KR101584542B1 - 캡슐 내시경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 pH 농도에 따라 일부 부분에서 부피 팽창이 가능하도록 구성하여 소화 기관의 직경에 무관하게 안정적으로 촬영할 수 있도록 한 캡슐 내시경에 관한 것으로서, 광학 돔과, 상기 광학 돔에 접합되어 조명 광학계를 내장하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 접합되고 수분의 유입에 의해 부피가 팽창하는 부피 팽창 물질이 내장되며 수분 투과성 재질로 이루어진 외피막과, 상기 외피막을 감싸면서 상기 외피막을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 캡슐막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

캡슐 내시경{capsule endoscope}

본 발명은 캡슐 내시경에 관한 것으로, 특히 소화 기관의 직경에 무관하게 안정적으로 촬영할 수 있도록 한 캡슐 내시경에 관한 것이다.

최근에는 캡슐 타입의 내시경이 개발되어 의료 현장에서 여러 질병을 진단하는데 사용되고 있다.

즉, 캡슐 내시경은 인체의 소화 기관을 따라 이동하면서 그 피검체의 내부를 촬영하여 영상신호를 생성하고, 상기 생성된 영상신호를 연속하여 외부로 송신하여 영상신호에 근거하여 질병을 진단한다.

그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 캡슐 내시경은 비교적 직경이 작은 십이지장과 소장에서는 크게 문제없이 내부를 촬영하면서 지나가지만, 대장에서는 십이지장이나 소장과 비교하여 대장내의 직경이 넓어진 관계로 구르거나 한쪽 벽을 촬영하게 되는 부작용이 있어 대장 내시경으로써 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 pH 농도에 따라 일부 부분에서 부피 팽창이 가능하도록 구성하여 소화 기관의 직경에 무관하게 안정적으로 촬영할 수 있도록 한 캡슐 내시경을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 캡슐 내시경은 광학 돔과, 상기 광학 돔에 접합되어 조명 광학계를 내장하는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 접합되고 수분의 유입에 의해 부피가 팽창하는 부피 팽창 물질이 내장되며 수분 투과성 재질로 이루어진 외피막과, 상기 외피막을 감싸면서 상기 외피막을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 캡슐막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 캡슐 내시경은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, pH에 반응하는 캡슐막을 사용하여 pH가 일정 수준이상이 되었을 때 일부 부분에서 부피 팽창이 가능하도록 구성함으로써 소화 기관의 직경 크기에 상관없이 내부 촬영을 통해 더욱 많은 유효 영상을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 캡슐 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 도 1의 캡슐 내시경에서 캡슐막이 제거된 상태에서 부피 팽창 물질이 팽창된 상태를 나타낸 단면도
도 3은 도 2에서 부피 팽창 물질이 줄어든 상태를 나타낸 도면

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.

도 1은 본 발명에 캡슐 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 캡슐 내시경에서 캡슐막이 제거된 상태에서 부피 팽창 물질이 팽창된 상태를 나타낸 단면도이다.

또한, 도 3은 도 2에서 부피 팽창 물질이 줄어든 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 의한 캡슐 내시경은 도 1에 도시한 바와 같이, 광학 돔(110)과, 상기 광학 돔(110)에 접합되어 렌즈(121), 조명부(122), 이미지 센서(123) 및 전원부(124)를 내장하는 하우징(120)과, 상기 하우징(120)의 일측에 접합되고 수분의 유입에 의해 부피가 팽창하는 부피 팽창 물질(131)이 내장되며 수분 투과성 재질로 이루어진 외피막(130)과, 상기 외피막(130)을 감싸면서 상기 외피막(130)을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 캡슐막(140)을 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 하우징(120)은 원통 형상을 가지며 인체에 무해한 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 광학 돔(110)은 의료용 접착제에 의해 상기 하우징(120)의 전면부에 밀봉 상태로 접합된다.

상기 하우징(120)의 내부에는 송신부(도시되지 않음)가 구성되어 있는데, 상기 송신부는 상기 이미지 센서(123)로부터 수집된 정보를 외부로 전송하는 역할을 한다. 이때 상기 송신부는 안테나를 이용한 무선 통신 또는 적어도 하나의 전극을 통한 인체 통신한다.

상기 이미지 센서(123)는 상기 렌즈(121)를 통해 집광된 피검체 이미지를 감지하고, 상기 조명부(122)는 상기 렌즈(121)의 집광 범위를 조명하여 피검체 이미지 감지 시 피검체인 소화기관 내부를 비춘다.

상기 이미지 센서(123)는 상기 광학 돔(110)을 통해 입사되는 광을 수광하여 소화 기관의 장기 내부를 촬상하여 체내 이미지 정보를 생성한다.

여기서, 상기 이미지 센서(123)는 CCD(Charged Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등의 이미지 센서 또는 다른 촬상 수단이 될 수 있다.

