KR100960289B1 - Endoscope system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인체 내에 투입되는 캡슐형 내시경장치를 이용하는 내시경 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인체 장기 내로 투입된 캡슐형 내시경을 인체 외부에서 자력을 이용하여 원격 조작함으로써 영상 진단 등의 목적을 위해 캡슐형 내시경을 인체 장기 내에서 정지시키거나, 이동시킬 수 있는 내시경 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an endoscope system using a capsule endoscope device that is introduced into the human body, and more particularly, a capsule endoscope for the purpose of image diagnosis and the like by remotely operating a capsule endoscope introduced into a human organ using magnetic force from outside the human body. The present invention relates to an endoscope system capable of stopping or moving an organ within a human organ.
본 발명에 따르면, 캡슐형 내시경을 기준으로 대칭된 위치에 구비된 두 개의 자석을 이용하여 회전자계를 발생시킴으로써, 하나의 자석만을 이용하던 종래의 기술보다 같은 크기의 자력을 유도하기 위해 작은 크기의 자석을 이용할 수 있다.According to the present invention, by generating a rotating magnetic field by using two magnets provided in a symmetrical position with respect to the capsule endoscope, a smaller size to induce a magnetic force of the same size than the conventional technology using only one magnet Magnets can be used.
이와 같이 캡슐형 내시경에 작용하는 자력을 두 개의 자석을 통해 서로 상쇄시킴으로써 캡슐형 내시경의 반경 방향으로 과도한 자력이 작용하여 장기를 잡아당길 수 있는 가능성을 원천적으로 방지할 수 있다.As such, the magnetic force acting on the capsule endoscope cancels each other through two magnets, thereby preventing the possibility of excessive magnetic force acting in the radial direction of the capsule endoscope to pull the organ.
캡슐형 내시경, 자석, 회전자계, 나선운동, 가변나선 Capsule Endoscope, Magnet, Rotator, Spiral Motion, Variable Helix
Description
본 발명은 인체 내에 투입되는 캡슐형 내시경장치를 이용하는 내시경 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인체 장기 내로 투입된 캡슐형 내시경을 인체 외부에서 자력을 이용하여 원격 조작함으로써 영상 진단 등의 목적을 위해 캡슐형 내시경을 인체 장기 내에서 정지시키거나, 이동시킬 수 있는 내시경 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an endoscope system using a capsule endoscope device that is introduced into the human body, and more particularly, a capsule endoscope for the purpose of image diagnosis and the like by remotely operating a capsule endoscope introduced into a human organ using magnetic force from outside the human body. The present invention relates to an endoscope system capable of stopping or moving an organ within a human organ.
종래의 캡슐형 내시경은 소형 배터리와 촬영수단과 통신수단을 갖추어, 경구를 통해 환자에게 투입되면 식도, 위, 소장, 대장을 지나 체외로 배출될 때까지 이동하면서 자신이 통과했던 장기의 벽면을 촬영한 영상신호를 체외로 송신하는 장치로, 장기의 연동 운동에 의해 피동적으로 이동하게 되어 있다.Conventional capsule endoscopes are equipped with a small battery, a photographing means and a communication means, and when injected into the patient through the oral to move through the esophagus, stomach, small intestine, large intestine until it is discharged out of the body to shoot the walls of the organs they passed A device that transmits a video signal to the outside of a body, and is passively moved by a long-term interlocking movement.
따라서 이동 중 자세히 관찰할 부위에서 내시경을 임의로 정지하거나, 한번 지나쳐 온 부위를 다시 관찰하기 위해 거꾸로 장기를 거슬러 올라가는 것이 불가능하다는 단점이 있다.Therefore, there is a disadvantage that it is impossible to stop the endoscope arbitrarily at the site to be observed in detail during the movement, or to go back up the organ in order to observe the site that has passed once.
이것을 해결하기 위해 Olympus사(社)는 영구자석을 내장하고 그 외피에 고정 나선을 부착한 캡슐형 내시경을 외부의 3축 스테이터 코일(Stator coil)에 의해 회 전시킴으로써 캡슐형 내시경을 나선 운동에 의해 추진시키는 방법에 대해 특허를 출원한 바 있다(유럽등록특허 EP1652466A1).To solve this problem, Olympus Inc. rotates the capsule endoscope with a permanent magnet and a fixed spiral on its shell by an external three-axis stator coil. A patent has been filed for a propulsion method (European Patent EP1652466A1).
위의 특허와 같은 고정나선에 의한 추진방법은 일정 조건의 점도를 갖는 직선 장기 안에서는 효과가 있으나, 나사각이 고정되어 있으므로 점도가 너무 높거나 낮은 장기에서, 또는 곡률을 갖는 장기에서는 성능이 크게 저하될 수 있다.The propulsion method using a fixed spiral like the above patent is effective in straight organs having a certain viscosity. However, since the screw angle is fixed, the performance is greatly deteriorated in organs having a high or low viscosity or a long curvature. Can be.
특히, 점도가 높은 장기에서는 캡슐형 내시경을 회전시킬 경우 내시경이 장기에 점착되어 장기가 꼬일 수 있는데, 이러한 상황에서는 내시경을 전진시키려 할수록 장기가 더 꼬이게 되므로 더 이상의 나선 추진이 불가능해 진다.In particular, when the capsule-type endoscope is rotated in a high-viscosity organ, the endoscope may be attached to the organ, and the organ may be twisted. In this situation, as the endoscope is advanced, the organ becomes more twisted, and further spiral propulsion becomes impossible.
또한, 캡슐형 내시경이 곡선 장기를 통과할 때 장기가 왼쪽으로 휘는 경우와 오른쪽으로 휘는 경우의 유효 나선각이 달라지는 데, 점도가 너무 큰 장기 내에서 유효 나선각이 너무 크면 과도한 마찰력에 의해 장기가 꼬이기 쉬우며, 반대로 점도가 낮은 곡선 장기 내에서는 유효 나선각이 너무 크면 슬립이 발생하고, 너무 작으면 추진속도가 크게 저하된다.Also, when the endoscope bends to the left and to the right when the capsule endoscope passes through a curved organ, the effective spiral angle is different. If the effective spiral angle is too large in an organ with too high viscosity, the organ may be damaged by excessive frictional force. On the contrary, in a curved organ with low viscosity, if the effective helix angle is too large, slippage occurs, and if it is too small, the propulsion speed is greatly reduced.
이와 더불어 상기 특허는 캡슐형 내시경을 회전시키기 위해 회전자계를 인가하는 데 있어서, 인체를 감쌀 수 있는 크기의 대형 헬름홀츠 코일(Helmholz coil)을 이용해야 하는데, 이러한 대형 전자석은 MRI 장비와 같이 매우 고가이며, 크기에 의한 설치 공간의 제약이 있다는 단점이 있다.In addition, the patent requires the use of a large Helmholz coil of a size that can wrap the human body in applying a rotating magnetic field to rotate the capsule endoscope, such a large electromagnet is very expensive like MRI equipment However, there is a disadvantage in that the installation space is limited by the size.
