KR100810732B1 - 캡슐형 내시경 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환자 내부의 장기를 촬영하기 위한 것으로 보다 자세하게는, 환자의 장기 내에서 원활하게 움직일 수 있도록 하여 환자의 장기를 좀 더 용이하게 촬영할 수 있는 캡슐형 내시경에 관한 것이다.

본 발명은 환자의 장기로부터 영상을 촬영하기 위한 촬영수단, 촬영수단을 통해 촬영된 영상을 환자의 체외로 전송하기 위한 통신수단 및 자석을 포함하여 외부로부터 회전하며 인가되는 자기장에 의해 장기 내에서 회전하면서 진행하는 본체; 및 본체의 회전방향과는 무관하게 나선운동을 발생시켜 본체를 일정 방향으로 전진시키는 블레이드;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 캡슐형 내시경의 외면에 굽힘 변형이 가능한 블레이드를 구비하여 내시경이 어느 방향으로 회전하든지 일정 방향으로 전진하도록 하는 나선 돌기를 형성할 수 있으므로 장기의 꼬임과 같은 문제를 일으키지 않고 캡슐형 내시경을 계속 한 방향으로 전진시킬 수 있다.

나아가, 이물질이 많은 장기 내부에서도 나선 돌기가 원활히 변환할 수 있어, 악조건 하에서도 사용자의 의도에 따른 원활한 이동이 가능한 장점이 있다.

내시경, 자력, 회전, 나선 돌기, 장 꼬임

Description

캡슐형 내시경 장치{Capsule type endoscope}

본 발명은 환자 체내의 장기를 촬영하기 위한 것으로 보다 자세하게는, 환자의 장기 내에서 원활하게 움직일 수 있도록 하여 환자의 장기를 좀 더 용이하게 촬영할 수 있는 캡슐형 내시경에 관한 것이다.

내시경은 환자의 내장장기 또는 체강 내부를 직접 보기 위해 제작된 의료기구로서, 수술이나 부검을 통하지 않고도 해당 장기에 직접 삽입하여 병변을 알아볼 수 있도록 고안되었다.

이러한 내시경은 보통 한 개의 통으로 되어 있어서 장기를 직접 육안으로 볼 수 있는 형태나 렌즈시스템을 이용한 형태, 소형 카메라를 직접 장기에 삽입하는 형태 또는 광섬유를 이용한 형태 등이 있으며, 이 중 소형 카메라를 직접 장기에 삽입하는 형태는 환자 체내에 소형 카메라를 투입하여 직접 장기의 점막 등을 촬영함으로써 미세한 병변을 발견 또는 진단하도록 이용되고 있다.

근래에는 소형 배터리와 촬영수단과 통신수단을 갖춘 캡슐형 내시경이 이용되고 있는데, 종래의 캡슐형 내시경은 경구를 통해 환자에게 투입될 경우 장기의 연동운동에 의해 식도, 위, 소장, 대장을 지나 체외로 배출될 때까지 이동하면서 자신이 통과했던 장기의 내부를 촬영하여 영상신호를 체외로 송신하게 된다.

이렇게 종래의 기술에 따른 캡슐형 내시경은 스스로 이동하지 못하고 환자의 연동운동에 의존하여 이동되고 있을 뿐이므로, 사용자가 종래의 캡슐형 내시경을 통해 병변부위를 발견했다 하더라도 캡슐형 내시경의 위치를 고정하여 정밀 관찰하거나 의심 부위를 다시 살펴보기 위해 캡슐형 내시경의 위치를 되돌리는 것은 불가능하였다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 올림퍼스 사(社)에서는 비접촉방식으로 환자 체외에서 캡슐형 내시경의 위치를 강제 이동시킬 수 있도록 캡슐형 내시경의 내부에 자석을 삽입하고 환자 체외에서 전자석을 통해 캡슐형 내시경을 회전시키면서 장기의 경로를 따라 캡슐형 내시경의 위치를 사용자의 의도대로 조정할 수 있는 기술을 특허 출원한바 있다(출원번호 JP 2005-58430, 이하 '종래 발명1'이라 함).

종래 발명1에 의하면 캡슐형 내시경의 외피에 고정 나선 돌기를 형성하여 캡슐형 내시경의 회전방향에 따라 전진 또는 후진할 수 있도록 하고 있다.

이러한 종래 발명1은 외부의 전자석을 이용하여 캡슐형 내시경의 회전운동을 유발시키는 데, 이 종래 발명1의 경우, 인체 장기 내에서 캡슐형 내시경을 전진 또는 후진시킬 때 의도한 효과가 발휘될 수 있지만, 캡슐형 내시경의 전진을 위한 회전방향이 예를 들어 오른나사 구조와 같이 확고부동하게 정해져 있기 때문에, 만일 캡슐형 내시경이 장기에 점착되었을 경우 캡슐형 내시경을 계속 한 방향으로 전진시키고자 하면 캡슐형 내시경의 회전에 의해 환자의 장기가 꼬일 수도 있고 나아가 장기를 훼손할 수도 있는 문제점이 있었다.

