KR20100015459A

KR20100015459A - 원격 조종되는 내시경 캡슐

Info

Publication number: KR20100015459A
Application number: KR1020097021103A
Authority: KR
Inventors: 마르코 퀴리니; 로버트 제이. 3세 웹스터; 아리안나 멘치아시; 파올로 다리오
Original assignee: 스쿠올라 수퍼리어 디 스투디 유니버시타리 에 디 페르페지오나멘토 산타나; 한국과학기술연구원
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2010-02-12
Also published as: ATE474496T1; EP2136698A1; JP2010523193A; EP2136698B1; KR101385401B1; WO2008122997A1; DE602007007995D1; US20100113874A1; JP4977776B2

Abstract

인간 신체 내의 체강 내부의 진단 및/또는 치료용 원격 조종식 내시경 캡슐은 전방부(12) 및 후방부(13)를 갖는 본체(11), 본체(11)로부터 돌출할 수 있는 이동 레그(18), 상기 본체(11) 내에 수납된 상기 레그(18) 이동 수단(19), 에너지원(16), 이미지 포착 수단(15), 캡슐 제어 및 포착된 이미지의 전달을 허용하기 위한 조작자에 대한 신호 송수신 수단(17)을 포함한다. 레그(18)는 본체(11)에 힌지 연결되고 2개의 개별 그룹(20, 21)으로 세분된다. 이동 수단(19)은 2개의 구동 디바이스(22)를 포함하고, 각각의 구동 디바이스는 병진 가능한 너트 나사 커서(25)가 결합되는 대응 웜 나사(24)에 연결된 모터(23)를 포함한다. 너트 나사 커서(25)는 각각의 그룹(20, 21)의 레그(18)에 동역학적으로 연결된다.

내시경 캡슐, 본체, 이동 레그, 레그 이동 수단, 에너지원, 이미지 포착 수단, 송수신 수단, 너트 나사 커서, 구동 디바이스, 모터, 웜 나사

Description

원격 조종되는 내시경 캡슐{TELEOPERATED ENDOSCOPIC CAPSULE}

본 발명은 일반적으로 내시경 디바이스의 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 원격 제어되고 인간 신체 내의 다양한 영역 내부에서, 특히 위장 영역 내에서, 더 특히 소장 내에서 수동 방식으로 그리고 결장 내에서 능동 방식으로 이동할 수 있는 진단 및/또는 치료용 내시경 캡슐에 관한 것이다.

최근에 공지되어 있는 바와 같이, 거의 자발적으로 그리고 적어도 비침습적인 방식으로 내시경 검사 및 치료를 허용하는 디바이스에 대한 관심이 증가되고 있다.

이를 위해, 반자동 이동성 해결책이 WO 02/68035호에 설명되어 있는 내시경 디바이스와 같이 "자벌레 이동 모델(inchworm locomotion model)"에 기초하여 비디오 카메라가 장착된 단말로 연구되고 있다. 이들 시스템은 이동 파라미터의 제한된 제어 가능성의 결점을 갖고, 속도는 전혀 변경될 수 없다. 게다가, 이들은 또한 이들의 본체가 가능한 병변 및 병리 부위를 회피하는 것을 가능하게 하지 않고 이들이 그 내부에서 이동하는 체강의 벽을 따라 서행(creep)하는 결점을 갖는다.

외부로부터 역장(force field)(예를 들어 자기장)을 통해 제어되는 내시경 디바이스가 개시되어 있는데, 이들 디바이스는 환자가 필드를 생성하기 위한 적합 한 설비를 착용할 것을 요구한다. 예로서, 일본 회사인 RF 시스템 랩(RF System Lab)에 의해 생산되는 노리카(Norika) 3으로서 공지된 디바이스가 참조로서 취해질 수 있다. 그러나, 이들 디바이스의 사용은 문제점을 발생시킬 수 있고, 심지어는 환자에 부착된 다른 생의학 디바이스와의 가능한 간섭 때문에 위험할 수도 있다. 더욱이, 이 종류의 외부 제어식 내시경 디바이스는 또한 전자기장으로의 강렬한 노출에 기인하여 부작용의 위험을 수반한다.

