KR102224828B1 - Method for controlling motion of paramagnetism capsule endoscope - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기 신호와 RF신호의 주파수 시퀀스 설계를 통한 상자성 캡슐내시경의 동시적 이동 및 위치인식을 제어하는 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 외부의 RF(Radio Frequency) 송수신 코일을 통해, 인체 내에 삽입되는 상기 캡슐 내시경의 초기 위치를 확인하는 단계와, 외부 전자기장 장치가 상기 캡슐 내시경의 방향을 제어하는 단계와, 상기 외부 전자기장 장치가 외부자기장을 인가시켜 상기 캡슐 내시경의 위치를 이동시키는 단계 및 상기 RF 송수신 코일이 상기 캡슐 내시경의 이동 위치를 확인하는 단계를 포함하여 구성하고, 상기 RF 송수신 코일은 FFP(Field Free Point)를 제어하여 상기 캡슐 내시경의 위치를 확인하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an operation control method of a paramagnetic capsule endoscope for controlling the simultaneous movement and position recognition of a paramagnetic capsule endoscope through frequency sequence design of an electromagnetic signal and an RF signal, and the operation control method of the capsule endoscope according to the present invention, Checking the initial position of the capsule endoscope inserted into the human body through an external radio frequency (RF) transmitting/receiving coil; controlling the direction of the capsule endoscope by an external electromagnetic field device; and controlling the direction of the capsule endoscope by an external electromagnetic field device; The capsule endoscope is configured to include moving the position of the capsule endoscope by applying and the RF transmitting/receiving coil checking the moving position of the capsule endoscope, and the RF transmitting/receiving coil controls the field free point (FFP) to control the capsule endoscope. It characterized in that it checks the position of the endoscope.
Description
본 발명은 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자기신호와 RF신호의 주파수 시퀀스 설계를 통한 상자성 캡슐내시경의 동시적 이동 및 위치인식을 제어하는 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling the motion of a paramagnetic capsule endoscope, and more specifically, to a method for controlling the motion of a paramagnetic capsule endoscope that controls simultaneous movement and position recognition of a paramagnetic capsule endoscope through frequency sequence design of an electromagnetic signal and an RF signal. About.
소화기관의 내벽의 궤양성 질환을 진단하기 위해서는 유선 내시경을 입이나 항문을 통해 삽입하게 되며, 이러한 과정에서 환자에게 많은 고통이 수반된다.In order to diagnose ulcerative diseases of the inner wall of the digestive tract, a mammary endoscope is inserted through the mouth or anus, and this process involves a lot of pain to the patient.
이를 해결하기 위해 개발된 캡슐형 내시경은, 인체의 소화기관 내부를 촬영할 수 있도록 구강을 통해 소화기관에 진입하기 용이한 형상을 지니도록 구성될 수 있다.The capsule endoscope developed to solve this problem may be configured to have a shape that is easy to enter the digestive tract through the oral cavity so that the inside of the digestive tract of the human body can be photographed.
현재 상용화되어 판매되고 있는 캡슐형 내시경을 보면, 별도의 구동기능이 없어, 소화기관의 연동운동을 통해 이동하면서 소화기관의 영상을 촬영하게 된다.If you look at the capsule type endoscope that is currently commercially available and sold, it does not have a separate driving function, so it moves through the peristalsis of the digestive system and takes an image of the digestive system.
이 때, 자체적인 구동기능이 없고 캡슐형 내시경의 앞/뒤를 수동적으로 관찰하기 때문에 장기의 굴곡이 많이 있는 경우에는 벽면의 질환을 제대로 관찰할 수 없다는 문제점이 있다.In this case, there is a problem in that the disease on the wall cannot be properly observed when there is a lot of curvature of the organ because there is no drive function of itself and the front/rear of the capsule endoscope is passively observed.
이러한 단점을 개선하기 위해 전자기 구동 시스템을 이용하여 캡슐형 내시경의 운동 기능을 부여하는 구동 메커니즘 연구가 진행되고 있다.In order to improve these disadvantages, research on a driving mechanism for imparting a motion function of a capsule endoscope using an electromagnetic driving system is being conducted.
