KR102011975B1 - Photoacoustic and ultrasonic endoscopy system including a coaxially-configured optical and electromagnetic rotary waveguide assembly and embodiment method thereof - Google Patents

Photoacoustic and ultrasonic endoscopy system including a coaxially-configured optical and electromagnetic rotary waveguide assembly and embodiment method thereof Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은 프로브와 프로브 구동유닛을 포함하며, 상기 프로브는 코어와 클래딩을 포함하는 광섬유 및 상기 광섬유와 동축으로 배치된 도전성 통로를 포함하는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체, 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체의 한 쪽 끝에 배치되고, 레이저 빔을 피검체에 보내 피검체로부터 발생한 광음향-초음파 신호를 검출하는 스캐닝 팁 및 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체 및 상기 스캐닝 팁의 외부를 감싸는 플라스틱 카테터를 포함하고, 상기 도전성 통로는 상기 광섬유와 동축으로 배치된 부분을 포함하는 제1 도전성 통로 및 상기 광섬유와 동축으로 배치된 부분을 포함하고 상기 제1 도전성 통로와 절연된 제2 도전성 통로를 포함한다.An optoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment of the present invention includes a probe and a probe driving unit, wherein the probe includes a fiber including a core and a cladding and a rotating coaxial light including a conductive passage coaxially disposed with the optical fiber. An electromagnetic waveguide assembly, a scanning tip disposed at one end of the rotatable coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly, and scanning a photoacoustic-ultrasound signal generated from the subject by sending a laser beam to the subject and the rotating coaxial optical-electromagnetic And a plastic catheter surrounding the outside of the waveguide assembly and the scanning tip, wherein the conductive passageway comprises a first conductive passageway comprising a portion coaxially disposed with the optical fiber and a portion coaxially disposed with the optical fiber; And a second conductive passageway insulated from the conductive passageway.

Description

회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체를 포함하는 광음향-초음파 내시경 시스템과 그 구현 방법{Photoacoustic and ultrasonic endoscopy system including a coaxially-configured optical and electromagnetic rotary waveguide assembly and embodiment method thereof}Photoacoustic and ultrasonic endoscopy system including a coaxially-configured optical and electromagnetic rotary waveguide assembly and embodiment method according to the present invention.

본 발명은 현재 임상에서 쓰이고 있는 초음파 내시경과 같이 가늘고 긴 프로브 형태로 구현되어 피검체 내부에 삽입, 그 주변의 단층 이미지를 제공할 수 있는 의료용 단층촬영 내시경 장치에 관한 것이다. 피검체 내부의 단층 이미지를 얻는데 있어서는 광음향 이미징(photoacoustic imaging) 원리가 적용되었으며, 본 발명이 제시하는 내시경 시스템을 이용하면 선행 시스템들보다 월등히 향상된 프로브 유연성과 회전 균일성을 바탕으로 고품질의 광음향 단층 영상은 물론 전통적인 초음파 영상도 동시에 얻을 수 있다. 본 발명은 향후 소화기 질환이나 심혈관계 질환 진단과 같은 다양한 의료 영상 분야에 적용될 수 있다. The present invention relates to a medical tomography endoscopy device that can be implemented in the form of an elongated probe, such as an ultrasound endoscope currently used in the clinic, to be inserted into a subject and provide a tomography image around the object. The photoacoustic imaging principle was applied to obtain the tomographic image of the inside of the subject, and the endoscopy system proposed by the present invention provides high quality photoacoustics based on the probe flexibility and rotational uniformity which are significantly improved than the previous systems. Tomography images as well as traditional ultrasound images can be obtained simultaneously. The present invention can be applied to various medical imaging fields such as diagnosing gastrointestinal diseases and cardiovascular diseases in the future.

본 발명은 현재 임상에서 쓰이고 있는 초음파 기반 미니 프로브(일명 endoscopic ultrasound mini-probe)나 혈관 진단용 카테터 프로브(일명 intravascular ultrasound catheter) 등과 유사한 방식으로 소화기나 심혈관계 진단과 같은 의료 영역에 적용함을 목적으로 개발한 광음향 내시경술(photoacoustic endoscopy) 분야의 단층촬영 내시경 시스템에 관한 것이다. The present invention is intended to be applied to the medical field such as digestive or cardiovascular diagnosis in a similar manner to the ultrasound-based mini-probe (aka endoscopic ultrasound mini-probe) or vascular diagnostic catheter probe (also known as intravascular ultrasound catheter) currently used in clinical practice The present invention relates to a tomography endoscopy system in the field of photoacoustic endoscopy.

광음향 내시경술이란 작은 직경의 프로브를 피검생체에 삽입한 후, 관심 부위에 매우 짧은 (통상 1 ㎲ 이하) 펄스폭을 갖는 전자기파를 순간적으로 조사하여 초음파 신호를 발생시키고, 그렇게 발생된 신호들을 일정 영역에 걸쳐 획득(즉, 스캔)하여 조직 내부의 단층 이미지를 얻는 내시경 기술(tomographic endoscopy)을 말한다. Photoacoustic endoscopy is a small diameter probe inserted into a subject, and then an ultrasonic signal is generated by instantaneously irradiating an electromagnetic wave having a very short pulse width (typically 1 ㎲ or less) to a region of interest, and generating the ultrasonic signal. Refers to tomographic endoscopy that acquires (ie, scans) over an area to obtain a tomographic image inside the tissue.

