KR20150022206A

KR20150022206A - 생검장치를 갖는 캡슐장치

Info

Publication number: KR20150022206A
Application number: KR20130099701A
Authority: KR
Inventors: 박석호; 박종오; 고성영; 권기덕; 최현철; 정세미; 이청
Original assignee: 전남대학교산학협력단
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-04
Also published as: KR101541068B1

Abstract

본 발명은 생검장치를 갖는 캡슐장치에 관한 것으로, 일측이 개구된 선형의 가이드 중공부(111)가 형성된 몸체부(110)와; 전단부에 채취조직을 담지할 수 있는 요홈(121a)이 형성된 팁(121)과, 상기 팁(121)과 일렬로 고정된 자성체(122)를 포함하여 상기 가이드 중공부(111) 내에 전후 이동 가능하게 삽입되어 외부 자기장과 상기 자성체와의 자기력에 의해 전후 구동이 이루어지는 생검부재(120)와; 상기 가이드 중공부(111) 내에서 상기 생검부재(120)의 위치에 따라서 상기 생검부재(120)의 요홈(121a)이 상기 몸체부(110)의 외부와 격리가 가능하도록 상기 가이드 중공부(111)의 개구부에 마련되는 세퍼레이터(130);를 포함하여, 병변으로부터 채취된 조직을 외부 오염으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.

Description

생검장치를 갖는 캡슐장치{Capsule with biopsy tool}

본 발명은 생검장치를 갖는 캡슐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 오염으로부터 채취조직을 보호하면서 조직 채취가 이루어질 수 있는 생검장치를 갖는 캡슐장치에 관한 것이다.

입이나 항문을 통해 삽입하여 조종하면서 검사하는 기존의 유선형 유연 내시경은 그 시술에 어려움이 있고, 환자의 고통을 수반한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근 캡슐형 내시경이 개발 및 사용되고 있다. 캡슐형 내시경은 캡슐형상으로 된 내시경을 입으로 이를 삼켜, 소화기관의 연동운동을 이용하여, 소화기관 내부를 이동하면서 진단하는 진단장치이다.

현재 상용화되어 판매되고 있는 캡슐형 내시경은, 단순히 소화기관의 연동운동을 통해 이동하면서 소화기관의 영상을 촬영하게 된다. 이 때, 소화기관의 벽면에 질병이 의심되는 조직을 채취하여 병변의 질환을 구체적으로 확인하기 위한 조직검사가 필요한 경우가 있지만 기존 캡슐형 내시경은 자체적으로 생검을 위한 장치가 구비되어 있지 않기 때문에 병변 조직의 생검을 위해서는 기존 유선내시경을 사용하거나 개복 등을 통하여 조직을 채취하는 방법 외에는 없기 때문에 캡슐형 내시경만으로 조직 채취가 불가능하다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 논문 "Magnetic Mechanism for Wireless Capsule Biopsy"에서는 캡슐형 내시경 내부에 영구자석에 부착되어서 회전하는 툴을 설치하여 외부 영구자석의 조작으로 조직을 채취하는 방법을 제안하였으나, 이는 채취하고자 하는 병변에 캡슐형 내시경을 밀착하기 어렵고, 캡슐형 내시경과 외부 영구자석 사이에 인체 조직이 존재하기 때문에 그 거리를 조절하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.

공개특허공보 제10-2006-0017310호(공개일자: 2006.02.23)에서는 캡슐형 내시경의 조직채취용 회전식 날, 캡슐형 내시경의 조직채취용 회전식 날의 작동을 시작 또는 정지시키는 트리거, 캡슐형 내시경의 조직채취용 모듈, 그 모듈이 장착된 캡슐형 내시경 및 캡슐형 내시경의 조직채취방법을 보여 주고 있으며, 모듈 몸체 내부에 회전식 날을 이용하여 기계적인 방법으로 조직 채취를 하는 방법을 제안하고 있다.