소형 캡슐 내에 통합된 무선 데이터 전송에 의해 이미지를 검출하기 위한 완전 자동 내시경 디바이스가 미국 특허 제 5,604,531호에 설명되어 있다. 이 디바이스는 CMOS 이미지 생성기, 송신기, LED 조명 및 시계 배터리에 의해 제공되는 에너지 공급원을 포함한다. 이 디바이스의 주요 한계점은 능동 이동 제어의 결여와 관련되는데, 캡슐은 수직 연동(normal peristalsis)의 효과를 통해 전방으로 이동하고 그 이동 중에 정지되거나 배향될 수 없다.

능동 이동 제어의 문제점에 대한 해결책을 제공하도록 의도된 몇몇 해결책은 외부 조작자에 의해 제어 가능한 자동 이동 수단을 구비하는 캡슐을 포함한다. 일반적으로, 이들 해결책은 검진될 체강 내부에서의 이동을 허용하는 표면 상에 배열된 복수의 이동 모듈을 갖는 원통형 본체를 포함한다. 원통형 본체에는, 에너지원, 조작자에 의한 원격 제어를 통해 전송된 명령에 따라 이동 모듈을 구동하기 위한 마이크로제어기, 마이크로제어기에 의해 제어된 이미지 포착을 위한 비디오 카메라, 조작자에 의한 원격 제어를 통해 전송된 명령을 수신하고 비디오 카메라를 통해 포착된 이미지를 전송하기 위한 송수신기 시스템이 수납된다.

어느 경우든, 이들 "자동" 시스템은 캡슐의 이동 및 체강의 최적화된 조망을 허용하기 위해 검진될 체강의 벽을 확장시키도록 가스가 도입되어야 하는 것을 요구한다. 이 가스의 사용은 내시경 검사를 받게 되는 환자에 고통을 안겨준다.

가스의 사용을 회피하기 위한 해결책이 외부 조작자에 의해 관리되는 무선 제어부 및 통합된 이동 수단을 갖는 캡슐에 관한 WO 2006/121239호에 설명되어 있다. 캡슐은 비디오 카메라 및 조작 및 제어 뿐만 아니라 무선 신호 전송/수신을 위한 다양한 전자 수단을 수납하는 투명한 구형 캡을 단부에 구비한다. 캡슐 이동 수단은 기본적으로는, 원통형 본체 상에 형성된 종방향 슬릿으로부터 돌출되고 본체 내부에 존재하고 본체에 견고하게 부착된 전기 모터에 의해 구동되는 웜 나사(worm screw)와 결합된 너트 나사 커서 상에 장착된 블록에 힌지 연결된 후크 결합 치형부(hooking teeth)로 구성된다. 웜 나사가 일 방향으로 회전될 때, 치형부는 본체 외부로 연장하여 통과되고 검사될 체강의 벽을 파지하고, 블록은 치형부와 함께 본체의 후방 단부를 향해 이동하지만, 치형부는 체강 벽 내에 후크 결합되기 때문에, 이는 서행 이동과 유사한 체강 내의 본체의 전방 이동을 초래한다. 웜 나사가 반대 방향으로 회전될 때, 블록은 전방 축방향 이동을 수행하는 반면, 치형부는 본체 내부로 재차 후퇴되고 캡슐이 여전히 잔류한다.

그러나, 구성 요소 소형화를 완전히 만족시킬 수 있게 하기 위해, 이 해결책에서의 캡슐은 검사 중에 체강의 상세를 관찰하도록 회전하거나 경사질 수 없다. 더욱이, 이동 사이클의 부분 동안 어떠한 치형부도 체강 벽 내로 후크 결합될 수 없다는 사실에 비추어, 역방향 이동을 수행할 수 없을 뿐만 아니라 수직 방향으로 이동할 수 없다. 더욱이, 캡슐은 그 자체로 위장관을 형상화하는 다양한 기하학적 형상으로 적응될 수 없고, 장 조직의 최적의 관찰을 허용하기 위한 진단 관점으로부터 매우 중요한 양태인 주위 장벽(intestinal wall)을 적당하게 확장시킬 수 있는 어떠한 시스템도 포함하지 않는다.

