KR20110002725U

KR20110002725U - 카메라 교체형 무선 후두내시경

Info

Publication number: KR20110002725U
Application number: KR2020090011934U
Authority: KR
Inventors: 김덕준
Original assignee: 김덕준
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2011-03-17

Abstract

본 고안은 이비인후과에서 환자 진료 및 처치에 사용되는 기존의 광학 유선 내시경인 후두내시경을 전자화 및 무선화하여 환자 진료에 효율성과 편리함을 제공하고자 함이며, 기존의 내시경에 필요한 외부장치의 일부인 광원과 카메라를 무선 내시경의 송신부 내에 포함시켜 기존 내시경의 외부와 연결되는 광케이블 및 카메라 케이블의 사용을 배제시켰으며 또한, 무선내시경의 송신부 내에 있는 독립된 배터리 전원을 이용한 전자회로 구성이 가능하여 내시경에 필요한 여러 가지 기능들, 즉, 광원의 밝기 조절, 렌즈 서리방지용 히터, 무선 송신기, 스트로보스코프(stroboscope) 기능, 화면정지신호 송출 등의 기능을 구현할 수 있다. 상기한 무선 내시경 송신부는 카메라부와 송신 몸체부로 구성되어 있는데, 카메라부는 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS; Complemetary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 모듈, 열선, 온도센스, 전자회로 등을 내장하고 있는 금속 관 형태이며, 송신 몸체부는 필요에 따라 호환 가능한 비내시경 및 이내시경의 카메라부를 탈부착 교체할 수 있는 어댑터, 전자 제어회로가 내장된 전자회로부 및 전지가 내장된 손잡이부로 구성되어있다.

본 고안은 내시경의 전자화 무선화에 따른 송신부가 주대상이며 수신부에 대한 자세한 설명은 생략하였다.

후두내시경, 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS; Complemetary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 모듈, 발광다이오드(Light Emiting Diode), 무선화, 스트로보스코프, 카메라부 교체

Description

카메라 교체형 무선 후두내시경{Wireless laryngeal endoscope with exchangeable cameras}

본 고안은 이비인후과 환자 진료 및 처치에 사용되는 기존의 광학 유선 후두내시경 사용시 불편함을 초래하는 외부 연결 케이블인 광케이블 및 카메라 케이블을 없애기 위한 기존 내시경의 전자화 및 무선화에 관한 것과, 상기 내시경 송신 몸체부의 어댑터 장치 및 카메라부 플러그에 의한 카메라부의 탈부착화와, 상기 내시경의 전자화에 의한 여러 가지 부대기능 즉, 스트로보스코프 기능, 렌즈 서리방지 기능, 효과적인 정지영상 확보기능, 등에 관한 것이다.

이비인후과 영역의 기존 내시경은 유선 광학 내시경으로 내시경 자체에는 광원이나 카메라가 없이 단순히 몇 개의 유리 렌즈로 영상을 접안 렌즈로 전달하는 역할을 한다. 또한 기존의 이비인후과 영역의 내시경은 외부로부터 깊숙이 들어가 있는 어두운 부분의 영상을 전달하기 위해 케이블이 연결된 밝은 광원의 사용이 불가피하며, 카메라를 사용하여 영상을 정지화면으로 찍거나 동영상을 환자에게 보여주는 경우도 카메라 어댑터를 내시경 접안부에 부착하여 영상을 촬영하므로 카메라 케이블로 인한 불편함 및 화질 저하를 피할 수 없었다.

