KR102188758B1 - 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치 - Google Patents

인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양태는 인체통신을 이용하여 인체 외부로 신호를 전달하는 인체삽입 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는, 상기 장치의 외주면을 둘러싸는 외피 및 상기 외피의 적어도 일부 영역의 내부 및 외부 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 금속전극막을 포함하되, 상기 금속전극막은 서로 이격되어 복수 개 형성됨에 의해 신호를 전달하는 전극을 형성하며, 상기 외피와 복수 개의 금속전극막은 신호전달하여 상기 장치의 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 제 1 범위의 커패시턴스 값을 갖는 인체통신을 이용하여 신호를 전달한다.

Description

인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치{HUMAN IMPLANTABLE APPARATUS DELIVERING SIGNAL USING INTERNAL HUMAN BODY COMMUNICATION}
본 발명은 체내인체통신과 연관된 신호전달 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 인체 유입되는 전류를 제한하여 보다 큰 인체 안정성을 확보하기 위한 신호전달 방법에 관한 것이다.
체내인체통신(IHBC: Internal Human Body Communication) 기술은 표피만을 이용하는 종래 인체통신(HBC: Human Body Communication) 기술을 비약적으로 발전시켜 인체 내부에서 외부로 데이터를 전송할 수 있도록 한 인체통신 기술이다.
위 기술에서는, 상대적으로 인체에서의 투과율이 높은 기저대역(Base-band)의 신호를 사용하기 때문에, 저전력으로 데이터를 전송할 수 있어 고해상도의 영상과 같은 대용량 정보를 많이 촬영할 수 있을 뿐만 아니라 촬영시간도 늘리는 효과가 있었다.
통상적으로 인체에서 측정할 수 있는 잡음신호는 1KHz 미만의 저주파 신호이다. 다만, 이러한 저주파 기반의 잡음신호로 인해, 통신 상의 오류가 발생하고, 이러한 통신상의 오류는 결국 영상의 왜곡을 만드는 주된 원인으로 작용된다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 목적은 인체 외부로 데이터를 전송하는데 매우 효과적인, 커패시턴스 값을 갖는 재료로 이루어진 인체 삽입 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 인체통신을 이용하여 인체 외부로 신호를 전달하는 인체삽입 장치는, 상기 장치의 외주면을 둘러싸는 외피 및 상기 외피의 적어도 일부 영역의 내부 및 외부 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 금속전극막을 포함하되, 상기 금속전극막은 서로 이격되어 복수 개 형성됨에 의해 신호를 전달하는 전극을 형성하며, 상기 외피와 복수 개의 금속전극막은 신호전달하여 상기 장치의 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 제 1 범위의 커패시턴스 값을 갖는 인체통신을 이용하여 신호를 전달할 수 있다.
상기 금속전극막은 상기 외피의 적어도 일부 영역의 외부에 형성되는 외부 금속 전극막 및 상기 외부금속 전극막과 대향하는 상기 외피의 내부표면에 형성되는 내부금속 전극막을 포함할 수 있다.
상기 외부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적 중 적어도 하나와 상기 내부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적 중 적어도 하나는 임피던스 매칭(impedence matching)이 되도록 선택될 수 있다.
상기 외부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적과 상기 내부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적은 임피던스 매칭(impedence matching)이 되도록 선택될 수 있다.
상기 외피와 상기 복수 개의 금속전극막은 신호전달하여 상기 장치의 임피던스가 2.5kΩ 내지 3.5kΩ이 되도록 야기하는 제 2 범위의 커패시턴스 값을 갖되, 상기 제 2 범위는 상기 제 1 범위 내에 포함될 수 있다.
상기 외부금속 전극막의 두께는 450㎛ 내지 550㎛의 값을 갖는 인체통신을 이용하여 신호를 전달할 수 있다.
상기 인체삽입 장치는, 데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기를 더 포함하되, 상기 출력되는 전기적 신호는 상기 장치의 임피던스를 기반으로 수신전극측으로 전달될 수 있다.
상기 인체삽입 장치는 캡슐 내시경을 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 인체통신을 이용하여 인체 외부로 신호를 전달하는 인체삽입 장치는, 데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기 및 상기 장치의 외주면을 둘러싸는 외피를 포함하되, 상기 외피는 정상 유전체로써 동작하는 제 1 외피 부분 및 상기 변환된 전기적 신호를 출력하는 적어도 둘 이상의 이격된 전극 부분을 포함하며, 상기 적어도 둘 이상의 이격된 전극 부분은, 상기 제 1 외피 부분을 중심으로 서로 이격되어 배치되고, 장치의 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 제 1 범위의 커패시턴스 값을 갖으며, 제 1 금속의 미립자 및 제 2 금속의 미립자 중 적어도 하나와 플라스틱 재료를 혼합하여 제작되는 전도성 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 금속의 미립자 및 제 2 금속의 미립자는 은 또는 금 미립자를 포함할 수 있다.
