KR101884205B1

KR101884205B1 - 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경

Info

Publication number: KR101884205B1
Application number: KR1020180017194A
Authority: KR
Inventors: 최창욱; 황상훈
Original assignee: 주식회사 파워리퍼블릭
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2018-08-01

Abstract

본 발명은 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경에 관한 것이다. 이는, 밀폐공간을 제공하며 그 전방부에 투명창을 갖는 캡슐형 케이싱과; 상기 투명창에 근접 배치되고 관심부위에 대한 촬영을 수행하는 카메라와; 외부로부터 공급된 전력을 무선 수신하는 수신공진부와; 외부로부터 제어신호를 전달받음과 아울러 상기 카메라의 촬영내용을 외부로 전송하는 통신부와; 상기 수신공진부와 접속되며 통신부를 통해 전달된 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부에 의해 동작하여 체내 케이싱의 자세를 변화 또는 유지시키는 것으로서, 상기 수신공진부의 전력을 인가받아 회전하는 자이로스코프를 구비하는 자세전환부와; 상기 제어부에 의해 작동하며 케이싱을 이동시키기 위한 추진력을 출력하는 추진력발생부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경은, 무선 전력전송 방식으로 전력을 전달받아 구동하므로 전력소모에 대한 부담 없이 장시간 사용이 가능하고, 원격 방향 조절이 가능하므로 사용 중 카메라의 촬영 각도를 능동 제어할 수 있다.

Description

원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경{Wireless power transmission type capsule endoscope with remote steering control}

본 발명은 캡슐내시경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선전력전송 방식의 전력공급이 가능하며, 체내에서의 이동이나 촬영방향의 원격 조정이 가능한 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경에 관한 것이다.

체내 소화기관에 대한 여러 가지 목적의 진단을 위해 수행되는 검사 방법에는 다양한 것이 알려져 있으며, 그 중에는 초음파를 이용한 초음파검사나, 자기장을 이용하여 검사 부위에 대한 단층 화상을 얻는 컴퓨터단층촬영 또는 자기공명영상촬영 등이 알려져 있다. 그런데 이러한 검사 방법은 간접적으로 얻어진 화상에 기초한 것으로서, 진단에 한계가 있었고 또한 컴퓨터단층촬영이나 자기공명영상촬영은 번거롭고 비용이 많이 들어간다는 단점이 있었다.

또한, 내시경장치를 이용한 내시경 검사는, 환자의 구강을 통해 체내에 관을 삽입하는 과정이 환자에게 고통과 부담을 주는 문제를 가진다. 이에 따라 수면내시경이 수행되고 있지만, 수면내시경의 경우 마취를 해야 한다는 또 다른 불안요소가 있다.

한편, 캡슐내시경은 환자가 삼킬 수 있는 사이즈를 갖는 촬영장치로서, 체내에 투입된 상태로 소화기관의 연동 운동에 의해 소화기관을 따라 이동하며 소화기관의 내부 상황을 촬영하고 촬영한 내용을 외부로 실시간 전송하는 장비이다. 이러한 캡슐내시경은, 환자가 거부감 없이 쉽게 삼킬 수 있어야 하므로, 가능한 작은 사이즈로 제작되는 것이 좋다. 캡슐내시경의 크기가 작아지면 그 내부에 설치되는 회로기판이나 제어부 등의 크기도 당연히 작아진다.

캡슐내시경을 갖는 검사장치도 다양한 종류가 개발되어 있으며, 가령, US 5,604,531호(In vivo video camera system)에는, 환자가 삼키는 카메라와, 상기 카메라으로 관심영역을 이미지화하기 위한 광학 시스템과, 카메라가 촬영한 내용을 송신하는 송신기 등을 포함한다. 상기 카메라는 신체내의 소화기관을 따라 이동하며, 가령, 장과 위의 내벽을 촬영하고 촬영한 영상을 송신기를 통해 외부의 이미지 기록 디바이스에 보낸다. 기록 디바이스에 저장되어 있는 정보는 추후 전문가에 의해 분석되어, 검사를 마친 환자의 내장 상태를 알 수 있게 된다.

