KR101466707B1 - 광 간섭 단층 영상 프로브의 평행 탐색 가이드 기능을 구비한 가이드 장치 및 이를 이용한 프로브의 가이드 방법 - Google Patents

광 간섭 단층 영상 프로브의 평행 탐색 가이드 기능을 구비한 가이드 장치 및 이를 이용한 프로브의 가이드 방법 Download PDF

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Abstract

프로브의 가이드 장치는 전후진 이동 가능한 중공의 튜브체와, 상기 튜브체의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 선회 운동하도록 상기 튜브체와 연결되는 이동체와, 상기 이동체의 전방측 단부에서 상기 광 간섭 단층 영상의 촬영 대상물의 촬영 대상면과 수직하게 배향되는 프로브를 포함하고, 상기 이동체를 선회 운동시키는 동시에 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄함으로써, 상기 이동체가 작업 위치에서 전후진 방향으로의 변위 없이 상기 전후진 방향과 수직 방향으로 평형 이동하여, 상기 프로브가 상기 촬영 대상면과 평행하게 이동하도록 한다.

Description

광 간섭 단층 영상 프로브의 평행 탐색 가이드 기능을 구비한 가이드 장치 및 이를 이용한 프로브의 가이드 방법{Appratus and Method for parallel scanning guide of Optical Coherence Tomography edoscopic probe}
본 발명은 가이드 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광 간섭 단층 영상 프로브의 평행 탐색 가이드 기능을 구비한 가이드 장치 및 이를 이용한 프로브의 가이드 방법에 관한 것이다.
OCT(optical coherence tomography) 촬영은 빛 간섭을 이용한 단층 촬영 방법으로, 기존의 방사선 기반의 CT, MRI 영상 스케일보다 작은 마이크로미터 단위의 해상도를 가진다. 따라서, 기존의 영상장비에서 감지하기 어려운 혈관조직, 상피조직, 신경 등에 대해서 더 정밀한 의학 영상 정보를 취득할 수 있다.
OCT는 크게 혈관에 카테타로 삽입하여 카테타를 회전시킴으로써, 원통의 혈관벽을 스캔하는 "사이드" 스캔 방식과, 체내 강의 내벽을 전면에 두고 촬영 대상면에 대해 프로브를 통해 빛을 투시시키면서 스캐닝하는 "전면부(forward imaging)" 스캔 방식이 있다.
도 1 내지 도 3은 전면부 스캔 방식에 따른 OCT 촬영의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 일 형태에 따른 OCT 촬영 시스템(10)에 따르면, 광원(4)으로부터 입사된 광대역의 빛이 기준 광로(6)와 측정 광로로 분기되어 입사된다.
측정 광로로 입사된 빛은 광 섬유(3)를 통해 프로브(1)로 입사되고, 프로브(1)로부터 촬영 대상물인 샘플(S)에 투사된 후 반사된다. 샘플(S)에 투사된 후 반사된 반사광은 프로브(1)를 통해 회수되어 측정 광로로 입수된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 광원(4)에서 형성된 레이저 광이 광섬유(3)를 통해 프로브(1)부터 샘플(S)의 촬영 대상면에 대해 수직방향으로 투사되고, 이후 반사되어 다시 프로브에 입수되는 과정을 A 스캔(scan)이라고 한다.
프로브(1)가 촬영 대상면에 대해 평행한 방향으로 이동하면서, 각기 다른 위치에서 A 스캔을 수행하여 결과적으로 직사각형 형태의 2차원 단층 정보를 얻는 과정이 B 스캔이다. 또한, 프로브(1)가 B 스캔 방향과 진행 방향이 다른 방향에서 동일한 평면상에서 이동하는 과정이 C 스캔이다.
B 스캔을 통해 촬영 대상 샘플의 2차원 단층 영상을 획득할 수 있으며, B 스캔과 C 스캔의 조합을 통해 촬영 대상 샘플의 3차원 공간 단층 영상을 획득할 수 있다.
