KR101563499B1 - 광음향 프로브 - Google Patents

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Abstract

개시된 광음향 프로브는, 검사 개시 여부에 따라 광의 통과를 허용하는 개방상태와 상기 광을 차단하는 차단상태로 전환될 수 있는 셔터를 이용하여 광학부로부터 출사된 광을 단속한다. 더불어 개시된 광음향 프로브의 거치대는, 광음향 프로브를 거치할 때 외부로 광이 조사되지 않도록 광학부로부터 출사된 광을 단속한다.

Description

광음향 프로브 {PHOTOACOUSTIC PROBE}
광음향 영상 진단에 사용되는 광음향 프로브 및 광음향 진단장치에 관한 것이다.
광음향 이미징(photoacoustic imaging) 기술은 광음향 효과를 이용하여 비침습적으로 생체조직을 형상화 하는 기술이다 광음향 이미징을 위해 레이저의 짧은 전자기 펄스가 생체조직에 입사되면 에너지의 일부분이 조직에 의해 흡수된 후 열로 변환되어 순간적인 열탄성 팽창(thermo-elastic expansion)을 일으킨다. 그 결과, 넓은 대역의 주파수를 갖는 초음파가 방출되고 이를 여러 방향에서 초음파용 트랜스 듀서로 검출하여 이미지로 변환시킬 수 있다.
광음향 이미징 기술은 전자기파를 초음파로 변환시켜 검출하기 때문에 광학적 이미징과 초음파 이미징의 특성을 혼합할 수 있는 장점을 가진다. 순수한 광학적 이미징 기법의 대조비(contrast)는 초음파 이미징에 비해 매우 높지만 연부조직(soft tissue)의 높은 광산란 때문에 생체 표면에서 특정 깊이까지만 영상화 할 수 있는 단점을 가지고 있다. 이에 비하여 초음파 이미징은 태아 검사에 활용될 만큼 높은 공간 분해능(spatial resolution)을 가지고 있다. 광음향 이미징은 광학적 이미징의 단점인 낮은 영상화 깊이를 광음향 효과에 의한 초음파 변환으로 극복하여 높은 광학적 대조비와 높은 공간 분해능을 동시에 실현할 수 있다.
광음향 이미징은 소형 동물의 암, 뇌, 심장 및 안구를 대상으로 하여 이미 상당한 수준으로 연구되어 왔으며, 여기광 검출 및 초음파 검출의 자연스러운 융합 추세에 따라, 광음향 이미징 시스템은 기존의 초음파 이미징 시스템과, 사소한 개조(예를 들어, 초음파 전송기능 제거 및 무선주파수 데이타 수집기능 추가) 만을 거친 후에, 용이하게 통합될 수 있다. 이러한 통합 시스템은 음향 검출기를 공유하기 때문에, 휴대성 및 실시간 이미징 능력과 같은, 전통적인 초음파 이미징 시스템의 이점을 제공할 수 있다.
그러나 이와 같은 광음향 진단 장치에는, 열탄성 팽창을 발생시킬 수 있는 짧은 전자기 펄스의 레이저가 사용되며, 이러한 레이저는 대개 상당한 에너지 강도를 가지고 있다.
본 발명은 광음향 진단 장치를 사용하지 않을 때, 실수 또는 오작동으로 인해 광음향 진단 장치로부터 조사되는 레이저를 차단할 수 있는 광음향 프로브 및 광음향 진단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광음향 프로브는, 광을 조사하는 광모듈과 광창을 구비하며, 상기 광창을 통하여 피검체에 광을 조사하는 광학부; 상기 광 조사에 의하여 상기 피 검체에서 발생된 음향을 수신하는 음향 수신부; 상기 광모듈과 상기 광창 사이에 배치되어 상기 광을 단속하는 셔터; 검사 개시 여부에 따라, 상기 셔터를 상기 광의 통과를 허용하는 개방상태와 상기 광을 차단하는 차단상태로 전환 시키는 셔터 구동부;를 포함한다.
상기 음향수신부는, 상기 음향 수신부의 전면부에 마련되어 상기 피 검체에 접촉되고 상기 음향이 입사되는 음향 수신창을 구비하며, 상기 셔터 구동부는 상기 음향 수신창과 상기 피 검체의 접촉 여부에 따라 상기 셔터를 상기 개방 상태와 상기 차단 상태로 전환 시킬 수 있다.