캡슐내시경은, 환자의 입장에서 볼 때, 일반 내시경보다 덜 고통스럽다는 장점이 있는 것이다. 하지만, 캡슐내시경은, 소화기관의 연동운동에 의해서만 움직이기 때문에 체내 이동이 느리고, 또한 카메라가 흔들려 정확하고 선명한 영상을 얻지 못하는 경우가 많다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 체외에서 자기장을 형성하고 자기장에 변화를 주어 캡슐내시경을 유도하거나, 이동장치를 설치하여 이동을 촉진하기도 하였지만, 자기력을 이용해 캡슐내시경의 움직임을 제어하는 것은 자기력이 약하여 효과적인 제어가 어렵고, 이동장치를 통한 방법은 체내 장기를 훼손시킬 수 있는 위험이 있다. 더욱이, 이러한 선행 기술들은 카메라의 흔들림에 대한 문제는 여전히 해결하지 못하며, 무선으로 전력을 전송할 경우 수신 코일의 방향의 흔들림에 의하여 수신을 방해 받는 문제를 해결할 수도 없다.

국내등록특허공보 제10-0839825호 (자율 이동 시스템을 부착한 무선조작 내시경 캡슐) 국내공개특허공보 제10-2013-0024401호 (캡슐형 내시경 구동 제어 시스템) 국내등록특허공보 제10-1048287호 (무선전력 전송 시스템 및 그것을 이용한 무접점 캡슐형 내시경) 국내공개특허공보 제10-2014-0066372호 (캡슐형 내시경 구동 제어시스템 및 이를 포함하는 캡슐형 내시경 시스템)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 외부로부터 전력을 무선 수신할 수 있어 소모 전력에 대한 부담이 없고, 이동 중 카메라의 촬영 각도를 안정적으로 또한 필요에 맞추어 조절할 수 있는 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경은, 밀폐공간을 제공하며 그 전방부에 투명창을 가지고, 하기의 구성요소를 내장하는 캡슐형 케이싱과; 상기 투명창에 근접 배치되고 관심부위에 대한 촬영을 수행하는 카메라와; 외부의 송신공진부로부터 무선전력을 수신하는 수신공진부와; 외부로부터 제어신호를 전달받음과 아울러 상기 카메라의 촬영내용을 외부로 전송하는 통신부와; 평행을 유지하는 자이로스코프를 구비하고, 상기 자이로스코프에 대응하여 상기 캡슐형 케이싱의 방향을 변경하는 자세전환부와; 상하로 움직이는 왕복부재를 구비하고, 상기 왕복부재의 움직임을 통하여 상기 캡슐형 케이싱을 이동시키기 위한 추진력을 출력하는 추진력발생부와; 상기 통신부를 통해 전달된 제어신호를 통하여 상기 자세전환부와 상기 추진력발생부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 추진력발생부의 왕복부재가 위로 이동할 때보다 아래로 이동할 때 더 빠르게 이동하여, 상기 캡슐형 케이싱이 아래방향으로 이동하는 추진력을 얻고, 상기 왕복부재가 아래로 이동할 때보다 위로 이동할 때 더 빠르게 이동하여 상기 캡슐형 캐이싱이 위 방향으로 이동하는 추진력을 얻는 구성을 취할 수 있다.

또한, 상기 자이로스코프는; 일정직경을 갖는 각도조절링과, 그 양단부가 상기 각도조절링에 축회전 가능하도록 지지되는 휠축과, 상기 휠축에 고정되는 휠을 포함하고, 상기 자세전환부에는; 상기 휠축을 축회전시켜 휠을 회전시키는 휠구동모터와, 상기 각도조절링과 접하며 각도조절링을 원주방향으로 회전시키는 링회전수단을 포함한다.

또한, 상기 링회전수단은; 상기 케이싱의 내측에 고정되는 방향조절모터와, 상기 방향조절모터의 구동축에 고정되며, 상기 각도조절링의 외주면에 접한 상태로 각도조절링에 모터의 회전력을 인가하는 토크전달부재를 포함한다.

아울러, 상기 수신공진부는; 수신공진코일 및 캐패시터를 포함하며, 수신공진코일이 외부의 송신공진코일과 마주보도록 회전축을 통해 상기 각도조절링에 회전 가능하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 수신공진부와 접속되며 수신공진부로부터 공급된 전력을 저장하는 보조배터리가 더 구비된다.

