KR102276765B1 - 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경 - Google Patents

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Abstract

압전 소자를 에너지 하베스터로 이용하는 캡슐 내시경이 개시된다. 개시된 캡슐 내시경은, 하우징; 상기 하우징의 내부에 포함된 광원; 상기 하우징의 내부에 포함된 카메라; 상기 하우징의 외부 표면에 형성된 압전 소자 레이어; 및 상기 압전 소자 레이어에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 포함한다.

Description

압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경{CAPCULE ENDOSCOPE USING PIEZOELECTRIC ELEMENT}
본 발명은 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전 소자를 에너지 하베스터로 이용하는 캡슐 내시경에 관한 것이다.
최근에는 캡슐 타입의 내시경이 개발되어 의료 현장에서 여러 질병을 진단하는데 사용되고 있다. 이러한 캡슐 내시경은 인체의 소화 기관을 따라 이동하면서 그 피검체의 내부를 촬영하며, 촬영된 영상을 이용하여 피검체의 질병을 진단할 수 있다.
캡슐 내시경은 탑재된 배터리의 전기 에너지를 이용하여 인체 장기 내부를 촬영하는데, 캡슐 내시경 자체가 소형이기 때문에 대용량의 배터리가 탑재될 수 없고 따라서 배터리 용량으로 인한 촬영 시간 등의 제약이 발생한다.
또한 배터리 탑재를 위해 캡슐 내시경의 사이즈를 소형화하는데 한계가 있으며, 캡슐 내시경의 크기로 인해 캡슐 내시경이 장기 내부에 장시간 체류하게 되고, 장폐색 등의 장애가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 에너지 하베스터를 탑재한 캡슐 내시경에 관한 연구가 진행되고 있으며, 관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2016-0057778호, 일본 공개특허 제2010-252838호가 있다.
본 발명은 촬영 시간이 늘어날 수 있고, 보다 소형화하여 제조 가능한 캡슐 내시경을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징; 상기 하우징의 내부에 포함된 광원; 상기 하우징의 내부에 포함된 카메라; 상기 하우징의 외부 표면에 형성된 압전 소자 레이어; 및 상기 압전 소자 레이어에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 포함하는 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 제공한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 광학 돔; 상기 광학 돔과 결합되며, 광원 및 카메라를 포함하는 하우징; 상기 하우징의 외부 표면에 형성된 압전 소자 레이어; 및 상기 압전 소자 레이어에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 포함하는 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 제공한다.
본 발명에 따르면, 캡슐 내시경의 외부 표면에 압전 소자 레이어를 구비함으로써, 캡슐 내시경의 촬영 시간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 캡슐 내시경의 사이즈를 더욱 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명은 압전 소자를 에너지 하베스터로 이용하는 캡슐 내시경에 관한 발명이다.
에너지 하베스터를 캡슐 내시경에 탑재함으로써, 배터리 수명 문제를 극복하여 캡슐 내시경의 촬영 시간을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 배터리를 소형화할 수 있기 때문에, 캡슐 내시경 역시 더욱 소형화할 수 있다.
본 발명은 캡슐 내시경의 외부 표면에 압전 소자 레이어를 구비하며, 이러한 압전 소자는, 캡슐 내시경이 장기 내부를 이동할 때 장기의 운동에 의해 발생하는 압전 소자 레이어 방향의 압력이나, 장기 내부의 음식물이나 소화액 등에 의해 발생할 수 있는 압전 소자 레이어에 대한 충격을 전기 에너지로 변환한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 다른 캡슐 내시경은, 하우징(110), 광원(120), 카메라(130), 압전 소자 레이어(140) 및 배터리(150)를 포함한다.
