KR20180078503A - 마그네틱 센서를 이용한 캡슐 내시경 장치의 동작 방법 및 상기 방법을 사용하는 캡슐 내시경 장치, 및 캡슐 내시경 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 양태는 캡슐 내시경 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는 외부로부터의 마그네틱 신호를 감지하는 마그네틱 센서 및 상기 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 상기 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

마그네틱 센서를 이용한 캡슐 내시경 장치의 동작 방법 및 상기 방법을 사용하는 캡슐 내시경 장치, 및 캡슐 내시경 시스템{OPERATION METHOD OF CAPSULE ENDOSCOPY APPARATUS USING MAGNETIC SENSOR, CAPSULE ENDOSCOPY APPARATUS USING SAID METHOD, AND CAPSULE ENDOSCOPY SYSTEM}

본 발명은 캡슐 내시경 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캡슐 내시경의 통신 방법에 관한 것이다.

최근, 캡슐 타입의 내시경이 개발되어 현재 의료 현장에서 여러 가지 질병을 진단하기위해 사용되고 있다.

캡슐 내시경이란, 인체가 알약 크기의 내시경을 인체가 삼키면 캡슐형 내시경이 신체 내부를 촬영하여 무선통신을 통해 외부 장치에 전송하는 방식으로서, 마취가 필요하지 않고 구토감이 없으며, 기존의 내시경으로는 촬영할 수 없었던 소장 부분까지 정밀하고 진단할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이러한 캡슐 내시경은 이미지 센서를 통해 인체 내부의 대상부위에 대한 이미지를 획득하게 되며, 획득된 이미지를 수신기의 스크린에 실시간으로 디스플레이시켜 신체 내부의 이상 여부를 관찰하게 된다.

최근 들어 캡슐 내시경의 구성요소들의 동작이 고도화되면서, 다양한 기능을 수행하게 되고, 외부에서 이러한 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 요구가 발생하고 있다. 따라서, 캡슐 내시경에 대한 외부 제어를 위해 양방향 무선통신을 사용하는 것을 고려할 수 있지만, 인체에 무해한 주파수 대역은 이미 수신기로의 이미지 전송에 사용되고 있기 때문에, 그 이외의 주파수 대역을 사용할 수밖에 없고, 그럴 경우, 인체에 유해하기 때문에 적절하지 않다. 즉, 현재의 기술로는 캡슐 내시경의 동작을 외부에서 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 목적은 외부에서 마그네틱 신호 생성장치에서 발생되는 마그네틱 신호를 캡슐에 장착된 마그네틱 센서가 실시간 수신하여 수신된 신호를 분석함으로써 외부와의 통신 기능을 구현하는 마그네틱 센서를 이용한 캡슐 내시경 장치의 동작 방법 및 상기 방법을 사용하는 캡슐 내시경 장치, 및 캡슐 내시경 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달설하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 캡슐 내시경 장치는 외부로부터의 마그네틱 신호를 감지하는 마그네틱 센서 및 상기 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 상기 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 마그네틱 신호는 영구 자석에 의해 생성된 신호일 수 있다.

상기 캡슐 내시경 장치는 인체 내의 대상 부위를 촬상하여 영상데이터를 생성하는 촬영부, 상기 대상 부위를 조명하는 조명부 및 상기 촬영부를 통해 생성된 영상 데이터를 패킷화하여 패킷을 수신기(receiver)로 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기를 분석하여 제어대상 구성요소를 결정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기를 기설정된 적어도 하나의 크기 기준값과 비교하여 제어대상 구성요소를 결정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기에 따라 촬영부, 조명, 전원부, 패킷 송신부 중 하나로 제어대상 구성요소를 결정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱의 지속시간 또는 신호주파수를 분석하여 제어대상 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 지속시간 또는 신호주파수를 기설정된 적어도 하나의 지속시간 기준값 또는 주파수 기준값과 비교하여 제어대상 구성요소의 동작 제어 신호를 생성할 수 있다.하는 캡슐 내시경 장치.

상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 지속시간 또는 신호주파수에 따라, 장치 초기화, 캡슐 이동 속도 변화, 장치 턴온, 장치 턴 오프, 카메라 프레임 속도 변경, 조명 턴온, 조명 턴오프 중 하나를 지시하는 동작 제어 신호가 생성될 수 있다.