가스의 사용을 회피하기 위한 다른 해결책이 WO 2005/082248호에 개시되어 있다. 특히, 이 경우에 이동 모듈은 원통형 본체에 힌지 연결되고 각각의 레그에 접속되어 힌지축 둘레로 각도 방향으로 이를 변위시키는 것에 대항하여 작용하는 와이어로 구성된 구동 시스템에 의해 제어되는 6개의 레그에 의해 형성된다. 와이어는 전송 수단에 의해 전기 접점에 접속된다. 레그 및 와이어의 양자 모두는 SMA(형상 기억 합금)로 제조된다. 2개의 대향 와이어 중 하나는 전류의 통과를 통해 가열되어, SMA의 위상 전이 온도가 되어, 와이어의 수축(저온 와이어가 고온 와이어의 작용을 통해 변형됨) 및 레그의 회전을 초래한다. 전원이 차단될 때, 온도는 하강되고 와이어는 그 견인력을 중단하여, 연속적으로 가열된 반작용 와이어가 수축되게 하고, 따라서 레그의 복귀 이동을 완료하고 동시에 제 1 와이어를 그 원래 길이로 복귀시키게 된다. 레그는 원통형 본체의 축과 관련하여 그리고 상기 축 둘레로 등간격 이격 방식으로 반경방향으로 돌출하여, 검진될 체강관이 돌출된 레그를 갖는 캡슐의 크기보다 작은 단면을 가질 때 체강의 확장을 유발한다.

그러나, 유리한 이 해결책은 종래의 캡슐 디바이스와 비교하여 캡슐을 지향시키는 가능성, 소형 크기 및 검진될 관의 "확장"과 관련된 것일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 개선될 특정 양태를 갖는데, 이들 양태는 와이어 가열에 기인하는 높은 전력 소비에 주로 관련될 수 있고, 이는 디바이스의 작동 범위의 감소를 초래한다. 더욱이, SMA 와이어에 의해 생성된 힘은 장 관내강(intestinal lumen)의 완전한 확장을 위해 불충분할 수 있는데, 이는 비확장 조직에 의해 제공되는 마찰에 기인하는 곤란한 전방 이동을 초래한다. 더욱이, 레그는 벽 불규칙성 및 미끄러운 표면 때문에 체강 벽에 항상 부착되거나 접착되어 잔류할 수 있는 것은 아니다. 부착을 보장하기 위해, 접촉력이 증가되어야 하지만, 이는 더 큰 섹션을 갖는 와이어의 사용을 요구하여, 크기 증가 및 더 큰 에너지 소비 뿐만 아니라 제거될 열의 양 때문에 이동 사이클의 빈도의 감소를 초래한다.

본 발명의 주 목적은 의료용 진단 및 치료 절차가 수행될 수 있게 하고, 특히 그가 통과하는 체강 내의 장 영역의 이미지를 전송할 수 있게 하는 외부로부터의 이동을 제어하는 가능성을 갖는, 체강 내에서의 자동 이동 및 에너지 공급원을 갖는 내시경 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 체강 벽을 확장시키기 위한 가스를 사용할 필요성이 없이 검진될 체강 내부에서 자동 방식으로 이동할 수 있는 원격 조종식 내시경 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 주위 조직에 자극 또는 손상을 유발하지 않고 그가 배치되는 환경에 양호하게 적응될 수 있는 원격 조종식 내시경 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 그 이동이 외부 원격 제어부를 통해 필요에 따라 용이하게 정지되고, 가속화되거나 감소될 수 있는 자동 이동 수단을 구비한 내시경 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 코너를 용이하게 회전할 수 있는 자동 이동 수단을 구비한 내시경 캡슐을 제공하는 것이다.

이들 목적은 인간 신체 내의 체강 내부의 진단 및/또는 치료용 원격 조종식 내시경 캡슐로서, 전방부 및 후방부를 형성하는 본체, 상기 본체로부터 연장할 수 있는 이동 레그, 본체 내에 수납된 상기 레그 이동 수단, 에너지원, 이미지 포착 수단, 캡슐 제어 및 포착된 이미지의 전달을 허용하기 위해 조작자에 대한 신호 송수신 수단을 포함하는 원격 조종식 내시경 캡슐에 의해 성취된다. 레그는 상기 본체에 힌지 연결되고 2개의 개별 그룹으로 세분되고, 이동 수단은 2개의 구동 디바이스를 포함하고, 각각의 구동 디바이스는 병진 가능한 너트 나사 커서가 결합되는 대응 웜 나사에 연결된 모터를 포함하고, 상기 너트 나사 커서는 각각의 그룹의 레그에 동역학적으로 연결된다.

