KR101083007B1 - 캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법 - Google Patents

캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치는, 사람을 포함하는 포유류의 몸체에 섭취되어 소화기관 내에서 이동하는 의료용 이미징 장치에 있어서, 전자파 신호를 발생시키는 전자파 생성부와, 발생된 전자파 신호를 발신하는 적어도 하나의 송신 안테나 및 전자파 생성부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하되, 전자파 신호는 전파 경로 상의 인체 기관의 전자기적 특성을 반영하면서 인체 외부로 전파된다. 따라서 인체 내부에서 인가한 전자파 신호가 인체를 투과하여 전파되면 이를 인체 외부에서 수신하여 인체 단면의 영상을 재구성함으로써, 전자파의 전파 경로를 단축시키고 그 결과 전파되는 전자파의 크기 감쇄 및 위상 오차를 줄일 수 있으며, 신호처리 과정에 존재하는 불안정 요인을 감소시킴으로써 재구성된 영상의 해상도를 개선할 수 있다.

Description

캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법{MEDICAL IMAGING APPARATUS AND METHOD USING CAPSULE-TYPE ELECTROMAGNETIC WAVE GENERATOR}
본 발명은 의료용 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 의료용 이미징 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전자파 이미징(electromagnetic imaging)은, 알고 있는 전자파를 미지의 산란체에 가한 후, 산란체에 의해 산란되거나 투과된 전자파를 측정하여 산란체의 위치, 크기, 모양, 매질 특성 등을 알아내는 기술이다. 이러한 전자파 이미징 기술에는 초음파 이미징(ultrawave imaging), X-레이(X-ray), 컴퓨터 단층 촬영(computational tomography; CT) 등이 있으며, 의료 진단(medical diagnosis) 목적으로 주로 사용되고 있다.
초음파 이미징은 인체 외부에서 초음파 신호를 인가하고 인체에서 산란되는 신호를 측정하여 인체의 영상을 획득하는 방법이고, X-레이 또는 CT는 인체 외부에서 방사선 신호를 인가한 다음 인체를 투과하여 전파하는 방사선 신호를 인체 반대편에 위치한 수신 시스템에서 수신하여 인체의 영상을 획득하는 방법이다.
그런데 위의 이미징 방법들은 신호를 인체 외부에서 인가하기 때문에 인가된 신호의 전파경로가 인체 내부에서 신호를 인가하는 경우에 비하여 상대적으로 길어지게 되어 신호의 크기 감쇄 및 위상변화가 커지게 된다. 따라서 신호처리 과정에 존재하는 불안정성 등으로 이한 오차가 커지게 되어서 재구성된 영상의 해상도가 상대적으로 낮아질 수 있다. 그리고 X-레이 또는 CT는 방사선 조사로 인한 암 유발 가능성이 존재하는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 전자파를 이용하여 오차가 상대적으로 작으며 해상도가 향상된 인체 단면의 영상을 재구성할 수 있는 캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템은, 인체에 섭취되어 소화기관 내에서 이동하며 전자파 신호를 발생시키는 전자파 발생장치와, 전파 경로 상의 인체 기관의 전자기적 특성을 반영하여 인체 내부로부터 전파되는 상기 전자파 신호를 수신하는 전자파 수신장치 및 수신된 상기 전자파 신호를 처리하여 전파 경로 상의 인체 단면 영상을 재구성하는 신호처리장치를 포함한다.
상기 전자파 발생장치는, 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 위치 또는 자세를 조절하는 위치 조절부를 포함할 수 있다.
상기 전자파 발생장치는 알약 형태 또는 캡슐 형태의 외피를 가질 수 있다.
