KR102226282B1 - System for recognizing position of capsule endoscope by using magnetic induction - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소화기관의 내벽에 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기 유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a position recognition system of a capsule endoscope utilizing the power efficiency of magnetic induction wireless charging on the inner wall of the digestive tract, and the position recognition system of the capsule endoscope of the present invention uses a magnetic induction transmission coil to generate a magnetic induction frequency signal. Includes an electromagnetic field device and a capsule endoscope that is inserted into the human body and observes the inside of the human body, wherein the magnetic induction transmission coil applies the magnetic induction frequency signal to the capsule endoscope, and the electromagnetic field device is in the capsule endoscope. It characterized in that the position of the six degrees of freedom of the capsule endoscope is recognized by receiving the induced amount of electromotive force.
Description
본 발명은 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소화기관의 내벽에 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a position recognition system of a capsule endoscope, and more particularly, to a position recognition system of a capsule endoscope utilizing the power efficiency of magnetic induction wireless charging on the inner wall of a digestive organ.
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 캡슐형 내시경의 운동 기능을 전자기 구동 시스템을 이용하여 운동 기능을 부여하는 구동 메커니즘 연구가 진행되고 있다.In order to improve these drawbacks, research on a driving mechanism for imparting the motor function of the capsule endoscope to the motor function using an electromagnetic drive system is in progress.
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 신호의 인체 투과 특성이 다르기 때문에 위치오차를 발생한다는 문제점이 있다.In order to recognize the position of the capsule type endoscope in the human body, a technology for recognizing the position of the capsule type endoscope using RF (Radio Frequency) signals is being developed. There is this.
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.
한편, 두개의 엑스선 소스를 이용한 듀얼 소스 엑스선 촬영장치를 활용하여, 촬영된 영상으로부터 캡슐의 위치를 확인할 수 있는 기술이 개시되고 있다.On the other hand, using a dual source X-ray imaging apparatus using two X-ray sources, a technology capable of confirming the position of a capsule from a photographed image has been disclosed.
듀얼 소스 엑스선 영상장치는 촬영 대상체의 상단면과 측면에서 엑스선을 조하기 위하여 서로 수직하게 배치된 두 개의 엑스선 소스와, 두 엑스선 소스에 각각 대향 위치하는 두 개의 엑스선 검출부로 이루어지며, 촬영 대상물의 평면 및 측면 방향의 2차원 영상을 얻어서 이를 매칭(matching)하여 3차원 이미지 정보를 얻음으로써 인체 내의 캡슐형 내시경의 위치를 인식할 수 있다.The dual-source X-ray imaging apparatus includes two X-ray sources arranged perpendicular to each other to control X-rays from the top and side surfaces of an object to be photographed, and two X-ray detectors positioned opposite to the two X-ray sources, respectively. And by obtaining the 2D image in the lateral direction and matching it to obtain 3D image information, it is possible to recognize the position of the capsule endoscope in the human body.
그러나, 엑스선 정보를 활용하여 위치인식을 하는 경우, 시스템의 구성이 커지고, 그에 따른 비용이 많이 발생한다는 단점이 있다.However, in the case of location recognition using X-ray information, there is a disadvantage in that the configuration of the system is increased and the cost is large accordingly.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외부의 자기유도 코일과 캡슐 내시경의 유도전류 코일 간의 거리차이에 따라 발생되는 수신 전력량의 차이를 활용하여 위치를 인식할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-described problems, and magnetic induction capable of recognizing the location by utilizing the difference in the amount of received power generated according to the distance difference between the external magnetic induction coil and the induction current coil of the capsule endoscope. The purpose of this is to provide a capsule endoscope position recognition system utilizing the power efficiency of wireless charging.
또한, 본 발명은 외부의 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일을 이용하여 6자유도의 위치를 인식할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a position recognition system for a capsule endoscope utilizing the power efficiency of magnetic induction wireless charging capable of recognizing the position of 6 degrees of freedom by using an external magnetic induction transmission coil and a 3-axis induction current coil of a capsule endoscope. It is aimed at.
또한, 본 발명은 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일에서 측정되는 수신 전력을 적용하여 외부의 자기유도 송신코일로부터 거리와 방향을 예측할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.In addition, the present invention is the position recognition of the capsule endoscope utilizing the power efficiency of magnetic induction wireless charging that can predict the distance and direction from the external magnetic induction transmission coil by applying the received power measured by the 3-axis induction current coil of the capsule endoscope. It is intended to provide a system.