어떻게 생체 조직에 조사된 전자기파가 초음파 신호로 바뀌는지에 대한 전반적 원리는 광음향 효과(photoacoustic effect)라는 이름으로 1880년대부터 알려져 왔으나, 실제 이 원리를 바탕으로 생체조직 등과 같은 피검체로부터 단층 이미지를 얻는 것은 큐스위치 레이저(Q-switched laser)와 같은 펄스형 광원(pulsed light source)이 상용화된 후인 1990년대 초반이었는데, 이후 보다 다양한 의학적 응용 가능성이 보이면서 그간 여러 종류의 시스템 형태로 구현되었다. 보다 넓은 의미에서 광음향 효과를 바탕으로 조직 내의 단층 이미지를 얻는 기술은 광음향 이미징(photoacoustic imaging) 또는 광음향 단층촬영술(photoacoustic tomography)이라는 용어로 총칭되고 있다.The general principle of how electromagnetic waves irradiated into biological tissues are converted into ultrasonic signals has been known since the 1880s under the name of photoacoustic effect, but based on this principle, it is possible to obtain tomographic images from subjects such as biological tissues. This was after the commercialization of pulsed light sources, such as Q-switched lasers, in the early 1990s. Since then, various medical applications have been realized, and they have been implemented in various types of systems. In a broader sense, techniques for obtaining tomographic images in tissues based on optoacoustic effects are collectively referred to as photoacoustic imaging or photoacoustic tomography.

광음향 이미징 기술이 현재 의료 영상 분야에서 큰 주목을 받는 이유는 실제 임상 현장에서 적용할만한 수준의 영상 깊이와 분해능, 영상 속도, 그리고 안전성 문제 등과 같은 여러 기술 조건을 만족시킴은 물론 기존의 기술이 제공하지 못하는 새롭고 유용한 영상 정보를 제공하기 때문이다. 본 발명은 이 광음향 이미징 기술의 내시경적 응용과 관련된 것으로 기존에 제안된 광음향 내시경 시스템들의 문제점들을 개선할 수 있는 보다 진보된 형태의 장치 구성과 작동 원리 및 그 구현 방법을 제공하는 데 있다. The reason why photoacoustic imaging technology is currently attracting much attention in the medical imaging field is that existing technology provides as well as satisfying various technical conditions such as image depth, resolution, image speed, and safety issues that can be applied in actual clinical field. This is because it provides new and useful video information that cannot be done. The present invention relates to an endoscopic application of this optoacoustic imaging technique, and to provide a more advanced configuration and operation principle of the device and its implementation method that can solve the problems of the previously proposed optoacoustic endoscope systems.

이미 잘 알려진 일반적인 형태의 광음향 이미징 시스템(즉, 내시경에만 국한되지 않는)의 경우처럼, 광음향 내시경 시스템을 구현하기 위해서는 펄스형 전자기파를 생성해주는 광원부(light source), 피검생체에 가까이 접근하여 광음향 단층 신호를 획득해 주는 영상 프로브(imaging probe), 그리고 획득한 단층 신호를 처리하여 사용자에게 제시하는 데이타 처리 및 제시 장치(data processor and displayer)라는 세 가지 장치 요소가 필요하다. 하지만 내시경술이라는 특수한 응용 목적을 달성하기 위해서는 영상 프로브가 매우 작거나 가늘고 긴 형태로 구현되어야 한다는 것이 가장 차별되는 기술 조건이다. As with the well-known photoacoustic imaging system (i.e., not limited to the endoscope), a photoacoustic endoscopy system is provided by a light source that generates pulsed electromagnetic waves. Three device elements are required: an imaging probe for acquiring an acoustic tomographic signal, and a data processor and displayer for processing the acquired tomographic signal and presenting it to a user. However, the most distinguishing technical condition is that the imaging probe must be implemented in a very small or thin shape in order to achieve a specific application purpose of endoscopy.

그래서 그간 이러한 형태 및 기능적 조건을 만족시킬 수 있는 다양한 종류의 광음향 내시경 프로브가 제안되긴 하였으나, 여러 까다로운 시스템 요구 조건으로 인해 실제 임상 현장에 적용될 수 있는 일종의 상업화된 광음향 내시경 시스템은 아직까지 개발된 바 없다. 광음향 내시경 시스템이 성립되기 위해서는 광소자와 초음파 소자를 프로브라는 작은 공간 안에 효과적으로 통합 배치시키고, 일련의 스캔 방법을 적용하여 단층 이미지를 얻을 수 있게 하는 것이 핵심 요구 조건이다. 이에 본 발명에서는 피검생체에 삽입되어 광음향 단층 신호를 획득하는 영상 프로브 부분에 대해 선행 기술보다 훨씬 효과적으로 영상을 얻을 수 있는 프로브 구조를 제안하고자 한다. Thus, although various types of optoacoustic endoscopy probes have been proposed to satisfy these morphological and functional conditions, a commercially available optoacoustic endoscopy system that can be applied to actual clinical sites has been developed. No bar In order to establish an optoacoustic endoscopy system, it is a key requirement that the optical and ultrasonic devices are effectively integrated into a small space called a probe and a series of scanning methods are applied to obtain a tomographic image. Accordingly, the present invention proposes a probe structure capable of obtaining an image much more effectively than the prior art with respect to an image probe part inserted into a subject to obtain an optoacoustic tomography signal.