전면부 스캔 방식의 OCT 촬영을 위한 프로브는 굴곡진 좁은 관로나 구멍을 통해서 최소침습적으로 체내강 속의 조직 부위에 도달할 필요가 있어, 적절한 체내 삽입형 가이드 장치에 의해 가이드될 필요가 있다.
또한, 체내강 속에서 3차원 단층 영상을 획득하기 위해 가이드 장치는 스테이지 자체가 평행하게 이동시켜야 하는 한계가 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 OCT 촬영 시스템에 의하면 이동 스테이지(2)의 크기로 인해 가이드 장치에 의해 체내 기관의 미세 영역에 접근하거나 최소침습적으로 접근하기가 어렵다.
미국 등록특허 US 6,485,413호
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 좁은 관로로 삽입 가능하여 OCT 프로브를 체내강 속으로 위치시키기 용이하고, 체내강 속에서 프로브가 촬영 대상물에 대한 평행 탐색을 수행할 수 있도록 프로브를 제어할 수 있는 가이드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면 전후진 이동 가능한 중공의 튜브체와, 상기 튜브체의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 선회 운동하도록 상기 튜브체와 연결되는 이동체와, 상기 이동체의 전방측 단부에서 상기 광 간섭 단층 영상의 촬영 대상물의 촬영 대상면과 수직하게 배향되는 프로브를 포함하고, 상기 이동체를 선회 운동시키는 동시에 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄함으로써, 상기 이동체가 작업 위치에서 전후진 방향으로의 변위 없이 상기 전후진 방향과 수직 방향으로 평형 이동하여, 상기 프로브가 상기 촬영 대상면과 평행하게 이동하도록 하는 프로브의 가이드 장치가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 가이드 장치는 상기 이동체를 상기 튜브체에 대해 선회 운동 가능하게 연결하는 링크 장치와, 상기 튜브체의 내부로 연장되며 상기 튜브체에 대해 상대적으로 전후진 이동하여 상기 링크 장치를 구동시키는 로드를 포함한다.
또한, 상기 튜브체가 전후진 이동하면 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크 장치는 상기 튜브체와 함께 전후진 이동하도록 구성되고, 상기 로드는 상기 튜브체와 독립적으로 상기 튜브체에 대해 전후진 이동하여 상기 링크 장치를 구동시킬 수 있도록 구성되며, 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크 장치를 상기 튜브체와 함께 전후진 이동시키는 동시에, 상기 로드를 상기 튜브체에 대해 상기 튜브체의 전후진 방향과 반대로 전후진 이동시켜, 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 튜브체, 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크장치는 상기 튜브체의 길이방향 중심축을 기준으로 함께 회전 구동 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 튜브체 및 상기 로드는 가요성의 튜브체일 수 있다.
또한, 상기 튜브체는 소정 곡률을 가진 초탄성의 형상기억 합금 재질의 미세 튜브체일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 튜브체의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 상기 이동체를 선회 운동시키는 단계와, 상기 이동체를 선회 운동시키는 동시에 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 상기 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄하는 단계 및 상기 이동체가 작업 위치에서 전후진 방향으로의 변위 없이 상기 전후진 방향과 수직 방향으로 평형 이동하여 상기 프로브가 상기 촬영 대상면에 대해 일정한 거리를 유지하며 상기 촬영 대상면에 대해 평형 이동하는 단계를 포함하는 프로브의 가이드 방법이 제공된다.
프로브의 가이드 방법은 상기 프로브를 평형 이동시키며 상기 촬영 대상물의 2차원 단층 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동체는 상기 튜브체와 함께 상기 튜브체의 길이방향 중심축을 기준으로 함께 회전 구동 가능하도록 구성되고, 프로브의 가이드 방법은 상기 이동체를 상기 튜브체와 함께 회전 구동시켜, 상기 촬영 대상물의 3차원 단층 영상을 획득하는 단계를 포함할 수도 있다.
도 1 내지 도 3은 공지의 OCT 촬영의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터와 튜브체의 일부를 도시한 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔드 이펙터와 튜브체의 일부를 도시한 측면도이다.
