KR100892239B1 - 내시경, 그를 구비한 내시경 시스템 및 내시경 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내시경, 그를 구비한 내시경 시스템 및 내시경 제어방법에 관한 것으로, 상기 내시경은 영상정보를 촬영하는 촬영유닛이 장착되고 캡슐 형태로 형성되는 본체, 및 상기 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절하도록 형성되는 부력조절장치를 포함한다. 이에 의하여 여러 종류의 내장(內臟)을 보다 정밀하게 촬영하는 내시경 및 그를 구비한 내시경 시스템이 구현된다.

내시경, 캡슐, 부력

Description

내시경, 그를 구비한 내시경 시스템 및 내시경 제어방법{ENDOSCOPE, ENDOSCOPE SYSTEM HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD OF ENDOSCOPE}

본 발명은 인간 또는 동물의 내장(內臟)의 영상정보를 촬영하는 내시경에 관한 것이다.

종래에는 수술 또는 부검(剖檢)을 하지 않고서는 인간 또는 동물의 내장을 볼 수 없었다. 그러나 의료 및 과학기술의 발달에 따라 내장 또는 체강(體腔) 내부의 병변(病變)을 직접 볼 수 있는 장치가 개발되었고, 그 중의 하나가 내시경이다.

내시경에는 카메라를 직접 장기에 삽입하는 형 또는 유리섬유를 사용한 파이버스코프 등이 가장 많이 사용되고 있다. 그러나 상기 카메라형이나 파이버스코프형 내시경은 검사 대상자의 고통과 메스꺼움을 동반하고, 소장 등은 촬영하기 어려워 사용상 제약을 가지고 있다. 또한 상기 카메라형이나 파이버스코프형 내시경은 소장 등과 같은 소화기관의 검사가 어려운 단점이 있다.

최근에는 상기 문제점을 해결하고자, 내시경 기술 개발에 있어서 하드웨어 및 소프트웨어적으로 새로운 시도들이 많이 진행되고 있다.

상기 시도들에 더하여 환자가 느끼는 불편함이나 고통을 유발하지 않도록 하는 캡슐형태로 이루어지고, 여러가지 내장의 종류를 검사할 수 있는 내시경 및 내시경 제어방법이 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은, 검사 대상자의 고통을 방지 또는 완화하면서도 검사자가 제어할 수 있는 내시경, 내시경 시스템 및 내시경 제어방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 보다 정밀하게 내장을 촬영할 수 있는 내시경, 내시경 시스템 및 내시경 제어방법을 제공하는 것에 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 내시경은 본체 및 부력조절장치를 포함한다. 본체는 캡슐 형태로 형성되고, 본체에는 영상정보를 촬영하는 촬영유닛이 장착된다. 부력조절장치는 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절하도록 형성된다.

본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 내시경 시스템은 상기 내시경 및 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 상기 내시경을 제어하도록 형성된다. 내시경 시스템은 검사 대상자가 앉을 수 있는 의자를 더 포함할 수 있다. 의자는 서로 직교하는 축들에 대하여 각각 회전가능하도록 형성된다. 내시경 시스템은 내시경에서 송신되는 신호를 수신하는 수신패드를 더 포함할 수 있다. 수신패드는 검사 대상자의 전면 및 후면에 각각 부착된다.