예를 들어 미국공개특허 US2008/0272873호에서는 캡슐형 내시경 구동을 위한 코일 시스템을 개시하고 있으며, 총 18개로 구성된 코일을 이용하여 캡슐형 내시경을 임의 방향으로 정렬 및 이동시킬 수 있는 기술을 개시하고 있다.For example, US 2008/0272873 discloses a coil system for driving a capsule endoscope, and discloses a technology capable of aligning and moving the capsule endoscope in any direction using a total of 18 coils. .
이러한 캡슐형 내시경은 소화기관 뿐만 아니라, 혈관이나 인체에 삽입하여 진단 등의 용도로 사용할 수 있다.Such a capsule endoscope can be inserted into a blood vessel or a human body as well as a digestive organ and used for diagnostic purposes.
특히, 외부 자기장으로 구동이 가능하여, 에너지 전달을 위한 유선 에너지 공급 장치가 필요없으므로 소형화에 유리하고 인체에 보다 안전하게 사용될 수 있는 특징이 있다.In particular, since it can be driven by an external magnetic field, there is no need for a wired energy supply device for energy transfer, so it is advantageous for miniaturization and can be used more safely for the human body.
그러나, 이러한 캡슐형 내시경은 용도에 따라 마이크로 단위로 구성되고 있어 인체 내에 삽입되면, 캡슐형 내시경의 이동시 정확한 위치를 파악하기 어렵다는 단점이 있다.However, since such a capsule endoscope is configured in a micro unit according to its use, it is difficult to grasp an exact position when the capsule endoscope is moved when inserted into the human body.
인체 내의 캡슐형 내시경의 위치를 인식하기 위하여, RF(Radio Frequency)신호를 활용하여 캡슐형 내시경의 위치를 인식하는 기술을 개발하고 있으나, RF 안테나마다 방사특성의 차이로 인한 오차가 발생한다. 특히, 환자마다 RF 신호의 인체 투과 특성이 다르기 때문에 인체 내에 삽입된 캡슐내시경의 위치오차를 발생한다는 문제점이 있다.In order to recognize the position of the capsule endoscope in the human body, a technology for recognizing the position of the capsule endoscope using a radio frequency (RF) signal is being developed, but an error occurs due to the difference in radiation characteristics for each RF antenna. In particular, there is a problem in that a position error of the capsule endoscope inserted into the human body occurs because the RF signal transmission characteristics are different for each patient.
또한, 자기장 성분을 측정하는 홀센서(hall sensor)의 배열을 통한 위치인식 기술이 개발되고 있으나, 홀센서와 캡슐 사이의 거리에 따라 자기장 측정 효율이 떨어져 위치오차가 발생하고 있다.In addition, a position recognition technology is being developed through an arrangement of Hall sensors that measure magnetic field components, but the magnetic field measurement efficiency decreases depending on the distance between the Hall sensor and the capsule, resulting in a position error.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외부자기장의 유/무에 따른 상자성체 캡슐의 자력변화를 이용하여 인체내부에 삽입된 내시경캡슐의 위치를 인식할 수 있는 상자성 캡슐내시경의 동작제어 방법의 제공을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described problems, and a paramagnetic capsule endoscope capable of recognizing the position of an endoscopic capsule inserted inside the human body by using the magnetic force change of the paramagnetic capsule according to the presence/absence of an external magnetic field. It aims to provide an operation control method.
또한, 본 발명은 상자성체 캡슐의 자화특성에 따른 RF신호의 반사주파수 특징을 이용하여 내시경캡슐의 위치를 인식할 수 있는 상자성 캡슐내시경의 동작제어 방법의 제공을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for controlling the operation of a paramagnetic capsule endoscope capable of recognizing the position of an endoscope capsule by using a reflection frequency characteristic of an RF signal according to a magnetization characteristic of a paramagnetic capsule.