상기한 목적을 달설하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 캡슐 내시경 장치의 동작 방법은 마그네틱 센서를 이용하여 외부의 마그네틱 신호를 감지하는 단계 및 상기 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 상기 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 목적을 달설하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 캡슐 내시경 시스템은 인체 내의 대상 부위를 촬상하여 영상데이터를 생성하고, 상기 생성된 영상 데이터를 패킷화하여 생성된 프레임 패킷을 수신기로 전송하며, 마그네틱 센서를 통해 마그네틱 신호 생성 장치로부터의 마그네틱 신호를 감지하여 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 캡슐 내시경 장치, 상기 마그네틱 신호를 생성하는 마그네틱 신호 생성 장치 및 상기 캡슐 내시경 장치로부터 프레임 패킷을 수신하여 수신된 프레임 패킷을 기반으로 영상 데이터를 재생하는 수신기를 포함할 수 있다.

상기 마그네틱 신호 생성 장치는 마그네틱 신호를 발생시키기 위한 스위치를 포함할 수 있다.

상기 마그네틱 신호 생성 장치는 영구 자석을 포함할 수 있다.

상기 마그네틱 신호 생성 장치와 상기 수신기는 서로 통신하며, 상기 수신기는 상기 영상 데이터를 분석하여 상기 마그네틱 신호 생성 장치의 마그네틱 크기, 마그네틱 신호 지속시간 및 마그네틱 신호주파수 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 상기 마그네틱 신호 생성 장치로 전송할 수 있다.

상기 수신기는 상기 영상 데이터의 복잡도를 기반으로 상기 마그네틱 신호 생성 장치의 마그네틱 크기, 마그네틱 신호 지속시간 및 마그네틱 신호주파수 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 상기 마그네틱 신호 생성 장치로 전송할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 마그네틱 센서를 이용한 캡슐 내시경 장치의 동작 방법 및 상기 방법을 사용하는 캡슐 내시경 장치, 및 캡슐 내시경 시스템에 따르면, 캡슐 내시경이 인체에 투여된 후에도 캡슐 내시경의 구성요소들의 동작 제어를 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 신호 생성 장치 및 캡슐 내시경 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부의 동작을 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부가 제어대상 구성요소를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부가 제어대상 구성요소의 동작을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경과 연동하는 수신기를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

캡슐 내시경 시스템

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경 시스템을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경 시스템은 캡슐 내시경 장치(120), 마그네틱 신호 생성 장치(125), 수신전극(130a, 130b) 및 수신기(150)를 포함할 수 있다.

도 1을 참조하면, 피검사자의 인체 내부(100)의 장기(110), 예컨대 소장 또는 대장 등을 캡슐형 내시경(120)이 지나가면서 해당 장기의 정보를 획득한다. 캡슐형 내시경(120)이 획득할 수 있는 정보는 소정의 영상 정보, 음향 정보 및/또는 인체 내 매질의 분석 정보 등을 포함한다.

획득한 정보는 캡슐형 내시경(120)에서 전기적 신호로 변환되고, 피검사자의 인체에 부착된 수신 전극(130a, 130b)에서 감지된다. 수신 전극(130a, 130b)은 수신한 전기적 신호를 도선(140a, 140b)을 통해서 수신기(150)에 전달한다.

또는, 획득한 정보는 캡슐형 내시경(120)에서 전기적 신호로 변환되어 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 또는 인체 통신(Human Body Communication; HBC) 등을 이용하여 직접 수신기(150)에 전달될 수도 있다. 무선 주파수를 이용하는 방법은 인체에 무해한 주파수 영역을 이용하여 상기 변환된 전기적 신호를 수신기(150)로 전달한다. 인체 통신을 이용하는 방법은 인체 내부(100)의 장기(110)의 연동 운동에 따라 캡슐형 내시경(120)의 외면에 구비된 전극이 인체와 접촉하면 전류가 발생하고, 이러한 전류를 이용하여 상기 변환된 전기적 신호를 수신 장치(150)로 전달한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 마그네틱 신호 생성 장치(125)는 영구자석과 같은 마그네틱 신호를 생성하는 구성요소를 포함하는 장치로써, 마그네틱 신호의 크기, 신호 지속시간 및/또는 신호주파수를 이용하여 다양한 제어신호를 생성하여 캡슐 내시경(120)에 제공할 수 있다. 이러한 마그네틱 신호는 인체 내의 캡슐 내시경(120)까지의 거리(예컨대, 20cm 이상의 공간)를 극복하고 들어가야 하기에, 충분히 큰 신호 크기를 갖는 것이 바람직하며, 특히, 무선자원을 사용하지 않기 때문에, 인체에 무해하다는 장점이 있다. 캡슐 내시경(120)은 마그네틱 신호 생성 장치(125)로부터의 마그네틱 신호를 수신하고, 수신된 신호를 분석하여 제어대상 구성요소(예컨대, 촬영부 또는 조명 등)를 결정하고, 결정된 제어대상 구성요소의 동작을 제어하기 위한 동작 제어신호를 해당 구성요소에 제공한다.