상기 신호처리장치는 CT(computational tomography) 기법 또는 DT(diffraction tomography) 기법을 이용하여 상기 인체 단면 영상을 재구성할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치는, 사람을 포함하는 포유류의 몸체에 섭취되어 소화기관 내에서 이동하는 의료용 이미징 장치에 있어서, 전자파 신호를 발생시키는 전자파 생성부와, 발생된 상기 전자파 신호를 발신하는 적어도 하나의 송신 안테나 및 상기 전자파 생성부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하되, 상기 전자파 신호는 전파 경로 상의 인체 기관의 전자기적 특성을 반영하면서 인체 외부로 전파된다.
상기 의료용 이미징 장치는, 상기 의료용 이미징 장치의 소화기관 내 위치 또는 자세를 조절하는 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 위치 조절부는 액추에이터(actuator)를 포함할 수 있다.
상기 위치 조절부는, 제어 명령 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 명령 신호에 따라 상기 의료용 이미징 장치의 소화기관 내 위치 또는 자세를 조절할 수 있다.
상기 의료용 이미징 장치는, 무선 인터페이스를 통하여 제어 명령 신호를 수신하고, 수신된 상기 제어 명령 신호에 대응하는 전자파 신호 조절 신호를 상기 전자파 생성부로 송신하거나, 수신한 상기 제어 명령 신호에 대응하는 위치 또는 자세 조절 신호를 상기 위치 조절부로 송신하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 수신된 상기 제어 명령 신호에 대응하거나 또는 상기 의료용 이미징 장치에 구비된 센서에 의한 소화기관 식별 결과에 대응하여, 상기 전자파 신호로부터 복수의 상기 송신 안테나 각각이 송신할 전자파 신호를 생성하여 복수의 상기 송신 안테나에 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 의료용 이미징 장치는, 인체 내부의 전자파 발생장치로부터 전파되는 전자파 신호를 수신하는 의료용 이미징 장치에 있어서, 상기 전자파 신호를 수신하는 전자파 신호 수신부 및 수신된 상기 전자파 신호를 외부의 신호처리장치에 송신하는 전자파 신호 송신부를 포함하되, 상기 전자파 신호는 전파 경로 상의 인체 기관의 전자기적 특성을 반영하면서 인체 내부로부터 전파된다.
상기 의료용 이미징 장치는, 수신된 상기 전자파 신호를 상기 신호처리장치가 처리하기에 용이한 형태로 가공, 변환 또는 포맷팅하여 상기 전자파 신호 송신부에 제공하는 전자파 신호 변환부를 더 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 방법은, 인체에 섭취된 전자파 발생장치에 의하여 소화기관 내에서 전자파 신호를 발생시키는 단계와, 전자파 수신장치가 상기 전자파 신호를 인체 외부에서 수신하는 단계 및 수신된 상기 전자파 신호를 처리하여 전파 경로 상의 인체 단면 영상을 재구성하는 단계를 포함하되, 상기 전자파 신호는 전파 경로 상의 인체 기관의 전자기적 특성을 반영하면서 인체 외부로 전파된다.
상기 의료용 이미징 방법은, 수신한 제어 명령 신호에 따라 상기 전자파 신호의 특성, 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 위치 또는 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 자세를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 캡슐 형태의 전자파 발생기를 이용한 의료용 이미징 장치 및 그 방법에 따르면, 인체 내부에 섭취된 캡슐에서 인가한 전자파 신호가 인체를 투과하여 전파되면 이를 인체 외부에서 수신하여 인체 단면의 영상을 재구성함으로써, 전자파의 전파 경로를 단축시키고 그 결과 전파되는 전자파의 크기 감쇄 및 위상 오차를 줄일 수 있으며, 신호처리 과정에 존재하는 불안정 요인을 감소시킴으로써 재구성된 영상의 해상도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 수신모듈이 인체 표면에 위치하는 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 발생장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재되지 아니한 적어도 하나의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
본 발명은 사람을 포함하는 포유류 몸체의 소화기관을 따라 이동하는 전자파 발생장치로부터 인가되는 전자파 신호를 몸체 외부에 위치한 전자파 수신장치에서 수신하고, 수신된 전자파의 신호처리 과정을 통하여 전자파가 전파된 몸체 단면의 영상을 획득 내지 재구성하는 의료용 이미징 장치 및 그 방법을 제안한다. 본 발명은 의료 이미징 시스템(medical imaging system)에 적용되어 해상도 높은 몸체 단면의 영상을 재구성하는데 이용될 수 있다.