그러나, 이러한 조직채취는 채취하고자 하는 병변에 모듈 몸체가 완전히 밀착된 상태에서 모듈 몸체 내부의 회전식 날이 회전하여 조직 채취가 이루어짐에 따라서, 병변과 모듈 몸체를 완전히 밀착시키기가 어려우며, 또한 모듈 몸체를 정확히 제어가 용이하지 않아서 조직 채취가 용이하게 이루어지는 않는 문제점이 있다.

공개특허 제10-2006-0017310호(공개일자: 2006.02.23)

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 조직 채취 시에 채취된 조직을 외부 오염으로부터 보호하면서 효과적으로 조직채취가 이루어질 수 있는 생검장치를 갖는 캡슐장치를 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡슐장치는, 일측이 개구된 선형의 가이드 중공부가 형성된 몸체부와; 전단부에 채취조직을 담지할 수 있는 요홈이 형성된 팁과, 상기 팁과 일렬로 고정된 자성체를 포함하여 상기 가이드 중공부 내에 전후 이동 가능하게 삽입되어 외부 자기장과 상기 자성체와의 자기력에 의해 전후 구동이 이루어지는 생검부재와; 상기 가이드 중공부 내에서 상기 생검부재의 위치에 따라서 상기 생검부재의 요홈이 상기 몸체부의 외부와 격리가 가능하도록 상기 가이드 중공부의 개구부에 마련되는 세퍼레이터;를 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 가이드 중공부의 개구부 내측에 충진된 겔 또는 가이드 개구부를 차단하는 신축성 막인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 생검부재와 상기 몸체부를 연결하는 탄성체를 더 포함한다.

바람직하게는 본 발명에 있어서, 상기 자성체는 영구자석이되, 그 자화방향은 상기 생검부재의 축방향과 다른 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는, 상기 자성체는 복수 개의 영구자석이 서로 다른 방향으로 배치되어 생검부재의 축방향에 대하여 임의 자화방향을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 캡슐장치는, 가이드 중공부가 형성된 몸체부와, 조직 채취가 이루어지는 팁과 자성체를 갖고 몸체부의 가이드 중공부를 따라서 전후 이동이 가능한 생검부재와, 채취조직을 외부와 격리시킬 수 있도록 가이드 중공부의 개구부에 마련되는 세퍼레이터를 포함하여, 효과적으로 병변에서 조직 채취가 가능하며 병변으로부터 채취된 조직을 외부 오염으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 캡슐장치의 단면 구성도,
도 2의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 캡슐장치에 있어서, 생검부재의 변형예들을 예시한 도면,
도 3의 (a)(b)(c)는 본 발명의 캡슐장치의 작동예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐장치의 단면 구성도,
도 5의 (a)(b)(c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐장치의 작동예를 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 캡슐장치에 있어서, 생검부재의 다른 변형예를 보여주는 도면,
도 7은 본 발명의 캡슐장치에 있어서, 임의 자화방향을 갖는 생검부재를 이용한 조직 채취 동작을 예시한 도면.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 캡슐장치(100)는, 일측이 개구된 선형의 가이드 중공부(111)가 형성된 몸체부(110)와, 이 가이드 중공부(111) 내에 전후 이동이 가능하여 외부 자기장에 의해 구동이 이루어져 조직을 채취하게 되는 생검부재(120)와, 가이드 중공부(110)의 개구부에 마련되어 생검부재(120)에서 채취된 조직을 외부로부터 격리가 이루어지도록 하는 세퍼레이터(130)를 포함한다.

몸체부(110)는 전체적으로 원통 형상을 가지며, 내부에는 길이 방향으로 일측이 개구된 선형의 가이드 중공부(111)가 마련된다.

생검부재(120)는 전단부에 조직을 관통할 수 있는 팁(121)과, 이 팁(121)과 일렬로 고정되는 자성체(122)를 포함하며, 팁(121)에는 채취조직을 담지할 수 있는 요홈(121a)이 형성된다. 자성체로는 영구자석이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서 영구자석의 자화방향은 가이드 중공부(111)의 축방향과 동일하여 생검부재(120)의 구동 방향과 같다. 한편, 다시 구체적으로 설명되겠으나, 영구자석의 자화방향은 가이드 중공부(111)의 축방향과 일치하지 않도록 마련되어 생검부재는 전후 직선 운동 및/또는 회전 운동이 이루어질 수도 있을 것이다.