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 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기 유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the position recognition system of the capsule endoscope according to an embodiment of the present invention is inserted into the human body and an electromagnetic field device including a magnetic induction transmission coil to generate a magnetic induction frequency signal, to observe the inside of the human body. Including a capsule endoscope, the magnetic induction transmission coil applies the magnetic induction frequency signal to the capsule endoscope, and the electromagnetic field device recognizes the position of the six degrees of freedom of the capsule endoscope by receiving the amount of electromotive force induced by the capsule endoscope Characterized in that.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에서, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention, the electromagnetic field device is characterized in that it recognizes the position of the six degrees of freedom of the capsule endoscope by converting the amount of electromotive force induced by the capsule endoscope into a distance-based basis.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은, 상기 전자기장 장치가 인식하는 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보와 각 좌표에서 회전각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the position of the six degrees of freedom recognized by the electromagnetic field device includes three-dimensional coordinate information and rotation angle information at each coordinate.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에서, 상기 전자기장 장치에 의해 구동되는 상기 캡슐 내시경은 캡슐(Capsule) 형태의 몸체와, 인가되는 상기 자기유도 주파수 신호로부터 유도전력을 발생하는 3축 유도전류 코일과, 상기 유도전력을 충전하는 충전모듈과, 외부 자기장과 상호작용하는 자성체 및 상기 3축 유도전류 코일로부터 발생된 유도전력의 주파수 신호를 상기 전자기장 장치에 송신하는 RF(Radio Frequency) 코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention, the capsule endoscope driven by the electromagnetic field device has a capsule-shaped body and a 3-axis induction generating induced power from the applied magnetic induction frequency signal. A current coil, a charging module for charging the induced power, a magnetic substance interacting with an external magnetic field, and a radio frequency (RF) coil for transmitting a frequency signal of the induced power generated from the three-axis induced current coil to the electromagnetic field device. It characterized in that it is configured to include.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 상기 전자기장 장치에 구비되는 자기유도 송신코일은 인체를 중심으로 3축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic induction transmission coil provided in the electromagnetic field device of the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that it is arranged in a three-axis direction around the human body.
아울러, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 상기 자기유도 송신코일은 원형 코일인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치; 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경;을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하고, 상기 전자기장 장치는, 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 자기유도 송신코일, 상기 한 쌍의 자기유도 송신코일과 대향되도록 배치되는 다른 한 쌍의 자기유도 송신코일 및 인체의 하부에 배치되는 자기유도 송신코일을 포함하는 것일 수 있다.In addition, the magnetic induction transmission coil of the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention is characterized in that the circular coil.
In one embodiment of the present invention, the position recognition system of the capsule endoscope includes an electromagnetic field device including a magnetic induction transmission coil to generate a magnetic induction frequency signal; And a capsule endoscope inserted into the human body to observe the inside of the human body, wherein the magnetic induction transmission coil applies the magnetic induction frequency signal to the capsule endoscope, and the electromagnetic field device is an electromotive force induced by the capsule endoscope. Characterized in that by receiving the amount to recognize the position of the six degrees of freedom of the capsule endoscope, the electromagnetic field device is arranged to face a pair of magnetic induction transmission coils arranged to be symmetrical, the pair of magnetic induction transmission coils It may include another pair of magnetic induction transmission coils and magnetic induction transmission coils disposed under the human body.
본 발명의 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 따르면, 외부의 자기유도 송신코일이 구비되는 전자기장 장치와 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일을 이용하여 캡슐 내시경의 무선 전력생산과 생산된 전력 효율에 따라 위치인식을 동시에 구현하는 것이 가능한 효과가 있다.According to the position recognition system of the capsule endoscope utilizing the power efficiency of magnetic induction wireless charging of the present invention, wireless power of the capsule endoscope using an electromagnetic field device equipped with an external magnetic induction transmission coil and a 3-axis induced current coil of the capsule endoscope It is possible to realize the location recognition at the same time according to the production and produced power efficiency.
또한, 본 발명에 따르면 캡슐 내시경의 3방향의 위치와 3방향의 각도인 6자유도 위치인식이 가능하기 때문에, 인체 특헝 및 센서장치 특성에 의해 발생되는 위치오차를 해결할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, since it is possible to recognize the position of the capsule endoscope in three directions and six degrees of freedom, which is an angle in three directions, there is an advantage of solving the position error caused by the characteristics of the human body and the sensor device.