이하에서는 설명의 용이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치 및 그 방법이 인체에 적용되는 경우를 가정하여 설명한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치 및 그 방법이 인체에 적용되는 구성은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 이러한 실시예에 한정되지 않음에 유의하여야 한다.
종래 초음파 이미징, X-레이, CT 등과 같은 의료용 이미징 시스템과 대비하였을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치는 전자파를 인가하는 전자파 발생장치가 인체 소화기관 내부에 위치하고, 인체를 투과하여 전파되는 전자파 신호를 수신하는 전자파 수신장치가 인체 외부에 위치한다는 점에서 차별된다.
또한, 촬상 기능과 무선통신 기능을 갖는 삼키는 캡슐형 내시경 등과 같은 의료용 이미징 시스템과 대비하였을 때, 캡슐형 내시경 시스템이 전자파를 촬상 이미지 데이터의 전송(통신) 목적으로 이용하는데 비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치는 전파 경로 상의 인체에 관한 정보를 포함하는 전자파를 인체 단면 영상의 재구성(이미징) 목적으로 이용한다는 점에서 차별되며, 그에 따라 시스템의 구성요소, 사용 주파수, 수신신호의 처리 방법 등에서 차이가 있다.
바람직하게는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 장치의 상기 전자파 발생장치는 사람이 삼킬 수 있는 크기와 인체에 섭취되어 소화기관을 따라 이동하기 용이한 형태를 가지며, 예를 들어 알약, 캡슐(capsule) 형태의 외관을 가질 수 있다. 또한, 상기 전자파 수신장치는 인체로부터 일정 거리 내에 위치하며, 바람직하게는 상기 전자파 수신장치는 인체 표면 또는 인체 가까이에 위치할 수 있으며, 복수의 전자파 수신모듈로 구성될 수 있다.
이하에서는 설명의 용이를 위하여 상기 전자파 발생장치가 캡슐 형태의 외관을 가지며, 상기 전자파 수신장치가 복수의 전자파 수신모듈로 구성되고, 상기 전자파 수신모듈이 인체 표면에 위치하는 것으로 가정하여 설명한다. 다만, 캡슐형 외관을 가진 전자파 발생장치 및 인체 표면에 위치하는 복수의 전자파 수신모듈로 구성되는 전자파 수신장치로 이루어지는 시스템 구성은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 이러한 실시예에 한정되지 않음에 유의하여야 한다. 예를 들어, 본 발명은, 전자파 발생장치가 인체에 섭취 가능한 어떠한 형태의 외관을 가지는 경우에도 적용될 수 있으며, 전자파 수신장치가 하나의 전자파 수신모듈만으로 구성되는 경우 또는 전자파 수신모듈이 인체 내부의 전자파 발생장치로부터 발신되는 전자파를 수신할 수 있는 거리 내에서 인체로부터 상당 거리 이격되어 위치하는 경우에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템을 설명하는 개념도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템은 전자파 발생장치(100), 전자파 수신장치(200), 신호처리장치(300) 등을 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 전자파 발생장치(100)는 인체에 섭취되어 소화기관을 따라 이동하며 전자파 신호를 인체에 대하여 인가한다. 여기서 상기 전자파 신호는 인체 무해하며 영상 재구성 가능한 주파수를 가진다. 예를 들어, 상기 전자파 신호는 402 MHz ~ 405 MHz (MICS band) 또는 902 MHz ~ 928 MHz (ISM band)등의 저주파수 대역의 전자파 신호이거나, 5 GHz ~ 10 GHz 범위의 고주파수 대역의 전자파 신호일 수 있다.
