KR101171747B1 - 온도 센서를 구비한 캡슐형 진단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 센서를 구비한 캡슐형 진단 장치에 관한 것으로, 캡슐 헤드부에 형성되고, 체내의 소정 지점을 비추기 위한 하나 이상의 조명부; 캡슐 헤드부에 형성되고, 상기 조명부에 의해 조사된 지점의 영상을 취득하기 위한 이미지 센서부; 캡슐 바디부내에 형성되고, 상기 캡슐형 내시경 장치의 동작에 필요한 회로가 형성된 회로 기판; 상기 캡슐 바디부의 외측에 형성된 제1 및 제2 전극; 및 상기 캡슐 바디부 외측의 제1 및 제2 전극과, 상기 캡슐 바디부 내측의 회로 기판 사이에 전기적으로 연결되는 내외부 전기 접속 금속부를 포함하고, 상기 전기 접속 금속부 내에 온도 센서가 형성된 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경 장치를 개시한다.

Description

온도 센서를 구비한 캡슐형 진단 장치{CAPSULED DIAGNOSING DEVICE WITH TEMPERATURE SENSOR}

본 발명은 캡슐형 진단 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 온도 센서를 구비한 캡슐형 진단 장치 또는 캡슐형 내시경에 관한 것이다.

내시경은 본래 수술을 하거나 부검(剖檢)을 하지 않고서는 직접 병변(病變)을 볼 수 없는 장기에 대하여 기계를 삽입하여 관찰하도록 안출된 기구이다. 내시경에는 직달경(直達鏡)이라 하여 1개의 통으로 되어 있어서 장기를 직접 육안으로 볼 수 있는 형, 렌즈시스템을 이용한 형, 카메라를 직접 장기에 삽입하는 형, 유리 섬유를 사용한 파이버스코프 등이 알려져 있다.

그러나, 상기 내시경은 병변을 검사하기에 가장 유용한 장비임에도 불구하고, 검사에 따르는 고통과 불쾌감 등으로 인하여 많은 환자들이 내시경 검사를 가능한 회피하려고 한다. 이에, 최근에는 상술한 단점을 보완하고 특히 소화기관 가운데 가장 긴 소장 등의 질환 진단에 이용할 목적으로 캡슐형 내시경이 개발되었다.

상기 캡슐형 내시경은 환자가 알약처럼 삼키면 위, 소장 등의 소화기관과 같은 체강(體腔) 내부로 들어가 의사가 비디오 화면이나 컴퓨터 모니터 등으로 환자의 소화 기관 내부를 직접 관찰할 수 있도록 만들어진 캡슐 형태의 초소형 내시경이다.

전술한 바와 같은 캡슐형 진단 장치로서 도 1a에 도시한 바와 같은 캡슐형 내시경 장치(100)가 알려져 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 캡슐형 내시경 장치(100)는 주요 부품을 감싸고 있는 캡슐 하우징부(101)와, 신체 내부의 피사체를 촬영하기 위한 이미지센서부(120) 그리고 촬영시 피사체를 조사하기 위한 조명부(110), 및 하우징부(101)를 둘레에 형성된 통신용 전극들(140,150)로 이루어지며, 이미지 센서부(120)로부터 출력되는 영상신호는 외부의 수신 기기를 통해 사용자에게 디스플레이된다.

또한, 이 종래에서 캡슐 하우징부(101)의 선단부는 반구 형상으로 형성되어, 검사자가 캡슐 내시경을 삼키기 편하게 하는 동시에 선단부에 체액 등이 고착되는 것을 방지하고 있다.

도 1b는 도 1a에 도시한 종래의 캡슐형 진단 장치(100)의 내부적 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이 종래의 캡슐형 진단 장치(100)의 내부적 구성은 후술하는 본원의 실시예에서도 중복되는 부분에 해당하므로, 이들 구성요소에 대한 설명은 본원의 실시예의 설명을 참조하도록 하며, 여기서 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

그러나 상기 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같은 종래의 캡슐형 진단 장치(100)는 단순히 영상 신호 또는 영상 정보 만을 취득할 수 있는 구성으로, 이러한 구성에 더하여 캡슐형 진단 장치(100)가 내부의 환부 또는 측정하고자 하는 장기에 도달했을 때 측정 장기의 온도를 측정하고, 이에 기반하여 보다 정확한 진단을 수행하고자 하는 시도가 있어 왔다.

