KR20210153863A - 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치 - Google Patents

대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 장치는 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치로서, 개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너 및 상기 개구를 덮는 커버를 각각 포함하는 복수 개의 챔버들; 및 상기 관내의 제1위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제1커버를 개방하고, 상기 관내의 제2위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제2커버를 개방하도록 구성된 회로부를 포함한다.

Description

대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치{APPARATUS FOR MOVING WITHIN LUMEN OF OBJECT AND COLLECTING BIO-MATERIAL}
이하, 실시예들은 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치에 관한 발명이다.
사람, 동물 등 대상체의 관내에서 이동하는 장치가 개발되고 있다. 예를 들어, 생물체의 장내의 수소, 산소, 이산화탄소 등의 가스를 측정하기 위한 캡슐이 개발되고 있다. 또한, 외부 자기장 제어를 통해 병변 부위의 조직을 생검할 수 있는 캡슐 내시경이 개발되고 있다. 예를 들어, 등록특허공보 제10-1620624호는 생검 부재를 구비한 내시경 캡슐 장치를 개시한다.
일 실시예에 따른 목적은 대상체의 관내에서 이동하면서 관내의 원하는 여러 위치에서 미생물 등의 생체물질을 수집하는 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 장치는 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치로서, 개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너 및 상기 개구를 덮는 커버를 각각 포함하는 복수 개의 챔버들; 및 상기 관내의 제1위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제1커버를 개방하고, 상기 관내의 제2위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제2커버를 개방하도록 구성된 회로부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 커버는 열 반응 물질을 포함하고, 상기 복수 개의 챔버들은, 상기 회로부에 전기적으로 연결되고 상기 커버를 가열하는 히터를 각각 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 히터는 상기 커버들 각각에 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는, 외부 시스템으로부터 상기 관내에 대한 상기 장치의 상대적인 위치에 관한 신호를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는, 외부 시스템에 의해 자기적으로 커플링되고 상기 관내에서의 상기 장치의 자세 또는 위치를 결정하는 자기 구동 요소를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는, 상기 관내의 벽 및 상기 장치 사이의 임피던스를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 센서는, 상기 관내의 벽을 향해 제1전류를 인가하는 제1전극; 및 상기 관내의 벽을 향해 제2전류를 인가하는 제2전극을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 커버는 화학 반응 물질을 포함하고, 상기 장치는, 상기 커버들 각각의 화학 반응 물질과 화학적으로 작용하여 상기 커버들을 각각 개방시키기 위한 화학 자극 물질을 주입하는 인젝터를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 커버는 자기 반응 물질을 포함하고, 상기 장치는, 상기 커버들을 자기적으로 커플링시켜 상기 커버들을 각각 개방시키는 복수 개의 자기 자극 요소들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 커버는 광 반응 물질을 포함하고, 상기 장치는, 상기 커버들 각각에 전달되어 상기 커버들을 각각 개방시키기 위한 광 신호를 발생시키는 광원을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 대상체의 관내의 생체물질을 수집하기 위한 시스템은, 장치 및 무선 통신부를 포함하고, 상기 장치는, 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치로서, 개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너 및 상기 개구를 덮는 커버를 각각 포함하는 복수 개의 챔버들; 및 상기 관내의 제1위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제1커버를 개방하고, 상기 관내의 제2위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제2커버를 개방하도록 구성된 회로부를 포함하고, 상기 커버는 열 반응 물질을 포함하고, 상기 복수 개의 챔버들은, 상기 회로부에 전기적으로 연결되고 상기 커버를 가열하는 히터를 각각 포함하고, 상기 무선 통신부는 상기 히터를 동작시키기 위한 신호를 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 대상체의 관내의 생체물질을 수집하기 위한 챔버로서, 개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너; 및 상기 개구를 덮는 커버를 포함하고, 상기 커버는 반응 물질을 포함하고, 상기 커버는 외부 자극에 반응하여 상기 개구를 개방하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 커버는 열 반응 물질, 화학 반응 물질, 자기 반응 물질 및 광 반응 물질 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버는, 상기 컨테이너의 내부에 배치되고 상기 개구의 면적보다 큰 면적을 갖는 내부 리드; 및 상기 개구를 향해 상기 내부 리드를 밀어내는 팽창부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 장치는 한 번의 진단으로 관내의 원하는 여러 위치에서 생체물질을 수집할 수 있다. 일 실시예에 따른 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 장치의 사용 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 챔버의 일부 구조의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 장치와 외부 시스템 사이의 통신 및 장치의 제어 방식을 설명하는 블록도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 장치의 제어 방식을 설명하는 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 장치의 제어 방식을 설명하는 도면이다.