또한, 전자파 발생장치(100)의 외피는 폴리에틸렌 등의 범용 플라스틱 등과 같이 인체무해하고 전자파 신호의 투과가 용이한 유전체 소재로 이루어질 수 있다.
인가된 전자파 신호는 인체 내부에 위치하는 여러 기관들(인체 장기, 암 조직 등)의 전자기적 특성 차이에 의해 반사(reflection), 굴절(refraction), 산란(scattering), 회절(diffraction) 등의 현상을 거치며 전파된다.
전자파 수신장치(200)는 전자파 발생장치가 인가한 전자파 신호를 인체 외부에서 수신하여, 수신한 전자파 신호를 신호처리장치(300)에 전송한다. 전자파 수신장치(200)와 신호처리장치(300)는 도 1에 나타난 바와 같이 유선 인터페이스에 의하여 연결될 수도 있고, 도 1에 나타나지는 않았지만 무선 인터페이스에 의하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 상기 유선 인터페이스는 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB), IEEE 1394(FireWire, i.Link), RS-232c(Recommended Standard 232 Revision C) 등일 수 있다. 또한, 상기 무선 인터페이스는 블루투스(Bluetooth) 등일 수 있다.
신호처리장치(300)는 전자파 수신장치(200)로부터 전송 받은 전자파 신호에 대해 신호처리 또는 영상처리를 수행하여 인체 단면 영상을 재구성한다. 예를 들어, 신호처리장치(300)는 CT, DT(diffraction tomography), 역산란 해석 알고리즘 등의 신호처리 과정을 통해 전자파 신호로부터 전자파의 전파 경로에 위치하는 인체 단면 영상을 재구성할 수 있다. 여기서 신호처리장치(300)는 컴퓨터 등일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 수신모듈이 인체 표면에 위치하는 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 복수의 전자파 수신 모듈(210)들이 인체의 앞부분과 뒷부분에 바둑판 형태로 배열되어 전자파 발생장치(100)가 발신하는 전자파 신호를 인체 외부의 여러 지점에서 수신할 수 있다. 복수의 전자파 수신 모듈(210)들은 수신한 전자파 신호를 유선 또는 무선 인터페이스 연결을 통하여 신호처리장치(300)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 발생장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 발생장치(100)는 전자파 생성부(110), 송신 안테나(111), 위치 조절부(120), 제어부(130), 수신 안테나(131), 전원부(140) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 전자파 발생장치(100)의 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니며, 도 3에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 전자파 발생장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 전자파 발생장치(100)가 구현될 수도 있다.
구체적으로, 전자파 생성부(110)는 펄스 신호(pulse wave) 또는 연속 신호(continuous wave) 형태의 전자파 신호를 생성하여 송신 안테나(111)를 통해 발신(송신)한다. 예를 들어, 전자파 생성부(110)는 일정 주파수를 갖는 연속 신호 형태의 전자파 신호를 지속적으로 생성할 수도 있고, 제어부(120)의 제어 신호에 따라 단속적으로 생성할 수 있다.
송신 안테나(111)는 평면형 구조, 일정한 부피를 갖는 구조, 또는 전자파 발생 장치(100)의 케이스 외벽 또는 내벽에 프린트되는 구조 등으로 구현될 수 있다.
위치 조절부(120)는 소화기관을 따라 이동하는 전자파 발생장치(100)의 위치 또는 자세를 조절하기 위한 액추에이터(actuator)를 포함한다. 전자파 발생장치(100)는 소화기관의 소화운동에 따라 수동적으로 이동할 수도 있지만, 액추에이터의 동작에 따라 이동 속도를 조절하거나 적절한 방향으로의 전자파 발신을 위하여 회전할 수도 있다. 또한, 액추에이터는 전자파 발생장치(100)의 외벽에 형성된 관통부(미도시)를 통하여 인체 무해한 방식으로 인체 기관에 접촉하여 동작함으로써 전자파 발생장치(100)의 위치 또는 자세를 조절할 수도 있다.