광음향 내시경이 펄스형 전자기파로 초음파를 발생시켜 이미지를 얻는다는 차별된 특성을 갖고 있으나, 이 기술 역시 초음파를 매개로 하여 영상에 필요한 신호를 획득한다는 측면에서 현재 임상에서 쓰이고 있는 초음파 내시경(endoscopic ultrasound: EUS)과 매우 밀접한 관련이 있다. 즉, 쉽게 생각하면, 광음향 내시경은 기존의 초음파 내시경 기술이 갖고 있는 시스템 요소들에 광 또는 전자기파 전달 및 발사 기능이 추가된 것이라고 볼 수도 있으며, 또 이러한 시스템 구성상의 특성으로 인해 대부분의 광음향 내시경 시스템들은 광음향 이미지는 물론 기존의 초음파 이미지를 동시에 제공해줄 수 있다. Although the optoacoustic endoscope has a distinctive characteristic of obtaining an image by generating an ultrasonic wave with a pulsed electromagnetic wave, this technique also uses an endoscopic ultrasound that is currently used in clinical practice in terms of obtaining an image signal through an ultrasound. Is very closely related to EUS. In other words, it can be considered that the optoacoustic endoscope is an optical or electromagnetic wave transmission and launch function added to the system elements of the conventional ultrasonic endoscope technology, and due to the characteristics of the system configuration, most of the optoacoustic endoscopes The systems can provide photoacoustic images as well as conventional ultrasound images simultaneously.

그러므로 광음향 내시경 프로브에 있어서, 일단 전자기파(일반적으로 레이저 빔)를 전달하여 피검체 방향으로 발사하는 부위는 제외시키고 초음파 검출부에 대한 구성 방법만을 생각하면, 현재 임상용 초음파 내시경(EUS) 기기들에 사용되고 있는 단일 초음파 트랜듀서(single-element ultrasonic transducer) 기반 기계적 스캔(mechanical scanning) 방식과 배열형 트랜듀서(array transducer)에 기반 전기적 스캔(electronic scanning) 방식이 모두 적용될 수 있다. 그럼 각각의 스캔 방식을 적용할 경우 어떠한 장단점을 갖고 있는지 간단히 살펴본다. Therefore, in the photoacoustic endoscope probe, it is currently used in clinical ultrasound endoscopes (EUS) devices, considering only the configuration method of the ultrasonic detection unit, except for the area that transmits the electromagnetic wave (generally the laser beam) and fires toward the subject. Both mechanical scanning based on single-element ultrasonic transducers and electronic scanning based on array transducers can be applied. Let's take a quick look at the pros and cons of applying each scan method.

먼저 후자를 적용할 경우는 다수의 트랜듀서 소자들을 바탕으로 단 하나의 레이저 펄스만을 이용하여 2차원 혹은 3차원 단층 이미지 구성에 필요한 데이타를 여러 채널을 통해 동시에 획득할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 센서나 프로브의 위치를 공간적으로 옮겨가지 않고도, 단 1회의 레이저 펄스 발사를 통해, 일정 영역에 대한 단층 이미지를 얻을 수 있다는 것이다. 하지만 전자에 비해 기기의 소형화가 상대적으로 어려워 여러 채널 간의 혼선(cross talk) 등과 같은 문제가 발생하고, 시스템 구현에 필요한 비용도 높다는 단점이 있을 수 있다. 그래서 배열형 트랜듀서의 바로 이러한 문제 때문에 현재 임상에서 사용되고 있는 초음파 내시경 (EUS) 분야에서는 고도의 소형화가 필요하지 않은 소화기 진단용 내시경 기기에 주로 적용되고 있다 (물론 초음파 내시경 기기에 있어서는 레이저 펄스 등을 발사하는 일이 필요하지 않다).First of all, when the latter is applied, data necessary for constructing a 2D or 3D tomographic image can be simultaneously acquired through multiple channels using only one laser pulse based on a plurality of transducer elements. In other words, it is possible to obtain a tomographic image of a predetermined region by only one laser pulse firing without shifting the position of the sensor or probe spatially. However, compared to the former, it is difficult to miniaturize a device, which may cause problems such as cross talk between channels, and may require a high cost for system implementation. Therefore, due to this very problem of arrayed transducers, in the field of ultrasound endoscopy (EUS), which is currently used in clinical practice, it is mainly applied to the endoscope device for diagnosing digestive organs that does not require high miniaturization. No work is required).