생검부재(120)의 자성체(122)는 외부 자기장에 의한 자기력에 의해 채취 조직까지 이동(추진 또는 조향)이 이루어질 수 있으며, 이와 같이 자성체를 갖는 캡슐장치의 추진력 또는 조향력은 3차원 상에서 임의 방향으로 자기장을 발생시키는 자기장발생부에 의해 제공될 수 있을 것이다.

이러한 자기장발생부는 3차원 상에서 임의 방향으로 자기장을 발생시키기 위하여 자화 전류에 의해 일정 자속을 발생시키게 되는 다양한 형태의 코일들의 조합에 의해 제공될 수 있으며, 예를 들어, 맥스웰코일, 헬름홀츠코일, 새들코일을 조합하며, 각 코일의 자화 전류의 크기와 방향을 제어하여 3차원상의 임의 방향으로 자기장을 발생시킬 수 있다. 본 출원인은 이와 같이 3차원 상에서 임의 방향으로 자기장을 발생시키는 다양한 형태의 3차원 전자기 구동장치를 특허 등록한 바가 있으며, 이러한 3차원 전자기 구동장치가 캡슐장치의 추진 구동 및/또는 조향 구동에 이용될 수가 있을 것이다[참고문헌: 등록특허 제10-1001291호(등록일자: 2010.12.08); 등록특허 제10-1084722호(등록일자: 2011.11.11); 등록특허 제10-1084720호(등록일자: 2011.11.11); 등록특허 제10-1096532호(등록일자: 2011.12.14); 등록특허 제10-1256408호(등록일자: 2013.04.15); 등록특허 제10-1256409호(등록일자: 2013.04.15)]. 한편, 자기장발생부는 전자석 코일이 아닌 회전 구동이 가능한 다수의 영구자석들이 조합되어 사용될 수도 있을 것이다.

다음으로 도 2에 예시된 것과 같이, 본 발명에서 생검부재는 채취조직을 담지하기 위한 다양한 형태의 요홈이 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참고하면, 생검부재는 (a)선단부에 형성된 라운드 형태의 요홈(121b), (b)관통 형성된 요홈(121c), (c)나란하게 형성된 두 개 이상의 요홈(121d), 또는 (d)서로 반대 방향에 위치하여 형성된 두 개 이상의 요홈(121e)에 의해 제공될 수 있으며, 본 발명에서 요홈의 형상은 이에만 한정되는 것은 아니며, 이들의 조합된 형상이거나 채취조직을 담지 가능한 범위 내에서 다양한 변형된 형태가 있을 수 있을 것이다.

다시 도 1을 참고하면, 생검부재(120)는 가이드 중공부(111) 내에 전후 이동 가능하게 삽입되며, 외부 자기장과 자성체 사이의 자기력에 의해 전후 방향의 구동이 가능하다.

세퍼레이터(130)는 가이드 중공부(111)의 개구부에 마련되며, 가이드 중공부(111) 내에서 생검부재(120)의 위치에 따라서 생검부재(120)의 요홈(121a)이 몸체부(110)의 외부와 격리가 이루어질 수 있다.

이러한 세퍼레이터로는 유동도가 낮아서 지지구조를 갖고 형상을 유지하게 되는 겔(gel) 또는 신축성을 갖고 적당한 범위 내에서 팁이 관통된 후에도 수축이 이루어져 가이드 중공부(111)의 개구부를 기밀 유지할 수 있는 수축형 막이 사용될 수 있으며, 수축형 막으로는 실리콘 재질, 또는 고무 재질의 막(membrane)에 의해 제공될 수 있다.

한편 세퍼레이터(130)는 자성체(122)를 갖는 캡슐장치에 외부 자기장이 발생되어 일정 크기 이상의 자기력(이때, 자기력을 "임계자력"으로도 약칭함)이 작용하는 경우에만 몸체부(110) 바깥으로 돌출이 이루어지며, 임계자력 이하에서 팁(121)은 세퍼레이터(130)에 의해 몸체부(110) 안쪽에 위치하여 외부와 격리되어 된다.