또한, 상기 추진력발생부는; 길이방향으로 연장된 하우징과, 상기 하우징의 양단부에 각각 설치되며 상호 대향하고, 상기 제어부에 의해 제어되는 제1전자석 및 제2전자석과, 상기 하우징의 내부에 위치하며, 제1,2전자석의 출력 자기력에 의해 제1,2전자석의 사이를 왕복하며, 제1전자석과 제2전자석에 타격력을 전달함으로써, 타격력에 대응한 추진력을 출력하는 왕복부재를 포함한다.

아울러, 상기 하우징의 내부에는, 상기 제1전자석과 제2전자석을 연결하며 길이방향으로 연장되고, 상기 왕복부재의 이동을 가이드하는 가이드로드가 설치된다.

또한, 상기 제1전자석의 전면에는 제1전자석을 보호하는 보호커버가 설치되고, 제2전자석의 전면에는, 제1전자석으로 이동하는 왕복부재에 탄성력을 부가하는 스프링이 구비된다.

또한, 상기 왕복부재는 영구자석일 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경은, 밀폐공간을 제공하며 그 전방부에 투명창을 갖는 캡슐형 케이싱과; 상기 투명창에 근접 배치되고 관심부위에 대한 촬영을 수행하는 카메라와; 외부로부터 공급된 전력을 무선 수신하는 수신공진부와; 외부로부터 제어신호를 전달받음과 아울러 상기 카메라의 촬영내용을 외부로 전송하는 통신부와; 상기 수신공진부와 접속되며 통신부를 통해 전달된 제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부에 의해 동작하여 체내 케이싱의 자세를 변화 또는 유지시키는 것으로서, 상기 수신공진부의 전력을 인가받아 회전하는 자이로스코프를 구비하는 자세전환부와; 상기 제어부에 의해 작동하며 케이싱을 이동시키기 위한 추진력을 출력하는 추진력발생부를 포함할 수 있다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경은, 무선 전력전송 방식으로 전력을 전달받아 구동하므로 전력소모에 대한 부담 없이 장시간 사용이 가능하고, 원격 방향 조절이 가능하므로 사용 중 카메라의 촬영 각도를 능동 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경의 구성을 나타내 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경의 조향 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시한 추진력발생부의 구조와 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시한 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경의 계통 구조를 나타내 보인 블록도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

후술할 본 발명에 따른 캡슐내시경(10)은, 체내에 투입된 상태로 외부로부터 전력을 계속적으로 공급 받음과 아울러, 방향이나 위치를 능동적으로 조절할 수 있는 구성을 갖는다. 이를 위한 캡슐내시경(10)은, 케이싱(12) 내부에 수신공진부(40)와 자세변환부(30) 및 추진력발생부(20)를 포함한다. 상기 자세변환부(30)와 추진력발생부(20)는 제어부(57)의 제어신호를 받아 동작하며, 캡슐내시경(10)의 방향을 전환시키거나 전후진 시키는 역할을 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경(10)의 구성을 나타내 보인 도면이다. 또한, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 캡슐내시경의 조향 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 캡슐내시경(10)은, 케이싱(12), 카메라(55), 수신공진부(40), 통신부(16), 제어부(57), 자세변환부(30), 추진력발생부(20) 등을 포함하는 구성을 갖는다.

먼저, 상기 케이싱(12)은, 캡슐의 형태를 취하며 그 일단부에 투명창(14)을 갖는다. 케이싱(12)의 내부는 당연히 밀폐되어 밀폐공간(12a)을 이룬다.

카메라(55)는 투명창(14)에 근접 배치되며 투명창(14) 외부의 촬영대상을 촬영한다. 카메라(55)가 촬영한 내용은 통신부(16)를 통해 외부로 전송된다. 의료진은 통신부(16)를 통해 전송된 내용을 기초로 환자의 상태를 진단하게 된다.

상기 카메라(55)는 회로기판(51)에 탑재되어 그 작동이 제어된다. 회로기판(51)은 제어회로가 실장된 것으로서, 상기 카메라(55)의 주변에 다수의 조명부(53)를 갖는다. 조명부(53)는 캡슐내시경(10)의 전방으로 불을 밝히는 것으로서, LED소자로 적용함이 좋다.

