KR20210019338A

KR20210019338A - 캡슐 내시경, 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치 및 캡슐 내시경 제어 방법

Info

Publication number: KR20210019338A
Application number: KR1020190098405A
Authority: KR
Inventors: 배정현; 선우명훈
Original assignee: 아주대학교산학협력단
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-02-22
Also published as: US20210045621A1; KR102292404B9; KR102292404B1

Abstract

캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치가 캡슐 내시경을 제어하는 방법으로서, 캡슐 내시경이 촬영한 임의의 소화기관에 대한 소화기관 이미지를 수신하면, 소화기관 이미지로부터 소화기관에 병변이 검출되었는지 판단한다. 병변의 검출 여부, 임의의 소화기관이 미리 설정된 관심 영역인지 여부에 따라, 캡슐 내시경이 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 캡슐 내시경으로 전송하여, 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 임의의 소화기관이 촬영되도록 제어한다.

Description

캡슐 내시경, 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치 및 캡슐 내시경 제어 방법{Capsule endoscope, Receiver interworking with capsule endoscope and method for control of capsule endoscope}

본 발명은 캡슐 내시경, 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치 및 캡슐 내시경 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 의료용 캡슐 내시경은 인체 내부에서 수집한 정보를 외부의 시스템으로 전송하는 과정에서, 디지털/베이스밴드(digital/baseband)의 송수신 불균형에도 불구하고, 동일한 동작 주파수를 사용하기 때문에 불필요한 전력 소모가 발생한다.

이를 해결하기 위해, RF 통신 방식이 아닌 사람 몸을 매질로 한 HBC(Human Body Communication) 통신 방식을 사용하는 캡슐 내시경이 개발되었다. HBC 통신 방식은 RF 통신 방식보다 저전력으로 동작하기 때문에 오랜 시간 동안 인체 내부의 이미지를 수집할 수 있다. 그러나, HBC 통신 방식은 낮은 대역폭으로 인해, 고화질의 영상 정보 전송이 불가능하다.

또한, 개발된 캡슐 내시경은 병변 검출을 실패할 확률이 20 ~ 30%에 달한다. 캡슐 내시경은 소화기관의 연동 운동에 의해서만 이동하기 때문에, 장시간 송수신기 동작을 위해서 저전력 설계가 필수적이다. 연동 운동이 좋은 10대부터 30대까지는 약 10시간 이내에 검사가 가능하지만, 60대 이상의 노인들은 최대 24까지 검사 시간이 필요하다. 그러나 캡슐 내시경의 크기 제한으로 배터리 용량이 충분하지 않기 때문에, 캡슐 내시경이 더 이상 동작하지 못하여 병변 검출에 실패할 확률이 늘어나게 된다.

또한, 캡슐 내시경은 일정한 속도(예를 들어, 2~3 fps)로 영상을 촬영하고, 좁은 시야 각으로 촬영하기 때문에 충분한 병변 영상 확보가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 캡슐 내시경이 인체를 통과하며 통신을 하기 때문에, 연집 오류가 발생할 확률이 높다.

따라서, 본 발명은 환자의 병력과 실시간 병변 존재 여부에 따라 다중 모드 촬영을 지원하는 캡슐 내시경, 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치 및 캡슐 내시경 제어 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치가 상기 캡슐 내시경을 제어하는 방법으로서,

상기 캡슐 내시경이 촬영한 임의의 소화기관에 대한 소화기관 이미지를 수신하는 단계, 상기 소화기관 이미지로부터 상기 소화기관에 병변이 검출되었는지 판단하는 단계, 병변의 검출 여부, 상기 임의의 소화기관이 미리 설정된 관심 영역인지 여부에 따라, 상기 캡슐 내시경이 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 제어 신호를 상기 캡슐 내시경으로 전송하여, 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 상기 임의의 소화기관이 촬영되도록 제어하는 단계를 포함한다.

상기 복수의 모드 중 제1 모드의 초당 프레임 수는 제2 모드의 초당 프레임 수보다 많은 수로 상기 소화기관을 촬영하는 모드이고, 상기 제2 모드의 초당 프레임 수는 상기 제1 모드의 초당 프레임 수보다는 적은 수이고, 제3 모드의 초당 프레임 수보다는 많은 수로 소화기관을 촬영하는 모드일 수 있다.