도 7은 추가적인 실시예에 따른 장치의 제어 방식을 설명하는 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본원에서 사용하는 용어 "대상체"는 일반적으로 사람, 동물 등 생물체를 가리킨다. 또한, 본원에서 사용하는 용어 "관내"는 대상체가 가진 관의 안쪽 부분, 특히 내강을 가리킨다. 예를 들어, 대상체의 관내는 위장, 소장, 대장 등의 안쪽 부분을 가리킬 수 있다. 또한, 본원에서 사용하는 용어 "생체물질"은 미생물을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(1, 1A, 1B)는 대상체의 관내(GI)에서 이동할 수 있다. 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)를 돌아다니다가 원하는 제1위치(P1)에 머물러 제1위치(P1)에 존재하는 생체물질을 수집하고, 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동하고 제2위치(P2)에 존재하는 생체물질을 수집하고, 제2위치(P2)에서 다른 위치로 이동하거나 관내(GI)를 빠져나갈 수 있다. 이와 같이, 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)의 여러 원하는 위치에서 적어도 하나 이상의 종류의 생체물질을 수집할 수 있다.
일반적으로, 생체물질은 관내(GI)의 벽에 또는 벽에 인접하게 위치할 수 있다. 따라서, 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)의 벽에 또는 벽에 인접하게 위치된 생체물질을 수집하기 위해 관내(GI)에서 자세를 조절할 수 있다. 예를 들어, 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)의 벽을 향해 이동하거나, 관내(GI)의 벽에 대해 특정 각도로 기울어진 상태를 유지할 수 있다.
장치(1)는 하우징(11), 복수 개의 챔버(12)들, 회로부(13), 에너지 저장 요소(14) 및 자기 구동 요소(15)를 포함할 수 있다.
하우징(11)은 장치(1)의 외형을 구성하면서 장치(1)의 세부 구성요소를 수용할 수 있다. 예를 들어, 하우징(11)은 원통 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 않고 캡슐 형상과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 하우징(11)은 관내(GI)에서 이동하기에 적합한 임의의 크기를 가질 수 있다.
하우징(11)은 전방 단부(111), 측부(112) 및 후방 단부(113)를 가질 수 있다. 전방 단부(111) 및 후방 단부(113)는 실질적으로 플랫한 형상을 가질 수 있고, 서로 평행할 수 있다. 다만, 이와 같은 형상에만 제한되는 것은 아니고, 관내(GI)에서의 장치(1)의 이동을 용이하게 하기 위해, 하우징(11)은 실질적으로 반구 형상, 타원 형상 등의 돔 형태를 가질 수 있다. 측부(112)는 전방 단부(111) 및 후방 단부(113)를 연결하고 전방 단부(111) 및 후방 단부(113)의 각각의 원주 방향을 따라 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
하우징(11)은 센서(114)를 포함할 수 있다. 센서(114)는 관내(GI)에 대한 장치(1)의 상대적인 위치를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서(114)는 관내(GI)의 벽 및 장치(1) 사이의 임피던스를 측정할 수 있다. 그러한 임피던스는 장치(1)가 관내(GI)의 벽에 대해 얼마나 이격되어 있는지 여부에 따라 결정될 수 있다. 즉, 장치(1A)가 관내(GI)의 벽으로부터 부유하고 있는 상태의 임피던스 및 장치(1B)가 관내(GI)의 벽에 실질적으로 붙어 있는 상태의 임피던스가 다를 수 있으므로, 측정되는 임피던스에 기초하여 관내(GI)에 대한 장치(1)의 상대적인 위치를 알 수 있다. 측정되는 임피던스 값은 회로부(13)에 전달되어 처리될 수 있다.
