KR101333761B1 - Ｐｚｔ를 이용한 ｏｃｔ 프로브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동체를 압전소자로 구성하여 정현파를 인가함으로써 진동체의 진동에 의해 스캔범위가 확장된 영상을 획득할 수 있고, 상기 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치를 최적화 함으로써 진동체의 진동감쇠를 최소화할 수 있는 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것이다.
본 발명은, 내부공간을 갖추어 일정길이를 갖는 외부케이스; 압전소자로 이루어진 일정길이를 갖는 중공형의 본체와, 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동할 수 있도록 상기 본체의 외주면에 둘레 방향을 따라 배치되어 케이블이 연결되는 복수 개의 전극을 갖는 진동체; 상기 본체의 일부를 감싸도록 일정높이를 갖는 지지부재를 매개로 상기 본체의 외측에 일정간격 이격배치되고, 상기 케이스의 내부에 고정설치되어 상기 진동체의 일부를 고정하는 베이스; 및 피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광할 수 있도록 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유;를 포함하는 PZT를 이용한 OCT 프로브를 제공한다.

Description

ＰＺＴ를 이용한 ＯＣＴ 프로브{OCT Probe using PZT}
본 발명은 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진동체를 압전소자로 구성하여 정현파를 인가함으로써 진동체의 진동에 의해 스캔범위가 확장된 영상을 획득할 수 있고, 상기 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치를 최적화 함으로써 진동체의 진동감쇠를 최소화할 수 있는 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것이다.
최근에는 컴퓨터 단층촬영기나 자기공명 영상 촬영기보다 구조가 간단하면서 초음파 영상 촬영기보다 높은 해상도를 제공할 수 있는 광간섭성 단층 촬영장치(OCT : Optical Coherence Tonograpy)의 개발이 진행되고 있다.
상기 광간섭성 단층 촬영장치는 자연광에 가까운 저 코히어런스(low coherence)광을 생체와 같은 다중 산란 물질에 조사하고, 물질로부터 반사된 광을 검출하여 생체에 대한 단층 화상을 얻는 장치이다.
상기 광간섭성 단층 촬영장치는 프로브(Probe)를 이용하여 생체와 같은 다중 산란 물질에 광을 조사함으로써 원하는 피사체의 단층을 촬영하게 된다. 이러한 프로브는 폴리곤 미러, 갈바노 미러, MEMS 미러를 이용한 방법 등 구조적으로 다양한 방법들이 시도되고 있는 실정이다. 특히, 피사체의 단층 촬영을 하기 위하여 프로브에 광섬유를 적용하는 방식에 대한 연구가 활발히 일어나고 있다.
그러나 종래의 광섬유를 이용한 프로브는 스캔 면적에 대해 전체적으로 스캔을 수행하지 못하고 부분적으로 수행하게 된다.
따라서, 스캔하고자 하는 영역에 대해 보다 정확한 정보를 획득할 수 없으며 전체적으로 스캔을 수행하고자 할 경우 스캔 시간이 많이 걸리게 되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정현파의 인가시 상,하,좌,우로 진동하는 진동체를 압전소자를 이용하여 프로브를 구성함으로써 피사체에 조사되는 광의 스캔범위를 넓힐 수 있는 PZT를 이용한 OCT 프로브를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 진동체가 진동할 수 있도록 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치를 최적화함으로써 보다 넓은 스캔범위를 확보할 수 있는 PZT를 이용한 OCT 프로브를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부공간을 갖추어 일정길이를 갖는 외부케이스; 압전소자로 이루어진 일정길이를 갖는 중공형의 본체와, 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동할 수 있도록 상기 본체의 외주면에 둘레 방향을 따라 배치되어 케이블이 연결되는 복수 개의 전극을 갖는 진동체; 상기 본체의 일부를 감싸도록 일정높이를 갖는 지지부재를 매개로 상기 본체의 외측에 일정간격 이격배치되고, 상기 케이스의 내부에 고정설치되어 상기 진동체의 일부를 고정하는 베이스; 및 피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광할 수 있도록 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유;를 포함하는 PZT를 이용한 OCT 프로브를 제공한다.
바람직하게는, 상기 베이스는 상기 지지부재의 단부가 상기 정현파의 진폭이 0인 지점을 지지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 지지부재는 상기 본체 총길이의 3/20인 지점을 지지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 내부공간에는 상기 광섬유의 단부 전방에 상기 광섬유에서 조사되는 광을 집광할 수 있도록 렌즈부가 추가적으로 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 베이스의 외부면에는 상기 전극과 연결되는 케이블이 삽입 안착될 수 있도록 길이방향을 따라 일정깊이 절개형성되는 케이블배치홈이 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 정현파의 인가시 상,하,좌,우로 진동하는 진동체를 압전소자를 이용하여 프로브를 구성함으로써 2차원 영상은 물론 3차원 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 진동체가 진동할 수 있도록 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치를 최적화함으로써 보다 넓은 스캔범위를 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브를 나타낸 전체 사시도.
도 2는 도 1의 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브에서 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치에 따른 진폭의 변화를 나타낸 그래프로써, a)는 정현파의 진폭이 0 이전인 지점을 고정하는 경우, b)는 정현파의 진폭이 0인 지점을 고정하는 경우 c)는 정현파의 진폭이 0인 지점을 지나서 고정하는 경우를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서, 발명의 이해를 돕기 위해 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브(100)는 전압의 공급시 상,하,좌,우로 진동하는 진동체(120)를 압전소자(PZT)를 이용하여 구성함으로써 간단한 구조를 통하여 진동체(120)의 횡축 및 종축 구동만으로 3차원 영상까지 얻을 수 있는 것으로, 외부케이스(110), 진동체(120), 베이스(130), 페럴(150) 및 광섬유(140)를 포함한다.
상기 진동체(120)는 전압의 공급시 상기 페럴(150)에 의해 길이 중간이 고정된 광섬유(140)를 상,하,좌,우로 진동시키는 것으로, 일정길이를 갖는 중공형의 본체(122)와 외부로부터 전압을 공급받을 수 있도록 케이블(126)이 연결되는 복수 개의 전극(124)을 포함한다. 상기 본체(122)는 PbZrO4와 같은 압전소자로 이루어져 있으며, 내부에는 상기 광섬유(140)가 배치되어 통과될 수 있도록 중공형으로 구비된다. 이러한 본체(122)는 일단부가 상기 베이스(130)에 의해 고정됨으로써 전압 인가시 페럴(150)이 결합된 타단부가 소정의 폭으로 진동할 수 있도록 한다. 그리고, 상기 본체(122)의 외주면에는 외부로부터 전압을 공급받을 수 있도록 케이블(126)이 연결된 복수 개의 전극(124)이 둘레방향을 따라 구비된다.
이러한 복수 개의 전극(124)은 본체(122)의 둘레방향을 따라 서로 일정간격 이격배치되어 서로 통전되지 않도록 하며, 상기 케이블(126)을 통하여 전압이 공급되면 상기 본체(122)가 종축 및 횡축으로 동시에 진동하여 원형의 궤적을 이룰 수 있도록 4극으로 구비되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 4극의 전극을 두 개씩 한 쌍으로 하여 X축과 Y축으로 나누고 각 축에 사인파(Sine wave)의 DC전원을 공급하면 상기 진동체(120)는 진동을 시작한다. 상기 진동체(120)가 동작하면 이는 진동체(120)에 진폭이 시작된 것이고 페럴(150)에 의해 고정된 광섬유(140)가 진폭에 의해 원형으로 동작하게 된다.
이때, 상기 광섬유(140)에서 출력되는 광이 정확한 정원을 만들기 위해서는 상기 진동체(120)에 공급되는 전압과 전류의 주파수가 동일해야 한다. 공급된 전압과 전류의 주파수가 동일하고 위상이 동상이 되면 공진이 일어나는데, 일반적으로 공진시 진폭이 가장 크게 발생한다. 그리고 이러한 정원을 만들기 위해서는 X축과 Y축의 공진 위상이 90도의 차를 가지고 있어야 한다.
상기 베이스(130)는 상기 페럴(150)이 결합된 타단부가 자유롭게 진동할 수 있도록 상기 진동체(120)의 일부를 감싸 고정하는 역할을 하며, 페럴(150)이 결합된 진동체(120)의 단부가 소정의 폭으로 진동할 수 있도록 상기 외부케이스(110)의 내부면과 이격된 상태를 유지하는 공간을 제공한다. 즉, 상기 베이스(130)는 일정길이를 갖추어 상기 본체(122)의 외경보다 더 큰 내경을 갖는 원통형으로 구비되며, 도 2에 도시된 바와 같이 일정높이를 갖는 지지부재(132)에 의해 상기 본체(122)와 서로 연결되어 있다.
이에 따라, 상기 베이스(130)가 외부케이스(110)에 의해 결합된 상태에서 상기 전극(124)에 전압을 인가하게 되면 상기 진동체(120)는 상기 지지부재(132)에 의해 본체(122)의 일단부가 고정되어 페럴(150)이 결합된 타단부가 자유롭게 진동이 일어날 수 있게 된다.
한편, 상기 베이스(130)는 외주면에 둘레방향을 따라 길이방향으로 일정깊이 절개형성되는 복수 개의 케이블배치홈(134)이 마련된다. 이러한 케이블배치홈(134)은 상기 진동체(120)에 전압을 공급하기 위하여 전극(124)과 연결되는 케이블(126)을 삽입배치하기 위한 것이다. 이는, 상기 베이스(130)와 외부케이스(110)의 결합시 상기 베이스(130)의 외주면과 외부케이스(110)의 내부면이 서로 면접하게 되는데 상기 케이블(126)을 케이블배치홈(134)에 삽입배치하여 돌출되지 않도록 함으로써 베이스(130)와 외부케이스(110)의 면접에 의해 케이블(126)이 손상되는 것을 방지하고 용이하게 외부케이스(110)에 베이스(130)를 결합시킬 수 있도록 하기 위함이다.
이때, 상기 베이스(130) 및 지지부재(132)는 제작의 편의를 위하여 상기 본체(122)와 서로 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 베이스(130) 및 지지부재(132)만을 일체로 형성하여 상기 본체(122)에 상기 지지부재(132)의 단부를 접착제 등을 이용하여 고정하는 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
상기 페럴(150)은 상기 본체(122)의 단부에 일정깊이 삽입되어 상기 본체(122)의 내부를 통과하는 광섬유(140)의 길이 중간을 잡아주는 역할을 수행한다. 한편, 본 발명에서 광섬유(140)는 광원과 연결되어 피사체에 광을 조사하여 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광하는 역할을 수행하는 것으로, 상기 광원과 연결되지 않는 타단부 측이 피복이 벗겨진 상태로 가공된다. 이때, 상기 피복이 벗겨진 부분은 상기 페럴(150)의 내부를 통과하도록 하여 피복이 벗겨진 부분이 페럴(150)에 의해 위치가 고정되어 외부케이스(110)의 내부 중앙에 배치될 수 있도록 함으로써 피복이 벗겨진 광섬유(140)의 코어부분이 진동체(120)의 진동시 외부케이스(110)의 내부면에 접촉하여 파손되는 것을 방지한다.
상기 외부케이스(110)는 내부공간을 갖추어 일정길이를 갖도록 구비되는 것으로, 상기 진동체(120)에 광섬유(140)가 통과된 페럴(150)과 베이스(130)가 각각 결합된 조립체를 상기 내부공간에 안착하여 외부환경으로부터 보호하면서 상기 베이스(130)를 고정하는 역할을 한다. 특히 피복을 벗겨낸 광섬유(140)의 코어부분은 깨지기 쉬우므로 이를 보호하고, 사용자가 상기 조립체를 쉽게 파지할 수 있도록 한다.
한편, 상기 외부케이스(110)의 단부 측에는 렌즈(160)가 구비되어 상기 광섬유(140)에서 조사된 광을 집광할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 렌즈(160)는 피복이 벗겨진 광섬유(140)의 끝단부 전방 측에 위치된다.
이러한 본 발명에 의하면, 정현파의 인가시 상,하,좌,우로 진동하는 진동체를 압전소자를 이용하여 프로브를 구성함으로써 진동체(120)의 횡축, 종축 구동만으로도 2차원 영상은 물론 3차원 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브(100)는 외부케이스(110)에 결합되어 진동체(120)의 단부측을 고정지지하는 베이스(130)의 위치 - 더욱 자세하게는 본체(122)에 연결되는 지지부재(132)의 단부위치가 상기 정현파의 진폭이 0인 지점에 위치되도록 하는 것이 바람직하다. 이는, 정현파 전압의 인가시 상기 진동체(120)가 상,하,좌,우로 진동하면서 원형으로 진동하게 되는데, 본 발명에서는 정현파의 진폭이 0인 지점에 진동체(120)를 지지하는 구조를 형성함으로써 진동감쇠를 최소화하여 페럴(150)에 고정된 광섬유(140)의 진동을 최대화할 수 있게 된다. 바람직하게는 상기 베이스(130)는 지지부재(132)가 상기 본체(122) 총길이의 3/20인 지점을 고정하도록 한다.
도 3은 지지부재(132)에 의해 진동체(120)를 고정하는 위치에 따른 광섬유의 진동폭을 나타낸 그래프로써, a)는 정현파의 진폭이 0 이전인 지점을 고정하는 경우, b)는 정현파의 진폭이 0인 지점을 고정하는 경우 c)는 정현파의 진폭이 0인 지점을 지나서 고정하는 경우를 나타낸 그래프이다.
여기서, 상기 본체(122)는 총길이가 20mm이고, 상기 정현파 전압의 공급시 본체(122)의 단부로부터 3mm인 지점에서 정현파의 진폭이 0이었다.
이를 참고하면, 진동체(120)에 정현파 전압을 공급하게 되면 정현파의 진폭이 0인 지점(본체의 단부로부터 3mm인 지점)을 상기 지지부재(132) 및 베이스(130)에 의해 고정지지하는 경우가 정현파의 진폭이 0이 되기 이전지점(본체의 단부로부터 2mm인 지점)을 지지하거나 정현파의 진폭이 0을 초과한 지점(본체의 단부로부터 4mm인 지점)을 지지하는 경우에 비하여 진동체(120)의 타단부가 가장 큰 폭으로 진동하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 진동체가 진동할 수 있도록 진동체를 고정하는 베이스의 고정위치를 최적화하여 광섬유가 진동하는 반경을 넓여 줌으로써 보다 넓은 스캔범위를 확보할 수 있는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 실시예와 관련하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정 구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 설계변형 또는 수정을 통한 등가물, 변형물 및 교체물은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
100 : OCT 프로브
110 : 외부케이스 120 : 진동체
122 : 본체 124 : 전극
126 : 케이블 130 : 베이스
132 : 지지부재 134 : 케이블배치홈
140 : 광섬유 150 : 페럴
160 : 렌즈

Claims (5)

  1. 내부공간을 갖추어 일정길이를 갖는 외부케이스;
    압전소자로 이루어진 일정길이를 갖는 중공형의 본체와, 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동할 수 있도록 상기 본체의 외주면에 둘레 방향을 따라 배치되어 케이블이 연결되는 복수 개의 전극을 갖는 진동체;
    상기 본체의 일부를 감싸도록 일정높이를 갖는 지지부재를 매개로 상기 본체의 외측에 일정간격 이격배치되고, 상기 케이스의 내부에 고정설치되어 상기 진동체의 일부를 고정하는 베이스; 및
    피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광할 수 있도록 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유;를 포함하고,
    상기 베이스는 상기 지지부재의 단부가 상기 정현파의 진폭이 0인 지점을 지지하는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 본체 총길이의 3/20인 지점을 지지하는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 내부공간에는 상기 광섬유의 단부 전방에 상기 광섬유에서 조사되는 광을 집광할 수 있도록 렌즈부가 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스의 외부면에는 상기 전극과 연결되는 케이블이 삽입 안착될 수 있도록 길이방향을 따라 일정깊이 절개형성되는 케이블배치홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
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