또한, 본 발명은 상자성체 캡슐의 FFP(Field Free Point) 제어를 이용하여 위치인식 및 캡슐내시경의 구동을 동시에 구현할 수 있는 상자성 캡슐내시경의 동작제어 방법의 제공을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for controlling a motion of a paramagnetic capsule endoscope capable of simultaneously realizing position recognition and driving of a capsule endoscope by using FFP (Field Free Point) control of a paramagnetic capsule.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 외부의 RF(Radio Frequency) 송수신 코일을 통해, 인체 내에 삽입되는 상기 캡슐 내시경의 초기 위치를 확인하는 단계와, 외부 전자기장 장치가 상기 캡슐 내시경의 방향을 제어하는 단계와, 상기 외부 전자기장 장치가 외부자기장을 인가시켜 상기 캡슐 내시경의 위치를 이동시키는 단계 및 상기 RF 송수신 코일이 상기 캡슐 내시경의 이동 위치를 확인하는 단계를 포함하여 구성하고, 상기 RF 송수신 코일은 FFP(Field Free Point)를 제어하여 상기 캡슐 내시경의 위치를 확인하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method for controlling an operation of a capsule endoscope according to an embodiment of the present invention includes the steps of confirming an initial position of the capsule endoscope inserted into a human body through an external radio frequency (RF) transmission/reception coil, Controlling the direction of the capsule endoscope by an external electromagnetic field device, moving the position of the capsule endoscope by applying an external magnetic field by the external electromagnetic field device, and confirming the moving position of the capsule endoscope by the RF transmission/reception coil Including a configuration, and the RF transmitting and receiving coil is characterized in that by controlling the FFP (Field Free Point) to check the position of the capsule endoscope.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법에서, 상기 RF 송수신 코일은 상기 캡슐 내시경으로부터 RF 반사 신호를 분석하여 상기 캡슐 내시경의 위치를 확인하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention, the RF transmission/reception coil is characterized in that the position of the capsule endoscope is confirmed by analyzing an RF reflected signal from the capsule endoscope.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 캡슐 내시경으로부터 반사되는 상기 RF 반사 신호의 크기가 상기 외부자기장에 의해 자화되는 상기 캡슐 내시경의 자화율의 크기와 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.In addition, the method of controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the magnitude of the RF reflected signal reflected from the capsule endoscope is formed opposite to the magnitude of the susceptibility of the capsule endoscope magnetized by the external magnetic field. A method of controlling the motion of the capsule endoscope.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 캡슐 내시경의 위치를 인식하는 단계에서 상기 RF 송수신 코일은 상기 캡슐 내시경의 3차원 위치 정보 및 회전 각도 정보를 포함하는 5자유도 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention, in the step of recognizing the position of the capsule endoscope, the RF transmitting/receiving coil recognizes a 5-degree of freedom position including three-dimensional position information and rotation angle information of the capsule endoscope. Characterized in that.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 외부 전자기장 장치가 균일자계를 생성하여 상기 캡슐 내시경의 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the external electromagnetic field device generates a uniform magnetic field to control the direction of the capsule endoscope.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 캡슐 내시경이 상기 외부 자기장의 크기에 따라 자화크기가 변화하는 초상자성(super-paramagnetism) 또는 상자성(paramagnetism) 몸체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the capsule endoscope is made of a super-paramagnetism or paramagnetism body whose magnetization size changes according to the size of the external magnetic field.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 캡슐 내시경이 상기 상자성 몸체가 길이 방향으로 자화되어 상기 외부 자기장과 동일한 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the capsule endoscope is aligned in the same direction as the external magnetic field by magnetizing the paramagnetic body in the longitudinal direction.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은, 상기 캡슐 내시경의 위치를 이동시키는 단계에서 상기 외부 전자기장 장치를 통해 상기 외부자기장의 세기를 증가시켜 발생되는 자기력으로 상기 캡슐 내시경을 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that in the step of moving the position of the capsule endoscope, the capsule endoscope is moved with a magnetic force generated by increasing the strength of the external magnetic field through the external electromagnetic field device. It is done.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법에서, 상기 외부 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경의 이동 방향과 반대방향으로 상기 FFP의 방향을 제어하여 상기 캡슐 내시경을 이동시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention, the external electromagnetic field device is characterized in that the capsule endoscope is moved by controlling a direction of the FFP in a direction opposite to the moving direction of the capsule endoscope.