이에 반해 전자를 적용할 경우는, 내시경 프로브 내에 특정 방향으로부터 진행해 오는 신호만을 검출할 수 있는 단 하나의 초음파 트랜듀서가 장착되어 있는 관계로, 2차원 이상의 단층 이미지를 얻기 위해서는 레이저 펄스를 발사하고 그로 인해 발생된 초음파 신호를 검출하는 일련의 과정을 물리적 위치를 바꾸어(일반적으로 회전) 가며 되풀이해야 하는 단점이 있다. 하지만 하나의 초음파 트랜듀서가 차지하는 공간이 그다지 크지 않기 때문에 아주 작고 가는 형태로 구현이 가능하며, 기기 구성에 필요한 비용도 상대적으로 저렴하다는 장점이 있을 수 있다. 그래서 이러한 이유로 인해 초음파 내시경 (EUS) 분야에서는 혈관 진단용 초음파(intravascular ultrasound: IVUS) 카테터 프로브나, 비디오 내시경(video endoscope)의 장비 채널(instrument channel 또는 accessory channel)에 삽입하여 사용할 수 있는 미니 프로브 (즉, EUS mini-probe) 등과 같이 프로브 전체 직경이 1 mm 내지 3 mm 이내인 초소형 내시경 기기에 많이 적용되고 있다. On the other hand, when the electron is applied, since only one ultrasonic transducer capable of detecting a signal traveling from a specific direction is mounted in the endoscope probe, in order to obtain a two-dimensional or more tomographic image, a laser pulse is emitted and There is a disadvantage in that a series of processes for detecting the generated ultrasonic signal have to be repeated by changing the physical position (generally rotating). However, since the space occupied by one ultrasonic transducer is not so large, it can be implemented in a very small and thin form, and the cost required for device configuration may be relatively low. For this reason, in the field of ultrasound endoscopy (EUS), an intravascular ultrasound (IVUS) catheter probe or a mini probe that can be inserted into an instrument channel or an accessory channel of a video endoscope can be used. , EUS mini-probe) and the like has been widely applied to microscopic endoscope devices having a probe diameter of less than 1 mm to 3 mm.

이러한 각각의 장단점으로 인해 그간 광음향 내시경술 분야에서도 이들 두 초음파 검출 방식들을 적용한 다양한 시스템들이 제안 되었는데, 이중 본 발명과 관련이 있는 단일 초음파 트랜듀서 기반 기계적 스캔 방식을 채택하는 선행기술의 대표적 예시로는, 선행문헌 1(미국 공개특허 제2011-0021924호), 선행문헌 2(미국 공개특허 제2011-0275890호), 선행문헌 3(Journal of Biomedical Optics 19(6), 066001(2014)), 선행문헌 4(PloS One 9(3), e92463 (2014)) 등이 있다. Due to these advantages and disadvantages, various systems using these two ultrasonic detection methods have been proposed in the field of optoacoustic endoscopic surgery, and as a representative example of the prior art adopting a single ultrasonic transducer-based mechanical scan method related to the present invention. Prior art 1 (US Patent Publication No. 2011-0021924), prior art document 2 (US Patent Publication No. 2011-0275890), prior art 3 (Journal of Biomedical Optics 19 (6), 066001 (2014)), prior art Document 4 (PloS One 9 (3), e92463 (2014)).

위의 네 가지 문헌들에 개시된 내시경 시스템들은 모두 빛을 전달하기 위한 광섬유 끝에 체결된 광조명부와 발생된 초음파를 검출하기 위한 단수(single)의 초음파 트랜듀서를 프로브 말단 부위에 위치시키고 소정의 회전운동을 통하여 이미지를 얻는 기계적 스캔 방법을 채택하고 있다. 하지만 그 광섬유와 광조명부, 그리고 초음파 트랜듀서를 배치시키는 방법과 이들의 적절한 조합 및 구동을 통해 이미지를 얻는 세부적 스캐닝 방식에 있어서는 상당한 차이가 있다. The endoscope systems disclosed in the above four documents all have a light unit coupled to an optical fiber end for transmitting light, and a single ultrasonic transducer for detecting the generated ultrasonic wave at the probe end portion and a predetermined rotational motion. It adopts a mechanical scanning method to obtain an image through. However, there is a significant difference in how the optical fiber, the light and the ultrasonic transducer are placed, and the detailed scanning method of obtaining the image through proper combination and driving thereof.

먼저 선행문헌 1에 개시된 내시경 시스템의 경우는 기존의 초음파 기반 IVUS 카테터 프로브와 유사하게 단수의 초음파 트랜듀서를 스캐닝 팁(scanning tip)에 설치하고 토크 코일(torque coil)이라 불리는 기계적 요소를 이용하여 시스템 기부에서부터 스캐닝 팁까지 동력을 전달함으로써 회전 스캔을 수행하는 방식이다 (사실 내시경 프로브 중심부에 상업용 IVUS 카테터를 그대로 가져다 배치시켰다고 볼 수 있음). 물론 광음향 이미징을 성취하기 위하여 빛을 전달할 수 있는 다수의 광섬유들을 그 IVUS 카테터 주변에 일정한 간격으로 배치시켰는데, 이러한 구조로 인해 중심에 놓인 초음파 트랜듀서는 물리적 회전을 하는 반면 플라스틱 카테터 주변에 설치된 광섬유들은 그 기부 지점까지 정적으로 연결되었다는 것이 가장 큰 특징이다. 그러나 이 구조는 프로브 구간에 다수의 광섬유를 배치하여 그 유연성이 높지 않고 광조명 또한 360°전 방향에 대해 균일하지 않다는 단점이 있다. First, in the case of the endoscope system disclosed in Prior Art 1, a single ultrasonic transducer is installed at a scanning tip and a system using a mechanical element called a torque coil, similar to a conventional ultrasound-based IVUS catheter probe. Rotational scans are performed by transmitting power from the base to the scanning tip (actually, a commercial IVUS catheter is placed in the center of the endoscope probe). Of course, in order to achieve optoacoustic imaging, a number of optical fibers capable of transmitting light were placed at regular intervals around the IVUS catheter, which allows the centered ultrasonic transducer to be physically rotated while installed around the plastic catheter. The biggest feature is that the optical fibers are statically connected to their base point. However, this structure has a disadvantage in that a plurality of optical fibers are arranged in the probe section, and thus the flexibility thereof is not high, and the light illumination is not uniform for 360 ° directions.