상기 장치의 임피던스는 2.5kΩ 내지 3.5kΩ이고, 상기 전도성 플라스틱의 저항은 500Ω 이하일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 양태에 따른 인체통신을 이용하여 인체 외부로 전기적 신호를 전달하는 인체삽입 장치는, 데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기, 상기 신호출력기로부터 출력된 전기적 신호를 수신기로 전송하기 위해 선택적으로 조합되는 복수 개의 커패시터 전극들 및 상기 수신기로부터의 상기 전기적 신호와 연관된 정보를 수신하여 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 최적의 임피던스 값을 결정하여 결정된 최적 임피던스 값에 대응하도록 상기 복수 개의 커패시터 전극들 중 적어도 일부를 선택하여 상기 전기적 신호를 전송하기 위한 전극을 구성하는 스위칭 제어부를 포함할 수 있다.
상기 수신기로부터의 상기 전기적 신호와 연관된 정보는, 상기 수신기에서의 수신신호의 세기 정보, 상기 수신신호의 세기 정보에 대응하는 최적 임피던스 값 정보 및 상기 복수 개의 커패시터 전극들 중 상기 전기적 신호 전송을 위한 전극으로 활용될 전극의 식별정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 인체통신을 수행하는 인체삽입 장치와 연동하는 수신기는, 상기 인체삽입 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 복수 개의 수신전극, 상기 복수 개의 수신전극에서 수신된 수신신호의 세기를 분석하는 프로세서 및 상기 프로세서에서 분석된 정보를 기반으로 생성된 신호를 상기 입체삽입 장치로 제공하는 전송부를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 인체삽입 장치의 수신신호의 세기를 기반으로 최적의 임피던스 값을 결정하고, 상기 인체삽입 장치에 포함된, 서로 다른 커패시턴스 값을 갖는 복수 개의 커패시턴스 전극들 중, 상기 결정된 최적 임피던스 값에 대응하는 커패시턴스 값을 갖는 제 1 커패시턴스 전극을 선택하며, 상기 전송부는 선택된 제 1 커패시턴스 전극에 대한 식별정보를 상기 인체삽입 장치로 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치에 따르면, 인체삽입 장치에 최적인 임피던스 매칭을 유도하는 커패시턴스 값을 갖도록 함으로써 잡음에 따른 통신상의 오류를 최소화하고 고해상도의 영상 데이터를 전송하는 것을 가능케 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체통신방법 및 인체통신시스템을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 체내 인체통신 방식의 전기적 모델의 예시적인 모습을 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 4는 도 3의 인체삽입 장치의 신호출력기와 송신전극을 구체적으로 나타낸 상세블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치의 송신전극 구성을 나타낸 개념도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체삽입 장치의 송신전극 구성을 나타낸 개념도,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 인체삽입 장치의 송신전극을 스위칭하여 구성하는 것을 나타낸 개념도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치와 연동하는 수신기의 구성을 나타낸 블록도,
도 9는 도 8의 수신전극으로 사용되는 패드의 다양한 실시예를 나타낸 도면,
도 10은 수신전극의 임피던스 매칭을 위한 회로구성을 나타낸 개념도이다.
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.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 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. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 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 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 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. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체통신방법 및 인체통신시스템을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 인체 내부(20), 예를 들어 소화기관에 위치한 삽입장치(10)가 인체(30)를 통해 인체 표면에 위치한 수신기(40)에 인체 내부의 정보를 전송한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 인체통신 시스템의 인체내부(20)의 삽입장치(10)로는 인체와 관련된 데이터를 인체외부의 수신기(40)로 전달한다. 삽입장치(10)는 캡슐 내시경 및 일반 내시경 중 적어도 하나를 포함하며, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 삽입 장치(10)에서 수집되는 정보는 인체내부의 영상, 음성, PH, 온도 또는 전기적 임피던스 등과 관련된 정보를 포함한다. 상기 수집된 정보는 삽입장치 내부의 신호처리회로에 의해 전기신호로 변환된 후, 신호처리회로의 출력선을 통해 송신전극(12)에 인가되어 두 송신전극(12) 사이에 전위차에 의해 수신기(40)로 전달된다. 송신전극(12)은 인체 내부(20)와 접촉되어 있으므로(즉, 송신전극은 소화기관 내의 체액으로 인하여 인체와 전기적으로 연결되어 있다고 볼 수 있음) 두 송신전극(12) 사이의 전위차에 의해 인체(30)에 전류(50)가 흐르게 된다. 전류(50)는 상대적으로 높은 전위의 송신전극으로부터 흘러 나와서 인체(30)를 통해 인체 표면으로 흐른 후 다시 인체 내부(10)로 흘러 들어가 상대적으로 낮은 전위의 송신전극으로 싱크(sink)된다. 이 때 인체 표면을 흐르는 전류는 두 수신 전극(42) 사이에 전압을 유기함으로써, 인체 내부(20)에 위치한 삽입장치(10)에서 전송한 신호가 인체 외부의 수신기(40)에서 감지될 수 있게 된다. 수신기(40)는 수신된 신호를 처리하여 영상신호를 복원함으로써 이를 실시간으로 모니터에 디스플레이 하거나 메모리에 저장한다.
도 2는 체내 인체통신 방식의 전기적 모델의 예시적인 모습을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 인체통신 방식은 인체를 단일 도선으로 사용하기 때문에, 기준전위가 필요하고, 인체 외부의 한 지점에서 외부의 다른 지점으로의 데이터 전송만이 가능했는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 체내 인체통신 방식은 인체의 내부에서 외부로 데이터를 전송하며, 이때, 인체를 하나의 경로를 가지는 매질이 아닌 수많은 경로를 가지는 복합매질로 고려한다.