아울러, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법은 상기 외부 전자기장 장치가 상기 캡슐 내시경의 방향을 정렬시킨 상태에서, 상기 외부 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경의 내부에 구비된 영상모듈을 통해 주위를 스캔하여 영상을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for controlling the operation of the capsule endoscope according to the present invention is in a state in which the external electromagnetic field device aligns the direction of the capsule endoscope, and the external electromagnetic field device scans the surroundings through an image module provided inside the capsule endoscope. It characterized in that the control to generate an image.
본 발명의 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법에 따르면, 외부자기장의 유/무에 따른 상자성체 캡슐의 자력변화를 이용하여 인체내부에 삽입된 내시경캡슐의 위치를 정확하게 인식할 수 있는 특징이 있다.According to the method for controlling the motion of the paramagnetic capsule endoscope of the present invention, the position of the endoscopic capsule inserted inside the human body can be accurately recognized by using the magnetic force change of the paramagnetic capsule according to the presence/absence of an external magnetic field.
또한, 본 발명에 따르면, 상자성체 캡슐의 자화특성에 따른 RF(Radio Frequency)신호 반사주파수 특징을 이용하여 캡슐 내시경의 위치를 정확하게 인식할 수 있는 특징이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to accurately recognize the position of the capsule endoscope by using the RF (Radio Frequency) signal reflection frequency characteristics according to the magnetization characteristics of the paramagnetic capsule.
아울러, 본 발명의 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법에 따르면, 상자성체 캡슐의 FFP(Field Free Point) 제어를 이용함으로써 인체 내부에 삽입된 캡슐 내시경의 위치인식 및 캡슐내시경의 구동을 동시에 구현할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the operation control method of the paramagnetic capsule endoscope of the present invention, by using the FFP (Field Free Point) control of the paramagnetic capsule, there is an advantage of simultaneously realizing the position recognition of the capsule endoscope inserted inside the human body and the driving of the capsule endoscope. have.
도 1은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작을 제어하는 동작제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은, 외부 자기장 인가시 외부 자기장의 방향과 동일한 방향으로 정렬되는 캡슐 내시경을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 4는, 외부 자기장의 크기에 따라 변화하는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 자화크기의 변화 및 자화크기에 따른 RF(Radio Frequency) 신호의 반사특성을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 5는, FFP(Field Free Point)의 위치로부터 RF 반사신호를 통한 캡슐 내시경의 위치를 인식하는 개념을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치 인식과 구동을 FFP 제어를 통해 구현하는 시퀀스 방법을 나타내는 설명도이다.
도 8은, 3차원 공간에서 FFP 스캐닝을 통한 관심영역(ROI) 내의 캡슐 내시경의 위치를 인식하는 방법을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view schematically showing the configuration of a motion control system for controlling the operation of a capsule endoscope according to the present invention.
2 is a diagram schematically showing the configuration of a capsule endoscope according to the present invention.
3 is an exemplary view illustrating a capsule endoscope that is aligned in the same direction as the direction of the external magnetic field when an external magnetic field is applied.
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a change in a magnetization size of a capsule endoscope according to the present invention and reflection characteristics of a radio frequency (RF) signal according to the magnetization size according to the size of an external magnetic field.
5 is a diagram showing the concept of recognizing the position of a capsule endoscope through an RF reflected signal from the position of a field free point (FFP).
6 is a flowchart showing a method of controlling the operation of a capsule endoscope according to the present invention.
7 is an explanatory diagram showing a sequence method for implementing position recognition and driving of a capsule endoscope according to the present invention through FFP control.