이에 반해 선행문헌 2 내지 선행문헌 4의 내시경 시스템은 이러한 문제점이 없는 구조를 취하고 있으며, 각각 다음과 같은 특징이 있다. On the contrary, the endoscope systems of Prior Documents 2 to 4 have a structure without such a problem, and each has the following characteristics.

선행문헌 2에 제시된 내시경 시스템의 경우는 빛과 초음파를 모두 반사시킬 수 있으며 물리적으로 회전 운동이 가능한 스캐닝 미러(scanning mirror)를 프로브 끝단에 배치하여 광섬유와 트랜듀서의 신호선 둘 다를 프로브 기부까지 정적으로(static) 연결시킨 점이 가장 큰 특징이자 장점이다. 하지만 이 경우 프로브 말단에 그 스캐닝 미러를 구동할 수 있는 액추에이터를 장착해야 하기 때문에 말단 부위의 유연도가 많이 떨어진다는 문제점이 있다 (사실 이 유연성 저하 문제는 미니 프로브의 본래 목적과 상치되는 것으로 실제 임상에서 이용 시 많은 문제점을 야기할 수 있다).In the case of the endoscope system shown in the prior reference 2, a scanning mirror capable of reflecting both light and ultrasonic waves and having a physically rotatable movement is placed at the end of the probe so that both the optical fiber and the signal line of the transducer can be statically extended to the probe base. (static) The connection is the biggest feature and advantage. In this case, however, there is a problem that the flexibility of the distal end is inferior because an actuator capable of driving the scanning mirror is mounted at the distal end of the probe. Can cause many problems).

선행문헌 3의 내시경 시스템의 경우는 선행문헌 2의 내시경 시스템에서 파생된 것으로, 프로브 중심축을 따라 배치된 한 가닥의 광섬유만 회전시키고 초음파 트랜듀서와 그 전기 신호선은 플라스틱 카테터 바깥 표면을 따라 프로브 말단에서 기부까지 정적으로 결합시킨 것이 특징이다. 물론 이 방식을 적용함으로써, 프로브 말단 지점의 비유연 구간(rigid section)의 길이를 선행문헌 2의 내시경 시스템보다 월등히 줄일 수 있었긴 했으나, 각도상의 영상 영역(angular field-of-view)의 일부가 트랜듀서의 신호선에 의해 가려진다는 (즉, 사각지대 형성) 문제점과 더불어, 그 신호선으로 인해 프로브가 비대칭적 구조를 갖게 되어 (프로브 전체가 복잡한 형태로 휘어진 상황에서 회전 스캔을 할 경우) 스캐닝 팁의 회전 속도가 균일하지 않게 된다는 문제점을 갖고 있다. The endoscope system of Prior Art 3 is derived from the endoscope system of Prior Art 2, which rotates only one strand of optical fiber disposed along the probe central axis, and the ultrasonic transducer and its electrical signal line are connected at the probe end along the outer surface of the plastic catheter. It is characterized by a static combination of the base. Of course, by applying this method, the length of the rigid section of the probe end point can be significantly reduced than that of the endoscope system of Prior Art 2, but a part of the angular field-of-view In addition to the problem of being obscured by the transducer's signal line (i.e. blind spot formation), the signal line has an asymmetrical probe (when rotating scans with the entire probe bent in a complex shape). There is a problem that the rotation speed is not uniform.

선행문헌 4의 내시경 시스템은 바로 이러한 측면들에 있어서 상당 부분 개선된 효과를 제공해 주는데, 일단 그 구조에 있어서는, 작은 크기의 초음파 트랜듀서와 광조명부를 프로브 말단 부위에 있는 스캐닝 팁에 설치하고, 앞서 언급한 초음파 트랜듀서로부터 전기 신호를 받아내는 신호선과 앞서 언급한 광조명부까지 레이저 빔을 전달하는 광섬유를 토크 코일(torque coil) 또는 플렉시블 샤프트(flexible shaft)라 불리는 유연하면서도 휠 수 있는 튜브 모양의 코일 내부에 설치, 결국 이들 전체를 프로브 기부에서 제공하는 동력으로 회전시켜(즉, 기부 발동 방식: proximal actuation mechanism) 회전 스캔을 하는 방식이다. The endoscope system of Prior Art 4 provides a significant improvement in these aspects, once in its construction, a small ultrasonic transducer and light illumination are placed at the scanning tip at the probe end, Signal lines that receive electrical signals from the ultrasonic transducers mentioned above and optical fibers that transmit the laser beam to the above-mentioned light fixtures are flexible and bendable tube-shaped coils called torque coils or flexible shafts. Installed inside, they are then rotated with the power provided by the probe base (ie, the proximal actuation mechanism) to perform a rotational scan.