임계자력은 세퍼레이터에 의해 결정될 수 있으며, 예를 들어, 겔의 경우에는 겔의 점도 정도에 의해 임계자력이 결정될 수 있으며, 수축형 막에서는 막이 갖는 장력 특성 등을 고려하여 결정될 수 있을 것이다.

임계자력 이하에서 캡슐장치에 작용하는 외부 자기장은 캡슐장치의 추진력 또는 조향력으로 작용하여 캡슐장치를 목적 위치까지 이동시키게 된다.

본 발명에서 세퍼레이터의 임계자력은 자화방향과 외부 자기장의 방향을 고려한다면, 사용되는 소재의 특성에 의해 반드시 절대적으로 결정되는 것은 아니다. 즉, 인체 내에서 캡슐장치의 이동 시에 캡슐장치의 자성체에 의해 결정되는 자화방향과 외부 자기장의 방향에 따라서 임계자력은 다를 수 있다. 예를 들어, 캡슐장치의 이동 시에는 몸체부(110)의 개구부가 후미에 위치하여 이동이 이루어지도록 외부 자기장의 방향을 제어하여 캡슐장치의 추진 또는 조향 시에 팁(121)이 세퍼레이터(130) 바깥으로 돌출이 이루어지지 않도록 할 수 있다.

도 3의 (a)(b)(c)는 본 발명의 캡슐장치의 작동예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3의 (a)에서는 외부 자기장을 제어하여 캡슐장치(100)를 추진 또는 조향하여 조직채취를 위한 목표 병변(10) 위치까지 캡슐장치(100)를 이동시키며, 병변(10)과 근접한 위치에서는 캡슐장치(100)를 적절히 회전시켜 생검부재(120)가 병변(10)을 향하도록 외부 자기장을 제어한다.

도 3의 (b)에서는 외부 자기장을 제어하여 병변(10) 표면에 몸체부(110)의 개구부가 밀착 위치하도록 한다.

다음으로, 도 3의 (c)에서는 외부 자기장을 제어하여 자성체(122)에 인가되는 자기력을 증가시키게 되면, 팁(121)은 세퍼레이터(130)를 관통하여 병변(10) 안쪽으로 침투하게 되어 요홈(121a) 내에 조직(11)이 담지되게 한다.

요홈(121a) 내에 조직(11) 담지된 후에는 외부 자기장의 방향이 반대가 되도록 제어함으로써, 팁(121)은 몸체부(110) 안쪽으로 이동하여 요홈(121a) 내의 채취된 조직(11)은 세퍼레이터(130)에 의해 외부와 격리되며, 이후 캡슐장치(100)를 회수하게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐장치의 단면 구성도이다.

도 4에 예시된 것과 같이, 본 발명의 캡슐장치는 몸체부(110)와 생검부재(120)를 연결하는 탄성체(140)를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 탄성체(140)는 인장 스프링에 의해 제공될 수 있으며, 생검부재(120) 후단부와 몸체부(110)를 연결함으로써 인장력에 의한 탄성 복원력을 이용하여 조직채취가 이루어진 생검부재(120)가 다시 몸체부(110) 안쪽으로 복귀되도록 할 수 있으며, 또한 앞서 설명된 생검부재(120)의 전진 구동에 필요한 임계자력을 크게 설정이 가능하여 캡슐장치의 추진 또는 조향에 필요한 구동 외부 자기장에 대한 제한을 완화하여 설계 자유도를 높일 수 있다.

도 5의 (a)(b)(c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캡슐장치의 작동예를 보여주는 도면이다.

도 5의 (a)에서 외부 자기장을 제어하여 캡슐장치를 병변(10) 위치까지 이동시켜 병변(10) 표면에 몸체부(110)의 개구부를 밀착 위치시킨다.

다음으로, 도 5의 (b)를 참고하면, 자성체(122)에 인가되는 외부 자기장을 크게 함으로써 팁(121)은 세퍼레이터(130)를 관통하여 조직(11)이 요홈(121a) 내에 담지되어 조직의 채취가 이루어질 수 있다.

