KR20110055974A - 캡슐 내시경 및 그의 구동방법 - Google Patents

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조남규
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Abstract

본 발명은 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화하여 소장 내에서 안정적으로 이미지 촬상이 가능하도록 하는 캡슐 내시경 및 그의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명은 전원부와, 상기 전원부로부터 공급되는 구동전원을 스위칭하는 스위칭부와, 상기 스위칭부를 통해 공급되는 상기 구동전원을 제공받아 구동하고, 소화기관의 이미지를 실시간으로 촬상하며, 촬상된 이미지를 제공하는 이미지 촬상 구동부와, 상기 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하고, 측정된 측정산도와 미리 설정된 기준산도를 비교하며, 상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 구동전원을 제어하는 구동전원 공급 제어부를 구비하는 캡슐 내시경을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 캡슐 내시경은 소화기관 내의 산도를 측정하여 특정 부위, 즉 위장 내에서의 이미지 촬상 구동부의 구동을 제한하고, 이를 통해 위장 내에서의 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화함으로써 캡슐 내시경의 전력 소비가 최소화된 상태에서 소장까지 도달되도록 하여 소장 내의 이미지를 안정적으로 촬상할 수 있다.
캡슐 내시경, 산도(pH)

Description

캡슐 내시경 및 그의 구동방법{CAPSULE ENDOSCOPE AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}
본 발명은 캡슐 내시경에 관한 것으로서, 특히, 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화하여 구동시간을 증대시킬 수 있는 캡슐 내시경 및 그의 구동방법에 관한 것이다.
최근 들어, 캡슐 타입의 내시경이 개발되어 현재 의료 현장에서 여러 가지 질병을 진단하기 위해 사용되고 있다. 캡슐 타입의 내시경이란 알약 크기의 캡슐 내시경으로서 인체의 구강을 통해 투입되어 인체의 체강 중 어느 하나인 소화기관의 연동운동에 따라 소화기관 내를 이동하면서 소화기관의 이미지를 촬상하고, 촬상된 이미지 정보를 무선통신을 통해 외부장치에 전송한다. 이러한 캡슐 내시경은 마취가 필요하지 않고, 구토감이 없으며, 기존의 일반 내시경으로는 촬상할 수 없었던 소장까지 촬상할 수 있어, 보다 정밀한 의료 진단을 할 수 있다는 장점이 있다.
캡슐 내시경은 인체의 구강을 통해 인체 내부로 투입되기 때문에 투여자에게 불쾌감을 줄 수 있다. 이러한 불쾌감을 최소화시키기 위해서는 가능한 작은 크기로 설계되어 투여자로 하여금 이물감을 느끼지 못하도록 할 필요성이 있다. 캡슐 내시경의 크기에 영향을 미치는 요소는 여러 가지가 있을 수 있으며, 그 중 하나가 배터리(battery)이다. 배터리는 캡슐 내시경에 구동전원을 공급하는 장치로서, 캡슐 내시경의 전력 소모와 밀접한 연관성이 있다. 배터리의 용량이 작으면 작을수록 그만큼 배터리의 크기는 작아지며, 이는 곧 캡슐 내시경의 크기 감소에 영향을 미치게 된다.
전술한 바와 같이, 캡슐 내시경은 인체의 구강을 통해 투여된 후, 식도, 위장, 십이지장, 소장 및 대장을 경유하여 항문으로 배출되는데, 이 과정에서 소화기관의 전 영역의 이미지를 촬상하여 외부장치로 송신하게 된다. 특히, 캡슐 내시경은 일반 내시경으로 촬상이 어려운 소장의 이미지를 촬상할 수 있다. 하지만, 캡슐 내시경이 구강에서부터 소장까지 도달하는 동안 배터리가 모두 방전되어 실질적으로 구동되어야 할 소장에서는 구동되지 않는 문제가 종종 발생되었다. 그 이유는 캡슐 내시경이 대부분 위장 내에서 장시간 머물기 때문인데, 캡슐 내시경이 위장 내에서 장시간 구동상태로 유지되기 때문에 배터리 소모량이 그만큼 증가하게 되기 때문이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화하여 소장 내에서 안정적으로 이미지 촬상이 가능하도록 하는 캡슐 내시경 및 그의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 전원부와, 상기 전원부로부터 공급되는 구동전원을 스위칭하는 스위칭부와, 상기 스위칭부를 통해 공급되는 상기 구동전원을 제공받아 구동하고, 소화기관의 이미지를 실시간으로 촬상하며, 촬상된 이미지를 제공하는 이미지 촬상 구동부와, 상기 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하고, 측정된 측정산도와 미리 설정된 기준산도를 비교하며, 상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 구동전원을 제어하는 구동전원 공급 제어부를 구비하는 캡슐 내시경을 제공한다.
상기 구동전원 공급 제어부는 상기 소화기관을 경유하면서 상기 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하는 산도 측정부와, 상기 산도 측정부를 통해 측정된 측정산도와 상기 기준산도를 비교하는 산도 비교부와, 상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교 결과에 따라, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구 동부로 공급되는 것을 제어하는 구동 제어부를 구비할 수 있다.
상기 구동 제어부는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 낮은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되지 않도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