센서(114)는 제1전극(114A) 및 제2전극(114B)을 포함할 수 있다. 제1전극(114A) 및 제2전극(114B)은 관내(GI)의 벽을 향해 전류를 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1전극(114A)은 제1전류를 인가하고, 제2전극(114B)은 제1전류와 다른 제2전류를 인가할 수 있다. 대안적으로, 제1전극(114A) 및 제2전극(114B)은 실질적으로 동일한 전류를 인가할 수 있다. 제1전극(114A) 및 제2전극(114B)으로부터의 전류에 기초하여 장치(1, 1A, 1B) 및 관내(GI)의 벽 사이의 임피던스가 결정될 수 있다.
제1센서(114A) 및 제2센서(114B)는 서로 이격되어 있다. 또한, 제1센서(114A) 및 제2센서(114B)는 길쭉한 형상을 가질 수 있고, 하우징(11)의 전방 단부(111)의 원주 방향을 따라 연장할 수 있다. 다만, 제1센서(114A) 및 제2센서(114B)의 형상/배치는 이에 제한되지 아니하고 다양한 형상/배치가 가능하다.
대안적인 또는 추가적인 실시예에서, 관내(GI)에 대한 장치(1, 1A, 1B)의 위치는 대상체의 외부에 있는 외부 시스템(100)의 X선 방출에 의해 획득되는 이미지를 통해 확인될 수 있다. 그러한 확인 작업은 영상을 판독할 수 있는 사람에 의해 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 아니하고 외부 시스템(100)의 기타 컴퓨터 처리 방식에 의해서도 수행될 수 있다.
챔버(12)는 관내(GI)의 생체물질을 수집할 수 있다. 챔버(12)는, 컨테이너(121), 커버(123), 히터(124), 내부 리드(125) 및 팽창부(126)를 포함할 수 있다.
컨테이너(121)는 개구(122)를 가질 수 있다. 장치(1, 1A, 1B)가 관내(GI)의 원하는 위치에 있을 때, 관내(GI)의 생체물질은 개구(122)를 통해 컨테이너(121)의 안으로 수집될 수 있다. 예를 들어, 생체물질은 (도시되지 않은) 흡입기를 통해 컨테이너(121)의 안으로 흡입될 수 있지만, 이에 제한되지 않고 다양한 방식에 의해 생체물질이 컨테이너(121)의 안으로 수집될 수 있다.
컨테이너(121)는 저장 부분(121A) 및 입구 포트(121B)를 포함할 수 있다. 저장 부분(121A) 및 입구 포트(121B)는 실질적으로 원통 형상을 가질 수 있다. 저장 부분(121A)의 직경은 입구 포트(121B)의 직경보다 클 수 있다. 이는 저장 부분(121A)의 횡단면적이 입구 포트(121B)의 횡단면적보다 크다는 것으로도 이해될 수 있다. 입구 포트(121B)의 원위 단부에는 개구(122)가 형성될 수 있고, 입구 포트(121B)의 근위 단부 및 저장 부분(121A)의 원위 단부는 저장 부분(121A) 및 입구 포트(121B)가 서로 소통 가능하게 연결될 수 있다. 저장 부분(121A)의 근위 단부는 컨테이너(121)의 바닥을 규정할 수 있다.
커버(123)는 개구(122)를 덮을 수 있다. 커버(123)는 실질적으로 원판 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 아니하고 개구(122)를 덮기에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있다. 커버(123)의 면적은 개구(122)의 면적보다 클 수 있다. 커버(123)는 개구(122) 위에 설치될 수 있다. 예를 들어, 커버(123)는 개구(122)를 덮으면서 그 가장자리가 하우징(11)의 전방 단부(111) 위에 놓이도록 설치될 수 있다.
커버(123)는 열 반응 물질을 포함할 수 있다. 커버(123)에 포함된 또는 커버(123)를 구성하는 열 반응 물질은 임계 온도를 가질 수 있고, 그러한 임계 온도를 넘어서기에 충분한 열 에너지가 커버(123)에 인가되면, 커버(123)는 녹을 수 있다. 커버(123)가 녹으면, 커버(123)가 덮고 있는 개구(122)가 개방되면서 컨테이너(121)의 내외로 물질 및 유체 소통이 가능한 상태가 될 수 있다. 예를 들어, 커버(123)는 왁스와 같은 물질을 포함할 수 있으며, 기타 대상체에 무해한 열 반응 물질을 포함할 수 있다.