8 is a diagram illustrating a method of recognizing a position of a capsule endoscope in a region of interest (ROI) through FFP scanning in a three-dimensional space.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can apply various changes and have various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific form of disclosure, and it should be understood that all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.
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.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of a set feature, number, step, action, component, part, or combination thereof, but one or more other features or numbers. It is to be understood that the possibility of addition or presence of, steps, actions, components, parts, or combinations thereof is not preliminarily excluded.
도 1은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작을 제어하는 동작제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing the configuration of a motion control system for controlling the operation of a capsule endoscope according to the present invention.
도면을 참조하면, 캡슐 내시경의 동작을 제어하는 동작제어 시스템(10)은 외부 전자기장 장치(100), 외부 전자기장 장치(100)의 구동제어에 의해 동작하는 캡슐 내시경(200) 및 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식하는 RF(Radio Frequency) 송수신코일(300)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the
인체 내에 삽입되는 캡슐 내시경(200)은 마이크로 또는 나노 단위로 구성되어, 필요에 따라 하나 또는 다수개가 인체에 삽입될 수 있다.The
이때, RF 송수신코일(300)에서는 외부 전자기장 장치(100)에서 인가되는 외부 자기장을 통해 캡슐 내시경(200)의 자력변화를 확인하여, 인체 내에서 캡슐 내시경(200)의 위치를 확인할 수 있다.At this time, in the RF transmission/
도 2는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 캡슐 내시경(200)은 몸체(210), 영상 모듈(220), 배터리(230) 및 RF 모듈(240)을 포함하여 구성될 수 있다.2 is a diagram schematically showing the configuration of a capsule endoscope according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
캡슐 내시경(200)을 이루는 몸체(210)는 자석을 가까이 하면 먼 쪽에 동극을 형성하고 가까운 쪽에 이방극을 형성하는 상자성(paramagnetism) 특성을 가지는 구성으로 이루어질 수 있다.The
도 3에 나타낸 바와 같이, 외부 전자기장 장치(100)를 통해 외부 자기장이 인가되면, 캡슐 내시경(200)의 길이 방향으로 몸체(210)가 자화되어 외부 자기장과 동일한 방향으로 정렬시킬 수 있고, 외부 자기장의 방향을 변경하면 그에 따라 캡슐 내시경(200)도 변경된다. 따라서, 인가되는 외부 자기장의 방향에 따라 캡슐 내시경(200)의 외전 등의 동작 제어를 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.As shown in FIG. 3, when an external magnetic field is applied through the external
영상모듈(220)은 캡슐 내시경(200)이 인체 내에 삽입된 상태에서, 외부 전자기장 장치(100)의 제어에 의해 캡슐 내시경(200)의 주위를 스캔하여 영상 정보를 생성하고, RF모듈(240)을 통해 생성된 영상 정보를 외부로 전송할 수 있다.The
배터리(230)는 캡슐 내시경(200)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 한편, 외부의 RF 송수신 코일(300)에서는, 외부 전자기장 장치(100)에서 인가되는 외부 자기장에 의해 캡슐 내시경(200)의 몸체(210)의 자력변화에 따라 즉, 자화 특성에 따른 RF 반사신호의 주파수 특징에 따라 캡슐 내시경(200)의 위치를 확인할 수 있다.The
도 4는 외부 자기장의 크기에 따라 변화하는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 자화크기의 변화 및 자화크기에 따른 RF(Radio Frequency) 신호의 반사특성을 예시적으로 나타내는 예시도이고, 도 5는 FFP(Field Free Point)의 위치로부터 RF 반사신호를 통한 캡슐 내시경의 위치를 인식하는 개념을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a change in magnetization size of a capsule endoscope according to the present invention that changes according to the size of an external magnetic field and reflection characteristics of a radio frequency (RF) signal according to the magnetization size, and FIG. 5 is an FFP ( It is a diagram showing the concept of recognizing the position of the capsule endoscope through the RF reflected signal from the position of the Field Free Point).