최근 고휘도 발광 다이오드(Sper flux light emiting diode)와 같은 소형 고효율의 광원과, 초소형의 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor)를 이용한 카메라 모듈의 개발은, 크기가 초소형이며 적은 전류를 사용하고 자체적으로 밝은 광원과 선명한 영상을 찍을 수 있는 초소형 카메라의 개발을 가능하게 하였다. 또한 가벼우면서도 종래의 전지보다 성능이 훨씬 강화된 리튬 폴리머 전지가 개발됨에 따라 종래에는 소형화가 불가능했던 전자제품들이 최근 소형화, 휴대화되고 있다. 상기한 소형 고효율의 광원, 초소형 카메라, 고성능 전지 등의 개발은 이비인후과 영역뿐만 아니라 타 의학 분야에서도 더욱 편리한 전자 무선 내시경 개발의 핵심 기술로 사용될 수 있다.

종래기술의 문헌정보

〔문헌1〕이원재, 정윤호, 이성주, 김재식: Single-chip CMOS Image Sensor를 위한 하드웨어 최적화된 고화질 Image Signal Processor 설계; 전자공학회 논문지. 제 44권, SP편, 제5호, 103-111, 2007.

〔문헌2〕 장신일, 박주봉, 신현철: 2.4GHz 저전력 차동 직접 변한 CMOS RF 수신기를 위한 새로운 하이브리드 발룬 회로; 전자공학회 논문지. 제 45권, SD편, 제 4호, 86-93, 2008.

〔문헌3〕Seunghyun Lim, Jeonghwan Lee, Dongsoo Kim, Gunhee Han: A High-Speed CMOS Image Sensor With Column-Parallel Two-Step Single-Slope ADCs; IEEE Transactions on electron device. Vol. 56, NO. 3, March 393-398, 2009.

이비인후과 영역의 기존 내시경은 유선 광학 내시경으로 내시경 자체에는 광원이나 카메라가 없이 단순히 영상을 접안 렌즈로 전달하는 역할을 하며, 외부로부터 깊숙이 들어가 있는 어두운 부분의 영상을 확보하기 위해 밝은 광원의 사용이 불가피하고, 지금까지는 불편함을 감수하고 광케이블이 연결된 외부광원을 사용해 왔다. 또한 진료과정 중 환자에게 질환을 설명하기 위해 카메라를 사용하여 영상을 정지화면으로 찍거나 동영상을 보여주는 경우가 최근 들어 급속히 증가하게 되었으나, 이 경우도 카메라 어댑터를 내시경 접안부에 부착하여 영상을 촬영하므로 어댑터 사용으로 인한 불편함과 화질 저하 및 카메라 케이블로 인한 불편함을 피할 수 없었다.

기존의 유선 내시경은 정지영상 촬영시 대부분 풋 스위치(foot switch)를 사용하는데 다리를 움직여 스위치를 밟는 순간 자세 변화로 인하여 영상의 초점이 흐트러지는 경우, 화면 정지시기를 놓치는 경우, 화각이 변화되는 경우가 허다하다. 본 고안에서는 송신 몸체부에 전자회로를 구성하여 정지영상 촬영시 조작이 쉬운 손가락을 사용하여 스위치를 누르면 정지 신호가 수신부로 무선으로 전달되어 정지영상을 가능케 하는 장치를 구현함으로써 풋 스위치 사용으로 인하여 무게중심이 변하고 불안정한 자세가 발생하는 부작용을 줄일 수 있다. 또한 기존의 내시경은 인체의 체온으로 인하여 특히 목이나 코 안의 관찰시 렌즈에 서리가 생겨 화질이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 렌즈에 서리방지액을 묻히 거나, 뜨거운 공기로 가열하는 방법 등을 사용하고 있는데 이러한 방법들은 장시간의 내시경 사용시에는 서리방지가 불가능하여 다시 내시경을 빼내어 상기 방법들을 반복해야 하는 단점이 있으며 이는 진료에 상당한 불편과 효율성 저하를 초래한다. 기존의 후두 내시경은 전원 및 전자회로가 없으므로 자체적으로 스트로보스코프 기능을 겸비할 수가 없다. 본 고안은 자체적인 전원과 전자회로의 구성으로 인하여 동영상의 무선 송신은 물론 히터를 사용한 렌즈 서리발생 방지 및 간단한 스트로보스코프 기능을 구현할 수 있다.