하우징(110)의 내부에는 광원(120), 카메라(130) 및 배터리(150)가 포함된다. 하우징(110)은 광원(120)의 빛이 투과할 수 있는 투명한 재질일 수 있으며, 하우징 내부의 전자 소자 등을 소화액 등으로부터 보호한다. 카메라(130)는 광원(120)의 빛이 조사된 상태에서, 피검자의 장기 내부를 촬영한다. 도 1에서는 2개의 광원이 사용되는 실시예가 도시되어 있으나, 광원의 개수는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
압전 소자 레이어(140)는 하우징(110)의 외부 표면, 즉 신체 장기와 접촉하는 영역에 형성되며, 압전 소자 레이어(140)에 인가되는 압력이나 충격, 진동 등을 전기 에너지로 변환한다. 캡슐 내시경이 이동하는 위장, 소장 등의 장기는 음식물을 소화시키고 이동하기 위해 운동을 하게 되는데, 이러한 운동이 압전 소자 레이어(140)에 압력을 인가하거나 진동 또는 충격을 전달할 수 있다. 따라서, 압전 소자 레이어(140)는 이러한 장기의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
압전 소자 레이어의 면적이 넓을수록 보다 많은 전기 에너지가 생성될 수 있기 때문에, 일실시예로서 압전 소자 레이어(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 외부 표면 전체 영역에 형성될 수 있다. 이 경우 카메라(130)가 피검자의 장기 내부를 촬영할 수 있도록, 압전 소자 레이어(140)는 투명한 압전 소자로 이루어질 수 있다.
또는 다른 실시예로서, 압전 소자 레이어(140)는 같이 하우징(110)의 외부 표면의 일부 영역에 형성될 수 있으며, 예컨대, 카메라(130)의 시야각에 대응되는 하우징의 일부 영역을 제외한 나머지 외부 표면에 압전 소자 레이어가 형성될 수 있다.
배터리(150)는 압전 소자 레이어(140)에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하며, 저장된 전기 에너지를 광원(120) 및 카메라(130)로 공급한다.
결국, 본 발명에 따르면, 캡슐 내시경이 이동하는 동안 압전 소자 레이어에 의해 지속적으로 전기 에너지가 생성되기 때문에, 적은 용량의 배터리를 이용하더라도 촬영 시간을 증가시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 적은 용량의 배터리를 이용할 수 있으므로 캡슐 내시경을 더욱 소형화할 수 있으며, 캡슐 내시경이 장기 내부에서 보다 수월하게 이동할 수 있다.
또한 배터리의 용량이 줄어드는 만큼 배터리에 소요되는 비용이 감소하여, 캡슐 내시경 진료비가 감소할 수 있으며, 캡슐 내시경의 크기가 더욱 소형화되어 기존에는 캡슐 내시경 진료를 받지 못했던 어린이나 노인도 캡슐 내시경 진료가 가능하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 캡슐 내시경은, 도 1의 캡슐 내시경에 탄성체 레이어(160)가 더 포함된 형태이다.
탄성체 레이어(160)는 압전 소자 레이어(140) 상에 형성되며, 탄성을 가진 재질로 이루어진다. 탄성체 레이어(160)는 소화액 등으로부터 압전 소자 레이어(140)를 보호하며, 또한 압전 소자 레이어(140)를 구성하는 물질이 신체에 흡수되는 것을 방지한다.
탄성체 레이어(160)가 압전 소자 레이어(140)를 둘러싸더라도, 탄성체 레이어(160)는 탄성을 가지기 때문에, 외부의 압력, 충격, 진동 등이 탄성체 레이어(160)를 통해 압전 소자 레이어(140)에 전달될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 압전 소자 레이어가 보호됨과 동시에 압전 소자 물질이 신체에 흡수되는 것이 방지되면서, 압전 소자의 에너지 하베스팅 기능은 그대로 유지될 수 있다.
한편, 탄성체 레이어(160)는 압전 소자 레이어(140)의 전체 영역을 뒤덮도록 형성되며, 따라서 압전 소자 레이어(140)가 하우징(110)의 전체 영역에 형성될 경우, 카메라가 장기 내부를 촬영할 수 있도록 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 캡슐 내시경은, 광학 돔(370, optical dome), 하우징(310), 압전 소자 레이어(340) 및 배터리(150)를 포함한다.