도면을 참조하며, 캡슐 내시경(200)의 상자성 몸체(210)의 RF 반사신호의 주파수는 일정하지만, 자화율이 클수록 주파수 크기는 작아진다. 예를 들어, 캡슐 내시경(200)의 상자성 몸체(210)는 외부 자기장의 세기가 증가하면 자화력(자화 크기)이 증가되고(A1 < A2 < A3), 이 경우 RF 반사신호의 주파수는 자화력이 가장 낮을 때 높은 크기(A1 > A2 > A3)를 가질 수 있다(도 4 참조).Referring to the drawings, the frequency of the RF reflected signal of the
따라서, 자기장의 크기가 '0'이 되는 FFP(Field Free Point)에서 가장 큰 RF 반사신호의 주파수를 나타낸다.Therefore, it represents the frequency of the largest RF reflected signal in the field free point (FFP) where the magnitude of the magnetic field becomes '0'.
이를 통해 RF 송수신 코일(300)에서는 인체 내에 삽입된 캡슐 내시경(200)에서 FFP X축 이동을 통해 캡슐 내시경(200) 위치의 자기장이 변함에 따라 몸체(210)의 자화율이 달라지고, 그에 따른 RF 반사신호의 주파수 값이 달라질 수 있다.Through this, in the RF transmission/
FFP가 캡슐 내시경(200)의 위치에 도달했을 때 RF 반사신호의 주파수 크기가 가장 크며, 이 값으로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 확인할 수 있다(도 5 참조).When the FFP reaches the position of the
상기와 같이, RF 송수신 코일(300)은 반사되는 RF 반사신호의 주파수를 분석함으로써, 캡슐 내시경(200)의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 기술적 특징이 있다.As described above, the RF transmission/
도 6은 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 동작제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 먼저 외부의 RF(Radio Frequency) 송수신 코일(300)을 통해, 인체 내에 삽입되는 캡슐 내시경(200)의 초기 위치를 확인한다(S101).6 is a flowchart illustrating a method of controlling the operation of a capsule endoscope according to the present invention. 1 to 6, first, an initial position of a
상술한 바와 같이, RF 송수신 코일(300)은 캡슐 내시경(200)으로부터 RF 반사신호의 주파수를 분석하여, 즉 외부자기장에 의해 자화되는 캡슐 내시경(200)의 자화율의 크기와 서로 반대로 형성되는 RF 반사신호로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 확인할 수 있다.As described above, the RF transmission/
이후, 외부 전자기장 장치(100)는 캡슐 내시경(200)의 방향을 제어한다(S102). 즉, 외부 전자기장 장치(100)가 균일자계를 생성하여 캡슐 내시경(200)에 인가시키면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 캡슐 내시경(200)의 길이방향으로 몸체(210)가 자화되어 외부자기장과 동일한 방향으로 캡슐 내시경(200)의 방향이 정렬될 수 있다.Thereafter, the external
다음에, 외부 전자기장 장치(100)가 캡슐 내시경(200)에 외부자기장을 인가시켜, 구체적으로 외부자기장의 세기를 증가시켜 캡슐 내시경(200)에서 발생되는 자기력을 이용하여 원하는 위치로 이동시킨다(S103).Next, the external
캡슐 내시경(200)의 원하는 위치의 요구방향 이동을 위해 요구 방향과 반대 방향으로 FFP를 제어하여 자기력을 생성하는 경사자장을 유도하고, 외부자기장의 세기를 증가시킴으로써 경사자장의 방향과 발생되는 자기력으로 인하여 캡슐 내시경(200)은 요구방향으로 정렬된 상태에서 이동될 수 있다(도 7 참조).In order to move the desired position of the
그리고, RF 송수신 코일(300)에서는 캡슐 내시경(200)이 이동한 방향으로 FFP를 제어하여 RF 반사신호의 주파수 분석을 통해 캡슐 내시경(200)의 위치를 확인한다(S104).In addition, the RF transmission/
RF 송수신 코일(300)에서 캡슐 내시경(200)의 위치 인식은 도 8에 나타낸 바와 같이, 3차원 공간에서 FFP 스캐닝을 통해 확인할 수 있다.Recognition of the position of the
즉, 외부자기장의 FFP를 3차원 공간에서 스캐닝하여 관심영역(ROI) 내의 캡슐의 위치를 인식할 수 있다. FFP는 관심영역(ROI)의 전체공간을 원하는 정밀도로 스캐닝 할 수 있으며, 캡슐 내시경(200)의 3차원 위치 정보(x,y,z)를 확인할 수 있다.That is, by scanning the FFP of the external magnetic field in a three-dimensional space, the position of the capsule within the ROI may be recognized. The FFP can scan the entire space of the region of interest (ROI) with a desired precision, and can check 3D position information (x, y, z) of the