상기 제1 모드의 초당 프레임 수는 10fps(Frame per Second)이고, 상기 제2 모드의 초당 프레임 수는 5fps이며, 상기 제3 모드의 초당 프레임 수는 1fps일 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출된 것으로 확인하면, 상기 캡슐 내시경이 제1 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않았다면, 상기 임의의 소화기관이 미리 설정된 관심 영역인지 확인하는 단계, 그리고 상기 임의의 소화기관이 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제2 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 관심 영역은 소장, 환자의 개인 병력 정보, 그리고 환자에 의해 선택된 소화기관을 포함할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 임의의 소화기관이 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제3 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치로서,

상기 캡슐 내시경과 연동하여, 상기 캡슐 내시경으로부터 영상 신호를 수신하고, 상기 영상 신호를 토대로 결정된 상기 캡슐 내시경의 모드를 제어하는 제어 신호를 상기 캡슐 내시경으로 전송하는 인터페이스, 상기 영상 신호를 토대로 상기 캡슐 내시경이 촬영한 임의의 소화기관의 소화기관 이미지를 분석하는 이미지 분석부, 그리고 상기 이미지 분석부가 분석한 소화기관 이미지의 분석 결과, 그리고 외부로부터 입력된 관심 영역을 토대로, 상기 캡슐 내시경이 동작할 모드를 결정하는 모드 결정부를 포함한다.

상기 모드 결정부는, 상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되면, 상기 캡슐 내시경이 제1 모드로 동작되도록 결정할 수 있다.

상기 모드 결정부는, 상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않고, 상기 임의의 소화기관이 상기 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제2 모드로 동작되도록 결정할 수 있다.

상기 모드 결정부는, 상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않고, 상기 임의의 소화기관이 상기 관심 영역에 해당하지 않으면, 상기 캡슐 내시경이 제3 모드로 동작되도록 결정할 수 있다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 캡슐 내시경으로서,

캡슐 내시경과 연동한 수신 장치로부터 캡슐 내시경의 모드 정보를 포함하는 제어 신호를 수신하는 제1 통신 모듈, 상기 수신 장치로 캡슐 내시경이 촬영한 소화기관 이미지를 전송하는 제2 통신 모듈, 상기 모드 정보를 토대로 소화기관의 이미지를 촬영하는 이미지 수집 모듈, 상기 제1 통신 모듈이 수신한 모드 정보를 토대로 상기 이미지 수집 모듈이 상기 소화기관의 이미지를 촬영하도록 제어하고, 상기 이미지 수집 모듈이 촬영한 소화기관 이미지를 암호화 처리하는 제어 모듈, 그리고 상기 제1 통신 모듈, 제2 통신 모듈, 이미지 수집 모듈, 그리고 제어 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈을 포함한다.

상기 제1 통신 모듈은 402MHz 대역에서부터 405MHz 대역 사이의 주파수 대역으로 제어 신호를 수신하고, 상기 제2 통신 모듈은 420MHz 대역에서부터 450MHz 대역 사이의 주파수 대역으로 암호화된 상기 소화기관 이미지를 상기 수신 장치로 송신할 수 있다.

상기 이미지 수집 모듈은, 상기 소화기관을 제1 위치에서 촬영하는 제1 이미지 수집 모듈과, 상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 상기 소화기관을 촬영하는 제2 이미지 수집 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 캡슐 내시경은 병변 존재 여부에 따라 다중 모드 촬영을 지원하기 때문에, 불필요한 전력 소모를 줄여줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경을 이용하는 환경의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 패킷 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 수신 장치의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 수신 장치가 제어 신호를 생성하는 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경 및 캡슐 내시경의 전력 제어 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경을 이용하는 환경의 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 환자가 복용하는 캡슐 내시경(100), 캡슐 내시경(100)이 수집한 정보를 송수신하거나, 캡슐 내시경으로의 제어 신호를 중계하는 수신 장치(200) 및 캡슐 내시경(100)이 수집한 정보를 처리하는 정보 처리 시스템(300)을 포함하여 환경이 형성된다.

캡슐 내시경(100)은 캡슐 형태로써, 환자가 캡슐 내시경(100)을 삼켜 인체(10) 내 소화 기관(20)의 영상을 촬영할 수 있도록 작은 크기로 구현된다. 본 발명의 실시예에서는 캡슐 내시경(100)의 크기를 어느 하나의 수치로 한정하지 않는다.

환자가 캡슐 내시경(100)을 삼키면, 캡슐 내시경(100)은 소화 기관(20)을 따라 식도에서 항문까지 이동하면서, 캡슐 내시경(100) 내에 구비된 카메라가 소화 기관(20)의 내부를 촬영한다. 여기서, 캡슐 내시경(100) 내에 구비된 카메라의 종류를 어느 하나의 종류로 한정하지 않는다.

캡슐 내시경(100)은 소화 기관(20)의 내부를 촬영한 소화기관 이미지를 영상신호로 생성한다. 그리고, 생성한 영상신호를 인체(10)를 전도체로 하는 인체 전도 방식을 이용하여 수신 장치(200)로 송신한다. 여기서, 인체 전도 방식은 이미 알려진 통신 방식으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

캡슐 내시경(100)이 송신한 영상 신호는 환자의 인체 외부에 있는 수신 장치(200)로 전송된다. 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)으로부터 수신한 영상 신호를 소화기관 영상으로 복원한다. 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)에서 촬영이 완료될 때까지, 캡슐 내시경(100)으로부터 영상 신호를 수신하고, 소화기관 영상을 저장한다.

