KR20120103578A - 경피 안테나 - Google Patents

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KR20120103578A
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KR
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antenna
transdermal
coaxial cable
data transmission
transdermal antenna
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KR1020127011359A
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노암 리브네
요아브 민츠
베레드 바르-브라차
아리크 브라차
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마이크론 이.멤.이 리미티드
하다지트 메디칼 리서치 써비시즈 앤드 디벨롭먼트 리미티드
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Abstract

경피 안테나는 포유류 체강에 부분적으로 삽입되어 신체 내부에 배치된 장치들로부터 무선 데이터 전송 신호를 수신하여 신체 외부에 배치된 장치들로 데이터를 중계한다. 경피 안테나는 제1 안테나를 포함하고, 이것은 체강 내부에 삽입되어 신체 내부에 배치된 장치들로부터 무선 주파수 데이터 전송 신호를 수신한다. 경피 안테나는 수신된 데이터 전송 신호를 동축케이블, 도파로 또는 이들의 조합을 통하여 신체 외부에 배치된 중계 형식으로 전달한다. 중계 형식은 전달된 데이터 전송 신호를 동축케이블과 같은 유선 접속, 또는 제2 안테나와 결합된 송수신기를 통하여 무선 통신 링크에 의해 신체 외부에 배치된 수신장치로 중계한다.

Description

경피 안테나{TRANSDERMAL ANTENNA}
본 발명은 총괄적으로 안테나에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 환자의 체강 내부 장치 및 신체 외부 장치 간 데이터 및 제어 통신을 중계할 수 있는 경피 안테나에 관한 것이다.
복강경 수술 시행 횟수가 증가하고 있다. 복강경 수술에 있어서, 일부 경우 의사들은 피부 절개를 줄이고 출혈 감소, 수술 후 회복 촉진 및 수술 후 통증을 감소할 수 있는 특수 장비 및 기술들을 적용한다. 따라서, 가능한 경우, 환자들 및 외과 의사들은 개복 수술보다 복강경 수술을 선호한다.
복강경 수술 성공 여부는 정교한 비디오-카메라 기술, 정밀 수술 장비 및 의사들 경험에 의존한다. 복강경 수술 과정에서, 카메라들은 의사의 눈과 같은 역할을 하고 장비들은 손과 손가락과 같은 역할을 한다. 따라서, 복강경 수술에 사용되는 설비 기술이 발전하면 더욱 성공적인 수술 및 개선된 수술 후 예후에 이를 수 있다.
그러나, 포유류 신체는 소정의 기술 적용을 제한하는 특이한 환경을 제공한다. 예를들면, 데이터 전송을 위한 유선 접속을 이용하는 설비들의 경우 케이블 이동 제한으로 인하여 의사들은 체강 내에서 자유로이 조작할 수 없다. 또한, 고주파 신호를 이용하는 무선 기술의 경우도 고주파 신호가 조직에 흡수되어 신체를 통한 데이터 전송이 제한되거나 불가능하므로 제한된다.
다양한 실시예들에 의한 경피 안테나는 환자 신체 내부에 배치된 장치들 및 신체 외부에 배치된 수신장치 또는 제어장치 간 데이터 및 제어 통신을 가능하게 한다. 다양한 실시예들에서, 경피 안테나는 축, 축의 제1 단에 배치된 제1 안테나 및 축의 제2 단에 배치된 제2 안테나 또는 송수신기를 포함한다. 경피 안테나 제1 단은 포유류 신체 내로 삽입되어 제1 안테나는 신체 내부에 배치된 장치들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 제1 안테나에서 수신된 무선 주파수 신호는 축을 통하여 동축 케이블, 도파로 또는 동축 케이블 및 도파로 조합에 의해 제2 안테나로 전달된다. 제2 단에서, 무선 주파수 신호는 동축 케이블과 같은 케이블에 의해 외부 수신장치로 전달되거나, 송수신기에 의해 수신되고 재전송되어 외부 수신장치에 의해 수신된다.
본원에 포함되고 본 명세서 일부를 구성하는 도면들은 본 발명의 예시적 실시예들을 보이고 상기 총괄적 설명 및 하기 상세한 설명과 함께 본 발명의 특징부들을 설명한다.
도 1은 다양한 실시예들에 의한 시스템 구성도이다.
도 2는 실시예에 따라 유선 접속으로 외부 수신장치에 연결되는 경피 안테나의 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 경피 안테나 근위부의 상세단면도이다.
도 4 A - 4C는 실시예에 따른 경피 안테나 원위부들의 상세단면도들이다.
도 5는 실시예에 따라 외부 수신장치에 결합되는 송수신기를 가지는 경피 안테나의 단면도이다.
도 6은 실시예에 따라 송수신기를 포함한 경피 안테나 원위부의 상세단면도이다.
도 7은 실시예에 따라 무선 송수신기를 포함한 경피 안테나의 단면도이다.
도 8은 실시예에 따라 무선 송수신기를 포함한 경피 안테나 원위부의 상세단면도이다.
도 9는 실시예에 따라 외부 안테나를 포함한 경피 안테나의 단면도이다.
도 10은 실시예에 따라 외부 안테나를 포함한 경피 안테나 원위부의 상세단면도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 경피 안테나의 단면도이다.
도 12는 실시예에 따라 무선 주파수 신호 전달을 위한 동축 케이블 및 도파로 조합을 포함한 경피 안테나의 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 경피 안테나 근위부의 상세단면도이다.
도 14는 도 12에 도시된 경피 안테나 원위부의 상세단면도이다.
도 15A는 실시예에 따라 수술 절차에 있는 하나의 체강 내부에 다수의 경피 안테나들을 포함한 수술 시스템의 시스템 구성도이다.
도 15B는 실시예에 따라 다수의 체강 내부에 다수의 경피 안테나들을 포함한 수술 시스템의 시스템 구성도이다.
도 16은 실시예에 따라 투관침 내부에 경피 안테나를 포함한 수술 시스템의 시스템 구성도이다.
도 17은 실시예에 따라 경피 안테나를 포함한 투관침 및 외부 수신장치와의 유선 접속을 보이는 단면도이다.
도 18은 실시예에 따른 경피 안테나를 포함한 투관침 단면도이다.
도 19A - 19B는 도파로를 포함한 경피안테나들의 대안적 실시예들의 단면도들이다.
도 20은 실시예에 따라 경피 안테나를 포함한 팽창 니들의 단면도 및 상세도이다.
도 21은 경피 안테나를 이용한 환자 치료 방법의 처리 흐름도이다.
다양한 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 설명된다. 가능한 도면 전반에 대하여 동일 또는 유사 부분들에 대하여는 동일 도면부호가 사용된다. 특정 실시예들 및 구현예들을 참조하는 것은 설명 목적이며 본 발명의 범위 또는 청구범위를 제한할 의도는 아니다.
본원에서 ‘예시적’이라는 용어는 ‘실시예, 경우, 또는 예시로서’라는 의미이다. 본원에서 ‘예시적’으로 기술되는 임의의 구현예는 어떠한 경우라도 기타 구현예에 대하여 바람직하거나 우월한 것으로 해석될 필요는 없는 것이다.
복강경 수술 과정에서, 카메라들은 의사들 눈과 같은 역할을 하고 장비들은 손과 손가락과 같은 역할을 한다. 따라서, 복강경 수술 성공 여부는 정교한 비디오-카메라 기술, 정밀한 수술 장비 및 의사들 경험에 의존한다. 기술 개선으로 의사들은 더욱 정교하고 정밀한 장비로 전체적인 외과 수술 수준을 높일 수 있다. 예를들면, 개선된 카메라 시스템들은 고품질의 고선명도 영상들을 수술 도중 의사들에게 제공할 수 있다. 그러나 이들 고선명도 카메라들로부터의 데이터 전송은 의사에게 영상을 제시하는 외부 수신장치로 영상 데이터를 전달하는 케이블 또는 무선 전송에 의존한다.