마그네틱 신호 생성 장치 및 캡슐 내시경의 구성

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 신호 생성 장치 및 캡슐 내시경 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네틱 신호 생성 장치(210)는 신호 테이블 저장부(212), 스위치(214)를 포함할 수 있고, 캡슐 내시경 장치(220)는 마그네틱 센서(221), 제어부(222), 촬영부(223), 조명(224), 영상 처리부(225), 전송부(226), 전원부(227)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 마그네틱 신호 생성 장치(210)는 영구 자석(미도시)을 포함하고, 상기 영구자석을 통해 신호 테이블 저장부(212)에 저장된 테이블에 기반하여 적절하게 설정된 마그네틱 신호 크기의 마그네틱 신호를 발생시켜, 캡슐 내시경 장치(220)로 제공한다. 상기 영구자석은 전기 영구자석일 수 있다.

마그네틱 신호 생성 장치(210)는 인체 내의 일정 거리를 뚫고 캡슐 내시경 장치(220)까지 도달할 만큼 충분히 센 마그네틱 신호를 발생시킬 수 있는 영구자석을 사용한다. 일반적으로 캡슐 내시경이 사용되는 환경에서 이와 같은 센 마그네틱 신호를 발생되지 않기 때문에, 사용자는 다른 장치의 미세한 간섭에도 불구하고 마그네틱 신호 생성 장치(210)의 마그네틱 신호를 통해 캡슐 내시경에 제어명령(command)을 제공할 수 있다. 제어를 위한 마그네틱 신호의 가변 특성으로는 신호 크기, 신호 주파수 및/또는 신호지속시간 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 이러한 마그네틱 신호의 특성에 대응하여 제어되는 캡슐 내시경(220)의 요소는 제어대상 구성요소 및/또는 제어대상 구성요소의 구체적인 동작 모드 변경이 있을 수 있다. 즉, 특정 마그네틱 신호 특성에 반응하여 캡슐 내시경 내의 특정 구성요소의 동작이 변경될 수 있다.

신호 테이블 저장부(212)는 위에서 설명한 바와 같이, 마그네틱 신호 크기, 신호 주파수 및/또는 지속시간에 대응하여 제어대상 구성요소 및 해당 구성요소의 동작 제어 명령을 매핑한 신호 테이블을 저장한다. 마그네틱 신호 생성 장치(210)가 보유하고 있는 신호테이블과 캡슐 내시경(220)에 미리 입력된 신호 테이블은 동기화가 되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 사용자는 주기적 또는 비주기적으로 양 장치의 신호 테이블을 동기화시키는 것이 바람직하다.

예컨대, 신호 테이블은 마그네틱 신호의 크기가 1G(gauss)일 때는 제어대상 구성요소가 촬영부(223)가 되고, 3G일 때는 조명(224)이 되도록 설정될 수 있다. 제어대상 구성요소를 변경하기 위해서는 신호의 크기를 변경해야 하는데 이를 위해, 단계별로 자력을 조절하는 기능을 구비할 수 있고, 경우에 따라서는 직접 외부 영구 자석의 크기를 변경할 수 있다.

또한, 마그네틱 신호의 지속시간을 기반으로 지속시간에 대응하는 제어대상 구성요소의 동작을 매칭하여 캡슐 내시경을 제어할 수 있다. 예컨대, 5초의 지속시간은 촬영부(223)의 프레임 레이트를 30fps으로 하고, 10초의 지속시간에는 촬영부(223)의 프레임 레이트를 60fps로 설정하는 대응관계를 가질 수 있다. 또는 지속시간을 조절하여 조명의 턴온 또는 턴오프 동작이 수행되도록 설정할 수도 있다. 즉, 마그네틱 신호의 지속시간을 이용하여 적절하게 캡슐 내시경의 구성요소의 동작 모드를 변경시킬 수 있다.

또한, 제어대상 구성요소의 동작 제어를 위해, 특정 시간 내에 신호가 발생한 횟수를 나타내는 마그네틱 신호 주파수를 이용할 수 있다. 예컨대, 사용자가 1분에 스위치(214)를 10번 누름으로써 "10회/분"의 주파수를 갖는 마그네틱 신호를 제공할 수 있다. 이를 통해 캡슐 내시경(220)의 촬영부(223)의 프레임 레이트가 30fps로 가변되도록 할 수 있고, 1분에 스위치(214)를 20번 누름으로써 20회/분의 주파수의 마그네틱 신호를 제공하여 60fps의 프레임 레이트로 촬영부(223)의 프레임 레이트가 가변하도록 제어할 수도 있다.

이때, 신호 크기, 신호 지속시간과 신호 주파수 중 어느 것을 사용하여 제어대상 구성요소 또는 제어대상 구성요소의 구체적인 동작 제어를 수행할지는 사용자가 사용자 설정을 통해 선택적으로 결정할 수 있다. 경우에 따라 제어대상 구성요소의 결정 및 제어대상 구성요소의 구체적인 동작 제어에 둘 이상의 마그네틱 신호 특성이 사용될 수도 있다. 이는 미리 캡슐 내시경(220)과 공유되어 있으면 된다.

예컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신호 지속시간을 기반으로 제어대상 구성요소를 결정하고, 신호 크기를 기반으로 제어대상 구성요소의 구체적인 동작 제어가 수행되도록 할 수 있다. 즉, 신호의 특성(신호 크기, 지속시간, 신호 주파수를 포함함)과 제어대상 구성요소, 및 제어대상 구성요소의 구체적인 동작과의 관계는 사용자의 편의에 따라 임의로 가변될 수 있다.

스위치(214)는 마그네틱 신호의 발생 여부를 제어한다. 즉, 스위치(214)를 누르면 영구자석에 따른 마그네틱 신호가 발생하고, 누르지 않으면 마그네틱 신호가 발생하지 않도록 한다. 따라서, 사용자(예컨대, 의사)는 캡슐 내시경(220)이 제공하는 영상 데이터를 통해 캡슐 내시경(220)의 인체 내의 위치를 파악할 수 있고, 인체 내의 위치에 따라 적절한 제어가 이루어질 수 있도록 스위치(214)를 통해 마그네틱 신호의 발생 여부를 제어한다. 그리고 제어된 마그네틱 신호가 캡슐 내시경(220)에 전달되어 적절한 명령이 수신될 수 있도록 한다. 예컨대, 30fps의 프레임 레이트로 촬영하고 있는 상황에서 대장에 도착하여, 보다 빠른 프레임 레이트의 촬영이 필요한 경우, 사용자는 스위치(214)는 약 10초간 누름으로써 10초의 마그네틱 신호 지속시간에 대응하는 60fps의 프레임 레이트로 촬영부의 동작이 변경되도록 제어할 수 있다. 또는, 정확히 특정한 프레임 레이트로 동작이 변하도록 하는 제어명령을 제공하는 것이 아니라 일정 간격의 프레임 레이트만큼 프레임 레이트가 빨라지도록 하는 제어명령을 제공할 수도 있다. 즉, 프레임 레이트를 올리는 제어명령을 캡슐 내시경(220)에 제공하여 미리 정의된 레이트 간격(예컨대, 5fps)만큼 프레임 레이트가 빨라지도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스위치(214)는 복수 개 포함될 수 있다. 복수 개의 스위치(214)는 마그네틱 신호의 크기를 올리는 스위치, 마그네틱 신호의 크기를 줄이는 스위치, 마그네틱 신호를 발생시키는 스위치를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 신호테이블 저장부(212)에 저장된 신호 테이블과 연동하여 간단한 스위치(214) 조작을 통해 마그네틱 신호의 크기, 지속시간 및/또는 신호주파수가 신호 테이블에 저장된 마그네틱 신호 특성을 갖도록 조절하는 기능을 구비할 수 있다. 즉, 사용자가 스위치(214)를 컨트롤하여 테이블에 정의된 신호의 크기, 지속시간 및/또는 주파수를 갖는 마그네틱 신호가 생성될 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 사용자가 스위치(214)를 누름으로써 마그네틱 신호의 크기가 신호 테이블에 정의된 복수 개의 신호 크기 중 하나로 변경되면서 특정 신호 크기로 설정될 수 있다. 이때, 마그네틱 신호의 크기를 올리는 스위치를 눌러 이전에 설정된 마그네틱 신호보다 큰 신호테이블에 정의된 신호 크기로 마그네틱 신호 크기를 변경시킬 수 있다.

마그네틱 신호 생성 장치(210)는 간단한 디스플레이 수단을 포함하여 현재 마그네틱 신호의 크기, 주파수와 같은 신호 특성을 식별하기 위한 정보를 표시할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 캡슐 내시경(220)은 신체 내부에 손상을 가하지 않고 진행할 수 있도록 매끄러운 원통형 구조를 가질 수 있으며, 캡슐 내시경(220)의 일단 및/또는 타단은 돔 형태로 구성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 스위치(214)를 통해 적절히 조절된 마그네틱 크기, 마그네틱 지속시간 및/또는 신호주파수를 갖는 마그네틱 신호가 방출되면, 인체 내의 캡슐 내시경(220)의 마그네틱 센서(221)는 이를 감지하여 제어부(222)로 제공한다. 마그네틱 센서(221)는 수신되는 마그네틱 신호의 크기, 지속여부 및 주파수를 감지할 수 있고, 감지된 정보를 제어부(222)로 제공한다. 마그네틱 센서(221)는 특정 크기의 마그네틱 신호에 반응하여 인터럽트(interuppt)가 걸리게 되어 특정 크기의 마그네틱 신호를 감지할 수 있다. 또한, 마그네틱 신호가 발생되면 자기포화(magnetic saturation) 상태를 감지하게 되므로, 일정 시간 내에 몇 번의 자기포화가 일어나는지를 기반으로 신호의 주파수를 감지할 수 있다. 또한, 자기포화가 일어나서 지속되는 시간을 기반으로 마그네틱 신호의 지속시간을 감지할 수 있다.