도 7은 도 6의 엔드 이펙터와 튜브체의 절개도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 각각 엔드 이펙터를 생략하고 도시한 도 4의 가이드 장치의 정면 및 배면 사시도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 장치의 동작을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 장치를 적용하여 액티브 캐뉼라 장치를 구성한 모습을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용은 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 장치(100)의 사시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가이드 장치(100)는 길게 연장되는 중공의 튜브체(110)와, 상기 튜브체(110)의 전방측에 연결되는 엔드 이펙터(200)와, 튜브체(110)의 후단부를 고정하는 고정 몸체(500) 및 상기 고정 몸체(500)의 후단에 결합되어 엔드 이펙터(200)을 동작시키기 위한 구동 장치(600)를 포함한다.
도 5는 엔드 이펙터(200)와 튜브체(110)의 일부를 도시한 확대 사시도이다. 설명의 편의를 위해 도 5에서는 튜브체(110)의 일부가 절개되어 도시되었다.
도 6은 엔드 이펙터(200)와 튜브체(110)의 일부를 도시한 측면도이고, 도 7은 도 6의 엔드 이펙터(200)와 튜브체(110)의 일부를 절개한 절개도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(200)는 로드(220)의 전후진 방향으로 연장되는 이동체(310, 320)와, 이동체(310, 320)를 튜브체(110)에 대해 선회 운동 가능하게 연결하는 링크 장치(400)와, 이동체(310, 320)의 전방측 단부에 연결되는 OCT 촬영을 위한 프로브(311, 321)를 포함한다.
도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터(200)의 이동체(310, 320)는 튜브체(110)의 길이 방향과 평행한 최초 연장 방향을 가진다.
한 쌍의 이동체(310, 320)는 링크 장치(400)에 의해 서로 평행한 상태를 유지하도록 연결된다.
링크 장치(400)는 동일한 4개의 링크암(401, 402, 403, 404)이 마름모 형태를 형성하며 연결된 4절 링크에 의해 형성된다.
도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 4개의 링크암으로 이루어진 한 쌍의 4절 링크가 이동체(310, 320)의 좌우에 형성되며, 한 쌍의 4절 링크는 연결링크(420)에 의해 연결되어 함께 동작한다.
4개의 링크암(401, 402, 403, 404)은 복수의 연결부(501 내지 508)에 의해 상호 회전 가능하게 연결된다.
복수의 연결부 중 연결부(506)는 제1이동체(310)에 고정된다. 연결부(504)는 제1이동체(310)의 전후진 방향으로 형성된 수평 슬롯(slot)(312)에 연결되어 제1이동체(310)의 전후진 방향으로 위치 이동가능하다. 연결부(505)는 제1이동체(310)에 사선으로 형성된 사선 슬롯에 연결되어 제1이동체(310)에 대해 사선 방향으로 위치 이동 가능하다.
한편, 연결부(507)는 제2이동체(320)에 고정된다. 연결부(502)는 제2이동체(320)의 전후진 방향으로 형성된 수평 슬롯(322)에 연결되어 제2이동체(320)의 전후진 방향으로 위치 이동가능하다. 연결부(503)는 제2이동체(320)에 사선으로 형성된 사선 슬롯(313)에 연결되어 제2이동체(320)에 대해 사선 방향으로 위치 이동 가능하다.
튜브체(110)의 전방측 단부 양측에는 고정암(410)이 실질적으로 4절 링크의 중앙까지 연장되어 있고, 튜브체(110)에 삽입된 부분에는 길이 방향으로 슬롯(411)이 길게 형성되어 있다.
슬롯(411)은 튜브체(110)의 정방측 단부의 양 측면을 길게 절개한 절개공(111)을 통해 외부로 노출되어 있다.
슬롯(411)에는 4절 링크의 연결부(508)이 연결되고, 연결부(508)는 튜브체(110)의 길이 방향으로 위치 이동 가능하다.
고정암(410)의 전단부는 두 4절 링크를 연결하는 연결링크(402)와 연결부(509)를 통해 결합되어 있다. 고정암(410)과 연결링크(402)는 서로 회전할 수 없게 고정되어, 실질적으로 4절 링크의 중앙을 관통하는 샤프트를 구성하게 된다.