현재 최소 침습 수술에 사용되는 고-선명도 비디오 카메라들은 케이블을 통하여 신체 외부의 수신장치에 연결된다. 각각의 촬영이 제한되고 각각의 카메라는 전용 투관침 또는 로봇팔이 요구된다. 이러한 사정은 의사들에게는 매우 구속적인 것이다. 이러한 한계로 인하여, 의사들은 수술 과정에서 팽창된 체강 내부 어디에서라도 놓일 수 있는 케이블이 없는 HDTV 카메라를 기대하고 있다.
와이어들과 부딪치지 않고 카메라를 무의식적으로 이동시킬 수 없는 와이어들로 인한 불편함과 제한으로 인하여, TV 카메라들을 외부 수신기들과 케이블로 연결하는 것은 여러 이유들로 선호되지 않는다. 또한, 체강 내부에 배치된 고성능 장치를 외부 장치들과 연결하는 케이블은, 특히 전기 고장이 있는 경우, 케이블은 환자들에 대한 전기 충격 원천이 될 수 있으므로 안전 사고의 위험이 될 수 있다. 따라서, 신체 외부에 배치된 수신장치로 데이터를 전송할 수 있는 무선 카메라들 개발이 요망된다.
신체 내부로부터 데이터를 신체 외부에 배치된 수신장치들로 전송하기 위하여 무선 고선명도 카메라들과 같은 무선 기술을 적용하는 것은 제한적이다. 고선명도 카메라들은 고선명도 텔레비전 데이터를 반송하기 위하여 고대역폭을 사용할 필요가 있다. 그러나, 신체 조직들은 고-대역폭 전송을 흡수한다. 낮은 대역폭 신호는 고선명도 텔레비전 데이터를 반송하지 못하기 때문에 신체 조직들을 통과할 수 있는 더욱 낮은 반송파 주파수에 집중된 신호들을 이용하는 무선 데이터 링크 역시 유용하지 않다.
고용량 데이터 신호들이 신체 조직들을 통과하도록, 다양한 실시예들은 신체의 피부 및 피하 층들을 통하여 무선 주파수 신호들을 전달하는, 이하‘경피 안테나’로 칭하는 안테나를 제공한다. 경피 안테나는 부분적으로 체강에 삽입되어 신체 내부에 위치한 장치들로부터 무선 데이터 신호를 수신하고, 신체 조직 경계를 거쳐 데이터 전송을 전달하고, 신체 외부에 배치된 수신장치들로 데이터 전송을 중계한다.
본원에서 사용되는 용어 ‘중계’는 포괄적으로 경피 안테나에서 수신된 무선 주파수 신호들이 외부 수신장치로 전송되는 형식 (mechanism)을 의미한다. 다양한 실시예들에서 기술되는 바와 같이, 경피 안테나에서 수신된 무선 주파수 신호들은: 외부 수신장치로 연결된 케이블 (예를들면, 동축 케이블)을 통한 ‘전달 (conduction)’; 경피 안테나로부터 신호들을 수신하고 외부 안테나로부터 외부 수신장치로 무선 전송하는 송수신기에 의한 ‘재전송’; 또는 신호를 증폭 또는 재포맷팅 하기 위한 송수신기 없이 외부 안테나로부터 외부 수신장치로의 ‘재-방사 (re-radiation)’에 의해 중계될 수 있다. 설명을 목적으로, 경피 안테나에 의해 수신된 무선 주파수 신호들을 외부 수신장치로 중계하는 형식을 이하 포괄적으로 ‘중계 형식’이라고 칭한다. 다양한 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 중계 형식은 송수신기, 케이블, 케이블과의 접속, 외부 안테나, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 의한 경피 안테나는 복강경 수술을 위하여 형성된 팽창 체강 내부에서 무선 신호들의 낮은 전파손실을 보인다. 예를들면 무선 카메라들이 투관침 또는 NOTES 로봇팔을 이용하여 신체 내부로 삽입될 수 있다. 경피 안테나는 부분적으로 체강 내부로 삽입되어 제1단은 팽창 체강 내부에 위치하고 제2단은 신체 외부에 위치한다. 설명을 목적으로, 경피 안테나 사용 목적과 일치되도록 제1 단은 ‘내부단’ 또는 ‘근위단’ (즉, 환자 인근)으로, 제2단은 ‘외부단’ 또는 ‘원위단’ 으로 칭할 수 있다. 체강 내부는 삽입 카메라들로부터 데이터를 수신할 수 있는 제1 안테나를 포함한다. 제1 (내부) 안테나는 수신된 데이터 전송을 제2단으로 전달하는 동축 케이블 또는 도파로에 연결되고 제2단에서 중계 형식은 낮은 신호강도 손실로 데이터 전송을 신체 외부의 수신장치로 중계한다. 제1 실시예에서, 중계 형식은 케이블 또는 케이블 접속이며 따라서 경피 안테나의 제2단으로부터 수신장치로의 데이터 전송은 경피 안테나와 결합된 케이블 또는 도파로에 의해 전달된다. 본 실시예는 경피 안테나의 제2단에서의 케이블 접속 및 선택적으로 데이터 전송 및 케이블 또는 도파로 결합을 용이하게 하는 릴레이 회로를 포함한다. 제2 실시예에서, 중계 형식은 무선 송수신기이며 따라서 데이터 전송은 경피 안테나의 제2단과 결합된 송수신기에 의해 외부 수신장치가 수신할 수 있도록 충분한 파워로 무선 재-전송된다. 제3 실시예에서, 중계 형식은 외부 안테나이고 따라서 데이터 전송은 외부 안테나로부터 수동적 재-방사된다.
도 1은 예시적 경피 안테나 (110)를 포함하는 통신시스템을 보인다. 경피 안테나 (110)는 체강 (108) 내에 부분적으로 삽입되어 체강 (108) 내부에 배치된 카메라들 (106)로부터 데이터를 수신하고 데이터를 외부 수신장치 (119)로 중계한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포유류 신체 (100)는 표피층 (101), 지방층들 (104), 근육층들 (102), 및 팽창 니들 (미도시)을 통한 공기 주입에 의해 수술을 위하여 생성되는 신체 내부 팽창 체강 (108)을 포함한다. 복강경 수술과 같은 일부 수술 과정에서, 카메라들 (106)와 같은 장치들이 체강 (108) 내부에 놓임으로 의사들은 환자 피부 크게 절개하지 않고도 수술 기관을 관찰할 수 있다. 카메라들 (106)은 체강 (108) 내부 영상을 획득할 수 있다. 고성능 카메라들 (106)에서 요구되는 대량 데이터를 전송하기 위하여, 카메라들 (106)는 고주파 무선 통신 링크를 통하여 초당 1.5 Gbit 데이터 스트림을 출력한다.
체강 (108) 내부에 놓인 설비들로부터 전송되는 고주파 신호를 수신하기 위하여, 경피 안테나 (110)는 체강 (108) 내부에 부분적으로 삽입되고 일부 (113)는 신체 외부로 연장된다. 경피 안테나 (110)는 내부 안테나 (115)를 통하여 내부 카메라들 (106)로부터 데이터 전송 신호 (109)를 수신하고 이러한 무선 주파수 에너지를 외부 송수신기 (112) 또는 결합 회로로 전달하고, 이것은 데이터 전송 신호를 신체 (100) 외부에 있는 수신장치 (119)로 중계한다. 경피 안테나 (110)에 의해 중계되는 데이터 전송 신호는 외부 송수신기 (119)에서 수신되어 디스플레이 (122)로 제공되고, 이것은 카메라 영상들을 의사에게 제시한다.
경피 안테나 (110)는 축 (200)을 포함하며, 축은 체강 (108) 내부에 삽입되는 근위단 (111) 및 포유류 신체 (100) 외부에 잔류하는 원위단 (113)을 가진다. 설명을 목적으로, 신체 (100)내로 삽입되는 경피 안테나 (110) 일단은 본원에서 근위단 (환자에 인접)으로, 타단은 원위단 (환자로부터 원위)으로 호칭된다. 내부 안테나 (115)에 의해 수신되는 데이터 전송 신호는 동축 케이블, 도파로 또는 동축 케이블과 도파로의 조합을 통하여 외부 안테나 (116)로 전달될 수 있다. 내부 안테나 (115)는 내부 카메라들 (106)가 방출하는 범위의 주파수들을 가지는 무선 주파수 에너지를 수신하기에 적합한 임의 형태의 안테나일 수 있다. 예를들면, 도면들은 내부 안테나 (115)를 무지향성 안테나로 기능할 수 있는 단순한 모노폴 안테나로 도시한다. 그러나, 도시된 안테나 구성은 단지 설명을 위한 것이고 임의의 공지 유형의 안테나 또는 구성이 내부 장치들 (예를들면, 내부 카메라들 (106))에 의해 방사되는 주파수들 및 경피 안테나 (110) 치수 및 구성과 일관되도록 사용될 수 있다.