광음향 프로브는, 상기 전면부로부터 돌출된 돌출 위치와, 상기 음향 수신창이 상기 피 검체에 접촉된 때에 상기 피 검체에 밀려 상기 전면부 쪽으로 후퇴된 후퇴 위치로 이동되는 버튼을 포함하는 버튼부; 상기 버튼부에 상기 돌출 위치로 복귀되는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성부재;를 더 구비하며, 상기 셔터 구동부는 상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부가 후퇴/돌출 위치로 이동됨에 따라 상기 셔터를 상기 개방/차단 상태로 전환 시킬 수 있다.
상기 셔터는 상기 광모듈과 상기 광창 사이의 광경로를 가로지르는 차단판을 포함하며, 상기 셔터 구동부는, 상기 버튼부와 연결된 제1 랙기어; 상기 차단판의 일단부와 연결된 제2 랙기어; 상기 제1 랙기어와 상기 제2 랙기어를 연결하는 하나 이상의 피니언 기어;를 포함하여, 상기 버튼부가 상기 후퇴 위치로 이동되는 동작에 의하여 상기 차단판이 상기 광경로로부터 도피될 수 있다.
상기 하나 이상의 피니언 기어는, 상기 제1 랙기어의 이동변위를 증폭하는 하나 이상의 2단 기어를 포함할 수 있다.
상기 차단판은 상기 광모듈로부터 조사되는 광을 반사하거나 일정한 강도 이하로 산란시킬 수 있다.
상기 셔터는 액정 셔터 장치를 포함하며, 상기 셔터 구동부는 상기 버튼부의 이동을 감지하는 스위치부와, 상기 스위치부로부터 전달되는 신호에 의하여 상기 액정 셔터 장치를 제어하는 액정 제어부를 포함할 수 있다.
광음향 진단장치는, 피검체에 광을 조사하고, 광 에너지에 의하여 피검체의 내부 조직으로부터 방사되는 음향을 수신하는 광음향 프로브; 상기 수신된 음향에 기초하여 진단 과정을 제어하는 제어부를 포함하는 본체; 상기 광음향 프로브가 거치되는 거치대;를 포함할 수 있으며, 상기 거치대는, 상기 광음향 프로브가 삽입되는 개구 및 적어도 상기 광음향 프로브의 광이 출사되는 광창을 둘러싸는 차폐부를 포함할 수 있다.
상기 차폐부는 상기 광음향 프로브로부터 조사된 광을 반사하거나 일정한 강도 이하로 산란시킬 수 있다.
광음향 진단 장치는, 상기 차폐부의 외벽면에 마련되어 열을 방출하는 방열부;를 더 구비할 수 있다.
상기 거치대에는 상기 광음향 프로브의 거치여부를 감지하는 센서가 마련될 수 있다.
상기 제어부는 상기 센서에 의하여 상기 광음향 프로브가 감지된 때에 상기 광모듈을 오프시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광음향 프로브는 피검체를 진단하는 동안에만 광학부를 통해 레이저를 조사한다. 따라서 검사자가 의도하지 않은 레이저가 조사되는 것을 차단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 광음향 프로브를 거치시킬 때 광음향 프로브에서 조사된 레이저가 거치대를 통과하여 피검체에 조사되는 것을 차단할 수 있다.
도 1은 광음향 프로브가 사용되는 광음향 진단장치의 주요 구성에 대한 블록도이다.
도 2는 광음향 프로브의 제1실시예의 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A'단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 셔터 구동부의 상세도이다.
도 5a는 도 3에 도시된 광학부에서 광 모듈로부터 조사된 광이 셔터에 의해 차단된 상태를 도시한 도면이다.
도 5b는 도 3에 도시된 광학부에서 셔터 구동부에 의해 셔터가 이동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 5c는 도 3에 도시된 광학부에서 셔터 구동부에 의해 셔터가 개방된 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 광음향 프로브의 제2실시예의 단면도이다.
도 7a는 도 6에 도시된 광학부에서 광 모듈로부터 조사된 광이 액정 장치에 의해 차단된 상태를 도시한 도면이다.
도 7b는 도 6에 도시된 광학부에서 광 모듈로부터 조사된 광이 액정 장치를 통과하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 광음향 프로브의 거치대가 마련된 광음향 진단장치의 부분 사시도이다.