또한, 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)으로, 캡슐 내시경(100)이 인체 내에서 멀티 모드로 동작하도록 제어 신호를 전송한다. 본 발명의 실시예에서는 멀티 모드로 고속 모드(fast mode), 정규 모드(normal mode), 그리고 저속 모드(slow mode) 중 어느 하나로 동작하도록 제어 신호를 전송한다. 이에 대해서는 이후 상세히 설명한다.

수신 장치(200)는 저장한 소화기관 영상을 정보 처리 시스템(300)으로 전송한다. 수신 장치(200)와 정보 처리 시스템(300) 사이는 소화기관 영상을 송수신하기 위해 유선 통신 방식이나 블루투스와 같은 중단거리 무선 통신 방식으로 연결된다.

정보 처리 시스템(300)은 수신 장치(200)로부터 수신한 소화기관 영상을 프레임 단위로 재생할 수 있다.

또한, 정보 처리 시스템(300)은 수신 장치(200)로 환자의 병력 정보를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 정보 처리 시스템(300)이 환자의 병력 정보를 수신 장치(200)로 제공함으로써, 캡슐 내시경(100)이 정규 모드로 소화기관 영상을 촬영하도록 제어할 수도 있고, 병력 정보를 취급하는 별도의 서버(도면 미도시)에서 수신 장치(100)로 제공할 수도 있다.

또한, 정보 처리 시스템(300)은 사용자가 환자의 소화기관 중 일부의 소화기관을 관심 영역으로 설정하면, 설정한 관심 영역에 대한 정보를 수신 장치(200)로 전달한다.

이러한 환경에서, 캡슐 내시경(100)의 구조에 대해 도 2를 참조로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 캡슐 내시경(100)은 통신 모듈(110), 제어 모듈(120), 및 이미지 수집 모듈(130)을 포함한다.

통신 모듈(110)은 제1 통신 모듈(111)과 제2 통신 모듈(112)을 포함한다. 제1 통신 모듈(111)은 수신 장치(200)로부터 전송된 신호를 캡슐 내시경(100)이 수신할 때 사용하고, 제2 통신 모듈(112)은 캡슐 내시경(100)이 수신 장치(200)로 신호를 전송할 때 사용한다.

캡슐 내시경(100)은 MICS(Medical Device Radio communication Service) 대역(402 ~ 405 MHz)의 사용을 허가 받은 의료 기기이다. 하지만, 허가 받은 MICS 대역만 사용해서는 충분한 화질의 의료 이미지 전송이 어렵다. QVGA(320x240)급 10 bit Bayer filter 방식의 CMOS 이미지 센서를 사용하면, 미 가공 의료 이미지(raw medical image) 한 장의 크기가 0.7Mbit이다.

캡슐 내시경의 CMOS 이미지 센서의 시야 각은 140 ~ 160도에 불과하기 때문에, 최소 2개 이상의 이미지 센서가 필요하다. 또, 병변이 검출 될 경우 초당 10 fps의 촬영을 하기 위해서는, 최소 7 Mb/s로 이미지를 전송할 수 있는 대역폭이 필요하다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경(100)의 통신 모듈(110)은 MICS 대역뿐만 아니라, 또 다른 대역을 추가로 사용하는 것을 예로 하여 설명한다. 본 발명의 실시예에서는 또 다른 대역으로 IEEE 802.15.6 WBAN에서 권장하는 420 ~ 450 MHz 대역을 예로 하여 설명한다.

캡슐 내시경(100)의 경우 체내에서 체외로는 많은 데이터가 전송되지만, 체외에서 체내로 송신되는 정보의 양이 많지 않은 비대칭형 구조이다. 그러므로, 제1 대역인 402 ~ 405 MHz 대역은 신호 수신을 위해 제1 통신 모듈(111)에서 사용한다. 그리고 420 ~ 450 MHz 대역은 캡슐 내시경(100)이 체외로 영상 신호를 송신하기 위해 제2 통신 모듈(112)에서 사용하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

제1 통신 모듈(111)은 수신 장치(200)로부터 제어 신호를 수신한다. 여기서 제어 신호는 영상 촬영 요청 신호, 또는 캡슐 내시경(100)에 대한 모드 변경 제어 신호를 포함한다. 모드 변경 제어 신호는 캡슐 내시경(100)의 위치 또는 병변 유무에 따라 캡슐 내시경(100)이 인체 내에서 멀티 모드로 동작하도록 제어하는 신호이다.