수신된 데이터 전송 신호는 무선 또는 유선 접속을 통하여 수신장치 (119)로 중계된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 경피 안테나 (110)는 경피 안테나 (100) 원위단 (113)을 직접 연결하는 케이블 (118) (예를들면, 동축 케이블) 또는 도파로를 이용하여 수신된 데이터 전송 신호를 외부 수신장치 (119)로 전달한다. 일부 실시예들에서, 수신장치 (119)로 전달하기 위하여 케이블 (118)에 수신된 무선 주파수 에너지를 수신, 증폭 및 전달하기 위한 회로를 포함한 송수신기 (112)가 경피 안테나에 결합된다. 다른 실시예들에서, 간단한 도체 접속이 제공되어 수신된 무선 주파수 에너지가 효율적으로 케이블 (118)과 결합되어 외부 수신기 (119)로 전달된다.
내부 안테나 (115)를 가지는 경피 안테나 (110) 및 외부 송수신기 (112)는 외부 카메라 제어 패널로부터의 제어신호를 체강 (108) 내부 무선 카메라들로 전송하기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 제어 신호들은 줌, 포커스, 및 조명과 같은 카메라 인자들을 제어하고, 촬영 각도 및 위치 (예를들면, 자성 부유식 카메라의 경우)도 제어할 수 있다. 체강 내부로 데이터가 입력되는 데이터 속도는 전형적으로 비디오가 출력되는 데이터 속도보다 훨씬 느리다.
대안적 실시예에서, 경피 안테나 (110)는 외부 안테나 (116)에 결합된 송수신기 (112)를 이용하여 수신된 데이터를 무선으로 재-전송한다. 본 실시예에서, 송수신기 (112)는 경피 안테나에서 무선 주파수 에너지를 수신하고 외부 수신기 (119)에 의해 수신될 수 있는 충분한 파워로 신호를 중계한다. 축 (200) 원위단에 부착된 외부 안테나 (116)를 이용하는 것은 도 9 내지 도 11를 참조하여 상세하게 하기된다.
경피 안테나 (110)는 스토퍼 (114)를 포함하여 경피 안테나 (110)가 체강 (108) 내부로 미끄러지는 것을 방지한다. 또한 스토퍼 (114)는 핸들로 사용될 수 있다.
경피 안테나 (110)는 다른 방식으로 설계될 수 있다. 도 2는 제1 실시예를 보이고, 데이터 신호들을 외부 케이블 (118)을 통하여 전달하여 외부 수신장치 (119)로 중계하는 경피 안테나 (110) 단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 경피 안테나 (110)는 내관 (204), 근위단 (111), 및 원위단 (113)을 가지는 축 (200)을 포함한다. 상기된 바와 같이, 경피 안테나 (100)는 축 (200) 원위단 (113)에서의 유선 접속 (118)을 통하여 외부 수신장치 (119)와 연결된다. 또한 경피 안테나 (110)는 축 (200) 근위단 (111)에 팁부 (206)를 포함한다. 팁부 (206) 원위단은 축 (200) 근위단 (111)에 고정 부착된다. 팁부 (206) 근위단은 포인트 (208)가 형성되도록 경사를 이루어 경피 안테나 (110)는 신체 (100)에 용이하게 삽입될 수 있다. 팁부 (206)는 축 (200) 근위단 (111)을 테이퍼 가공하여 형성할 수 있다.
경피 안테나 (110)는 축 (200) 내관 (204) 내부에 배치되는 동축 케이블 (202)을 더욱 포함할 수 있다. 동축 케이블 (202)은 경피 안테나 (110) 근위부에서 원위부로 연장된다. 근위단에서, 동축 케이블 (202)은 축 (200) 근위단 (111)을 넘어 팁부 (206) 내부로 연장되는 내부 안테나 (115)를 형성한다. 내부 안테나 (115)는 체강 (108) 내에 배치되는 장치들로부터 데이터 전송 신호를 수신하여 데이터 전송 신호를 내부 동축 케이블 (202)을 통하여 외부 케이블 (118)로 전달하도록 구성된다. 축 (200) 원위단 (113)에서, 동축 케이블 (202)은 외부 케이블 (118) (예를들면, 동축 케이블)과 연결되고, 이것은 데이터 신호들을 신체 (100) 외부에 놓인 수신장치 (119)로 전달한다. 도 2에 도시된 실시예에서, 외부 케이블 (118)은 커넥터 (도 4B에 상세하게 도시)를 통하여 경피 안테나 (110) 원위단 (113)과 연결되거나 외부 케이블 (118) 및 경피 안테나 (110)는 하나의 유닛으로 구성되어 내부 동축 케이블 (202)은 외부 케이블 (118)로 연장될 수 있다. 외부 수신장치 (119)는 수신된 데이터를 처리하여 영상 데이터를 디스플레이 (122)로 제공하여 영상들을 의사에게 제시한다.
도 3은 경피 안테나 (110) 실시예의 근위부에 대한 상세 단면도를 보인다. 축 (200) 내관 (204) 내에 배치된 동축 케이블 (202)은 도체 코어 (308), 도체 코어 (308)를 덮고 있는 내부 절연체 (306), 내부 절연체 (306)를 덮고 있는 도전성 스크린 (304) 및 동축 케이블 (202) 전체 내용물을 피복하는 외부 플라스틱 외피 (302)를 포함한 여러 층들로 구성된다. 동축 케이블 (202)이 팁부 (206)에 접근할 때, 외부 플라스틱 외피 (302), 내부 절연체 (306) 및 도전성 스크린 (306)은 도체 코어 (308)에 앞서 종료되어, 도체 코어 (308)는 팁 (206) 내부로 연속된다. 동축 케이블 (202)의 이러한 도체 코어 (308) 연장부는 팁 (206)에서 내부 안테나 (115)를 형성한다. 상기된 바와 같이, 도체 코어 (308)가 연장되어 형성된 모노폴 안테나로 내부 안테나 (115)가 도시되지만 이것은 사용 가능한 적합한 안테나 구성의 일 예일 뿐이고, 내부 안테나 (115)는 공지 형상 또는 구성의 임의의 안테나일 수 있다. 다른 실시예에서, 동축 케이블 (202)은 외부 도전성 튜브, 내부 도전성 코어 및 이들 사이 공간을 충전하는 유전체 재료를 포함할 수 있다.
팁 (206)은 상이하게 설계될 수 있다. 예를들면, 팁 (206)은 근위단 (206a)에서 경사를 이룰 수 있다. 이러한 구성으로 팁 (206)은 근위단 (206a)에서 뾰족한 니들 포인트 (208)가 형성된다. 뾰족한 포인트 (208)로 인하여 의사는 신체 (100)의 피부, 지방 및 근육을 관통시켜 경피 안테나 (110)를 쉽게 체강 (108) 내부로 삽입할 수 있다. 달리, 팁은 무딘 형상 (미도시)일 수 있고, 이 경우 경피 안테나 (110)를 신체 (100) 내부로 삽입하기 위하여 절개가 필요할 수 있다.
팁 (206) 영역은 축 (200)의 일부이거나 그렇지 않을 수 있다. 팁 (206)이 축 (200)의 일부인 경우, 축 (200)이 플라스틱과 같은 유전체 재료로 제조된다면 팁은 동일한 축 (200) 제조 재료로 형성될 수 있다. 팁 (206)이 축 (200) 부착물인 경우, 팁은 근위단 (111)에 고정적 또는 분리되도록 부착될 수 있고 축 (200) 제조 재료와 다른 재료로 형성될 수 있다. 예를들면, 팁 (206)은 수지 또는 플라스틱과 같은 유전체 재료로 제조될 수 있다.