도 9는 광음향 프로브의 거치대의 일 실시예의 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 광음향 프로브의 거치대의 일 실시예에 광음향 프로브가 거치된 상태를 도시한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 광음향 프로브의 거치대의 일 실시예에 광음향 프로브가 거치되는 과정을 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사항이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 광음향 프로브가 사용되는 광음향 진단장치의 주요 구성이 도시된 블록도이고, 도 2는 광음향 프로브의 제1실시예의 사시도이다. 도 1 내지 도 2을 참조하면, 광음향 진단 장치(1)는 본체(5) 및 광음향 프로브(10)를 포함한다.
본체(5)는 광음향 진단장치(1)의 작동에 필요한 조작 명령을 입력하기 위한 입력부(6)와 광음향 진단장치(1)의 작동을 제어하는 제어부(3), 및 제어부(3)로부터 수신된 영상 신호를 영상화하는 디스플레이부(4)를 포함할 수 있다.
광음향 프로브(10)는 피검체(2)의 내부 조직을 향해 광을 조사하고, 광 에너지에 의하여 피검체(2)의 내부 조직으로부터 방사되는 음향을 수신하는 장치로서, 광학부(30)와 음향을 수신하기 위한 초음파 트랜스듀서(transducer; 8)가 구비된 음향 수신부(이하에서, '초음파 프로브(20)'라 한다)를 구비한다. 광음향 프로브(10)는 피검체(2)의 표면에 전면을 밀착시킨 상태에서 피검체(2)의 표면을 따라 이동하면서 피검체(2)의 내부에 광을 조사하고 음향을 수신할 수 있다.
입력부(6)를 통하여 광음향 진단장치(1)의 온/오프 등, 광음향 진단장치(1)를 이용한 진단 조작 명령이 입력된다. 입력부(6)에는 각종 조작 명령을 입력하기 위한 버튼과 노브(knob; 미도시) 등이 구비될 수 있다.
제어부(3)는 초음파 프로브(20)로 수신되는 초음파의 응답 신호를 이용하여 피검체의 내부 조직의 특성값을 검출할 수 있으며, 이 특성값을 이용하여 피검체의 내부 조직에 대한 영상을 구현할 수 있다.
디스플레이부(4)는 제어부(3)에 의해 구성된 조직의 영상을 시각적으로 표시하는 장치이다. 디스플레이부(4)는 LED를 이용한 전광판, LCD, CRT 등의 화상표시장치에 의하여 구현될 수 있다. 디스플레이부(4)는 본체(5)에 일체로 형성되거나, 또는 본체(5)와 별도로 구비될 수 있다.
광학부(30)는 피검체(2)에 광을 조사하기 위한 장치이다. 광학부(30)의 내부에는 광 출사와 관련된 광학 부품, 예를 들어 광원, 미러, 프리즘, 윈도우, 빔 스플리터 등을 포함하는 광모듈(85)이 마련될 수 있으며, 광 모듈(85)로부터 출사된 광은 광창(70)을 통하여 피검체(2)에 조사된다. 예를 들어 광섬유(미도시)를 포함한 레이져 출력부가 광모듈(85)로 사용될 수 있다. 광모듈(85)로부터 출사된 광에 의하여 피검체(2) 내부에서 에너지 상승에 따른 열팽창이 발생되며, 그에 따라 피검체(2)로부터 음향 신호가 발생된다.
종래의 초음파 프로브는 피검체의 내부로 초음파를 송신하고, 피검체 내의 각 조직에서 반사되어 되돌아오는 응답 신호를 초음파 트랜스듀서를 통해 수신하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 프로브(10)에 적용되는 초음파 프로브(20)는 광학부(30)로부터 조사된 광에 의하여 피검체(2) 내의 각 조직에서 발생되어 되돌아오는 음향신호를 초음파 트랜스듀서(8)를 통해 수신한다. 초음파 트랜스듀서(8)는 압전 효과 또는 자왜(磁歪) 효과를 이용하여 음향 신호를 전기적 신호로 변환하여 제어부(3)로 전달한다. 초음파 트랜스듀서(8)로서는 예를 들어, 압전형 미세가공 초음파 변환기(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT), 정전 용량형 미세가공 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기형 미세가공 초음파 변환기(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT) 등이 채용될 수 있다.
도 3은 광음향 프로브(10)에 대한 일 실시예의 단면도로서, 도 2에 도시된 광음향 프로브를 A-A' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 2 내지 도 3을 참조하면, 광음향 프로브(10)는 초음파 프로브(20)와 광학부(30)를 포함할 수 있으며, 광학부(30)는 초음파 프로브(20)의 양쪽에 위치되거나 한 쪽에만 위치될 수 있다.