이때 장기의 꼬임을 풀기 위해서는 캡슐형 내시경을 반대방향으로 회전시켜야하므로 캡슐형 내시경은 후진하게 된다. 따라서 장기의 꼬임을 방지하면서 캡슐을 전진시키는 것은 불가능하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 캡슐형 내시경의 외피에 형성되는 나선 돌기의 방향을 별도의 구동장치 없이도 오른나사 방향 또는 왼나사 방향으로 자유로이 바꿀 수 있도록 함으로써 캡슐형 내시경이 장기와 점착되어 꼬임이 일어날 경우 꼬임을 풀기 위해 캡슐형 내시경의 회전방향을 반대로 바꾸더라도 캡슐형 내시경을 동일한 방향으로 전진할 수 있도록 하는 기술을 출원한바 있다(출원번호 10-2006-0097365, 이하 종래 발명2라 함).

그러나 상기 종래 발명2는 캡슐형 내시경의 외부에 형성되는 회전 링이 장기 내부의 이물질에 의해 고착되어 원활히 회전 또는 이동하지 못할 수 있어, 이로 인해 나선 돌기를 제대로 형성하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 위에서 설명한 종래 발명1 및 종래 발명2의 문제점을 해결하기 위한 것으로 나선 돌기의 방향을 별도의 구동장치 없이 바꿀 수 있으면서, 어떤 방향으로 회전하든 회전방향과 무관하게 일정방향으로 전진이 가능한 것은 물론, 종래 발명2의 '회전 링'을 없앰으로써 이물질이 많은 장기 내에서도 원활히 작동할 수 있으며, 나아가 구조가 단순화된 캡슐형 내시경 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 환자의 장기로부터 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상을 환자의 체외로 전송하며, 외부로부터 회전하며 인가되는 자기장에 의해 장기 내에서 회전하여 진행하는 본체와; 상기 본체의 외부 표면에 일측이 고정되어 구비되며, 상기 본체의 회전방향과는 무관하게 나선운동을 발생시켜 상기 본체를 일정 방향으로 전진시키는 블레이드;를 포함한다.

이러한 구조를 통해 본 발명은 본체를 어느 방향으로 회전시키더라도 나선운동을 통해 한 방향으로 전진할 수 있다.

여기서, 상기 블레이드는, 본체의 외부 표면에 일측이 고정되며, 본체의 회전 방향에 따라 유연하게 나선 돌기를 형성할 수 있도록 환자의 장기 벽과 접촉하여 발생하는 마찰력에 의해 굽힘 변형이 가능할 정도의 유연한 재질로 이루어진 것 이 바람직하다.

이때, 상기 블레이드의 단면은, 일자형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.

이러한 구성을 통해 본 발명은 길이방향으로는 잘 미끄러지고 횡방향으로는 잘 미끄러지지 않도록 블레이드를 구성하여 본체의 회전방향에 상관없이 상기 본체를 동일한 방향으로 전진시키는 나선 돌기를 형성할 수 있다.

그리고, 상기 블레이드는 연속적인 나선 운동이 가능하도록 서로 일정 간격으로 여러 개가 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 자석은 양극이 본체의 길이방향과 수직 방향이 되도록 적어도 하나 이상 구비되며, 둘 이상 구비될 경우 각 자석은 같은 자계방향을 갖도록 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 구조로 본체의 길이방향 전후에 구비되면 외부로부터 인가되는 자기장의 회전에 따라 본체에 작용하는 회전력을 증가시키거나 정렬모멘트(align moment)를 높이는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 캡슐형 내시경의 외면에 굽힘 변형이 가능한 블레이드를 구비하여 내시경이 어느 방향으로 회전하든지 일정 방향으로 전진하도록 하는 나선 돌기를 형성할 수 있으므로 장기의 꼬임과 같은 문제를 일으키지 않고 캡슐형 내시경을 계속 한 방향으로 전진시킬 수 있다.

또한, 블레이드의 굽힘 방향을 조절하기 위해 종래 기술에서 이용되던 회전 링과 같은 별도의 구성이 필요하지 않으므로 구조가 간단하여 대량생산에 적합하 다.

나아가, 이물질이 많은 장기 내부에서도 나선 돌기가 원활히 변환할 수 있어, 악조건 하에서도 사용자의 의도에 따른 원활한 이동이 가능한 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치의 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치(100)는 본체(110)와 블레이드(120)를 포함한다.