본 발명의 실시예에서는 제어 신호에 따라 캡슐 내시경(100)이 고속 모드, 정규 모드, 저속 모드 중 어느 하나로 동작하도록 한다.

여기서 고속 모드는 병변이 검출되었을 때, 10fps로 병변이 검출된 소화 기관의 이미지를 촬영하여 충분한 병변 이미지를 확보하기 위한 모드이다.

정규 모드는 캡슐 내시경(100)이 소장을 촬영하고 있거나, 병력이 있는 소화 기관을 촬영하는 경우, 또는 사용자에 의해 입력된 별도의 관심 소화 기관과 같이 관심 영역을 촬영하는 경우, 5fps로 소화 기관을 촬영하여 이미지를 확보하도록 하는 모드이다. 소장은 일반 내시경 장비의 접근이 어려워 소장 질환 진단이 다른 소화 기관에 비해 어렵기 때문에, 본 발명의 실시예에 따라 정규 모드로 촬영할 경우, 소장 내부의 이미지를 충분히 확보할 수 있다.

저속 모드는 위, 식도, 대장 등 정규 모드로 촬영하지 않은 나머지 소화기관들을 1fps로 촬영하여 이미지를 확보하도록 하는 모드이다.

제2 통신 모듈(112)은 제2 대역의 주파수를 사용하며, 캡슐 내시경(100)이 촬영하여 암호화한 영상 신호를 수신 장치(200)로 전송한다.

제1 통신 모듈(111)이 제1 대역을 통해 수신 장치(200)로부터 제어 신호를 수신하면, 제어 모듈(120)은 이미지 수집 모듈(130)이 소화 기관의 소화기관 이미지를 촬영하도록 제어한다. 제어 모듈(120)은 수신 장치(200)로부터 신호를 수신하는 수신 모듈과, 수신 장치(200)로 신호를 전송하는 송신 모듈로 구분할 수 있다.

수신 모듈은 수신 장치(200)가 생성한 제어 신호를 수신하여, 캡슐 내시경(100)의 이미지 촬영 모드를 변경, 이미지 수집 모듈(130)이 환자의 소화기관 이미지를 촬영하도록 한다. 그리고 송신 모듈은 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화기관 이미지를 이용하여 생성한 영상 신호를 수신 장치(200)로 전송한다.

본 발명의 실시예에서는 이미지 수집 모듈(130)이 제1 이미지 수집 모듈(131)과 제2 이미지 수집 모듈(132)로 구성되는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

제1 이미지 수집 모듈(131)은 캡슐 내시경(100)의 제1 위치에서 체내 이미지를 수집하고, 제2 이미지 수집 모듈(132)은 캡슐 내시경(100)의 제2 위치에서 소화기관 이미지를 수집한다. 본 발명의 실시예에 따른 제1 이미지 수집 모듈(131)과 제2 이미지 수집 모듈(132)은 CMOS 이미지 센서를 사용하고, 하나의 CMOS 이미지 센서의 시야 각은 140 ~ 160에 해당한다.

따라서, 두 개의 이미지 수집 모듈(131, 132)을 통해 소화기관 전체의 이미지를 수집할 수 있도록 한다. 이를 위해, 제1 이미지 수집 모듈(131)과 제2 이미지 수집 모듈(132)은 상호 시야 각이 겹쳐지지 않는 위치에 설치되며, 설치 위치를 어느 하나로 한정하지 않는다.

저장 모듈(140)은 캡슐 내시경(100)이 소화기관을 이동하면서 촬영이 완료될 때까지 소화기관 영상을 저장한다. 저장된 영상은 통신 모듈(110)을 통해 미리 설정된 주기에 수신 장치(200)로 전송될 수도 있고, 캡슐 내시경(100)이 체외로 배출된 후 저장 모듈(140)에 저장된 소화기관 영상을 데이터 처리 시스템(300)으로 유선 통신 방식으로 옮길 수도 있다.

전원 공급 모듈(150)은 캡슐 내시경(100)에 전원을 공급한다. 본 발명의 실시예에서는 전원 공급 모듈(150)의 형태를 어느 하나로 한정하지 않는다.

수신 장치(200)가 생성한 제어 신호를 토대로 체내 이미지 촬영 모드를 변경하거나, 수집한 소화기관 이미지를 처리하는 제어 모듈(120)의 구조에 대해 도 3을 참조로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈의 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(120)은 프론트엔드(front-end)(121), 수신 장치(200)로 신호를 전송하는 송신 신호 처리 모듈(122)과, 수신 장치(200)로부터 수신한 신호를 처리하는 수신 신호 처리 모듈(123), 그리고 컨트롤러(124)와 클럭 관리 모듈(125)로 구성된다.

프론트엔드 모듈(121)은 제1 통신 모듈(111)로부터 무선(RF) 신호를 수신하면, 이를 FSK(Frequency Shift Keying) 복조하여 I/Q 신호로 생성한다. 프론트엔드 모듈(121)이 RF 신호를 I/Q 신호로 생성하는 방법은 다양하므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

또한, 프론트엔드 모듈(121)은 캡슐 내시경(100)에서 수신 장치(200)로 전송할 암호화된 소화기관 이미지를 FSK로 변조하여 이진 디지털 시퀀스(Digit binary sequence) 형태의 영상 신호로 전송한다. 프론트엔드 모듈(121)이 암호화된 소화기관 이미지를 변조하여 영상 신호로 생성하는 방법은 다양한 방식으로 구현될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

송신 신호 처리 모듈(122)은 두 개의 이미지 수집 모듈(131, 132)이 각각 수집한 소화기관 이미지를 제1 암호화 모듈과 제2 암호화 모듈을 통해 암호화한다. 암호화된 소화기관 이미지는 BCH(Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) 인코더에서 인코딩하여 패리티 코드들을 생성한다.

이때, B 캡슐 내시경(100)에서 영상 신호를 전송하기 위한 전력을 최소화하기 위하여, BCH 인코더가 암호화된 소화기관 이미지를 인코딩하기 전에 계산된 단축 비트(Shortening Bit)를 입력으로 받는다. 단축 비트는 프레임당 코드워드 수에 BCH 정보 비트를 곱한 후, 프레임당 비트를 뺀 값으로 계산하는 것을 예로 하여 설명한다. 여기서, 프레임당 코드워드 수는 한 프레임에서 사용되는 비트 수를 BCH 코드의 정보 비트로 나누어 구하며, 코드워드 수를 계산하는 방법이나 단축 비트를 계산하는 방법을 어느 하나로 한정하지 않는다.

BCH 인코더가 입력된 단축 비트와 암호화된 소화기관 이미지를 인코딩하여 패리티 코드들을 생성하면, 신호 전송 시 불필요한 비트인 단축 비트가 포함된 상태가 된다. 따라서, BCH 인코더에서 출력된 패리티 코드에서 단축 비트를 제거한 후 인터리버로 전달한다.

한편, 송신 신호 처리 모듈(122)은 영상 신호에 헤더를 삽입하기 위하여 15비트의 데이터 유닛의 PHY 헤더를 생성한다. PHY 헤더를 생성하는 방법이나, PHY 헤더의 비트 수는 어느 하나로 한정하지 않는다.

이때, PHY 헤더를 에러로부터 보호하기 위해, CRC(Cyclic Redundancy Check) 인코더는 PHY 헤더에 4 비트의 패리티 비트를 추가한다. 그리고 패리티 비트가 추가된 헤더는 단축 BCH 인코더를 통과하면서 12 비트의 패리티 비트를 더 추가한다.

단축 비트가 제거된 패리티 코드와 패리티 비트들이 추가된 헤더를 수신한 인터리버는 수신한 영상 신호를 채널 인터리빙을 수행하고, 스크램블러에서 비트들을 랜덤하게 배열하여 영상 신호로 생성한다. 생성된 영상 신호는 헤더, 암호화된 프레임 바디, BCH 패리티 순서로 송신 장치(200)로 1비트씩 전송된다. 영상 신호의 패킷 구조에 대해서는 이후 설명한다.

수신 신호 처리 모듈(123)은 프론트엔드 모듈(121)에서 FSK 복조된 I/Q 신호를 수신한다. Decision은 I 신호와 Q 신호의 위상 차이를 탐지하여, 디지털 신호로 바꾼다. Decision이 I 신호와 Q 신호의 위상 차이를 탐지하는 방법, I/Q 신호를 디지털 신호로 변환하는 방법은 이미 알려진 것으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

수신 신호 처리 모듈(123)의 프리앰블 코릴레이터(Preamble Correlator)는 변환된 디지털 신호의 프리앰블이 유효한 프리앰블인지 확인한다. 본 발명의 실시예에서는 유효한 프리앰블로 IEEE 802.15.6 WBAN에서 권장하는 Kasami preamble을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.

수신 신호 처리 모듈(123)은 디지털 신호의 프리앰블이 유효한 프리앰블인 것으로 확인하면, 디스크램블러(Descrambler)가 FSK 복조 신호의 주기성을 제거한다. 그리고 디인터리버(Deinterleaver)와 BCH 복호기는 인체를 매질로 통과할 때 발생 가능한 연집 오류를 정정한다.

연집 오류가 정정된 신호는 제어 신호로서 컨트롤러(124)로 전달된다. 제어 신호는 캡슐 내시경(100)이 어떤 모드로 동작할지를 지시하는 신호이다.

컨트롤러(124)는 수신 신호 처리 모듈(123)로부터 수신한 제어 신호를 토대로 이미지 수집 모듈(130)이 환자의 체내 이미지를 촬영하도록 제어한다.