이러한 단점을 해결하기 위한 방법으로서 한국과학기술연구원에서 출원한 특허("캡슐형 내시경 조종 시스템", 한국등록특허 615881호)에서는 영구자석과 자계 센서 및 영상 모듈을 탑재하고, 인체 외부로 일련의 신호를 송신하는 무선 송신회 로를 구비하고 있는 의료용 캡슐, 상기 캡슐 내에 탑재된 영구자석에 대하여 일련의 자력을 작용하는 외부 영구자석을 요(yaw), 롤(roll) 또는 피치(pitch) 회전시키기 위한 2축 회전 관절부, 상기 2축 회전 관절부 하단에 부착되어 상기 외부 영구자석과 인체 표면과의 거리를 측정하는 광전식 거리측정센서, 상기 외부 영구자석 및 2축 회전 관절부를 인체 내부의 소화기를 따라 이동시키기 위한 3축 직교좌표 로봇, 진단 및/또는 치료 대상이 되는 사람을 지지해 주되, 롤 방향으로 경사각이 조절되는 침대, 상기 2축 회전 관절부와 침대 및 3축 직교좌표 로봇의 구동을 제어하여 상기 인체 내 캡슐을 임의의 위치로 이동시키거나 회전 또는 정지시켜 주는 원격 조종 제어부를 포함하는 캡슐형 내시경 조종 시스템을 제시한 바 있다.As a method to solve this disadvantage, the patent filed by the Korea Institute of Science and Technology ("Capsule Endoscope Control System", Korean Patent No. 615881) is equipped with a permanent magnet, a magnetic field sensor and an image module, and a series of signals to the outside of the human body. Medical capsule having a wireless transmission circuit for transmitting a yaw, roll or pitch for rotating the external permanent magnet to exert a series of magnetic force with respect to the permanent magnet mounted in the capsule A two-axis rotary joint part, a photoelectric distance sensor attached to a lower end of the two-axis rotary joint part and measuring the distance between the external permanent magnet and the human body surface, and the external permanent magnet and the two-axis rotary joint part moving along the internal fire extinguisher 3-axis Cartesian robot for supporting, the bed to support the person to be diagnosed and / or treated, the tilt angle is adjusted in the roll direction, the two-axis rotation A capsule endoscope steering system has been proposed that includes a remote control controller for controlling the driving of a joint and a bed and a 3-axis Cartesian robot to move, rotate or stop the capsule in an arbitrary position.
이 발명은 상기 캡슐 내에 탑재된 영구자석이 내장된 캡슐형 내시경을 이동시키기 위해 인체 외부에서 5자유도 이상의 매니퓰레이터 하단에 부착된 영구자석의 자력을 이용하는 원리에 바탕을 둔 것으로, 매니퓰레이터 하단의 2축 회전 관절을 이용하여 나선 외피를 장착한 캡슐형 내시경을 회전시킴으로써 나선 운동으로 추진시키는 것도 가능하므로 앞서 언급한 Olympus사(社)의 특허와 같이 대형 전자석보다는 경제적 측면에서 더 유리한 점이 많다.The present invention is based on the principle of using the magnetic force of the permanent magnet attached to the bottom of the manipulator more than five degrees of freedom from outside the human body to move the capsule endoscope embedded with the permanent magnet mounted in the capsule, the two axes of the manipulator It is also possible to propel a spiral motion by rotating a capsule endoscope equipped with a spiral shell using a rotating joint, so it has more advantages in terms of economics than a large electromagnet, such as Olympus' patent.
그러나, 외부 자석을 한 개만 사용하므로 인체와 충분히 먼 거리에서도 캡슐형 내시경을 회전시키기 위해서는 자석의 크기가 커져야 하는 단점이 있었다. 반면에 외부 자석이 캡슐형 내시경을 반경 방향으로 잡아당기는 힘이 너무 크면 장기까지 잡아당겨 장기를 손상시킬 수 있으므로 자력의 세기를 감지하여 외부 자석과 캡슐형 내시경 간의 거리가 일정 수준보다 가까워지는 것을 방지하는 안전 기능이 반 드시 필요하다.However, since only one external magnet is used, the size of the magnet has to be increased in order to rotate the capsule endoscope even at a sufficiently long distance from the human body. On the other hand, if the external magnet pulls the capsule endoscope in the radial direction too large, it may pull the organ and damage the organ, thus detecting the strength of the magnetic force and preventing the distance between the external magnet and the capsule endoscope from approaching a certain level. A safety function is essential.
본 발명은 종래와 같이 대형의 자석을 이용하지 않고도 충분한 원거리에서 캡슐형 내시경의 요, 피치 방향 회전, 그리고 롤 방향회전을 통한 나선운동을 유도하여 캡슐형 내시경이 인체의 장내에서 원활히 움직일 수 있도록 하기 회전자계를 제공할 수 있는 내시경 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention induces a spiral motion through the yaw, pitch direction rotation, and roll direction rotation of the capsule endoscope at a sufficient distance without using a large magnet as in the prior art so that the capsule endoscope can move smoothly in the human intestine It is an object of the present invention to provide an endoscope system capable of providing a rotating magnetic field.
상기의 과제를 해결하기 위한 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명은, 인체 장기 내에서 나선 운동에 의해 추진되는 캡슐형 내시경을 이용한 내시경 시스템으로서, 오른나사 회전 또는 왼나사 회전을 통해 내시경을 전진시킬 수 있는 나선돌기를 형성하는 가변 나선 기구를 구비하며, 인체에 투입되어 상기 인체의 장기 내 영상을 촬영하는 캡슐형 내시경; 사용자의 조작에 따라 상기 인체의 외부에서 상기 캡슐형 내시경에 자력을 인가하는 제1외부자석을 롤(roll), 요(yaw) 또는 피치(pitch) 회전시키거나, 상기 제1외부자석의 위치를 이동 또는 고정시킬 수 있는 제1자력인가수단; 상기 인체를 중심으로 상기 제1자력인가수단의 반대편에서, 상기 제1외부자석과 연동하여 상기 캡슐형 내시경에 자력을 인가하는 제2외부자석을 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시키거나, 제2외부자석의 위치를 이동 또는 고정시킬 수 있는 제2자력인가수단; 및 상기 제1외부자석과 상기 제2외부자석의 위치를 측정하고, 상기 제1외부자석의 위치에 따라 상기 제2외부자석의 위치를 변동시키고, 상기 제1외부자석과 상기 제2외부자석을 연동하여 회전시켜 회전자계를 발생하여 캡슐형 내시경을 나선운동으로 전진 또는 회전시키며, 상기 캡슐형 내시경에서 촬영된 상기 인체의 장기 내 영상을 상기 사용자가 인식 가능하도록 출력하는 조종장치;를 포함한다.The present invention according to a preferred embodiment for solving the above problems, as an endoscope system using a capsule endoscope propelled by the spiral movement in the human organs, which can advance the endoscope through the right screw rotation or left screw rotation A capsule type endoscope having a variable spiral mechanism for forming a spiral protrusion, the capsule type endoscope being inserted into the human body and capturing an internal organ image of the human body; Roll, yaw or pitch a first external magnet that applies magnetic force to the capsule endoscope outside the human body according to a user's operation, or change the position of the first external magnet. First magnetic force applying means capable of being moved or fixed; On the opposite side of the first magnetic force applying means around the human body, a second external magnet for applying a magnetic force to the capsule endoscope in conjunction with the first external magnet to rotate in the roll, yaw or pitch direction, or a second Second magnetic force applying means capable of moving or fixing the position of the external magnet; And measuring positions of the first external magnet and the second external magnet, varying positions of the second external magnet according to the position of the first external magnet, and changing the first external magnet and the second external magnet. And a steering device for generating a rotating magnetic field to rotate or move the capsule endoscope forward or rotating in a spiral motion, and outputting the organ internal image of the human body photographed by the capsule endoscope so that the user can recognize it.