상기 구동 제어부는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 같거나 높은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되도록 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
상기 기준산도는 상기 소화기관 중 소장 내의 산도(pH)와 동일한 산도를 가질 수 있다.
상기 기준산도는 3~5pH일 수 있다.
상기 산도 비교부는 히스테리시스 특성을 가질 수 있다.
상기 구동전원 공급 제어부는 모듈(module) 형태로 내장될 수 있다.
상기 구동전원 공급 제어부는 상기 전원부로부터 구동전원을 공급받아 구동될 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 인체의 구강을 통해 투입되어 소화기관을 이동하는 과정에서 실시간으로 이미지를 촬상하는 이미지 촬상 구동부를 구비하는 캡슐 내시경의 구동방법에 있어서, 소화기관 내에 산도를 측정하는 단계와, 측정산도와 기준산도를 비교하는 단계와, 상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교결과에 따라 상기 이미지 촬상 구동부로 구동전원이 공급되는 것을 제어하여 상기 이미지 촬상 구동부의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 캡슐 내시경의 구동방법을 제공한다.
상기 이미지 촬상 구동부를 제어하는 단계는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 낮은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 것을 차단할 수 있다.
상기 이미지 촬상 구동부를 제어하는 단계는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 같거나 높은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되도록 할 수 있다.
상기 기준산도는 상기 소화기관 중 소장 내의 산도(pH)와 동일한 크기를 가질 수 있다.
상기 기준산도는 3~5pH일 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐 내시경은 소화기관 내의 산도를 측정하여 특정 부위, 즉 위장 내에서의 이미지 촬상 구동부의 구동을 제한하고, 이를 통해 위장 내에서의 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화함으로써 캡슐 내시경의 전력 소비가 최소화된 상태에서 소장까지 도달되도록 하여 소장 내의 이미지를 안정적으로 촬상할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호(또는, 참조부호)로 표기된 부분은 동일요소를 나타낸다.
실시예
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경을 설명하기 위하여 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경은 인체의 구강을 통해 투입되어 인체의 체강 중 어느 하나인 소화기관의 연동운동에 따라 소화기관 내를 이동하면서 소화기관의 이미지를 촬상하고, 촬상된 이미지 정보를 무선통신을 통해 외부장치로 전송하거나, 또는 메모리가 내장된 경우 메모리에 저장할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경은 구동전원 공급 제어부(100), 이미지 촬상 구동부(200), 스위칭부(300), 전원부(400)를 구비한다. 이외에, 지금까지 알려진 캡슐 내시경의 다양한 부가기능 등을 구현하기 위한 구성요소들을 더 구비할 수 있다.
이미지 촬상 구동부(200)는 스위칭부(300)를 통해 공급되는 구동전원을 제공받아 구동하고, 소화기관의 이미지를 실시간으로 촬상하며, 촬상된 이미지를 제공한다. 이를 위해, 이미지 촬상 구동부(200)는 이미지 촬상소자, 예를 들어 CCD(Charge-Coupled Device) 카메라 또는 CIS(CMOS Image Senosor) 카메라를 포함 한다. 또한, 이미지 촬상소자를 구동시키기 위한 구동회로부, 촬상 이미지를 송출하기 위한 송출부, 구동회로부, 이미지 촬상소자, 송출부 등을 제어하는 제어부 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 캡슐 내시경의 구동을 위해 필요한 요소들을 포함할 수 있다.
구동전원 공급 제어부(100)는 소화기관을 이용하면서, 각 위치, 특히 위장, 소장 내의 산도(pH)를 실시간 또는 설정된 시간마다 측정하고, 측정된 측정산도(pHm)와 미리 설정된 기준산도(pHr)를 비교하며, 측정산도(pHm)와 기준산도(pHr)의 비교결과에 따라 스위칭부(300)를 제어하여 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되는 구동전원을 제어한다.
구동전원 공급 제어부(100)는 모듈 형태로 캡슐 내시경에 내장될 수 있으며, 이미지 촬상 구동부(200)와 별도로 전원부(400)로부터 실시간으로 구동전원을 공급받는다. 구동전원 공급 제어부(100)는 이미지 촬상 구동부(200)가 구동되지 않는 경우에도 이미지 촬상 구동부(200)와 별도로 구동되어야 하기 때문에 전력 소모를 유발시킬 수 있으나, 구동전원 공급 제어부(100)는 이미지 촬상 구동부(200)에서 소비하는 전력에 비교하여 볼 때 미미하기 때문에 캡슐 내시경의 전력 소모에 큰 영향을 미치지 않는다. 하지만, 가능한 구동전원 공급 제어부(100)는 전력 소비를 최소화하기 위하여 구성요소를 적게 가져가고, 저전력 소자로 구현하는 것이 바람직하다.
