KR102226282B1 - 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템 - Google Patents

자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102226282B1
KR102226282B1 KR1020190019443A KR20190019443A KR102226282B1 KR 102226282 B1 KR102226282 B1 KR 102226282B1 KR 1020190019443 A KR1020190019443 A KR 1020190019443A KR 20190019443 A KR20190019443 A KR 20190019443A KR 102226282 B1 KR102226282 B1 KR 102226282B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capsule endoscope
magnetic induction
electromagnetic field
field device
coil
Prior art date
Application number
KR1020190019443A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200101161A (ko
Inventor
박종오
김창세
최은표
김자영
Original Assignee
전남대학교산학협력단
재단법인 한국마이크로의료로봇연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단, 재단법인 한국마이크로의료로봇연구원 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020190019443A priority Critical patent/KR102226282B1/ko
Priority to US17/298,983 priority patent/US20220061642A1/en
Priority to PCT/KR2020/001806 priority patent/WO2020171446A1/ko
Publication of KR20200101161A publication Critical patent/KR20200101161A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102226282B1 publication Critical patent/KR102226282B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00059—Operational features of endoscopes provided with identification means for the endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00025—Operational features of endoscopes characterised by power management
    • A61B1/00027—Operational features of endoscopes characterised by power management characterised by power supply
    • A61B1/00029—Operational features of endoscopes characterised by power management characterised by power supply externally powered, e.g. wireless
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/041—Capsule endoscopes for imaging

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

본 발명은 소화기관의 내벽에 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기 유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.