나아가, 바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명은, 인체 장기 내에서 나선 운동에 의해 추진되는 캡슐형 내시경을 이용한 내시경 시스템으로서, 오른나사 회전 또는 왼나사 회전을 통해 내시경을 전진시킬 수 있는 나선돌기를 형성하는 가변 나선 기구를 구비하며, 인체에 투입되어 상기 인체의 장기 내 영상을 촬영하는 캡슐형 내시경과; 상기 인체를 중심으로 상기 인체의 외부 양측에서 상기 캡슐형 내시경에 자력을 인가하는 제1외부자석 및 제2외부자석을 롤(roll), 요(yaw) 또는 피치(pitch) 회전시키거나, 상기 제1외부자석 및 상기 제2외부자석의 위치를 동시에 이동 또는 고정시킬 수 있는 자력인가수단; 및 사용자로부터 입력받은 제어정보에 따라 상기 자력인가수단의 위치를 제어하며, 상기 제1외부자석과 상기 제2외부자석을 연동하여 회전시켜 회전자계를 발생하여 캡슐형 내시경을 나선운동으로 전진 또는 회전시키며, 상기 캡슐형 내시경에서 촬영된 상기 인체의 장기 내 영상을 상기 사용자가 인식 가능하도록 출력하는 조종장치;를 포함한다.Furthermore, the present invention according to another preferred embodiment, as an endoscope system using a capsule endoscope that is promoted by the spiral motion in the human organs, to form a spiral projection that can advance the endoscope through the right screw rotation or left screw rotation A capsule endoscope provided with a variable spiral mechanism and inserted into the human body to take an image of the organ of the human body; Roll, yaw, or pitch a first external magnet and a second external magnet for applying a magnetic force to the capsule endoscope on both sides of the human body around the human body, or rotating the first external magnet and the second external magnet. Magnetic force applying means capable of simultaneously moving or fixing the positions of the first external magnet and the second external magnet; And controlling the position of the magnetic force applying means according to the control information received from the user, and rotating or interlocking the first external magnet and the second external magnet to generate a rotating magnetic field to advance or rotate the capsule endoscope in a spiral motion. And a controller for outputting the organ image of the human body photographed by the capsule endoscope to be recognized by the user.
본 발명에 따르면, 캡슐형 내시경을 기준으로 대칭된 위치에 구비된 두 개의 자석을 이용하여 회전자계를 발생시킴으로써, 하나의 자석만을 이용하던 종래의 기술보다 같은 크기의 자력을 유도하기 위해 작은 크기의 자석을 이용할 수 있다.According to the present invention, by generating a rotating magnetic field by using two magnets provided in a symmetrical position with respect to the capsule endoscope, a smaller size to induce a magnetic force of the same size than the conventional technology using only one magnet Magnets can be used.
이와 같이 캡슐형 내시경에 작용하는 자력을 두 개의 자석을 통해 서로 상쇄시킴으로써 캡슐형 내시경의 반경 방향으로 과도한 자력이 작용하여 장기를 잡아당 길 수 있는 가능성을 원천적으로 방지할 수 있다.As such, the magnetic forces acting on the capsule endoscope cancel each other through two magnets, thereby preventing the possibility of excessive magnetic force acting in the radial direction of the capsule endoscope to pull the organ.
이때, 캡슐형 내시경의 양 방향에서 작용하는 자력이 정확히 대칭을 이루지 않더라도 하나의 자석을 이용하는 종래의 기술보다 캡슐형 내시경의 반경 방향으로 과도한 자력이 작용할 가능성이 매우 적기 때문에 사고를 예방하는 효과가 매우 크다.At this time, even if the magnetic force acting in both directions of the capsule endoscope is not exactly symmetrical, it is very unlikely that excessive magnetic force acts in the radial direction of the capsule endoscope than the conventional technique using a single magnet is very effective in preventing accidents Big.
뿐만 아니라, 필요에 따라서 일측의 자석이 고장 등에 의해 정상적으로 작동하지 못하는 경우가 발생하더라도 하나의 자석만을 이용하여 종래의 기술에서와 같은 방식으로 구동할 수도 있다.In addition, even if a magnet on one side does not operate normally due to a failure, if necessary, it may be driven in the same manner as in the prior art using only one magnet.
나아가, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 내시경의 경우, 캡슐형 내시경의 진행방향을 변경하기 위해 캡슐형 내시경에 별도의 구동장치를 내장할 필요가 없어, 캡슐형 내시경의 크기를 보다 소형화하는 데 유리하며, 동력 소비가 감소하여 보다 장시간 운용할 수 있다.Furthermore, in the case of the endoscope according to the second preferred embodiment of the present invention, it is not necessary to embed a separate driving device in the capsule endoscope in order to change the advancing direction of the capsule endoscope, thereby miniaturizing the size of the capsule endoscope. It is advantageous in that the power consumption is reduced, so that it can be operated for a longer time.
또한, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 내시경의 경우, 간단한 기계적 원리를 통해 구동되므로, 잔고장의 발생확률이 크게 감소되는 장점이 있다.In addition, since the endoscope according to the second embodiment of the present invention is driven through a simple mechanical principle, there is an advantage that the probability of occurrence of residual trouble is greatly reduced.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
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.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
이하에서는 먼저 도 1(a) 내지 도 1(d)를 참조하여 본 발명의 원론적인 개념을 설명하도록 한다.Hereinafter, the principle concept of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (d).
우선 도 1(a)에 도시된 것과 같이 극성을 띄는 소형 자석을 중심에 위치시킨 상태에서 외측에 한 쌍의 자석이 동일한 극성방향으로 배치되면 자력 평형 상태를 이루게 된다. First, as shown in FIG. 1A, when a pair of magnets are arranged in the same polarity direction on the outside in a state where a small magnet having polarity is located at the center, a magnetic balance is achieved.
여기서, 도 1(b), 도 1(c) 및 도 1(d)와 같이 외측의 자석을 회전시키면 중심의 소형자석이 피치, 요 및 롤 방향으로 회전하게 되는 것이다.Here, when rotating the outer magnet as shown in Fig. 1 (b), Fig. 1 (c) and Fig. 1 (d) is a small magnet in the center rotates in the pitch, yaw and roll direction.