연결링크(402)의 전방측 단부는 연결부(501)에 의해 4절 링크와 연결된다.
튜브체(110)의 내부에는 로드(220)가 연장되고, 로드(220)의 전방측 단부는 연결부(508)에 결합되어 링크 장치(400)와 연결된다.
프로브(311, 321)는 OCT 촬영 대상물의 촬영 대상면(미도시)과 수직하게 배향된다. 도 6에서 가이드 장치(100)가 체내강 속에 프로브(311, 321)를 위치시킨 경우라면, 촬영 대상물이 촬영 대상면은 지면에서 위에서 아래로 수직하게 위치할 것이다.
도 7에 가장 잘 도시된 바와 같이, 튜브체(110)이 내부에는 로드(220)를 중심으로 상하 방향으로 두 개의 광섬유(231, 232)가 연장되어 있고, 각각의 광섬유(231, 232)는 연결체를 통해 프로브(311, 311)에 연결된다. 외부의 광원(미도시)로부터 전달된 빛이 광섬유를 통해 프로브(311, 321)로 전달되어 촬영 대상면에 빛을 조사함으로써 OCT 영상을 획득할 수 있다.
튜브체(110)의 전방측 단부의 상하 방향에는 광섬유(231, 232)가 상하방향으로 벌어져 연결체(310, 320)로 부드럽게 연장될 수 있도록 하는 절개공(112)이 형성되어 있다.
본 실시예에 따르면, 로드(220)는 튜브체(110) 내부에서 튜브체(110)에 대해 상대적으로 전후진 이동 가능하다.
본 명세서에서 사용된 용어 "상하", "좌우" 및 "전후"는 구성요소들의 절대적인 방향을 나타내는 것이 아니라, 구성요소들 간의 상대적인 위치 관계를 정의하기 위해 사용된 것이라는 점이 이해되어야 할 것이다.
위와 같은 구성에 따르면, 이동체(310, 320)는 튜브체(110)의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 선회 운동하도록 형성된다.
도 8을 참조하여 가이드 장치(100)의 동작을 좀더 구체적으로 설명한다.
도 8에서는 튜브체(110)가 제자리에 고정된 상태에서, 로드(220)가 튜브체(110)에 대해 전후진 구동하여 이동체(310, 320)를 동작시키는 모습을 설명한다.
다시 도 5를 참조하면, 점선으로 도시된 위치에서 로드(220)가 전진 이동하면 연결부(508)가 슬롯(411)을 따라 전진하게 되고, 링크 장치(400)의 구속에 의해 두 이동체(310, 320)는 로드(220)의 전후진 방향과 평행한 최초 연장 방향을 유지하면서 서로 반대방향으로 벌어지게 된다.
도 8의 화살표로 표시한 바와 같이, 이동체(310, 320)는 로드(220)의 전후진 방향으로 전후진 변위와 상기 전후진 방향과 수직 방향으로의 평형 이동 변위가 동시에 이루어지며, 튜브체(110)에 대해 선회 운동을 하게 된다.
이와 반대로 로드(220)가 후진 이동하면 연결부(508)가 슬롯(411)을 따라 후진하게 되고, 링크 장치(400)의 구속에 의해 두 이동체(310, 320)는 로드(220)의 전후진 방향과 평행한 최초 연장 방향을 유지하면서 서로 근접하게 된다.
본 실시예에 따르면, 튜브체(110)와 로드(220)의 길이방향으로의 상대적인 움직임에 의해 이동체(310, 320)를 동작시킨다.
이하, 튜브체(110)와 로드(220)의 길이방향으로의 상대적인 움직임을 가능하게 하는 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 9 및 도 10은 엔드 이펙터(200)를 생략하고 도시한 가이드 장치(100)의 정면 및 배면 사시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 고정 몸체(500)는 클램프(501)로 튜브체(110)의 후단부를 고정한다. 클램프(501)의 후단에는 원통형의 중공의 샤프트(502)가 고정되며, 샤프트(502)의 후단에는 제1기어(504)가 결합된다. 제1기어(504)에는 구동장치(600)가 고정결합된다.