나아가, 상기 이미지 센서(123)는 베이어 패턴(Bayer Pattern)의 컬러 필터 어레이 구조를 가질 수 있다. 이때, 베이어 패턴은 하나의 픽셀이 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 중 하나의 컬러를 표현하고, 주위의 픽셀 값을 보간(Interpolation)을 통해 각 픽셀이 표현하지 못하는 나머지 두 가지의 컬러를 표현하는 방식이다.

상기 조명부(122)는 상기 이미지 센서(123)에서 체내 이미지 정보를 수집할 수 있도록 체내를 조명한다. 이를 위해, 상기 조명부(122)는 백색, 청색, 적색, 황색, 녹색 중 적어도 하나의 발광소자로 구성되어 있다.

상기 전원부(124)는 캡슐 내시경의 구동을 위한 전원을 공급하는 것으로, 전원이 충전된 배터리 및 배터리의 전원을 이용하여 이미지 센서(123), 조명부(122) 등의 캡슐 내시경을 구성하는 회로 부품에 구동 전원을 생성하는 전원 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 부피 팽창 물질(131)은 하이드로-젤(Hydro-Gel)(Evoonik Favor PAC 300 제품) 성분을 갖는 것으로, 소화 기관 내부에 잔존하는 체액에 의하여 부피가 팽창한다.

상기 외피막(130)은 수분의 침투가 가능한 종이 재질의 티백으로서, 수분에 침출시켰을 때 내장된 부피 팽창 물질(131)이 팽창할 수 있도록 미세 다공질의 종이 포장재로 이루어져 있다.

상기 외피막(130)을 구성하는 종이 포장재는 인체에 무해한 재질을 사용하는데, 식물성 섬유(펄프)를 주원료로 사용하며 폴리에틸렌과 같은 합성수지, 금속박 등의 다른 재질과 함께 가공 처리하여 사용되고 있다.

상기 캡슐막(140)은 소화기관 내부의 체액(수분)에 의해 녹는 재질로 형성되는 젤라틴 캡슐(141)과, 상기 젤라틴 캡슐(141)의 표면에 코팅되어 상기 젤라틴 캡슐(141)을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 코팅막(142)으로 이루어져 있다.

한편, 상기 젤라틴 캡슐(141)에 코팅막(142)을 코팅하는 방법으로 장용 코팅(enteric coating)을 사용하는데, 상기 장용 코팅은 팬 코팅(pan coating)과 딥 코팅(dip coating) 중에서 어느 하나의 방식으로 코팅막을 원하는 두께로 코팅한다.

상기 팬 코팅은 5wt%의 HPC(Hydroxyl Propyl Cellulose)를 에탄놀(Ethanol)에 녹여 프리 코팅 용액을 만들고 젤라틴 캡슐(141)에 팬 코터를 이용하여 코팅하는 방식이다. 이때 팬 코팅 방법은 15wt% Enteric coating material을 Ethanol에 녹여 코팅 용액을 제조하는데, 상기 젤라틴 코팅(141)에 프리 코팅한 상태에서 팬 코터를 이용하여 원하는 두께로 코팅한다.

상기 코팅막(142)은 일정 두께를 갖는 젤라틴 캡슐(141)의 표면에 프리 코팅을 통해 소정 두께로 코팅한 상태에서 팬 코터에서 원하는 두께로 코팅한다. 여기서, 상기 젤라틴 캡슐(141)과 코팅막(142)의 두께는 한정하지 않고 있지만, 필요에 따라 그 코팅 두께를 설정할 수 있다.

상기와 같이 팬 코터를 통해 상기 젤라틴 캡슐(141)의 표면에 코팅된 코팅막(142)은 37℃의 pH 4에서 4시간 이상 버티고 pH 7 PBS 용액에서 30분부터 코팅이 녹기 시작하여 4시간 후에 완전히 녹아 제거되는 것을 실험을 통해 확인했다.

또한, 상기 딥 코팅은 5wt%의 HPC(Hydroxyl Propyl Cellulose)를 Ethanol에 녹여 프리 코팅 용액을 만들고 젤라틴 캡슐(141)을 일정 깊이로 담궈 코팅한 후 건조를 반복 실시하여 원하는 두께를 갖는 코팅막(142)을 형성하는 방식이다. 이때 딥 코팅 방법은 15wt% Enteric coating material을 Ethanol에 녹여 코팅 용액을 제조하는데, 프리 코팅해 둔 젤라틴 캡슐(141)에 코팅과 오븐에서 건조를 반복적으로 진행하여 원하는 두께를 갖도록 형성한다.

상기 코팅막(142)은 일정 두께를 갖는 젤라틴 캡슐(141)의 표면에 프리 코팅을 통해 소정의 두께로 코팅한 상태에서 팬 코터에서 원하는 두께로 코팅한다. 이때 상기 젤라틴 캡슐(141)과 코팅막(142)의 두께는 상세한 설명에 한정하지 않고 있지만, 필요에 따라 그 코팅 두께를 설정할 수 있다.