Description

자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템{SYSTEM FOR RECOGNIZING POSITION OF CAPSULE ENDOSCOPE BY USING MAGNETIC INDUCTION}
본 발명은 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 소화기관의 내벽에 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 관한 것이다.
소화기관의 내벽의 궤양성 질환을 진단하기 위해서는 유선 내시경을 입이나 항문을 통해 삽입하게 되며, 이러한 과정에서 환자에게 많은 고통이 수반된다.
이를 해결하기 위해 개발된 캡슐형 내시경은, 인체의 소화기관 내부를 촬영할 수 있도록 구강을 통해 소화기관에 진입하기 용이한 형상을 지니도록 구성될 수 있다.
현재 상용화되어 판매되고 있는 캡슐형 내시경을 보면, 별도의 구동기능이 없어, 소화기관의 연동운동을 통해 이동하면서 소화기관의 영상을 촬영하게 된다.
이 때, 자체적인 구동기능이 없고 캡슐형 내시경의 앞/뒤를 수동적으로 관찰하기 때문에 장기의 굴곡이 많이 있는 경우에는 벽면의 질환을 제대로 관찰할 수 없다는 문제점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 캡슐형 내시경의 운동 기능을 전자기 구동 시스템을 이용하여 운동 기능을 부여하는 구동 메커니즘 연구가 진행되고 있다.
예를 들어 미국공개특허 US2008/0272873호에서는 캡슐형 내시경 구동을 위한 코일 시스템을 개시하고 있으며, 총 18개로 구성된 코일을 이용하여 캡슐형 내시경을 임의 방향으로 정렬 및 이동시킬 수 있는 기술을 개시하고 있다.
이러한 캡슐형 내시경은 소화기관 뿐만 아니라, 혈관이나 인체에 삽입하여 진단 등의 용도로 사용할 수 있다.
특히, 외부 자기장으로 구동이 가능하여, 에너지 전달을 위한 유선 에너지 공급 장치가 필요없으므로 소형화에 유리하고 인체에 보다 안전하게 사용될 수 있는 특징이 있다.
그러나, 이러한 캡슐형 내시경은 용도에 따라 마이크로 단위로 구성되고 있어 인체 내에 삽입되면, 캡슐형 내시경의 이동시 정확한 위치를 파악하기 어렵다는 단점이 있다.
인체 내의 캡슐형 내시경의 위치를 인식하기 위하여, RF(Radio Frequency)신호를 활용하여 캡슐형 내시경의 위치를 인식하는 기술을 개발하고 있으나, RF 신호의 인체 투과 특성이 다르기 때문에 위치오차를 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 자기장 성분을 측정하는 홀센서(hall sensor)의 배열을 통한 위치인식 기술이 개발되고 있으나, 홀센서와 캡슐 사이의 거리에 따라 자기장 측정 효율이 떨어져 위치오차가 발생하고 있다.
한편, 두개의 엑스선 소스를 이용한 듀얼 소스 엑스선 촬영장치를 활용하여, 촬영된 영상으로부터 캡슐의 위치를 확인할 수 있는 기술이 개시되고 있다.
듀얼 소스 엑스선 영상장치는 촬영 대상체의 상단면과 측면에서 엑스선을 조하기 위하여 서로 수직하게 배치된 두 개의 엑스선 소스와, 두 엑스선 소스에 각각 대향 위치하는 두 개의 엑스선 검출부로 이루어지며, 촬영 대상물의 평면 및 측면 방향의 2차원 영상을 얻어서 이를 매칭(matching)하여 3차원 이미지 정보를 얻음으로써 인체 내의 캡슐형 내시경의 위치를 인식할 수 있다.
그러나, 엑스선 정보를 활용하여 위치인식을 하는 경우, 시스템의 구성이 커지고, 그에 따른 비용이 많이 발생한다는 단점이 있다.
미국공개특허 US2008/0272873(2008.11.06., 공개) 대한민국 등록특허 제10-1198917호(2012.11.01., 등록)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 외부의 자기유도 코일과 캡슐 내시경의 유도전류 코일 간의 거리차이에 따라 발생되는 수신 전력량의 차이를 활용하여 위치를 인식할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 외부의 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일을 이용하여 6자유도의 위치를 인식할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일에서 측정되는 수신 전력을 적용하여 외부의 자기유도 송신코일로부터 거리와 방향을 예측할 수 있는 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 제공을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기 유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에서, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은, 상기 전자기장 장치가 인식하는 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보와 각 좌표에서 회전각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에서, 상기 전자기장 장치에 의해 구동되는 상기 캡슐 내시경은 캡슐(Capsule) 형태의 몸체와, 인가되는 상기 자기유도 주파수 신호로부터 유도전력을 발생하는 3축 유도전류 코일과, 상기 유도전력을 충전하는 충전모듈과, 외부 자기장과 상호작용하는 자성체 및 상기 3축 유도전류 코일로부터 발생된 유도전력의 주파수 신호를 상기 전자기장 장치에 송신하는 RF(Radio Frequency) 코일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 상기 전자기장 장치에 구비되는 자기유도 송신코일은 인체를 중심으로 3축 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 상기 자기유도 송신코일은 원형 코일인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치; 및 인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경;을 포함하고, 상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하고, 상기 전자기장 장치는, 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 자기유도 송신코일, 상기 한 쌍의 자기유도 송신코일과 대향되도록 배치되는 다른 한 쌍의 자기유도 송신코일 및 인체의 하부에 배치되는 자기유도 송신코일을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템에 따르면, 외부의 자기유도 송신코일이 구비되는 전자기장 장치와 캡슐 내시경의 3축 유도전류 코일을 이용하여 캡슐 내시경의 무선 전력생산과 생산된 전력 효율에 따라 위치인식을 동시에 구현하는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 캡슐 내시경의 3방향의 위치와 3방향의 각도인 6자유도 위치인식이 가능하기 때문에, 인체 특헝 및 센서장치 특성에 의해 발생되는 위치오차를 해결할 수 있는 이점이 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 이루는 캡슐 내시경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 거리 차이와 전력수신 효율의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 통한 6자유도 위치인식을 나타내는 도면이다.
도 6은, 본 발명에 다른 실시예에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이며, 도 3은 본 발명에 따른 캡슐 내시경을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면을 참조하면, 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)은 전자기장 장치(100) 및 전자기장 장치(100)의 구동제어에 의해 동작하는 캡슐 내시경(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