아울러, 상기 회로기판(51)에는 제어부(57)가 위치한다. 제어부(57)의 위치는 경우에 따라 달라질 수 있다. 상기 제어부(57)는 수신공진부(40)와 접속되며 캡슐내시경(10) 내부의 모든 구성품의 작동을 컨트롤 한다. 가령, 상기 통신부(16)를 통해 전달받은 외부의 제어 신호를 처리하여 카메라(55)를 작동시킨다거나 자세변환부(30)나 추진력발생부(20)를 제어하는 것이다.

상기 수신공진부(40)는 외부로부터 공급된 공진 신호를 무선 수신한다. 수신공진부(40) 내부의 수신공진코일(40a)은 외부의 송신공진코일와의 공진에 의하여 전력을 수신하며 이는 캡슐내시경(10)의 구동 동력으로 사용된다.

상기 수신공진부(40)는, 수신공진코일(40a)과 캐패시터(40b)를 갖는다. 상기 수신공진코일(40a)는 전달된 공진 신호를 받아 전력을 생산한다. 이러한 자기공진방식 전력 공급은, 이를테면, 외부의 송신코일부에서 공진주파수로 진동하는 자기장을 생성하여 동일한 공진주파수로 설계된 수신코일부에 에너지가 집중적으로 전달되게 하는 원리를 이용한 것이다. 자기공진방식 전력공급은, 공진 주파수를 이용해 일치하는 주파수에 자기를 전달하기 때문에, 송신측과 수신측이 근접해 있지 않더라도 충전이 가능한 장점이 있다. 체내 캡슐내시경(10)의 위치가 어디에 있던 연속적인 전력 공급이 가능한 것이다.

상기 수신공진부(40)는 회전축(40d)을 통해 지지되며, 자세전환부(30)와 동일한 방향으로 움직이면서 항상 평행을 유지할 수 있다. 자세전환부(30)는 자이로스코프의 작용에 의해 언제나 평행을 유지할 수 있다.

상기 수신공진부(40)는 다양한 방식으로 자세전환부(30)에 연결되어 평행을 유지할 수 있다. 더 나아가 상기 수신공진부(40)는 자세전환부(30)에 고정되는 방식으로 항상 같은 방향으로 움직일 수도 있고, 다른 수단을 사용하여 동일한 방항으로 움직일 수도 있다. 또한, 수신공진코일(40c)은 회전축(40d)을 중심축으로 삼아 축회전이 가능하다.

특히 수신공진코일(40c)의 한 쪽면에 자성체(40c)를 부착함으로써, 회전축(40d)에 의하여 움직이면서 항상 한쪽 방향을 지향하도록 할 수 있다. 가령, 체외에 자력감응부재를 배치한 경우, 수신공진코일(40c)은 자성체(40c)의 작용에 의해 최적의 각도를 유지할 수 있는 것이다. 경우에 따라 자력감응부재를 별도로 배치하지 않고, 송신부 자체에서 발생하는 자성(磁性)을 이용하여 수신공진코일(40c)에 인력을 제공할 수도 있고, 제어부(57)의 제어신호를 통해 수신공진코일(40c)의 방향을 정밀 조절할 수도 있다.

다시 말해, 수신공진부(40)와 그 내부의 수신공진코일(40a)은 자세변환부(30)와 동일한 방향으로 움직임으로써 항상 평행을 유지할 수 있고, 수신공진코일(40c)의 회전축(40d)에 의하여 회전가능하며, 외부의 자기장에 의하여 수신공진코일(40a)에 부착된 자성체가 방향성을 가지고 움직임으로써, 수신공진코일(40c)이 언제나 일정한 방향을 향하게 할 수 있는 것이다.

이렇게 수신공진코일(40c)이 일정한 방향을 유지할 수 있게 되면 외부의 송신공진코일과 마주보도록 제어하기 용이하며, 송신공진코일로부터 수신공진코일(40a)이 효율적으로 전력을 수신할 수 있다.

아울러, 상기 자성체(40c)가 수신공진코일(40a)의 양쪽 면 중 어느 한 면에 부착되면 외부의 자기장에 의하여 이끌리고, 이에 따라 수신공진코일(40c)은 어느 방향으로든 향하게 된다. 상기 자성체는 외부의 자기장에 의하여 자화되고, 외부의 자기장이 없으면 자화되지 않는 자성체인 것이 바람직하다.