상술한 바와 같이 초음파 프로브(20)의 전면부(21)에는 음향 수신창(53)이 마련된다. 피검체 내의 각 조직에서 발생된 음향은 음향수신창(53)을 통하여 초음파 트랜스듀서(8)로 입사된다.
광음향 검사를 위하여 광음향 프로브(10)의 전면부(21), 엄밀하게는 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉된다. 광음향 프로브(10)에는 비교적 큰 에너지 강도를 갖는 레이저 광 등 짧은 전자기 펄스를 갖는 광이 사용된다. 따라서, 불필요하게 광이 광창(70)을 통하여 출사되는 것을 방지할 필요성이 존재하며, 이를 위한 안전 장치가 요구된다. 본 실시예에 따른 광음향 프로브(10)는, 광학부(30)로부터 출사되는 광이 검사시에만 광창(70)을 통과하도록 허용한다. 이를 위하여, 광학부(30)에는 광모듈(85)과 광창(70) 사이에 위치하며, 광을 반사시켜 차단하거나 광을 일정한 강도 이하로 산란시키는 재질로 형성된 부재가 채용될 수 있는 셔터(80)가 구비된다. 또한, 셔터(80)로서 전기적 신호에 의하여 선택적으로 광을 차단하거나 통과시키는 상태로 전환될 수 있는, 예를 들어 액정 셔터가 채용될 수 있다. 셔터 구동부(100)는 셔터(80)를, 검사 개시 여부에 따라 광을 통과시키는 상태와 차단하는 상태로 전환시킨다.
일 예로서, 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되었는지 여부에 의하여 검사 개시 여부가 결정될 수 있는 구성에 의하면, 광음향 프로브(10)가 피검체(2)에 접촉되지 않은 상태에서는 광창(70)을 통하여 광이 출사되지 않도록 할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되었는지 여부는 전면부(21)로부터 진퇴되는 버튼부(50)에 의하여 검출될 수 있다. 버튼부(50)는 전면부(21)로부터 돌출된 버튼(51)을 구비한 채, 셔터 구동부(100)와 연결된다. 탄성부재(55)는 버튼(51)이 전면부(21)로부터 돌출되는 방향으로 버튼부(50)에 탄성력을 인가한다.
검사를 수행하지 않을 때, 즉 음향 수신창(53)이 피검체(2)로부터 이격된 경우, 버튼(51)은 음향 수신창(53)보다 전면부(21)로부터 더 돌출된 돌출 위치에 위치된다. 검사를 위하여 광음향 프로브(10)를 피검체(2)에 접근시키면 버튼(51)이 음향 수신창(53)보다 피검체(2)에 먼저 접촉되어 탄성력의 반대방향으로 밀리며, 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되면 버튼부(50)가 완전히 후퇴된 후퇴 위치에 위치된다. 검사를 종료한 후에 광음향 프로브(10)를 피검체(2)로부터 이격시키면 버튼부(50)는 탄성부재(55)의 탄성력에 의하여 돌출 위치로 복귀된다.
버튼부(50)는 전면부(21)의 음향 수신창(53) 및 광창(70)과 간섭되지 않도록 위치될 수 있다. 본 실시예에서 버튼부(50)는 음향 수신창(53) 부근에 위치된다. 이와 같은 구성에 의하면, 음향 수신창(53)의 피검체(2)에의 접촉 여부를 신뢰성 있게 판단할 수 있다.
셔터 구동부(100)는 버튼부(51)의 이동을 이용하여 셔터(80)를 구동한다. 셔터 구동부(100)는 기계적으로 셔터(80)를 구동시킬 수 있으며, 전기적 신호를 이용하여 셔터(80)를 구동시킬 수도 있다.
일 실시예로서, 셔터 구동부(100)는 복수의 기어와 연결로드를 이용하여 셔터(80)를 구동할 수 있다. 셔터 구동부(100)는 제1 연결로드(110), 제2 연결로드(160), 제1 랙기어(120), 제2 랙기어(140), 및 제1 랙기어(120)와 제2 랙기어(140)를 연결하는 하나 이상의 피니언 기어를 포함한다. 하나 이상의 피니언 기어는 제1 랙기어(120)의 이동변위를 증폭하기 위한 하나 이상의 2단 피니언 기어를 포함할 수 있다.