본 발명에 따른 RF 송수신코일(300)에서는 외부자기장 방향 인식 및 캡슐 내시경(200)의 위치인식을 통해 3차원 위치 정보 및 회전 각도 정보를 포함하는 5자유도(위치 3, 각도 2) 위치인식이 가능하다는 특징이 있다.In the RF transmission/
또한, 본 발명의 외부 전자기장 장치(100)는 캡슐 내시경(200)의 방향을 정렬시킨 상태에서, 캡슐 내시경(200)의 내부에 구비된 영상모듈(220)을 통해 캡슐 내시경(200) 주위를 스캔하여 영상정보를 생성하도록 제어함으로써 인체 내부를 진단할 수 있다.In addition, the external
단계(S102) 내지 단계(S104)를 반복 수행하고, 동시에 캡슐 내시경(200)의 방향이 정렬된 상태에서 인체 내부를 스캐닝함으로서, 캡슐 내시경(200)을 통해 인체 내부를 정확하게 진단할 수 있다.By repeating steps S102 to S104 and scanning the inside of the human body while the direction of the
상술한 바와 같이, 캡슐 내시경의 몸체를 상자성체로 구성함으로써 캡슐 내시경의 길이방향 크기를 줄일 수 있고, 특히, 외부자기장의 유/무에 따라 상자성 몸체의 자력변화를 이용하여 위치인식을 정확하게 수행할 수 있다.As described above, by configuring the body of the capsule endoscope with a paramagnetic body, it is possible to reduce the size of the capsule endoscope in the longitudinal direction, and in particular, it is possible to accurately perform position recognition by using the magnetic force change of the paramagnetic body according to the presence or absence of an external magnetic field. have.
또한, 본 발명에서는 캡슐 내시경을 이루는 상자성 몸체의 자화특성에 따른 RF 반사신호의 주파수 특징을 이용하고 FFP(Field free point) 제어를 이용함으로써, 캡슐 내시경의 위치인식 뿐만 아니라 구동을 동시에 구현할 수 있는 기술적 특징이 있다.In addition, in the present invention, by using the frequency characteristics of the RF reflected signal according to the magnetization characteristics of the paramagnetic body constituting the capsule endoscope and using the field free point (FFP) control, the technology capable of simultaneously realizing the position recognition as well as the driving of the capsule endoscope. There are features.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The contents of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10 : 동작제어 시스템
100 : 외부 전자기장 장치
200 : 캡슐 내시경 210 : 몸체
220 : 영상모듈 230 : 배터리
240 : RF모듈
300 : RF 송수신코일10: motion control system
100: external electromagnetic field device
200: capsule endoscope 210: body
220: image module 230: battery
240: RF module
300: RF transmission/reception coil
Claims (10)
외부의 RF(Radio Frequency) 송수신 코일을 통해, 인체 내에 삽입되는 상기 캡슐 내시경의 초기 위치를 확인하는 단계;
외부 전자기장 장치가 상기 캡슐 내시경의 방향을 제어하는 단계;
상기 외부 전자기장 장치가 외부자기장을 인가시켜 상기 캡슐 내시경의 위치를 이동시키는 단계; 및
상기 RF 송수신 코일이 상기 캡슐 내시경의 이동 위치를 확인하는 단계;를 포함하여 구성하고,
상기 RF 송수신 코일은 FFP(Field Free Point)를 제어하여 상기 캡슐 내시경의 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
In the operation control method of the capsule endoscope,
Checking an initial position of the capsule endoscope inserted into the human body through an external radio frequency (RF) transmitting/receiving coil;
Controlling the direction of the capsule endoscope by an external electromagnetic field device;
Moving, by the external electromagnetic field device, a position of the capsule endoscope by applying an external magnetic field; And
The RF transmission/reception coil is configured to include; checking the moving position of the capsule endoscope,
The RF transmission/reception coil controls an FFP (Field Free Point) to check the position of the capsule endoscope.