각각의 경로는 각각의 임피던스를 가지고 있으며, 서로 간섭이 발생하는 것으로 고려할 수 있다. 이를 모델링 하면, 결국 다중경로(multi-path) 매질 특성과 유사하다. 이를 구체적으로 살펴보면, 인체의 전체적인 전위변화가 아닌 부분적인 전위의 변화만으로 신호를 전송하는 것이 가능하기 때문에, 기준전위를 사용하지 않고 차동신호를 사용하여 데이터를 전달할 수 있다.
도 2의 실시예에서, 인체삽입 장치(예컨대, 캡슐 내시경, 이하 캡슐이라 부를 수 있음)는 둘 이상의 송신전극(T1, T2)을 가지며, 전원(Vi) 및 내부 임피던스(Zi)를 갖는다. 캡슐은 두 개의 송신전극(T1, T2)을 통하여 차동 신호를 생성하고 각각의 전극은 생성된 신호 전압을 수신기의 수신전극(R1, R2)으로 전송한다. 캡슐의 전극(T1)에서 생성된 신호는 인체 임피던스(Z11, Z12)를 통과하여 수신기의 수신전극(R1, R2)로 전송되고, 캡슐의 전극(T2)에서 생성된 신호는 인체 임피던스(Z21, Z22)의 인체 임피던스를 통과하여 수신기의 수신전극(R1, R2)로 전송된다. 수신기의 수신전극(R1, R2) 사이에서 발생하는 전압의 차이는 다음의 수식으로 산출할 수 있다.
Figure 112018125248375-pat00001
V1은 R1에서 수신되는 신호전압이고, V2는 R2에서 수신되는 신호전압이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치가 사용하는 체내인체통신 기술은 유선통신 기술과 무선통신 기술의 중간적 특징을 가지며, 이는 인체 내부에서 외부로 데이터를 전송하는데 매우 효과적이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치는 이미지 센서(310), 인코더(32), 변조기(330), 신호출력기(340) 및 송신전극(350)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 이미지 센서(310)는 인체 내부의 장기 등을 촬영하는 구성요소이다. 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 등의 촬상 소자를 포함한다.
이미지 센서(310)에 의해 촬영된 영상 데이터는 인코더(320)로 입력된다. 인코더(320)는 차동 코딩(differential coding)을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 체내인체통신에 있어서, 인체를 구성하는 임피던스 성분은 저항뿐만 아니라 인덕턴스(inductance)와 커패시턴스(capacitance) 성분을 모두 포함하고 있다. 이때, 인덕턴스 성분은 고주파 신호의 진행을 방해하기 때문에, 인체에서의 고주파 성분이 대부분 흡수되는 현상이 나타나고, 커패시턴스 성분은 직류신호의 진행을 방해하기 때문에, 직류신호의 왜곡을 발생한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 삽입장치는 이러한 신호전달 특성을 고려하여 기저대역(base-band)의 신호를 변조하지 않고 직접 전송신호를 사용하여 고주파를 데이터 전송에 사용하지 않음과 동시에 동일한 데이터의 반복으로 인한 직류신호가 발생하지 않도록 실제 신호가 아닌 신호의 변화를 전송하는 것이 바람직하다. 전기적 신호는 잉여 비트(또는 데이터)를 첨가하는 오류정정 부호화를 수행한 후, 직렬신호로 변환한다.
인코더(320)는 직렬신호로 변환된 전기적 신호에 대해 차동 코딩을 수행한다. 이때, 차동 맨체스터 코딩(Differential Manchester coding) 방법을 사용할 수 있다. 이를 통해 기준신호를 사용하지 않고 이전신호와 현재 신호 사이에 발생하는 차동값을 이용한다. 각 신호마다 해당 데이터에 맞춰 위상의 천이(transition)가 발생하기 때문에 신호의 동기화가 쉽다.
변조기(330)는 차동 코딩된 신호를 변조한다. 변조에는 BPSK(Binary phase-shift keying), QPSK(Quadrature PSK), 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 및 64QAM 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변조기(33)는 BPSK 변조를 수행한다.
신호출력기(340)는 변조된 전기적 신호를 송신전극(350)을 통해 수신기로 출력한다. 송신전극(350)은 여러가지 실시예로 구현될 수 있다. 송신전극(350)는 적어도 둘 이상의 전극을 포함하며, 제 1 전극 및 제 2 전극을 포함한다. 송신전극을 장치의 일단을 감싸는 제 1 전극과 장치의 타단을 감싸는 제 2 전극을 포함한다. 또는, 장치의 일단을 감싸는 제 1 전극과 장치의 타단을 띠 형태로 두르는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 나아가, 장치의 일단을 띠 형태로 두르고, 장치의 타단도 띠 형태로 두르는 형태로 제 1 및 제 2 전극이 구성될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신전극(350)은 인체 내부에 노출되어 있으므로 소화액 등의 반응성 물질에 견딜 수 있는 내부식성이 우수하면서도 인체에 무해한 금속이 바람직하므로, 그 재료로 금, 은 또는 티타늄과 같은 금속을 사용할 수 있다. 즉, 부도체인 외피에 코팅 등을 수행하여 도금된 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 도 3의 인체삽입 장치의 신호출력기와 송신전극을 구체적으로 나타낸 상세블록도이다.