본 발명은 위의 현상을 근거로 하여 종래와 같이 하나의 자석을 이용하는 것이 아니라 캡슐형 내시경의 외부에서 이원화된 두 개의 자석을 이용하여 일 방향으로 과도한 자력이 인가되는 것을 방지하는 것은 물론, 소형의 자석을 통해서도 충분한 원거리까지 캡슐형 내시경을 구동시킬 수 있도록 한다.The present invention is based on the above phenomenon to prevent the application of excessive magnetic force in one direction by using two magnets dualized from the outside of the capsule endoscope as in the prior art, as well as miniature The magnet allows the capsule endoscope to be driven to a sufficient distance.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내시경 시스템을 설명하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내시경 시스템(200)은 캡슐형 내시경(210), 제1자력인가수단(220). 제2자력인가수단(230) 및 조종장치(240)를 포함한다.Next, an endoscope system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2. As shown in Figure 2, the
캡슐형 내시경(210)은 익히 알려진 바와 같이 인체(1)에 투입되어 각종 정보 를 획득하기 위한 것으로, 회전방향에 따라 이동 방향이 정해진 Olympus사(社)의 것과는 오른나사 회전이나 왼나사 회전을 하더라도 캡슐형 내시경(210)이 진행방향의 변화없이 동일한 방향으로 이동(전진)할 수 있도록 하기 위한 가변 나선 기구가 구비된다.
이러한 캡슐형 내시경(210)의 자세한 구성 및 원리는 차후에 좀 더 자세히 설명하도록 한다.Detailed configuration and principle of this
제1자력인가수단(220)은 앞서 설명한 바와 같이 이원화된 자석 중 하나를 구동하기 위한 것으로, 사용자의 조작에 따라 인체(1)의 외부에서 캡슐형 내시경(210)에 자력을 인가하는 제1외부자석(221)을 롤(roll), 요(yaw) 또는 피치(pitch) 회전시키거나, 제1외부자석(221)의 위치를 이동 또는 고정시킨다.The first magnetic
이러한 제1자력인가수단(220)은 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 2축회전 관절부를 구비하여 제1외부자석(221)을 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시키기 위한 제1모터부(222), 일단이 제1모터부(222)와 연결되어 제1외부자석(221)의 위치를 횡, 종, 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 수평 다관절부(223)를 포함하는 마스터 매니퓰레이터인 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 2 and 3, the first magnetic
나아가, 수평 다관절부(223)의 회전관절(223a)과 수직방향 슬라이드 관절(223b)에는 고정을 위해 전자식이나 유압식 또는 공압식 브레이크가 부착되어 관절을 특정 위치에 고정시키는 것도 가능하다.Further, the
또한, 이러한 관절의 제동과 해제는 조작핸들(225)을 통한 사용자의 수동조작에 따라 이루어질 수도 있는데, 예를 들어, 각 관절(223a, 223b)의 제동을 해제 하기 위한 신호를 입력한 후 사용자가 수동으로 제1외부자석(221)을 이동시킬 수 있으며, 제1외부자석(221)의 위치가 결정되면 다시 브레이크를 걸어 마스터 매니퓰레이터(220)의 각 관절(223a, 223b)이 더 이상 움직이지 못하게 제동한 후 제1모터부(222)를 통해 제1외부자석(221)을 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시켜 회전자계를 인가하는 것이 가능하다.In addition, the braking and releasing of the joint may be performed according to the manual operation of the user through the
여기서, 마스터 매니퓰레이터(220)의 각 관절(223a, 223b)에 대한 제동과 해제는 조작핸들(225)을 통해 이루어지는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 반드시 한정되는 것은 아니며, 별도의 리모컨(미도시)를 통해 제동과 해제가 이루어지는 것도 얼마든지 가능하다.Here, the braking and releasing of the
한편, 앞서 언급한 조작핸들(225)은 제1모터부(222)의 일측에 구비되어 시스템(200)을 조작하는 사용자가 제1모터부(222) 및 제2모터부(232)의 회전 여부나, 마스터 매니퓰레이터(220)의 고정 해제 여부를 조작하기 위한 것으로 바람직하게는 캡슐형 내시경(210)의 고정돌기 사출방향 등을 조작할 수 있는 데, 이에 대해서는 도 6 및 도 7을 설명하는 부분에서 좀 더 자세히 설명하기로 한다.On the other hand, the above-described
제2자력인가수단(230)은 인체(1)를 중심으로 제1자력인가수단(220)과 대칭되는 위치에서, 제1외부자석(231)과 연동하여 캡슐형 내시경에 자력을 인가하는 제2외부자석(231)을 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시키거나, 제2외부자석(231)의 위치를 이동 또는 고정시킨다.The second magnetic force applying means 230 is a second to apply the magnetic force to the capsule endoscope in conjunction with the first
이러한 제2자력인가수단(230)은 도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이 제2외부자석(231)을 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시키기 위한 제2모터부(232) 및 제2외부 자석(231)의 위치를 상하 방향으로 이동시키기 위한 직선 구동장치(233)를 포함하는 슬레이브 매니퓰레이터인 것이 바람직하다.As shown in FIGS. 2 and 4, the second magnetic force applying means 230 includes a
앞서 언급한 직선 구동장치(233) 및 회전관절부(223)는 모두 위치제어 기능을 갖는 전기 서보 모터에 의해 구동되며, 각 관절의 회전각에 대한 명령 신호는 조종장치(240)로부터 입력되는 것이 바람직하다.The aforementioned linear drive unit 233 and the rotary
나아가, 마스터 매니퓰레이터(220)와 슬레이브 매니퓰레이터(240)의 각 관절에는 관절의 종류에 맞추어 회전각센서(A) 또는 변위센서(B)가 구비되는 것이 바람직한데, 이러한 회전각센서(A)와 변위센서(B)는 조종장치(240)가 회전각센서(A) 또는 변위센서(B)를 통해 측정된 각 관절의 위치 및 회전상태에 관한 정보를 수신하여 제1외부자석(221) 및 제2외부자석(231)의 위치를 측정하는데 이용될 수 있다.Further, it is preferable that each joint of the
제1외부자석(221) 및 제2외부자석(231)의 위치가 이렇게 측정되면, 조종장치(240)가 제1외부자석(221)이 수동조작에 따라 이동되는 위치에 대응하도록 제2외부자석(231)의 위치를 자동으로 이동시키게 된다.When the position of the first
이와 같은 구성을 통해 본 발명은 사용자가 마스터 매니퓰레이터(220)만을 조작하더라도 용이하게 제1외부자석(221) 및 제2외부자석(231)이 연동하여 회전자계를 형성할 수 있도록 한다. 이때, 제1외부자석(221) 및 제2외부자석(231)의 위치는 조종장치(240)를 통해 사용자가 인식 가능하게 출력됨으로써 사용자가 이를 참조할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Through such a configuration, the present invention enables the first
한편, 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(200)은 회전 의자(250)를 더 포함할 수 있는 데, 이러한 회전의자(250)는 도 2 및 도 4에 도시된 것과 같이 등받이(251)의 후방에 슬레이브 매니퓰레이터(230)가 구비되어, 인체(1)가 전방에 구비된 마스터 매니퓰레이터(220)와 후방의 슬레이브 매니퓰레이터(230)를 통해 발생된 회전자계에 용이하게 노출될 수 있도록 한다.On the other hand, the
이때, 회전 의자(250)는 또한, 등받이(251)의 각도 조절과 의자 회전축(252)에 의한 롤 방향 회전이 가능한 것이 바람직하다.At this time, the
이하에서는 도 5를 참조하여 조종장치(240)의 세부구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, a detailed configuration of the
조종장치(240)는 자석위치측정부(245)를 이용하여 회전각센서(A)와 변위센서(B)에 의해 측정된 결과로부터 제1외부자석(221)과 제2외부자석(231)의 위치를 측정한다.The
또한, 자석위치측정부(245)는 제2외부자석(231)가 제1외부자석(221)에 대응되는(대칭되는) 위치로 이동하기 위해 필요한 위치 변경데이터를 산출하며, 슬레이브 매니퓰레이터 제어부(247)는 상기 위치 변경데이터에 따라 슬레이브 매니퓰레이터(240)를 제어한다.In addition, the magnet
이때, 사용자입력부(수동명령입력부)를 통해 입력되는 수동명령에 따라 슬레이브 매니퓰레이터(240)의 구동을 변경하는 것도 가능하다.In this case, it is also possible to change the driving of the
또한, 자석회전 명령부(244)는 조작핸들(225)로부터 제1 또는 제2외부자석(221,231)의 회전여부에 대한 신호가 전송될 경우 제1 및 제2모터부(222, 232)를 제어하여 제1 및 제2외부자석(221,231)을 회전 또는 정지시킨다.In addition, the magnet
무선송수신부(241)는 캡슐형 내시경(210)과의 무선 통신을 위한 것으로 캡슐형 내시경(210)으로부터 전송되는 영상정보와 캡슐형 내시경(210)의 외부로부터 작 용하는 자력의 방향과 세기에 대한 정보를 수신한다.The wireless transmitter and
이렇게 수신된 정보는 지시부(242)로 전송되어 사용자가 인식 가능하게 출력되며, 이 중 상기 자력의 방향과 세기에 대한 정보는 또한 내시경위치검출부(243)로 전송되어 내시경의 위치를 검출하는데 이용된다.The received information is transmitted to the indicating
덧붙여, 내시경위치검출부(243)에서 검출된 내시경의 위치 역시 지시부(242)를 통해 사용자가 인식 가능하도록 출력되는 것이 바람직하다.In addition, the position of the endoscope detected by the endoscope
한편, 무선송수신부(241)는 조작핸들(225)로부터 회전링에 대한 고정명령신호를 전송받으면, 이를 다시 캡슐형 내시경(210)으로 전송하여 캡슐형 내시경(210)이 상기 고정명령신호에 해당하는 방향으로 뒤에 설명할 고정돌기를 사출할 수 있도록 한다.On the other hand, when the wireless transmission and
이와 같은 구성을 갖는 바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(200)의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the
먼저, 조작핸들(225)을 조작하여(바람직하게는 조작핸들(225)에 포함된 자석회전 스위치) 제1외부자석(221)을 시계회전 방향으로 회전하도록 선택하면 조종장치(240)의 자석회전 명령부(244)에 의해 제1외부자석(221)은 시계회전 방향으로 제2외부자석(231)은 반시계 회전 방향으로 일정속도로 회전하면서 캡슐형 내시경(210)에 회전자계를 발생시킨다.First, by operating the operation handle 225 (preferably the magnet rotation switch included in the operation handle 225), if the first
반대의 경우, 제1외부자석(221)은 반시계 회전 방향으로, 제2외부자석(231)은 시계회전 방향으로 회전하게 된다.On the contrary, the first
캡슐형 내시경(210)이 나선운동을 시작하면 사용자는 지시부(242)를 통해 캡 슐형 내시경(210)으로부터 전송된 영상을 보면서 조작핸들(225)을 이용하여 제1외부자석(231)의 위치를 장기를 따라 이동시킨다.When the
이때, 제2외부자석(231)은 조종장치(240)의 슬레이브 매니퓰레이터 제어부(247)에 의해 제2외부자석(231)의 회전축과 수직하는 중심선 위에 제1외부자석(221)의 중심이 놓이도록 항상 자동으로 이동한다.In this case, the second
만약 캡슐형 내시경(210)의 이동 중 나선 방향을 바꾸고 싶으면 두 외부자석(221, 231)의 회전 방향을 바꾸면 되고, 캡슐형 내시경(210)의 이동 방향을 바꾸고 싶으면 고정돌기의 위치를 바꾸면 된다. If you want to change the direction of the spiral during the movement of the
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 캡슐형 내시경(310)을 이용할 경우 고정돌기의 위치를 바꿀 필요없이 캡슐형 내시경(310)을 이동시키고 싶은 방향 측으로 두 외부자석을 이동시킨 후에 회전하도록 조작하는 것으로 동일한 효과를 도출할 수 있다.In addition, in the case of using the capsule endoscope 310 according to the second embodiment of the present invention, there is no need to change the position of the fixing protrusion so that the two end magnets are moved to the direction in which the capsule endoscope 310 is to be moved, and then rotated. By doing this, the same effect can be derived.
캡슐형 내시경(210)의 이동을 정지시키고 싶으면 두 외부자석의 회전을 정지시키고, 마스터 매니퓰레이터(220)의 관절이 움직이지 않도록 관절 브레이크를 동작시킬 수 있다.If you want to stop the movement of the
진단이 완료되면 제1외부자석을 인체로부터 후진시키고 제2외부자석을 하단으로 보냄으로써 캡슐형 내시경에 작용하는 자력을 모두 해제하고, 캡슐형 내시경은 소화 운동에 의해 일정 시간 경과 후 체외로 배출되게 된다. When the diagnosis is completed, the first external magnet is reversed from the human body and the second external magnet is sent to the bottom to release all magnetic force acting on the capsule endoscope, and the capsule endoscope is discharged to the body after a certain time by the digestive exercise. do.
바람직한 일 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(200)은 위와 같은 구성을 통해 인체의 경구로 투입된 캡슐형 내시경(210)을 어떤 방향으로 회전시키더라 도 시스템(100)의 사용자가 원하는 방향으로 이동시킬 수 있으므로 장기의 꼬임과 같이 부작용없이 이용할 수 있으며, 나아가, 대형의 헬름홀츠 코일과 같은 구성을 필요로 하지 않기 때문에 공간제약이 적고, 과도한 자력에 의해 장기가 손상되는 것을 예방할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 캡슐형 내시경(210a)의 구성을 좀 더 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, the configuration of the capsule endoscope 210a according to the first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 6.