본 발명에 따른 내시경 캡슐의 추가의 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 비한정적인 예로서 제공된 그 실시예의 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 가장 연장된 위치에서의 이동 레그를 도시하는 본 발명에 따른 캡슐의 축측 투상도.

도 2는 부분적으로 단면도로 도시한 도 1의 캡슐의 축측 투상도.

도 3은 도 1 및 도 2의 캡슐의 내부 구성 요소, 특히 레그의 이동을 위한 디 바이스의 축측 투상도.

도 4는 캡슐 본체의 축에 수직인 평면에서의 캡슐의 정면도.

도 5는 레그의 최대 펼쳐진 위치 및 점선으로 도시된 최소 펼쳐진 위치가 도시되어 있는 레그 이동을 구동하는 디바이스의 부분의 개략 측면도.

도 6은 부분적으로 단면도로 도시된 레그 이동 구동 디바이스의 부분의 개략 측면도.

도 7은 구동 디바이스의 부분의 정면도.

상기 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 진단 및/또는 치료용 원격 조종식 내시경 캡슐이 도면 부호 10으로 전체에 걸쳐 식별된다.

캡슐(10)은 전방부(12) 및 후방부(13)를 형성하는 실질적으로 원통형 형상을 갖는 본체(11)를 포함한다.

전방부(12)의 단부에서, 본체(11)는 투명한 돔(14)을 구비하고, 이 돔의 내부에는 예를 들어 시계 배터리와 같은 전기 에너지원(16)에 접속된 디지털 비디오 카메라(공지된 유형의 관련 조명 수단, 도시 생략)와 같은 이미지 포착 수단(15)이 배열되어 있고, 비디오 카메라 및 배터리의 양자 모두는 도 2에 개략적으로 도시된다.

외부 조작자에 대한 신호 송수신 수단(17)이 돔(14)의 하부에 수납되어, 조작자가 인터페이스로 접속할 수 있는 외부 단말로의 취득 이미지의 전달 및 캡슐의 원격 제어를 허용한다. 이들 수단은 국제 특허 출원 WO 2005/082248호에 설명되어 있는 것들과 같이 실질적으로 공지된 유형이지만, 다른 기능적으로 동등한 수단이 대안으로 사용될 수 있다.

다른 실시예에서, 어떠한 방식으로 비디오 카메라가 하나 이상의 수, 예를 들어 각각 본체(11)의 전방부(12) 및 후방부(13)에 위치된 2개일 수 있는지가 명백하다.

캡슐(10)은 또한 본체(11)로부터 돌출할 수 있는 이동 레그(18)를 포함하고, 특히 도 3에 도시된 레그(18) 이동 수단(19)이 본체(11) 내부에 위치된다. 특히, 레그(18)는 2개의 개별 그룹으로 분할되는데, 제 1 그룹(20)은 본체(11)의 전방부(12)를 향해 위치되고, 반면에 제 2 그룹(21)은 후방부(13)를 향해 위치된다.

도 2 및 도 3은 어떠한 방식으로 이동 수단(19)이 각각 제 1 및 제 2 그룹(20, 21) 상에서 작동하는 2개의 개별의 레그(18) 구동 디바이스(22)를 포함하는지를 도시하고, 바람직하게는 상기 구동 디바이스(22)는 이하에 설명되는 바와 같이 실질적으로 동일한 유형이다.

각각의 구동 디바이스(22)는 레그(18)에 동역학적으로 연결된 너트 나사 커서(25)와 결합된 대응 웜 나사(24)에 연결된 모터(23)를 포함한다. 너트 나사 커서(25)는 웜 나사(24)에 평행하고 본체(11)에 견고히 연결된 안내 바아(25a)로의 미끄럼 가능 결합 때문에 동일한 웜 나사(24)를 따라 병진하도록 강요된다.

예를 들어, 모터(23)는 4 mm의 외경 및 16.2 mm의 총 길이를 갖는 나미키 프리시젼 쥬얼 컴퍼니, 리미티드(Namiki Precision Jewel Co., Ltd.)에 의해 생산되는 직류 무브러시형 전기 모터인데, 상기 모터는 일체형 감속기를 갖고 감속기 샤 프트에서의 최대 전달 토크는 2.92 mNm(감속기를 갖지 않는 동일한 모터는 0.058 mNm인 샤프트에서의 최대 전달 토크를 가짐)이고, 상기 전기 모터는 배터리(16)에 의해 전력을 공급받는다.

