하는 주사반력모듈과, 혈관 고정을 모사하기 위한 혈관고정모듈과, 혈관 팽창을 모사하기 위한 혈관팽창모듈을 포함하는 햅틱장치;
실제 주사기 및 카테터를 모사하기 위한 주사장치;
상기 햅틱장치와 주사장치, 그래픽 시뮬레이터의 신호정보를 처리하기 위한 마이크로프로세서와 상기 마이크로프로세서로부터 그래픽 시뮬레이터 간의 통신을 하기위한 통신모듈로 구성된 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 주사장치는 주사기팁 기구부와 주사기 기구부를 포함하되, 상기 주사기 기구부는 회전을 감지하는 로터리 가속도 센서, 리니어퍼텐쇼미터, 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 그래픽 시뮬레이터는 가상의 영상에서 이동하는 주사장치의 가상 위치가 정맥주사 부위와 충돌하면 충돌 신호를 전기적신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 주사이동 모듈은 요(yaw)방향 감지를 위한 로터리퍼텐쇼미터, 피치(pitch)방향 감지를 위한 기울기센서, 수평이동(x) 감지를 위한 리니어퍼텐쇼미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 주사반력모듈은 주사부위에 주사장치가 접촉하면 반력을 구현하는 솔레노이드 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 혈관 고정모듈은 주사장치 삽입위치의 아래를 눌렀을 때, 이 신호를 감지하도록 면압식 압력센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 주사 훈련용 시뮬레이터. - 제 1항에 있어서,
상기 혈관팽창모듈은 주사 위치의 상부에 지혈대를 묶었을 때, 이 신호를 감지하고 솔레노이드 액츄에이터에 신호를 주어 수직방향으로 혈관모사 기구부를 밀어올려 혈관 팽창 느낌을 모사하는 것을 특징으로 하는 가상현실과 햅틱기술이 적용된 훈련용 시뮬레이터.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101429438B1 (ko) | 2012-11-27 | 2014-08-13 | 에이알비전 (주) | 햅틱장치를 이용한 인슐린주사 시뮬레이션 방법 |
| CN106991888A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-28 | 广东医科大学 | 一种基于vr平台的静脉注射训练系统 |
| KR20200076374A (ko) | 2018-12-19 | 2020-06-29 | 최석원 | Vr을 이용한 실습시스템 |
Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
| KR101286031B1 (ko) * | 2012-03-30 | 2013-07-19 | 사단법인 전북대학교자동차부품금형기술혁신센터 | 혈관용 스텐트 로딩 시뮬레이터 |
| KR101397522B1 (ko) * | 2012-10-15 | 2014-05-27 | 건국대학교 산학협력단 | 증강 현실 기반의 정맥 주사 훈련 시뮬레이터 시스템 및 방법 |
| US9792836B2 (en) | 2012-10-30 | 2017-10-17 | Truinject Corp. | Injection training apparatus using 3D position sensor |
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| CN104112385B (zh) * | 2013-04-22 | 2017-02-01 | 北京医模科技股份有限公司 | 虚拟注射手模型 |
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| US10648790B2 (en) | 2016-03-02 | 2020-05-12 | Truinject Corp. | System for determining a three-dimensional position of a testing tool |
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| KR102315323B1 (ko) * | 2019-06-14 | 2021-10-21 | 주식회사 삼오시스 | 혈관 주사 실습용 스마트 팔모형 장치 및 그 구동 제어 방법 |
| KR102464419B1 (ko) * | 2021-01-31 | 2022-11-09 | 그리다텍 주식회사 | 가상현실 기반의 투약간호 자율실습 장치 |
| KR102711464B1 (ko) * | 2022-03-02 | 2024-10-11 | 주식회사 에이치티코어 | 정맥 주사 시뮬레이션 프로그램 |
| CN116741013B (zh) * | 2023-08-15 | 2023-10-24 | 吉林大学 | 一种静脉输液仿真训练装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100457927B1 (ko) | 2002-05-01 | 2004-11-18 | 한국과학기술원 | 가상현실과 햅틱장치를 이용한 소화기 내시경 수련 시스템 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100457927B1 (ko) | 2002-05-01 | 2004-11-18 | 한국과학기술원 | 가상현실과 햅틱장치를 이용한 소화기 내시경 수련 시스템 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101429438B1 (ko) | 2012-11-27 | 2014-08-13 | 에이알비전 (주) | 햅틱장치를 이용한 인슐린주사 시뮬레이션 방법 |
| CN106991888A (zh) * | 2017-05-05 | 2017-07-28 | 广东医科大学 | 一种基于vr平台的静脉注射训练系统 |
| KR20200076374A (ko) | 2018-12-19 | 2020-06-29 | 최석원 | Vr을 이용한 실습시스템 |
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| Publication number | Publication date |
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