신체 (100) 관통이 용이하게, the 팁 (206) 및 축 (200) 근위부는 실리콘과 같은 윤활 물질로 피복될 수 있다. 윤활 피복재로 인하여 니들 포인트 (208)를 가지는 경피 안테나 (110)는 신체 (100)를 더욱 쉽게 관통하고 수술 절차는 더욱 효과적이고 안정하게 진행될 수 있다.
도 4A - 4C는 경피 안테나 (110)의 두 예시적 원위 (즉, 외부) 부분들의 상세도이고, 여기에서는 경피 안테나 (110)로부터 데이터를 수신장치 (119)로 전달할 수 있는, 동축 케이블 또는 도파로와 같은 임의의 공지된 물리적 접속의 유선 접속 (118)을 통하여 수신장치 (119)에 연결된다.
경피 안테나 (110)를 외부 케이블 (118)과 결합하기 위하여, 도 4A에 도시된 바와 같이 내부 동축 케이블 (202)은 경피 안테나 (110)를 넘어 연장되어 외부 케이블 (118)을 형성한다. 이러한 구성에서, 외부 케이블 (118)은 외부 수신장치 (119)와 연결될 수 있는 전기 커넥터 (202a)를 종단에 가진다. 전기 커넥터 (202a)는 통상의 동축 케이블 커넥터를 포함한 임의의 공지된 전기 커넥터일 수 있다.
도 4B에 도시된 또 다른 실시예에서, 외부 동축 케이블 (118)은, 외부 케이블 (118)의 케이블 커넥터 (118a)와 결합되는 내부 동축 케이블의 케이블 커넥터 (202b)을 통하여 경피 안테나 (110)에 연결된다. 본 실시예에서, 내부 동축 케이블 (202)은 원위단 케이블 커넥터 (202b)에 전기 접속되도록 축 (200)의 원위단 (113)에서 종단 형성된다. 유사하게 동축 케이블 (118) 근위단은, 경피 안테나 (110) 케이블 커넥터 (202b)와 연결되도록 구성되는 케이블 커넥터 (118a)에서 종단을 형성한다. 두 케이블 커넥터들 (202b, 118a) 간 접속이 설정되면, 내부 안테나 (115)에 의해 수신되고 경피 안테나 (110) 동축 케이블 (202)을 통하여 전달되는 데이터 전송 신호는 외부 수신장치 (119)로 전달될 수 있다.
도 4C에 도시된 또 다른 실시예에서, 외부 케이블 (118)로서 도파로가 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 도체 코어 (308)는 동축 케이블 (202) 단자를 넘어 연장된다. 경피 안테나 (110) 도체 코어 (308)는 외부 도파로 케이블 (118)로 연장된다. 내부 안테나 (115)에 의해 수신되고 동축 케이블 (202) 길이를 따라 전달되는 데이터 전송 신호는 연장된 도체 코어 (308)에 결합된 케이블-도파로 전달 안테나 (309)에 의해 도파로 (118)로 전달된다. 다른 실시예 설계에서 환형 도파로 (waveguide)로서 전체 경피 축을 이용할 수 있다. 이러한 실시예에서 축은 공기 또는 유전체 재료로 충전될 수 있다. 축 양단에서 어댑터가 포함되어 도파로에서 안테나 근위단으로 및 도파로에서 동축 케이블 원위단으로 신호를 통합할 수 있다.
도 5 및 6은 대안적 경피 안테나 (110) 실시예의 단면도들을 도시한 것이며, 여기에서 안테나 외부단에 있는 송수신기 (112)는 전송 신호들을 수신하여 신호들을 외부 케이블 (118)로 중계한다.
도 5는 예시적 경피 안테나 (110)를 보이고, 여기에서 경피 안테나 (110)는 원위부에 연결되는 송수신기 (112)를 포함한다. 송수신기 (112)는 고속 데이터인 비디오 데이터 전송 신호를 동축 케이블 (202)로부터 수신하여 이들 신호들을 수신장치 (122)로 전달하는 유선 접속 (118)으로 중계하며, 더 낮은 데이터 속도인 제어 신호들을 제어 패널로부터 받아 동축 케이블 (202)로 전송한다. 본 실시예에서, 송수신기 (112)는 전송 신호들을 수신하고 개선 (예를들면, 신호들을 증폭)하는 회로를 포함하여 낮은 전달 손실을 보이며 효율적으로 이들을 외부 케이블 (118)로 인가할 수 있다.
도 6은 도 5를 참조하여 상기된 경피 안테나 (110) 원위부의 상세도이다. 송수신기 (112)는 축 (200) 원위단 (113)에 부착되고 접속 장치 (502)를 통하여 동축 케이블 (202)로 연결된다. 환자 신체 (100) 내부 장치들로부터 수신된 데이터 전송 신호는 내부 동축 케이블 (202)을 통하여 전달되고 송수신기 (112)에서 수신된다. 송수신기 (112)는 데이터 전송 신호를 외부 케이블 (118)에 전달하여 외부 수신장치 (119)로 중계한다. 또한 송수신기 (112)는 케이블 (118)을 통하여 외부 전원으로부터 예를들면 증폭회로를 구동하기 위한 전력을 공급받는다. 선택적으로, 송수신기는 송수신기 (112) 내부에 수용되는 배터리와 같은 내부 전원 (504)으로부터 전력을 받을 수 있다.
도 7 및 8은 대안적 경피 안테나 (110) 실시예의 단면도들을 도시한 것이며, 여기에서 외부단에 있는 송수신기 (112)는 외부 안테나 (116)에서 전송되는 무선 신호들로써 수신된 전송 신호를 재-전송한다. 도 7을 참조하면, 송수신기 (112)는 경피 안테나 (110) 원위부에 연결되어 내부 동축 케이블 (202)로부터 데이터 전송 신호를 수신한다. 송수신기 (112)는 데이터 전송 신호를 증폭하고 외부 안테나 (116)를 통하여 무선으로 재-전송한다. 송수신기 (112)는 공지된 고속 데이터 무선 통신 프로토콜을 사용하여 외부 수신장치 (119)와 무선 데이터 링크 접속된다. 또한, 송수신기 (112)는 수신된 데이터 전송 신호를 재포맷 또는 터널링하여 외부 무선 데이터 링크 접속으로 재-전송을 용이하도록 구성된다.
도 8은 도 7를 참조하여 상기된 경피 안테나 (110) 원위부의 상세도이다. 축 (200) 원위단 (113)에 부착되는 송수신기 (112)는 접속 장치 (502)를 통하여 동축 케이블 (202)로 연결된다. 송수신기 (112)는 고속 데이터 업 스트림 및 저속 다운스트림을 지원할 수 있는 임의의 공지 전기 수신기 및 송신기 회로일 수 있다. 또한, 송수신기 (112)는 송수신기 (112) 내부에 수용되는 배터리와 같은 내부 전원 (504)으로부터 전력을 받을 수 있다.
도 9-11은 대안적 경피 안테나 (110) 실시예를 도시한 것이고, 여기에서 축 (200) 원위단에서 동축 케이블 (202)과 결합된 외부 안테나 (116)가 포함되어 내부 안테나 (115)를 통하여 수신된 전송 신호들을 재-방사한다. 전송 신호들 중계는 외부 안테나 (116)로부터 재-방사에 의해 수동적으로 달성되므로 본 실시예는 간단한 (및 따라서 잠재적으로 저렴한) 경피 안테나 구성을 제공한다. 본 실시예에서는 송수신기 (112)를 포함한 실시예들과 비교할 때 신체 외부에서 더욱 낮은 강도의 무선 신호가 나타난다. 따라서 본 실시예는 경피 안테나 (110)에 인접하거나 바로 위 환자 피부에 올려지는 것과 같이 외부 수신장치 (119)가 경피 안테나에 인접하게 위치될 필요가 있다. 또한, 충분한 재-방사 신호 강도를 제공하기 위하여, 내부 안테나 (115)는 고성능 (high gain) 안테나이거나 및/또는 환자 신체 내부에 위치한 무선 장치들은 더 높은 신호 강도로 데이터를 전송할 필요가 있다.