일 예로서, 피니언 기어는 제1 피니언 기어(105), 제2 피니언 기어(130) 및 제3 피니언 기어(150)를 구비할 수 있다. 제2 피니언 기어(130)와 제3 피니언 기어(150)는 이동변위 증폭을 위한 2단 피니언 기어이다. 이와 같은 구성에 의하면, 제2 랙기어(140)는 제1 랙기어(120)와 동일한 방향으로 이동된다.
제1 연결로드(110)는 버튼부(50)와 연결되어, 버튼부(50)의 진퇴 방향과 동일한 방향으로 이동된다. 제1 연결로드(110)에는 제1 랙기어(120)가 마련된다. 제2 연결로드(160)는 제1 연결로드(110)와 평행하게 배치되며, 제2 연결로드(160)에는 제2 랙기어(140)가 마련된다. 제1 랙기어(120)와 제2 랙기어(140)는 제1, 제2, 제3 피니언 기어(105)(130)(150)에 의하여 연결된다. 제1 랙기어(120)는 제1 피니언 기어(105)와 치합되며, 제1 랙기어(120)의 직선 이동 방향에 따라 제1 피니언 기어(105)의 회전 방향이 결정될 수 있다. 제3 피니언 기어(150)는 제1 피니언 기어(105)와 치합되며, 제1 피니언 기어(105)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전한다. 제2 피니언 기어(130)와 제3 피니언 기어(150)는 동일한 회전축(135)을 중심으로 회전하도록 일체로 형성된다. 그러므로, 제2 피니언 기어(130)는 제3 피니언 기어(150)와 동일한 방향으로 회전한다. 제3 피니언 기어(150)는 제2 피니언 기어(130)보다 상대적으로 작은 직경을 가지고 있게 하거나 또는 상대적인 기어 톱니수를 조정함으로써, 상대적으로 작은 버튼부(50)의 이동을 상대적으로 큰 셔터부(203)의 이동으로 치환할 수 있다. 제2 피니언 기어(130)는 제2 랙기어(140)와 치합되며, 제2 피니언 기어(130)의 회전 방향에 따라 제2 랙기어(140)의 직선 운동 방향이 결정된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 셔터 구동부(100)에 대한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉됨에 따라 버튼부(50)가 화살표시 B방향으로 직선 이동된다. 제1 연결 로드(110)에 의해 버튼부(50)의 직선 이동은 제1 랙기어(120)로 전달되고, 제1 랙기어(120)에 치합된 제1 피니언 기어(105)가 시계방향으로 회전한다. 제1 피니언 기어(105)에 의하여 제2 피니언 기어(150) 및 제3 피니언 기어(130)는 반 시계방향으로 회전된다. 제3 피니언 기어(130)의 회전운동은 제2 랙기어(140)에 의하여 직선운동으로 변환되고, 제2 연결로드(160)는 직선 이동(B') 된다. 도 4에 도시되지는 않았지만, 음향 수신창(53)이 피검체(2)로부터 이격되면, 버튼부(50)는 탄성부재(55)의 탄성력에 의하여 화살표시 B의 반대 방향으로 직선 이동되며, 버튼부(50)의 직선이동은 제1 연결로드(110), 제1 랙기어(120), 제1, 제2, 제3 피니언 기어(105)(130)(150), 제2 랙기어(140), 및 제2 연결로드(160)에 전달되며, 제2 연결로드(160)는 화살표시 B'의 반대 방향으로 이동된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학부의 단면도를 도시하고 있으며, 셔터(80)에 의해 차단된 광학부의 광창(70)이 검사개시에 따라 개방되는 과정을 보여주고 있다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 실시예의 셔터(80)는 광모듈(85)과 광창(70) 사이의 광경로를 가로질러 배치되는 차단판에 의하여 구현된다. 제2 연결로드(160)는 셔터(80)의 일 단부(81)에 연결된다. 제2 연결로드(160)와 셔터(80)의 일단부(81)는 상호 회동될 수 있는 회동링크 구조로 연결된다.
음향 수신창(53)이 피검체(2)로부터 이격된 상태에서는, 도 5a에 도시된 바와 같이 셔터(80)는 광창(70)과 광모듈(85) 사이에 위치된다. 그러므로, 광모듈(85)로부터 광(90)이 출사되더라도 셔터(80)에 의하여 차단된다. 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접근됨에 따라 버튼부(50)는 화살표시 B방향으로 이동되고, 제2 연결로드(160)는 화살표시 B' 방향으로 이동된다. 그러면, 도 5b에 도시된 바와 같이 셔터(80)의 일단부(81)가 제2 연결로드(160)의 이동방향, 즉 화살표시 B' 방향으로 당겨진다. 셔터(80)의 타단부(82)는 일단부(81)의 이동방향과 교차되는 방향으로 이동되어 광창(70)이 서서히 개방되기 시작한다. 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되면, 도 5c에 도시된 바와 같이 셔터(80)는 광모듈(85)과 광창(70) 사이의 광경로로부터 완전히 도피되어 광창(70)을 통한 광의 통과를 허용하는 위치에 위치된다. 따라서, 광모듈(85)로부터 출사된 광(90)이 광창(70)을 통과하여 피검체(2)에 조사될 수 있다.