사실 초음파 트랜듀서의 신호선과 광섬유 가닥을 병렬로 배치시켜 광음향 내시경을 구현하는 방법은 이미 1997년도에 선행문헌 5에 의해 제시되어 이후 여러 광음향 내시경 시스템에 적용되었으며(선행문헌 6, 선행문헌 7 및 선행문헌 8), 토크 코일이라는 기계 소자를 이용하여 물리적 회전력을 내시경 프로브의 기부에서부터 스캐닝 팁까지 전달하여 회전 스캔을 수행하는 방식 또한 초음파 기반 미니 내시경 프로브나 광간섭 단층촬영술(optical coherence tomography: OCT) 기반 내시경 프로브(즉, endoscopic OCT)에서 꾸준히 적용되어 온 기술이다 (선행문헌 9 및 선행문헌 10). In fact, the method of realizing an optoacoustic endoscope by arranging signal lines and optical fiber strands of an ultrasonic transducer in parallel has already been proposed by prior art 5 in 1997 and has since been applied to various optoacoustic endoscope systems (Prior Art 6, Prior Art 7). And 8), a method of performing a rotational scan by transferring a physical rotational force from the base of the endoscope probe to the scanning tip using a mechanical element called a torque coil, and also uses an ultrasound-based mini endoscope probe or optical coherence tomography (OCT). ) Endoscopic probes (ie, endoscopic OCT) have been applied consistently (prior document 9 and prior art 10).

바로 이러한 측면에서 현재 언급하는 토크 코일 기반 기부 발동 방식 광음향 내시경은 쉽게 생각하면 현재 임상에서 쓰이고 있는 단일 초음파 트랜듀서(single-element transducer) 기반, 기계적 스캐닝(mechanical scanning) 방식에 의해 작동하는 초음파 미니 프로브(EUS mini-probe)의 광음향 버전이라고 볼 수 있다. 하지만 이 초음파 미니 프로브와의 가장 큰 차이점은 바로 토크 코일 내부에 기존의 신호선 외에도 광 에너지 전달을 위한 광섬유 라인이 추가로 필요하고, 이 광 에너지와 전기 신호 모두를 프로브 기부에서 꼬임 없이 효과적으로 주고 받을 수 있는 시스템 성분이 필요하다는 데 있다. 즉, 선행문헌 4에 제시된 광음향 내시경 시스템과 같이 기부 발동 방식을 채택할 경우, 프로브 기부에 기존의 초음파 미니 프로브보다 훨씬 더 복잡한 구조의 회전 광-전기 결합부(즉, rotary optical and electrical junction)를 구성해야 하는 것이다. In this respect, the torque coil-based base-actuated optoacoustic endoscope, which is currently mentioned, is simply a single ultrasonic element-based, mechanical scanning method that is currently used in clinical practice. It's an optoacoustic version of the EUS mini-probe. However, the biggest difference from this ultrasonic mini probe is that it needs an additional fiber optic line for transmitting optical energy in addition to the existing signal line inside the torque coil, and it can effectively transmit and receive both optical energy and electric signal without twisting at the probe base. System components that are needed. In other words, when the base actuation method, such as the optoacoustic endoscopy system presented in prior art 4, is adopted, a rotary optical-electric junction (i.e., rotary optical and electrical junction) having a much more complicated structure than the conventional ultrasonic mini probe at the probe base To be configured.

그럼에도 불구하고 이 기부 발동 방식은 관련 기술 분야에서 매우 중요하게 간주되고 있는데, 그 이유는 이 방식을 적용할 경우 해당 내시경 프로브의 카테터 전체 구간을 선행문헌 1 내지 선행문헌 3의 내시경 시스템보다 훨씬 더 유연하게 구현을 할 수 있다는 핵심적 장점이 있기 때문이다. 실제 이 유연성 문제는 비디오 내시경의 장비 채널에 삽입하여 사용하는 것을 주된 목적으로 하는 초음파 미니 프로브나 물리적으로 매우 연약한 성질을 갖는 혈관 내부를 진단하는 것을 주된 목적으로 하는 초음파 카테터 프로브 등에 있어서 가장 중요하게 고려되는 사항이어서, 해당 기기는 물론 이들과 유사한 응용 대상과 프로브 형태를 바탕으로 개발되고 있는 여러 광음향 내시경 시스템들(즉, 선행문헌 4 및 선행문헌 8) 상당수가 모두 이 기부 발동 방식을 채택하고 있는 실정이다.Nevertheless, this donation actuation method is considered to be very important in the related art because, when applied, the entire catheter section of the endoscope probe is much more flexible than the endoscope system of Literatures 1 to 3. The key advantage is that it can be implemented. In practice, this flexibility issue is most important in ultrasonic mini-probes whose main purpose is to be inserted into the equipment channel of video endoscopes, and ultrasonic catheter probes whose main purpose is to diagnose the inside of blood vessels having physically very weak properties. As such, many of the photoacoustic endoscopic systems (ie, Literature 4 and Literature 8), which are being developed based on the device as well as similar applications and probe types, are all adopting this donation method. It is true.