본체(110)는 환자의 장기로부터 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상을 환자의 체외로 전송하며, 외부로부터 회전하며 인가되는 자기장에 의해 장기 내에서 회전하여 진행한다. 이를 위해 본체(110)는 내부에 촬영수단인 카메라와 통신수단 및 이들의 작동을 위한 배터리를 포함할 수 있다. 여기서, 본체(110)는 인체에 무해한 소재를 이용하여 원통 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 통해 본체가 환자의 경구로 투입될 경우 상기 카메라가 상기 환자의 장기를 촬영하게 되며, 상기 통신수단은 상기 카메라를 통해 촬영된 영상을 외부의 수신장치로 송신하게 되는 것이다.

또한, 본체(110)는 외부로부터 회전하며 인가되는 자기장에 의해 본체가 장기 내에서 회전하면서 한 방향으로 전진할 수 있도록 자석을 구비한다.

여기서, 상기 카메라는 소형의 CCD 또는 CMOS카메라로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 본체(110)의 진행방향에 구비될 수 있으나 발명을 실시하는 자의 의도에 따라 본체의 양단에 모두 구비될 수도 있다.

나아가, 상기 통신수단은 무선통신을 통해 상기 카메라로부터 촬영된 환자의 장기 영상을 외부의 수신장치로 전송한다.

이러한 통신수단은 현재 널리 이용되고 있는 블루투스나 지그비 또는 알에프통신 등이 이용될 수 있으나, 반드시 여기 한정되는 것은 아니며 무선통신을 통해 카메라로부터 촬영된 영상을 전송할 수 있다면 어떠한 구성이라도 적용가능하다.

위에서 언급한 상기 카메라, 상기 통신수단 및 상기 배터리는 종래 발명1 및 2 등을 통해 이미 공지된 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

자석(112)은 본체의 내부에 구비되며, 영구자석 또는 전자석이 이용될 수 있다. 만일 전자석이 이용될 경우에는 상기 배터리의 전력을 이용하여 동작할 수 있다.

이러한 자석(112)은 디스크, 링 또는 사각 형태로 양극(N/S극)이 본체(110)의 길이방향 즉, 본체(110)가 회전하는 회전방향의 중심인 회전축과 수직 방향이 되도록 구비되는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 통해 외부로부터 회전하는 자기장이 인가되거나, 자극이 일정 속도로 회전하면 본체는 내부에 구비된 자석에 의해 마치 전기 모터의 회전자와 유사하게 회전하게 되는 것이다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자석의 배열이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 자석이 본체의 대략 중앙부에 구비될 수 있으며, 좀 더 바람직하게는 본체의 길이방향 전후에 구비되어 인체 외부로부터 인가되는 자기장의 회전에 따라 본체에 작용하는 회전력을 증가시키거나 정렬모멘트(align moment)를 높일 수 있다.

이때, 자석(112)이 두 개 이상 구비될 경우 본체(110)의 원활한 회전운동을 위해 각 자석이 동일한 자계방향을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

블레이드(120)는 본체(110)의 외부 표면에 일측이 고정되어 구비된다. 이러한 블레이드(120)는 본체와 별개로 제작된 뒤 단순히 접착면(블레이드의 일측)에 접착제를 도포하여 부착될 수도 있고, 본체(110)의 표면에 일정 깊이의 홈(미도시)을 형성하고 이러한 홈의 내부에 접착제를 도포한 뒤 블레이드의 일측을 삽입하여 고정하는 것도 가능하다.

또한, 블레이드(120)와 본체(110)의 결합방법은 위에 언급한 것에 한정되지 않으며, 나사와 같은 결합부재(미도시)를 이용하거나, 본체와 일체로 성형하여 형성하는 것도 가능하다.

이러한 구조를 통해 본 발명에서는 블레이드가 외력에 의해 본체(110)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 블레이드(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 일정 간격으로 여러 개 구비되는 것이 바람직한데, 이러한 구조를 통해 본 발명은 블레이드(120)가 캡슐형 내시경 장치(100)에 대해 연속적인 나선 운동을 형성할 수 있도록 한다.

이러한 블레이드(120)는 단면이 일자형 또는 삼각형과 같은 다각형의 형태를 갖도록 형성되어 블레이드(120)가 장기 내벽을 길이방향으로는 잘 미끄러지면서 횡방향으로는 잘 미끄러지지 않도록 함으로써, 외부 자계에 의해 본체(110)가 회전하면 장기 벽면의 마찰력에 의해 소정의 각도로 굽힘 변형되어 나선 돌기를 형성하는 것으로 실리콘, 고무 또는 플라스틱 박판 등의 재질로 이루어질 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 상기 소정의 각도는 블레이드(120)의 탄성계수에 따라 변화되는 것으로 발명을 실시하는 자의 의도에 따라 달라질 수 있다.