특히, 본 발명의 중요한 특징에 따르면, 2개의 구동 디바이스(22)의 웜 나사(24)는 본체(11)의 축과 동축이고, 모터(23)는 이들의 구동 샤프트(27)가 본체(11)의 축에 평행한 상태이고, 따라서 웜 나사(24)의 공통축에 대해 대향 측면에서 위치된다.

각각의 모터(23)는 1 미만의 변속비를 갖는 표준 전동 장치에 의해 대응 웜 나사(24)에 연결되는데, 특히 표준 전동 장치는 웜 나사(24)의 단부에 고정된 피니언(28)보다 큰 직경을 갖는 기어휠(29) 및 모터(23)의 구동 샤프트(27)의 단부에 고정된 피니언(28)에 의해 형성된다. 변속비는 0.420 내지 0.430의 범위, 바람직하게는 0.425인데, 이는 표준 전동 장치에 의해 점유되는 공간을 갖는 레그에 전달되는 힘의 견지에서 최적 값이다. 모터(23)는 서로 대향하여 위치되고, 따라서 2개의 웜 나사(24)의 기어휠(29)은 나사의 각각의 단부에 위치된다.

레그(18)의 이동 수단(19)은 또한 외부 제어기로부터의 명령에 따라 2개의 그룹의 레그(18)의 독립적인 운동을 제어할 수 있는, 전술된 국제 특허 출원 WO 2005/082248호에 설명된 것들과 같은 실질적으로 공지된 유형의 전자 수단(명료화를 위해, 도면에는 도면 부호를 표기하지 않음)을 포함한다.

레그(18)의 각각의 그룹(20, 21)은 각각의 너트 나사 커서(25)에 연결된다(특히, 도 5, 도 6 및 도 7 참조). 바람직하게는, 자체 레그(18)의 각각의 제 1 단부에서, 각각의 그룹(20, 21)은 너트 나사 커서(25)에 고정된 회전 부착 힌지(31)로 구성된 제 1 구속부(30)와, 동일한 레그(18)의 중간 위치에서 본체(11)의 고정 지점(33)에 대해 회전 병진을 허용하는 제 2 구속부(32)를 갖고, 회전축은 힌지(31)의 축에 평행하다.

특히, 상기 제 2 구속부(32)는 본체(11)에 고정된 회전 핀 및 대응 레그(18)를 따라 형성된 안내 홈(35)을 포함하고, 상기 핀(34) 및 홈(35)은 상대 미끄럼으로 함께 결합되어 전술된 회전 병진이 수행될 수 있게 한다.

실제로, 각각의 너트 나사 커서(25)는 대응 레그(18)가 본체(11)를 따라 놓여진 이들의 최소 연장 위치(도 5에 도시된 점선으로 표시된 부분에서 볼 수 있는 바와 같이)에 있는 초기 위치로부터 레그(18)의 자유 단부(36)가 본체(11)의 축으로부터 최대 거리에 위치되도록 하는 각도로 레그(18)가 본체(11)의 연장부를 향해 돌출된 이들의 최대 연장부(도 5의 도면에서 어두운 선으로 표시된 부분)에 있는 최종 위치로 상대 웜 나사(24)를 따라 병진할 수 있다.

구동 디바이스(22)는 본체(11) 내부에 수납되고, 이는 내부로부터 외부를 향해 통과하여 레그(18)가 돌출되는 것을 허용하는 종방향 슬롯(37)을 외부면 상에 갖고 형성된다. 더 특히, 본체(11) 상에는 본체(11)의 전방 단부 및 후방 단부로부터 그 중간 위치까지 각각 연장되는 레그의 각각의 그룹에 대해 하나의 그룹인 2개의 그룹의 각도방향으로 등간격으로 이격된 슬롯이 제공되어 있다. 일 그룹의 슬롯은 다른 그룹의 대응 슬롯과 정렬되지 않고, 2개씩 엇갈리지만, 이들은 서로 밀접하게 위치된다.