상기 수신공진코일(40c)의 회전축은 수신공진코일(40c)의 면을 횡으로 가로지르는 형태로 구성되어 수신공진코일(40c)의 양쪽 면이 360도로 회전 가능한 형태인 것이 바람직하다.

상기 통신부(16)는, 외부로부터 제어신호를 전달받음과 아울러 상기 카메라의 촬영내용을 포함한 캡슐내시경(10)이 수집한 정보와 캡슐내시경(10)의 상태를 외부로 전송한다.

도면부호 18은 보조배터리이다. 보조배터리(18)는 수신공진부(40)와 연결되며 수신공진부(40)에서 유도된 전력을 받아 충전한다. 보조배터리(18)는 비상시의 전력 공급원이다. 즉, 수신공진부(40)가 전력을 원활하게 공급받지 못할 경우 사용하는 것이다.

또한, 보조배터리(18)의 완전 충전시 수신공진부(40)와 보조배터리(18)의 연결은 자동으로 차단된다. 충전량이 일정 기준 이하일 경우에는 다시 자동 접속되어 충전된다.

한편, 상기 자세전환부(30)는, 제어부(57)에 의해 동작하여 캡슐내시경(10)의 자세를 변화 또는 유지시키는 역할을 한다. 가령 캡슐내시경(10) 자체를 도 2의 화살표 a 방향으로 회전시키거나, 도 3의 화살표 b방향으로 회전시키는 것이다. 당연히 회전각도는 경우에 따라 다르다.

이러한 자세전환부(30)는, 자이로스코프(36), 휠구동모터(33), 방향조절모터(35)를 포함한다. 먼저 자이로스코프(36)는, 일정직경을 갖는 각도조절링(34)과, 그 양단부가 각도조절링(34)에 축회전 가능하도록 지지되는 휠축(32)과, 휠축(32)에 고정되는 휠(31)을 포함한다.

상기 휠축(32)은 휠구동모터(33)와 연결되며, 휠구동모터(33)에 의해 고속 축회전한다. 휠구동모터(33)가 축회전함에 따라 휠(31)이 회전함은 물론이다. 상기 휠(31)은 고속회전하며 일반적인 자이로스코프와 마찬가지로 수평을 유지하는 힘을 출력한다. 즉, 자이로스코프(36)를 도면상 수평으로 유지시키는 것이다. 다시 말하면, 도 2나 도 3처럼 케이싱(12)이 회전하더라도, 자이로스코프(36)는 항상 수평을 유지한다. 상기 휠구동모터(33)는 제어부(57)에 의해 제어된다.

상기 방향조절모터(35)는 각도조절링(34)을 회전시키기 위한 링회전수단으로서, 모터본체(35a)와 토크전달부재(35b)를 갖는다. 모터본체(35a)는 제어부(57)에 의해 컨트롤되며, 케이싱(12)의 내측에 고정되어야 한다. 케이싱(12)에 대해 모터본체(35a)를 고정시키기 위해 적절한 고정용 브라켓(미도시)을 사용할 수 있다.

상기 토크전달부재(35b)는 모터본체(35)의 회전력을 각도조절링(34)으로 전달하는 부재이다. 가령 각도조절링(34)을 화살표 c방향이나 그 반대 방향으로 회전시키는 것이다. 위에 언급한 바와 같이, 자이로스코프(36)는 항상 수평을 유지하려는 성향을 가지므로, 각도조절링(34)을 가령, 화살표 c 방향으로 회전시키면, 캡슐내시경(10)은 반작용력에 의해, 도 3에 도시한 바와 같이 화살표 b방향으로 각운동 한다. 각도조절링(34)을 화살표 c방향의 반대방향으로 회전시킬 경우에는, 캡슐내시경(10)이 화살표 a방향으로 회전한다.

상기 토크전달부재(35b)로서 기어를 사용할 수 있다. 기어를 사용할 경우 각도조절링(34)의 외주면에도 기어이(미도시)가 형성된다. 기어 방식 이외에도 다른 토크전달수단이 얼마든지 적용될 수도 있다.