튜브체(110), 샤프트(502) 및 구동장치(600)는 내부가 중공으로 형성되며, 로드(220)가 통과할 수 있도록 서로 연통되어 있다. 튜브체(110)와 구동장치(600)는 그 길이 방향이 서로 정렬된다.
샤프트(502)는 두 베어링(503)을 통해 고정 몸체(500)에 대해 회전 가능하게 연결되며, 제1기어(504)는 고정 몸체(500)에 구비된 제1모터(510)에 연결된 제2기어(505)와 치합된다.
이와 같은 구성에 따르면, 제1모터(510)의 회전력이 제2기어(505)를 통해 제1기어(504)를 회전시키고, 제1기어(504)는 샤프트(502)를 고정 몸체(500)에 대해 회전시킨다. 샤프트(502)가 회전함에 따라서, 튜브체(110)와 구동장치(600)가 고정 몸체(500)에 대해 동시에 회전하게 된다. 튜브체(110)와 구동장치(600)의 회전은 외측 튜브(110)의 길이방향 중심축(C)의 둘레방향(R)으로 이루어진다.
구동장치(600)는 고정 몸체(500)에 회전 가능하게 결합되는 프레임(601)과, 프레임(601) 내부에 위치하며, 로드(210, 220)와 연결되어 로드를 전후진 구동시키는 구동부와, 프레임(601)의 후단에 고정되며 상기 구동부를 동작시키는 제2모터(610)를 포함한다.
구동부는, 전단에서부터 차례로, 로드(220)를 수용하며 전단이 프레임(601)에 고정되는 케이스(620)와, 상기 케이스(620)의 후단에 위치하며 프레임(601)에 형성된 가이드홈(602)을 따라 직선 운동하는 이동뭉치(630)와, 상기 직선 이동뭉치(630)와 제2모터(610)를 연결시키는 회전 연결체(611)를 포함한다.
이동뭉치(630)는 로드(220)의 후방측 단부를 고정하는 직선 연결체(631)와, 상기 직선 연결체(631)의 후단에 연결되며 내면에 나사산(633)이 형성된 회전 연결체(632)를 포함한다.
회전 연결체(632)는, 제2모터(610)에 연결되며 외면에 나사산(612)이 형성된 회전 연결체(611)와 나사결합되어 있다. 따라서, 제2모터(610)가 회전하면, 회전 연결체(632)와 회전 연결체(611)의 상호 작용에 의해, 이동뭉치(630)가 프레임(601) 내부에서 가이드 홈(602)을 따라 이동하면서 회전 없이 전후진하게 된다.
구체적으로 도시하지는 않았지만, 프레임(601)에는 이동뭉치(630)의 위치를 감지할 수 있는 위치 센서(603)를 구비하여, 이동뭉치(630)의 전후진 위치를 정확하게 제어할 수 있도록 한다.
한편, 후술하는 바와 같이, 본 실시예에 따르면 고정 몸체(500)는 전후진 이동이 가능하도록 형성된다. 고정 몸체(500)가 전후진 이동하면, 그에 고정된 튜브체(110)와, 구동장치(600) 및 구동장치(600)에 수용된 로드(220)가 함께 전후진 이동한다.
즉, 본 실시예에 따르면 튜브체(110)가 전후진 구동하면 반드시 로드(220), 이동체(310, 320) 및 링크 장치(400)가 그와 함께 전후진 구동하도록 구성되는 것이다.
반면에, 로드(220)는 제2모터(610)의 회전 구동에 의해 튜브체(110)가 고정된 상태에서 튜브체(110)와 독립적으로 전후진 구동할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제1모터(510)에 의해 튜브체(110)와 구동장치(600)가 고정 몸체(500)에 대해 동시에 회전 가능하므로, 튜브체(110), 로드(220), 이동체(310, 320) 및 링크 장치(400)는 튜브체(110)의 중심축(C)을 기준으로 함께 회전 구동 가능하다.