제어부(130)는 전자파 생성부(110), 위치 조절부(120) 등의 전반적인 동작을 제어하는 제어 신호를 보낸다. 특히, 제어부(130)는 수신 안테나(131)를 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템의 사용자로부터 제어 명령 신호를 수신하고, 상기 제어 명령 신호에 대응하는 제어 신호를 생성하여 전자파 생성부(110), 위치 조절부(120) 등에 보낼 수 있다.
한편, 위치 조절부(120) 또는 제어부(130)는 전자파 발생장치(100)의 위치, 자세, 인체 기관 상태 등을 탐지하기 위한 센서(예를 들어, 바이오 센서)를 포함할 수도 있다. 상기 센서는 전자파 발생장치(100)의 외벽에 형성된 관통부(미도시)를 통하여 인체 무해한 방식으로 인체 기관에 접촉하여 탐지함으로써 인체 기관의 생물학적 요소로부터 전자파 발생장치(100)의 동작에 유용한 정보를 획득할 수 있다.
수신 안테나(131)는 평면형 구조, 일정한 부피를 갖는 구조, 또는 전자파 발생 장치(100)의 케이스 외벽 또는 내벽에 프린트되는 구조 등으로 구현될 수 있다.
전원부(140)는 전자파 발생장치(100)의 다른 구성요소가 동작할 수 있도록 전원을 공급하는 배터리 등을 포함한다.
한편, 전자파 발생장치(100)는 전자파를 송신하는데 있어서 복수의 송신 안테나(111)를 통한 빔포밍(beam forming) 기법을 이용할 수 있다. 구체적으로, 신호처리장치(300)를 통하여 재구성된 인체 단면 영상을 보고서 좀 더 나은 영상을 보기 위하여 전자파 송신을 조절하고자 하는 사용자의 제어 명령에 의해서나, 전자파 발생장치(100)에 구비된 센서를 이용하여 현재 전자파 발생장치(100)가 위치하는 인체 기관을 식별한 제어부(130)가 각 인체 기관의 특성에 맞도록 전자파 송신을 조절하는 명령에 의하여 복수의 송신 안테나(111)를 통한 빔포밍이 이루어질 수 있다.
제어부(130) 또는 전자파 생성부(110)는 송신될 전자파 신호가 특정 방향, 특정 폭, 특정 전력(세기)가 되도록 복수의 송신 안테나(111)를 제어하는데, 이를 위하여 원래의 전자파 신호로부터 복수의 송신 안테나(111) 각각이 송신할 전자파 신호를 생성 또는 변환한다. 이와 같은 각각의 안테나에 대한 전자파 신호를 신속하게 생성 또는 변환하기 위하여 미리 정해진 수의 프리셋(preset)에 따라 빔을 형성하는 프리코딩(precoding) 기법이 이용될 수 있다.
예를 들어, 인체 기관의 생물학적 요소로부터 현재 이동 중인 인체 기관이 위인 것을 식별한 제어부(130)는 상대적으로 다른 인체 기관에 비하여 큰 위에 대하여 빔 폭을 좁혀서 특정 방향으로의 빔 전력(세기)을 높이는 식으로 복수의 송신 안테나(111)를 조절할 수 있다.
또는, 예를 들어, 사용자로부터 수신된 빔 형성에 대한 제어 명령을 제어부(130)가 전달하면, 이에 대응하여 전자파 생성부(110)가 복수의 송신 안테나(111)를 조절하여 빔 폭, 빔 방향 또는 빔 전력(세기)을 조절할 수도 있다.