도 4를 참조하면, 신호출력기(410)와 송신전극(440-1, 440-2)은 회로를 구성하며, 이때, 신호출력기(410)와 송신전극(440-1, 440-2)은 인체(450)로 유입되는 전류를 제한하여 인체 안정성을 확보하기 위한 목적을 가질 수 있다. 특히, 인체안정성 등의 대한 기준을 고려하였을 때, 심장에 흐르는 전류가 5uA 이내가 되도록 전류를 제한하는 것이 바람직하다. 이러한 제한 전류의 양은 장치의 위치에 따라 달라질 수 있다. 장치가 위장에 위치했을 때, 심장의 단면을 통과하는 전류가 5uA 이하가 되기 위해서는 장치의 전류가 0.75mA(RMS) 이하가 되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 3V peak to peak(= 1.5V RMS) 전류에 2kW 저항(420)을 직렬로 연결하여 최대 전류가 0.75mA가 되도록 하는 것을 고려할 수 있다. 이 경우, 실제로는 출력 파형이 완벽한 구형파가 아니어서 최대 출력 전류는 이론적인 값보다 다소 낮게 나올 수 있다. 나아가, 장치의 두 전극(440-1, 440-2) 사이에 1nF 내지 10nF 정도의 커패시터(430: capacitor)를 연결하면 필터링 효과를 달성할 수 있다. 이는 인체 안전기준 등에 문제가 있을 경우 사용할 수 있는 하나의 방법이다. 추가적으로, 출력 쪽의 커패시터(430)는 직류(DC)를 차단하는 역할을 할 수 있다. 즉, 이 커패시터(430)에 문제가 발생한 경우, 누설 전류가 흐를 수 있고, 이러한 누설전류는 피험자에 짜릿한 느낌을 야기할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치의 송신전극 구성을 나타낸 개념도이다.
송신전극은 적어도 두 개의 이격된 도금 형태로 구현될 수 있다. 도금되는 형태는 장치의 일 종단의 둥근 부분을 감싸는 형태가 될 수도 있고, 일 종단에 띠를 두르는 형태가 될 수도 있다. 또는 그 반대가 될 수도 있고, 두 개의 송신전극 모두 둥근 부분을 감싸는 형태가 되거나 띠를 두르는 형태가 되도록 할 수도 있다. 금도금의 면적에 따른 경향에 따르면, 전극의 간격이 클수록 외부에서 감지하는 전압의 크기도 커진다. 즉, 적절한 접촉만 보장된다면 금도금의 간격을 넓히는 것이 통신성능에 좋을 수 있다. 금의 두께를 1㎛로 했을 경우, 캡슐 외곽저항의 계산은 다음과 같다.
Figure 112018125248375-pat00002
즉, R은 0.074Ω이 되는 것을 알 수 있고, 이러한 저항값은 충분히 낮기 때문에, 신호는 커패시터 성분으로 넘어간다.
도 5를 참조하면, 장치는 장치를 둘러싸는 외피(520)의 일 종단에 제 1 외부전극(510-1)가 배치되고, 타단에는 제 2 외부전극(510-2)이 배치될 수 있다. 또한, 제 1 외부전극(510-1)의 대향하는 외피의 내부표면에는 제 1 내부전극(530-1)이 배치되고, 제 2 외부전극(510-2)의 대향하는 외피의 내부표면에는 제 2 내부전극(530-2)이 배치될 수 있다. 즉, 내부 전극(530-1, 530-2)와 외부전극(510-1, 510-2)의 사이의 평판구조로 커패시터 성분을 생성하여 신호를 전달할 수 있다.
코팅을 패럴린 코팅으로, 500um 정도(약 0.5mm)로 할 경우 1MHz 신호는 약 37kΩ 저항으로 고려될 수 있다. 이는 다음의 수학식을 통해 계산된다.
Figure 112018125248375-pat00003
이때, 장치의 외피로 울템(Ultem)이 사용될 때, 울템의 비유전율을 3.15로 고려하고, 장치의 일 종단의 금속면적을 0.75cm2, 그리고, 내부 금속막과 외부 금속막과의 거리 d를 0.05cm로 계산한 것이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시턴스 성분을 활용한 체내인체통신 방법이 효과적이기 위해서는 15MHz 이상의 주파수를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 부반송파(carrier) 주파수를 20MHz정도로 하면 커플링에 의한 신호 전달이 가능하고, 이럴 경우 현재와 같이 신호 전극을 직접 밖으로 빼는 것을 막을 수 있고, 또한 외부 금도금을 굳이 하지 않아도 신호 전달이 가능하다.
다만, 현재 인체통신에 사용되는 대역폭은 3MHz 정도이나, 통신에 영향을 미치는 대역을 10kHz에서 5MHz 정도로 넓다. 이때, 실제 임피던스는 대역 내에서 플랫(flat)하지 않으며, 체질에 따라 여러 형태의 리플(ripple)을 보일 수 있다. 따라서, 인체에 존재하는 리액턴스는 각 주파수의 그룹 지연(group delay)을 발생시키고 이는 파형에 왜곡을 주어 동기수신 능력을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해, 대역폭의 이동이나 등화기의 사용을 고려할 수 있으나, 10MHz를 넘어가면 복사되는 신호가 전도되는 신호보다 많아지는 문제점이 있다.