일 실시예로서, 셔터(80)의 타단부(82)의 이동 경로를 정의하는 제1가이드부(210)가 더 구비될 수 있다. 제1가이드부(210)는 셔터(80)의 일단부(81)가 이동되는 방향과 교차되는 방향(예를 들어 셔터(80)의 일단부(81)가 이동되는 방향과 직교되는 방향)으로 연장되고 셔터(80)의 타단부(82)가 삽입되는 슬롯 형태일 수 있다. 셔터(80)의 타단부(82)가 제1가이드부(210)를 따라 부드럽게 이동될 수 있도록 셔터(80)의 타단부(82)에는 회전되는 제1 롤러부(230)가 마련될 수 있다.
일 실시예로서, 셔터(80)의 일단부(81)의 이동 경로를 정의하는 제2가이드부(220)가 더 구비될 수 있다. 제2가이드부(220)는 셔터(80)의 일단부(81)가 삽입되는 슬롯 형태일 수 있다. 셔터(80)의 일단부(81)가 제2가이드부(220)를 따라 부드럽게 이동될 수 있도록 셔터(80)의 일단부(81)에는 회전되는 제2 롤러부(240)가 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 프로브(10)의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 광음향 프로브(10)는 셔터(80)로서 액정 셔터 장치를 구비한다. 셔터 구동부(100)는 버튼부(50)와, 버튼부(50)에 의하여 온/오프되는 스위치부(300), 및 스위치부(300)의 온/오프 신호에 따라 액정 셔터 장치를 구동하는 액정 제어부(350)를 구비한다.
스위치부(300)는 광음향 프로브(10) 내부에 배치되어 버튼부(50)와 연결된다. 스위치부(300)의 온/오프는 음향 수신창(53)의 피검체(2)에의 접촉 여부에 따른 버튼부(50)의 이동에 따라 결정된다. 액정 제어부(350)는 스위치부(300)와 전기적으로 연결되며, 스위치부(300)에서 전달된 전기적 신호에 따라 셔터(80)에 마련된 액정 장치의 액정의 배향을 결정한다. 예를 들어 액정은 인가되는 전압에 따라 그 배향이 광을 통과시키는 방향과 차단하는 방향으로 변한다. 이러한 액정의 성질을 이용하여 광의 투과ㆍ불투과를 전기적으로 컨트롤 할 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 광모듈(85)에서 출사된 광(90)이 셔터(80)에 의해 차단 및 통과된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7a를 참조하면, 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되지 않으면, 버튼부(50)는 버튼(51)이 전면부(21)로부터 돌출된 상태로 유지되며, 스위치부(300)는 제1 상태(off)를 유지한다. 제1 상태에서는, 셔터(80)의 액정으로 액정 제어부(350)에 의해 전기적 신호가 가해지지 않으며, 이에 따라 광이 통과할 수 없는 뒤얽힌 구조로 셔터의 액정(80A)이 배열되어 광모듈(85)과 광창(70) 사이의 광경로가 차단된다.
도 7b를 참조하면, 피검체에 대한 검사가 개시되어 음향 수신창(53)이 피검체(2)에 접촉되면 버튼부(50)가 이동되고, 스위치부(300)가 제2 상태(on)로 전환된다. 제2 상태에서는, 액정 제어부(350)에 의해 전기적 신호가 가해지며, 이에 따라 셔터(80B)의 액정이 등방향의 결정 구조가 되어 광이 투과할 수 있으므로 광모듈(85)과 광창(70) 사이의 광경로가 개방된다.