선행문헌 1: 미국 공개특허 제2011-0021924호 (2011.01.27.)Prior Document 1: US Patent Publication No. 2011-0021924 (2011.01.27.) 선행문헌 2: 미국 공개특허 제2011-0275890호 (2011.11.10.)Prior Document 2: US Patent Publication No. 2011-0275890 (Nov. 10, 2011) 선행문헌 7: 미국 공개특허 제2011-0098572호 (2011.04.28.)Prior Art 7: US Patent Publication No. 2011-0098572 (2011.04.28.) 선행문헌 10: 미국 등록특허 제6134003호 (2000. 10.17.)Prior Art 10: US Patent No. 6134003 (2000. 10.17.)

선행문헌 3: JM Yang, et al., "Catheter based photoacoustic endoscope", Journal of Biomedical Optics 19(6), 066001 (2014)Prior Art 3: JM Yang, et al., "Catheter based photoacoustic endoscope", Journal of Biomedical Optics 19 (6), 066001 (2014) 선행문헌 4: X Bai, et al., "Intravascular optical-resolution photoacoustic tomography with a 1.1mm diameter catheter", PloS One 9(3), e92463 (2014)Prior Art 4: X Bai, et al., "Intravascular optical-resolution photoacoustic tomography with a 1.1 mm diameter catheter", PloS One 9 (3), e92463 (2014) 선행문헌 5: Oraevsky, et al., Proc. SPIE, 2979, 59 (1997)Prior Art 5: Oraevsky, et al., Proc. SPIE, 2979, 59 (1997) 선행문헌 6: Viator, et al., "Design and testing of an endoscopic photoacoustic probe for determination of treatment depth after photodynamic therapy", Proc. SPIE 4256, 16-27 (2001)Prior Art 6: Viator, et al., "Design and testing of an endoscopic photoacoustic probe for determination of treatment depth after photodynamic therapy", Proc. SPIE 4256, 16-27 (2001) 선행문헌 8: Da Xing, et al., "Characterization of lipid-rich aortic plaques by intravascular photoacoustic tomography", Journal of the American college of cardiology 64(4), 385-390 (2014)Prior Art 8: Da Xing, et al., "Characterization of lipid-rich aortic plaques by intravascular photoacoustic tomography", Journal of the American college of cardiology 64 (4), 385-390 (2014) 선행문헌 9: G. J. Tearney, et al., "Scanning single-mode fiber optic catheter-endoscope for optical coherence tomography", Optics Letters 21(7), 543-545 (1996)Prior Art 9: G. J. Tearney, et al., "Scanning single-mode fiber optic catheter-endoscope for optical coherence tomography", Optics Letters 21 (7), 543-545 (1996) 선행문헌 11: JM Yang, et al.,"Simultaneous functional photoacoustic and ultrasonic endoscopy of internal organs in vivo," Nature Medicine 18(8), 1297 (2012).Prior Art 11: JM Yang, et al., “Simultaneous functional photoacoustic and ultrasonic endoscopy of internal organs in vivo,” Nature Medicine 18 (8), 1297 (2012).

그런데 이와 같은 토크 코일 기반 기부 발동 방식을 채택하는 기존 광음향 내시경 시스템(즉, 선행문헌 4, 7, 8)은 모두 광섬유와 신호선을 토크 코일 내부에 단순히 병렬로 배치시키기만 하여, 기계적 회전력을 기부로부터 스캐닝 팁까지 균일하게 전달하지 못하는 문제점이 있었다. 실제 이 문제는 관련 내시경 프로브가 굴곡이 심한 좁은 통로에 삽입된 상황에서 회전 스캔할 경우 특히 더 큰 문제가 되는데, 기존의 프로브들은 모두 토크 코일의 회전 중심축을 기준으로 광섬유와 신호선이 회전 대칭적 구조를 갖고 있지 않아, 굴곡이 심한 상황에서는 프로브 말단의 스캐닝 팁까지 동력이 균일하게 전달되지 못하여 결과적으로 이미지의 품질이 저하되는 주된 원인으로 작용해왔다. However, conventional photoacoustic endoscope systems (ie, prior art documents 4, 7, and 8) employing such a torque coil-based base actuation method simply place the optical fiber and the signal line in parallel inside the torque coil, thereby providing a mechanical rotational force. There was a problem that cannot be delivered evenly from the scanning tip. In practice, this problem is particularly acute when the endoscope probe is inserted into a narrow curved passageway, where the conventional probe has a rotationally symmetrical structure in which the optical fiber and the signal line are rotated about the central axis of rotation of the torque coil. In the severely curved situation, power is not evenly transmitted to the scanning tip at the end of the probe, resulting in a major deterioration of the image quality.