즉, 10MHz보다 낮은 주파수의 신호에서 통신성능을 유지하기 위해서는, 장치의 임피던스가 약 1kΩ 내지 10kΩ인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2.5kΩ 내지 3.5kΩ인 것이 좋고, 약 3kΩ 정도가 되어야 신호가 왜곡없이 전달된다. 인체라는 매질이 갖는 특성으로 임피던스 매칭을 고려할 때, 최적 신호전달을 위한 임피던스가 3kΩ이 것이 바람직하다.
이를 위해, 다음의 방법을 고려할 수 있다.
① 외피의 두께를 얇게 하는 것
② 외피로 사용되는 울템(Ultem)과 같은 플라스틱 외에 유전율이 큰 다른 소재를 사용하는 것
③ 외부 코팅의 경우, 두께를 500um 정도로 하면 300Ω 정도가 되므로 이러한 부분을 고려하는 것
① 번 사항을 고려할 때, 외피(520)의 전극부분의 두께를 전극이 아닌 중심부분보다 얇게 하여 유전율이 다르게 함으로써 특정 커패시턴스 값을 갖는 전극으로써의 역할을 하면서, 장치의 전체 임피던스가 3kΩ에 근사한 값을 갖도록 할 수 있다.
②번 사항의 실시예와 관련된 부분은 도 6을 통해 보다 상세히 설명한다.
③번 사항의 실시예에서, 장치의 외피(520)는 인체에 무해한 유전체로 구성되도록 하고, 외부금속 전극막(510-1, 510-2)과, 외부금속 전극막(510-1, 510-2)의 대향하는 내부 표면에 내부금속 전극막(530-1, 530-2)을 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에서, 외부금속 전극막(510-1, 510-2)과 외피(520) 및 내부금속 전극막(530-1, 530-2)이 하나의 커패시턴스 성분으로 고려될 수 있다. 즉, 외부금속 전극막(510-1, 510-2)과 외피(520) 및 내부금속 전극막(530-1, 530-2)의 커패시턴스는 장치의 임피던스가 약 약 1kΩ 내지 10kΩ가 되도록 하는 값을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 약 2.5kΩ 내지 3.5kΩ의 값을 갖도록 하는 커패시턴스 값을 갖도록 한다. 나아가, 장치의 임피던스가 약 3kΩ 정도가 되도록 하는 커패시턴스 값을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.
이때, 유전체의 유전율, 두께 및 면적은 임피던스 매핑이 되도록 선택되는 것이 좋다. 본 발명의 실시예에 따르면, 외부금속 전극막(510-1, 510-2) 및 내부금속 전극막(530-1, 530-2)은 금, 은, 및 다른 금속(예컨대, 티타늄) 중 적어도 하나로 코팅되는 형태로 구성될 수 있다. 외부금속 전극막(510-1, 510-2) 및 내부금속 전극막(530-1, 530-2)은 동일한 금속이 사용되어도 되고, 서로 다른 재료의 금속이 사용되어도 무방하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외부금속 전극막 및 내부금속 전극막 중 하나의 전극막만 외피에 코팅된 형태로 형성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체삽입 장치의 송신전극 구성을 나타낸 개념도이다.
도 6을 참조하면, 장치는 제 1 전극(610)과 제 2 전극(620) 및 일반외피 부분(630)을 포함할 수 있다. 제 1 전극(610) 및 제 2 전극(620)은 은미립자 또는 금미립자와 플라스틱 재료(예컨대, 울템(ultem), 플라스틱 계통의 피크(Peek), 폴리에틸렌 또는 폴리플로필렌, 또는 피크, 폴리에틸렌 또는 폴리플로필렌에 Playlene 코팅을 한 재료)를 혼합하여 제조되는 전도성 플라스틱으로 구성될 수 있다. 다만, 제 1 전극(610)과 제 2 전극(620)이 동일한 재료를 사용하여 형성된 전도성 플라스틱으로 구현될 수도 있고, 서로 다른 재료의 혼합으로 형성된 전도성 플라스틱으로 구현될 수도 있다.
이때, 전도성 플라스틱의 저항이 500Ω이하 경우, 장치의 전체 임피던스가 약 3kΩ에 근접한다. 따라서, 전도성 플라스틱 저항은 500Ω 이하의 값을 갖는 것이 바람직하다.
위와 같은 전도성 플라스틱을 제조하는 경우, 금, 은 또는 그 외의 금속(예컨대, 티타늄)을 상기에 기재된 플라스틱 재료와 섞어 강하게 사출 성형하는 형태로 제조할 수 있다. 이때, 전도성 플라스틱이 인체에 유해하다고 판단된 경우, 외부 무해 코팅을 수행하여 전계통신이 이루어지도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 인체삽입 장치의 송신전극을 스위칭하여 구성하는 것을 나타낸 개념도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 구성은 신호출력기(710), 스위칭 제어부(720), 제 1 커패시터 전극블록(730-1, 730-2), 제 2 커패시터 전극블록(740-1, 740-2), 제 3 커패시터 전극블록(750)을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 장치는 인체 내의 특정 위치에서 서로 다른 채널 특성을 겪는다. 따라서, 측정 인체장기별 또는 측정 위치별로 최적의 신호전달을 위한 임피던스 매칭을 고려하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 측정 인체장기별 또는 측정 위치별로 임피던스 매칭을 위한 커패시턴스의 변화도 필요하고 변화를 주기 위한 제어장치도 요구될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 서로 다른 커패시턴스 값을 갖는 전극블록들을 배치하고 스위칭 제어부(720)가 이 중 적어도 둘 이상의 전극블록을 선택하여 제 1 전극과 제 2 전극을 구성하도록 함으로써, 특정 위치에서 최적의 커패시턴스 값을 갖는 전극이 동작할 수 있도록 제어할 수 있다. 전극블록들은 커패시턴스 값, 저항 값, 임피던스 값 중 적어도 하나의 값에 있어서, 서로 다른 값을 가질 수 있다.