유리하게는, 레그(20, 21)의 각각의 그룹은 6개의 레그(18)로 형성된다. 이 선택은 상이한 수의 레그를 제시하는 캡슐 표본으로 수행된 다수의 테스트의 결과이다. 이동 성능이 레그의 수의 증가에 따라 증가하는 것을 이들 테스트로부터 관찰하는 것이 가능하였다. 이는 증가된 수의 레그에 의해 추진력 뿐만 아니라 장벽의 확장이 훨씬 더 균일한 방식으로 분포되는 사실에 기인한다. 따라서, 시장에서 입수 가능한 내시경 캡슐의 직경(대략 11 mm)에 의해 부여되는 치수적인 한계에 부합하면서, 레그의 수는 12개까지 최대화되었다(각각의 그룹에 대해 6개). 이 레그의 수는 이하에 더 명백하게 설명되는 바와 같이 제안된 목적을 성취한다.

도 4에서, 제 1 그룹(20)의 레그의 자유 단부는 도면 부호 36'로 식별되고, 반면에 제 2 그룹(21)의 레그의 자유 단부는 도면 부호 36"로 식별된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 대응 웜 나사(24)의 축[본체(11)의 축과 일치하는]에 수직인 평면 상의 양쪽 제 1 그룹(20) 및 제 2 그룹(21)의 자유 단부(36)의 돌출부는 그 중심이 상기 축과 일치하는 점선에 의해 도시된 실질적으로 동일한 원주 상에 배열된다.

도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 자유 단부(36)는 원주를 따라 서로로부터 실질적으로 동일한 각도 거리에 설치된다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 양쪽 그룹(20 내지 21)의 레그(18)가 이들의 펼쳐진 위치에 있을 때, 대응 웜 나사(24)의 축에 수직인 평면 상의 자유 단부의 돌출부는 동일한 원주 상에 배열된다. 더 구체적으로는, 2개의 그룹에 속하는 레그는 캡슐의 축에 수직인 평면 상의 돌출부 내에서 교대되고, 치수적인 이유로 각각의 모터로부터 가장 먼 각각의 그룹 의 2개의 레그는 이들의 이상적인 위치와 관련하여 소정 각도(약 4°)로 약간 변위된다. 상기 배열은 레그의 등간격 이격을 고려하는 캡슐 본체의 체적의 축소를 회피하기 위해 요구된다. 더 구체적으로는, 전술된 레그의 종방향 슬롯(이들이 완전한 수축된 위치로 절첩될 때 상기 레그를 그 내부에 수납하는 슬롯)이 서로에 관해 동일한 각도 거리에 배열되어야 할 경우, 이는 수축 스테이지 중에 레그들 사이의 충돌을 초래할 것이다. 이 간섭 조건은 서로로부터 약간의 거리로 레그를 이격시킴으로써 회피되어 왔다.

자유 단부(36)와 안내 홈(35) 사이의 중간 지점에서, 각각의 레그(18)는 그가 접촉하게 되는 조직의 항복 특성에 레그를 적응시키기 위해 추가의 자유도를 형성하는 탄성 무릎부(38)를 갖고 형성되는데, 달리 말하면 레그의 말단부는 무릎부 둘레에서 탄성적으로 굴곡 가능하다.

2개의 대향 연장부(39)가 무릎부(38) 부근에 위치되어 레그(18) 회전을 그 연장 방향으로 수 도 정도로 제한하고, 반면에 다른 쌍의 연장부(40)가 레그(18)의 대향측에 위치되어 무릎(38) 둘레의 넓은 회전 후에 서로 접할 수 있게 한다. 따라서, 연장부(40)의 쌍은 임의의 가능한 손상을 방지하기 위해 레그(18)가 받게될 수 있는 굴곡의 양을 제한한다.

도면에 도시된 바와 같이, 각각의 레그의 자유 단부는 실질적으로 장의 점막층을 파지하기 위해 실질적으로 후크 형상이고, 후크의 크기는 장의 점막층의 두께보다 작고(0.2 mm), 이 방식으로 이들은 아래의 조직에 손상을 주지 않는다.

2개의 그룹의 레그의 기능은 상이하다. 제 2 그룹(21)은 주로 캡슐 운동을 구동하는 것을 목적으로 하고, 반면에 제 1 그룹(20)은 주로 검진 중에 체강의 벽에 캡슐을 부착하여 만곡된 궤적을 용이하게 하고 벽을 확장시켜 그 최적의 조망을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 내시경 캡슐은 섭취 중에 레그의 우발적인 외향 연장을 방지하여, 삼킴 작용을 용이하고 안전하게 하는 생체 적합성 및 생체 분해성 층으로 유리하게 코팅될 수 있다. 캡슐이 위(stomach)에 도달할 때, 코팅은 환경의 산성도에 의해 파괴되고 따라서 레그 이동을 허용한다.