이와 같이 딥 코팅을 통해 형성된 코팅막(142)은 37℃의 pH 4의 PBS 용액에서 4시간 이상 버티고 pH 7의 PBS 용액에서 1시간 30분에서 2시간 사이에 코팅이 완전히 녹아 없어지게 된다.

따라서 상기 코팅막(142)은 일정한 pH이상이면 녹아 없어지는 재질로 이루어지는데, 예를 들면 pH가 3이하일 때 외형 변화가 없지만, pH가 5이상일 때 녹아 없어지게 된다.

상기 젤라틴 캡슐(141)을 둘러싸고 있는 코팅막(142)이 pH 5 이상일 때 녹아 없어지면서 상기 젤라틴 캡슐(141)은 소화 기관에 노출되면서 그 내부에 잔류하는 체액(수분)에 의해 함께 제거된다.

이후 상기 외피막(130) 내부로 소화 기관에 체액(수분)이 침투하면서 내부에 내장된 부피 팽창 물질(131)이 부풀어 오르면서 팽창하게 된다.

여기서, 상기 소화 기관의 장기는 위장, 소장, 대장의 순으로 형성되어 있으며, 각각의 직경은 생체에 따라 다르지만, 일반적으로 위장은 15㎝, 소장은 3∼4㎝, 대장은 5∼7㎝ 정도의 직경을 갖는다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 캡슐 내시경은 내시경 시술 시 소화 기관을 최대한 많이 촬영하고자 하기 위해 캡슐 내시경의 부피 팽창을 통해 넓게 하여 직경이 상대적으로 넓은 대장에서도 구르지 않고 중앙을 볼 수 있도록 하는 것이다. 즉, 캡슐 내시경을 삼킬 때에는 직경이 30㎜ 이하이나 대장에 진입하게 되면 30㎜ 이상으로 부피가 늘어나게 되어 캡슐 내시경이 직경이 넓은 대장에서도 구르지 않도록 하여 대장 홀(hole)의 중앙을 주시하게 되어 더 많은 유효 영상을 획득할 수 있도록 한다.

이를 위해 본 발명에 의한 캡슐 내시경은 캡슐(120)의 일측에 내부 공간을 구비하고 상기 내부 공간에 부피 팽창 물질(131)을 내장하고 수분의 침투가 용이한 외피막(130)과 상기 외피막(130)의 표면에 pH가 5이상에서 반응하는 캡슐막(140)을 사용하여 밀봉하면서 단단하게 고정하여 30㎜ 이하의 크기를 갖는 캡슐 내시경을 제작한다.

이후 도 2에서와 같이, 캡슐 내시경을 삼켰을 때 비교적 직경이 작고 pH가 낮은 십이지장이나 소장에서 반응하지 않다가 pH가 5이상인 대장으로 진입하였을 때, 상기 외피막(130)의 표면에 형성된 캡슐막(140)을 구성하는 코팅막(142)과 젤라틴 캡슐(141)이 녹아 없어지면서 상기 외피막(130) 내부의 부피 팽창 물질(131)이 팽창되어 캡슐 내시경의 부피가 넓어져 직경이 큰 대장에서도 구르지 않고 중앙을 볼 수 있어 더 많은 유효 영상을 획득할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 소화기관 중 소장과 대장을 한 예로 설명하고 있지만, 소장보다 직경이 작은 소화기관을 촬영한 후에 소장을 촬영할 때도 소장내의 pH에 반응하는 캡슐막(140)을 사용하여 캡슐 내시경을 제작할 수도 있다.

아울러 부피가 팽창된 캡슐 내시경은 상기 부피 팽창 물질(131)이 최대로 팽창된 시점부터 점차적으로 부피가 줄어들면서 24~48시간이내에 도 3에서와 같이, 본래의 직경으로 축소되어 외부로 배출될 때 배출 안전성을 확보할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

110 : 광학 돔 120 : 하우징
130 : 외피막 131 : 부피 팽창 물질
140 : 캡슐막 141 : 젤라틴 캡슐
142 : 코팅막

Claims (6)

1. 광학 돔과,
   상기 광학 돔에 접합되어 조명 광학계를 내장하는 하우징과,
   상기 하우징의 일측에 접합되고 수분의 유입에 의해 부피가 팽창하는 하이드로-젤 성분으로 이루어진 부피 팽창 물질이 내장되며 수분 투과성 재질로 이루어진 외피막과,
   상기 외피막을 감싸면서 상기 외피막을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 캡슐막을 포함하여 구성되고,
   상기 외피막은 내장된 부피 팽창 물질이 수분의 침투에 의해 팽창할 수 있도록 미세 다공질의 종이 포장재로 이루어지며,
   상기 캡슐막은 소화 기관 내부의 체액(수분)에 의해 녹는 재질로 형성되는 젤라틴 캡슐과, 상기 젤라틴 캡슐의 표면에 코팅되어 상기 젤라틴 캡슐을 보호함과 더불어 pH가 일정 이상일 때 녹아 제거되는 코팅막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명 광학계는 조명부, 렌즈, 이미지 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
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6. 삭제

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