KR20070089044A - 자율 이동 시스템을 부착한 무선조작 내시경 캡슐 - Google Patents

Abstract

동물의 체강내에서 진단 및 치료를 위한 무선조작 내시경 캡슐로, 몸체(1)와 몸체의 표면에 위치하고, 상기 몸체이 체강에서 이동하는데 적합한 복수의 이동모듈(5)로 구성되어 있다. 또한 상기 캡슐은 상기 몸체(1) 내부에 에너지 공급원과 상기 이동 모듈을 조작자의 무선 송신 명령에 기초해 움직일 수 있도록 하기 위한 마이크로 제어장치를 더 포함한다. 그리고 상기 마이크로 제어장치에 제어를 받아 화상의 캡쳐를 제공하는 카메라, 및 조작자에 의해 전송된 명령을 받고 상기 카메라를 통해 얻어진 화상을 전송하기 위한 송수신 시스템을 더 포함한다.

내시경 캡슐, 무선조작, 자율 이동 내시경

Description

자율 이동 시스템을 부착한 무선조작 내시경 캡슐{TELEOPERATED ENDOSCOPIC CAPSULE EQUIPPED WITH ACTIVE LOCOMOTION SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 내시경을 사용하는 장치와 관련된 분야에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 인간 몸속의 여러 곳 특히 소화기관에서 내시경의 이동장치의 조절을 통해 자율 주행이 가능한 무선조작 내시경 캡슐에 관한 것이다.

최근 들어 신체에 좋지 않은 영향을 최소로 하면서 내시경 조사 및 치료를 자동적으로 수행할 수 있는 장치에 대한 관심이 상당히 증가하였다. 이와 관련하여 최근 자동 화상 비전 장치와 무선 데이터 송신 장치를 작은 알약에 통합시킨 시스템이 미합중국(US)의 의학적 평가에 대한 승인을 받았다. 상기 시스템은 CMOS 이미지 장치, 송신기, 조명을 위한 LED 및 시계 모양의 배터리로 된 전원으로 구성된다. 예로 US5604531을 보면, 위 장치의 가장 큰 제한은 자율 주행이 가능한 이동 수단이 없다는 것이다. US5604531의 캡슐은 일반적인 연동운동에 의해서만 나아갈 수 있고, 캡슐의 이동과정 동안 멈추어 있을 수는 없다. 반 자동적인 해결 방법이 알려져 있는데, 예를 들면 WO02/68035에 기술된 내시경 장치로, 소위 자벌레(inchworm)모델의 이동장치에 기반을 둔 것이다. 자벌레 모델의 장치는 이동장치 변수의 조정에 제한이 있으며, 장치의 속도를 변화시킬 수 있는 가능성이 없었 다. 또한, 자벌레 모델의 장치는 그 몸체를 이용해 체강의 벽을 따라 미끄러지는 이동법을 이용하고 있어, 이에 따른 불리한 점이 있다. 불리한 점이란 내시경 장치가 손상 부위나 병리학적 부위를 회피하면서 이동할 수 없다는 것이다.

또한, 외부에서 힘의 장을 이용하여(예를 들면 자기장) 작동되는 내시경 장치도 알려져 있다. 이 장치의 경우 환자가 힘의 장을 발생시키기 위한 적절한 장치를 입어야 한다. 일본 회사인 RF system lab에서 제작된 Norika3 이라고 알려진 장치를 예로 참조할 수 있다. 그러나 이 장치를 사용할 때에는 환자가 사용할지도 모르는 다른 바이오의료 장치들과 간섭을 일으킬 수 있기 때문에 불편하고 위험할 수 있다. 더욱이, 전술한 바와 같이 되어 외부로부터 작동시키는 내시경 장치는 전자기장에 장시간 노출되어 부작용의 위험을 수반한다.