본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 부력조절장치는 구동축이 축방향으로 회 전하도록 형성되는 구동유닛을 포함한다. 부력조절장치는 구동축의 회전에 의하여 서로에 대해 상대이동 가능하도록 연결되는 제1 및 제2 케이스를 포함한다. 제1 및 제2 케이스는 어느 하나가 다른 하나에 삽입되고, 구동축은 제2 케이스가 회전하도록 제2 케이스와 연결될 수 있다. 부력조절장치는 제2 케이스의 회전을 제1 케이스의 삽입 방향의 직선이동으로 변환시키도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 제2 케이스의 외주에는 돌출핀이 형성된다. 제1 케이스의 내주에는 돌출핀이 삽입되는 삽입홈이 형성된다. 삽입홈은 적어도 일부가 제2 케이스의 회전 중심축에 대하여 경사지도록 형성된다. 삽입홈은 제1 및 제2 회전홈, 연결홈을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 회전홈은 돌출핀이 무한 회전가능하도록 제1 케이스의 원주방향으로 형성되고, 서로 이격되게 배치된다. 연결홈은 제1 및 제2 회전홈을 연결시키며, 제1 케이스의 나선방향으로 형성된다. 제1 및 제2 회전홈과 연결홈이 교차되는 부분은 구동축의 회전 방향에 따라 돌출핀의 이동 경로를 변화시키도록 형성될 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 내시경은 본체에 장착되는 선회장치를 더 포함한다. 선회장치는 본체를 선회시키도록 형성된다. 선회장치는 추진유닛 및 보호유닛을 포함할 수 있다. 추진유닛은 구동축과 연결되고, 회전에 의하여 상기 본체를 추진시키도록 형성된다. 보호유닛은 추진유닛을 내장하도록 형성된다. 보호유닛에는 추진유닛이 내장되는 공간을 외부와 연통시키는 복수의 관통공들이 형성된다. 복수의 관통공들은 구동축에 대하여 비대칭적으로 배치된다.

또한 상기한 과제를 실현하기 위하여 본 발명은 내시경의 제어방법을 개시한 다. 내시경의 제어방법은 본체를 위치시키는 단계, 부피를 확장시키는 단계, 촬영하는 단계 및 부피를 축소시키는 단계를 포함한다. 본체를 위치시키는 단계는 검사 대상에 물을 채우고, 캡슐 형태로 형성되는 내시경의 본체를 검사대상에 위치시킨다. 부피를 확장시키는 단계는 부력을 증가시키도록 캡슐 형태로 형성되는 내시경 본체의 부피를 확장시킨다. 촬영하는 단계는 검사 대상의 영상을 촬영한다. 부피를 축소시키는 단계는 본체의 부피를 축소시킨다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 부피를 확장 및 축소시키는 단계는 각각 회전운동을 발생시키는 단계 및 길이를 가변시키는 단계를 포함한다. 회전운동을 발생시키는 단계는 에너지 변환을 통하여 회전운동을 발생시킨다. 길이를 가변시키는 단계는 회전운동을 직선이동으로 변환시켜 본체의 길이를 가변시킨다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 내시경의 제어방법은 본체를 선회시키는 단계를 더 포함한다. 선회시키는 단계는 본체를 추진시키고 상기 추진 방향과 교차하는 방향으로 힘을 가하여 상기 본체를 선회시킨다. 상기 선회시키는 단계는 유동을 발생시키는 단계 및 유동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 유동을 발생시키는 단계는 상기 회전운동과 같은 방향으로 회전하는 추진유닛에 의하여 유동을 발생시킨다. 유동을 제어하는 단계는 상기 유동이 상기 회전 중심축과 교차하는 방향으로 상기 본체에 힘을 가하도록 상기 유동을 제어한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 내시경 제어방법은 검사 대상에 물 을 채우고 내시경의 부력을 조절함에 따라 위를 보다 정밀하게 촬영할 수 있게 한다.

또한 본 발명에 관련된 내시경은 부력조절장치를 통하여 내장 안에서 중력의 반대방향으로 이동할 수 있다. 이를 통하여 인간 또는 동물의 내장 중 큰 부피를 가지는 위를 촬영할 수 있게 된다. 또한 본 발명에 관련된 내시경은 추진유닛을 통하여 이동 가능하고, 선회장치를 통하여 방향전환을 할 수 있다. 이를 통하여 정밀하게 내장을 촬영할 수 있는 내시경이 구현된다.

또한 본 발명에 관련된 내시경은 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절함에 따라, 작은 부피로 용이하게 삼킬 수 있고, 영상촬영시에는 부피가 확장되고, 촬영이 끝난 후에 다시 작은 부피로 외부로 배출될 수 있다. 또한 이를 통하여 검사 대상자의 고통이 완화 또는 방지된다.

또한 본 발명에 관련된 내시경 시스템은 원격으로 제어되는 컨트롤러와 복수의 축에서 각각 제어되는 의자를 통하여 보다 정밀하게 내장을 촬영할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내시경, 그를 구비한 내시경 시스템 및 내시경의 제어방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 시스템(100)이 내시경 검사에서 운용되는 모습을 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 내시경(110)이 검사대상에 위치한 모습을 나타내는 개념도이다.