제어부(222)는 미리 저장된 마그네틱 신호크기 대비 제어대상 구성요소 매핑 관계 및/또는 마그네틱 신호 지속시간/신호 주파수 대비 동작제어명령의 관계를 기반으로 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 적절히 제어대상 구성요소들로 제어명령을 전송한다.

제어부(222)는 분석된 신호에 따라 촬영부(223), 조명(224), 영상 처리부(225), 전송부(226) 및 전원부(227)를 제어할 수 있다. 예컨대, 마그네틱 신호 분석 결과를 이용하여 촬영부(223)의 프레임 레이트를 변경할 수 있고, 조명부(224)의 조명 발광 여부를 제어할 수도 있다. 또는 장치(220)를 초기화하거나 장치(220)의 전원 온/오프 등도 조절할 수 있다. 또한, 장치(220)의 이동속도를 조절할 수도 있다.

이러한 제어부(222)에서의 마그네틱 신호를 분석 방법 및 분석된 내용에 따라 적절한 제어명령을 생성하여 해당 구성요소로 제공하는 방법은 이하 도 3 내지 도 5를 통해 보다 상세히 설명한다.

촬영부(223)는 인체 내부 장기를 촬영하여 영상 데이터를 획득하는 구성요소로, 캡슐 내시경(220)의 일단에 형성될 수도 있고, 양단에 모두 형성될 수도 있다.

촬영부(223)는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서, CCD(Charge-Coupled Device) 이미지 센서 등의 촬상 소자를 포함한다. 촬상 소자에 의해 획득된 영상은 전기적 데이터 또는 전기적 신호로 변환될 수 있다.

조명(224)은 인체 내부를 조명하여 촬영부(223)가 조명 지점의 영상을 촬영하도록 한다. 조명(224)은 하나 이상의 LED 등의 발광 소자를 포함한다. 조명(224)은 촬영부(223)의 주위에 배치되어 촬영부(223)가 촬영하고자 하는 지점을 조명할 수 있다.

조명(224)은 피검사자에게서 검사할 대상이 무엇인지, 예컨대 암을 검사할 것인지, 암을 검사한다면 어떤 암을 검사할 것인지, 어떤 부위를 검사할 것인지, 단순히 조직의 상태만을 검사할 것인지 등에 따라서 특정 파장의 발광 소자를 사용할 수도 있다. 또한, 촬상 소자로 어떤 소자가 사용되는지에 따라서, 해당 촬상 소자에 적합한 파장의 발광 소자를 사용할 수도 있다.

영상 처리부(225)는 촬영부(223)로부터 영상 데이터를 수신하여 해당 영상을 인코딩한다. 영상 처리부(225)는 영상 데이터를 스무딩시키기 위한 로우-패스 필터(Low-pass filter)(미도시) 및 인코더(미도시)를 포함할 수 있다.

전송부(226)는 영상 처리부(225)에서 처리된 영상 데이터를 외부 장치, 예컨대 수신기(230)로 전송한다. 예컨대, 전송부(226)는 영상 데이터를 RF 통신 또는 인체 통신 등을 통해 외부 장치로 전송할 수 있으며, 압축된 영상 이외의 정보(예를 들어, 음향 정보, 조직 정보, PH 정보, 온도 정보, 전기적 임피던스 정보 등)도 전송할 수 있다.

전원부(227)는 캡슐 내시경(220)의 구동을 위한 전원을 공급한다. 전원부(227)는 외부로부터 전원 공급이 없어도 캡슐 내시경(220) 자체적으로 전원을 공급할 수 있는 배터리를 포함한다.

캡슐 내시경 제어부의 동작

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 제어부는 마그네틱 센서에서 감지된 마그네틱 신호 정보를 수신한다(S310).

그리고는, 감지된 마그네틱 신호의 크기를 기반으로 제어대상 구성요소를 결정한다(S320). 예컨대, 감지된 신호의 크기가 3G인 경우와 5G인 경우에 서로 다른 제어대상 구성요소가 결정될 수 있다. 이때, 신호 크기와 제어대상 구성요소와의 관계는 장치의 저장부(미도시)에 저장된 신호 테이블을 통해 파악할 수 있다. 정확한 명령 전달을 위해 마그네틱 신호 생성 장치의 신호 테이블과 캡슐 내시경의 신호 테이블은 동일한 매핑 관계를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 제어대상 구성요소와 감지된 신호의 크기와의 매핑관계는 사용자 설정을 통해 임의로 변경할 수 있다.