본 발명의 목적은 체강(body cavity) 내부에서 자율 주행이 가능하고 전원 공급이 가능한 내시경용 장치를 제공하는 것이다. 전술한 장치는 외부에서 상기 장치의 움직임을 조절할 수 있도록 함으로써, 의료, 진단 그리고 치료과정에 성능을 발휘할 수 있도록 한다. 특히, 가로지른 체강의 구석구석 관심 있는 곳의 화상을 전송하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 외부에서 무선 전송된 명령의 결과에서 요구하는 것처럼 정지, 회전, 가속 및 감속의 가능성을 가지고, 삼킬 수 있으며, 이동 환경에 적합할 수 있는 크기를 가진 전술한 형태의 내시경 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 부가 목적은, 복수의 자유도를 가진 다리를 구비한 전술한 형태의 내시경 장치를 제공하는 것이다. 여기서, 다리는 원위치로부터 방사상으로 뻗을 수 있고 접촉하는 조직을 손상시키지 않으면서도 이동하거나, 덮인 몸체 영역의 다양한 형상에 맞게 적용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 인체 체강(body cavity)내에 내시경 시스템을 제공하여, 조작자가 환자가 삼킨 자율 이동 수단을 가진 무선 조작 내시경 캡슐을 컨트롤할 수 있도록 하고, 이로부터 얻어진 화상 및 데이터를 수신하도록 해준다.

전술한 목적들은 본 발명에 따른 내시경 캡슐에 의해 실현될 수 있으며, 상기 내시경 캡슐의 기본적 특징은 특허청구범위 제1항에 나타나 있다. 또한, 중요한 특징들은 종속항에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 무선조작 내시경 캡슐은 진단 및 치료 목적을 위하여 인체의 체강 내에 구비된다. 또한, 그 표면상에 복수의 이동모듈(5)을 구비하여 상기 체강내에서의 이동에 적합한 몸체(1), 상기 몸체내의 동력원, 조작자에 의해 무선 송신되는 명령에 기초해 상기 이동모듈(5)을 작동시키는 상기 몸체(1)내의 마이크로컨트롤러, 상기 마이크로컨트롤러에 의해 제어되어 화상을 캡처하는 비디오 카메라, 및 상기 조작자에 의해 무선 송신된 명령을 수신하고, 상기 비디오 카메라를 통하여 캡처된 화상을 전송하는 송수신장치 시스템을 포함한다.

특히, 바람직한 본 발명의 실시예에서는, 캡슐이 몸체로부터 방사상으로 뻗을 수 있고 적어도 두 개의 자유도를 가지는 다리를 구비한다. 상기 자유도 중 하나는 능동형이므로, 정지 위치로부터 이동할 수 있도록 해준다. 더욱 상세하게는 다리는 캡슐의 몸체를 따라 방사상으로 뻗은 데까지 위치한다. 그리고 수동형 자유도는 그 중간부에서 다리를 구부리기 위한 것으로서, 캡슐이 이동하는 동안 닿는 조직에 맞도록 다리를 변형시킨다.

바람직하게는, 다리가 움직이도록 작동시키기 위해 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA)으로된 와이어 액츄에이터 수단이 제공된다. 전술한 형상 기억 합금으로 된 와이어는 서로 마주하면서 각 다리마다 2×2개로 되어 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 캡슐은 파지 수단을 가진 다리를 구비하고, 파지 수단은 그 자유단이 특수 마이크로훅(microhook)으로 이루어지며, 매끄럽고 변형가능한 신체 조직과의 마찰력을 증가시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 내시경 캡슐의 사시도이다.

도 2는 도 1의 내시경 캡슐을 축방향으로 자른 단면의 확대도이다.

도 3은 도 1의 내시경 캡슐의 이동 모듈의 사시도이다.

도 4는 도 3의 이동모듈이 장착된 다리 부분의 측면 사시도이다.

도 5는 도 4의 다리의 변형예이다.

도 6은 캡슐의 이동을 위한 메카트로닉스 아키텍쳐(mechatronics architecture)의 블록도이다.

도 7은 캡슐 내에 장착되는 컨트롤 시스템의 블록도이다.

도 8은 다리를 동작시키는 시스템을 설명한 블록도이다.

본 발명에 따른 부가적인 특징 및 이점은 이하 도면을 참조하여 제한되지 않 는 예에 의해 주어지며, 실시예 중 하나로서 다음의 설명에 의해 더욱 명료화한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 내시경 캡슐은 실질적으로 실린더 형 몸체(1)로 형성된다. 바람직하게는 몸체(1)가 생체에 사용 가능한 플라스틱 소재로 만들어지며, 길이 방향으로 이격된 전단과 후단을 가진다. 이하에서 설명하는 바와 같이 몸체(1)에는, 화상을 캡처하기 위한 비디오 카메라(미도시), 전력공급부, 및 전자제어장치를 수용하기 위한 내부 챔버(2)를 구획한다. 몸체(1)의 단부에는 밀페캡(3)이 부착되고, 전단에 위치한 캡은 비디오 카메라의 광학시스템, 투약, 및 생체 또는 외과 장비의 통로용 개구부를 가진다.