구동전원 공급 제어부(100)는 소화기관을 이동하면서 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하는 산도 측정부(110)와, 산도 측정부(110)를 통해 측정된 측정산 도(pHm)와 기준산도(pHr)를 비교하는 산도 비교부(120)와, 측정산도(pHm)와 기준산도(pHr)의 비교 결과에 따라, 스위칭부(300)를 제어하여 구동전원이 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되는 것을 제어하는 구동 제어부(130)를 구비한다. 또한, 소화기관의 산도, 예를 들어, 소장의 산도와 대응되는 기준산도(pHr)를 저장하는 저장부(140)를 구비한다.
산도 측정부(110)는 산도센서를 포함하며, 산도센서는 실시간 또는 설정된 시간마다 소화기관 내의 산도를 측정하고, 측정된 측정산도(pHm)를 산도 비교부(120)로 전송한다. 산도 측정부(110)는 아날로그 신호의 산도를 검출한 후 디지털 신호의 측정산도(pHm)로 변환하여 산도 비교부(120)로 전송할 수 있다. 산도 측정부(110)에 의해 측정된 산도는 소화기관의 각 장기에 따라 다르다. 예를 들어, 위장 내에서 측정산도(pHm)는 1~2pH가 되며, 소장 내에서는 3~5pH 정도의 산도가 측정된다.
산도 비교부(120)는 산도 측정부(110)로부터 전송된 측정산도(pHm)와 저장부(140)에 저장된 기준산도(pHr)를 비교한 후 그 비교결과에 대응하는 출력신호를 생성하여 구동 제어부(130)로 출력한다. 이때, 기준산도(pHr)는 소화기관 중 하나인 소장의 산도와 동일한 3~5pH로 하는 것이 바람직하다. 또한, 산도 비교부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 기준산도(pHr)를 기준으로 히스테리시스 특성을 보일 수 있다.
저장부(140)에는 기준산도(pHr)가 저장되며, 산도 비교부(120)의 데이터 요청시 산도 비교부(120)로 기준산도(pHr)를 제공한다. 이외에도, 저장부(140)에는 캡슐 내시경을 구동시키기 위해 필요한 프로그램들과 다양한 데이터들이 저장될 수 있다.
구동 제어부(130)는 산도 비교부(120)의 출력신호에 응답하여 스위칭부(300)의 동작을 실시간으로 제어한다. 구동 제어부(130)는 측정산도(pHm)가 기준산도(pHr)보다 낮은 경우, 구동전원이 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되지 않도록 스위칭부(300)를 제어하여 이미지 촬상 구동부(200)의 동작을 오프(off)시키고, 측정산도(pHm)가 기준산도(pHr)보다 같거나 높은 경우, 구동전원이 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되도록 스위칭부(300)를 제어하여 이미지 촬상 구동부(200)의 동작을 온(on)시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 구동방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 산도 측정부(110)를 통해 소화기관 내에 산도를 실시간으로 측정한다(S21).
이후, 산도 측정부(110)를 통해 측정된 측정산도(pHm)는 산도 비교부(120)로 전송되고, 산도 비교부(120)는 측정산도(pHm)와 기준산도(pHr)를 상호 비교한다(S22).
비교결과, 측정산도(pHm)가 기준산도(pHr)보다 작은 경우, 구동 제어부(130)를 통해 스위칭부(300)를 제어하여 이미지 촬상 구동부(200)로 구동전원이 공급되는 것을 차단하며, 이를 통해 이미지 촬상 구동부(200)가 구동되는 것을 방지하게 된다(S23).
비교결과, 측정산도(pHm)가 기준산도(pHr)보다 같거나 높은 경우, 구동 제어부(130)를 통해 스위칭부(300)를 제어하여 이미지 촬상 구동부(200)로 구동전원이 공급되도록 하며, 이를 통해 이미지 촬상 구동부(200)가 구동되도록 제어하게 된다(S24).
이러한 동작은 캡슐 내시경의 배터리가 모두 방전되거나, 혹은 미리 설정된 시간(설정시간)이 초과될 때까지 반복적으로 수행된다(S25). 즉, 단계 S23, S24 이후, 갭슐 내시경의 배터리가 방전되거나, 혹은 설정시간이 초과되지 않은 경우 단계 S21로 피드백(feedback) 하여 산도 측정 단계부터 비교 동작을 반복적으로 수행한다.
예를 들어, 산도 비교부(120)는 측정산도(pHm)가 1~2pH 또는 6pH인 경우, 이에 대응하는 출력신호를 구동 제어부(130)로 출력한다. 구동 제어부(130)는 산도 비교부(120)로부터 출력되는 출력신호에 응답하여 이미지 촬상 구동부(200)가 구동되지 않도록 스위칭부(300)를 제어하여 구동전원이 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되지 않도록 제어한다.
반면, 산도 비교부(120)는 측정산도(pHm)가 3~5pH 범위 내인 경우, 이에 대응하는 출력신호를 구동 제어부(130)로 출력한다. 구동 제어부(130)는 산도 비교부(120)로부터 출력되는 출력신호에 응답하여 이미지 촬상 구동부(200)가 구동되도록 스위칭부(300)를 제어하여 구동전원이 이미지 촬상 구동부(200)로 공급되도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 캡슐 내시경은 소화기관 중 위장 내에서의 이미 지 촬상 구동부의 구동을 제한하고, 이를 통해 위장 내에서의 캡슐 내시경의 전력 소모를 최소화함으로써 캡슐 내시경의 전력 소비가 최소화된 상태에서 소장까지 도달하도록 하여 소장 내의 이미지를 안정적으로 촬상하여 외부장치로 송신할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 기술적 사상은 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 구동방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 히스테리시스 특성을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 구동전원 공급 제어부
110 : 산도 측정부
120 : 산도 비교부
130 : 구동 제어부
140 : 저장부
200 : 이미지 촬상 구동부
300 : 스위칭부
400 : 전원부