한편, 상기 전자파 생성부(110), 위치 조절부(120) 및 제어부(130) 중 적어도 두 개의 구성요소는 하나의 블록 또는 하나의 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 위치 조절부(120)와 제어부(130)는 인체 외부로부터 전송되는 제어 명령 신호에 따라 전자파 발생장치(100)의 위치 또는 자세를 조절하는 하나의 위치 제어부(미도시)로 구현될 수도 있다. 또는, 전자파 생성부(110)와 제어부(130)는 인체 외부로부터 전송되는 제어 명령 신호에 따르거나 미리 정하여진 패턴에 따라 전자파 신호를 생성하여 발신하는 하나의 전자파 발신부(미도시)로 구현될 수도 있다.
또한, 상기 전자파 생성부(110), 위치 조절부(120) 또는 제어부(130)는 상보성 금속산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 기술 등의 반도체 집적기술을 이용하여 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 수신장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 수신장치(200)는 적어도 하나의 전자파 수신모듈(210)을 포함한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 전자파 수신모듈(210)은 수신 안테나(211), 전자파 신호 수신부(213), 전자파 신호 송신부(215), 송신 안테나(217) 등을 포함할 수 있다.도 4에 도시된 전자파 수신모듈(210)의 구성요소 모두가 필수 구성요소인 것은 아니며, 도 4에 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 전자파 수신모듈(210)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 전자파 수신모듈(210)이 구현될 수도 있다.
구체적으로, 전자파 신호 수신부(213)는 수신 안테나(211)를 통하여 전자파 발생장치(100)가 발신한 전자파 신호를 수신하여 전자파 신호 송신부(215)에 제공한다. 전자파 신호 송신부(215)는 제공 받은 전자파 신호를 송신 안테나(217)를 통하여 신호처리장치(300)에 송신한다.
도 4에 도시되지는 않았지만, 전자파 수신모듈(210)은 전자파 발생장치(100)로부터 수신한 전자파 신호를 가공, 변환 또는 포맷팅하는 전자파 신호 변환부(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우 전자파 신호 변환부(미도시)는 전자파 신호 수신부(213)가 제공하는 전자파 신호를 신호처리장치(300)가 처리하기에 용이한 형태 또는 포맷으로 변환하여 전자파 신호 송신부(215)에 전달할 수 있다.
또한, 도 4에 도시되지는 않았지만, 전자파 수신모듈(210)은 전자파 신호 수신부(213) 및 전자파 신호 송신부(215)에 전원을 공급하는 전원부(미도시)를 포함하거나, 외부로부터 전원을 공급받는 전원 입력 단자(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 전자파 수신모듈(210)이 전자파 신호의 수신과 발신을 동시에 수행하지 않는 경우 수신 안테나(211)가 송신 안테나(217)의 역할까지 수행하거나, 송신 안테나(217)가 수신 안테나(211)의 역할까지 수행하도록 구성될 수 있다. 즉, 이 경우, 전자파 수신모듈(210)은 하나의 안테나만을 포함할 수도 있다.
또한, 전자파 신호 수신부(213) 및 전자파 신호 송신부(215)는 전자파 신호를 수신하고 송신하는 하나의 블록 또는 하나의 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전자파 신호 수신부와 전자파 신호 송신부는 하나의 전자파 신호 송수신부(미도시)로 구현될 수 있다.