도 10은 도 9에 도시된 경피 안테나 (110) 원위부를 상세하게 도시한 것이다. 본 실시예의 경피 안테나 (110)는 축 (200) 원위단에 고정 부착된 외부 안테나 (116)를 포함한다. 외부 안테나 (116)를 형성하기 위하여, 도체 코어 (308)가 동축 케이블 (202) 나머지 종단을 넘어 테일부 (900) 내부로 연장된다. 신체 (100) 내부 장치들로부터 수신되고 동축 케이블 (202)을 통하여 전달되는 데이터 전송 신호는 외부 안테나 (116)로부터 재-방사된다. 수신장치 안테나 (미도시)는 외부 안테나 (116)에 가까이 위치하여 재-방사된 신호들을 수신하여 외부 수신장치 (119)로 전달한다. 데이터 전송 신호를 수신장치 (119)로 신뢰성 높게 재-방사하기 위한 충분한 링크 버짓을 제공하기 위하여, 카메라 (106)와 같은 신체 내부에 배치된 장치는 도 2-8을 참조하여 상기된 실시예들의 경우보다 고출력의 신호들을 전송할 필요가 있다. 또한, 경피 안테나 (110)는 고성능 내부 안테나 (115)를 포함한다. 또한, 외부 수신장치 안테나는 경피 안테나 최상단 위에 결부되도록 안테나를 포함한 캡 (미도시_과 같이 구성되어 모든 방사 신호들이 수신기 안테나에 의해 수신될 수 있다. 또한 이러한 캡은 경피 안테나에 의해 형성된 천공을 덮는 위생 목적으로 기능할 수 있다.
재-방사 경피 안테나 최상단은 커버 (900)를 포함하여 외부 안테나 (116) 손상을 방지한다. 커버 (900)는 수지 또는 플라스틱과 같은 유전체 재료로 제조될 수 있다.
도 11은 예시적 경피 안테나 (110)를 도시하고 여기에서 내부 안테나 (115) 및 외부 안테나 (116)는 보호 커버들로 덮여있지 않다. 내부 안테나 (115)가 삽입되는 동안 손상되는 것을 보호하기 위하여, 경피 안테나 (110) 근위부가 신체 (100) 삽입되기 전에 메스로 절개된다.
도 12는 근위단에 있는 개구 (1202)를 통하여 수신된 데이터 전송 신호를 원위단에 있는 송수신기 (112)로 전달하기 위한 동축 케이블 (202) 및 도파로 (1200)의 조합을 포함하는 예시적 경피 안테나 (110)를 도시한 것이다. 체강 (108) 내의 장치들로부터의 데이터 전송 신호는 무선 주파수 신호가 도파로 (1200)로 진입하도록 구성되는 개구 (1202)에 수신된다. 경피 안테나 (110) 근위단은 신체 내부 삽입을 용이하게 하도록 뾰족한 포인트 (1204)로 형성될 수 있다. 도파로 (1200)는 수신된 데이터 전송 신호를 도파로-동축 전달부 (transition, 1206)로 전달하며, 이것은 수신된 신호들을 to an 내부 동축 케이블 (202)로 전달한다. 동축 케이블 (202)은 데이터 전송 신호를 송수신기 (112)로 전달하며, 여기에서 신호들은 외부 수신장치 (119)로 외부 안테나 (116)에 의해 재전송되거나 케이블 (118) (도 12에서 미도시)을 통하여 전달된다.
도 13은 도 12를 참조하여 상기된 경피 안테나 (110)의 근위부 상세도이다. 도파로 (1200)는 무선 주파수 신호가 도파로 (1200)로 진입되도록 구성되는 개구 (1213)에서 종단된다. 체강 (108) 내부 장치들로부터의 데이터 전송 신호는 도파로 개구 (1213)를 통하여 수신되어 무선 주파수 에너지는 도파로 (1200) 원위단으로 전송된다. 상기된 바와 같이, 경피 안테나 (110) 외부는 뾰족한 포인트 (1204)로 구성되어 환자 신체로 삽입되는 동안 도파로 개구 (1213) 종단이 손상되는 것을 방지한다.
도 14는 도 12를 참조하여 상기된 경피 안테나 (110)의 원위부 상세도이다. 원위부에서 도파로 (1200)는 도파로-동축케이블 전달부 (1206)와 결합되고, 여기에서 도파로 RF 에너지를 수신하여 신호를 원위 내부 동축 케이블 (202)로 전달하여 신호는 송수신기 (112) (또는 외부 동축 케이블 (118))로 전송된다. 도파로-동축케이블 전달부 (1206) 설계는 통신 기술 분야에서 공지되어 있으며, 다양한 실시예들에서 임의의 적합한 개수의 전달부가 적용될 수 있다. 전형적으로, 도파로-동축케이블 전달부 (1206)는 RF 에너지를 수신하기 위하여 도파로 경로로 연장되는 프로브 (1222)를 가지는 챔버 (1220)를 도파로 (1200) 말단에 포함한다. 프로브 (1222)는 연결 동축 케이블 (202)의 중앙 도체 (1226)에 연결된다. 도파로-동축케이블 전달부 (1206)는 또한 지지 구조체 (1224)를 포함하여 프로브 (1222)를 적합한 위치에서 적합하게 노출된 길이로 고정시켜 도파로 (1200)로부터 RF 에너지를 고-이득 (gain)으로 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에서 경피 안테나 (110)는 신체 내에서 다양한 방식으로 배치되도록 삽입된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 경피 안테나 (110)가 사용될 수 있다. 도 15A 및 15B는 두 대안적 배치를 도시하며, 여기에서 다중 경피 안테나들 (110)이 적용되어 신체 (100) 내부 장치들로부터 데이터 전송 신호를 외부 수신장치 (119)로 중계한다. 도 15A에 도시된 바와 같이, 다중 경피 안테나들 (110a, 110b, 110c)은 단일 체강 (108) 내로 부분적으로 삽입될 수 있다. 이러한 배치에서, 체강 (108) 내에 배치된 카메라들 (106)에 의한 영상 데이터 전송 신호 (109)는 하나 이상의 내부 안테나 (115)에 의해 수신되고 수신된 신호들은 송수신기들 (112)로 전달되어 수신된 신호들은 외부 수신장치 (119)로 외부 안테나 (116)를 통하여 재-전송되거나 케이블 (118) (도 15A에서 미도시)을 통하여 전달된다. 다중 경피 안테나들 (110)을 사용하면 신호 이득의 이점을 제공할 수 있거나 하나의 안테나가 조직에 의해 방해되면 다른 안테나를 통하여 신호들이 전달될 수 있다.
도 15B에 도시된 제2 배치에서, 다중 경피 안테나들 (110a, 110b, 110c)은 별개의 분리된 체강들 (108a, 108b, 108c) 내에 삽입된다. 예를들면, 제1 경피 안테나 (110a)는 복강 (108a) 내로 삽입되고, 다른 경피 안테나 (110b)는 흉강 (108b) 내로 삽입되고, 제3 경피 안테나 (110c)는 위심강 (108c)으로 삽입될 수 있다. 각각의 체강 (108a, 108b, 108c)에서 경피 안테나 (110a, 110b, 110c)는 각각의 체강 (108a, 108b, 108c)에 위치한 카메라들 (106a, 106b, 106c)로부터 영상 데이터 전송 신호를 수신한다. 각각의 경피 안테나 (110a, 110b, 110c)는 체강들 (108a, 108b, 108c) 내부로부터 카메라들 (106a, 106b, 106c)의 데이터 전송 신호를 외부 수신장치 (119)로 무선 송수신기들 (112) 또는 유선 케이블 (118) (미도시)을 통하여 전달한다. 본 구성에서 다중 경피 안테나들 (110a, 110b, 110c)을 사용하면 의사는 다른 체강 내부에 배치된 카메라들의 영상들을 동시에 검토할 수 있다.