이와 같은 로드(220)와 튜브체(110)의 상대적인 움직임을 이용하면, 본 실시예에 따른 가이드 장치(100)는 OCT 촬영에 적절히 이용될 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여, 본 실시예에 따른 가이드 장치(100)의 구동 원리를 설명한다.
도 11a 내지 도 11c는 가이드 장치(100)의 동작을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 11a는 체내강 속에 삽입된 가이드 장치(100)의 상태를 도시한 것이다.
OCT 촬영에 적합하게 이용하기 위해서는 이동체(310, 320) 및 그에 연결된 프로브(311, 321)가 전후진 이동없이 수직 방향으로 이동하도록 할 필요가 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면 로드(210, 220)와 튜브체(110)의 상대 움직임을 제어함으로써, 이동체(310, 320) 및 그에 연결된 프로브(311, 321)가 전후진 이동없이 로드(220)의 전후진 방향으로 수직 이동한다.
도 11을 참조하면, 점선의 화살표 방향으로 로드(220)를 튜브체(110)에 대해 후진 이동시키는 동시에, 튜브체(110)를 소정 거리 만큼 전진 이동시켜 로드(220)가 외측튜브(110)와 함께 소정 거리 만큼 전진 이동하도록 하면, 로드(220)에 연결된 프로브(311, 321)의 전방측 단부의 위치(CL)는 변화하지 않고, 이동체(310, 320)가 수직 방향으로 평형 이동하게 된다.
상기 "소정 거리"는 링크 장치(400)의 기구적 관계를 통해 로드(220)의 저후진 이동 거리부터 계산할 수 있는 이동체(310, 320)가 선회운동시의 전후진 방향 변위를 의미한다.
본 실시예에 따르면 로드(220)를 튜브체(110)와 독립적으로 전후진 구동시키는 동시에, 튜브체(110)를 로드(220)의 독립적인 구동 방향과 반대방향으로 구동시킴으로써, 이동체(310, 320)의 선회 운동시 발생하는 이동체(310, 320)의 전후진 방향의 변위를 상쇄시켜 프로브(311, 321)가 그 전후진 위치는 변화시키지 않고, 로드의 전후진 방향에 대해 수직 방향으로 평형 이동하도록 할 수 있다.
이와 같은 프로브(311, 321)의 상하 운동에 의해 B 스캔을 수행하여 촬영 대상물에 대한 2차원 단층 영상 정보를 획득할 수 있다. .
나아가, 튜브체(110)와 로드(210, 220)를 튜브튜브체(110)의 중심축을 기준으로 동시에 동일한 회전속도로 회전시키면서 B 스캔 방향과 다른 C 스캔을 수행하여, 촬영 대상물에 대한 3차원 공간 단층 영상 정보를 획득할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 길게 연장되는 미세한 튜브체인 튜브체(110) 내부로 연장되는 로드를 튜브체의 길이 방향으로 구동하여 튜브체(110)의 전방측 단부에 형성된 프로프를 수직 방향으로 동작시킬 수 있으므로, OCT 촬영 대상이 체내 기관의 미세 영역에의 최소침습적 접근이 용이하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 체내 기관으로의 접근을 용이하게 하기 위하여, 튜브체(110)를 소정 곡률을 가진 초탄성의 형상기억 합금 재질의 미세 튜브체로 구성하고, 그보다 직경이 크고 곡률이 상이한 다른 튜브체(120) 내부에 삽입하여 소위 액티브 캐뉼라(active cannular)를 구성한다.
액티브 캐뉼라는 공지된 미세 수술용 기기로서 미국 특허출원공개 2013/0018303호 등에 개시되고 있다.
액티브 캐뉼라는 곡률을 가진 초탄성의 형상기억합금을 재료로 하며, 지름과 곡률이 서로 다른 튜브를 서로 겹쳐 움직이고, 튜브끼리의 상호작용으로 인해 입력 각도에 따라 엔드 이펙터의 위치를 조정하는 구성을 가진다.