상기 추진력발생부(20)는, 캡슐내시경(10)을, 전방, 즉 화살표 F방향이나 후방으로 이동시키는 역할을 한다. 추진력발생부(20)에 의해 캡슐내시경(10)의 전후방으로 자율적 움직임이 가능한 것이다. 가령, 체내 경로를 따라 이동하는 캡슐내시경(10)이, 위벽이나 소장의 내벽면에 의심부위를 발견한 경우, 상기 자세전환부(30)에 의하여 상기 캡슐내시경(10)의 진행방향을 조절하고, 상기 추진력발생부(20)에 의하여 전방 또는 후방으로 이동하여, 해당 의심부위로 근접하여 정밀 촬영을 할 수 있는 것이다.

이러한 추진력발생부(20)는 제어부(57)에 의해 제어되며, 도 4 내지 도 6에 도시한 내부 구성을 갖는다. 추진력발생부(20)는 하나만 설치할 수도 있고, 경우에 따라 두 개 이상을 적절히 배치시킬 수도 있다. 본 실시예의 경우 추진력발생부(20)가 네 개 적용되었다.

도 4 내지 도 6은 도 1에 도시한 추진력발생부(20)의 구조와 작동 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 상기 추진력발생부(20)는, 길이방향으로 연장된 하우징(21), 제1,2전자석(22a,22b), 가이드로드(23), 왕복부재(26), 스프링(24)을 포함한다.

이러한 구성을 갖는 추진력발생부(20)는, 왕복부재(26)가 제1전자석(22a)을 타격함에 따른 화살표 s방향의 충돌에너지를 이용해 추진력을 발생하는 것이다. 말하자면, 왕복부재(26)가 제1전자석(22a)을 타격할 때 발생하는 화살표 s방향의 힘을 이용해, 추진력을 얻는 것이다.

상기 하우징(21)은 길이방향으로 연장되며 양단부가 막힌 부재로서 그 내부에 이동공간(21a)을 갖는다. 이동공간(21a)은 왕복부재(26)가 왕복하는 경로이다. 이러한 하우징(21)은 지지용 브라켓(미도시)을 통해 케이싱(12)의 내부에 고정되어, 하우징(21)에서 출력되는 추진력이 케이싱(12)으로 전달된다. 상기 추진력에 대해서는 후술된다.

상기 제1,2전자석(22a,22b)은, 하우징(21)의 내측 양단부에 고정되며 상호 대향한다. 제1전자석(22a)과 제2전자석(22b)의 간격은 경우에 따라 달라질 수 있으며, 가령, 하우징(21) 직경의 1.5배 내지 2.5배로 설계할 수 있다.

상기 제1,2전자석(22a,22b)은 제어부(57)에 의해 착자 및 탈자가 제어되며, 더 나아가 출력 자기력의 세기도 조절된다. 이를테면 제1전자석(22a)의 자기력과 제2전자석(22b)의 자기력을 독립적으로 제어할 수 있는 거시다.

상기 가이드로드(23)는 그 양단부가 제1,2전자석(22a,22b)에 고정된 환봉형 부재로서, 왕복부재(26)의 왕복운동을 가이드 한다. 즉, 제1전자석(22a)에서 제2전자석(22b)으로, 제2전자석(22b)에서 제1전자석(22a)으로 이동하는 왕복부재(26)의 이동을 원활하게 유도하는 것이다.

상기 왕복부재(26)는 제1,2전자석(22a,22b)의 자기력에 반응하는 영구자석으로서, 제1전자석(22a) 및 제2전자석(22b)과 반응한다. 이에 대한 설명은 후술하기로 한다. 본 실시예에서 왕복부재(26)로서 영구자석을 적용하였지만, 영구자석을 대신하여 철편을 사용할 수 도 있다. 이를테면 자기력에 반응하여 끌어 당겨지는 금속부재를 적용하는 것이다.

또한, 상기 제1전자석(22a)의 전면에는 보호커버(27)가 설치되어 있다. 보호커버(27)는 왕복부재(26)가 제1전자석(22a)과 충돌할 때, 충격력으로부터 제1전자석(22a) 내부의 코일이나 코어를 보호하는 것이다.

제2전자석(22b)의 전면에는 스프링(24)이 설치된다. 스프링(24)은 제2전자석(22b) 측으로 이동하는 왕복부재(26)의 운동에너지를 받아 일단 압축 되고, 이어지는 제2전자석(22b)의 작용에 의해 왕복부재(26)가 제1전자석(22a) 측으로 이동할 때 왕복부재(26)를 튕겨내는 역할을 한다. 스프링(24)의 작용에 의해 왕복부재(26)의 이동속도는 더욱 빨라진다. 즉, 제1전자석(22a)에서 제2전사적(22b)으로 이동하는 속도에 비해, 제2전자석(22b)에서 제1전자석(22a)으로 이동하는 속도가 상대적으로 빠른 것이다.