광학 돔(370)은, 광원(120)의 빛과 신체 장기로부터 반사된 빛이 광학 돔(370)을 투과하여, 카메라(130)에 의해 장기 내부가 촬영될 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다. 또한 이동에 따른 저항을 줄이기 위해 유선형 형상으로 이루어진다.
하우징(310)은 광학 돔(370)과 결합되며, 내부에 광원 및(120) 카메라(130)를 포함한다. 하우징(310)은 압전 소자 레이어(340)와 하우징 내부 사이를 관통하는 관통홀(311)을 더 포함할 수 있으며, 이러한 관통홀(311)은 압전 소자 레이어(340)가 형성된 영역에 위치할 수 있다. 관통홀(311)에 압전 소자 레이어(340)가 덮여있기 때문에, 외부의 액체 등이 관통홀(311)을 통해 하우징 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.
관통홀(311)을 통해 압전 소자 레이어(340)와 배터리(150)가 전기적으로 연결될 수 있다. 일실시예로서 압전 소자 레이어(340)와 연결된 케이블이 관통홀(311)을 통과하여 배터리(150)와 연결될 수 있으며, 압전 소자 레이어의 전극은 관통홀이 형성된 영역에 위치할 수 있다. 이러한 관통홀은 도 1 및 도 2에서 설명된 실시예에도 포함될 수 있다.
압전 소자 레이어(340)는 하우징(310)의 외부 표면에 형성되며, 외부 표면의 전체 영역 또는 일부 영역에 형성될 수 있다. 도 3에서는 하우징(310)의 외부 표면의 전체 영역에 압전 소자 레이어(340)가 형성된 실시예가 도시되고 있다. 이 때, 광학 돔(370)의 두께는 하우징(310)의 두께 및 압전 소자 레이어(340)의 두께의 합과 동일하도록 설계될 수 있으며, 이와 같이 설계함으로써, 압전 소자 레이어가 돌출되어 발생할 수 있는 저항을 줄일 수 있다.
또는 실시예에 따라서, 압전 소자 레이어(340)는 광학 돔(370)의 외부 표면에도 형성될 수 있으며, 이 경우 압전 소자 레이어는 투명한 압전 소자로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 도 3의 실시예에서도 탄성체 레이어가 압전 소자 레이어 상에 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부에 포함된 광원;
    상기 하우징의 내부에 포함된 카메라;
    상기 하우징의 외부 표면에 형성되며, 상기 캡슐 내시경이 이동하는 장기의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 소자 레이어;
    상기 압전 소자 레이어 상에 형성되며, 탄성을 가진 재질로 이루어진 탄성체 레이어; 및
    상기 압전 소자 레이어에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 포함하며,
    상기 탄성체 레이어는, 상기 장기에 의한 외력을 상기 압전 소자 레이어로 전달하는
    압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압전 소자 레이어는
    상기 하우징의 외부 표면 전체 영역에 형성되며, 투명한 압전 소자로 이루어진
    압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성체 레이어는
    투명한 재질로 이루어진
    압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 압전 소자 레이어가 형성된 영역에 위치하는 관통홀
    을 더 포함하는 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
  7. 광학 돔;
    상기 광학 돔과 결합되며, 광원 및 카메라를 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 외부 표면에 형성되며, 장기의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 압전 소자 레이어; 및
    상기 압전 소자 레이어에 의해 생성된 전기 에너지를 저장하는 배터리를 포함하며,
    상기 광학 돔의 두께는, 상기 하우징의 두께 및 상기 압전 소자 레이어의 두께의 합과 동일한 두께인,
    압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 압전 소자 레이어 상에 형성되며, 탄성을 가진 재질로 이루어진 탄성체 레이어
    를 더 포함하는 압전 소자를 이용하는 캡슐 내시경.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101026927B1 (ko) * 2006-04-25 2011-04-04 올림푸스 가부시키가이샤 캡슐형 내시경
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