삭제

또한, 본 발명은 종래 발명2의 '회전 링'과 같이 본체와 미끄럼 접촉을 하는 틈새에 이물질이 끼일 경우 정상적인 동작이 불가능한 별도의 부품을 이용하지 않으므로, 환자의 장내에 이물질이 존재하더라도 나선 돌기를 용이하게 형성하여 원활하게 움직일 수 있다.

도 3에는 이러한 원리에 따라 오른나사 또는 왼나사 방향으로 나선 돌기가 형성된 본 발명의 캡슐형 내시경 장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 본체(110)의 길이방향을 중심축으로 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전할 경우 블레이드(120)가 이에 따라 오른나사 또는 왼나사 방향으로 나선 돌기를 형성하게 되며, 나선 돌기가 형성된 상태에서 본체(110)가 계속하여 회전하게 되면 본체(110)는 나선 돌기에 의해 나선운동하게 됨에 따라 전진하게 된다.

한편, 이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치의 이용방법을 설명하기로 한다. 설명에서 있어서, 도 1 내지 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 구성을 지칭한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 캡슐형 내시경 장치(100)를 환자의 경구를 통해 투입한 이후, 도 4 또는 도 5에 도시된 바와 같이, 외부에서 3축 헬름홀츠 코일과 같은 전자석(10), 또는 영구자석(20)을 이용하여 캡슐형 내시경 장치(100)에 회전하는 자기장을 인가한다.

이때, 캡슐형 내시경 장치(100)의 내부에 구비된 자석(112)이 외부에서 인가되는 회전 자기장에 반응하여 전기 모터의 회전자와 유사하게 회전하게 된다.

이렇게 캡슐형 내시경 장치(100)가 환자의 내부에서 회전하게 되면 블레이드(120)는 장기의 내벽면과 접촉하면서 소정 각도로 굽힘 변형되어 나선 돌기를 형성한다.

부연하여 설명하면, 캡슐형 내시경 장치(100)가 본체(110)의 길이방향을 중심축으로 하여 시계방향 회전을 할 경우 블레이드(120)는 굽힘 변형을 통해 왼나사 형태가 되며, 반대로 반 시계방향 회전을 하면 블레이드(120)는 오른나사 형태가 되는 것이다.

이와 같이, 블레이드(120)가 굽힘 변형을 함으로써 왼나사 형태 또는 오른나사 형태와 같은 나선 돌기가 형성되면 캡슐형 내시경 장치(100)는 회전하면서 나선 운동을 하게 되며 이에 따라 전진하면서 장 내를 이동하게 된다.

이때 만일 캡슐형 내시경 장치(100)가 시계방향으로 회전하다가 장 내에 점착되어 장기가 꼬이기 시작할 경우 외부의 전자석(10) 또는 영구자석(20)을 통해 반대 방향으로 회전하는 자계를 형성함으로써 캡슐형 내시경 장치(100)를 반 시계방향으로 회전시킬 수 있다.

이렇게 캡슐형 내시경 장치(100)의 회전방향이 변경되면 블레이드(120)의 굽힘 변형에 의해 형성되는 나선 돌기의 방향이 바뀜과 동시에 장의 꼬임도 풀리므로 캡슐형 내시경 장치(100)를 계속 한방향으로 전진시킬 수 있게 된다.

만일 이미 촬영되었던 장기를 다시 관찰하기 위해 본 발명의 캡슐형 내시경 장치(100)를 후진시키려 한다면, 본체(110)를 피치 또는 요우 방향으로 회전시켜 전진방향을 수정한 다음 이동시킴으로써 그 목적의 달성이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치의 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자석의 배열을 개략적으로 도시한 개요도,

도 3은 도 1에 도시된 캡슐형 내시경 장치의 구동을 개략적으로 도시한 개요도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치의 구동방법을 개략적으로 도시한 개요도,

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 캡슐형 내시경 장치의 구동방법을 개략적으로 도시한 개요도이다.

Claims (8)

1. 환자의 장기로부터 영상을 촬영하고, 촬영된 상기 영상을 환자의 체외로 전송하며, 외부로부터 회전하며 인가되는 자기장에 의해 장기 내에서 회전하여 진행하는 본체와;

   상기 본체의 외부 표면에 일측이 고정되어 구비되며, 상기 본체의 회전방향과는 무관하게 나선운동을 발생시켜 상기 본체를 일정 방향으로 전진시키는 블레이드;를 포함하는 캡슐형 내시경 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드는,

   적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 블레이드는,

   서로 일정 간격으로 여러 개 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드는,

   일자형의 단면을 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드는,

   다각형의 단면을 갖도록 구비되는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경 장치.
7. 삭제
8. 삭제

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