Claims (14)

  1. 전원부;
    상기 전원부로부터 공급되는 구동전원을 스위칭하는 스위칭부;
    상기 스위칭부를 통해 공급되는 상기 구동전원을 제공받아 구동하고, 소화기관의 이미지를 실시간으로 촬상하며, 촬상된 이미지를 제공하는 이미지 촬상 구동부; 및
    상기 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하고, 측정된 측정산도와 미리 설정된 기준산도를 비교하며, 상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교결과에 따라 상기 스위칭부를 제어하여 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 구동전원을 제어하는 구동전원 공급 제어부
    를 구비하는 캡슐 내시경.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동전원 공급 제어부는,
    상기 소화기관을 경유하면서 상기 소화기관 내의 산도(pH)를 측정하는 산도 측정부;
    상기 산도 측정부를 통해 측정된 측정산도와 상기 기준산도를 비교하는 산도 비교부; 및
    상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교 결과에 따라, 상기 스위칭부를 제어하여 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 것을 제어하는 구동 제어부
    를 구비하는 캡슐 내시경.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 낮은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되지 않도록 상기 스위칭부를 제어하는 캡슐 내시경.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 같거나 높은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되도록 상기 스위칭부를 제어하는 캡슐 내시경.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 기준산도는 상기 소화기관 중 소장 내의 산도(pH)와 동일한 산도를 갖 는 캡슐 내시경.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 기준산도는 3~5pH인 캡슐 내시경.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 산도 비교부는 히스테리시스 특성을 갖는 캡슐 내시경.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동전원 공급 제어부는 모듈(module) 형태로 내장된 캡슐 내시경.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동전원 공급 제어부는 상기 전원부로부터 구동전원을 공급받아 구동되는 캡슐 내시경.
  10. 인체의 구강을 통해 투입되어 소화기관을 이동하는 과정에서 실시간으로 이미지를 촬상하는 이미지 촬상 구동부를 구비하는 캡슐 내시경의 구동방법에 있어서,
    소화기관 내에 산도를 측정하는 단계;
    측정산도와 기준산도를 비교하는 단계; 및
    상기 측정산도와 상기 기준산도의 비교결과에 따라 상기 이미지 촬상 구동부로 구동전원이 공급되는 것을 제어하여 상기 이미지 촬상 구동부의 동작을 제어하는 단계
    를 포함하는 캡슐 내시경의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 촬상 구동부를 제어하는 단계는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 낮은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되는 것을 차단하는 캡슐 내시경의 구동방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 이미지 촬상 구동부를 제어하는 단계는 상기 측정산도가 상기 기준산도보다 같거나 높은 경우, 상기 구동전원이 상기 이미지 촬상 구동부로 공급되도록 하는 캡슐 내시경의 구동방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기준산도는 상기 소화기관 중 소장 내의 산도(pH)와 동일한 크기를 갖는 캡슐 내시경의 구동방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기준산도는 3~5pH인 캡슐 내시경의 구동방법.
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KR20220064464A (ko) 2020-11-11 2022-05-19 동국대학교 산학협력단 자기장 조종가능한 pH 센서 보조 내비게이션 캡슐내시경 및 이의 제어 방법

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