도 2는 종래의 캡슐형 진단 장치(100)의 외측에 온도 센서(180)를 부착한 일례를 개략적으로 도시한 도면으로서, 동도에 도시한 바와 같이 온도 센서를 캡슐 외부에 장착하여 직접적으로 내장기의 온도를 측정하도록 하는 것이 가장 이상적인 형태라 하겠지만, 이 경우와 같이 온도 센서가 캡슐 외부에 장착되어 신체의 내장에 직접 노출되는 경우, 특히 위와 같이 강산액이 분비되는 장기의 경우에는 온도 센서가 손상될 우려가 있을 뿐만 아니라, 온도 센서가 부식됨에 따라 사람에게 위해한 물질이 생성될 위험이 있기 때문에, 온도 센서를 구성하는 물질의 위해성 여부에 대한 임상 실험을 거쳐야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 발명으로서, 온도 센서를 구성하는 물질의 위해성 여부에 대한 임상 실험을 최소한으로 하기 위해, 기존의 캡슐형 진단 장치의 내측에 온도 센서를 제공하고, 또한 기존의 캡슐형 진단 장치의 형태나 재료 등을 변경시키지 않고 캡슐 외부의 온도를 효과적으로 측정하기 위한 캡슐형 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 생체내 체강 상태를 검출하기 위한 캡슐형 내시경 장치는, 캡슐 바디부 내측에 배치되고 캡슐 외부의 온도를 측정하기 위한 온도 센서, 상기 온도 센서와 접촉된 내외부 전기 접속 금속부를 포함하고, 내외부 전기 접속 금속부는 열전도성 물질로 제조되어 캡슐 외부의 열을 상기 온도 센서에 전달하도록 구성된다.

또한 내외부 전기 접속 금속부는 홈부를 더 포함하고, 온도 센서는 홈부 내에 설치되어 열전달의 효과가 높아질 수 있다. 여기서 열전도성 물질은 금, 은, 구리, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금인 것이 바람직하다.

전술한 바와 같은 본 발명의 특징적 구성에 따르면, 기존의 캡슐형 진단 장치의 내측에 온도 센서를 제공함으로써, 기존의 캡슐형 진단 장치의 형태나 재료 등을 변경시키지 않으면서 캡슐 외부의 온도를 효과적으로 측정하기 위한 캡슐형 진단 장치를 제공할 수 있으며, 그에 따라 온도 센서를 구성하는 물질의 위해성 여부에 대한 임상 실험을 최소한으로 줄일 수 있다는 효과가 얻어질 수 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 캡슐형 진단 장치의 외형도.
도 1b는 도 1a에 따른 종래 캡슐형 진단 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른, 온도 센서를 캡슐의 외측에 구비한 캡슐 내시경 장치의 외형도.
도 3은 본 발명에 따른 캡슐형 진단 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 캡슐형 진단 장치와 외부의 수신기기와의 통신 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 캡슐형 진단 장치를 사용한 온도 측정 방법을 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

설명에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정해서 해석되는 것은 아니며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입가하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변할 수 있는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 3은 본 발명에 따른 캡슐형 진단 장치, 특히 캡슐형 내시경 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 캡슐형 내시경 장치(200)는 외형상으로 크게 헤드부, 몸통부 및 꼬리부로 나뉘어 진다.

물론 본 발명에 따른 캡슐형 내시경 장치는 필요에 따라 이하의 구성요소 이이외의 것(일례로, 음향 처리부 또는 추력부)을 포함하여 구성될 수 도 있지만, 본 발명에 직접적 관계가 있는 것은 아니므로 이에 대한 설명은 별도로 기재하지 않는다.

먼저, 캡슐 헤드부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 체강 내의 화상을 촬상할 수 있는 촬상 수단으로서 이미지 센서부(220)와 체강 내부를 조명하기 위한 복수의 조명 수단(210)을 포함한다.

이미지 센서부(220)는 촬상용 기판(도시하지 않음) 위에 형성되며, 조명 수단(210)에 의해 비춰지는 범위를 촬영하게 된다. 이미지 센서부로서는 CCD 또는 CMOS로 이루어지는 고체촬상소자가 채용될 수 있으며, 도면에 도시하지는 않았지만, 피사체를 촬상 소자에 결상하기 위한 렌즈부를 포함한다. 또한 렌즈부는 가동 프레임 등을 이용하여 렌즈부를 재치함으로써 포커스 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 이런 렌즈부 및 가동 프레임 구성은 당업자에게 공지의 기술인 것으로, 본 명세서에서 구체적인 설명은 생략한다.