전술한 몸체(1)의 측면을 따라서 등간격으로, 축방향의 홈(4)(본 발명의 실시예에서는 6개)이 형성된다. 전술한 홈은 각각 이동 모듈을 수용하기에 적합하도록 형성된다. 일예로, 도면 부호 5로 나타낸 각 이동모듈은 다리(6) 및 액츄에이터 유닛(7)을 포함한다.

더욱 상세하게는, 도 3을 참조하면, 각 이동모듈(5)은 대응하는 홈(4)에 수용될 수 있는 크기를 가지면서 길게 뻗은 지지대(8)와 이 지지대(8)를 따라서 축 방향으로 형성된 채널(9)로 이루어진다. 채널 (9)의 단부에는 핀(10)이 가로질러 위치하고, 풀리(pully)(11)가 핀(10)에 고정된다. 다리(6)는 풀리(11)로부터 방사상으로 뻗는다. 채널(9)의 다른 단부에는 트렌스미션롤러(12)가 위치하고, 지지대(8)와 합쳐진 횡단 핀(13) 위에서 자유롭게 회전한다. 반면에, 또 다른 드랜스미션롤러(14)는 채널(9) 내의, 풀리(11) 부근에 구비되어, 지지대(8)에 부착된 횡단핀(15) 위에서 회전한다. 본 발명의 가능한 실시예에서, 전술한 폴리(11)는 알루미늄으로 제조되는 반면에 핀(12, 14)은 예를 들면 유리같은 비도전성 소재로 제조된다.

이동모듈(5)은 전술한 다리(6) 들이 일단 및 타단에 벌갈아 가면서 있는 방법으로 몸체(1)에 위치한다. 따라서 명확히, 본 발명의 실시예에서는 일단 및 타단에 각각 세개의 다리가 위치하고 120°로 이격되어 60°로 엇갈려 있다.

도 4를 참조하면, 각 다리(6)는 막대형 부재로서 두 부분(6a, 6b)으로 형성되고, 증대된 가요성을 가지는 무릎부(6c)에 의해 연결된다. 전술한 부분(6a)은 그 자유단에 폴리(11)의 특수시트(17)내에서의 스냅연결을 위한 조인트(16)접합를 가지고, 중간부에는 고정용 둔턱(17a)을 가진다. 전술한 부분(6b)은 실질적으로 원형 단부(18) 및 복수의 마이크로훅(microhook)(19)을 가지며, 마이크로훅(19)은 원위치로부터 방사상으로 뻗어서 동일한 방향으로 휘어있다.

본 발명에 따른 일반적이고 바람직한 예에서, 전술한 다리(6)는 상온에서 초탄성 상을 가지는 형상기억합금으로 제조된다. 이러한 방법으로, 금속이 비교적 높은 탄성을 낼 수 있다. 이 금속의 탄성은 일반 금속의 탄성에 비해 훨씬 높으므로, 8%까지 변형될 수 있으며, 기계응력 및 생체 적응성(biocompatibility)도 이에 비례한다. 또한, 다리(6)는 이 금속 합금으로 된 작은 판으로부터 전기 부식 방법을 통하여 제조할 수 있다.

따라서 다리(6)는 두 가지 정도의 자유도를 가진다. 이 중 능동형 자유도는 풀리(11)주위에서 다리가 길이 방향으로 이동하도록 작동된다. 수동형 자유도는 무릎 부분(6c) 주위에서 다리가 여기에 닿는 조직의 변형에 적합하도록 작동된다.

액츄에이터 유닛(7)은 정지 위치 사이에서 제어가능한 범위로 다리(6)가 각이동하도록 해준다. 여기서, 다리(6)는 지지대(8)의 시트(9)에서 길이 방향으로 뻗어 있고, 방사상의 최대 확장 위치는 정지위치에 비해 120°의 각이 지도록 이격되어 있다. 액츄에이터 유닛(7)은 특히 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 액츄에이터 유닛(7)은 각 다리(6)마다 형상기억합금으로 된 한 쌍의 와이어(20, 21))로 형성되고, 일단은 직경 반대방향 부분의 폴리(11)에 부착되며, 타단은 도시하지 않았지만 지지대(8)의 일단에 위치한 접촉판(22)상에 구비된 접촉점을 통하여 전원공급 시스템에 연결된다. 와이어(20, 21)은 부착용 은못(dowel)(23)에 의해 접촉판(22)에 연결된다. 와이어(20, 21)은 금속의 수축을 최대로 하기 위해서 트랜스미션롤러(12, 14)에 두 개의 트랜스미션장치를 구비한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 단면으로 나타낸 두 개의 이동 모듈(5) 각각에서 명료한 도시를 위하여 형상기억합금으로 된 와이어(20, 21)중에서 하나만 도시한다.

