KR20190123554A - 회전날 생검 부재를 갖는 캡슐내시경 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전날 생검 부재를 갖는 캡슐내시경 및 이의 작동 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 캡슐내시경은 별도의 트리거 장치 없이 움직임을 제어할 수 있으면서, 소화기관 내 생체 조직의 채취 및 보관이 가능하므로, 일반 유선 내시경 및 추가적인 도구 등의 사용 없이도, 외부에서 자기장의 크기 및 방향만을 제어하여 보다 간편하게 생체 조직을 채취할 수 있다.

Description

회전날 생검 부재를 갖는 캡슐내시경{CAPSULE ENDOSCOPE WITH BIOPSY TOOL USING ROTATING BLADES}
본 발명은 회전날 생검 부재를 갖는 캡슐내시경 및 이의 작동 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 회전날 형태의 조직 채취 도구가 포함된 생검 부재를 갖는 캡슐내시경 및 이의 작동 시스템에 관한 것이다.
식도, 위, 소장 및 대장 등 소화기관의 내부에 존재하는 질환을 영상적으로 진단하는 방법으로 유선 내시경 장치가 이용될 수 있다. 하지만, 이러한 일반 유선 내시경은 구강 또는 항문을 통해 진입하기 때문에 환자로 하여금 고통을 수반하고, 마취 또는 수면을 유도하기 위한 약제의 부작용에 대한 위험이 존재한다.
이러한 문제를 보완하기 위해 개발된 캡슐내시경은 소화기관의 연동 운동에 의해 이동하여 인체 소화기관 내부를 촬영하고, 촬영된 정보를 통신을 통해 외부로 전달하여 의료진이 내부 병변을 판단할 수 있도록 한다.
그러나, 기존의 캡슐내시경은 운동에 대한 제어성이 없기 때문에 정확한 진단이 어려울 뿐만 아니라, 소화기관 내 조직검사를 하기 위해서는 일반 유선 내시경 및 추가적인 도구를 이용하여 조직을 채취해야만 하는 한계가 있다.
이에 따라, 소화기관 내 생체 조직의 채취 및 보관이 가능한 생검 부재를 갖는 무선 캡슐내시경에 관한 기술의 개발이 시급하다.
국내등록특허 제1851724호
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 별도의 동력원(트리거 장치) 없이도 움직임을 제어할 수 있으면서, 소화기관 내 생체 조직의 채취 및 보관이 가능한 생검 부재를 갖는 무선의 캡슐내시경을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 캡슐내시경의 작동 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 몸체(10); 및 몸체와 샤프트 축으로 고정되어 외부로부터 인가되는 자기장에 의해 독립적으로 움직이는 생검 부재(20)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 상기 몸체가 회전날 고정 자성체(110), 촬영부(120), 통신부(130) 및 배터리부(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 상기 회전날 고정 자성체가 몸체에 고정된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 생검 부재가 생체 조직을 채취하기 위하여 개방 또는 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 상기 생검 부재가 생체 조직을 채취하기 위한 생검 회전날(210), 생검 회전날에 결합된 자성체(220) 및 커버(230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 상기 생검 회전날의 일 측면에 채취된 생체 조직을 담지할 수 있는 요홈(211)이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 상기 요홈이 조직의 절삭이 가능하도록 그 둘레를 따라 칼날부(211(a))가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경은, 인체의 내부로 삽입되어 조직을 관찰하거나 채취하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경 작동 시스템은 하기의 단계를 포함한다.