상기 구성을 갖는 추진력발생부(20)의 작용은 다음과 같다.

먼저, 상기 왕복부재(26)가 영구자석일 경우, 제2전자석(22b)으로 N극을 출력하여, 스프링(24)에 받쳐져 있는 왕복부재(26)를 도 5에 도시한 바와 같이, 제2전자석(22b)측으로 최대한 당긴다. 도 4에 도시한 왕복부재(26)는, 제1전자석(22a)을 향하는 부분이 N극, 반대방향이 S극이다.

이 상태로, 제2전자석(22b)의 출력전극을 S극으로 전환함과 동시에 제1전자석(22a)은 S극을 출력하도록 한다. 왕복부재(26)는 전환된 자기장과 스프링(24)의 작용에 의해 도 5의 화살표 e방향으로 매우 빠른 속도로 이동하며 상기 보호커버(27)를 타격한다. 보호커버(27)로 전달된 타격력은 추진력발생부(20)를 화살표 s방향으로 이동시키는 작용을 한다.

이어서, 제1,2전자석(22a,22b)을 통해 N극을 동시 출력하면, 왕복부재(26)는 제1전자석(22a)으로부터 밀려나 제2전자석(22b)측으로 끌려가며 도 5와 같이 스프링(24)을 압축하며 제2전자석(22b)에 최대한 근접한다.

제2전자석(22b)측으로 이동한 왕복부재(26)는 상기한 과정을 반복하며 화살표 s방향을 추진력을 연속 출력한다.

한편, 상기 왕복부재(26)가 영구자석이 아닌, 일반 철편일 경우, 제1,2전자석(22a,22b)의 출력전극은 N극이던 S극이던 상관없다. 먼저, 제2전자석(22b)을 가동하여 왕복부재(26)를 최대한 당긴다. 이에 따라, 도 5에 도시한 바와 같이, 왕복부재(26)는 스프링(24)을 압축시키며 제2전자석(22b)에 최대한 근접한다. 이 때 제1전자석(22a)은 자기력을 출력하지 않는다.

이 상태에서, 제2전자석(22b)을 오프(off) 시킴과 동시에 제1전자석(22a)을 가동하면 왕복부재(26)는 스프링(24)의 탄성력과 제1전자석(22a)의 자기력에 의해 화살표 e방향으로 이동하여 보호커버(27)를 타격한다. 상기 과정을 반복함으로써 화살표 s방향의 추진력이 얻어진다.

상기 구성을 갖는 추진력발생부(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 자세전환부(30)를 사이에 두고 반대편에 위치한다. 추진력발생부(20)의 선택적 구동을 통해 캡슐내시경(10)의 전진은 물론 후진이 가능한 것이다.

결국, 상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 캡슐내시경(10)은, 추진력발생부(20)의 작용에 의해 자율적으로 위치이동이 가능하며, 자세변환부(30)에 의해 방향 조절이 이루어지는 것이다. 상기 추진력발생부(20)와 자세변환부(30)에 캡슐내시경(10)은 원하는 지점으로 이동할 수 있다. 물론 이러한 동작은 제어부(57)에 컨트롤되는 것이다.

도 7은 도 1에 도시한 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경의 계통 구조를 정리하여 나타내 보인 블록도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 무선전력전송 캡슐내시경(10)은, 외부의 송신공진부(A)로부터 전달된 공진신호에 의해 전력을 생산하는 수신공진부(40)와, 수신공진부(40)의 전력을 전달받아 각종 컨트롤신호를 출력하는 제어부(57)를 포함한다.