또한, 전자파 신호 수신부(213) 또는 전자파 신호 송신부(215)는 상보성 금속산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 기술 등의 반도체 집적기술을 이용하여 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5에 나타난 바와 같이, 무선 인터페이스(무선 통신)를 통하여 제어 명령 신호를 전자파 발생장치가 수신하고(S310), 수신한 제어 명령 신호에 따라 전자파 발생장치가 전자파 신호의 특성, 전자파 발생장치의 소화기관 내 위치, 자세 등을 조절한다(S330). 전자파 발생장치가 소화기관 내에서 전자파 신호를 발생시키면(S350), 전파된 전자파 신호를 전자파 수신장치가 인체 외부에서 수신하고(S370), 수신된 전자파 신호를 처리하여 인체 단면 영상을 재구성(이미징)한다(S390). 상기 S310 내지 S390 과정은 전자파 발생장치가 소화기관 내에서 이동함에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 방법에 대하여는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 이미징 시스템에서 전자파 발생장치 및 전자파 수신장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 유사하게 이해될 수 있으므로 이하 설명을 생략한다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전자파 발생장치 110: 전자파 생성부
111: 송신 안테나 120: 위치 조절부
130: 제어부 131: 수신 안테나
140: 전원부 200: 전자파 수신장치
210: 전자파 수신모듈 211: 수신 안테나
213: 전자파 신호 수신부 215: 전자파 신호 송신부
217: 송신 안테나 300: 신호처리장치

Claims (14)

  1. 구강을 통해 섭취되어 인체 내의 소화기관을 따라 이동하며 전자파 신호를 발생시키는 전자파 발생장치와; 여기서 상기 전자파 발생장치는 복수의 안테나를 포함하고, 상기 복수의 안테나를 통해 상기 전파되는 전자파 신호는 인체 기관의 특성에 맞도록 빔포밍되고,
    인체를 투과하여 전파되는 상기 전자파 신호를 수신하기 위해 인체 표면에 부착되거나 인체 가까이에 위치하는 전자파 수신장치; 및 여기서 상기 전자파 수신 장치는 복수의 안테나를 포함하고,
    수신된 상기 전자파 신호를 처리하여 전파 경로 상의 인체 단면 영상을 재구성하는 신호처리장치를 포함하고,
    상기 전자파 수신 장치가 수신하는 상기 전자파 신호는 송수신 안테나 사이 전파 경로 상에 위치하는 인체 기관들의 비균일한 전자기적 특성에 의한 공진 및 산란의 특성이 반영되어 있고, 인체체 무해하며 영상 재구성이 가능한 주파수 범위를 갖고,
    상기 신호처리장치는 CT(computational tomography) 기법, DT(diffraction tomography) 기법, 및 역산란 해석 알고리즘 중 하나 또는 복수를 이용하여, 상기 수신된 전자파 신호로부터 상기 인체의 단면 영상을 재구성하는 의료용 이미징 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 발생장치는, 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 위치 또는 자세를 조절하는 위치 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 이미징 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자파 발생장치는 알약 형태 또는 캡슐 형태의 외피를 갖는 것을 특징으로 하는 의료용 이미징 시스템.
  4. 삭제
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  13. 구강을 통해 인체의 소화 기관 내로 섭취되어 소화 기관을 따라 이동하는 전자파 발생장치에 의하여 전자파 신호를 발생시키는 단계; 여기서 상기 전자파 발생장치는 복수의 안테나를 포함하고, 상기 복수의 안테나를 통해 상기 전파되는 전자파 신호는 인체 기관의 특성에 맞도록 향해 빔포밍되고,
    인체 표면에 부착되거나 인체 가까이에 위치하는 전자파 수신장치가 인체를 투과하여 전파되는 상기 전자파 신호를 인체 외부에서 수신하는 단계; 및
    CT(computational tomography) 기법, DT(diffraction tomography) 기법, 및 역산란 해석 알고리즘 중 하나 또는 복수를 이용하여, 인체를 투과하여 전파되어 상기 수신된 전자파 신호를 사용하여 인체의 단면 영상을 재구성하는 단계를 포함하되,
    상기 전자파 신호는 송수신 안테나 사이 전파 경로 상에 위치하는 인체 기관들의 비균질한 전자기적 특성에 의한 공진 및 산란 특성을 포함하며,
    인체 무해하며 영상 재구성 가능한 주파수 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 의료용 이미징 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    수신한 제어 명령 신호에 따라 상기 전자파 신호의 특성, 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 위치 또는 상기 전자파 발생장치의 소화기관 내 자세를 조절하는 단계를 더 포함하는 의료용 이미징 방법.
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