상기 두 개의 와이어(20, 21)은 반대로 동작한다. 두 개의 와이어 중 하나씩 반복적으로 동작하여 전술한 폴리를 회전시키고, 이로 인해서 다리(6)가 작동된다. 하나의 선에 전류를 흘려서 전이온도까지 가열함으로써 다리(6)을 작동시키는데, 전이 온도는 형상기억합금의 선택에 따라서 달라질 수 있다. 전이 온도에 도달하면, 와이어가 갑자기 수축하여 풀리를 회전시킨다. 반면에 차가운 와이어는 가열된 선이 작동하는 동안 변형된다.

전술한 다리(6)는 무릎부(6c)에 두 개의 마주하는 부속품(25)을 가진다. 이 부속품(25)은 그 신장 방향으로 몇도 정도만 회전하도록 다리를 제한하는 반면에 다리(6)의 반대편에는 한 쌍의 추가 부속품(26)이 구비될 수 있다. 부가물(26)은 부분(6a)에 대해서 부분(6b)가 상대적으로 회전하거나, 뻗은 후에 전술한 부속품 중 하나가 다른 부속품에 접하게 되어 있다. 따라서 한 쌍의 부속품(26)은 손상을 가능한한 방지하기 위해 다리(6)가 종속될 때까지 굽힘 정도를 제한한다.

도 5의 실시예에서 다리(6)는 막대형 부재로 형성되고, 이를 따라서 복수의 가요성 조인트(6c)가 제공되어 이동시 마주치는 다양한 조건에 대한 적응력을 향상시킨다. 본 실시예에 따른 다리(6)도 복수의 마이크로훅을 가진다. 이들은 자유단(18)의 에지를 따라 존재할 뿐만 아니라 다리(6)의 에지를 따라 존재한다. 이는 자유단 뿐만 아니라 다리 전체를 따라 방향성을 가진 마찰력을 생성하기 위해서이다.

본 발명에 따른 상기의 내시경 캡슐은, 외부 조작자의 무선 조작 명령의 결과, 예를 들면 소화기관과 같은 신체의 체강내에서 이동, 회전, 및 정지할 수 있다. 전술한 캡슐은 다리(6)들의 자유단이 체강을 구획하는 벽에 힘을 가하여 동기화된 방법으로 작동함으로써 앞으로 이동한다. 이렇게 힘을 가하는 동작은 조직이 손상될 위험을 줄이면서 무릎부(6c)에서 다리가 변형될 수 있는 가능성에 의해 규칙화된다. 다리(6)의 자유단에 구비된 상기 마이크로훅(19)은 다리 단부와 조직 사이의 마찰력을 높인다. 그렇지 않으면 관련된 조직 벽의 미끄럽고 변형이 쉬운 특성으로 인해 마찰력이 매우 낮다. 전술한 캡슐의 추진에 요구되는 계면에서의 차등 마찰계수를 가지도록 마이크로훅은 전방에 대해서 반대 방향으로 휘어져 있다. 예를 들면, 몸체(1)의 후단을 향한다.

도 6에는 본 발명에 따른 내시경 캡슐의 이동을 제어하는 전체적인 메카트로닉 아키텍쳐를 나타낸다. 기본적으로 상기 시스템은 C로 표시한 캡슐 시스템과 외부 컨트롤러 시스템으로 구성된다. 외부 컨트롤러 시스템은 외부 컨트롤러라고 표기된 블록으로 식별되고, 조작자와 인터페이스를 형성하며, 라디오 신호를 통하여 이 블록을 통해 캡슐로 명령을 전송한다. 조작자는, 예를 들면 전진, 정지, 회전, 뒤로 돌아와 같은 명령어을 선택한다. 이러한 명령어들이 일단 상기 캡슐에 전송되면 내부 마이크로 컨트롤러에 의해 낮은 레벨의 동작으로 해석된다. 따라서 요구되는 명령을 생성하는데 필요한 액츄에이션 시퀀스를 활성화시킨다.