수술 과정에서 환자 신체를 관통하여야 할 장비 개수를 줄이기 위하여, 경피 안테나 (110)는 신체 (100)에 삽입되어야만 하는 기타 수술 장비와 조합될 수 있다. 도 16은 투관침 (1600)에 부착되는 또는 내부에 형성되는 예시적 경피 안테나 (110)를 도시한다. 이러한 투관침 (1600)이 체강 (108) 내부로 부분적 삽입되면, 일체화된 경피 안테나 (110)는 신체 (100) 내부에 위치한 장치들, 예를들면 카메라들 (106)로부터 데이터 전송 신호를 외부 수신장치 (119)로 중계할 수 있다. 경피 안테나 (110)에 의해 수신된 데이터 전송 신호는 투관침 (1600)에 직접 연결된 송수신기 (112)로 전달된다. 송수신기 (112)는 데이터 전송 신호를 수신하고 데이터 전송 신호를 무선 재-전송하거나 또는 데이터 전송 신호를 유선 접속 (118)을 통하여, 외부 수신장치 (119)로 전달한다.
도 1 및 도 16은 다수의 위치들로부터 신호를 전송하는 다수의 카메라들의 예시를 도시한다. 전송은 다른 반송 주파수들에서 또는 동일한 주파수이지만 다른 타임 슬롯들에서 가능하다. 모든 카메라들로부터 동시적 영상 데이터 전송이 가능하도록 동기화, 연동화 및 자원 할당이 가능한 무선 네트워크가 생성된다.
도 17은 투관침 (1600) 내부에 부착되거나 형성된 예시적 경피 안테나 (110)를 도시한 것이고, 여기에서 유선 접속 (118)을 통하여 경피 안테나 (110)는 외부 수신장치 (119)로 연결된다. 도 18은 투관침 (1600) 내부에 부착되거나 형성된 예시적 경피 안테나 (110)를 도시한 것이고, 여기에서 중계 형식은 무선 송수신기 (112)이다. 이러한 구성에서, 투관침 (1600)이 체강 (108) 내부로 삽입되면, 내부 안테나 (115)에 의해 수신되는 체강 (108) 내부 장치들 (106)로부터의 데이터 전송 신호는 송수신기 (112)로 전달되어 외부 안테나 (116)를 통하여 재-전송된다.
예시적 경피 안테나 (110)는 내부 안테나에서 수신된 무선 주파수 신호를 원위단에 있는 케이블 또는 송수신기로 내부 도파로 (1900)를 통하여 전달할 수 있다. 도 19A 및 19b는 두 예시적 도파로 (1900) 구성들을 도시한다. 도파로 (1900)는 축 (600), 내관 (602), 파동 수집 팁 (604) 및 스토퍼 (610)를 포함한다. 축 (600)은 근위단부터 원위단으로 축 (600)을 통한 무선 주파수 에너지 전송을 가능하게 하는 금도금 스테인리스 강 또는 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다. 60GHz 주파수 범위의 무선 주파수 신호들을 전송하기 위하여, 내관 (602) 내경은 약 3 mm 이다. 내관 (602)은 중공이거나 유전체 재료로 충전되어 인간 조직과 같은 기타 비-유전체 물질이 내관 (602)으로 들어가는 것을 방지한다. 축 (600) 근위단에 배치된 파동 수집 팁 (604)은 체강 (108) 내부에 배치된 장치들로부터 데이터 전송 신호를 수신하기 위하여 사용될 수 있다.
파동 수집 팁 (604)은 다양한 구성들로 형성될 수 있다. 예를들면, 도시된 바와 같이, 파동 수집 팁 (604)은 축 (600) 근위단을 테이퍼 가공하여 파동 수집 팁 (604) 근위단에 뾰족한 포인트를 형성할 수 있다. 파동 수집 팁 (604) 근위단에 형성된 뾰족한 포인트로 인하여 의사들은 도파로 (1900)를 체강 (108) 내로 삽입할 때 용이하게 피부, 지방 및 근육을 관통할 수 있다. 스토퍼 (610)는 도파로 (1900)가 환자 신체 (100) 내로 빠지는 것을 방지한다.
도파로 (1900)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 19A에 도시된 바와 같이, 도파로 (1900a)는 신호들을 수신하여 데이터 전송 신호를 외부 안테나 (116)를 통하여 재-전송하는 송수신기 (112)로 전달하는 도파로-동축-전달부 (1206)에 결합될 수 있다. 상기된 바와 같이, 도파로-동축-전달부 (1206)는 전형적으로 프로브 (1222)를 포함하며, 이것은 도파로 (1900a) 내부로 연장되어 무선 주파수 에너지를 수신한다. 선택적으로, 송수신기 (112)는 외부 동축 케이블 (118)을 통하여 외부 수신장치 (119)에 연결될 수 있다.
도 19B에 도시된 다른 구성에서, 도파로 (1900b)는 도파로-동축-전달부 (1206)에서 종단되고, 이것은 동축 케이블 (118)과 연결된다. 예를들면, 도파로-동축-전달부 (1206)는 동축 케이블 (118) 중앙 도체 (118a)를 도파로 (1900b)로 연장하여 무선 주파수 에너지를 수신하는 프로브를 형성한다. 프로브 (118a)에 의해 수신된 데이터 전송 신호는 이후 동축 케이블 (118)를 통하여 외부 수신장치 (119)로 전달된다.
도 20은 실시예에 의한 경피 안테나 (110)를 포함하는 팽창 니들 (2000)를 도시한다. 팽창 니들 (2000)은 환자 신체 내로 삽입되어 체강 (108) 내로 가스를 도입한다. 가스 도입으로 조직들이 분리되고 팽창 체강이 생성되어 이를 통하여 의사는 해부학적 구조를 식별하고 수술할 수 있다. 도시된 바와 같이, 경피 안테나 (110)는 팽창 니들 (2000) 내부에 형성되므로 체강을 팽창시키고 피부 층들을 통하여 무선 신호들을 전달하기 위하여 단 하나의 천공만이 요구된다. 경피 안테나 (110)는 팽창 니들 (2000)에 부착되거나 팽창 니들 내관 (2002) 내부에서 자유로이 이동될 수 있다. 경피 안테나 (110)가 팽창 니들 (2000)에 부착된 경우, 신체 내부에서 경피 안테나 (110) 깊이는 팽창 니들 (2000) 깊이를 조정하여 조절될 수 있다. 경피 안테나 (110)가 팽창 니들 (2000)의 내관 (2002) 내에서 자유로이 움직일 수 있는 경우, 경피 안테나 (110) 깊이는 팽창 니들 (2000)과 함께 경피 안테나 (110)를 내향 또는 외향 이동시켜 조절할 수 있다.
예를들면, 도 20에 도시된 경피 안테나 (110)는 팽창 니들 내부에서 자유로이 움직이는 동축 경피 안테나 (110)이다. 팽창 니들 (2000)이 일단 신체로 삽입되면, 의사는 체강 (108) 내부에서 경피 안테나 (110)를 밀거나 당길 수 있다.
다양한 실시예들에서 경피 안테나 (110) 축 (200)은 다양한 의료 안전 재료로 제조될 수 있다. 경피 안테나들 (110) 축 제조에 사용되는 재료 선택에 여러 기준이 적용될 수 있다. 예를들면, 경피 안테나 (110) 제조용 재료는 비-알레르기성이어야 한다. 또한, 체강 (108) 내로 삽입되는 경피 안테나들 (110)은 수술 과정에서 조직을 관통하는 응력을 견딜 수 있는 예를들면 스테인리스 강과 같이 강한 재료가 요구된다. 축 재료는 금속 또는 비금속 (예를들면 플라스틱)일 수 있다. 도파로를 포함한 경피 안테나들 (110)에서, 축 재료는 금속 합금과 같이 도전성 금속이어야 무선 주파수 에너지를 효과적으로 전송할 수 있다.
다양한 실시예들에서 상이한 외부 안테나 (116)가 적용될 수 있다. 예를들면, 외부 안테나 (116)는 모노폴, 무지향성 또는 지향성 (고성능) 안테나일 수 있다. 모노폴 안테나는 다이폴 안테나 절반을 나머지 절반에 직각으로 접지 면으로 대체하여 형성된 유형의 무선 안테나이다. 무지향성 안테나는 수직면에 지향성 패턴 형태를 가지고 일면에서 파워를 균일하게 방사하는 안테나 시스템이다. 고성능 안테나는 집중되고 좁은 전파 빔폭을 가지는 안테나이다.
