This paper presents a new multifunctional active guidewire system for medical applications that uses a magnetic microrobot. The study demonstrated that the proposed microrobot system could swim and be controlled under Low-Reynolds-number (Re) environments in blood vessel models. The prototype of the robotic guidewire, which is driven within a three-axis Helmholtz coil system, consists of a guide-wire, spiral blade, drilling tip, and permanent magnet. The spiral-type microrobot showed stable active locomotion between 3 kA/m and 9.1 kA/m under driving frequency up to 70 Hz in a silicone oil (of viscosity 1000 cst). The microrobot produced a maximum moving velocity of $8.08{\times}10^{-3}m/s$ at 70 Hz and 9.1 kA/m. In particular, the robotic guidewire produced 3D locomotion with drilling in the three-axis Helmholtz coil system. We verified active locomotion, towing of guidewire, steering, and drilling of the proposed robotic guidewire system through experimental analyses.
전원주파수 교류자기장 내성평가을 위하여 유도코일용 대형 3-축 사각 헬름홀쯔 코일 를 설계 .center dot. 제작하였다. 제작한 사각 헬름홀쯔 코일의 코일상수및 자기장 균일도를 측정하였으며, 3축 방향의 자기장 균일도는 컴퓨터 모사에의한 값과 잘 일치하였다. 자기장 균일도부터 교류자기장 내성평가에서 요구하는 유효시험공간을 결정 하였으며, 다회의 유도코일을 사용하므로써 낮은 전류로 큰 자기장을 요구하는 단속적 교류자기장 내성평가도 수행할 수 있음을 알 수 있었다.
This paper is about the design of 3-axis magnetic sensor module which detects parking and moving vehicle. For the sensor module, MR Sensor from Honeywell of which maximum measurement range is ${\pm}2$[G] is used. It also consisted of amplifier and sensor filter and fabricated $30{\times}50$[mm] PCB. Fabricated sensor module produced helmholtz coil of which the length is 1.2[m] of 3-axis to know the performance. It installed sensor module at the center and measured the detected magnetic field. In result, 3-axis were detected as 0.2~0.3[mG] and the drift of the fluctuation of magnetic field was stabilized at 0.03[mG] unit. For the performance evaluation of the vehicle detection, after the entry and parking of the vehicle, variation of magnetic field was measured as 0.323~0.695[G] which the average 0.5[G] of the earth magnetic field was the center and the range of variation was confirmed as 0.37[G]. Therefore, the designed magnetic sensor can be used as the vehicle detection sensor module.
This paper describes design and construction results of the measurement system developed on the purpose of measuring properties of AC magnetic field sensors used in the weapon system. The system for measuring the properties of AC magnetic field sensors consist of 3-axis helmholtz coil, signal generator, signal amplifier, sensor data acquisition unit and AC magnetic field sensor property measurement & analysis equipment including the operating software. By using this system, we can measure various properties of AC magnetic field sensor such as sensitivity, linearity and dynamic response in the frequency from 1 Hz to 10 kHz. Finally we also verified its performance by measuring the property of a MAG 639, standard magnetic field sensor of bartington instruments, with the developed measurement system.
In this paper, magnetic field compensation system with an open architecture and can be installed indoors is designed and measured by fabricated. To verify the shielding effectiveness, two rectangular helmholtz coils with 3-axis are fabricated to generate magnetic field and measured magnetic field inside compensation coil for 1~60[Hz], According to measurements, AC shielding effectiveness of compensation system is 96[%] of 1[Hz], 95[%] of 30[Hz] and 90[%] of 60[Hz]. The performance of system therefore can be used as the magnetically shielded room for medical and industrial field.
이 논문에서는 전자기구동시스템을 기반으로 이동 및 드릴링 기능을 수행하는 의료용 마이크로로봇 시스템을 제작하고 평가하였다. 마이크로로봇은 너무 작아 내부에 배터리나 제어장치를 삽입 할수 없다. 이 결점을 극복하기 위하여 외부에서 전자기 코일 시스템을 이용하여 전자기장의 힘으로 마이크로로봇을 구동 시킨다. 전자기 구동 코일 시스템은 x, y, z 각축에 사각형 타입의 헬름홀쯔 코일 3 쌍과 z축에 솔레노이드형 맥스웰 코일 1 쌍이 배치 되어 있고, 각 코일에 인가되는 전류값의 조절에 따라 구동에 필요한 자기장을 발생 시킨다. 다양한 실험을 통하여 우리는 제안된 시스템을 이용하여 마이크로로봇이 3 차원 공간에서 이동 가능하며 드릴링 기능을 수행할 수 있다는 것을 보였다.