전술한 다리(6)를 작동시키기 위해 마이크로 컨트롤러가 캡슐의 몸체(1)내에 구비된다. 이 마이크로 컨트롤러는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식에 따라 펄스를 연속으로 발생시킨다. 도 7에 도시한 바와 같이, 전술한 마이크로 컨트롤러는 다리(6) 액츄에이터의 드라이버에 작동 신호를 전송하고, 폐쇄사이클 제어를 실행하도록 하는 적절한 센서를 통하여 다리(6)의 개구 각도를 모니터한다. 또한, 상기 마이크로 컨트롤러는 화상 시스템의 신호를 처리하고, 양 방향 데이터 전송 시스템을 구비한다(송수신장치 블록).

전술한 데이터 전송 시스템은 RF 전송에 기반을 두고 있으며, 상용화 시스템을 사용한다. 전송에 사용되는 주파수 대역은 VHF나 UHF 영역으로서, 예를 들면, 433MHz 주파수를 사용할 수 있다. 상용화된 부품 중에 사용 가능한 부품으로는, Microchip, Cypress, Microsystem, Chipcom AS, SmartRF 등의 회사에서 제조한 것을 언급할 수 있다.

캡슐 시스템은 외부 컨트롤러로부터 명령을 수신하기 전까지는 대기 상태에 있다. 일단 신호를 수신하면, 실행할 명령을 확인한다. 실행할 명령들은 이동 및 센서 모니터링 양자 모두와 관련된다. 실제로 캡슐의 상태에 관한 정보를 요청하면, 상기 마이크로 컨트롤러는 전송 시스템을 통해서 작동중인 여러 센서의 상태를 전송해 주고 이렇게 함으로써, 다리들의 위치를 재설정할 수 있다. 예를 들면, 다리가 열렸는지 닫혔는지에 관한 정보이다. 이 경우에 이동하라는 명령 대신, 마이크로 컨트롤러는 어떤 유형으로 이동해야할지 결정해야 한다. 즉, 전진할 것인지, 후진할 것인지, 좌 회전할 것인지, 우 회전할 것인지, 하나의 다리만 이동하는지, 서브그룹형태로 다리를 이동해야 할지 등을 결정해야 한다. (이 경우는 모든 다리를 이동하는 것이 필요하지 않고 에너지 절약을 위해 단지 몇 개의 다리로도 이동하기에 충분한 영역에서 이동하는데 해당된다. ) 일단 어떤 동작이 이루어져야 하는지 결정되면, 마이크로 컨트롤러는 3.3V 내지 5V의 전압 펄스를 액추에이터 구동용 드라이버에 전송한다. 동작하는 경우, 마이크로 컨트롤러는 대기 상태로 돌아가기 위해 실행할 동작이 없는지 확인한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 드라이버는 배터리 전압인 V_in 을 적어도 8배까지 증가시키는데 필요한 승압형 DC-DC 변압기로 구성된다. (이 목적으로 사용할 수 있는 상용화 부품으로는 MAXIM 사의 MAX668-669 또는 이와 유사한 것이 있다. ) 승압 전압 V_out 이 커패시터에 충전된다. 커패시터를 몇 밀리 초의 시간 주기로 동일한 액츄에이터에에 방전시킴으로써 액츄에이터를 구동한다. 도 8에 도시한 스위치를 닫음으로써, 커패시터의 방전을 실행한다.

내시경 캡슐의 이동과 기능들을 외부에서 제어하기 위하여, 본 발명에 따른실시 예에서는, 사람과 기계와의 인터페이스를 비주얼 베이직(Visual Basic)으로 개발하였다. 비주얼 베이직을 통하여 다리의 이동에 필요한 모든 지시는 원격측정으로 전송될 수 있는 반면에, 탐색 지시는 캡슐 내에 실린 마이크로 컨트롤러에 미리 프로그래밍 되어 있다. 대안으로서 이의 알려진 다른 동일한 유형의 인터페이스를 사용할 수도 있다.