표 1은 송수신기가 원위단에 직접 부착된 도 5에 도시된 경우의 예시적 링크 버짓이다. 표는 예시적 경피 안테나 (110)에 대한 안테나 인자들을 포함한다.
인자 특이사항
송신전력 (안테나로의 손실 포함) Pt dBm 0
송신 안테나 이득 Gt dBi 3
비트 전송속도 R bps 1.50E+09
전송 거리 d m 0.3
중심 주파수 f GHz 60
파장 λ m 0.005 (λ= c/f)
자유공간 손실 Lfs dB 57.54 자유공간 가정 (-20log10(λ/4πd)
비-LOS 마진 dB 10
니들 손실 dB 5 동축케이블 또는 도파로 및 안테나를 포함한 15-25cm 니들
총 채널 손실 L dB 72.5
수신 안테나 이득 Gr dBi 3
수신기 잡음 지수 (안테나로부터의 손실 포함) NF dB 8
LOS 수신 신호 Pr dBm -51.5 Pt+_Gt-Lfs+Gr
수신 신호 Pr dBm -66.5 Pt+Gt-L+Gr
요구 Eb/No 5
비트 전송속도 및 요구 Eb/No 함수로서의 민감도 -69.2 -174+NF+Eb/No+10log10(R)
요구 Eb/No 함수로서의 마진 dB 2.7
도 21은 다양한 실시예들의 경피 안테나 (110)를 사용하여 환자를 치료하는 예시적 방법을 나타낸다. 신체 내부에 배치된 장치들 (106)로부터 데이터가 수신되어야 하는 경우, 경피 안테나 (110)는 부분적으로 체강 (108)에 삽입된다 (단계 800). 체강 (108)에 배치되면, 경피 안테나는 체강 내부에 배치된 장치 (106)로부터 무선 주파수 신호를 신체 외부에 있는 수신장치 (119)로 전달한다. 이러한 도전성 경로를 사용하여, 내부 장치 (106) 및 외부 수신장치 (119)는 양-방향성 데이터 링크가 설정된다 (단계 802). 이러한 링크는 공지된 통신 프로토콜을 적용하여 설정될 수 있다. 외부 수신장치 (119)는 경피 안테나를 통하여 데이터 전송 신호를 수신한다 (단계 804). 외부 수신장치 (119)는 데이터를 수신하고 수신된 데이터에 기초하여 영상을 제시하는 디스플레이 (122)로 데이터를 제공한다 (단계 806).
상기 다양한 실시예들의 설명은 내부 무선 장치 (106)로부터 외부 수신장치 (119)로 전달되는 무선 주파수 신호에 대하여 언급되지만, 또한 경피 안테나 (110)는 외부 장치로부터 내부 무선 장치 (106)로의 제어 신호들을 전달할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들의 경피 안테나 (110)는 양-방향성 (두-방향) 데이터 및 제어 통신 링크 설정을 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 경피 안테나 (110)는 내부 무선 장치로부터 데이터 전송 신호를 중계할 수 있을 뿐 아니라 제어 신호들을 내부 무선 장치 (106)로 전달할 수 있다.
상기 방법의 설명 및 흐름도는 단지 예시적 설명 목적으로 제공되며 다양한 실시예들의 단계들이 제시된 순서대로 구현될 것을 요구하거나 의미하지 않는다. 본 분야의 기술자가 이해하는 바와 같이 상기 실시예들의 단계 순서는 임의 순서로 구현될 수 있다. ‘이후’, ‘그리고’, ‘다음’ 등과 같은 용어들은 단계들의 순서를 제한할 의도가 아니며; 이들 용어는 단순히 독자들로 하여금 본 방법의 설명을 안내할 목적으로 사용된다. 또한, 단수 형태로 요소를 지칭하는 임의 지시어, 예를들면, ‘a’, ‘an’, 또는 ‘the’와 같은 관사를 사용하는 것은 요소를 단수로 해석되어서는 아니 된다.
개시된 실시예들의 설명들은 본 분야의 기술자가 본 발명을 적용하거나 이용하도록 제공된다. 본 분야의 기술자에게 이러한 실시예들의 다양한 변형은 명백하고 본원에 기재된 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시예들로 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본원에 도시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라 하기 청구범위 및 본원에 개시된 원리 및 새로운 특징부들에 일치하도록 가장 넓은 범위로 해석되어야 한다.

Claims (25)

  1. 근위단 및 원위단을 가지는 축; 근위단에 부착된 내부 안테나; 근위단에서 원위단으로 연장되는 무선 주파수 에너지 도체; 및 원위단과 결합되고 무선 주파수 신호를 외부 수신장치로 중계하는 중계 형식 (mechanism)을 포함하여 구성되며, 중계 형식이 신체 외부에 유지되고 경피 안테나 근위단은 신체 내부로 삽입되는, 경피 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 무선 주파수 에너지 도체는 동축 케이블을 포함하는, 경피 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 내부 안테나는 축의 근위단을 넘어 동축 케이블 도체 코어를 연장시켜 형성되는, 경피 안테나.
  4. 제1항에 있어서, 축은 근위단에서 무선 주파수 에너지가 진입되도록 개구를 포함하는 도파로를 형성하며, 경피 안테나는 도파로 및 중계 형식에 결합되는 도파로-동축케이블 전달부를 더욱 포함하는, 경피 안테나.
  5. 제1항에 있어서, 중계 형식은 무선 주파수 에너지 도체와 결합되는 동축 케이블을 포함하는, 경피 안테나.
  6. 제1항에 있어서, 중계 형식은 무선 주파수 에너지 도체와 결합되고 외부 동축 케이블과 전기 접속이 설정되는 동축 케이블 커넥터를 포함하는, 경피 안테나.
  7. 제1항에 있어서, 중계 형식은 무선 주파수 에너지 도체와 결합되고 무선 주파수 에너지를 외부 수신장치로 외부 동축 케이블을 통하여 전달하는 송수신기를 포함하는, 경피 안테나.
  8. 제1항에 있어서, 중계 형식은 무선 주파수 에너지 도체와 결합되는 송수신기; 및 송수신기와 결합되는 외부 안테나를 포함하고, 송수신기는 무선 주파수 에너지 도체로부터 데이터 전송 신호를 수신하고 데이터 전송 신호를 외부 안테나를 통하여 재-전송하는, 경피 안테나.
  9. 제1항에 있어서, 축에 고정 부착되는 스토퍼를 더욱 포함하고, 스토퍼는 경피 안테나 일부가 신체로 삽입되는 것을 방지하는, 경피 안테나.
  10. 제1항에 있어서, 근위단에 결합되는 팁을 더욱 포함하고, 팁은 축 근위단에 고정 부착되는 평탄 원위단 및 근위 경사단을 포함하는, 경피 안테나.
  11. 제10항에 있어서, 팁은 유전체 물질로 제조되는, 경피 안테나.
  12. 제11항에 있어서, 무선 주파수 에너지 도체는 동축 케이블을 포함하고 동축 케이블 도체 코어는 팁 내부로 연장되는, 경피 안테나.
  13. 제2항에 있어서, 중계 형식은 동축 케이블 도체 코어를 테일 (tail) 내부로 연장하여 형성된 외부 안테나를 포함하는, 경피 안테나.
  14. 경피 안테나에 있어서, 경피 안테나는, 근위단 및 원위단을 가지고 경피 안테나를 포유류 신체로 삽입하기 위한 수단; 포유류 신체 내부에 배치된 장치들로부터 데이터 전송 신호를 수신하는 수단; 및 수신된 데이터 전송 신호를 포유류 신체 외부에 배치된 수신장치로 전달하는 수단을 포함하여 구성되는, 경피 안테나.
  15. 제14항에 있어서, 수신된 데이터 전송 신호를 전달하는 수단은 동축 케이블을 포함하는, 경피 안테나.
  16. 제15항에 있어서, 신체 내부에 배치된 장치들로부터 데이터 전송 신호를 수신하는 수단은 동축 케이블 도체 코어를 근위단을 넘어 연장시켜 형성되는, 경피 안테나.