기존의 내시경은 용도에 따라 후두내시경, 비내시경, 이내시경을 각각 따로 구비해야 하나, 본 고안은 송신 몸체부에 설치된 어댑터로 인해 몸체부에서 카메라부를 탈부착할 수 있다. 이로 인해 상호 호환이 가능한 비내시경 및 이내시경을, 공통으로 사용할 수가 있는 하나의 무선 내시경 송신 몸체부에 필요에 따라 교체할 수 있어 각각의 내시경을 따로 구비하지 않아도 내시경 송신 몸체부 1개만 있으면 카메라부만 교체하여 상기한 각각의 내시경기능을 할 수 있다.

본 고안은 고휘도 발광 다이오드(Sper flux light emiting diode), 초소형의 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 모듈, 고성능 리튬 폴리머 전지, 그리고 상기 구성품들을 사용하기 위한 전자회로 등을 이용하여 2.4GHz 대역을 사용하는 무선 영상 송신기능은 물론 기존의 내시경에서는 구현할 수 없었던 여러 가지 부가기능들을 구현할 수 있다. 소형의 고휘도 발광 다이오드를 초소형의 상보성 금속 산화막 반도체 카메라 모듈의 렌즈 주위 에 부착함으로써 광케이블이 필요없는 자체 광원을 확보할 수 있으며 무선 내시경의 카메라부의 앞쪽 끝에 부착된 초소형의 상보성 금속 산화막 반도체 카메라 모듈은 카메라 케이블 및 카메라 어댑터가 필요없는 보다 선명한 영상을 제공할 수 있다. 렌즈의 손상은 렌즈 보호덮개로 방지할 수 있고, 렌즈의 서리방지는 자체 전원이 있으므로 소구경의 열선을 카메라 모듈의 렌즈 보호덮개의 전면 유리덮개 가장자리에 부착하여 해결할 수 있으며, 카메라부 탈부착 기능을 가진 소켓 형식의 어댑터를 내시경의 송신 몸체부 전방에 위치시켜 호환 가능한 비내시경 및 이내시경의 카메라부를 교체하여 사용할 수 있다. 또한 내장된 전자회로에 의해 정지영상 스위치를 송신 몸체부의 전자회로부 전면에 위치시켜 손쉽게 검지로 작동할 수 있게 하였으며, 내장된 마이크로 프로세스에 의해 간단한 스트로보스코프 기능도 구현할 수 있다.

본 고안은 기존의 광학 유선 내시경을 무선화하여, 광케이블 및 카메라 케이블을 없앰으로써 유선 내시경을 사용할 때 발생하는 불편함과 저효율성을 개선하며, 또한 초소형 카메라 모듈을 직접 내시경에 장착하여 유선 내시경의 어댑터를 사용한 카메라 사용시 발생하는 화질저하를 감소시킬 수 있고, 렌즈 보호덮개 전방에 열선을 설치하여 렌즈의 서리발생을 방지하여 환자 진료의 효율성을 높일 수 있다. 기존 내시경의 정지화면 촬영시 사용되는 풋 스위치를 손가락으로 간단히 작동시킬 수 있는 누름 스위치로 대체하여, 풋 스위치 사용시 자세 불안정으로 초래되는 정지 시기 놓침, 화각 변화, 초점 변화 등의 부작용을 최소화할 수 있고, 자체 전자회로를 이용하여 간단한 스트로보스코프 기능도 구현할 수 있으며, 송신 몸체부의 전면에 소켓형식의 어댑터를 설치하여 호환 가능한 비내시경 및 이내시경의 카메라부로 교체할 수 있어, 각각의 내시경을 따로 구비하는 부담을 줄일 수 있다.

본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 전자 무선 후두내시경 송신부의 간략한 전체 구성도이다. 송신부는 크게 카메라부와 송신 몸체부로 나누어져 있고 카메라부는 한쪽 끝에 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS; Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 카메라 모듈이 위치하고 있으며 아래쪽으로 카메라부의 장축과 100도의 각도를 이루는 방향의 영상을 찍을 수 있다. 카메라 모듈의 반대쪽 끝 부분은 송신 몸체부의 소켓 모양의 어댑터(24)에 탈부착 되는 부위로, 카메라부의 전원공급과 각종 신호 전달을 위한 연결선들이 부착된 핀이 돌출되어있는 플러그(25)가 있다. 가운데는 카메라부의 전자회로부로서 카메라부에 필수적인 엔코더(encoder, 26), 온도센스(27), 발광 다이오드 드라이버(28)와 전압 조절장치 등이 위치한다. 송신 몸체부는 카메라부의 플러그(25)를 탈부착할 수 있는 어댑터(24)와 스위치(13, 14, 17), 조절 다이얼(15, 16)을 포함한 각종 전자 제어기능을 담당하는 전자회로부, 그리고 리튬 폴리머 전지(19)가 내장된 손잡이부로 구성된다.

도 2는 카메라 모듈의 렌즈부에 대한 그림으로, 상부 3개 그림은 측단면도를 나타내고 중앙의 3개 그림은 렌즈를 바라본 그림이며, 하부의 2개 그림은 플러그를 제외한 카메라부의 외부 보호관 분해도이다. 본 고안에서는 충분한 광원 확보를 위해 카메라 전면의 렌즈 주위에 고휘도 발광 다이오드(2)를 원주형으로 부착하고, 렌즈의 손상을 막고 소독의 편이성을 위해 전면에 유리덮개(4)로 막힌 스테인리스 원통 보호덮개(3)를 카메라 모듈 바깥에 덮어 쉬워(7) 카메라와는 접착제로 고정한다. 또한 카메라 렌즈의 서리 발생을 방지하고자 전면 유리덮개 가장자리에, 발광 다이오드의 빛 발산을 피하여 열선(5)을 원주형으로 위치시키고 전원 및 온도센스 선(6)을 위한 홈을 한쪽 외벽에 만든다. 이후 이것을 앞쪽이 막힌 스테인리스 재질의 카메라부 외부 보호관(8)에 하방으로 구멍을 뚫어 보호관의 장축과 100도의 각도를 이루게 위치시키며 에폭시로 채워서 고정한다. 카메라부 외부 보호관(8)과 전자회로부 외부 보호관(9)은 카메라 모듈의 정확한 위치를 잡아 에폭시로 고정하기 위해 전자회로부 외부 보호관(9)과 분리되어 있고 서로 나사결합을 한다.

도 3은 송신 몸체부에 대한 그림으로 좌측은 정면도이고 우측은 종단면도이나 편의상 토글 스위치와(17), 밝기 조절 다이얼(16), 전지(19) 및 좌우 케이스룰 결합시키는 볼트(18)는 표시하였다. 전자회로부 최상부 바깥에 패치 안테나(patch antenna, 10)를 부착하고 내부에는 각종 부가 기능을 구현하기 위한 인쇄 배선 회로용의 기판(PCB; Printed circuit board, 11)을 위치시키며 각각의 구성요소들은 케이블(12)로 연결한다. 주 전원스위치(13)는 전자회로부 후면에 위치시키고 정지 화면을 위한 누름 스위치(14)는 전자회로부 전하부에 위치시켜 검지로 손쉽게 누를 수 있게 한다. 간이 스트로보스코프 주파수 조절은 가변저항기에 부착된 다이얼(15)을 정지화면 스위치(14) 바로 상부에 전후방 수직 방향으로 달아 검지로 쉽 게 조작할 수 있게 한다. 발광 다이오드의 밝기 조절 다이얼(16)은 오른손잡이의 경우 전자회로부 좌측면 후하방에 좌우 수직방향으로 위치시킨다. 밝기 조절과 스트로보스코프 기능의 선택을 위해 밝기 조절다이얼(16) 상부에 토글 스위치(17)를 위치시킨다. 손잡이부에는 리튬 폴리머 전지(19)가 내장되고, 충전단자(20)가 돌출되어 있는 하면은 열전도가 좋고 절연성이 뛰어난 에폭시로 제작하여 볼트로 손잡이 케이스에 고정한다.