제어대상 구성요소가 결정되면, 감지된 마그네틱 신호의 주파수 및/또는 지속시간을 분석하여, 상기 결정된 제어대상 구성요소에 대한 구체적인 동작 제어 신호를 생성한다(S330). 예컨대, 분석된 신호 주파수 및/또는 지속시간을 기반으로 신호 테이블에 표시된 제어명령과의 대응관계를 이용하여 구체적인 동작 제어신호를 생성할 수 있다. 이에 따라 조명의 온/오프를 조절할 수 있고, 촬영부의 프레임 레이트 등을 조절할 수 있다. 또는 영상 처리부의 인코딩 동작을 제어할 수도 있다. 이러한 동작 제어 명령과 감지된 신호의 주파수 및/또는 지속시간과의 매핑관계는 사용자 설정을 통해 임의로 변경할 수 있다.

그리고는, 생성된 동작 제어 신호를 해당 구성요소로 전송하여 신호를 수신한 제어대상 구성요소가 적절히 사용자가 명령한 동작을 실행할 수 있도록 한다(S340).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부가 제어대상 구성요소를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하여, 도 3의 제어대상 구성요소 결정 단계(S320)를 보다 상세히 살펴보면(도 3 참조), 제어부는 마그네틱 센서를 통해 감지된 마그네틱 신호의 신호 크기를 분석한다(S410). 그리고는, 신호 크기가 제 1 크기 기준값보다 큰지 판단한다(S420). 만약, 감지된 마그네틱 신호의 신호 크기가 제 1 크기 기준값보다 크면, 제 1 크기 기준값보다 큰 신호 크기에 대응하는 제어대상 구성요소를 신호 테이블에서 찾아 제어대상 구성요소를 결정한다(S425). 본 실시예에서는, 제 1 크기 기준값보다 큰 신호에 대응하여 제어대상 구성요소를 "카메라"로 결정할 수 있다.

이때, 제어부는 복수 개의 기준값을 통해 여러 구간의 크기를 설정해 놓고, 복수 개의 크기 구간에 대응하는 복수 개의 제어대상 구성요소를 마련하여 선택의 폭을 넓힐 수 있다. 그 중 특정 구간에 해당하는 하나의 제어대상 구성요소를 선택하도록 할 수 있다. 즉, 제 1 크기 기준값보다 작은 신호에 대해서는 제 2 크기 기준값과 비교하여(S430), 감지된 마그네틱 신호의 신호 크기가 제 2 크기 기준값보다 크면, 제 2 크기 기준값보다 큰 신호 크기에 대응하는 "조명"으로 제어대상 구성요소를 결정할 수 있다(S435). 만약, 감지된 마그네틱 신호의 신호 크기가 제 2 크기 기준값보다 작으면, 제 2 크기 기준값보다 작은 신호 크기에 대응하는 "전원부"로 제어대상 구성요소를 결정할 수 있다(S440).

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나의 마그네틱 신호의 신호 크기에 제어대상 구성요소가 복수 개 선택되도록 할 수 있다. 예컨대, 특정 크기의 마그네틱 신호크기를 갖는 마그네틱 신호가 감지되면, 카메라뿐만 아니라 조명이 함께 선택되어 카메라의 프레임레이트를 올림과 동시에 조명이 켜지도록 할 수도 있다. 즉, 하나의 마그네틱 신호에 복수 개의 구성요소에 대한 제어명령이 실행되도록 설계할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경의 제어부가 제어대상 구성요소의 동작을 제어하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5를 참조하여, 도 3의 제어대상 구성요소의 동작 제어 신호 생성 단계(S330)를 보다 상세히 살펴보면(도 3 참조), 제어부는 마그네틱 센서를 통해 감지된 마그네틱 신호의 주파수를 분석한다(S510). 본 실시예에서는 신호 주파수를 기준으로 판단하는 것을 언급하고 있으나, 사용자 설정에 따라 신호 주파수 대신 신호의 지속시간을 이용할 수도 있음은 자명할 것이다.