에너지 식을 사용해 서로 겹쳐진 튜브가 가질 수 있는 에너지를 최소화하는 결과 각도와 엔드 이펙터의 최종 위치를 예측하게 된다. 각각의 튜브는 다른 튜브와 독립적으로 내부 회전 자유도 및 내부 평행 이동 자유도를 갖는다.
서로 겹쳐진 튜브 각각을 적절히 회전 및/또는 평행 이동시킴으로써, 기기가 삽입되는 공간의 형상에 대응하여 튜브 결합체가 적절히 굴곡될 수 있고, 최종적으로 엔드 이펙터를 원하는 위치에 위치시킬 수 있다.
도 12는 본 실시예에 따른 가이드 장치를 적용하여 액티브 캐뉼라 장치를 구성한 모습을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 튜브체(110)는 지름이 더 크고 곡률이 상이한 제2튜브체(120) 내부에 삽입된다. 제2튜브체(120)의 길이는 튜브체(110)의 길이보다 짧다.
제2튜브체(120)의 후단부는 제2고정몸체(800)에 고정된다. 튜브체(110)의 후단부는 제2튜브체(120)의 후단을 통해 제2고정몸체(800)를 통과하여 고정몸체(500)에 고정된다.
제2고정몸체(800)는 상술한 고정몸체(500)와 유사하게 모터(미도시)에 의해 회전하는 기어(804, 805)를 통해 제2튜브체(120)를 그 길이방향 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 따라서, 고정몸체(500) 및 제2고정몸체(800)는 각각 튜브체(110) 및 제2튜브체(120)를 각각 서로 독립적으로 회전시킬 수 있다.
또한, 프레임(700)에는 그 길이 방향으로 복수의 수평바(701 내지 705)가 형성되어 있고, 복수의 수평바(701 내지 705)는 고정몸체(500) 및 제2고정몸체(800) 에 형성된 관통공(도 9의 도면부호 506 및 507 참조)을 통해 연장된다.
수평바 중 수평바(703, 704, 705)는 고정몸체들을 정렬하기 위한 정렬용으로 사용되고, 나머지 수평바(701, 702)는 각각 고정몸체(500) 및 제2고정몸체(800)를 전후진 시키기 위한 이송용으로 사용된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 두 수평바(701, 702)의 후단에는 각각 제3모터 와 제4 모터(630, 620)가 연결되고, 두 수평바(701, 702)의 표면에는 나사산이 형성되어 있다.
고정몸체(500)에는 제1수평파(701)의 나사산과 나사결합하는 너트(710)가 고정되어, 제3모터(630)가 회전하면 고정몸체(500)는 제1수평파(701)를 따라 전후진 이동할 수 있다. 반면, 제1수평파(701)는 제2고정몸체(800)를 그대로 통과하며, 제2고정몸체(800)는 제1수평바(701)의 회전에 의해 이동하지 않는다.
고정몸체(500)가 전후진함에 따라서, 그에 결합된 튜브체(110)와 구동장치(600)도 함께 전후진 이동한다.
유사하게, 제2고정몸체(800)에는 제2수평파(702)의 나사산과 나사결합하는 너트(미도시)가 고정되어, 제4모터(620)가 회전하면 제2고정몸체(800)는 제2수평파(702)를 따라 전후진 이동할 수 있다. 제2고정몸체(800)의 전후진 이동하면 제2튜브체(120)가 함께 전후진하게 된다.
위와 같은 구성에 따르면, 튜브체(110)와 제2튜브체(120)가 서로에 대해 독립적으로 평행이동할 수 있게 된다.
튜브체(110)와 제2튜브체(120) 각각을 적절히 회전 및/또는 평행 이동시킴으로써, 도 13에 도시된 바와 같이, 기기가 삽입되는 공간의 형상에 대응하여 2개의 튜브체(110, 120)가 적절히 굴곡될 수 있고, 최종적으로 엔드 이펙터(200)를 원하는 위치에 위치시킨 후 OCT 촬영 등의 적절한 작업을 수행할 수 있다.