히터(124)는 전기 에너지를 열 에너지로 변환해서 커버(123)에 그 열 에너지의 적어도 일부를 전달할 수 있다. 다시 말하면, 히터(124)는 커버(123)를 가열할 수 있다. 예를 들어, 히터(124)는 코일과 같은 형상의 열선으로 형성될 수 있다. 히터(124)는 커버(123) 위, 커버(123) 내에, 또는 커버(123) 아래에 설치될 수 있거나, 히터(124)의 적어도 일부는 커버(123)의 위에 설치되고 또 다른 일부는 커버(123)를 관통하고 그리고 나머지는 커버(123)의 아래에 설치될 수도 있다. 히터(124)는 커버(123)에 직접적으로 설치될 수 있지만, 커버(123)로부터 특정 거리만큼 이격되게 설치될 수도 있다.
내부 리드(125) 및 팽창부(126)는 컨테이너(121)의 내부, 예를 들어 저장 부분(121A)에 배치될 수 있다. 내부 리드(125)는 실질적으로 원판 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 아니하고 개구(122)를 차단하기에 적합한 임의의 형상을 가질 수 있다. 내부 리드(125)의 면적은 개구(122)의 면적보다 클 수 있다. 또한, 내부 리드(125)의 면적은 입구 포트(121B)의 면적보다 클 수 있다. 팽창부(126)는 저장 부분(121A)의 바닥에 놓이고 내부 리드(125)를 지지할 수 있다. 예를 들어, 팽창부(126)는 그 근위 단부가 저장 부분(121A)의 바닥에 연결되고 그 원위 단부가 내부 리드(125)에 연결되는 길쭉한 로드 형상을 가질 수 있고, 저장 부분(121A)의 길이 방향을 따라 연장하는 형상을 가질 수 있다.
내부 리드(125)는 초기 상태에서 저장 부분(121A)의 상부 부분 및 하부 부분을 완전히 차단하지 않을 수 있다. 이는 개구(122)를 통해 컨테이너(121) 안으로 들어온 생체물질을 포함하는 유체가 팽창부(126)와 만나게 하기 위함이다. 팽창부(126)는 생체물질을 포함하는 유체와 만나면 부풀어 올라 개구(122)를 향해 내부 리드(125)를 밀어낼 수 있다. 이에 따라, 생체물질을 포함하는 유체는 내부 리드(125)에 의해 개구(122)를 통해 컨테이너(121)의 외부로 빠져나갈 수 없고 컨테이너(121)의 내부에 수집된다. 일 예에서, 내부 리드(125)는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하거나, 이에 의해 형성되고, 팽창부(126)는 하이드로젤(hydrogel)을 포함하거나, 이에 의해 형성될 수 있다.
한편, 복수 개의 챔버(12)들은 하우징(11) 내부에 임베드(embed)될 수 있다. 복수 개의 챔버(12)들의 각각의 개구(122)는 하우징(11)의 전방 단부(111)와 실질적으로 동일 평면을 공유할 수 있다.
일 실시예에서, 복수 개의 챔버(12)들의 각각의 커버(123)는 서로 동일한 열 반응 물질을 포함하거나 이에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 복수 개의 챔버(12)들의 각각의 커버(123)는 서로 다른 열 반응 물질로 형성될 수도 있다.
회로부(13)는 장치(1)의 구동 및 제어를 위한 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로부(13)는 보드 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되지 아니하고 타 구성요소의 배치 또는 형상을 고려한 임의의 형상을 가질 수 있다.
회로부(13)는 통신부(131) 및 컨트롤러(132)를 포함할 수 있다.
통신부(131)는 외부 시스템(100)과 통신할 수 있다. 일 예에서, 통신부(131)는 외부 시스템(100)과 무선 통신 방식으로 데이터를 주고받을 수 있다. 바람직한 예에서, 통신부(131)는 무선 주파수(radio frequency) 통신 모듈, 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 통신부(131)는 외부 시스템(100)과 관내(GI)에 대한 장치(1)의 상대적인 위치에 관한 신호를 수신하고, 수신된 신호를 그대로 또는 다양한 신호 처리 방식에 의해 처리된 신호를 컨트롤러(132)로 전달할 수 있다.