도 4는 송신 몸체부 케이스의 좌우판 분리도 및 좌판 정면도이다. 케이스는 가볍고 열전도가 좋은 알루미늄으로 제작하며 좌판(21)과 우판(22)은 볼트로 결합하고, 어댑터의 견고한 나사결합을 위해 좌판의 어댑터 나사결합 주위는 좌우가 분리되지 않게 한다(23).

도 5는 송신 몸체부의 어댑터(24)와 카메라부의 플러그(25)를 나타낸 것인데 일반적인 라운드 커넥터의 형태를 취하고 있고 소켓형태의 어댑터에, 핀이 돌출되어 있는 플러그가 끼워지고 플러그에 있는 너트식의 조임링을 돌려서 고정하는 형태이며, 플러그는 카메라부의 전자회로부 외부 보호관과 나사결합을 한다.

도 6은 본 고안의 전체 구성 및 제어수단을 요약한 블록도이다.

도 1은 본 고안에 의한 전자 무선 후두내시경 송신부 전체 구성도.

도 2는 본 고안에 의한 전자 무선 후두내시경 카메라부 상세도.

도 3은 본 고안에 의한 전자 무선 후두내시경 송신 몸체부 상세도.

도 4는 본 고안에 의한 전자 무선 후두내시경 송신 몸체부의 케이스 상세도.

도 5는 본 고안에 의한 전자 무선 후두 내시경 송신 몸체부 어댑터 및 카메라부 플러그 상세도.

도 6는 본 고안에 의한 전자 무선 후두내시경의 제어수단을 보인 블럭도.

Claims

이비인후과 영역을 포함한 의학분야의 기존 광학 유선 내시경의 무선화에 관한 것으로, 본 고안의 전자 무선 후두내시경 송신 몸체부의 전자회로부에 부착된 패치 안테나(10) 및 2.4GHz 주파대역의 영상을 송신하는 기능을 갖춘 제어수단;
상기 전자회로부 후면에 위치한 주전원 단속용 라커(locker) 스위치(13);
상기 전자회로부 전하면에 위치한 정지 영상 신호 발생을 위한 누름 스위치(14) 및 그에 따른 정지 신호를 발생시키는 제어수단;
상기 전자회로부 전면에 위치한 스트로보스코프 주파수 조절을 위한 다이얼(15) 및 그에 따른 제어수단;
상기 전자회로부 좌측면 후부에 위치한 밝기 조절용 다이얼(16);
본 고안의 전자 무선 후두내시경 송신 몸체부의 손잡이부에 내장된 리튬 폴리머 전지와 충전 단자;
본 고안의 전자 무선 후두내시경의 카메라부 전방에 외부 보호관의 장축과 100도 각도를 이루면서 카메라부 외부 보호관(8)에 에푹시로 고정 설치된 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 카메라 모듈과 보호덮개(3, 4) 및 이에 따른 제어수단;
청구항 7에 있어서,

상기 보호덮개의 전면 유리덮개(4)에 위치한 렌즈 서리 방지용 열선(5);
청구항 8에 있어서,

상기 열선을 적당한 온도로 제어하는데 사용되는 온도센스 및 그에 따른 제어수단;
본 고안의 전자 무선 후두내시경 카메라부와 송신 몸체부를 서로 탈부착하기 위한 카메라부의 플러그(25)와 몸체부의 소켓 형식의 어댑터(24);
본 고안의 전자 무선 후두내시경 송신 몸체부의 견고한 어댑터 고정을 위한 좌우판 케이스(21, 22,) 및 그 디자인;