전자기장 장치(100)는 캡슐 내시경(200)을 구동하기 위한 것으로, 구체적으로 도시하지는 않았지만 솔레노이드 코일 또는 원형 코일로 구성되어 직류 자기장을 발생할 수 있다.
또한, 전자기장 장치(100)에는 외부 자기장을 형성하도록 자기유도 주파수 신호를 발생하는 자기유도 송신코일(110)이 구비된다. 이러한 자기유도 송신 코일(110)은 원형 코일로 형성될 수 있다.
특히, 자기유도 송신코일(110)에서는 캡슐 내시경(200)에 대해 무선충전을 위한 교류 자기장을 발생하도록 구성될 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)에서는 인체를 중심으로 3축(예를 들어, 인체의 양측 및 하측) 방향에서 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 3축 방향으로 자기유도 송신코일(110)을 구성하였다.
자기유도 송신코일(110)은 수 kHz 대역의 수 mT 교류 자장을 발생하고, 캡슐 내시경이 동작하는 인체 소화기관의 영역을 포함하도록 설계될 수 있다.
자기유도 송신코일(110)은 전자기장 장치(100)에서 하나 또는 다수개의 결합이 가능하고 인체 내 캡슐 내시경의 동작범위에 따라 자기유도 송신코일(110)의 개수가 결정 될 수 있다.
전자기장 장치(100)에 의해 발생되는 직류 자기장에 의해 구동되는 캡슐 내시경(200)을 통해 인체 내부를 관찰할 수 있으며, 자기유도 송신코일(110)에서 발생되는 자기유도 주파수 신호를 이용하여 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있다.
인체 내에 삽입되는 캡슐 내시경(200)은 마이크로 또는 나노 단위로 구성되어, 필요에 따라 하나 또는 다수개가 인체에 삽입될 수 있다.
이때, 전자기장 장치(100)에서는 자기유도 주파수 신호에 의해 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 분석함으로써 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있으며, 특히 인체 내 정확한 위치를 파악하기 위해 6자유도(DOF, Degree of freedom)의 위치를 인식할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 캡슐 내시경(200)은 몸체(210), 3축 유도 전류 코일(220), 자성체(230), 충전모듈(240) 및 RF(Radio Frequency) 코일(250)을 포함하여 구성될 수 있다.
캡슐 내시경(200)을 이루는 몸체(210)는 마이크로 또는 나노 단위의 크기로, 캡슐(Capsule) 형태로 이루어지고 있다.
몸체(210)의 내부에 배치되는 3축 유도전류 코일(220)은 전자기장 장치(100)의 자기유도 송신코일(110)에서 인가되는 자기유도 주파수 신호로부터 유도되는 기전력을 발생한다.
자성체(230)는 전자기 구동을 위해 몸체(210) 내부 임의의 방향으로 자화되어 있으며, 전자기장 장치(100)에서 발생되는 직류 자기장과 상호작용하여 캡슐 내시경(200)이 구동될 수 있도록 한다.
충전모듈(240)은 무선방식으로 3축 유도전류 코일(220)에서 유도되는 기전력을 충전할 수 있다.
그리고, RF(Radio Frequency) 코일(250)은 3축 유도전류 코일(220)로부터 발생된 유도전력, 즉 충전모듈(240)을 충전하는 기전력의 주파수 신호를 전자기장 장치(100)에 송신한다.
따라서, 외부의 전자기장 장치(100)에서는 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양으로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 파악할 수 있다.
도 4는 자기유도 송신코일과 캡슐 내시경의 거리 차이와 전력수신 효율의 관계를 나타내는 설명도로, 전자기장 장치(100)의 자기유도 송신코일(110)과 캡슐 내시경(200)과의 거리 차이에 따라 발생되는 전력수신 효율을 통해 위치를 인식할 수 있다.
즉, D2의 거리보다 가까운 D1의 거리에 위치하는 캡슐 내시경(200)의 자기유도 송신코일(110)로부터의 전력수신 효율이 높게 나타나고, 전자기장 장치(100)에서는 이러한 방식을 통해 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 자기유도 송신코일(110)을 통해 캡슐 내시경(200)의 3축 유도전류 코일(220)로 자기유도 주파수 신호가 인가되면, 거리 차이에 의한 충전모듈(240)의 전력수신 효율로부터 3축 전력 수신 주파수 신호가 RF 코일(250)을 통해 전자기장 장치(100)에 전달된다.
전자기장 장치(100)에서는 수신된 3축 전력 수신 주파수 신호로부터 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식한다. 즉, 캡슐 내시경(200)에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 캡슐 내시경(200)의 6자유도의 위치를 인식할 수 있다.
이때, 전자기장 장치(100)에서 인식하는 캡슐 내시경(200)의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보(x축, y축 및 z축에 대한 3 위치 정보)와 각 좌표에서 회전각도 정보(α, θ 및 φ에 대한 3 각도 정보)를 포함하고 있다.
자기유도 송신코일(110)에 의해 유도되는 캡슐 내시경(200)의 3축 기전력(V)은 자기선속(Wb)으로 변환이 가능하며, 자기선속(Wb)은 자기유도 송신코일(110)에서 발생하는 자기장(B)으로 변환이 가능하다.
자기유도 송신코일(110)은 내부 중심점으로부터 x,y,z의 거리값에 따른 자기장(B)을 형성하며, 유도 기전력(V)으로부터 변환된 3축의 자기선속(Wb)과 자기유도 송신코일(110)의 3축 자기장(B)을 매칭하여 자기유도 송신코일(110)의 내부 중심으로 부터의 캡슐 내시경(200)의 3차원 좌표 정보(x축, y축 및 z축에 대한 3 위치 정보)와 각 좌표에서 회전각도 정보(α, θ 및 φ에 대한 3 각도 정보)을 인식 할 수 있다.
따라서, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템(10)에서는 캐슐 내시경(200)의 무선 전력생산과 위치인식을 동시에 구현할 수 있는 특징이 있다. 또한, 캡슐 내시경(200)의 6자유도(위치3, 각도3)에 대한 위치인식이 가능하기 때문에 인체 특성 및 센서장치 특성에 의해 발생되는 위치오차를 해결할 수 있는 기술적 특징을 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템은 3축 자기유도 코일을 활용한 전자기장 장치를 통해 캡슐 내시경의 위치를 인식하도록 구성하고 있으나, 하나의 구동코일 및 자기유도 송신코일로 이루어지는 전자기장 장치를 통해 캡슐 내시경의 위치를 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 캡슐 내시경의 위치인식 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 전자기장 장치(300)는 캡슐 내시경(200)을 구동하는 구동코일(310)과 캡슐 내시경(200)의 위치를 인식하기 위해 자기유도 주파수 신호를 발생하는 자기유도 송신코일(320)를 포함할 수 있다.
자기유도 송신코일(320)은 베드(도시하지 않음)에 하나의 장치로 설치될 수도 있고, 또는 구동 코일(310)과 결합된 형태로 전자기장 장치(300)에 구성될 수도 있다.
자기유도 송신코일(320)을 통해 캡슐 내시경(200)에서 유도된 3축 전력 수신 주파수 신호가 RF 수신기(410)를 통해 메인 컴퓨터(400)에 전달된다.
메인 컴퓨터(400)에서는 기전력의 양을 거리기반으로 수식화 함으로써, 자기유도 송신코일(320)로부터 캡슐 내시경(200)의 거리와 방향을 확인하여 캡슐 내시경(200)의 정확한 위치를 인식할 수 있다.
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.
10 : 캡슐 내시경의 위치인식 시스템
100 : 전자기장 장치 110 : 자기유도 송신코일
200 : 캡슐 내시경 210 : 몸체
220 : 3축 유도전류 코일 230 : 자성체
240 : 충전모듈 250 : RF(Radio Frequency) 코일
300 : 전자기장 장치 310 : 구동코일
320 : 자기유도 송신코일
400 : 메인 컴퓨터 410 : RF 수신기