컨트롤러(132)는 장치(1)의 하위 구성요소들의 구동 및 작동을 제어할 수 있다.
컨트롤러(132)는 센서(114)의 작동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(132) 및 센서(114)는 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(132)는 센서(114)가 관내(GI)의 벽 및 장치(1) 사이의 임피던스를 감지하도록 센서(114)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(132)는 제1센서(114A) 및 제2센서(114B)로의 전기 에너지의 공급을 제어함으로써 제1센서(114A) 및 제2센서(114B)의 전류 인가를 제어할 수 있다. 센서(114)에 의해 측정된 임피던스 값은 컨트롤러(132)로 전달될 수 있다.
컨트롤러(132)는 복수 개의 히터(124)들의 작동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(132) 및 히터(124)는 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(132)는 관내(GI)에 대한 장치(1, 1A, 1B)의 상대적인 위치에 기초하여 복수 개의 히터(124)들의 작동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 장치(1, 1A, 1B)가 제1위치(P1)에 있을 때, 복수 개의 히터(124)들 중 제1히터를 작동시킬 수 있고, 장치(1, 1A, 1B)가 제2위치(P2)에 있을 때, 복수 개의 히터(124)들 중 제1히터와 다른 제2히터를 작동시킬 수 있다. 이와 같은 제어 방식에 의하면, 관내(GI)의 원하는 여러 위치에서 적어도 하나 이상의 생체물질을 수집할 수 있다.
컨트롤러(132)는 장치(1)의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(132)는 (도시되지 않은) 구동부를 제어함으로써 장치(1)를 이동시킬 수 있다. 대안적으로, 컨트롤러(132)는 자기 구동 요소(15) 및 외부 시스템(100) 사이의 자기적인 커플링을 제어하는 방식으로 장치(1)의 이동을 제어할 수 있다. 여기서, 장치(1)의 이동을 제어한다는 것은 장치(1)의 위치를 제어하는 것 외에도 장치(1)의 이동 속도도 제어하는 것으로도 이해될 수 있다.
컨트롤러(132)는 장치(1)의 자세를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(132)는 센서(114)에 의해 측정된 임피던스 값에 기초하여 장치(1, 1A, 1B)의 자세를 제어할 수 있다. 이 때, 컨트롤러(132)는 자기 구동 요소(15) 및 외부 시스템(100) 사이의 자기적인 커플링을 제어하는 방식으로 장치(1, 1A, 1B)의 자세를 제어할 수 있다.
에너지 저장 요소(14)는 장치(1)를 구동시키기 위한 화학 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 요소(14)는 배터리를 포함할 수 있지만, 장치(1)를 구동시키기에 적합한 형태의 에너지를 갖는 기타 에너지 저장 요소가 사용될 수 있다.
자기 구동 요소(15)는 외부 시스템(100)과 자기적으로 커플링될 수 있다. 자기 구동 요소(15) 및 외부 시스템(100) 사이의 자기적 커플링에 기초하여 장치(1)의 자세, 이동 등이 제어될 수 있다. 이에 따라, 장치(1, 1A, 1B)는 원하는 위치 및 자세로 관내(GI)의 생체물질을 수집할 수 있다. 예를 들어, 자기 구동 요소(15)는 영구 자석, 자기 코일 등 자기적으로 커플링 가능한 기타 자기적 구성요소들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 장치(1)는 자기 구동 요소(15)를 가지지 않을 수 있다.
이하, 장치(1, 1A, 1B)의 관내(GI)의 생체물질을 수집하는 작동 방식을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)에서 원하는 위치에 도달하거나, 자기 구동을 통해 원하는 위치 및/또는 자세를 가진다. 이후, 장치(1, 1A, 1B)는 외부 시스템(100)으로부터 샘플링 신호를 수신하고, 컨트롤러(132)를 통해 복수 개의 히터(124) 중 어느 하나의 히터를 작동시킨다. 해당 히터의 작동에 의해 그 히터가 설치된 커버(123)가 녹는다. 이후, 관내(GI)의 해당 위치에 존재하는 생체물질을 포함하는 유체가 개구(122)를 통해 챔버(12) 안으로 들어온다. 이후, 팽창부(126)가 부풀어오르고, 내부 리드(125)가 개구(122)를 차단한다. 이후, 장치(1, 1A, 1B)는 관내(GI)의 다른 위치로 이동하며 상기와 같은 과정을 반복할 수 있다.