이 캡슐 구조는 소형 크기(바람직하게는, 24 mm 내지 28 mm의 길이), 레그에 대한 넓은 각도(바람직하게는, 90°내지 130°), 전자 부품을 수납하는데 충분한 내부 크기[본체(11)의 총 체적의 10.5% 초과를 점유하지 않는 모터에 의해], 레그의 자유 단부에서의 제어된 강도(바람직하게는 1.8 N 내지 3.2 N) 및 레그의 수(8 내지 12개)와 같은 중요한 구조적 및 동적 파라미터를 고려하는 것을 가능하게 한다.

더욱이, 본 발명에 따른 캡슐의 구조에 따라, 다른 종래의 캡슐에서보다 훨씬 많은 다수의 레그(설명된 예에서는 12개)를 사용하는 것이 가능하다.

이는 다수의 장점을 제공하는데, 그 중에서도 a) 검진을 위해 체강 벽을 더 용이하게 확장시켜 이에 의해 체강을 확장시키기 위한 가스의 사용이 회피되는 가능성, b) 체강 벽과 각각의 레그의 낮은 상호 작용력, 그러나 벽을 따른 후크 파지 및 이동을 허용하는데 충분한 전체 힘을 갖고 조직 자극 및 손상의 위험에 관한 명백한 장점을 갖는 가능성, 및 c) 이동 속도를 조정하는 더 큰 융통성을 제공한다.

본 발명에 따른 캡슐은 다수의 방식으로 수정되고 변경될 수 있는데, 이들 모두는 본 발명의 범주 내에 있고, 모든 상세는 다른 기술적으로 동등한 요소로 또한 교체될 수 있다. 실제로, 이들이 특정 용도 뿐만 아니라 치수와 호환성이 있는 한 사용된 재료는 요건 및 기술 분야에 따라 임의적일 수 있다.

임의의 청구항에 설명된 특징 및 기술이 특정 참조에 의해 이어지는 경우라도, 이들은 청구항 설명을 더 이해가 용이하게 하기 위해서만 예로서 포함되는 것이고, 따라서 이들이 참조하는 요소의 해석에 어떠한 한정을 부여하는 것은 아니다.

Claims

인간 신체 내의 체강 내부의 진단 및/또는 치료용 원격 조종식 내시경 캡슐로서, 전방부(12) 및 후방부(13)를 갖는 본체(11), 상기 본체(11)로부터 돌출할 수 있는 이동 레그(18), 상기 본체(11) 내에 수납된 상기 레그(18) 이동 수단(19), 에너지원(16), 이미지 포착 수단(15), 상기 캡슐의 제어 및 포착된 이미지의 전달을 허용하기 위해 조작자에 대한 신호 송수신 수단(17)을 포함하는 원격 조종식 내시경 캡슐에 있어서,

상기 레그(18)는 상기 본체(11)에 힌지 연결되고 2개의 개별 그룹(20, 21)으로 세분되고, 상기 이동 수단(19)은 2개의 구동 디바이스(22)를 포함하고, 각각의 구동 디바이스는 병진 가능한 너트 나사 커서(25)가 결합되는 대응 웜 나사(24)에 연결된 모터(23)를 포함하고, 상기 너트 나사는 각각의 그룹(20, 21)의 레그(18)에 동역학적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 그룹(20)은 각각의 레그(18)의 제 1 단부에서 상기 관련 너트 나사 커서(25)에 상기 레그를 피벗식으로 고정하기 위해 힌지에 의해 형성된 제 1 구속부(30)와, 상기 레그(18)의 중간 위치에 상기 본체(11)의 고정 지점(33)에 대해 상기 힌지(31)의 축에 평행한 회전축을 갖고 회전 병진을 허용하기 위한 제 2 구속부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 2 항에 있어서, 상기 제 2 구속부(32)는 상기 본체(11)에 고정된 회전 핀(34) 및 상기 레그(18)를 따라 형성된 안내 홈(35)을 포함하고, 상기 핀(34) 및 상기 홈(35)은 상대 미끄럼으로 결합되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(11)의 전방부(12) 부근에 배열된 제 1 그룹(20)의 레그(18) 및 상기 본체(11)의 후방부(13) 부근에 위치된 제 2 그룹(21)의 레그(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 디바이스(22)의 웜 나사(24)는 동축인 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 모터(23)는 1 미만의 변속비를 갖는 전동 장치에 의해 대응 웜 나사(24)에 연결되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 4 항, 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 장치는 상기 모터(23)의 구동 샤프트(27)의 단부에 고정된 제 1 기어휠(28) 및 상기 웜 나 사(24)의 단부에 고정된 상기 제 1 기어휠(28)보다 큰 직경을 갖는 제 2 기어휠(29)을 포함하고, 상기 2개의 그룹(20, 21)의 레그(18)의 2개의 구동 디바이스(22)의 2개의 모터(23)는 상기 웜 나사(24)의 대향 측면들에 위치되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 7 항에 있어서, 상기 전동 장치의 변속비는 0.420 내지 0.430인 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(11)는 그 내부에 상기 레그(18)를 수납하기 위한 종방향 관통 슬롯(37)을 외부면에 갖고 형성되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 9 항에 있어서, 각각의 그룹(20, 21)의 레그(18)에 대해 하나씩인 2개의 그룹의 각도방향으로 등간격의 슬롯(37)이 상기 본체(11)의 전방 단부로부터 그리고 후방 단부로부터 중간 위치까지 각각 연장되고, 일 그룹의 슬롯 및 다른 그룹의 슬롯은 2개의 엇갈린 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체(11)의 전방부(12)는 비디오 카메라와 같은 상기 이미지 취득 수단(15)이 그 내부에 장착되는 투명 돔(14)을 구비하는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 모터(23)는 3.5 mm 내지 4.5 mm인 외경 및 15.2 mm 내지 17.2 mm의 총 길이를 갖는 직류 무브러시 전기 모터이고, 상기 모터는 감속기를 구비하고, 상기 감속기의 샤프트에 전달되는 최대 토크는 대략 2.92 mNm인 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 그룹(20, 21)의 레그(18)는 4개 내지 6개의 다수의 레그(18)에 의해 형성되고, 상기 웜 나사(24)의 축에 수직인 평면에서의 상기 레그(18)의 자유 단부(38)의 돌출부는 그 중심이 상기 축과 일치하는 실질적으로 동일한 원주 상에 위치하고, 상기 자유 단부(36)는 상기 원주를 따라 서로로부터 실질적으로 등간격에 있고, 상기 이동 수단(19)은 상기 레그(18)가 상기 본체(11)의 외부를 향해 돌출하는 최대 펼쳐진 연장부로부터 상기 레그(18)가 상기 본체(11)를 따라 위치되는 최소 펼쳐진 연장부로 상기 레그(18)의 배열을 허용하는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 13 항에 있어서, 양쪽 그룹(20, 21)의 상기 레그(18)는 최대 펼쳐진 연장부에 위치되고, 대응 웜 나사(24)의 축에 수직인 평면 상에서의 상이한 그룹(20, 21)의 자유 단부(36', 36")의 돌출부는 동일한 원주를 따라 실질적으로 등간격이고 교대되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 3 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 레그(18)는 상기 자유 단부(36)와 상기 안내 홈(35) 사이의 중간 지점에서 그가 접촉하는 조직의 항복 특성에 상기 레그를 적응시키기 위한 추가의 자유도를 제공하는 탄성 무릎부(38)를 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 15 항에 있어서, 2개의 대향 연장부(39)가 그 연장 방향에서 상기 레그(18)의 회전을 제한하도록 서로 접하기 위해 상기 무릎부(38)에 제공되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 15 항 또는 제 16 항에 있어서, 추가의 쌍의 연장부(40)가 상기 무릎부(38) 둘레에서의 넓은 회전 후에 서로 접하기 위해 상기 무릎부(38)에 제공되는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 레그(18)의 자유 단부(36)는 후크 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 실질적으로 24 mm 내지 28 mm인 전체 길이, 실질적으로 90°내지 130°인 레그의 개방각, 상기 본체(11)의 총 체적의 10.5% 이하를 점유하는 전기 모터, 및 실질적으로 1.8 N 내지 3.2 N인 각각의 레그(18)의 자유 단부(36)에 생성된 힘을 갖는 것을 특징으로 하는 원격 조종식 내시경 캡슐.
실질적으로 첨부 도면을 참조하여 설명되고 예시된 바와 같은 인간 체강 내부에서의 진단 및/또는 치료용 원격 조종식 내시경 캡슐.