상기 RF 송수신 코일은 상기 캡슐 내시경으로부터 RF 반사 신호를 분석하여 상기 캡슐 내시경의 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 1,
The RF transmission/reception coil analyzes an RF reflected signal from the capsule endoscope to check the position of the capsule endoscope.
상기 캡슐 내시경으로부터 반사되는 상기 RF 반사 신호의 크기는 상기 외부자기장에 의해 자화되는 상기 캡슐 내시경의 자화율의 크기와 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 2,
The operation control method of the capsule endoscope, characterized in that the magnitude of the RF reflected signal reflected from the capsule endoscope is formed opposite to the magnitude of the susceptibility of the capsule endoscope magnetized by the external magnetic field.
상기 캡슐 내시경의 위치를 인식하는 단계에서,
상기 RF 송수신 코일은 상기 캡슐 내시경의 3차원 위치 정보 및 회전 각도 정보를 포함하는 5자유도 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 1,
In the step of recognizing the position of the capsule endoscope,
The RF transmitting/receiving coil recognizes a 5-degree of freedom position including 3D position information and rotation angle information of the capsule endoscope.
상기 외부 전자기장 장치는 균일자계를 생성하여 상기 캡슐 내시경의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 1,
The external electromagnetic field device generates a uniform magnetic field to control the direction of the capsule endoscope.
상기 캡슐 내시경은 상기 외부 자기장의 크기에 따라 자화크기가 변화하는 초상자성(super-paramagnetism) 또는 상자성(paramagnetism) 몸체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 1,
The capsule endoscope is made of a super-paramagnetism or paramagnetism body whose magnetization size changes according to the size of the external magnetic field.
상기 캡슐 내시경은, 상기 상자성 몸체가 길이 방향으로 자화되어 상기 외부 자기장과 동일한 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 6,
The capsule endoscope, the method of controlling the operation of the capsule endoscope, characterized in that the paramagnetic body is magnetized in a longitudinal direction and aligned in the same direction as the external magnetic field.
상기 캡슐 내시경의 위치를 이동시키는 단계에서,
상기 외부 전자기장 장치를 통해 상기 외부자기장의 세기를 증가시켜 발생되는 자기력으로 상기 캡슐 내시경을 이동시키는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 1,
In the step of moving the position of the capsule endoscope,
An operation control method of a capsule endoscope, characterized in that the capsule endoscope is moved by a magnetic force generated by increasing the strength of the external magnetic field through the external electromagnetic field device.
상기 외부 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경의 이동 방향과 반대방향으로 상기 FFP의 방향을 제어하여 상기 캡슐 내시경을 이동시키는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.
The method of claim 8,
The external electromagnetic field device is a method of controlling the operation of the capsule endoscope, characterized in that for moving the capsule endoscope by controlling the direction of the FFP in a direction opposite to the moving direction of the capsule endoscope.
상기 외부 전자기장 장치가 상기 캡슐 내시경의 방향을 정렬시킨 상태에서, 상기 외부 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경의 내부에 구비된 영상모듈을 통해 주위를 스캔하여 영상을 생성하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 동작제어 방법.The method of claim 5,
In a state in which the external electromagnetic field device aligns the direction of the capsule endoscope, the external electromagnetic field device controls to generate an image by scanning the surroundings through an image module provided inside the capsule endoscope. Operation control method.
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