도 8은 본 발명의 광음향 프로브 거치대(12)가 장착된 광음향 진단장치(1)의 부분 사시도이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 광음향 진단 장치(1)는 광음향 프로브(10) 외에 본체(5)에 장착된 광음향 프로브 거치대(12)를 더 포함한다. 검사자는 피검체(2)를 진단하기 위해 광음향 프로브(10)를 사용하고, 사용하지 않을 때에는 광음향 프로브(10)를 광음향 프로브 거치대(12)에 거치 시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 프로브 거치대(12)의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 프로브(10)가 거치된 광음향 프로브 거치대(12)의 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 광음향 프로브 거치대(12)는 광음향 프로브(10)가 통과할 수 있는 개구(400), 광음향 프로브(10)가 개구(400)를 통하여 삽입되도록 안내하는 가이드부(405) 및 광음향 프로브(10)가 개구(400)를 통과하였을 때 광음향 프로브(10)의 하단부, 다시 말하면 음향 수신창(53)과 광창(70)으로부터 소정 높이만큼을 둘러싸는 차폐부(450)를 구비할 수 있다.
개구(400)는 광음향 프로브 거치대(12)의 천장부(410)에 형성된다. 개구(400) 는 광음향 프로브(12)의 하단부의 크기에 맞게 그 크기가 결정된다.
가이드부(405)는 개구(400)의 가장자리를 형성하며, 광음향 프로브(10)가 개구(400)로 용이하게 삽입될 수 있도록 천장부(410)로부터 비스듬하게 경사진 경사부(406)와, 경사부(406)로부터 하방으로 연장된 연장부(407)를 구비할 수 있다.
본 실시예의 차폐부(450)는 네 개의 측면부(455), 바닥부(490) 및 천장부(410)을 구비하는 전체적으로 직육면체 형상이다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 차폐부(450)는 원통형 등 광음향 프로브(10)를 전체적으로 감쌀 수 있는 어떠한 형태라도 무방하다. 차폐부(450)는 광음향 프로브(10)가 광음향 프로브 거치대(12)에 거치되었을 때, 광음향 프로브(12)의 하단부를 둘러싸도록 배치된다. 차폐부(450)는 광음향 프로브(10)로부터 출사된 광을 반사하거나 일정한 강도 이하로 산란시키는 재질, 예를 들면 금속 이온 도핑 섬유(Metal ion doped fiber)로 형성될 수 있다. 바닥부(490)에는 광음향 프로브(10)를 지지하기 위한 지지부(420)가 마련될 수 있다. 지지부(420)는 광음향 프로브(10)가 안착되었을 때에 버튼부(50)와 간섭되지 않는 형태일 수 있다. 즉 지지부(420)에는 버튼부(50)를 도피시키는 도피부가 마련된다. 일 예로서, 도 9에는 한 쌍의 지지부(420)가 서로 이격되게 위치되어 그 사이의 공간이 도피부로서 기능하는 구조가 도시되어 있다. 지지부(420)의 형태는 도 9에 도시된 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도면으로 도시되지는 않았지만, 도 9에 도시된 한 쌍의 지지부(420)가 일체로 형성되고 그 중앙부에 버튼부(50)가 도피될 수 있도록 중공(中孔)이 형성된 형태도 가능하다.
광음향 프로브 거치대(12)는 방열부(430)를 더 구비할 수 있다. 방열부(430)는 차폐부(450)의 하나 이상의 외부 벽면에 배치될 수 있다. 광음향 프로브(10)가 광음향 프로브 거치대(12)에 거치된 상태에서 광이 출사된 경우, 차폐부(450)에 의해 광이 반사되거나 산란된다. 이에 따라 광음향 프로브 거치대(12) 내부 또는 광음향 프로브 거치대(12) 자체에 열이 발생될 수 있다. 광음향 프로브 거치대(12)에 배치된 방열부(430)를 통해 외부로 열을 방출시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 복수의 방열핀(435)을 포함한 방열부(430)가 바닥부(490)의 외부에 배치된다.
광음향 프로브 거치대(12)는 광음향 프로브(10)가 거치대(12)에 거치되었는지 여부를 검출하는 센서(440)를 더 구비할 수 있다. 센서(440)는 차폐부(450)의 하나 이상의 내부 벽면에 배치될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 광음향 프로브 거치대(12)에 거치되기 위해, 광음향 프로브(10)는 광음향 프로브 거치대(12)에 접근해야 한다. 광음향 프로브(10)의 접근 여부에 따라 광음향 프로브(10)의 거치 여부가 결정될 수 있으므로, 광음향 프로브 거치대(12)에 배치된 센서(440)를 이용하여 광음향 프로브(10)의 거치 여부를 감지할 수 있다. 일 실시예로서, 센서(440)로서 광음향 프로브(10)의 무게를 감지하는 무게 센서, 광음향 프로브(10)에 의하여 눌려지는 압전 센서 또는 마이크로 스위치, 광 센서 등이 사용될 수 있다.