조명 수단(210)은 촬상용 기판 상에 형성될 수도 있지만, 별개의 기판을 사용하여 형성될 수도 있다. 조명 수단(210)으로는 LED 조명이 사용되는 것이 바람직하며, 상기 조명 수단은 충분한 광량을 확보하기 위해 이미지 센서부(220)의 주변에 복수개, 바람직하게는 이미지 센서부(220)의 네주변에 하나씩 배치하는 것이 좋다.

또한, 상기 이미지 센서부(220)와 조명 수단(210) 전방면에는 투명한 재질로 이루어진 반구형상의 보호막을 형성함으로써 이미지 센서부가 체강내의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

다음으로, 캡슐 바디부에 대해 설명한다.

먼저, 상기 캡슐 바디부의 외측에는 외부의 수신기(300)(도 4 참조)와의 생체 전류를 통한 통신을 수행하기 위해 통신 전극으로서 제1 전극(240) 및 제2 전극(250)이 형성된다. 제1 전극(240)은 캡슐 헤드부에 근접한 바디부의 일단부에 형성되며, 제2 전극(250)은 반구형으로 된 캡슐 꼬리부를 감싸도록 형성된다.

상기 캡슐 바디부의 캡슐 내측에는 캡슐형 내시경 장치의 동작에 필요한 회로들이 형성된 회로 기판(270)이 탑재된다. 상기 회로 기판에는 내시경 캡슐(200)이 환자의 체강 내로 투입되었을 때, 상기 이미지 센서부(220)로부터 촬영된 영상 정보를 체외의 외부 수신기(도 4 참조)로 전송하기에 용이하도록 영상 신호를 처리하는 영상신호 처리부(271)를 포함한다.

또한, 상기 회로 기판에는 통신 회로부(272)가 형성되어 촬영된 영상을 외부의 수신기(도 4 참조)로 전송하도록 동작된다. 상기 통신 회로부(272)는 무선 RF 통신을 사용하여 상기 촬영된 영상을 전송하도록 구성될 수도 있지만, 본 실시예에 있어서 통신 회로부(272)는 바람직하게 상기 캡슐 바디부 외측에 형성된 제1 및 제2 전극(240,250)을 이용하여 촬영된 영상 정보를 생체 신호로서 출력하도록 구성된다.

상기 도 3에서는 통신 회로부(272)가 점선(a,b)를 통해 제1 및 제2 전극(240,250)에 접속된 것으로 도시되었지만, 실질적으로는 통신 회로부(272)는 회로 기판(270)과 내외부 전기 접속 금속부(260)를 통해 외부의 제1 및 제2 전극에 접속되는 것이 바람직하다.

상기 통신 회로부(272)로부터 전류로서 출력되는 영상을 수신하는 메커니즘에 대해 도 4를 참조하여 설명하도록 한다. 도 4는 캡슐 내시경이 출력한 영상을 외부 수신기가 수신하는 메커니즘을 설명하기 위한 도면으로, 도 4에서는 상기 생체 전류로 인한 전류 신호가 등전위면의 점선으로서 표시되어 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 인체의 외부에는 복수개의 감지 센서(감지 패드)(310,320,330,340)들이 부착되어 있고, 감지 센서들은 외부 수신기(300)에 접속되어 있다. 상기 도면에서 감지 센서들은 4개인 것으로 표시되었지만, 보다 정확한 생체 전류의 검출을 위해 4개 이상, 예를 들면 8개의 감지 센서가 사용될 수도 있다. 상기 캡슐형 내시경(200)이 촬영한 영상을 전류로써 출력하면 상기 감지 센서들(310,320,330,340)에 의해 감지되어, 상기 외부 수신기(300)는 감지된 전류를 분석하여 송신된 전류를 영상 신호로 복원할 수 있다. 신호의 복원 과정은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생락한다.

다시 도 3을 참조하면, 온도 신호 처리부 또는 온도 센서 처리부(274)는 캡슐의 꼬리부 내측의 내외부 전기 접속 금속부(260) 내에 형성된 온도 센서(280)에 접속되어 있으며, 온도 센서(280)로부터 측정된 온도 신호를 체외의 외부 수신기(도 4 참조)로 전송하기에 용이한 온도 신호로 처리하고 이를 통신 회로부(272)로 송신하면, 통신 회로부(272)는 이를 제1 및 제2 전극(240, 250)을 통해 외부의 수신기로 전달하게 된다. 온도 신호의 송신 과정, 즉 제1 및 제2 전극(240, 250)를 통한 통신 회로부(272)와 외부 수신기(300)의 통신은 기 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

또한, 상기 캡슐 바디부의 회로 기판에는 상기 캡슐형 내시경(200), 즉 이미지 센서부(220), 조명 수단(210), 영상 신호 처리부(271), 통신 회로부(272) 및 온도 센서 처리부(274) 등에 전원을 공급하기 위한 전원부(273)를 포함하고 있는데, 전원부로서는 소형의 전지가 사용되는 것이 좋으며, 산화 은 전지를 사용하는 것이 좋다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 충전식 전지 및 발전식 전지 등을 사용할 수도 있으며, 무선전력 송수신 장치와 같은 구성을 채용해도 좋다.