기기가 삽입되는 공간의 형상에 대응하여 2개의 튜브체(110, 120)가 적절히 굴곡되는 원리는 본 발명의 사상을 벗어나는 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
상술한 실시예에 따르면, 이동체(310, 320) 모두에 프로브가 구비되는 것으로 설명하였지만, 복수의 이동체(310, 320) 중 적어도 하나에 프로브가 구비되어도 좋다.
또한, 상술한 실시예에서는 두 개의 이동체(310, 320)가 구비되는 것으로 설명하였지만, 세 개 이상의 이동체가 서로 대칭이 되도록 방사형으로 배치하여도 좋다는 것이 이해될 것이다. 이때는 이동체들은, 적절한 링크 구조에 의해 로드가 튜브체에 대해 상대적으로 전후진 이동함에 따라서 서로 멀어지거나 가까워지도록 이동하게 될 것이다.

Claims (9)

  1. 광 간섭 단층 영상 촬영을 위한 프로브를 가이드하기 위한 가이드 장치로서,
    전후진 이동 가능한 중공의 튜브체;
    상기 튜브체의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 선회 운동하도록 상기 튜브체와 연결되는 이동체;
    상기 이동체의 전방측 단부에서 상기 광 간섭 단층 영상의 촬영 대상물의 촬영 대상면과 수직하게 배향되는 프로브를 포함하고,
    상기 이동체를 선회 운동시키는 동시에 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄함으로써,
    상기 이동체가 작업 위치에서 전후진 방향으로의 변위 없이 상기 전후진 방향과 수직 방향으로 평형 이동하여, 상기 프로브가 상기 촬영 대상면과 평행하게 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동체를 상기 튜브체에 대해 선회 운동 가능하게 연결하는 링크 장치;
    상기 튜브체의 내부로 연장되며 상기 튜브체에 대해 상대적으로 전후진 이동하여 상기 링크 장치를 구동시키는 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 튜브체가 전후진 이동하면 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크 장치는 상기 튜브체와 함께 전후진 이동하도록 구성되고,
    상기 로드는 상기 튜브체와 독립적으로 상기 튜브체에 대해 전후진 이동하여 상기 링크 장치를 구동시킬 수 있도록 구성되며,
    상기 튜브체를 전후진 이동시켜 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크 장치를 상기 튜브체와 함께 전후진 이동시키는 동시에, 상기 로드를 상기 튜브체에 대해 상기 튜브체의 전후진 방향과 반대로 전후진 이동시켜, 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄하는 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 튜브체, 상기 로드, 상기 이동체 및 상기 링크 장치는 상기 튜브체의 길이방향 중심축을 기준으로 함께 회전 구동 가능한 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 튜브체 및 상기 로드는 가요성의 튜브체인 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 튜브체는 소정 곡률을 가진 초탄성의 형상기억 합금 재질의 미세 튜브체인 것을 특징으로 하는 가이드 장치.
  7. 제1항의 가이드 장치를 이용한 프로브의 가이드 방법으로서,
    상기 튜브체의 전방측 단부에 대해 최초 연장 방향을 유지하며 상기 이동체를 선회 운동시키는 단계;
    상기 이동체를 선회 운동시키는 동시에 상기 튜브체를 전후진 이동시켜 상기 선회 운동에 따른 상기 이동체의 전후진 방향 변위를 상쇄하는 단계; 및
    상기 이동체가 작업 위치에서 전후진 방향으로의 변위 없이 상기 전후진 방향과 수직 방향으로 평형 이동하여 상기 프로브가 상기 촬영 대상면에 대해 일정한 거리를 유지하며 상기 촬영 대상면에 대해 평형 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브의 가이드 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로브를 평형 이동시키며 상기 촬영 대상물의 2차원 단층 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브의 가이드 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동체는 상기 튜브체와 함께 상기 튜브체의 길이방향 중심축을 기준으로 함께 회전 구동 가능하고,
    상기 이동체를 상기 튜브체와 함께 회전 구동시켜, 상기 촬영 대상물의 3차원 단층 영상을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로브의 가이드 방법.
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