클럭 관리 모듈(125)은 수신 장치(200)에서 분석한 패킷 정보를 토대로, 컨트롤러(124)를 통해 시스템 주파수(20 MHz)를 분주하여 송신 신호 처리 모듈(122)로 전달한다. 이때, 본 발명의 실시예에서는 시스템 주파수를 1 MHz(저속 모드), 5 MHz(정규 모드), 10 MHz(고속 모드)로 각각 분주하여 송신 장치에 전달한다.

한편, 캡슐 내시경(100)에서 수신 장치(200)로 송신하는 패킷의 구조에 대해 도 4를 참조로 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 패킷 구조를 나타낸 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 캡슐 내시경(100)의 패킷은 송신 신호 처리 모듈(121)은 전송 순서에 따라 SHR, PLCP, 그리고 PSDU를 각각 1 비트씩 전송한다.

SHR은 수신 장치(200)에서 캡슐 내시경(100)에서 전송하는 패킷을 탐지할 수 있도록 프리앰블과 SFD(Start Frame Delimiter)로 구성된다. SHR이 수신 장치(200)로 전송된 후, PLCP가 전송된다.

송신 신호 처리 모듈(121)은 PLCP의 PHY 헤더를 에러로부터 보호하기 위해, CRC 블록을 통과하면서 4개의 패리티를 추가하고, 단축 BCH 부호기를 통과하면서 12개의 패리티를 추가한다. 송신 신호 처리 모듈(121)은 연결된 PLCP에 32개의 단출 비트를 추가하여, 수신 장치(200)로 1 비트씩 전송한다. 이때, 단축 비트는 전부 0으로 삽입된다.

송신 신호 처리 모듈(121)은 수신 장치(200)로 전송되고 있는 프레임이 PSDU의 몇 번째 프레임인지 표기하는 MAC 헤더를 가장 먼저 전송한다. 그리고 나서 송신 신호 처리 모듈(121)은 2개의 이미지 수집 모듈(131, 132)로부터 촬영 이미지를 받아, 각각 AES에서 암호화한 뒤, 암호화된 프레임 바디(Encrypted Frame Body)를 전송한다.

이후, 미리 설정된 BCH 인코딩 알고리즘을 통해, 단축 BCH 코드에서 12비트의 패리티를 추가하여 병렬로 수신 장치(200)로 전송한다.

다음은, 캡슐 내시경(100)이 어떤 모드로 동작할지 결정하는 수신 장치(200)의 구조와, 수신 장치(200)가 제어 신호를 생성하는 방법에 대해 도 5 및 도 6을 참조로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치의 구조도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 수신 장치(200)는 인터페이스(210), 이미지 분석부(220), 저장부(230), 그리고 모드 결정부(240)를 포함한다.

인터페이스(210)는 캡슐 내시경(100)과 연동하여, 캡슐 내시경(100)으로 제어 신호를 전송하거나, 캡슐 내시경(100)이 수집한 영상 신호를 수신한다. 또한, 인터페이스(210)는 데이터 처리 장치(300)로부터 캡슐 내시경(100)을 삼킨 환자의 환자 병력 정보도 수신한다.

이미지 분석부(220)는 인터페이스(210)를 통해 수신한 영상 신호를 분석한다. 그리고 이미지 분석부(220)는 분석한 영상 신호를 토대로, 영상이 촬영된 소화기관에 병변이 있는지, 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화 기관이 어떤 소화기관인지를 판단한다.

이를 위해, 이미지 분석부(220)는 저장부(230)에 저장되어 있는 소화기관들 각각의 특성 정보 그리고 환자의 개인 병력 정보를 전달받아, 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화기관의 종류를 판단한다. 이미지 분석부(220)가 소화기관들 각각의 특성 정보를 토대로 촬영된 소화 기관의 종류를 판단하는 방법, 소화기관들 각각의 특성 정보나 개인 병력 정보는 다양한 형태로 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법이나 하나의 정보 형태로 한정하지 않는다.

또한, 이미지 분석부(220)는 분석한 이미지 또는 인터페이스(210)를 통해 수신한 영상 신호를 데이터 처리 장치(300)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 그리고 이미지 분석부(220)가 분석한 결과 병변이 있는 것으로 확인하면, 분석 결과를 모드 결정부(240)로 전달한다. 이와 동시에, 분석된 결과를 검증하기 위하여 데이터 처리 장치(300)로 병변이 있는 것으로 확인한 병변 확인 이미지를 데이터 처리 장치(300)로 전송한다.

모드 결정부(240)는 저장부(230)에 저장되어 있는 환자의 개인 병력 정보, 이미지 분석부(220)가 분석하거나 외부로부터 입력되는 병변 유무에 대한 정보를 토대로, 캡슐 내시경(100)이 어떤 모드로 체내 이미지를 촬영할지 모드를 결정한다.