이를 위해서는, 수신기와의 협업이 바람직한데, 장치는 수신신호의 세기정보를 피드백 받아, 특정 위치에서 수신신호의 세기가 기준값 이하로 형성되는 경우, 현재 사용 중인 전극블록을 변경할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 신호출력기(710)가 데이터 스트림을 출력하는데, 수신기에서의 수신신호가 기준값 이하로 전송됨을 인지하면, 스위칭 제어부(720)는 현재의 수신신호 세기정보를 기반으로 최적의 임피던스 매칭값을 결정한다. 그리고는, 최적 임피던스 매칭이 수행되도록 다수의 커패시턴스 전극블록들(730-1~750) 중 적어도 하나와 그에 대응되는 전극을 선택한다. 예컨대, 현재 사용 중인 제 1 커패시터 전극블록(730-1, 730-2)과 그에 대응하는 전극블록(미도시)을 사용하여 신호를 전송 중에, 수신신호의 세기가 기설정된 임계값 이하로 전송됨을 인지하게 되면, 스위칭 제어부(720)는 해당 세기에 대응하는 최적 임피던스 값을 결정하여, 결정된 임피던스 값을 제공할 수 있는 제 2 커패시터 전극블록(740-1, 740-2)과 그에 대응하는 전극블록(미도시)으로 스위칭할 수 있다.
서로 다른 커패시터 전극블록을 연결하여 임피던스 매칭을 달성할 수도 있다.
장치는 특정 수신신호의 세기, 특정 부위 또는 특정 위치와 그에 매칭되는 최적 임피던스를 계산할 수 있고, 최적 임피던스의 계산은 임피던스 계산알고리즘 및/또는 알고리즘 결과를 정의한 룩업 테이블 형태로 정의한 리스트로 보유하고 있을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체삽입 장치와 연동하는 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 수신전극(810), 임피던스 매칭부(812), 먹스(MUX: 814), 차동증폭기(816), 필터(818), ADC(820), 필터(822), 비교기(824), 결정부(826) 및 디코더(828)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수 개의 수신전극(810)은 적어도 둘 이상으로 구성되어 인체에 접촉하여 장치로부터의 송신신호(전기적 신호)를 수신한다. 그리고는, 임피던스 매칭부(812)에서 임피던스 매칭을 수행한 후, 먹스(814)로 제공한다. 먹스(814)는 복수 개의 수신전극들(810)로부터 수신된 신호를 다중화하여 차동 증폭기(816)로 제공한다. 차동 증폭기(816)는 수신된 신호 입력(제 1 수신전극의 신호와 제 2 수신전극의 신호, 제 1 수신전극 신호와 제 3 수신전극 신호 등)의 차동 값을 증폭시켜 필터(818)를 통해 노이즈를 제거한 후, ADC(820)로 제공한다.
ADC(820)는 수신된 아날로그의 차동신호 값을 디지털 값을 변환한다. 변환된 값은 정합필터(822)를 거쳐 노이즈를 제거한 상태로 비교기(824)로 제공된다.
비교기(824) 및 결정부(826)는 다수의 수신전극 쌍들의 신호전압 차이값들을 비교하여 가장 큰 값을 찾아낸다. 그리고는, 가장 큰 차이값에 해당하는 신호를 송신신호에 가장 가까운 값으로 결정한다. 그리고는, 디코더(828)는 결정부(826)에서 결정된 값과 연관된 정보를 디코딩한다. 디코더(828)는 앞선 인코더(320: 도 3 참조)의 차동 인코딩(예컨대, 차동 맨체스터 코딩)에 대응하는 차동 디코딩을 수행하는 것이 바람직하다. 수신기는 디코딩된 정보로부터 이미지 센서(310: 도 3 참조)에서 획득한 이미지 정보를 생성할 수 있다.
전극을 제외한 구성요소들은 프로세서(미도시)를 통해 하드웨어적으로 구현될 수 있다. 프로세서는 최대의 수신전압이 발생된 수신전극 쌍을 통신용 전극으로 선택하여 가장 양호한 수신감도로 인체내부의 캡슐내시경이 송신하는 신호를 수신하도록 한다. 즉, 최대의 수신전압이 발생된 수신전극쌍의 신호가 영상처리회로(미도시)에서 처리되도록 한다.
수신전극쌍 조합과정, 신호전압의 처리과정, 비교 및 연산 과정, 최적의 수신전극쌍 선택과정 등은 매우 빠른 속도(10msec 이내)로 진행되고, 일정시간 간격(5초마다)으로 반복 수행됨으로써 캡슐내시경이 송신하는 정보는 항상 최적의 수신전극쌍을 통하여 수신될 수 있고, 계산된 영상정보(또는 그외의 송신정보)를 메모리(미도시)에 순차적으로 저장함으로써 이를 나열하면 캡슐내시경의 인체 내에서 움직이는 경로, 속도 빛 방향 등도 파악할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신기는 전송부(미도시)를 포함하여 전송부를 통해 수신신호의 세기정보, 수신신호의 세기에 따른 최적 임피던스 매칭 값 또는 그에 대응하는 송신전극의 식별자 정보를 삽입 장치 측으로 제공할 수 있다.
수신기는 프로세서와 메모리를 포함하여 구현되는데, 이때, 메모리는 송신전극의 커패시턴스 값, 저항 값 및/또는 임피던스 값을 저장하고 있고, 수신신호의 세기 정보에 따른 최적 임피던스 매칭을 위한 계산 알고리즘 및/또는 계산된 테이블 정보를 저장하고 있을 수 있다. 프로세서는 수신신호의 세기 정보를 기반으로 메모리 내의 프로그램을 실행하여 최적의 임피던스 매칭을 산출할 수 있다. 그리고는, 최적 임피던스 매칭을 가능케 하는 커패시턴스 값, 저항 값 및/또는 임피던스 값을 갖는 송신전극을 선택할 수 있다.
전송부는 수신신호의 세기, 최적 임피던스 매칭 값 및/또는 그를 가능케 하는 송신전극의 식별정보를 삽입장치 측으로 전달할 수 있다.
도 9는 도 8의 수신전극으로 사용되는 패드의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 수신기에서 신호를 수신할 때 두 전극 사이의 차동값(differential)을 읽는 방식이 바람직하다. 이때, 인체와의 접촉 저항은 적을수록, 또한 각 패드간의 차이가 적을수록 동상잡음 제거능력이 커져 성능이 향상 된다. 따라서, 적어도 10MHz에서 50Ω 이하의 값을 가지는 패드를 사용할 것이 바람직하다.
다만, 패드가 공기 중에 노출되어 시간이 지나면 마르는 현상이 발생하여 임피던스 불균형을 초래할 수 있고, 이는 곧 수신 성능을 크게 악화시키게 된다. 따라서, 이를 방지할 수 있는 패드를 사용하는 것이 바람직하다.
거의 모든 상황에서 알루미늄 호일과 전해액을 이용하는 것이 일반적인 패드보다 우수한 성능을 나타낸다. 따라서, 알루미늄 호일과 전해액을 이용하여 패드를 사용하는 것이 바람직하다.
패드 위치와 관련하여, 도 9의 (a)와 같은 형태로 8개의 수신전극을 원형에 가깝게 배치하는 것을 고려할 수 있다. 이는 누워 있는 환자를 배려한 것이다. 다만, 확률적으로 높은 수신율을 얻기 위해서는 8개의 패드 부착 형태가 입체적 모양을 이루어야 하며, 대칭 형태를 피하는 것이 좋을 수 있다. 다소 비대칭 형태가 대칭 형태보다 위치인식 등에서 우수한 성능을 나타낼 수 있다.
나아가, 도 9의 (b)와 같이, 둥근 형태가 아닌 긴 길이의 패드도 수신성능 측면에서 우수성을 달성할 수 있기에, 사용하는 것을 고려할 수 있다.
도 10은 수신전극의 임피던스 매칭을 위한 회로구성을 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, 임피던스 정합 방법에는 고 임피던스(High impedance) 방식과 최대 전력 전송(Maximum power) 방식이 존재한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기는 경험에 의해 얻어진 약 500Ω 정도의 값을 정합 저항(1030)으로 사용할 수 있다. 이는, 미약한 전기 신호를 최대한 끌어당기기 위해 최대 전력 전송 개념으로 접근한 것이다. 실제 이 값을 조금 낮추거나 올리는 것에 따른 성능 차이는 아주 크기 않아 엄밀한 검증에 따른 것은 아니다. 다만, 회로에 존재하는 직렬 커패시턴스는 대역 내에서 수Ω 정도를 나타낼 것으로 볼 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 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.