상기 제어부(57)는, 통신부(16), 휠구동모터(33), 방향조절모터(35), 추진력발생부(20), 조명부(53), 카메라(55)와 접속되어 개별 요소들을 제어하여, 캡슐내시경(10)이 원활한 작동을 하게 한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:캡슐내시경 12:케이싱 12a:밀폐공간
14:투명창 16:통신부 18:보조배터리
20:추진력발생부 21:하우징 21a:이동공간
22a:제1전자석 22b:제2전자석 23:가이드로드
24:스프링 26;왕복부재 27:보호커버
30:자세전환부 31:휠 32:휠축
33:휠구동모터 34:각도조절링 35:방향조절모터
35a:모터본체 35b:토크전달부재 36:자이로스코프
40:수신공진부 40a:수신공진코일 40b:캐패시터
40c:자성체 40d:회전축 51:회로기판
53:조명부 55:카메라 57:제어부

Claims

밀폐공간을 제공하며 그 전방부에 투명창을 가지고, 하기의 구성요소를 내장하는 캡슐형 케이싱과;
상기 투명창에 근접 배치되고 관심부위에 대한 촬영을 수행하는 카메라와;
외부의 송신공진부로부터 무선전력을 수신하는 수신공진부와;
외부로부터 제어신호를 전달받음과 아울러 상기 카메라의 촬영내용을 외부로 전송하는 통신부와;
평행을 유지하는 자이로스코프를 구비하고, 상기 자이로스코프에 대응하여 상기 캡슐형 케이싱의 방향을 변경하는 자세전환부와;
전방과 후방으로 왕복하는 왕복부재를 구비하고, 상기 왕복부재의 움직임을 통하여 상기 캡슐형 케이싱을 이동시키기 위한 추진력을 출력하는 추진력발생부와;
상기 통신부를 통해 전달된 제어신호를 통하여 상기 자세전환부와 상기 추진력발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 추진력발생부의 왕복부재가 후방으로 이동할 때보다 전방으로 이동할 때 더 빠르게 이동하여, 상기 캡슐형 케이싱이 전방으로 이동하는 추진력을 얻고, 상기 왕복부재가 전방으로 이동할 때보다 후방으로 이동할 때 더 빠르게 이동하여 상기 캡슐형 케이싱이 후방으로 이동하는 추진력을 얻으며,
상기 자이로스코프는;
일정직경을 갖는 각도조절링과,
그 양단부가 상기 각도조절링에 축회전 가능하도록 지지되는 휠축과,
상기 휠축에 고정되는 휠을 포함하고,
상기 자세전환부에는;
상기 휠축을 축회전시켜 휠을 회전시키는 휠구동모터와,
상기 각도조절링과 접하며 각도조절링을 원주방향으로 회전시키는 링회전수단을 포함하는 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
삭제
제1항에 있어서,
상기 링회전수단은;
상기 케이싱의 내측에 고정되는 방향조절모터와,
상기 방향조절모터의 구동축에 고정되며, 상기 각도조절링의 외주면에 접한 상태로 각도조절링에 모터의 회전력을 인가하는 토크전달부재를 포함하는 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제1항에 있어서,
상기 수신공진부는 상기 각도조절링과 동일한 방향으로 이동가능하며, 상기 수신공진부의 수신공진코일은 회전축을 통하여 회전가능하고, 한쪽 면에는 자성체가 부착되어, 외부의 자기장에 의하여 회전 가능하도록 설치되는 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제1항에 있어서,
상기 수신공진부와 접속되며 상기 수신공진부로부터 공급된 전력을 저장하는 보조배터리가 더 구비된 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제1항에 있어서,
상기 추진력발생부는;
길이방향으로 연장된 하우징과,
상기 하우징의 양단부에 각각 설치되며 상호 대향하고, 상기 제어부에 의해 제어되는 제1전자석 및 제2전자석과,
상기 하우징의 내부에 위치하며, 제1,2전자석의 출력 자기력에 의해 제1,2전자석의 사이를 왕복하며, 제1전자석과 제2전자석에 타격력을 전달함으로써, 타격력에 대응한 추진력을 출력하는 왕복부재를 포함하는 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제6항에 있어서,
상기 하우징의 내부에는, 상기 제1전자석과 제2전자석을 연결하며 길이방향으로 연장되고, 상기 왕복부재의 이동을 가이드하는 가이드로드가 설치된 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제7항에 있어서,
상기 제1전자석의 전면에는 제1전자석을 보호하는 보호커버가 설치되고,
제2전자석의 전면에는, 제1전자석으로 이동하는 왕복부재에 탄성력을 부가하는 스프링이 구비된 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.
제6항에 있어서,
상기 왕복부재는 영구자석인 원격조향제어가 가능한 무선전력전송 캡슐내시경.