즉, 모드 결정부(240)는 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화 기관에 병변이 있는 것으로 분석되었다면, 캡슐 내시경(100)이 고속 모드로 동작하도록 모드를 결정한다.

모드 결정부(240)는 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화 기관이 소장이거나, 저장부(330)에 저장된 개인 병력 정보를 토대로 병력이 있는 소화 기관을 촬영하였다면 정규 모드로 동작하도록 모드를 결정한다.

모드 결정부(240)는 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화 기관이 정규 모드로 설정된 소화 기관 이외의 기관들(예를 들어, 위, 대장, 식도 등)이라면, 저속 모드로 동작하도록 모드를 결정한다.

모드 결정부(240)가 결정한 캡슐 내시경(100)의 모드는, 제어 신호로 생성되어 인터페이스(210)를 통해 캡슐 내시경(100)으로 전송된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 수신 장치가 제어 신호를 생성하는 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)이 초기화되고, 데이터 처리 시스템(300)을 통해 사용자가 관심 영역을 설정하거나 개인 병력 정보를 토대로 관심 영역이 설정되면, 캡슐 내시경(100)으로 전송할 제어 신호를 송출한다(S100).

본 발명의 실시예에서는 처음 송출되는 제어 신호로 저속 모드가 설정되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 식도가 관심 영역에 해당한다면 정규 모드의 제어 신호가 전송될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 병변의 유무, 개인 병력 정보들을 고려하여 수신 장치(200)에서 캡슐 내시경(100)이 체내 3가지 모드로 동작하게 지시한다.

첫 번째 모드는 병변이 검출되었을 때 캡슐 내시경(100)이 10 fps로 체내 이미지를 촬영하도록 하는 고속 모드이다. 두 번째 모드는 소장, 또는 환자의 병력이 있는 소화기관을 지날 때 5 fps로 이미지를 촬영하도록 하는 정규 모드이다. 마지막 모드는 위나 식도, 대장 등 위에서 설정되지 않은 다른 소화기관을 지날 때, 1 fps로 이미지를 촬영하도록 하는 저속 모드이다.

고속 모드는 병변을 검출하였을 때 캡슐 내시경이 10 fps로 병변 이미지를 촬영하여 충분한 병변 사진을 확보한다. 정규 모드는 병변이 존재하지는 않지만, 과거 병력이 있던 소화 기관 이거나, 가족력이 있어 유심히 촬영이 필요한 부분을 5 fps로 촬영한다. 마지막으로, 저속 모드는 대부분 동작하는 모드로 1 fps로 동작하여 캡슐 내시경(100)의 전력 소모를 최소화 한다.

캡슐 내시경(100)이 설정된 모드로 소화기관 이미지를 전송하면, 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화기관 이미지를 수신한다(S110). 수신 장치(200)는 수신한 소화기관 이미지를 분석하여, 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화기관에 병변이 검출되었는지 확인한다(S120).

만약 병변이 검출되었다면, 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)이 고속 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성하여 전송한다(S140). S120 단계에서 확인한 결과 병변이 검출되지 않았다면, 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)이 촬영한 소화기관이 관심 영역에 해당하는 소화기관인지 확인한다(S130).

본 발명의 실시예에서는 관심 영역을 소장 그리고 과거 병력이 있던 소화 기관, 가족력이 있어 촬영이 필요하다고 사용자에 의해 선택된 소화 기관들이다. 수신 장치(200)는 캡슐 내시경(100)이 관심 영역의 이미지를 촬영한 것으로 확인하면, 캡슐 내시경(100)이 정규 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성한다(S150). 그러나, 관심 영역 이외의 소화 기관을 촬영한 것으로 확인하면, 수신 장치(200)는 저속 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성한다(S160).