본 발명의 실제 실시예에서, 길이가 약 15mm인 다리를 구비하고 직경이 약 17mm이며, 길이가 약 30mm인 내시경 캡슐을 제조했다. 직경이 75 ㎛인 형상기억합금으로 제조된 모형 와이어를 사용하여 다리를 구동하였다. 대략 8m 정도의 전체 소화관을 검사하기 위해 캡슐의 전력소비는 2Wh/cc 수준의 에너지를 저장하는 최신배터리를 사용하는 것이 적합했다.

본 발명에 따른 내시경 캡슐은 공지된 내시경 캡슐에 비하여 다음과 같은 많은 이점을 가진다.

의료진들이 확인한 진단 필요에 기초하여 전진하고, 뒤로 돌고, 회전하는 것이 가능하다.

다리에 장착된 마이크로훅 또는 동일한 다리들의 간단한 방사상의 외부 굽힘을 통해 연동 전진력에 대항해서 정지할 수 있다.

다양한 소화기관 영역에 적합한 크기를 가질 수 있다.

자벌레 형태로 이동하는 반자율 내시경 및 손상 부위나 병리적 부위를 피할 수 없으면서 조직에서 미끄러지는 보편적인 내시경에 비해서 안정성이 우수하다.

다리가 구비된 내시경 캡슐을 사용하므로, 이동 경로의 제어를 향상시킬 수 있으므로, 캡슐이 손상 부위나 병리적 부위에 접촉하지 않고 중요한 위치를 통과할 수 있다. 실제로, 전송된 화상 정보를 가이드로 이용하여 다리 위치를 정확하게 제어할 수 있다.

한 스텝의 길이, 주파수, 이동경로, 및 정밀도에 의해 이동 제어능력을 향상시킬 수 있고, 작동하는 환경에서의 해부학적 및 생체역학적 특성에 대한 적응력이 향상된다.

상기 다리는 동일한 동작에 대해 마이크로 액츄에이터의 이동을 증폭시키는 시스템으로 작용하는데 있어서, 좀더 빠른 속도로 이동할 수 있으므로, 전체 속도는 좀더 빨라진다.

환자가 힘의 장(field) 생성에 필요한 시스템으로 둘러싸일 필요가 없으므로 사용이 좀더 편리하고, 이와 관련된 가능한 위험을 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 내시경 캡슐은 생체 적합층이나 생물 분해성의층으로 코팅 할수 있는 이점이 있다. 이 층들은 입안에서 다리가 밖으로 펴지는 사고를 막을 수 있으며, 삼키는 과정을 쉽게 만들어준다. 캡슐이 위에 도달하면 코팅은 제거되므로 다리가 움직일 수 있다. 평균 직경이 2cm인 소장과 같은 좁은 지역을 탐색하는 경우, 상기 캡슐은 다리를 반 구부린 상태로 진행하는 반면에 반면 직경이 5cm 정도인 결장처럼 치수가 좀 큰 경우에는, 캡슐은 다리를 거의 모두 펼친 상태로 이동할 수 있다.

상기 캡슐에 장착된 다리의 개수는 도달 속도와 한 스텝 이동시의 복잡성에 따라 좌우된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (20)

1. 인체의 체강내에서의 진단과 치료를 위한 무선 조작 내시경 캡슐로서,

   그 표면상에 복수의 이동모듈(5)을 구비하여 상기 체강내에서의 이동에 적합한 몸체(1), 상기 몸체내의 동력원,

   조작자에 의해 무선 송신되는 명령에 기초해 상기 이동모듈(5)을 작동시키는 상기 몸체(1)내의 마이크로컨트롤러,

   상기 마이크로컨트롤러에 의해 제어되어 화상을 캡처하는 비디오 카메라, 및

   상기 조작자에 의해 무선 송신된 명령을 수신하고, 상기 비디오 카메라를 통하여 캡처된 화상을 전송하는 송수신장치 시스템을 포함하는 내시경 캡슐.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 이동모듈(5)은, 이동력을 전달하고 접촉점을 움직여서 이동시키도록 상기 체강의 벽에 접촉하기에 적합한 다리(6)를 포함하고, 상기 다리(6)는,

   적어도 두 가지의 자유도, 및

   상기 마이크로 컨트롤러에 의해 제어되는 상기 다리(6)를 이동시키는 가동수단(7)을 포함하는 내시경 캡슐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 몸체(1)은 길이방향으로 이격된 전단 및 후단을 가지고, 상기 다리(6) 는 상기 가동수단(7)에 의해 제어 되어, 상기 몸체(1)의 길이 방향으로 적어도 한 가지의 능동형 자유도를 가지는 내시경 캡슐.
4. 제3항에 있어서,