자북을 지시하는 방위각 측정용 센서는 항공기와 선박이나 스마트폰 등에 널리 사용되고 있다. 센서의 좌표계가 회전을 하였을 경우도 방위각(azimuth angle) 및 회전각(roll angle)를 지시할 수 있게 하기위하여 3-축의 가속도 센서가 추가로 사용된다. 본 연구에서는 방위각센서에 부착된 3-축의 자기장센서의 특성을 측정하거나, 방위각센서용 3-축의 자기장센서를 개발하기 위하여 3-축의 자기장센서의 방위각 특성을 측정할 수 있는 장치를 개발 제작하였다. 3-축의 자기장발생을 위해서 직경이 290 mm 이상인 3-축의 헬름홀쯔 코일을 사용하여 코일 중심 ${\pm}30mm$ 범위에서 자기장의 분포의 균일도가 0.2 % 이내가 되게 하였다. 비자성실험실이 아닌 일반실험실에서도 실험이 가능하게 소형의 헬름홀쯔 코일과 3-축의 마그네토미터를 사용, 환경자기장(지구자기장+건축물에 의한 자기장)을 보상하고 시험하고자하는 자기장을 컴퓨터 소프트웨어로 제어를 할 수 있게 시험 장치를 고안하였다. 제작된 장치는 자기장을 0.2 % 정확도로, 직각도를 $0.2^{\circ}$, 환경자기장을 10 nT 이하로 보상할 수 있었다. 또한 제작된 장치의 성능검증을 위하여 상용의 방위각센서에 대하여, 그 특성을 측정하여보았다.
최근 널리 개발되고 있는 디지털형 지자기 감지형 컴퍼스의 전자장에서의 다양한 성능을 펑가하기 위한 3축형 인공자장발생장치를 실험적으로 제작하고, 그 성능 특성을 검토한 결과는 다음과 같다. 1. 3축형 인공자장발생장치의 X,Y,X 각축에 대한 자력의 변화는 전류의 증가에 따라 선형적으로 증가하였고, 측정치는 이론치와의 비교에서도 그 차의 평균 범위가 0.33~1.93$\uT$로 이론치와 거의 일치하여 제작된 인공자장발생장치의 성능은 양호한 것으로 판단된다. 2. 헬름홀츠 코일내의 가장자리에서는 다소 불규칙한 자력의 변화가 발생하였지만, 중심으로 갈수록 그 변동이 안정되는 경향을 나타내었다. 3. 자기 컴퍼스의 제진특성의 측정치와 이론치와의 비교에서 수평자력 0.30gauss 및 0.40gauss 에서는 성능이 양호한 것으로 판단되나, 수평자력 0.50gauss 에서는 다소 큰 차이가 나타내어 0.40gauss 이상의 비교적 높은 자력에서는 신뢰도가 낮은 것으로 판단되었다. 4. 0.30gauss 의 자장 속에서 측정된 수반각은 1rpm의 회전속도에서 1$\circ$로서 이 값은 국제성능 표준규격(6 $\circ$미만)에 적합하였다.
본 논문은 차량감지를 위해 자기센서를 이용하여 자기신호를 측정하고 형상을 분석한 결과에 관한 것이다. 자기센서는 하니웰사의 MR센서를 이용하였고, 센서의 성능을 알아보기 위해 3축의 길이가 1.2 m인 자기장 발생장치를 제작하여 자기장 감지능력을 측정하였다. 차량감지는 주행차로와 비 주행차로에 센서를 설치한 후 감지여부와 차체의 크기가 다른 7개 차량에 대해서 자기장을 측정하였다. 또한 SUV와 소형 차량의 주차구역과 비 주차구역에 센서를 설치하고 자기장 형상을 분석하였다. 마지막으로 차량의 각 부분별 자기장 형상을 측정하였다. 측정 결과 주행차로에 자기장 형상은 비 주행차로의 경우보다 자기장 첨두치가 크며 복잡한 형상을 보여 센서의 설치 위치로 주행차로와 주행차의 방향을 구분할 수 있었으며, 차체가 클수록 자기장의 변화가 커서 차량 종류를 식별할 수 있었다. 또한 차량의 각 부분별 자기장의 변화를 측정하여 형상을 분석하였다.
This paper describes design results of the measurement system to test the properties of broadband AC magnetic field sensors used in weapon system. This measurement system consists of 3-axis helmholtz coil, signal generator, signal amplifier, sensor data acquisition unit and measurement & analysis controller including the operating software. This system is able to measure various properties of AC magnetic field sensor such as sensitivity, linearity and dynamic response in the frequency of 1 Hz to 10 kHz. The performance of this system was verified by measuring and analyzing the property of a MAG 639, standard magnetic field sensor of bartington instruments, with this developed system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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