한편, 이와 같은 작동 방식은 장치(1, 1A, 1B)의 일 예시적인 작동 방식에 불과하며 다른 기타 작동 방식으로도 수행될 수 있다. 예를 들어, 장치(1) 내부에 존재하는 컨트롤러(132)의 작동 없이 외부 시스템(100)으로부터 발생하는 무선 신호가 히터(124)를 직접적으로 구동시킬 수도 있다. 이 경우, 장치(1, 1A, 1B) 및 외부 시스템(100)을 포함하는 생체물질을 수집하기 위한 시스템이 규정될 수 있고, 외부 시스템(100)은 위 전체적인 시스템과의 구분을 위해 무선 통신부로도 명명될 수 있다.
이하, 앞서 설명한 장치(1)의 다른 실시예들을 설명한다. 하기 실시예들에서 설명하지 않는 장치의 구성요소들은 앞서 설명한 장치(1)의 구성요소들과 중복되는 것으로, 이 실시예에서 특별한 언급이 없는 한, 동일한 명칭을 갖는 구성요소들은 서로 동일한 기능 및 효과를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(2)는 화학 반응을 이용하여 커버(223)를 제거할 수 있다. 이 실시예에서, 장치(2)는 인젝터(224) 및 저장소(225)를 포함하고, 커버(223)는 화학 반응 물질을 포함하거나 이에 의해 구성될 수 있다. 저장소(225)는 커버(223)의 화학 반응 물질과 반응하기 위한 화학 자극 물질을 포함할 수 있다. 화학 자극 물질이 화학 반응 물질과 만나면, 커버(223)는 녹을 수 있다. 상기와 같은 화학 반응 물질 및 화학 자극 물질은 대상체에 무해한 성분일 수 있다. 인젝터(224)는 저장소(225)와 유체 소통하도록 저장소(225)에 연결되고, 컨트롤러(132)에 의해 제어될 수 있도록 컨트롤러(132)에 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(132)가 인젝터(224)에 신호를 보내면, 인젝터(224)는 수신한 신호에 기초하여 저장소(225)로부터 특정 양 및 특정 주입 속도로 특정 시간에 커버(223)에 화학 자극 물질을 주입할 수 있다.
한편, 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 일 실시예에 따른 장치(2)는, 장치(2)의 외부 환경에 존재하는 점액 요소의 pH 값에 따라 커버(223)를 개폐할 수도 있다. 다시 말하면, 장치(2)의 외부 환경이 강산성의 위장, 중성의 소장, 약염기성의 대장인 경우에 따라, 커버(223)가 해당 pH에 따라 개방하거나 폐쇄될 수 있다. 예를 들어, 대장의 미생물을 수집하기 위해서, 장치(2)는 약염기성에 반응하여 개방하고 다른 pH 범위에서는 폐쇄되도록 구성된 커버(223)를 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(3)는 자기적 커플링 방식을 이용하여 커버(323)를 제거할 수 있다. 이 실시예에서, 장치(3)는 자기 자극 요소(324)를 포함하고, 커버(323)는 자기 반응 물질을 포함하거나 이에 의해 구성될 수 있다. 자기 자극 요소(324)는 컨트롤러(132)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 자기 자극 요소(324)는 전자기장을 발생시키는 자기 코일을 포함할 수 있다. 자기 자극 요소(324)가 자기장을 발생시키면, 커버(323)의 자기 반응 물질이 반응하면서 열이 발생하고, 커버(323)가 녹을 수 있다. 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 자기 자극 요소(324)는 장치(2)에 포함되지 않고 장치(2)의 외부에 존재할 수도 있다. 이 경우, 자기 자극 요소(324)는 외부 시스템에 통합되어 있어서, 외부 시스템의 동작에 의해 자기 자극 요소(324)가 자기장을 발생시켜 커버(323)의 개방을 유도할 수 있다.