다음으로, 캡슐 꼬리부에는 회로 기판과 상기 제1 및 제2 전극 사이에 전기적 접촉을 제공하기 위한 내외부 전기 접속 금속부(260)가 형성되고, 그 내측에 온도 센서(280)를 설치한다.

특히 내외부 전기 접속 금속부(260)는 회로 기판(270) 내의 통신 회로부(272)와 캡슐 바디부의 외측에 형성된 제1 및 제2 전극 사이에 전기적 접속을 제공함으로써, 영상 신호 처리부(271) 또는 온도 센서 처리부(274)로부터 통신 회로부(272)를 경유하여 온 신호를 외부의 수신기(300)로 정확하게 전송할 수 있다.

내외부 전기 접속 금속부(260)는 전기 전도성 및 열 전도성이 양호한 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 금, 은, 구리, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제조되는 것이 좋다. 내외부 전기 접속 금속부(260) 내에 홈부 등을 형성함으로써 온도 센서(280)의 설치를 더욱 용이하게 할 수도 있다.

또한, 캡슐 외부로부터의 열전달성의 손실을 줄이기 위해 내외부 전기 접속 금속부(260)의 길이 방향 두께(d)는 가능한 한 짧게 형성하는 것이 좋다.

또한, 상기 전기 접속 금속부에 제공되는 온도 센서의 동작 범위는 -5 내지 50℃ 사이에 있는 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 전술한 바와 같은 캡슐형 내시경 장치를 사용한 환자의 체내 온도 측정 방법에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 캡슐형 내시경 장치를 사용한 환자의 체내 온도 측정 방법을 도시한 도면이다.

먼저, 환자의 구강 등을 통해 캡슐형 내시경 장치를 환자의 체내로 투입한다. 투입 후 조작자는 외부의 제어 기기를 통해 캡슐형 내시경 장치를 원하는 곳으로 이동시키면서 캡슐형 내시경 장치의 이미지 센서부를 사용하여 환자의 체내를 촬영한다. 이후 촬영된 영상 정보는 영상 신호 처리부를 통해 가공되고 제1 및 제2 전극을 통해 외부의 수신기기로 전달된다. 또한, 환자 체내의 온도를 측정할 필요가 있을 시 내외부 전기 접속 금속부 내의 온도 센서를 통해 측정한다. 측정된 온도 신호는 온도 센서 처리부에서 가공되고, 제1 및 제2 전극을 통해 외부의 수신기기로 전달된다. 따라서, 환자 체내의 온도가 효율적으로 측정될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래 캡슐 외부의 전극들과 캡슐 내부의 통신부 사이에 전기적 접속을 제공하고, 전기 전도성 및 열 전도성이 높은 내외부 전기 접속 금속부 내에 온도 센서를 장착함으로써 기존 캡슐의 형태나 재질을 크게 변경함이 없이 외부의 온도를 효과적으로 측정할 수 있고, 온도 센서가 캡슐 내측에 위치됨에 따라 온도 센서가 캡슐 외측에 노출되는 경우에 비해 임상 실험을 최소한으로 제한할 수 있다는 작용효과가 얻어진다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

따라서 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 생체내 체강 상태를 검출하기 위한 캡슐형 내시경 장치에 있어서,
   캡슐 바디부 내측에 배치되고 캡슐 외부의 온도를 측정하기 위한 온도 센서
   상기 온도 센서와 접촉된 내외부 전기 접속 금속부를 포함하고,
   상기 내외부 전기 접속 금속부는 열전도성 물질로 제조되어 캡슐 외부의 열을 상기 온도 센서에 전달하는 것을 특징으로 하는 생체내 체강 상태를 검출하기 위한 캡슐형 내시경 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 내외부 전기 접속 금속부는 홈부를 더 포함하고, 상기 온도 센서는 홈부 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 생체내 체강 상태를 검출하기 위한 캡슐형 내시경 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 열전도성 물질은 금, 은, 구리, 알루미늄 중 어느 하나 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 생체내 체강 상태를 검출하기 위한 캡슐형 내시경 장치.
   
   
   

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