Claims (6)

  1. 자기유도 주파수 신호를 발생하도록 자기유도 송신코일을 포함하는 전자기장 장치; 및
    인체 내부에 삽입되어, 상기 인체 내부를 관찰하는 캡슐 내시경;을 포함하고,
    상기 자기유도 송신코일은 상기 캡슐 내시경에 상기 자기유도 주파수 신호를 인가하고, 상기 전자기장 장치는 상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 수신하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하고,
    상기 전자기장 장치는, 대칭되도록 배치되는 한 쌍의 자기유도 송신코일, 상기 한 쌍의 자기유도 송신코일과 대향되도록 배치되는 다른 한 쌍의 자기유도 송신코일 및 인체의 하부에 배치되는 자기유도 송신코일을 포함하는 것인, 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기장 장치는,
    상기 캡슐 내시경에서 유도되는 기전력 양을 거리기반으로 변환하여 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전자기장 장치가 인식하는 상기 캡슐 내시경의 6자유도의 위치는 3차원 좌표 정보와 각 좌표에서 회전각도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자기장 장치에 의해 구동되는 상기 캡슐 내시경은,
    캡슐(Capsule) 형태의 몸체; 및
    인가되는 상기 자기유도 주파수 신호로부터 유도전력을 발생하는 3축 유도전류 코일;
    상기 유도전력을 충전하는 충전모듈;
    외부 자기장과 상호작용하는 자성체; 및
    상기 3축 유도전류 코일로부터 발생된 유도전력의 주파수 신호를 상기 전자기장 장치에 송신하는 RF(Radio Frequency) 코일;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기유도 송신코일은 원형 코일인 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경의 위치인식 시스템.
KR1020190019443A 2019-02-19 2019-02-19 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템 KR102226282B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190019443A KR102226282B1 (ko) 2019-02-19 2019-02-19 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템
US17/298,983 US20220061642A1 (en) 2019-02-19 2020-02-10 Micro-robot control apparatus
PCT/KR2020/001806 WO2020171446A1 (ko) 2019-02-19 2020-02-10 마이크로 로봇 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190019443A KR102226282B1 (ko) 2019-02-19 2019-02-19 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200101161A KR20200101161A (ko) 2020-08-27
KR102226282B1 true KR102226282B1 (ko) 2021-03-09