제1항의 캡슐내시경을 목표 부위로 이동시키는 제1 단계;
목표 부위의 표면과 수직 방향으로 경사자계를 인가하는 제2 단계; 및
회전자계를 인가하는 제3 단계.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경 작동 시스템에서, 상기 제1 단계는 외부 자기장을 이용하여 캡슐내시경을 목표 부위로 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경 작동 시스템에서, 상기 제2 단계 및 제3 단계는 외부 자기장을 이용하여 자계를 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경 작동 시스템에서, 상기 외부 자기장은 인체의 외부에 설치되는 자기장 발생부로부터 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 회전날 생검 부재를 갖는 캡슐내시경 및 이의 작동 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 캡슐내시경은 별도의 트리거 장치 없이 움직임을 제어할 수 있으면서, 소화기관 내 생체 조직의 채취 및 보관이 가능하므로, 일반 유선 내시경 및 추가적인 도구 등의 사용 없이도, 외부에서 자기장의 크기 및 방향만을 제어하여 보다 간편하게 생체 조직을 채취할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생검 부재의 구동 원리를 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경의 이동 및 생검 부재의 생검 원리를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐내시경 내 생검 회전날에 결합된 자성체 및 몸체에 부착된 회전날 고정 자성체의 배치도이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)을 나타낸다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)은 몸체(10); 및 몸체(10)와 샤프트 축으로 고정되어 외부로부터 인가되는 자기장에 의해 독립적으로 움직이는 생검 부재(20)를 포함할 수 있다.
몸체(10)는 인체 내부로 삽입되기 때문에 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
몸체(10)는 회전날 고정 자성체(110), 촬영부(120), 통신부(130) 및 배터리부(140)를 포함할 수 있다.
회전날 고정 자성체(110)는 캡슐내시경(1)이 이동할 때 생검 부재(20)에 포함된 생검 회전날(210)이 회전하지 않도록 하는 역할을 하므로, 몸체(10)에 고정되어 있어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)이 인체 내부로 삽입되어 소화기관 내부로 이동하면 촬영부(120)에서 소화기관 내부를 촬영하고, 촬영된 정보는 통신부(130)를 통해 외부로 전달될 수 있다. 실시자는 전달된 정보를 이용하여 내부 병변을 판단할 수 있다.
생검 부재(20)는 몸체(10)와 고정되어 인체 내부로 삽입되기 때문에 몸체(10)의 원통 지름 이하의 지름 및 높이를 갖는 원기둥 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 생검 부재(20)의 구동 원리를 나타낸다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 생검 부재(20)는 생체 조직을 채취하기 위한 생검 회전날(210), 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220) 및 커버(230)를 포함할 수 있다.
생검 회전날(210)은 일 측면에 채취된 생체 조직을 담지할 수 있는 요홈(211)이 형성될 수 있다.
요홈(211)은 조직의 절삭이 가능하도록 그 둘레를 따라 형성된 칼날부(211(a))를 포함할 수 있다. 칼날부(211(a))는 절삭날이 형성되어 생검 회전날이 회전할 때 생체 조직을 절삭하면서 생체 조직이 요홈(211) 내로 삽입된다.
생검 회전날(210)은 생체 적합성을 지닌 금속 또는 경화성 수지 등의 비금속 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 채취된 조직을 일정 시간 동안 보관할 수 있게 하며, 이동 과정에서 생기는 오염 가능성을 배제할 수 있어 보다 효율적인 조직 검사를 가능하게 한다.
생검 회전날(210)은 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)와 몸체(10)에 부착된 회전날 고정 자성체(110) 사이의 인력에 의해, 캡슐내시경이 영상 진단 및 검진을 위하여 움직이는 동안에는 커버(230)로 닫혀있는 상태로 이동이 가능하다. 이동 후, 목표 병변 부위에서 병변 표면과 수직 방향으로 경사자계를 인가한 상태로 회전자계를 인가해 주면, 캡슐내시경(1)이 병변 부위에 밀착된 상태로 생검 회전날(210)이 회전하면서 조직을 채취할 수 있다. 조직 채취 과정은 도 3을 통하여 후술한다.
생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)는 외부로부터 인가되는 자기장으로 구동되므로, 캡슐내시경(1)의 이동을 위한 자성체로 직접적으로 활용할 수 있다(자성체의 배치는 도 4를 통하여 후술한다). 캡슐내시경(1)의 이동 및 생검을 하나의 자석으로 구동시킴으로써, 캡슐의 크기 및 배터리 소모를 줄일 수 있고, 캡슐내시경(1)을 제어하는데 있어서 조작의 편리성을 향상 시킬 수 있다.
생검 회전날(210)은 몸체(10)와 샤프트 축으로 고정되어 있으므로, 생검 회전날(210)의 회전 중심축을 기준으로 몸체(10)와 독립적으로 회전하는 움직임이 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)의 이동 및 생검 부재(20)의 생검 원리를 나타낸다.
도 3을 참고하면, 먼저, 외부 자기장을 제어하여 캡슐내시경(1)을 추진 또는 조향함으로써, 조직 채취를 위한 목표 병변(Lesion) 위치까지 캡슐내시경(1)을 이동시킨다(도 3의 ①). 캡슐내시경(1)이 조직 채취를 위한 목표 병변 위치에 도착하면, 경사자계를 병변 위치에 수직인 방향으로 인가하여 캡슐내시경(1)을 소화기관 내벽에 밀착시킨다(도 3의 ②). 캡슐내시경(1)이 소화기관 내벽에 밀착되면, 그 상태에서 회전자계를 인가하여 생검 회전날(210)을 회전시킨다. 이때, 요홈(211)의 둘레를 따라 형성된 칼날부(211(a))에 의해 조직이 절삭되어 요홈(211)의 내부로 들어가게 되고, 생검 회전날(210)은 커버(230)로 둘러싸여 있으므로, 절삭된 조직은 요홈의 내부에 보관된다(도 3의 ③).
종합하면, 외부 자기장을 제어하여 목표 병변 위치까지 캡슐내시경(1)을 이동시킨 후, 경사자계의 방향은 유지하면서 회전자계를 인가하게 되면, 캡슐내시경(1)이 소화기관 내벽에 밀착되어 움직임이 고정된 상태로 생검 회전날(210)이 회전하면서 요홈(211) 안쪽으로 들어온 조직을 절취할 수 있게 된다.
도 4는 실시예에 따른 캡슐내시경(1) 내 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220) 및 몸체(10)에 부착된 회전날 고정 자성체(110)의 다양한 배치도이다.
도 4를 참고하면, 외부 자기장으로 캡슐내시경(1)을 구동하기 위하여, 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)는 영구자석일 수 있으며, 하나 이상 포함될 수 있다.
구체적으로, 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)가 영구자석인 경우(도 4 (a) 내지 (d) 참고), 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)의 자화 방향은 캡슐내시경(1)의 길이 방향과 수직인 방향으로 또는 길이 방향으로 배치될 수 있으며, 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)는 회전 생검날(210) 회전중심축을 기준으로 캡슐내시경(1)의 길이 방향과 수직인 방향 또는 길이 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 상기 자화 방향은 내부 화살표로 표기하였으며, 영구자석의 내부에서는 자기장의 방향이 S 극(흰색으로 표시)에서 N 극(패턴으로 표시) 방향으로 형성된다.
회전날 고정 자성체(110)는 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)의 자화 방향에 따라서 배치될 수 있고, 영구자석 또는 금속 자성체일 수 있으며, 하나 이상 포함될 수 있다.
구체적으로, 회전날 고정 자성체(110)가 영구자석인 경우(도 4 (b) 및 (d) 참고), 회전날 고정 자성체(110)는 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)의 자화 방향에 반대 자화 방향을 갖는 배치로 구성되며, 이는 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)와 회전날 고정 자성체(110) 사이에 생성된 인력으로 캡슐내시경(1)이 이동할 때 생검 회전날(210)이 회전하지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
또한, 회전 고정 자성체(110)가 금속 자성체인 경우(도 4 (a) 및 (c) 참고), 생검 회전날(201)에 결합된 자성체와 회전 고정 자성체(110) 사이의 효과적인 인력 생성을 위하여 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220)의 자속 밀도가 높은 한쪽 극성(N 극 또는 S 극)에 편심되게 근접하여 배치될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 생검 부재(20)는 생검 회전날(210)에 결합된 자성체(220) 및 몸체(10)에 부착된 회전날 고정 자성체(110)의 배치에 따라 다양한 방향으로 회전이 가능하다. 이때, 자기장 제어 방법 측면에서, (a) 및 (b)의 배치 방식이 (c) 및 (d) 보다 공간 활용에 있어 보다 효율적일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)의 구동 제어를 위하여 제공되는 추진력 또는 조향력은 인체의 외부에 설치되는 자기장 발생부(미도시)에 의해서 제공될 수 있다. 자기장 발생부는 3차원 상에서 임의 방향으로 자기장을 발생시키는 기능을 한다.