한편, 도시되지 않은 실시예에서, 커버(323)가 자기 반응 물질을 포함하지 않고, 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하며 설명한 히터(124) 및 자기 자극 요소(324) 사이에 자기적인 커플링에 의해 히터(124)가 작동하고, 히터(124)의 열 에너지에 의해 커버(323)가 녹는 것도 가능하다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치(4)는 광 반응 방식을 이용하여 커버(423)를 제거할 수 있다. 이 실시예에서, 장치(4)는 광원(424)을 포함하고, 커버(423)는 광 반응 물질을 포함할 수 있다. 광원(424) 및 커버(423)는 광 신호가 지나가게 하는 통로로 연결될 수 있다. 예를 들어, 그러한 통로는 광 섬유를 포함할 수 있다. 광원(424)은 컨트롤러(132)에 연결될 수 있다. 컨트롤러(132)가 광원(424)에 신호를 보내면, 광원(424)은 수신한 신호에 기초하여 특정 세기 및 양의 광 신호를 특정 시간에 커버(423)에 보낼 수 있다. 도시되지 않은 대안적인 실시예에서, 광원(424)은 장치(4)에 포함되지 않고 장치(4)의 외부에 존재할 수도 있다. 이 경우, 광원(424)은 외부 시스템에 통합될 수 있고, 관내의 장치(4)의 커버(423)에 광 신호가 전달될 수 있도록 광원(424)은 대상체의 관내로 전달될 수 있는 주파수의 광 신호를 발생시킬 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 대상체의 관내에서 이동하며 생체물질을 수집하기 위한 장치에 있어서,
    개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너 및 상기 개구를 덮는 커버를 각각 포함하는 복수 개의 챔버들; 및
    상기 관내의 제1위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제1커버를 개방하고, 상기 관내의 제2위치에서 상기 복수 개의 챔버들의 커버들 중 제2커버를 개방하도록 구성된 회로부;
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 열 반응 물질을 포함하고,
    상기 복수 개의 챔버들은, 상기 회로부에 전기적으로 연결되고 상기 커버를 가열하는 히터를 각각 포함하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 히터는 상기 커버들 각각에 설치되는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    외부 시스템으로부터 상기 관내에 대한 상기 장치의 상대적인 위치에 관한 신호를 수신하는 통신부를 더 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    외부 시스템에 의해 자기적으로 커플링되고 상기 관내에서의 상기 장치의 자세 또는 위치를 결정하는 자기 구동 요소를 더 포함하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 관내의 벽 및 상기 장치 사이의 임피던스를 감지하는 센서를 더 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서는,
    상기 관내의 벽을 향해 제1전류를 인가하는 제1전극; 및
    상기 관내의 벽을 향해 제2전류를 인가하는 제2전극;
    을 포함하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 화학 반응 물질을 포함하고,
    상기 장치는, 상기 커버들 각각의 화학 반응 물질과 화학적으로 작용하여 상기 커버들을 각각 개방시키기 위한 화학 자극 물질을 주입하는 인젝터를 더 포함하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 자기 반응 물질을 포함하고,
    상기 장치는, 상기 커버들을 자기적으로 커플링시켜 상기 커버들을 각각 개방시키는 복수 개의 자기 자극 요소들을 더 포함하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커버는 광 반응 물질을 포함하고,
    상기 장치는, 상기 커버들 각각에 전달되어 상기 커버들을 각각 개방시키기 위한 광 신호를 발생시키는 광원을 더 포함하는 장치.
  11. 대상체의 관내의 생체물질을 수집하기 위한 시스템에 있어서,
    제2항에 따른 장치; 및
    무선 통신부;
    를 포함하고,
    상기 무선 통신부는 상기 히터를 동작시키기 위한 신호를 발생시키는 시스템.
  12. 대상체의 관내의 생체물질을 수집하기 위한 챔버에 있어서,
    개구를 구비하고 생체물질을 수집하기 위한 컨테이너; 및
    상기 개구를 덮는 커버;
    를 포함하고,
    상기 커버는 반응 물질을 포함하고, 상기 커버는 외부 자극에 반응하여 상기 개구를 개방하도록 구성된 챔버.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 커버는 열 반응 물질, 화학 반응 물질, 자기 반응 물질 및 광 반응 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 챔버.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 컨테이너의 내부에 배치되고 상기 개구의 면적보다 큰 면적을 갖는 내부 리드; 및
    상기 개구를 향해 상기 내부 리드를 밀어내는 팽창부;
    를 더 포함하는 챔버.
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