도 1의 (a) 및 (b)는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 이루는 캡슐 내시경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 거리 차이와 전력수신 효율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 통한 6자유도 위치인식을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명에 다른 실시예에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.1A and 1B are diagrams schematically showing a position recognition system for a capsule endoscope according to the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a position recognition system for a capsule endoscope according to the present invention.
3 is a view schematically showing a capsule endoscope constituting the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention.
4 is an explanatory diagram showing a relationship between a distance difference between a magnetic induction transmission coil and a capsule endoscope and power reception efficiency according to the present invention.
5 is a view showing 6 degrees of freedom position recognition through the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention.
6 is a block diagram schematically showing the configuration of a position recognition system of a capsule endoscope according to another embodiment of the present invention.
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 1의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 캡슐 내시경을 개략적으로 나타내는 도면이다.1A and 1B are diagrams schematically showing the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention. , Figure 3 is a view schematically showing a capsule endoscope according to the present invention.
도면을 참조하면, 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)은 전자기장 장치(100) 및 전자기장 장치(100)의 구동제어에 의해 동작하는 캡슐 내시경(200)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the
전자기장 장치(100)는 캡슐 내시경(200)을 구동하기 위한 것으로, 구체적으로 도시하지는 않았지만 솔레노이드 코일 또는 원형 코일로 구성되어 직류 자기장을 발생할 수 있다.The
또한, 전자기장 장치(100)에는 외부 자기장을 형성하도록 자기유도 주파수 신호를 발생하는 자기유도 송신코일(110)이 구비된다. 이러한 자기유도 송신 코일(110)은 원형 코일로 형성될 수 있다.In addition, the
특히, 자기유도 송신코일(110)에서는 캡슐 내시경(200)에 대해 무선충전을 위한 교류 자기장을 발생하도록 구성될 수 있다.In particular, the magnetic
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)에서는 인체를 중심으로 3축(예를 들어, 인체의 양측 및 하측) 방향에서 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 3축 방향으로 자기유도 송신코일(110)을 구성하였다.As shown in Fig. 1, in the
자기유도 송신코일(110)은 수 kHz 대역의 수 mT 교류 자장을 발생하고, 캡슐 내시경이 동작하는 인체 소화기관의 영역을 포함하도록 설계될 수 있다.The magnetic
자기유도 송신코일(110)은 전자기장 장치(100)에서 하나 또는 다수개의 결합이 가능하고 인체 내 캡슐 내시경의 동작범위에 따라 자기유도 송신코일(110)의 개수가 결정 될 수 있다.One or a plurality of magnetic induction transmission coils 110 may be combined in the
전자기장 장치(100)에 의해 발생되는 직류 자기장에 의해 구동되는 캡슐 내시경(200)을 통해 인체 내부를 관찰할 수 있으며, 자기유도 송신코일(110)에서 발생되는 자기유도 주파수 신호를 이용하여 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있다.The inside of the human body can be observed through the
인체 내에 삽입되는 캡슐 내시경(200)은 마이크로 또는 나노 단위로 구성되어, 필요에 따라 하나 또는 다수개가 인체에 삽입될 수 있다.The
이때, 전자기장 장치(100)에서는 자기유도 주파수 신호에 의해 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 분석함으로써 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있으며, 특히 인체 내 정확한 위치를 파악하기 위해 6자유도(DOF, Degree of freedom)의 위치를 인식할 수 있다.At this time, the
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 캡슐 내시경(200)은 몸체(210), 3축 유도 전류 코일(220), 자성체(230), 충전모듈(240) 및 RF(Radio Frequency) 코일(250)을 포함하여 구성될 수 있다.2 and 3, the