신호 주파수를 분석한 후, 신호 주파수가 제 1 주파수 기준값보다 큰지 판단한다(S520). 만약, 감지된 마그네틱 신호의 신호 크기가 제 1 주파수 기준값보다 크면, 제 1 주파수 기준값보다 큰 신호 주파수에 대응하는 제어대상 구성요소의 동작 제어 명령을 신호 테이블에서 찾아 제어대상 구성요소의 동작제어신호를 생성한다(S525). 본 실시예에서는, 제 1 주파수 기준값보다 큰 신호에 대응하는 제어대상 구성요소의 동작제어신호를 "카메라 프레임 속도를 올리는 제어신호"로 생성하도록 할 수 있다. 예컨대, 한 번의 프레임 레이트 변경과 관련된 마그네틱 신호에 대응하여 프레임 레이트를 올리고 내리는 간격을 미리 설정해 놓고, 마그네틱 신호의 수신때에, 상기 설정된 간격에 맞춰 프레임레이트를 변경할 수 있다. 30fps의 프레임 레이트로 촬영하는 중에, 프레임 레이트를 올리라는 제어명령이 접수되면, 미리 정해진 간격, 예컨대, 10fps만큼 올려 40fps의 프레임 레이트로 촬영부가 동작하도록 제어할 수 있다. 이때, 촬영부의 프레임 레이트는 수신기에 표시되기 때문에, 마그네틱 신호 생성 장치를 직접 제어하는 사용자는 제어명령이 제대로 캡슐 내시경에 전달되었는지 확인할 수 있고, 만약, 명령이 제대로 접수되지 않았다면, 마그네틱 신호를 재생성하여 캡슐 내시경에 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

만약, 감지된 마그네틱 신호의 신호 주파수가 제 1 주파수 기준값보다 작으면, 제 1 주파수 기준값보다 작은 신호주파수에 대응하는 카메라 프레임 속도를 내리는 제어신호를 생성할 수 있다(S530).

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부는 복수 개의 주파수 기준값을 통해 복수 개의 주파수 구간을 설정해 놓고, 복수 개의 주파수 구간에 대응하는 복수 개의 제어대상 구성요소의 동작을 기반으로 제어대상 구성요소의 동작을 제어할 수 있도록 할 수 있다.

캡슐 내시경과 연동하는 수신기의 구성

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐 내시경과 연동하는 수신기를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기(600)는 수신부(610), 제어부(620), 디스플레이부(630) 및 전송부(640)를 포함할 수 있다.

도 6을 참조하면, 수신부(610)는 캡슐 내시경으로부터 프레임 패킷을 수신한다. 수신부(610)는 RF 칩으로 구현될 수 있고, 무선 통신을 이용하여 프레임 패킷을 수신한다. 수신된 패킷 내의 데이터는 영상 데이터이며, 그 외 다른 정보(예를 들어, 음향 정보, 조직 정보, PH 정보, 온도 정보, 전기적 임피던스 정보 등)도 포함될 수 있다. 또한, 영상 처리 및/또는 촬영과 관련된 정보도 포함된다. 한편, 수신부(610)는 캡슐 내시경 피검사자의 신체에 부착되는 전극 또는 패드 형태로 구성될 수도 있다.

제어부(620)는 수신된 프레임 패킷을 디코딩하여 영상 데이터를 생성한다. 제어부(620)는 영상 데이터뿐만 아니라 기타 정보를 파싱할 수 있고, 사용자 인터페이스(GUI: Graphical User Interface)에 따라 적절한 위치에 영상 데이터 및 기타 정보를 표시하도록 디스플레이부(620)를 제어할 수 있다.

디스플레이부(630)는 제어부(620)에서 디코딩된 영상 데이터를 디스플레이할 수 있다. 이때, 영상 처리 및/또는 촬영과 관련된 정보를 영상 데이터와 함께 표시할 수 있다. 사용자는 영상 데이터와 함께 표시되는 촬영 관련 정보(예컨대, 프레임 레이트)를 확인하고, 마그네틱 신호 생성 장치(605)를 통해 제공하는 제어명령이 제대로 입력되었는지 알 수 있다. 만약, 사용자가 30fps로 프레임 레이트를 다운시켰음에도 불구하고, 디스플레이 화면에 기존 프레임 레이트가 유지되는 것으로 표시된다면, 사용자는 다시 마그네틱 신호 생성 장치(605)를 가져와서 새로운 제어명령을 입력할 것이다.