Claims (14)

  1. 인체통신을 이용하여 인체 외부로 신호를 전달하는 인체삽입 장치에 있어서,
    상기 장치의 외주면을 둘러싸는 외피; 및
    상기 외피의 적어도 일부 영역의 내부 및 외부 중 적어도 하나의 표면에 형성되는 금속전극막을 포함하되,
    상기 금속전극막은 서로 이격되어 복수 개 형성됨에 의해 신호를 전달하는 전극을 형성하며,
    상기 외피와 복수 개의 금속전극막은 상기 장치의 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 제 1 범위의 커패시턴스 값을 갖도록,
    상기 금속전극막은
    상기 외피의 적어도 일부 영역의 외부에 형성되는 외부 금속 전극막; 및
    상기 외부금속 전극막과 대향하는 상기 외피의 내부표면에 형성되는 내부금속 전극막을 포함하고,
    상기 외부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적 중 적어도 하나와 상기 내부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적 중 적어도 하나는 임피던스 매칭(impedence matching)이 되도록 선택되는, 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적과 상기 내부금속 전극막의 유전율, 두께 및 면적은 임피던스 매칭(impedence matching)이 되도록 선택되는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외피와 상기 복수 개의 금속전극막은 상기 장치의 임피던스가 2.5kΩ 내지 3.5kΩ이 되도록 야기하는 제 2 범위의 커패시턴스 값을 갖되,
    상기 제 2 범위는 상기 제 1 범위 내에 포함되는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부금속 전극막의 두께는 450㎛ 내지 550㎛의 값을 갖는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기를 더 포함하되,
    상기 출력되는 전기적 신호는 상기 장치의 임피던스를 기반으로 수신전극측으로 전달되는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 인체삽입 장치는 캡슐 내시경을 포함하는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  9. 인체통신을 이용하여 인체 외부로 신호를 전달하는 인체삽입 장치에 있어서,
    데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기; 및
    상기 장치의 외주면을 둘러싸는 외피를 포함하되, 상기 외피는
    정상 유전체로써 동작하는 제 1 외피 부분; 및
    상기 변환된 전기적 신호를 출력하는 적어도 둘 이상의 이격된 전극 부분을 포함하며, 상기 적어도 둘 이상의 이격된 전극 부분은,
    상기 제 1 외피 부분을 중심으로 서로 이격되어 배치되고,
    장치의 임피던스가 1kΩ 내지 10kΩ이 되도록 야기하는 제 1 범위의 커패시턴스 값을 갖으며,
    제 1 금속의 미립자 및 제 2 금속의 미립자 중 적어도 하나와 플라스틱 재료를 혼합하여 제작되는 전도성 플라스틱으로 이루어지는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 금속의 미립자 및 상기 제 2 금속의 미립자는 은 또는 금 미립자를 포함하는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 장치의 임피던스는 2.5kΩ 내지 3.5kΩ이고,
    상기 전도성 플라스틱의 저항은 500Ω 이하인 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  12. 인체통신을 이용하여 인체 외부로 전기적 신호를 전달하는 인체삽입 장치에 있어서,
    데이터 스트림을 전기적 신호로 변환하여 출력하는 신호 출력기;
    상기 신호출력기로부터 출력된 전기적 신호를 수신기로 전송하기 위해 선택적으로 조합되는 복수 개의 커패시터 전극들; 및
    상기 수신기로부터의 상기 전기적 신호와 연관된 정보를 수신하여 최적의 임피던스 값을 결정하여 결정된 최적 임피던스 값에 대응하도록 상기 복수 개의 커패시터 전극들 중 적어도 일부를 선택하여 상기 전기적 신호를 전송하기 위한 전극을 구성하는 스위칭 제어부를 포함하는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 수신기로부터의 상기 전기적 신호와 연관된 정보는,
    상기 수신기에서의 수신신호의 세기 정보;
    상기 수신신호의 세기 정보에 대응하는 최적 임피던스 값 정보; 및
    상기 복수 개의 커패시터 전극들 중 상기 전기적 신호 전송을 위한 전극으로 활용될 전극의 식별정보 중 적어도 하나를 포함하는 인체통신을 이용하여 신호를 전달하는 인체 삽입 장치.
  14. 인체통신을 수행하는 인체삽입 장치와 연동하는 수신기에 있어서,
    상기 인체삽입 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 복수 개의 수신전극;
    상기 복수 개의 수신전극에서 수신된 수신신호의 세기를 분석하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에서 분석된 정보를 기반으로 생성된 신호를 상기 인체삽입 장치로 제공하는 전송부를 포함하되, 상기 프로세서는,
    상기 인체삽입 장치의 수신신호의 세기를 기반으로 최적의 임피던스 값을 결정하고,
    상기 인체삽입 장치에 포함된, 서로 다른 커패시턴스 값을 갖는 복수 개의 커패시턴스 전극들 중, 상기 결정된 최적 임피던스 값에 대응하는 커패시턴스 값을 갖는 제 1 커패시턴스 전극을 선택하며,
    상기 전송부는 선택된 제 1 커패시턴스 전극에 대한 식별정보를 상기 인체삽입 장치로 제공하는 인체통신을 수행하는 인체삽입 장치와 연동하는 수신기.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1264608A1 (en) * 2001-05-28 2002-12-11 Terumo Kabushiki Kaisha Composite material for medical applications, tube for medical applications and medical instrument

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3855270B2 (ja) * 2003-05-29 2006-12-06 ソニー株式会社 アンテナ実装方法
JP4257611B2 (ja) * 2005-05-17 2009-04-22 ソニー株式会社 通信装置および方法、並びにプログラム
JP5086618B2 (ja) * 2006-11-27 2012-11-28 オリンパス株式会社 カプセル型内視鏡
ES2308938B1 (es) * 2007-06-20 2010-01-08 Indiba, S.A. "circuito para dispositivos de radiofrecuencia aplicables a los tejidos vivos y dispositivo que lo contiene".
KR20120045852A (ko) * 2010-11-01 2012-05-09 한국전자통신연구원 혈압 측정 장치
KR101905589B1 (ko) * 2017-02-17 2018-10-10 조선대학교산학협력단 캡슐형 내시경에 사용되는 루프 안테나 모듈 및 이를 포함하는 캡슐형 내시경

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1264608A1 (en) * 2001-05-28 2002-12-11 Terumo Kabushiki Kaisha Composite material for medical applications, tube for medical applications and medical instrument

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