캡슐형 내시경(210)에는 도 6과 같이 영상 센서 및 제2무선통신부(211), 배터리(212) 외에 회전축방향에 수직으로 자화된 영구 자석(213) 등이 내장된다.As shown in FIG. 6, the
영상 센서 및 제2무선통신부(211)는 인체 내의 장기의 영상을 촬영하여 외부로 무선 전송하는 데 이용된다.The image sensor and the second wireless communication unit 211 are used to photograph images of organs in the human body and wirelessly transmit them to the outside.
배터리(212)는 캡슐형 내시경(210) 내의 각 구성이 동작하는 데 필요한 전원을 공급한다.The
영구 자석(213)은 캡슐형 내시경에 자성을 부여하기 위한 것으로, 두 개로 나뉘어 배터리(212)의 앞과 뒤에 배치되거나 한 개의 자석이 배터리(212)의 앞 또는 뒤에 배치될 수 있다.The
본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 캡슐형 내시경(210) 외피에는 도 7과 같이 가변 나선 기구(214)가 부착된다.A variable spiral mechanism 214 is attached to the envelope of the
가변 나선 기구(214)는 캡슐형 내시경(210)의 몸체에 길이 방향으로 형성된 축을 중심으로 슬라이딩 및 회전 가능하게 구비되는 적어도 한 쌍의 회전링(214a)과, 적어도 한 쌍의 회전링(214a)을 서로 연결하는 다수의 블레이드(214b), 및 적 어도 한 쌍의 회전링(214a)의 사이에 개재되며 조종장치(240)로부터 고정명령신호가 수신될 경우 상기 고정명령신호에 따라 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 일측 방향으로 사출되어 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 일측을 선택적으로 고정시키기 위한 고정돌기(214c)를 구비한 중간턱(214d)을 포함하여 구성된다.The variable spiral mechanism 214 includes at least one pair of
위와 같은 구조를 통해 캡슐형 내시경(210)은 제2무선통신부(211)를 통해 조종장치(240)로부터 고정명령신호가 수신될 경우 상기 고정명령신호에 포함된 방향정보에 따라 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 일측을 고정하게 된다.Through the above structure, the
더욱 자세하게 설명하면, 도 7(a) 내지 도 7(f)와 같이, 바람직한 제1실시에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경에서는 적어도 한 쌍의 회전링(214a)이 서로 마주보는 면 측에 삼각 또는 사다리꼴 형상의 돌기단(214e)이 형성되며, 고정돌기(214c)는 고정돌기 구동부(215)에 의해서 상기 고정명령신호에 따라 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 일측 방향(도 6(a)에서는 왼쪽)으로 사출되어 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 일측의 돌기단(214e)을 선택적으로 결합고정시킨다.In more detail, as shown in Figs. 7 (a) to 7 (f), in the capsule endoscope of the present invention according to the first preferred embodiment, at least a pair of
이후 외부로부터 회전자계가 인가되면 적어도 한 쌍의 회전링(214a) 중 고정되지 않은 타측이 장기와의 마찰력에 의해 비틀어지면서 블레이드(214b)가 나선을 형성하게 되고, 결국 도 7(c) 또는 도 7(e)에서와 같이 오른 나사회전 또는 왼 나사회전을 하면서 캡슐형 내시경이 이동하게 된다.Then, when a magnetic field is applied from the outside, the non-fixed side of the at least one pair of
즉, 바람직한 제1실시에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경(210)은 고정돌기(214c)가 사출되는 방향에 따라 캡슐형 내시경(210)의 진행방향이 결정되며, 회전 방향이 바뀌어도 한쪽 방향으로 계속하여 전진할 수 있으므로 장기의 곡률이나 점성등에 따라 의사가 임의로 캡슐형 내시경(210)의 회전방향을 선택할 수 있다.That is, in the
이러한 원리를 이용하므로, 본 발명은 캡슐형 내시경(210)이 장기에 점착되어 장기가 꼬일 우려가 있는 경우 왼 나사회전과 오른 나사회전을 번갈아 가도록 구동함으로써 장기가 꼬이지 않고도 캡슐형 내시경(210)을 계속하여 전진시킬 수 있다.By using this principle, the present invention, when the
위 설명은 고정돌기(214c)가 왼쪽으로 사출된 경우만을 설명하였으나, 도 7(b), 도 7(d) 및 도 7(f)에 도시된 바와 같이 오른쪽으로 사출된 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.Although the above description has been described only in the case where the fixing projection 214c is injected to the left, it can be equally applied to the case in which the fixing protrusion 214c is injected to the right as shown in Figs. 7 (b), 7 (d) and 7 (f). have.
여기서, 회전링(214a)과 중간턱(214d)은 도 8에 도시된 것과 같이 둘 이상 구비되는 것도 얼마든지 가능하다.Here, the
또한, 캡슐형 내시경(210)은 자계센서(215)를 더 내장할 수 있는데, 이러한 자계센서(215)는 캡슐형 내시경(210)에 외부로부터 작용하는 자력의 방향과 세기를 감지하기 위한 것으로, 자계 센서를 통해 감지된 상기 자력의 방향과 세기에 관한 정보는 영상 신호와 함께 제2무선통신부(211)를 통해 무선 송출된다In addition, the
이와 같이 송출된 상기 자력의 방향과 세기에 관한 정보는 앞서 설명한 바와 같이 조종장치(240)에서 인체에 투입된 캡슐형 내시경(210)의 위치를 검출하는 데 이용된다.The information on the direction and intensity of the magnetic force transmitted as described above is used to detect the position of the
이하에서는 도 9(a) 내지 도 9(g)를 참조하여 바람직한 제2실시예에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경(310)을 설명하도록 한다.Hereinafter, the capsule endoscope 310 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (g).