자기장 발생부는 자화 전류로 일정한 자속을 발생시키게 되는 다양한 코일들의 조합으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 맥스웰 코일, 헬름홀츠 코일, 새들 코일, 일반적인 솔레노이드 코일 들의 조합일 수 있다. 각 코일의 자화 전류 크기와 방향을 제어하면 3차원 상의 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 캡슐 장치의 추진 구동 또는 조향 구동에 이용될 수 있다. [참고문헌: 등록특허 제10-1001291호, 등록특허 제10-1084722호, 등록특허 제10-1084720호, 등록특허 제10-1096532호, 등록특허 제10-1256408호, 등록특허 제10-1256409호]
본 발명의 실시예에 따른 캡슐내시경(1)은 생검 회전날(210)이 특정 방향으로 회전하는 경우에만 절삭력이 보장받도록 생검 부재(20)가 구비된다. 또한, 생검 부재(20)는 생검 회전날(210)의 회전 구동만으로 생체 조직을 채취할 수 있도록 구성되므로 별도의 엑추에이터(actuator), 트리거 등의 장치가 구비되지 않아 캡슐내시경의 소형화가 가능하다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 캡슐내시경
10: 몸체 20: 생검 부재
110: 회전날 고정 자성체 210: 생검 회전날
120: 촬영부 211: 요홈
130: 통신부 211(a): 칼날부
140: 배터리부 220: 자성체
230: 커버

Claims (12)

  1. 몸체(10); 및 몸체와 샤프트 축으로 고정되어 외부로부터 인가되는 자기장에 의해 독립적으로 움직이는 생검 부재(20)를 포함하는 캡슐내시경(1).
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 회전날 고정 자성체(110), 촬영부(120), 통신부(130) 및 배터리부(140)를 포함하는, 캡슐내시경.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전날 고정 자성체는 몸체에 고정된 것인, 캡슐내시경.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 생검 부재는 생체 조직을 채취하기 위하여 개방 또는 폐쇄되는 것인, 캡슐내시경.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 생검 부재는 생체 조직을 채취하기 위한 생검 회전날(210), 생검 회전날에 결합된 자성체(220) 및 커버(230)를 포함하는, 캡슐내시경.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 생검 회전날은 일 측면에 채취된 생체 조직을 담지할 수 있는 요홈(211)이 형성된 것인, 캡슐내시경.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 요홈은 조직의 절삭이 가능하도록 그 둘레를 따라 칼날부(211(a))가 형성된 것인, 캡슐내시경.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 캡슐내시경은 인체의 내부로 삽입되어 조직을 관찰하거나 채취하는 것인, 캡슐내시경.
  9. 하기의 단계를 포함하는 캡슐내시경 작동 시스템.
    제1항의 캡슐내시경을 목표 부위로 이동시키는 제1 단계;
    목표 부위의 표면과 수직 방향으로 경사자계를 인가하는 제2 단계; 및
    회전자계를 인가하는 제3 단계.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 단계는 외부 자기장을 이용하여 캡슐내시경을 목표 부위로 이동시키는 것인, 캡슐내시경 작동 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제2 단계 및 제3 단계는 외부 자기장을 이용하여 자계를 인가하는 것인, 캡슐내시경 작동 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 외부 자기장은 인체의 외부에 설치되는 자기장 발생부로부터 제공되는 것인, 캡슐내시경 작동 시스템.
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