거치대(12)에 광음향 프로브(10)가 거치된 경우 광모듈(85)로부터 광이 조사되지 않도록 광모듈(85)을 오프시킬 수 있다. 예를 들어, 본체(5)에는 광 제어부(86)가 더 마련된다. 거치대(12)에 구비된 센서(440)는 예를 들어 본체(5)에 포함된 광 제어부(86)와 연결될 수 있으며, 센서(440)에 의해 광음향 프로브(10)가 거치대(12)에 거치된 것이 감지되면, 광 제어부(86)는 광이 조사되지 않도록 광모듈(85)을 오프시킬 수 있다.
이상, 광음향 프로브 및 광음향 진단장치의 실시예들을 설명하였으나, 상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1: 광음향 진단장치 10: 광음향 프로브
12: 광음향 프로브 거치대 20: 초음파 프로브
30: 광학부 50: 버튼부
51: 버튼 53: 음향 수신창
55: 탄성부재 70: 광창
80: 셔터 80A: 셔터
80B: 셔터 85: 광모듈
86: 광 제어부 90: 광
100: 셔터 구동부 105: 제1 피니언 기어
106: 제1 회전축 110: 제1 연결로드
120: 제1 랙기어 130: 제2 피니언 기어
135: 제2 회전축 140: 제2 랙기어
150: 제3 피니언 기어 160: 제2 연결로드
210: 제1 가이드부 220: 제2 가이드부
230: 제1 롤러부 240: 제2 롤러부
300: 스위치 350: 액정 제어부
400: 개구 405: 가이드부
406: 경사부 407: 연장부
410: 천장부 420: 지지부
430: 방열부 435: 방열핀
440: 센서 455: 측면부
450: 차폐부
490: 바닥부

Claims (12)

  1. 광을 조사하는 광모듈과 광창을 구비하며, 상기 광창을 통하여 피검체에 광을 조사하는 광학부;
    상기 광 조사에 의하여 상기 피검체에서 발생된 음향을 수신하는 음향 수신부;
    상기 광모듈과 상기 광창 사이에 배치되어 상기 광을 단속하는 셔터;
    검사 개시 여부에 따라, 상기 셔터를 상기 광의 통과를 허용하는 개방상태와 상기 광을 차단하는 차단상태로 전환시키는 셔터 구동부; 및
    버튼을 구비하며, 상기 버튼이 상기 음향 수신부의 전면부로부터 돌출된 돌출 위치와, 상기 음향 수신부의 전면부가 상기 피검체에 접촉된 때에 상기 버튼이 상기 피검체에 밀려 상기 전면부 쪽으로 후퇴된 후퇴 위치로 이동되는 버튼부;를 포함하고,
    상기 셔터 구동부는,
    상기 버튼부와 연결된 제1 랙기어;
    상기 셔터의 일단부와 연결된 제2 랙기어;
    상기 제1 랙기어와 상기 제2 랙기어를 연결하는 하나 이상의 피니언 기어;를 포함하며,
    상기 버튼부가 상기 후퇴 위치로 이동되는 동작에 의하여 상기 셔터가 상기 광모듈과 상기 광창 사이에 형성되는 광경로로부터 도피되는,
    광음향 프로브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 음향 수신부는 그 전면부에 마련되어 상기 피검체에 접촉되고 상기 음향이 입사되는 음향 수신창을 구비하며,
    상기 셔터 구동부는 상기 음향 수신창의 상기 피검체의 접촉 여부에 따라 상기 셔터를 상기 개방 상태와 상기 차단 상태로 전환시키는,
    광음향 프로브.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 버튼부에 상기 돌출 위치로 복귀되는 방향으로 탄성력을 인가하는 탄성부재;를 더 구비하며,
    상기 셔터 구동부는 상기 버튼부와 연결되어 상기 버튼부가 후퇴/돌출 위치로 이동됨에 따라 상기 셔터를 상기 개방 상태 또는 상기 차단 상태로 전환하는
    광음향 프로브.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 피니언 기어는, 상기 제1 랙기어의 이동변위를 증폭하는 하나 이상의 2단 기어를 포함하는
    광음향 프로브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차단 판은 상기 광 모듈로부터 조사되는 광을 반사하거나 일정한 강도 이하로 산란시키는
    광음향 프로브.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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