바람직한 제2실시예에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경(310)은 바람직한 제1실 시예에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경(210)과 내부의 구성은 동일하게 이루어지나 가변 나선 기구(314)의 구성이 상이하게 이루어진다.The capsule endoscope 310 of the present invention according to the second preferred embodiment has the same configuration as the
바람직한 제2실시예에 따른 본 발명의 캡슐형 내시경(310)의 가변 나선 기구(314)는, 캡슐형 내시경(310)의 몸체에 길이 방향으로 형성된 축을 중심으로 슬라이딩 및 회전 가능하게 구비되는 적어도 한 쌍의 회전링(314a)과, 적어도 한 쌍의 회전링(314a)을 서로 연결하는 다수의 블레이드(314b), 및 적어도 한 쌍의 회전링의 사이의 고정된 위치에 개재되는 중간턱(314c)을 포함하여 구성되며, 적어도 한 쌍의 회전링(314a)과 중간턱(314c)이 서로 맞닿는 면에는 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 돌기단(314d,314e)이 형성되어 외부로부터 인가되는 자력의 방향에 따라 캡슐형 내시경(310)의 추진 방향이 자동으로 결정된다.Variable spiral mechanism 314 of the capsule endoscope 310 of the present invention according to the second embodiment, at least one is provided to be slidably and rotatable about an axis formed in the longitudinal direction in the body of the capsule endoscope 310 A plurality of
좀 더 자세히 설명하면, 만일 제1 및 제2외부자석(221,231)이 캡슐형 내시경(310) 전방에 있을 경우, 두 회전링(314a)과 블레이드(314b)들이 마찰력에 의해 장기 벽에 의해 점착된 상태에서 캡슐형 내시경(310)의 몸체만 자력에 이끌려 앞으로 이동하면서 도 9(b)와 같이 두 회전링(314a) 중 전방 측의 회전링이 돌기단(314d,314e)을 통해 중간턱(314c)과 결합하게 된다.In more detail, if the first and second
이 상태에서 제1 및 제2외부자석(221,231)을 회전시키면 후방 측의 회전 링이 풀린 상태에서 캡슐형 내시경(310)이 회전하게 되므로 장기 벽의 마찰력에 의해 블레이드(314b)가 비틀어져 나선이 형성된다. 이 나선의 방향은 캡슐형 내시경(310)의 회전 방향에 따라서 도 9(d) 또는 도 9(f)와 같이 오른 나사 또는 왼 나사가 될 수 있으나, 캡슐형 내시경은 항상 앞으로만 이동하게 된다. In this state, when the first and second
반대로 제1 및 제2외부자석(221,231)이 캡슐형 내시경(310) 뒤에 있으면 두 회전링(314a)과 블레이드(314b)들이 마찰력에 의해 장기 벽에 의해 점착된 상태에서 몸체만 자력에 이끌려 뒤로 이동하면서, 도 9(c)와 같이 후방 측의 회전링이 중간턱과 결합하게 된다. 이 상태에서 외부 자석을 회전시키면 전방 회전 링이 풀린 상태에서 캡슐형 내시경(310)이 회전하므로 장기 벽의 마찰력에 의해 블레이드(314b)가 비틀어져 나선이 형성된다.On the contrary, when the first and second
이 나선의 방향은 캡슐 내시경의 회전 방향에 따라 도 9(e) 또는 도 9(g)와 같이 오른 나사회전 또는 왼 나사회전을 하게 되나, 캡슐형 내시경은 항상 뒤로만 이동하게 된다.The direction of the spiral is to rotate the right screw or left screw as shown in Fig. 9 (e) or 9 (g) according to the rotation direction of the capsule endoscope, the capsule endoscope will always move only backward.
즉, 제1 및 제2외부자석(221,231)이 캡슐형 내시경(310)의 전방에 있느냐, 또는 후방에 있느냐에 따라서 캡슐형 내시경의 이동 방향이 자동으로 결정된다. 따라서 내시경 내에 회전링을 고정하기 위한 별도의 구동장치 등이 별도로 내장될 필요가 없어 구조가 단순해 지는 장점이 있으며, 고정돌기(214c)의 방향 등을 고려하지 않아도 용이하게 캡슐형 내시경의 이동시킬 수 있으므로 운용 또한 단순해지는 장점이 있다.That is, the moving direction of the capsule endoscope is automatically determined depending on whether the first and second
이때, 바람직한 제2실시예에 따른 캡슐형 내시경(310) 역시 도 10에 도시된 것과 같이 회전링(314a)과 중간턱(314c)은 둘 이상 구비되는 것도 얼마든지 가능하다.At this time, the capsule endoscope 310 according to the second embodiment of the present invention may also be provided with two or more rotation rings 314a and the
한편, 이하에서는 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 내시경 시스템을 설명하도록 한다. 설명에 있어서, 도 1 내지 도 10과 동일한 참조 부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성을 지칭한다.On the other hand, with reference to Figure 11 will be described in the endoscope system according to another embodiment of the present invention. In the description, the same reference numerals as FIGS. 1 to 10 refer to the same configuration that performs the same function.
도 11에 도시된 바와 같이 바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(400)은 캡슐형 내시경(210), 자력인가수단(420) 및 조종장치(440)를 포함한다.As shown in FIG. 11, the
바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(400)은 도 11에 도시된 바와 같이, 제1외부자석(421) 및 제2외부자석(422)의 위치를 동시에 이동 또는 고정시킬 수 있는 자력인가수단(420)을 이용한다.
여기서, 자력인가수단(420)은 도 12에 도시된 것과 같은 C형 매니퓰레이터로서, C형 프레임(427)과 2자유도 회전 관절부(428) 및 2자유도 회전 관절부(428)의 위치를 전후좌우 병진운동시키기 위한 평면 슬라이드 관절부(429)로 크게 구분된다.The magnetic force applying means 420 is a C-type manipulator as shown in FIG. It is largely divided into planar slide joints 429 for translational motion.
C형 프레임(427)은 상부구동장치(425)와 하부구동장치(426)가 인체(1)를 중심으로 서로 일정 간격에 위치할 수 있도록 지지하는데, 상부구동장치(425)와 하부구동장치(426)에는 각각 제1외부자석(421)과 제2외부자석(422)을 각각 롤, 요 또는 피치 방향으로 회전시키기 위한 제1모터부(423)와 제2모터부(424)가 슬라이딩 이동이 가능하도록 연결된다.The
2자유도 회전 관절부(428)는 C형 프레임(427)을 롤 또는 피치(pitch) 방향으로 회전시키게 되며, 평면 슬라이드 관절부(429)는 2자유도 회전 관절부(428)의 위치를 전후좌우 병진운동시킨다.The two degrees of freedom rotating joint 428 rotates the C-shaped
이러한 구성을 통해 바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스 템(400)은 인체(1)의 상부로부터 하부에 이르기까지 제1외부자석(421) 및 제2외부자석(422)응 통해 회전자계를 인가할 수 있다.The
나아가, C형 매니퓰레이터(420)의 각 관절(425a, 426a, 428a, 429a)에는 관절의 종류에 맞추어 회전각센서(A) 또는 변위센서(B)가 구비되어 각 관절의 위치 및 회전상태에 관한 정보가 측정된다.Furthermore, each of the joints 425a, 426a, 428a, and 429a of the C-
이렇게 측정된 상기 각 관절의 위치 및 회전상태에 관한 정보는 조종장치(440)으로 전송되어 제1외부자석(421) 및 제2외부자석(431)의 위치를 측정하는데 이용될 수 있다.Information about the position and rotation state of each of the joints thus measured may be transmitted to the
이러한 C형 매니퓰레이터(420)의 구동은 조종장치(440)의 일측에 구비된 조종부(445)에 의해 이루어진다.The driving of the C-
나아가, 바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(400)은 도 11에 도시된 것과 같은 C형 매니퓰레이터(420)를 관통하는 중앙부위에, 인체(1)를 눕힐 수 있도록 하며, 도 13과 같이 하부에 구비된 수직구동장치(451)에 의해 높이조절이 가능한 침대(450)를 더 포함하는 것이 가능하다.Furthermore, the
이때, 수직구동장치(451)의 높이는 조종장치(440)를 통해 사용자가 제어할 수 있는 것이 더욱 바람직하다.At this time, the height of the vertical drive device 451 is more preferably controllable by the user through the
이하에서는 도 14를 참조하여 조종장치(440)의 세부구성을 설명하도록 한다.Hereinafter, a detailed configuration of the