이와 같이, 환자의 병력과 병변 존재 여부에 따라 캡슐 내시경(100)이 다중 모드로 촬영하도록 제어함으로써, 소화기관의 촬영을 위한 불필요한 전력 소모를 줄일 수 있다. 그리고 관심 영역에 대해서는 선명한 이미지를 수집할 수 있으므로 병변 검출 여부를 판단할 때 정확도를 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치가 상기 캡슐 내시경을 제어하는 방법으로서,
상기 캡슐 내시경이 촬영한 임의의 소화기관에 대한 소화기관 이미지를 수신하는 단계,
상기 소화기관 이미지로부터 상기 소화기관에 병변이 검출되었는지 판단하는 단계,
병변의 검출 여부, 상기 임의의 소화기관이 미리 설정된 관심 영역인지 여부에 따라, 상기 캡슐 내시경이 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 동작하도록 제어 신호를 생성하는 단계, 그리고
상기 제어 신호를 상기 캡슐 내시경으로 전송하여, 상기 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드로 상기 임의의 소화기관이 촬영되도록 제어하는 단계
를 포함하는 캡슐 내시경 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 모드 중 제1 모드의 초당 프레임 수는 제2 모드의 초당 프레임 수보다 많은 수로 상기 소화기관을 촬영하는 모드이고,
상기 제2 모드의 초당 프레임 수는 상기 제1 모드의 초당 프레임 수보다는 적은 수이고,
제3 모드의 초당 프레임 수보다는 많은 수로 소화기관을 촬영하는 모드인 캡슐 내시경 제어 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 모드의 초당 프레임 수는 10fps(Frame per Second)이고, 상기 제2 모드의 초당 프레임 수는 5fps이며, 상기 제3 모드의 초당 프레임 수는 1fps인 캡슐 내시경 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출된 것으로 확인하면, 상기 캡슐 내시경이 제1 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 캡슐 내시경 제어 방법.
제4항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않았다면, 상기 임의의 소화기관이 미리 설정된 관심 영역인지 확인하는 단계, 그리고
상기 임의의 소화기관이 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제2 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 캡슐 내시경 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 관심 영역은 소장, 환자의 개인 병력 정보, 그리고 환자에 의해 선택된 소화기관을 포함하는 캡슐 내시경 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는,
상기 임의의 소화기관이 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제3 모드로 동작되도록 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 캡슐 내시경 제어 방법.
캡슐 내시경과 연동하는 수신 장치로서,
상기 캡슐 내시경과 연동하여, 상기 캡슐 내시경으로부터 영상 신호를 수신하고, 상기 영상 신호를 토대로 결정된 상기 캡슐 내시경의 모드를 제어하는 제어 신호를 상기 캡슐 내시경으로 전송하는 인터페이스,
상기 영상 신호를 토대로 상기 캡슐 내시경이 촬영한 임의의 소화기관의 소화기관 이미지를 분석하는 이미지 분석부, 그리고
상기 이미지 분석부가 분석한 소화기관 이미지의 분석 결과, 그리고 외부로부터 입력된 관심 영역을 토대로, 상기 캡슐 내시경이 동작할 모드를 결정하는 모드 결정부
를 포함하는 수신 장치.
제8항에 있어서,
상기 모드 결정부는,
상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되면, 상기 캡슐 내시경이 제1 모드로 동작되도록 결정하는 수신 장치.
제9항에 있어서,
상기 모드 결정부는,
상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않고, 상기 임의의 소화기관이 상기 관심 영역에 해당하면, 상기 캡슐 내시경이 제2 모드로 동작되도록 결정하는 수신 장치.
제10항에 있어서,
상기 모드 결정부는,
상기 소화기관 이미지로부터 병변이 검출되지 않고, 상기 임의의 소화기관이 상기 관심 영역에 해당하지 않으면, 상기 캡슐 내시경이 제3 모드로 동작되도록 결정하는 수신 장치.
제11항에 있어서,
상기 관심 영역은 소장, 환자의 개인 병력 정보, 그리고 환자에 의해 선택된 소화기관을 포함하는 수신 장치.
캡슐 내시경으로서,
캡슐 내시경과 연동한 수신 장치로부터 캡슐 내시경의 모드 정보를 포함하는 제어 신호를 수신하는 제1 통신 모듈,
상기 수신 장치로 캡슐 내시경이 촬영한 소화기관 이미지를 전송하는 제2 통신 모듈,
상기 모드 정보를 토대로 소화기관의 이미지를 촬영하는 이미지 수집 모듈,
상기 제1 통신 모듈이 수신한 모드 정보를 토대로 상기 이미지 수집 모듈이 상기 소화기관의 이미지를 촬영하도록 제어하고, 상기 이미지 수집 모듈이 촬영한 소화기관 이미지를 암호화 처리하는 제어 모듈, 그리고
상기 제1 통신 모듈, 제2 통신 모듈, 이미지 수집 모듈, 그리고 제어 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈
을 포함하는 캡슐 내시경.
제13항에 있어서,
상기 제1 통신 모듈은 402MHz 대역에서부터 405MHz 대역 사이의 주파수 대역으로 제어 신호를 수신하고,
상기 제2 통신 모듈은 420MHz 대역에서부터 450MHz 대역 사이의 주파수 대역으로 암호화된 상기 소화기관 이미지를 상기 수신 장치로 송신하는 캡슐 내시경.
제13항에 있어서,
상기 이미지 수집 모듈은,
상기 소화기관을 제1 위치에서 촬영하는 제1 이미지 수집 모듈과,
상기 제1 위치와 상이한 제2 위치에서 상기 소화기관을 촬영하는 제2 이미지 수집 모듈
을 포함하는 캡슐 내시경.