수신기(600)와 마그네틱 신호 생성 장치(605)는 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다. 전송부(640)는 마그네틱 신호 생성 장치(605)로 신호를 전송하는 기능을 수행한다. 제어부(620)는 디스플레이부(630)를 통해 디스플레이되는 화면을 분석하여 분석된 화면에 대응하는 제어명령이 마그네틱 신호 생성 장치(605)에서 생성될 수 있도록 할 수 있다. 예컨대, 제어부(620)는 디스플레이 화면의 복잡도를 분석하여 복잡도가 기 설정된 기준값보다 높은 경우, 신호테이블을 참조하여 현재 프레임 레이트보다 낮은 프레임 레이트로 카메라 촬영 속도를 변경하도록 하는 마그네틱 신호의 생성을 유도할 수 있다. 즉, 카메라 촬영 속도 변경을 위한 신호 크기, 지속시간 및/또는 주파수를 갖는 마그네틱 신호를 마그네틱 신호 생성장치(605)가 생성하도록 하는 제어신호를 전송부(640)를 통해 마그네틱 신호 생성 장치(605)로 전송할 수 있다. 마그네틱 신호 생성 장치(605)는 전송부(640)를 통해 제공되는 제어신호를 수신하여 그에 대응하는 마그네틱 신호를 생성한다. 캡슐 내시경은 생성된 마그네틱 신호를 수신함으로써 현재 디스플레이되는 화면의 영상 처리 및 출력 효율을 제고시킬 수 있다. 이러한 일련의 과정은 유선 또는 무선 통신을 이용하여 실시간으로 수행될 수 있고, 사용자의 설정에 따라 자동으로 이루어질 수도 있다.

이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. 캡슐 내시경 장치에 있어서,
   외부로부터의 마그네틱 신호를 감지하는 마그네틱 센서; 및
   상기 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 상기 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 제어부를 포함하는 캡슐 내시경 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마그네틱 신호는 영구 자석에 의해 생성된 신호인 캡슐 내시경 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   인체 내의 대상 부위를 촬상하여 영상데이터를 생성하는 촬영부;
   상기 대상 부위를 조명하는 조명부; 및
   상기 촬영부를 통해 생성된 영상 데이터를 패킷화하여 패킷을 수신기(receiver)로 전송하는 전송부를 더 포함하는 캡슐 내시경 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기를 분석하여 제어대상 구성요소를 결정하는 캡슐 내시경 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기를 기설정된 적어도 하나의 크기 기준값과 비교하여 제어대상 구성요소를 결정하는 캡슐 내시경 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 크기에 따라 촬영부, 조명, 전원부, 패킷 송신부 중 하나로 제어대상 구성요소를 결정하는 캡슐 내시경 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱의 지속시간 또는 신호주파수를 분석하여 제어대상 구성요소의 동작을 제어하는 캡슐 내시경 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 지속시간 또는 신호주파수를 기설정된 적어도 하나의 지속시간 기준값 또는 주파수 기준값과 비교하여 제어대상 구성요소의 동작 제어 신호를 생성하는 캡슐 내시경 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 감지된 마그네틱 신호의 마그네틱 지속시간 또는 신호주파수에 따라, 장치 초기화, 캡슐 이동 속도 변화, 장치 턴온, 장치 턴 오프, 카메라 프레임 속도 변경, 조명 턴온, 조명 턴오프 중 하나를 지시하는 동작 제어 신호가 생성되는 캡슐 내시경 장치.
10. 캡슐 내시경 장치의 동작 방법에 있어서,
    마그네틱 센서를 이용하여 외부의 마그네틱 신호를 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 상기 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 단계를 포함하는 캡슐 내시경 장치의 동작 방법.
11. 캡슐 내시경 시스템에 있어서,
    인체 내의 대상 부위를 촬상하여 영상데이터를 생성하고, 상기 생성된 영상 데이터를 패킷화하여 생성된 프레임 패킷을 수신기로 전송하며, 마그네틱 센서를 통해 마그네틱 신호 생성 장치로부터의 마그네틱 신호를 감지하여 감지된 마그네틱 신호를 분석하여 분석된 신호에 따라 캡슐 내시경 장치 내의 제어대상 구성요소를 제어하는 캡슐 내시경 장치;
    상기 마그네틱 신호를 생성하는 마그네틱 신호 생성 장치; 및
    상기 캡슐 내시경 장치로부터 프레임 패킷을 수신하여 수신된 프레임 패킷을 기반으로 영상 데이터를 재생하는 수신기를 포함하는 캡슐 내시경 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마그네틱 신호 생성 장치는 마그네틱 신호를 발생시키기 위한 스위치를 포함하는 캡슐 내시경 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 마그네틱 신호 생성 장치는 영구 자석을 포함하는 캡슐 내시경 시스템.
14. 제 11 항에 있어서,
    상기 마그네틱 신호 생성 장치와 상기 수신기는 서로 통신하며, 상기 수신기는 상기 영상 데이터를 분석하여 상기 마그네틱 신호 생성 장치의 마그네틱 크기, 마그네틱 신호 지속시간 및 마그네틱 신호주파수 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 상기 마그네틱 신호 생성 장치로 전송하는 캡슐 내시경 시스템.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 영상 데이터의 복잡도를 기반으로 상기 마그네틱 신호 생성 장치의 마그네틱 크기, 마그네틱 신호 지속시간 및 마그네틱 신호주파수 중 적어도 하나를 제어하는 제어신호를 상기 마그네틱 신호 생성 장치로 전송하는 캡슐 내시경 시스템.
    

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