조종장치(440)는 자석위치측정부(443)를 이용하여 회전각센서(A)와 변위센서(B)에 의해 측정된 결과로부터 제1외부자석(421)과 제2외부자석(422)의 위치를 측정한다.The
또한, 자석위치측정부(443)는 제2외부자석(422)가 제1외부자석(421)에 대응되는(대칭되는) 위치로 이동하기 위해 필요한 위치 변경데이터를 산출하며, 하부구동장치 제어부(444)는 상기 위치 변경데이터에 따라 하부구동장치(426)를 제어한다.In addition, the magnet
무선송수신부(241)와 지시부(242) 및 내시경위치검출부(243)는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내시경 시스템에서와 동일한 구성이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the radio transmitter /
조종부(445)는 조작핸들(225)에 대응하는 구성으로 제1모터부(423) 및 제2모터부(424)의 회전 여부나, 캡슐형 내시경(210)의 고정돌기 사출방향 등을 조작할 수 있으며, 더 나아가, 상부구동장치(425)와 2자유도 회전 관절부(428) 및 평면 슬라이드 관절(429)을 조종할 수 있다.The
제1자석제어부(442)와 신호출력부(441)는 조종부(445)를 통한 사용자 입력에 따라 상부구동장치(425)와 2자유도 회전 관절부(428) 및 평면 슬라이드 관절(429)이 구동하도록 한다.The first magnet controller 442 and the
이와 같은 구성을 갖는 바람직한 다른 실시예에 따른 본 발명의 내시경 시스템(400)의 의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the
먼저 제1실시예에 따른 캡슐형 내시경을 이용할 경우, 가변 나선기구를 이용한 캡슐형 내시경의 이동 방향을 전진 또는 후진으로 선택하기 위해 사용자는 조종부(445)를 통해(좀 더 자세하게는 조종부(445)에 포함된 방향전환 스위치) 고정 돌기가 전방 또는 후방으로 돌출되어 해당하는 회전링을 고정시킨다.First, when using the capsule endoscope according to the first embodiment, the user through the
또한 사용자는 지시부(242)에 나타나는 자계신호의 방향과 캡슐의 자세 정보를 이용하여 두 영구자석의 롤 회전축이 캡슐 내시경의 방향과 평행하도록 조절할 수 있다. In addition, the user may adjust the roll rotation axes of the two permanent magnets to be parallel to the direction of the capsule endoscope by using the direction of the magnetic field signal and the attitude information of the capsule displayed on the
그리고 조종부(445)를 통해(좀 더 자세하게는 조종부(445)에 포함된 자석회전 스위치) 제1외부자석을 시계회전 방향으로 회전하도록 선택하면 조종장치(440)의 자석회전 명령부(244)에 의해 제1외부자석은 시계회전 방향으로 제2외부자석은 반시계 회전 방향으로 일정속도로 회전하면서 캡슐형 내시경에 회전자계를 발생시킨다.Then, when the first external magnet is selected to rotate in the clockwise direction through the control unit 445 (more specifically, the magnet rotation switch included in the control unit 445), the magnet
캡슐 내시경이 나선운동을 시작하면 의사는 캡슐형 내시경으로부터 전송된 영상을 보면서 C형 매니퓰레이터를 제어시켜 제1 및 제2외부자석이 캡슐 내시경과 함께 이동하도록 조작한다. 이때 제2 외부자석은 그 위치가 침대를 기준으로 제1외부자석의 위치와 대칭을 이루고, 두 외부자석의 롤 회전 방향이 평행을 이루도록 항상 자동으로 이동한다.When the capsule endoscope starts the spiral movement, the doctor controls the C-type manipulator while viewing the image transmitted from the capsule endoscope to manipulate the first and second external magnets to move together with the capsule endoscope. At this time, the second external magnet is automatically moved so that its position is symmetrical with the position of the first external magnet with respect to the bed, and the roll rotation directions of the two external magnets are parallel to each other.
만약 캡슐형 내시경(210)의 이동 중 나선 방향을 바꾸고 싶으면 두 영구자석의 회전 방향을 바꾸면 되고, 캡슐 내시경의 이동 방향을 바꾸고 싶으면 회전 링 고정돌기의 위치를 바꾸면 된다. 물론 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 내시경(300)을 이용할 경우 이러한 동작은 요구되지 않는다.If you want to change the direction of the spiral during the movement of the
또한 캡슐 내시경의 이동을 정지시키고 싶으면 두 영구자석의 회전을 정지시키면 된다. In addition, if you want to stop the movement of the capsule endoscope, stop the rotation of the two permanent magnets.
진단이 완료되면 제1 및 제2 외부자석을 인체로부터 후진시킴으로써 캡슐형 내시경에 작용하는 자력을 해제하고, 캡슐형 내시경은 소화 운동에 의해 일정 시간 경과 후 체외로 배출되게 된다. When the diagnosis is completed, the magnetic force acting on the capsule endoscope is released by retracting the first and second external magnets from the human body, and the capsule endoscope is discharged out of the body after a certain time by the digestive movement.
도 1은 본 발명의 기본적인 개념을 설명하기 위한 개요도,1 is a schematic diagram for explaining the basic concept of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 내시경 시스템의 개요도,2 is a schematic diagram of an endoscope system according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 마스터 매니퓰레이터의 상세 개요도,3 is a detailed schematic diagram of the master manipulator shown in FIG. 2;
도 4는 도 2에 도시된 슬레이브 매니퓰레이터의 상세 개요도,4 is a detailed schematic diagram of the slave manipulator shown in FIG. 2;
도 5는 도 2에 도시된 조종장치의 내부 구성도,5 is an internal configuration diagram of a control device shown in FIG.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 캡슐형 내시경의 내부구성도,6 is an internal configuration of the capsule endoscope according to the first embodiment of the present invention,
도 7은 도 6에 도시된 캡슐형 내시경의 작동 개요도,FIG. 7 is a schematic operation diagram of the capsule endoscope shown in FIG. 6;
도 8은 도 6에 도시된 캡슐형 내시경의 다른 변형예를 도시한 개요도,8 is a schematic diagram showing another modification of the capsule endoscope shown in FIG.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 캡슐형 내시경의 작동 개요도,9 is a schematic view of the operation of the capsule endoscope according to the second embodiment of the present invention,
도 10은 도 9에 도시된 캡슐형 내시경의 다른 변형예를 도시한 개요도,10 is a schematic diagram showing another modified example of the capsule endoscope shown in FIG. 9;
도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 내시경 시스템의 개요도,11 is a schematic diagram of an endoscope system according to another preferred embodiment of the present invention;
도 12는 도 11에 도시된 C형 매니퓰레이터의 상세 개요도,12 is a detailed schematic diagram of the C-type manipulator shown in FIG.
도 13은 도 11에 도시된 침대의 상세 개요도,13 is a detailed schematic view of the bed shown in FIG.
도 14는 도 11에 도시된 조종장치의 내부 구성도이다.FIG. 14 is a diagram illustrating an internal configuration of a control device shown in FIG. 11.
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