   상기 다리(6)는 상기 벽에 대한 접촉력을 상기 벽의 변형에 적용하기 위한 적어도 한 가지의 수동형 자유도를 가지는 내시경 캡슐
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다리(6)는 실질적으로 두 부분(6a, 6b)으로된 막대형 부재이고, 상기 두 부분(6a, 6b)의 단부들이 가요성이 증가된 무릎부(6c)에서 연결되고, 상기 벽과의 접촉 부착력을 증가시키는 파지 수단(18, 19)을 포함하는 내시경 캡슐.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다리(6)는 실질적으로, 상기 다리를 따라 증가된 가요성을 가지는 복수의 부분(6c)을 구비한 막대형 부재이고, 절제부(6c)가 있으며, 상기 벽과의 접촉 부착력을 증가시키기 위한 파지 수단(18, 19)을 포함하는 내시경 캡슐
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,

   상기 파지 수단은 상기 다리(6)의 확장 단부(18)를 따라 정렬되고 상기 몸체(1)의 후단측으로 휘어진 복수의 마이크로훅(microhook)을 포함하는 내시경 캡 슐.
8. 제7항에 있어서,

   상기 마이크로훅이 상기 다리의 한쪽 에지를 따라 뻗어있는 내시경 캡슐.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   가요성이 증가된 상기 무릎부(6c)는 소재를 제거하여 제조한 내시경 캡슐.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    가요성이 증가된 위한 무릎부(6c)가 양방향에 대해 각 이동을 제한하는 스트로크단 정지부(end-of-stroke stop)(25, 26)를 포함하는 내시경 캡슐.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 다리(6)는 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA)으로 된 내시경 캡슐.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 액츄에이터(actuator)(7)는 형상 기억 합금(SMA)으로 된 한 쌍의 와이어(20, 21)을 포함하고, 상기 한 쌍의 와이어(20, 21)는 상기 다리(6)에 연결되어 서로 반대 방향으로 움직임으로써, 상기 몸체(1)의 길이 방향에 수직인 축 주위에 서 상기 다리(6)가 각지면서 동작하도록 하고, 상기 마이크로컨트롤러의 제어하에 선택적으로 전류를 공급받는 내시경 캡슐.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 각 이동모듈(5)은,

    상기 몸체(1)의 길이 방향으로 내장된 지지대(8), 및

    상기 지지대(8)의 일단에 위치하고 상기 몸체의 길이 방향에 수직인 축을 가지는 풀리(11)를 포함하고,

    상기 다리(6)가 상기 풀리(11)로부터 방사상으로 뻗어 있고, 상기 SMA로 된 상기 와이어(20, 21)가 상기 풀리(11)의 직경방향 반대 부분에서 상기 풀리(11)에 연결되며, 상기 지지대(8)의 타단에 구비된 전기접촉점(22)에 연결되는 내시경 캡슐.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동모듈(5)이 상기 몸체의 타측을 따라 위치하며 대응되는 다리(6)가 상기 몸체(1)의 전단 및 후단 측으로 번갈아 가면서 위치하는 내시경 캡슐.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동모듈(5)이 적어도 6개인 내시경 캡슐.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 액츄에이터(7)가 휴지 위치와 상기 다리가 최대한으로 방사상으로 확장된 위치사이에서 상기 다리를 각 이동시기키에 적합하고, 상기 휴지 위치는 상기 몸체를 따라 길이 방향으로 구비되는 내시경 캡슐.
17. 제16항에 있어서,

    상기 휴지 위치에서 상기 다리(6)가 상기 지지대(8)에 수납된 내시경 캡슐.
18. 제16항에 있어서,

    상기 다리가 최대한 방사상으로 확장된 위치는 상기 휴지 위치에 대해서 120°를 이루는 내시경 캡슐.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 생물 분해성 코팅은 상기 내시경 캡슐을 삼기는 과정중에 상기 다리를 덮도록 상기 몸체상에 구비된 내시경 캡슐
20. 인체의 체강내에서의 진단 및 치료를 위한 내시경 시스템으로서,

    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 내시경 캡슐, 및

    상기 체강내에서 상기 캡슐의 이동을 위한 명령을 전송하고 얻어진 데이터를 수신 및 처리하는 외부 제어 인터페이스를 포함하는 내시경 시스템

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