이후 도 5의 (c)에서는 외부 자기장의 방향이 반대가 되도록 자기장의 제어가 이루어지면, 팁(121)은 몸체부(110) 안쪽으로 이동하여 세퍼레이터(130)에 의해 채취 조직(11)은 외부와 격리되며, 이때 생검부재(120)에 연결된 탄성체(140)의 복원력이 생검부재(120)의 복귀 동작을 보조하는 역할을 한다.

도 6은 본 발명의 캡슐장치에 있어서, 생검부재의 다른 변형예를 보여주는 도면이다.

도 6을 참고하면, 본 실시예에서 생검부재(220)의 자성체(221a)(221b)는 영구자석이되, 그 자화방향은 축방향(생검부재의 가동 방향)에 대해 일정한 경사를 가질 수 있다. 이를 위하여 자성체는 복수의 영구자석을 서로 다른 각도를 갖도록 배치하여 자성체의 자화 방향은 생검부재(220)의 축방향에 대하여 임의 경사각을 가질 수 있을 것이다.

일반적으로 회전체 구조물이 자화된 경우에 회전축방향과 자화방향이 일치하는 경우에는 자화방향과 수직한 방향의 자화 성분(Mr)이 존재하지 않기 때문에 외부 자기장을 제어하여 회전체를 축방향에 대해 전후 구동하면서 회전 구동하는 것은 매우 어렵다.

따라서 본 발명에서는 생검부재(220)의 축방향과 자화방향이 일치하지 않도록 자성체를 배치함으로써, 생검부재(220)는 축방향의 자화 성분(Mz)과, 이와 수직한 방향의 자화 성분(Mr)이 존재하여 외부 자기장의 제어를 통하여 생검부재(220)의 전후 구동과 함께 회전 구동이 이루어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 캡슐장치에 있어서, 임의 자화방향을 갖는 생검부재를 이용한 조직 채취 동작을 예시한 도면이다.

도 7에 예시된 것과 같이, 몸체부(110) 내에서 선형의 가이드 중공부(111)를 따라서 전후 이동이 가능한 생검부재(220)는 축방향과 임의 방향으로 경사를 갖도록 자화가 형성되어 외주 자기장의 회전자계를 이용하여 회전 구동이 가능하며, 따라서 생검부재(220)는 병변(10) 침투 시에 전진 운동과 함께 회전 운동이 이루어져 보다 효과적으로 병변(10)의 조직 채취가 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

10 : 병변 100 : 캡슐장치
110 : 몸체부 111 : 가이드 중공부
120, 220 : 생검부재 121 : 팁
121a, 121b, 121c, 121d, 121e : 요홈
122 : 자성체 130 : 세퍼레이터
140 : 탄성체

Claims

일측이 개구된 선형의 가이드 중공부가 형성된 몸체부와;
전단부에 채취조직을 담지할 수 있는 요홈이 형성된 팁과, 상기 팁과 일렬로 고정된 자성체를 포함하여 상기 가이드 중공부 내에 전후 이동 가능하게 삽입되어 외부 자기장과 상기 자성체와의 자기력에 의해 전후 구동이 이루어지는 생검부재와;
상기 가이드 중공부 내에서 상기 생검부재의 위치에 따라서 상기 생검부재의 요홈이 상기 몸체부의 외부와 격리가 가능하도록 상기 가이드 중공부의 개구부에 마련되는 세퍼레이터;를 포함하는 캡슐장치.
제1항에 있어서, 상기 세퍼레이터는 상기 가이드 중공부의 개구부 내측에 충진된 겔 또는 가이드 개구부를 차단하는 신축성 막인 것을 특징으로 하는 캡슐장치.
제1항에 있어서, 상기 생검부재와 상기 몸체부를 연결하는 탄성체를 더 포함하는 캡슐장치.
제1항에 있어서, 상기 자성체는 영구자석이되, 그 자화방향은 상기 생검부재의 축방향과 다른 것을 특징으로 하는 캡슐장치.
제4항에 있어서, 상기 자성체는 복수 개의 영구자석이 서로 다른 방향으로 배치되어 생검부재의 축방향에 대하여 임의 자화방향을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐장치.