캡슐 내시경(200)을 이루는 몸체(210)는 마이크로 또는 나노 단위의 크기로, 캡슐(Capsule) 형태로 이루어지고 있다.The
몸체(210)의 내부에 배치되는 3축 유도전류 코일(220)은 전자기장 장치(100)의 자기유도 송신코일(110)에서 인가되는 자기유도 주파수 신호로부터 유도되는 기전력을 발생한다.The three-axis induction
자성체(230)는 전자기 구동을 위해 몸체(210) 내부 임의의 방향으로 자화되어 있으며, 전자기장 장치(100)에서 발생되는 직류 자기장과 상호작용하여 캡슐 내시경(200)이 구동될 수 있도록 한다.The
충전모듈(240)은 무선방식으로 3축 유도전류 코일(220)에서 유도되는 기전력을 충전할 수 있다.The
그리고, RF(Radio Frequency) 코일(250)은 3축 유도전류 코일(220)로부터 발생된 유도전력, 즉 충전모듈(240)을 충전하는 기전력의 주파수 신호를 전자기장 장치(100)에 송신한다.In addition, the RF (Radio Frequency)
따라서, 외부의 전자기장 장치(100)에서는 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양으로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 파악할 수 있다.Accordingly, in the external
도 4는 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 거리 차이와 전력수신 효율의 관계를 나타내는 설명도로, 전자기장 장치(100)의 자기유도 송신코일(110)과 캡슐 내시경(200)과의 거리 차이에 따라 발생되는 전력수신 효율을 통해 위치를 인식할 수 있다.Figure 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance difference between the magnetic induction transmission coil and the capsule endoscope and power reception efficiency, generated according to the distance difference between the magnetic
즉, D2의 거리보다 가까운 D1의 거리에 위치하는 캡슐 내시경(200)의 자기유도 송신코일(110)로부터의 전력수신 효율이 높게 나타나고, 전자기장 장치(100)에서는 이러한 방식을 통해 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있다.That is, the efficiency of receiving power from the magnetic
도 5에 나타낸 바와 같이, 자기유도 송신코일(110)을 통해 캡슐 내시경(200)의 3축 유도전류 코일(220)로 자기유도 주파수 신호가 인가되면, 거리 차이에 의한 충전모듈(240)의 전력수신 효율로부터 3축 전력 수신 주파수 신호가 RF 코일(250)을 통해 전자기장 장치(100)에 전달된다.5, when a magnetic induction frequency signal is applied to the three-axis induction
전자기장 장치(100)에서는 수신된 3축 전력 수신 주파수 신호로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식한다. 즉, 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 캡슐 내시경(200)의 6자유도의 위치를 인식할 수 있다.The
이때, 전자기장 장치(100)에서 인식하는 캡슐 내시경(200)의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보(x축, y축 및 z축에 대한 3 위치 정보)와 각 좌표에서 회전각도 정보(α, θ 및 φ에 대한 3 각도 정보)를 포함하고 있다.At this time, the position of the six degrees of freedom of the
자기유도 송신코일(110)에 의해 유도되는 캡슐 내시경(200)의 3축 기전력(V)은 자기선속(Wb)으로 변환이 가능하며, 자기선속(Wb)은 자기유도 송신코일(110)에서 발생하는 자기장(B)으로 변환이 가능하다.The 3-axis electromotive force (V) of the
자기유도 송신코일(110)은 내부 중심점으로부터 x,y,z의 거리값에 따른 자기장(B)을 형성하며, 유도 기전력(V)으로부터 변환된 3축의 자기선속(Wb)과 자기유도 송신코일(110)의 3축 자기장(B)을 매칭하여 자기유도 송신코일(110)의 내부 중심으로 부터의 캡슐 내시경(200)의 3차원 좌표 정보(x축, y축 및 z축에 대한 3 위치 정보)와 각 좌표에서 회전각도 정보(α, θ 및 φ에 대한 3 각도 정보)을 인식 할 수 있다. The magnetic
따라서, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)에서는 캐슐 내시경(200)의 무선 전력생산과 위치인식을 동시에 구현할 수 있는 특징이 있다. 또한, 캡슐 내시경(200)의 6자유도(위치3, 각도3)에 대한 위치인식이 가능하기 때문에 인체 특성 및 센서장치 특성에 의해 발생되는 위치오차를 해결할 수 있는 기술적 특징을 구현할 수 있다.Accordingly, in the capsule endoscope
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 3축 자기유도 코일을 활용한 전자기장 장치를 통해 캡슐 내시경의 위치를 인식하도록 구성하고 있으나, 하나의 구동코일 및 자기유도 송신코일로 이루어지는 전자기장 장치를 통해 캡슐 내시경의 위치를 확인할 수 있다.As described above, the position recognition system of the capsule endoscope according to the present invention is configured to recognize the position of the capsule endoscope through an electromagnetic field device using a three-axis magnetic induction coil, but consists of one driving coil and a magnetic induction transmission coil. The position of the capsule endoscope can be checked through an electromagnetic field device.
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.6 is a block diagram schematically showing the configuration of a position recognition system of a capsule endoscope according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 전자기장 장치(300)는 캡슐 내시경(200)을 구동하는 구동코일(310)과 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식하기 위해 자기유도 주파수 신호를 발생하는 자기유도 송신코일(320)를 포함할 수 있다.Referring to the drawings, the
자기유도 송신코일(320)은 베드(도시하지 않음)에 하나의 장치로 설치될 수도 있고, 또는 구동 코일(310)과 결합된 형태로 전자기장 장치(300)에 구성될 수도 있다.The magnetic
자기유도 송신코일(320)을 통해 캡슐 내시경(200)에서 유도된 3축 전력 수신 주파수 신호가 RF 수신기(410)를 통해 메인 컴퓨터(400)에 전달된다. The three-axis power reception frequency signal induced by the
메인 컴퓨터(400)에서는 기전력의 양을 거리기반으로 수식화 함으로써, 자기유도 송신코일(320)로부터 캡슐 내시경(200)의 거리와 방향을 확인하여 캡슐 내시경(200)의 정확한 위치를 인식할 수 있다.In the
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 : 캡슐 내시경의 위치인식 시스템
100 : 전자기장 장치 110 : 자기유도 송신코일
200 : 캡슐 내시경 210 : 몸체
220 : 3축 유도전류 코일 230 : 자성체
240 : 충전모듈 250 : RF(Radio Frequency) 코일
300 : 전자기장 장치 310 : 구동코일
320 : 자기유도 송신코일
400 : 메인 컴퓨터 410 : RF 수신기10: capsule endoscope position recognition system
100: electromagnetic field device 110: magnetic induction transmission coil
200: capsule endoscope 210: body
220: 3-axis induction current coil 230: magnetic body
240: charging module 250: RF (Radio Frequency) coil
300: electromagnetic field device 310: drive coil
320: magnetic induction transmission coil
400: main computer 410: RF receiver
Claims (6)
인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경;을 포함하고,
상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하고,
상기 전자기장 장치는, 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 자기유도 송신코일, 상기 한 쌍의 자기유도 송신코일과 대향되도록 배치되는 다른 한 쌍의 자기유도 송신코일 및 인체의 하부에 배치되는 자기유도 송신코일을 포함하는 것인, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
An electromagnetic field device including a magnetic induction transmission coil to generate a magnetic induction frequency signal; And
Includes; a capsule endoscope that is inserted into the human body to observe the inside of the human body,
The magnetic induction transmission coil applies the magnetic induction frequency signal to the capsule endoscope, and the electromagnetic field device receives the amount of electromotive force induced by the capsule endoscope to recognize the position of the six degrees of freedom of the capsule endoscope,
The electromagnetic field device includes a pair of magnetic induction transmission coils arranged to be symmetrical, another pair of magnetic induction transmission coils arranged to face the pair of magnetic induction transmission coils, and a magnetic induction transmission coil disposed under the human body. That includes, the capsule endoscope position recognition system.
상기 전자기장 장치는,
상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
The method of claim 1,
The electromagnetic field device,
A position recognition system of a capsule endoscope, characterized in that the amount of electromotive force induced by the capsule endoscope is converted into a distance-based manner to recognize the position of the capsule endoscope at 6 degrees of freedom.
상기 전자기장 장치가 인식하는 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보와 각 좌표에서 회전각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
The method of claim 2,
The position recognition system of the capsule endoscope, characterized in that the position of the six degrees of freedom recognized by the electromagnetic field device includes three-dimensional coordinate information and rotation angle information at each coordinate.
상기 전자기장 장치에 의해 구동되는 상기 캡슐 내시경은,
캡슐(Capsule) 형태의 몸체; 및
인가되는 상기 자기유도 주파수 신호로부터 유도전력을 발생하는 3축 유도전류 코일;
상기 유도전력을 충전하는 충전모듈;
외부 자기장과 상호작용하는 자성체; 및
상기 3축 유도전류 코일로부터 발생된 유도전력의 주파수 신호를 상기 전자기장 장치에 송신하는 RF(Radio Frequency) 코일;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
The method of claim 1,
The capsule endoscope driven by the electromagnetic field device,
A capsule-shaped body; And
A three-axis induction current coil for generating induced power from the applied magnetic induction frequency signal;
A charging module for charging the induced power;
A magnetic substance that interacts with an external magnetic field; And
A position recognition system for a capsule endoscope, comprising: a radio frequency (RF) coil for transmitting a frequency signal of the induced power generated from the three-axis induction current coil to the electromagnetic field device.
상기 자기유도 송신코일은 원형 코일인 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
The method of claim 1,
The magnetic induction transmission coil is a position recognition system of a capsule endoscope, characterized in that the circular coil.
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