Family

ID=72237439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190019443A KR102226282B1 (ko) 2019-02-19 2019-02-19 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102226282B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102548278B1 (ko) * 2021-06-14 2023-06-28 재단법인 한국마이크로의료로봇연구원 이동식 자성체 구동 및 위치인식 통합 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002355264A (ja) * 2001-05-31 2002-12-10 Japan Science & Technology Corp ３次元運動測定装置およびその方法並びに３次元位置検出装置
JP2005052637A (ja) * 2003-07-18 2005-03-03 Pentax Corp カプセル型装置及びカプセル型装置駆動制御システム
JP2008029864A (ja) * 2007-09-26 2008-02-14 Olympus Corp カプセル型医療装置方向位置検出システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005010489B4 (de) 2005-03-04 2007-02-01 Siemens Ag Spulensystem zur berührungsfreien magnetischen Navigation eines magnetischen Körpers in einem in einem Arbeitsraum befindlichen Patienten
KR101198917B1 (ko) 2011-08-31 2012-11-07 전남대학교산학협력단 듀얼 소스 엑스선 영상장치를 이용한 마이크로로봇 위치제어 시스템 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002355264A (ja) * 2001-05-31 2002-12-10 Japan Science & Technology Corp ３次元運動測定装置およびその方法並びに３次元位置検出装置
JP2005052637A (ja) * 2003-07-18 2005-03-03 Pentax Corp カプセル型装置及びカプセル型装置駆動制御システム
JP2008029864A (ja) * 2007-09-26 2008-02-14 Olympus Corp カプセル型医療装置方向位置検出システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200101161A (ko) 2020-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220061642A1 (en) Micro-robot control apparatus
Than et al. A review of localization systems for robotic endoscopic capsules
CN103637803B (zh) 基于永磁和感应线圈的胶囊内镜空间定位***及定位方法
Di Natali et al. Real-time pose detection for magnetic medical devices
EP2100552B1 (en) Capsule guiding system
US7907986B2 (en) System and method for controlling a device in vivo
JP5548318B2 (ja) カプセル型医療装置及び医療システム
EP2033569B1 (en) Capsule medical device and capsule medical device system
CN112089388B (zh) 胶囊内窥镜的运动控制方法
WO2007083708A1 (ja) 被検体内医療システム、被検体内導入装置の操作方法および手術方法
JP5165161B2 (ja) 位置情報推定システム
JP2005192632A (ja) 被検体内移動状態検出システム
Than et al. An effective localization method for robotic endoscopic capsules using multiple positron emission markers
CN111839431B (zh) 一种无线胶囊机器人***及控制方法
CN103356150A (zh) 方位跟踪引导下的胶囊内窥镜磁场驱动***
Islam et al. A novel and compatible sensing coil for a capsule in wireless capsule endoscopy for real time localization
KR102226282B1 (ko) 자기유도 무선충전의 전력효율을 활용한 캡슐 내시경의 위치인식 시스템
Liu et al. Three-dimensional localization of a robotic capsule endoscope using magnetoquasistatic field
KR102224828B1 (ko) 상자성 캡슐 내시경의 동작제어 방법
CN103040425B (zh) 一种胶囊内窥镜运行轨迹的控制***和控制方法
Kim et al. Magnetic navigation system composed of dual permanent magnets for accurate position and posture control of a capsule endoscope
CN112842226B (zh) 胶囊内窥镜的磁定位***
WO2013162033A1 (ja) 位置検出装置、カプセル型内視鏡システム、及び位置検出プログラム
CN113545731B (zh) 胶囊内窥镜***
TW200920301A (en) Capsular endoscope for intestine inspection with functions of movement forward and backward

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant