KR101415087B1 - Ｐｚｔ를 이용한 ｏｃｔ 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브는, 원통형의 외부 케이스와; 압전소자로 이루어지며 소정 길이를 갖는 중공형의 일부분이 구형 관절부로 형성되어 X축과 Y축으로 미세 조정이 되는 본체와 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동하도록 상기 본체의 외주면 둘레 방향을 따라 복수 개의 전극이 배치된 진동체와; 상기 외부케이스의 내부에 배치되고, 상기 본체의 구형 관절부에 대응하는 구체 형상의 요홈이 내부면에 형성되어 상기 본체와 결합하는 베이스와; 상기 외부케이스 및 상기 베이스에 형성된 관통 홀에 삽입하여 상기 본체를 상기 베이스에 결합 고정하는 나사부와; 피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광하고, 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따르면, 전압인가시 진동하는 PZT 진동체에 의해 검사부위를 3차원 영상으로 획득할 수 있는 원형 궤적을 형성하는데 있어서 PZT 진동체의 일부분을 구형 관절부로　가공하여 X축과 Y축으로의 미세 조정을 쉽게 함으로써 정확한 원형　궤적으로 보정 할 수 있다.

Description

ＰＺＴ를 이용한 ＯＣＴ 프로브{OCT Probe using PZT}

본　발명은 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것으로, 전압인가시 진동하는PZT 진동체에 의해 검사부위를 3차원 영상으로 획득할 수 있는 원형 궤적을 형성하는데 있어서 PZT 진동체의 일부분을 구형 관절부로　가공하여 X축과 Y축으로의 미세 조정을 쉽게 함으로써 정확한 원형　궤적으로 보정 할 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.

광간섭성 단츨 촬영장치는 자연광에 가까운 저 코히어런스(low coherence) 광을 생체와 같은 다중 산란 물질에 조사하고, 물질로부터 반사된 광을 검출하여 생체에 대한 단층 화상을 얻는 장치이다.

이러한 종래의 광 단층 촬영장치들은 각각의 파장 특성에 맞는 샘플들에 맞게 특성화되어 제작되어 동일한 샘플에 대하여 각기 다른 시스템을 이용하여 단층 촬영하였다.

즉, 중심파장이 840 ㎚인 SD-OCT는 물과 같은 물질에 흡수가 잘 되어 안과 중 망막의 중심와에서의 질병진단에 많이 응용되고 있으며 중심파장이 1050 ㎚ 인 SS-OCT는 840 ㎚대역에 비해 파장대가 길어 혈관 조직의 질병진단에 많이 응용되고 있다.

이러한 광 단층 촬영장치는 최종 단층 이미지를 정확하게 획득하기 위해 분광기를 시스템에 삽입하거나 별도로 추가하여 픽셀 대 파장영역에 대한 정보를 얻어 광학계의 성능을 분석하게 된다.

OCT Probe 스캐너는 폴리곤 미러, 갈바노 미러, 그리고 MEMS 미러를 이용한 방법 등 구조적으로 다양한 방법들이 시도되고 있으며 안과와 피부과에서는 OCT가 실제 사용되고 있다.

한편, 현재 OCT 프로브 구조를 PZT(압전소자)를 이용한 방식의 프로브의 구조가 개발중이며, 이는 베이스, PZT, Ferrule, 광 Fiber, FC 컨넥터 및 프로브 케이스로 이루어져 있다. 이는 구조적으로 간단하여 소형에 적용될 수 있으며, PZT의 횡축, 종축 구동만으로 3차원 영상까지 얻을 수 있다는 장점이 있다.

이러한 OCT 프로브는 초기 동작시 광궤적이 정확한 원을 형성하지 않아 스캔 면적을 확보할 수 없는 문제점이 발생 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 PZT를 이용한 OCT 프로브에 관한 것으로, 전압인가시 진동하는PZT 진동체에 의해 검사부위를 3차원 영상으로 획득할 수 있는 원형 궤적을 형성하는데 있어서 PZT 진동체의 일부분을 구형 관절부로　가공하여 X축과 Y축으로의 미세 조정을 쉽게 함으로써 정확한 원형　궤적으로 보정 할 수 있는 PZT를 이용한 OCT 프로브를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 PZT를 이용한 OCT 프로브는, 원통형의 외부 케이스와; 압전소자로 이루어지며 소정 길이를 갖는 중공형의 일부분이 구형 관절부로 형성되어 X축과 Y축으로 미세 조정이 되는 본체와 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동하도록 상기 본체의 외주면 둘레 방향을 따라 복수 개의 전극이 배치된 진동체와; 상기 외부케이스의 내부에 배치되고, 상기 본체의 구형 관절부에 대응하는 구체 형상의 요홈이 내부면에 형성되어 상기 본체와 결합하는 베이스와; 상기 외부케이스 및 상기 베이스에 형성된 관통 홀에 삽입하여 상기 본체를 상기 베이스에 결합 고정하는 나사부와; 피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광하고, 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유;를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 나사부는 상기 본체의 구형 관절부가 고정되도록 상기 본체의 양단부에 결합하는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 나사부는 상기 원통형 외부 케이스의 외주면의 둘레 방향으로 대칭적으로 배치되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 나사부는 상기 대칭적으로 배치된 나사의 결합 조절을 통해 상기 본체가 X축과 Y축으로 미세 조정되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 내부공간에는 상기 광섬유의 단부 전방에 상기 광섬유에서 조사되는 광을 집광하는 렌즈부가 더 구비되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 베이스의 외부면에는 상기 전극과 연결되는 케이블이 삽입 안착될 수 있도록 길이방향을 따라 일정깊이 절개형성되는 케이블배치홈이 구비되는 점에 그 특징이 있다.

여기서, 특히 상기 진동체는 상기 본체의 구형 관절부를 X축 또는 Y축으로 미세 조정하여 진동하면서 형성되는 원형 궤적을 보정하는 점에 그 특징이 있다.

이상의 본 발명에 따르면, 전압인가시 진동하는 PZT 진동체에 의해 검사부위를 3차원 영상으로 획득할 수 있는 원형 궤적을 형성하는데 있어서 PZT 진동체의 일부분을 구형 관절부로　가공하여 X축과 Y축으로의 미세 조정을 쉽게 함으로써 정확한 원형　궤적으로 보정 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 PZT를 이용한 OCT 프로브의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 상기 도 1의 A-A'의 단면도.
도 3은 상기 도 1의 B-B'의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 PZT를 이용한 OCT 프로브의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 상기 도 1의 A-A'의 단면도이고, 도 3은 상기 도 1의 B-B'의 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 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 일부분이 구형 관절부로 형성되어 X축과 Y축으로 미세 조정이 되는 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)의 구형 관절부는 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.

또한, 상기 정원의 원형 궤적을 만들기 위한 진동체 자체의 위치 보정이 필요하게 된다. 이때, 정원의 원형 궤적으로 보정을 위해 상기 진동체 자체의 위치를 상기 본체의 구형 관절부에 의해 X축과 Y축의 조절이 용이하게 된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 베이스(130)는 상기 구형 관절부와 결합 배치될 수 있도록 상기 베이스의 내부면에 상기 본체의 구형 관절부에 대응하는 구체 형상의 요홈이 형성되어 상기 구형 관절부와 결합한다. 즉, 상기 진동체의 구형 관절부와 구체 형상의 요홈의 결합에 의해 상기 본체의 X축과 Y축이 쉽게 조절된다.

또한, 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 구비되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나사부(170)는 상기 외부케이스(110) 및 상기 베이스(130)에 형성된 관통 홀(171)에 삽입하여 상기 본체(121)를 상기 베이스(130)에 결합 고정하게 된다.

보다 구체적으로, 상기 나사부(170)는 상기 본체(121)의 구형 관절부가 고정되도록 상기 본체(121)의 구형 관절부 주변에 4방으로 배치되고, 이는 상기 원통형 외부 케이스의 외주면의 둘레 방향으로 대칭적으로 배치되어 결합된다. 즉, 대칭 배치된 각 나사를 풀어 상기 본체를 X축과 Y축으로 미세 조정한 후 각 나사를 조임으로써 원하는 위치로 고정하게 된다.

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.

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.

이와 같이 본 발명은 전압인가시 진동하는 PZT 진동체에 의해 검사부위를 3차원 영상으로 획득할 수 있는 원형 궤적을 형성하는데 있어서 PZT 진동체의 일부분을 구형 관절부로　가공하여 X축과 Y축으로의 미세 조정을 쉽게 함으로써 정확한 원형　궤적으로 보정 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 --- 외부케이스 120 --- 진동체
130 --- 베이스 140 --- 광섬유
150 --- 패럴 160 --- 렌즈
170 --- 나사부 171 --- 관통홀

Claims (7)

1. 원통형의 외부 케이스와;
   압전소자로 이루어지며 소정 길이를 갖는 중공형의 일부분이 구형 관절부로 형성되어 X축과 Y축으로 미세 조정이 되는 본체와 정현파 전압이 공급되어 상기 본체가 진동하도록 상기 본체의 외주면 둘레 방향을 따라 복수 개의 전극이 배치된 진동체와;
   상기 외부케이스의 내부에 배치되고, 상기 본체의 구형 관절부에 대응하는 구체 형상의 요홈이 내부면에 형성되어 상기 본체와 결합하는 베이스와;
   상기 외부케이스 및 상기 베이스에 형성된 관통 홀에 삽입하여 상기 본체를 상기 베이스에 결합 고정하는 나사부와;
   피사체에 광을 조사하여 상기 피사체에서 반사 또는 산란된 광을 수광하고, 상기 본체의 내부를 통과하게 배치되고, 상기 본체의 일단부에 일정깊이 삽입되는 페롤에 의해 길이 중간이 고정되는 광섬유를 포함하고,
   상기 나사부는, 상기 본체의 구형 관절부가 고정되도록 상기 본체의 양단부에 결합하며, 상기 원통형 외부 케이스의 외주면의 둘레 방향으로 대칭적으로 배치되고, 상기 대칭적으로 배치된 나사의 결합 조절을 통해 상기 본체가 X축과 Y축으로 미세 조정되는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 외부 케이스의 내부공간에는 상기 광섬유의 단부 전방에 상기 광섬유에서 조사되는 광을 집광하는 렌즈부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
6. 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.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 진동체는 상기 본체의 구형 관절부를 X축 또는 Y축으로 미세 조정하여 진동하면서 형성되는 원형 궤적을 보정하는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 OCT 프로브.
   

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