내시경(110)은 검사 대상인 인간 또는 동물의 내장에 위치할 수 있는 형태, 예를 들어 캡슐 형태로 형성된다. 본 도면들을 참조하면, 검사 대상에는 소화기관 중 부피가 상대적으로 큰 위(101, stomach, 胃)가 포함될 수 있다.

도 2를 참조하면, 위(101)에는 물이 채워지고 물에는 내시경(110)이 위치한다. 내시경(110)은 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절하도록 형성된다. 부력을 증가시킴에 의하여 내시경(110)은 물 위에 배치될 수 있다. 이하 본 명세서에서는 위에 물이 채워지는 것을 예시하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 여러 종류의 유체, 예를 들어 액체 약품 등이 상기 물을 대신할 수 있다.

내시경(110)에는 영상정보를 촬영하는 촬영유닛(111, 도 5a 참조)이 장착된다. 촬영유닛(111)을 통하여 위(101)의 내부가 촬영되고 이를 통하여 위(101)의 병변이 확인될 수 있다.

도 1을 참조하면, 내시경 시스템(100)은 상기 내시경(110)을 제어하도록 형성되는 컨트롤러(120)를 포함한다.

컨트롤러(120)는 내시경(110)에 동작을 제어하는 신호를 송신하도록 형성된다. 컨트롤러(120)는 촬영된 영상을 실시간 저장 및 판독하도록 형성될 수 있다. 컨트롤러(120)에는 사용자 입력부(121), 모니터(122) 등이 배치될 수 있다.

사용자 입력부(121)는 사용자가 상기 제어 신호에 대응하는 정보를 입력할 수 있도록 형성된다. 모니터(122)는 촬영된 영상 또는 상기 제어신호에 대응하는 영상정보를 디스플레이하도록 형성된다.

내시경 시스템(100)은 검사 대상자가 앉을 수 있는 의자(130)를 포함한다.

의자(130)는 서로 직교하는 축들(X, Y, Z)에 대하여 각각 회전가능하도록 형성된다. 상기 회전은 구동모터 및 힌지결합 등에 의하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 의자의 하단부에는 축들(X, Y, Z)에 대하여 각각 회전가능한 결합인 힌지결합들이 형성되고, 힌지결합들에는 축들(X, Y, Z)에 대하여 각각 회전하는 구동모터들이 장착될 수 있다.

컨트롤러(120)에는 축들(X, Y, Z)에 대한 회전을 제어하는 조정기(123)가 배치될 수 있다. 의자(130)는 조정기(123)의 움직임에 대응하여 3축(X, Y, Z)으로 회전하도록 형성된다.

의자(130)와 조정기(123)가 대응되는 구조를, 예를 들어 설명한다. 조정기(123)는 자유단이 X축 및 Y축 방향으로 각각 이동가능하도록 형성된다. 조정기(123)의 자유단이 각각 X축 및 Y축 방향으로 이동함에 따라 의자(130)는 X축 및 Y축을 중심으로 회전하도록 형성된다.

조정기(123)에 인접하게 회전운동 버튼(124)가 배치될 수 있다. 의자(130)는, 회전운동 버튼(124)을 누름과 함께 조정기(123)의 자유단을 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키면, Z축을 중심으로 회전하도록 형성된다.

상기 의자(130)를 포함하는 내시경 시스템(100)은 3축으로 의자(130)의 각도가 제어됨에 따라 다른 각도에서 위(101)를 다양하게 촬영할 수 있다.

도 3은 도 1의 내시경(110)에서 송신하는 영상정보를 수신하는 수신장치(140)를 나타내는 개념도이다.

수신장치(140)는 수신기(141) 및 수신패드(142)를 포함한다.

수신패드(142)는 내시경(110)에서 송신되는 신호를 수신하도록 형성된다. 상기 신호는, 예를 들어 위를 촬영한 영상정보, 내시경(110)의 동작정보 등에 대응하는 신호가 될 수 있다.

수신패드(142)는 검사 대상자의 몸에 부착할 수 있도록 형성된다. 본 도면을 참조하면, 수신패드(142)는 몸의 전면 및 후면에 각각 부착될 수 있도록 복수로 구비된다. 이를 통하여 수신패드(142)는 모든 방향에 대해서 내시경(110)에서 송신되는 신호를 원활하게 수신할 수 있게 된다.

수신기(141)는 수신패드(142)가 수신한 신호를 처리하도록 형성된다. 예를 들어, 수신패드(142)는 수신기(141)와 전기적으로 연결되고, 상기 신호를 신호에 대응하는 정보로 변환시키도록 형성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명과 관련한 내시경 제어방법을 나타내는 흐름도들이다.

내시경 제어방법에 따르면, 먼저 검사 대상에 물을 채우고 캡슐 형태로 형성되는 내시경의 본체를 위치시킨다(S100). 이는 검사 대상자가 물을 마시고, 내시경을 삼킴에 의하여 이루어진다.

도 4a를 참조하면, 상기 내시경은 부피를 확장시키는 단계(S200)에서 본체의 부피를 확장시키고, 이를 통하여 내시경의 부력이 증가한다. 부피를 확장시키는 단 계(S200)는 회전운동을 발생시키는 단계(S210) 및 길이를 가변시키는 단계(S220)를 포함할 수 있다.

회전운동을 발생시키는 단계(S210)는 에너지 변환을 통하여 회전운동을 발생시킨다. 예를 들어 설명하면, 구동축이 축방향으로 회전하도록 형성되는 구동유닛 및 배터리가 본체에 장착된다. 배터리의 전기에너지는 구동유닛에 의하여 운동에너지로 변환된다. 상기 구동유닛은, 예를 들어 전기모터가 될 수 있다.

길이를 가변시키는 단계(S220)는 회전운동을 직선이동으로 변환시켜 본체의 길이를 가변시킨다. 예를 들어 설명하면, 본체는 제1 및 제2 케이스를 포함하고, 제1 및 제2 케이스는 구동축이 일방향으로 회전하면 상기 본체의 길이를 증가시키는 방향으로 서로에 대해 상대이동하도록 연결된다.

본체의 길이가 증가함에 따라 본체의 부피가 확장되면서 부력이 증가한다. 부력의 증가는 내시경이 위 속에 차 있는 물 위로 떠 오르게 한다.

내시경이 물 위로 떠 오르면, 내시경에 부착된 촬영유닛을 통하여 검사 대상의 영상을 촬영한다(S300). 상기 검사 대상은, 예를 들어 위벽 등이 될 수 있다.

위속의 물이 소화됨에 따라, 내시경은 상부의 위벽을 촬영하다가 점점 아래로 내려와 하부의 위벽을 촬영하게 된다.

위벽의 촬영이 끝나면, 상기 본체의 부피를 축소시킨다(S400). 부피를 축소시는 단계(S400)는 회전운동을 발생시키는 단계(S410) 및 길이를 가변시키는 단계(S420)를 포함할 수 있다.

회전운동을 발생시키는 단계(S410)는 에너지 변환을 통하여 본체의 부피를 확장시키는 단계(S200)의 회전과 반대방향으로 회전운동을 발생시킨다. 길이를 가변시키는 단계(S420)는 상기 반대방향 회전운동을 직선이동으로 변환시켜 본체의 길이를 감소시킨다. 부피가 축소된 내시경은 자연스럽게 소화기관을 따라 외부로 배출된다.

도 4b를 참조하면, 내시경 제어방법은 본체를 선회시키는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다. 선회시키는 단계(S500)는 본체를 추진시키고 상기 추진 방향과 교차하는 방향으로 힘을 가하여 본체를 선회시킨다. 예를 들어, 선회시키는 단계(S500)는 상기 회전운동의 회전 중심축 방향으로 가해지는 힘과 회전 중심축과 교차하는 방향으로 가해지는 힘을 발생시켜 본체를 선회시킨다.

선회시키는 단계(S500)는 유동을 발생시키는 단계(S510) 및 유동을 제어하는 단계(S520)를 포함할 수 있다.

유동을 발생시키는 단계(S510)는 상기 회전운동과 같은 방향으로 회전하는 추진유닛에 의하여 유동을 발생시킨다. 추진유닛은, 예를 들어 프로펠러 등이 될 수 있다. 도시한 바와 같이, 추진유닛의 구동은 본체를 추진할 것인가를 검사자가 선택함에 의하여 이루어질 수 있다. 본체의 추진을 통하여 촬영하는 영상의 포커싱(forcusing)이 조절될 수 있다.

유동을 제어하는 단계(S520)는 상기 유동이 상기 회전 중심축과 교차하는 방향으로 상기 본체에 힘을 가하도록 상기 유동을 제어한다.

예를 들어, 상기 추진유닛을 내장하도록 형성되는 보호유닛을 본체에 장착한다. 보호유닛에는 추진유닛이 내장되는 공간을 외부와 연통시키고, 구동축에 대하 여 비대칭적으로 배치되는 복수의 관통공들이 형성된다.

위속에 있는 물은 어느 관통공을 통하여 추진유닛으로 유입되고 다른 관통공을 통하여 추진유닛에서 유출되는 유동을 이룬다. 관통공이 비대칭적으로 배치됨에 따라 유동은 상기 회전 중심축과 교차하는 방향으로 상기 본체에 힘을 가하게 되고, 이를 통하여 본체가 선회하게 된다. 상기와 같이 본체의 추진 및 선회를 제어함에 따라 위가 보다 정밀하게 촬영될 수 있다.

도시한 바와 같이, 본체의 선회 여부는 검사자의 선택에 의하여 이루어질 수 있다. 예를 들면, 추진유닛의 회전속도에 따라 본체의 선회가 결정될 수 있다. 추진유닛의 회전속도를 작게하면, 선회시키려는 힘이 작아서 본체는 직선방향으로 추진된다. 추진유닛의 회전속도를 크게하면, 선회시키려는 힘이 커지고 본체는 선회하게 된다.

이하 상기 내시경 제어방법에 의해 내시경 검사를 구현할 수 있는 내시경을 예를 들어 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 각각 도 1의 내시경(110)의 분해 사시도 및 분해 단면도이다.

내시경(110)의 본체에는 촬영유닛(111) 및 촬영보호유닛(112)이 장착된다. 촬영유닛(111)은, 예를 들어 카메라 모듈이 될 수 있다. 촬영보호유닛(112)은 촬영유닛을 보호하도록 촬영유닛을 내장하면서 본체에 장착된다. 도시한 바와 같이, 촬영보호유닛(112)은 돔 형태로 형성될 수 있다. 촬영보호유닛(112)은 광투과성 재질로 형성된다.

촬영유닛(111)과 인접하게 배터리(113)가 배치된다. 배터리(113)는 촬영유 닛(111)에 전기에너지를 공급한다. 배터리(113)는 충전가능하게 형성될 수 있다.

부력조절장치(150)는 제1 및 제2 케이스(151, 152), 구동유닛(153)을 포함한다.

촬영유닛(111) 및 배터리(113)은 상기 본체의 외관을 이루는 제1 케이스(151)의 일측에 내장된다. 제1 케이스(151)의 타측에는 제2 케이스(152)가 제1 케이스(151)와 서로에 대해 상대이동 가능하도록 연결된다.

제2 케이스(152)는 구동유닛(153)과 연결된다. 구동유닛은 배터리(113)와 전기적으로 연결되고, 구동축(153a)이 축방향으로 회전하도록 형성된다. 구동유닛(153)은, 예를 들어 전기모터 등이 될 수 있으며, 배터리의 전기에너지를 회전운동에너지로 변환시킨다. 구동유닛(153)은 구동축(153a)을 양 방향으로 회전시킬 수 있도록 형성된다.

제2 케이스(152) 및 구동유닛(153)은 각각 제3 케이스(114)에 내장된다. 제3 케이스(114)와 제2 케이스(152)은 마찰이 없도록 유격되게 배치된다.

제1 및 제2 케이스(151, 152)는 상기 구동축(153a)의 회전에 의하여 서로에 대해 상대이동하도록 형성된다.

제1 및 제2 케이스(151, 152)는 어느 하나가 다른 하나에 삽입된다. 본 도면들을 참조하면, 제2 케이스(152)가 제1 케이스(151)에 삽입되고, 구동축(153a)은 제2 케이스(152)가 회전하도록 제2 케이스(152)와 연결된다.

부력조절장치(150)는 제2 케이스(152)의 회전을 제1 케이스(151)의 삽입 방향의 직선이동으로 변환시키도록 형성된다. 제1 및 제2 케이스(151, 152)는 상기 직선이동에 의하여 삽입되는 정도가 가변되게 형성된다.

제1 및 제2 케이스(151, 152)는 보호 케이스(115)에 의하여 감싸진다. 보호 케이스(115)는 제1 및 제2 케이스(151, 152)의 삽입되는 정도의 변화에 따라 신축가능하도록 탄성재질로 형성된다. 도시한 바와 같이, 보호 케이스(115)는 상기 신축을 돕기 위하여 복수의 주름을 구비할 수 있다.

본체의 내부에는 제어부(미도시)가 형성될 수 있다. 제어부는, 예를 들어 회로기판의 형태로 이루어 질 수 있다. 제어부은 내시경(110)을 제어하는 컨트롤러(120, 도 1 참조)와 신호를 송수신하도록 형성될 수 있다. 제어부는 구동축(153a)의 회전속도 및 회전방향을 제어하도록 형성될 수 있다. 제어부는 촬영유닛(111)을 제어하도록 형성될 수 있다.

도 6은 도 5a의 부력조절장치의 운동변환의 원리를 나타내는 개념도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 5a의 내시경의 부피가 확장 및 축소되는 동작을 나타내는 동작도들이다.

제2 케이스(152)의 외주에는 외주로부터 돌출되는 돌출핀(154)이 형성된다. 제1 케이스(151)의 내주에는 돌출핀(154)이 삽입되는 삽입홈(155)이 형성된다.

삽입홈(155)은 적어도 일부가 상기 제2 케이스(152)의 회전 중심축에 대하여 경사지도록 형성된다. 삽입홈(155)은 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)과 연결홈(155c)을 포함한다.

제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)은 각각 돌출핀(154)이 무한 회전가능하도록 제1 케이스(151)의 원주방향으로 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)은 각각 끊어짐이 없는 링 형상을 이룬다. 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)은 서로 이격되게 배치된다.

연결홈(155c)은 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)을 연결시키며, 상기 제1 케이스(151)의 나선방향으로 형성된다. 연결홈(155c)은 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)의 사이에서 경사를 이루게 된다. 연결홈(155c)의 경사는 제작 방식에 따라 달라질 수 있다.

제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)과 연결홈(155c)이 교차되는 부분은 구동축(153a, 도 5a 참조)의 회전 방향에 따라 돌출핀(154)의 이동 경로를 변화시키도록 형성된다. 이를 위하여 상기 교차되는 부분에는 상기 제1 및 제2 회전홈(155a, 155b)에서 상기 연결홈(155c) 방향으로 각각 돌출되는 제1 및 제2 돌기(156a, 156b)들이 형성된다.

이하, 구동축(153a)의 회전에 따른 돌출핀(154)의 이동과 내시경(110)의 부피가 확장 및 축소되는 동작에 대하여 설명한다.

본 명세서에서는 구동축(153a)이 제1 회전홈(155a)에서 연결홈(155c)의 경사방향을 향하여 회전하는 것을 증가회전이라 칭하고, 구동축(153a)이 상기 증가회전과 반대방향으로 회전하는 것을 감소회전이라 칭한다.

구동축(153a)을 감소회전 방향으로 회전시키면, 돌출핀(154)은 제1 회전홈(155a)을 따라 무한 회전하게 된다. 이때에 내시경(110)은 부피는 가장 축소된다.

구동축(153a)을 증가회전 방향으로 회전시키면, 돌출핀(154)은 제1 돌 기(156a)에 의하여 제1 회전홈(155a)에서 연결홈(155c)으로 이동하게 된다. 돌출핀(154)은 연결홈(155c)을 따라서 제2 회전홈(155b) 방향으로 이동하게 된다. 이때에 제1 및 제2 케이스(151, 152)의 삽입되는 정도가 감소하고, 내시경(110)의 부피가 증가하게 된다.

돌출핀(154)가 제2 회전홈(155b)에 다다르면, 제2 회전홈(155b)을 따라 무한 회전하게 된다. 이때가 내시경(110)의 부피가 가장 증가한 상태이다. 부피 증가를 통하여 내시경(110)의 부력이 증가하고, 내시경(110)은 유체 속에서 중력반대 방향으로 이동가능하게 된다.

구동축(153a)를 감소회전 방향으로 회전시키면, 돌출핀(154)은 제2 돌기(156b)에 의하여 제2 회전홈(155b)에서 연결홈(155c)으로 이동하게 된다. 돌출핀(154)은 연결홈(155c)을 따라 제1 회전홈(155a)으로 이동하게 되고, 내시경(110)의 부피는 축소하게 된다.

도 8은 도 5a의 선회장치(160)의 작동을 나타내는 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 내시경(110)의 본체에는 선회장치(160)가 장착될 수 있다. 선회장치(160)는 본체를 선회시키도록 형성된다.

선회장치(160)는 추진유닛(161) 및 보호유닛(162)을 포함할 수 있다.

추진유닛(161)은 구동축(153a)와 연결된다. 추진유닛(161)은 회전에 의하여 상기 본체를 추진시키도록 형성된다. 추진유닛(161)은, 예를 들어 프로펠러 등이 될 수 있다.

보호유닛(162)은 추진유닛(161)을 내장하도록 형성되고, 제3 케이스(114)에 장착된다. 보호유닛(162)은, 예를 들어 망 형태로 형성될 수 있으며 보호유닛(162)으로부터 위벽을 보호한다.

보호유닛(162)에는 추진유닛(161)이 내장되는 공간을 외부와 연통시키는 복수의 관통공들(162a, 162b)이 형성된다. 복수의 관통공들(162a, 162b)은 구동축(153a)에 대하여 비대칭적으로 배치된다. 예를 들어, 도시한 바와 같이 추진유닛(161)을 사이에 두고 제1 및 제2 관통공(162a, 162b)이 형성될 수 있다. 추진유닛(161)의 회전에 의하여 회전 중심축 방향으로 압력차이가 발생한다. 상기 압력차이는 제1 관통공(162a)을 통하여 물을 유입시키고, 제2 관통공(162b)을 통하여 물을 유출시킨다.

관통공들(162a, 162b)이 비대칭적으로 배치됨에 따라 추진유닛(161)으로 유입된 유동은 경로가 바뀌어 추진유닛(161)에서 유출된다. 유동의 경로가 바뀜에 따라 유동은 상기 구동축(153a)과 교차하는 방향으로 상기 본체에 힘을 가하게 되고, 이를 통하여 본체가 선회하게 된다.

추진유닛(161)의 회전속도를 증가시키면, 유동의 속도도 빨라지며 이에 따라 본체가 선회하는 정도가 커지게 된다.

상기와 같은 내시경, 그를 구비한 내시경 시스템 및 내시경의 제어방법은 위에서 설명된 본 발명과 관련한 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들의 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 시스템이 내시경 검사에서 운용되는 모습을 나타내는 개념도.

도 2는 도 1의 내시경이 검사대상에 위치한 모습을 나타내는 개념도.

도 3은 도 1의 내시경에서 송신하는 영상정보를 수신하는 수신기를 나타내는 개념도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명과 관련한 내시경 제어방법을 나타내는 흐름도들.

도 5a 및 도 5b는 각각 도 1의 내시경의 분해 사시도 및 분해 단면도.

도 6은 도 5a의 부력조절장치의 운동변환의 원리를 나타내는 개념도.

도 7a 및 도 7b는 도 5a의 내시경의 부피가 확장 및 축소되는 동작을 나타내는 동작도들.

도 8은 도 5a의 선회장치의 작동을 나타내는 개념도.

Claims (15)

1. 영상정보를 촬영하는 촬영유닛이 장착되고, 캡슐 형태로 형성되는 본체; 및

   상기 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절하도록 형성되는 부력조절장치를 포함하는 내시경.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부력조절장치는

   구동축이 축방향으로 회전하도록 형성되는 구동유닛; 및

   상기 구동축의 회전에 의하여 서로에 대해 상대이동 가능하도록 연결되는 제1 및 제2 케이스를 포함하는 내시경.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 케이스는 어느 하나가 다른 하나에 삽입되고, 상기 구동축은 상기 제2 케이스가 회전하도록 상기 제2 케이스와 연결되며,

   상기 부력조절장치는 상기 제2 케이스의 회전을 상기 제1 케이스의 상기 삽입 방향의 직선이동으로 변환시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내시경.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2 케이스의 외주에는 돌출핀이 형성되고,

   상기 제1 케이스의 내주에는 상기 돌출핀이 삽입되는 삽입홈이 형성되고,

   상기 삽입홈은 적어도 일부가 상기 제2 케이스의 회전 중심축에 대하여 경사지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내시경.
5. 제4항에 있어서,

   상기 삽입홈은,

   상기 돌출핀이 무한 회전가능하도록 상기 제1 케이스의 원주방향으로 형성되고, 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 회전홈; 및

   상기 제1 및 제2 회전홈을 연결시키며, 상기 제1 케이스의 나선방향으로 형성되는 연결홈을 포함하는 내시경.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 회전홈과 상기 연결홈이 교차되는 부분은 상기 구동축의 회전 방향에 따라 상기 돌출핀의 이동 경로를 변화시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내시경.
7. 제1항에 있어서,

   상기 본체에 장착되고, 상기 본체를 선회시키도록 형성되는 선회장치를 더 포함하는 내시경.
8. 제7항에 있어서,

   상기 부력조절장치는

   구동축이 축방향으로 회전하도록 형성되는 구동유닛을 포함하고,

   상기 선회장치는,

   상기 구동축과 연결되고, 회전에 의하여 상기 본체를 추진시키도록 형성되는 추진유닛; 및

   상기 추진유닛을 내장하도록 형성되는 보호유닛을 포함하고,

   상기 보호유닛에는 상기 추진유닛이 내장되는 공간을 외부와 연통시키고, 상기 구동축에 대하여 비대칭적으로 배치되는 복수의 관통공들이 형성되는 것을 특징으로 하는 내시경.
9. 영상정보를 촬영하는 촬영유닛이 장착되고, 캡슐 형태로 형성되는 본체의 부피변화를 통하여 부력을 조절하고, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따르는 내시경; 및

   상기 내시경을 제어하도록 형성되는 컨트롤러를 포함하는 내시경 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    검사 대상자가 앉을 수 있으며, 서로 직교하는 축들에 대하여 각각 회전가능하도록 형성되는 의자를 더 포함하는 내시경 시스템.
11. 제9항에 있어서,

    상기 내시경에서 송신되는 신호를 수신하고, 검사 대상자의 전면 및 후면에 각각 부착되는 수신패드를 더 포함하는 내시경 시스템.
12. 검사 대상에 물을 채우고 캡슐 형태로 형성되는 내시경의 본체를 위치시키는 단계;

    부력을 증가시키도록 상기 본체의 부피를 확장시키는 단계;

    상기 검사 대상의 영상을 촬영하는 단계; 및

    상기 본체의 부피를 축소시키는 단계를 포함하는 내시경 제어방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 부피를 확장 및 축소시키는 단계는 각각

    에너지 변환을 통하여 회전운동을 발생시키는 단계; 및

    상기 회전운동을 직선이동으로 변환시켜 상기 본체의 길이를 가변시키는 단계를 포함하는 내시경 제어방법.
14. 제12항에 있어서,

    상기 본체를 추진시키고 상기 추진 방향과 교차하는 방향으로 힘을 가하여 상기 본체를 선회시키는 단계를 더 포함하는 내시경 제어방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 선회시키는 단계는

    상기 회전운동과 같은 방향으로 회전하는 추진유닛에 의하여 유동을 발생시키는 단계;

    상기 유동이 상기 회전 중심축과 교차하는 방향으로 상기 본체에 힘을 가하도록 상기 유동을 제어하는 단계를 포함하는 내시경 제어방법.

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