  17. 제14항에 있어서, 수신된 데이터 전송 신호를 포유류 신체 외부에 배치된 수신장치로 전달하는 수단은 수신된 데이터 전송 신호를 수신장치로 동축 케이블을 통하여 전달하는 수단을 포함하는, 경피 안테나.
  18. 제14항에 있어서, 수신된 데이터 전송 신호를 포유류 신체 외부에 배치된 수신장치로 전달하는 수단은 수신된 데이터 전송 신호를 수신장치로 무선 재-전송하는 수단을 포함하는, 경피 안테나.
  19. 제14항에 있어서, 경피 안테나가 포유류 신체 내부로 완전히 삽입되는 것을 방지하는 수단을 더욱 포함하는, 경피 안테나.
  20. 근위단 및 원위단을 가지는 축; 근위단에 부착된 내부 안테나; 근위단에서 원위단으로 연장되는 무선 주파수 에너지 도체; 및 원위단과 결합되고 무선 주파수 신호를 외부 수신장치로 중계하는 중계 형식 (mechanism)을 포함하고, 중계 형식이 신체 외부에 유지되고 근위단은 신체 내부로 삽입되는, 경피 안테나를 포유류 신체 체강에 부분 삽입하는 단계: 및 내부 송신기로부터 데이터 전송 신호를 외부 수신기로 중계하는 단계로 구성되는, 포유류 신체 외부에 배치된 수신장치로 포유류 신체에 대한 절차 (procedure) 진행 방법.
  21. 최소한 하나의 카메라 및 최소한 하나의 카메라로부터 무선 데이터 링크를 통하여 영상 데이터를 전송하는 송신기를 포함하는 포유류 신체 내부에 이식되어 데이터를 전송하는 장치; 송신기로부터의 데이터 전송 신호를 처리하는 외부 수신장치; 및 근위단 및 원위단을 가지는 축; 근위단에 부착된 내부 안테나; 근위단에서 원위단으로 연장되는 무선 주파수 에너지 도체; 및 원위단과 결합되고 무선 주파수 신호를 외부 수신장치로 중계하는 중계 형식 (mechanism)을 포함하고, 중계 형식이 신체 외부에 유지되고 근위단은 신체 내부로 삽입되는, 경피 안테나를 포함하여 구성되는, 의료 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 중계 형식은 동축 케이블을 포함하는, 의료 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 중계 형식은 무선 송수신기를 포함하는, 의료 시스템.
  24. 제21항에 있어서, 최소한 하나의 카메라는 포유류 신체 내부 다수의 관점 지점들에서 영상 데이터를 동시에 전송하는 다수의 무선 카메라들을 포함하고, 시스템은 추가적으로 무선 네트워크를 포함하는, 의료 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 무선 네트워크는 포유류 신체 내부에서 형성되고, 상기 네트워크는 상기 다수의 카메라들의 동기화, 연동화 및 자원 할당을 지원하는, 의료 시스템.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016205049B2 (en) 2015-01-09 2020-05-14 Axonics Modulation Technologies, Inc. Improved antenna and methods of use for an implantable nerve stimulator
US11946812B2 (en) * 2015-06-25 2024-04-02 Apption Labs Limited Food thermometer and method of using thereof
EP3722761B1 (en) * 2015-06-25 2023-06-07 Apption Labs Ltd. Method of using a food thermometer
US11506545B2 (en) * 2015-06-25 2022-11-22 Apption Labs Limited Food thermometer and method of using thereof
US11056763B2 (en) 2017-06-01 2021-07-06 Apption Labs Limited Wireless communication improvements for cooking appliances
US11723489B2 (en) 2017-06-01 2023-08-15 Apption Labs Limited Temperature sensing devices and wireless communication improvements for cooking appliances
US10998925B2 (en) * 2018-05-14 2021-05-04 Purdue Research Foundation Wearable health monitoring system and method using human body communication
JPWO2020250776A1 (ko) * 2019-06-11 2020-12-17
US20230079503A1 (en) * 2021-09-14 2023-03-16 Covidien Lp Autonomous surgical sensors and communication network

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3612050A (en) * 1969-04-01 1971-10-12 David S Sheridan Intravascular catheters
US4498902A (en) * 1982-11-13 1985-02-12 Purdue Research Foundation Catheter guide
JPH0670906A (ja) * 1992-06-29 1994-03-15 Olympus Optical Co Ltd Ｍｒ観測用アンテナ装置
US6428470B1 (en) * 1995-09-15 2002-08-06 Pinotage, Llc Imaging system and components thereof
US6302875B1 (en) * 1996-10-11 2001-10-16 Transvascular, Inc. Catheters and related devices for forming passageways between blood vessels or other anatomical structures
US6434507B1 (en) * 1997-09-05 2002-08-13 Surgical Navigation Technologies, Inc. Medical instrument and method for use with computer-assisted image guided surgery
US6408202B1 (en) 1998-11-03 2002-06-18 The Johns Hopkins University Transesophageal magnetic resonance analysis method and apparatus
US6701176B1 (en) * 1998-11-04 2004-03-02 Johns Hopkins University School Of Medicine Magnetic-resonance-guided imaging, electrophysiology, and ablation
US7226446B1 (en) * 1999-05-04 2007-06-05 Dinesh Mody Surgical microwave ablation assembly
US6626902B1 (en) * 2000-04-12 2003-09-30 University Of Virginia Patent Foundation Multi-probe system
ITMO20050034A1 (it) * 2005-02-11 2006-08-12 Hs Hospital Service Spa Dispositivo a microonde per l'ablazione di tessuti.
US8057464B2 (en) * 2006-05-03 2011-11-15 Light Sciences Oncology, Inc. Light transmission system for photoreactive therapy
GB0620060D0 (en) * 2006-10-10 2006-11-22 Medical Device Innovations Ltd Surgical antenna
CA2702275C (en) 2006-10-10 2016-04-26 Medical Device Innovations Limited Surgical antenna
US8708922B2 (en) * 2006-12-21 2014-04-29 Koninklijke Philips N.V. Electrically isolated catheter with wireless sensors
JP2008307226A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Olympus Medical Systems Corp 内視鏡システム
JP4472727B2 (ja) 2007-06-14 2010-06-02 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置
JP2009072368A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Olympus Medical Systems Corp 医療装置
CL2009000279A1 (es) 2009-02-06 2009-08-14 Biotech Innovations Ltda Sistema de guia y traccion remota para cirugia mini-invasiva, que comprende: al menos una endopinza quirurgica y desprendible con medios de enganches y una porcion de material ferro magnaetico, una guia de introduccion de forma cilindrica, un mecanismo de desprendimiento, y al menos un medio de traccion remota con iman.
US20110077718A1 (en) * 2009-09-30 2011-03-31 Broadcom Corporation Electromagnetic power booster for bio-medical units
US9610133B2 (en) 2010-03-16 2017-04-04 Covidien Lp Wireless laparoscopic camera
US8764769B1 (en) 2013-03-12 2014-07-01 Levita Magnetics International Corp. Grasper with magnetically-controlled positioning
US10010370B2 (en) 2013-03-14 2018-07-03 Levita Magnetics International Corp. Magnetic control assemblies and systems therefor
WO2015112645A1 (en) 2014-01-21 2015-07-30 Levita Magnetics International Corp. Laparoscopic graspers and systems therefor
WO2016168380A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Levita Magnetics International Corp. Grasper with magnetically-controlled positioning
WO2016168377A1 (en) 2015-04-13 2016-10-20 Levita Magnetics International Corp. Retractor systems, devices, and methods for use
WO2017120540A1 (en) 2016-01-08 2017-07-13 Levita Magnetics International Corp. One-operator surgical system and methods of use

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Publication number Publication date
US20120203082A1 (en) 2012-08-09
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JP5938774B2 (ja) 2016-06-22
WO2011039752A3 (en) 2011-06-03
US10033106B2 (en) 2018-07-24
CA2776677A1 (en) 2011-04-07
WO2011039752A2 (en) 2011-04-07
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EP2482736A2 (en) 2012-08-08
JP2013506491A (ja) 2013-02-28

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