만약 토크 코일의 기부 지점이 어떤 특정 각도만큼 회전했는데, 그의 반대 끝에 있는 스캐닝 팁이 동일한 각도만큼 회전하지 않는 문제를 갖고 있고, 또한 이러한 편차가 프로브의 굴곡이 시시각각 바뀔 때마다 크게 변한다면, 획득한 이미지에 대한 신뢰도 저하는 물론 여러 장의 2차원 단층 이미지를 바탕으로 3차원 이미지를 구성하는 것 자체가 불가능하게 됨은 자명하다. 그래서 관련 분야에서는 이 스캐닝 팁의 비균일 회전 문제를 non uniform rotational distortion(NURD) 이라는 지정 용어를 사용해가며 매우 심도 있게 고려해왔는데, 기존의 그 어떤 광음향 내시경 시스템도 프로브 전 구간에 대한 유연성 및 스캐닝 팁 운동의 균일성이라는 두 가지 핵심 요소를 모두 만족시키지 못하고 있는 실정인 것이다. If the base point of the torque coil has rotated by a certain angle and the scanning tip at its opposite end does not rotate by the same angle, and this deviation also varies greatly with every change of the probe's curvature, It is obvious that it is impossible to construct a three-dimensional image based on several two-dimensional tomographic images, as well as to reduce the reliability of the image. Therefore, the related field has considered the problem of non-uniform rotation of this scanning tip very deeply, using the designation term non uniform rotational distortion (NURD), and any conventional optoacoustic endoscopy system can provide flexibility and scanning tips for the entire probe. It does not satisfy both core elements of uniformity of movement.

이러한 핵심적 문제 외에도, 토크 코일 기반 기부 발동 방식을 채택하고 있는 선행문헌 4에 개시된 내시경 시스템과 그와 유사한 부류의 광음향 내시경 시스템들은 모두 기존의 소화기 진단용 초음파 미니 프로브나 혈관 진단용 초음파 카테터 프로브 등이 갖추고 있는 플라스틱 카테터(catheter) 혹은 시쓰(sheath)라 불리는 일종의 보호 덮개 등의 요소를 구비하지 않고 있어, 프로브 내의 스캐닝 팁이 물리적으로 회전할 때 어떻게 그를 피검체로부터 격리시켜 피검체를 보호할 수 있는지에 대한 구체적인 구조와 방법을 제공하지 못했다. 그리고 이러한 가장 기본적인 기능 외에도 스캐닝 팁 전체를 플라스틱 카테터로 덮는 일은 기술적으로 매우 중요한 부분인데, 그 이유는 비디오 내시경의 장비 채널에 삽입하는 방식으로 사용하기 위해 개발된 기존의 초음파 미니 프로브처럼, 유사 방식으로 사용하기 위해 개발되고 있는 광음향 내시경 프로브의 경우도, 해당 프로브 속에 적절한 매칭 유체를 채워 넣고 이를 영구적으로 봉인을 해야 하기 때문이다. 하지만 선행 광음향 내시경 시스템들(선행문헌 4 내지 8)의 경우는 어떻게 스캐닝 팁과 토크 코일 전구간을 플라스틱 카테터로 덮을 수 있을지에 대한 구체적 구조와 방법을 제시하지 못한 실정이다. In addition to these key issues, the endoscope system disclosed in Prior Art 4, which employs a torque coil-based basal actuation method, and similar types of optoacoustic endoscopy systems, are all equipped with conventional gastrointestinal diagnostic ultrasonography mini probes or vascular diagnostic ultrasound catheter probes. It does not have an element such as a plastic catheter or a kind of protective cover called a sheath, and how the scanning tip within the probe can be isolated from the subject when it is physically rotated to protect the subject. It did not provide a concrete structure and method. And in addition to these most basic features, covering the entire scanning tip with a plastic catheter is a very important part of the technology because, in a similar way, like conventional ultrasonic mini probes developed for use by inserting into the instrument channel of a video endoscope. In the case of the photoacoustic endoscope probe being developed for use, the appropriate matching fluid must be filled in the probe and permanently sealed. However, in the case of the preceding optoacoustic endoscope systems (Patent Documents 4 to 8), there is no specific structure and method of how to cover the scanning tip and the torque coil whole area with a plastic catheter.

다시 말해 토크 코일 기반 기부 발동 방식 광음향 내시경 시스템에 있어서는 물리적으로 회전 운동을 하는 토크 코일과 스캐닝 팁 전체를 플라스틱 카테터 등으로 적절히 밀폐시키고 또 프로브의 기부에서 회전 광-전기 결합부를 효과적으로 구현하는 것도 매우 중요한 문제인데, 선행문헌들에서는 이 부분에 대한 구체적인 방법을 제시하지 못한 것이다.In other words, in a torque coil-based base actuated optoacoustic endoscope system, it is also very important to properly seal the entire physically rotating torque coil and scanning tip with a plastic catheter and effectively implement the rotating opto-electric coupling at the base of the probe. An important issue is that the literature does not provide a specific way of doing this.

본 발명의 일 실시예는 프로브와 프로브 구동유닛을 포함하며, 상기 프로브는, 코어와 클래딩을 포함하는 광섬유 및 상기 광섬유와 동축으로 배치된 도전성 통로를 포함하는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체, 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체의 한 쪽 끝에 배치되고, 레이저 빔을 피검체에 보내 피검체로부터 발생한 광음향-초음파 신호를 검출하는 스캐닝 팁 및 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체 및 상기 스캐닝 팁의 외부를 감싸는 플라스틱 카테터를 포함하고, 상기 도전성 통로는 상기 광섬유와 동축으로 배치된 부분을 포함하는 제1 도전성 통로 및 상기 광섬유와 동축으로 배치된 부분을 포함하고, 상기 제1 도전성 통로와 절연된 제2 도전성 통로를 포함하는 광음향-초음파 내시경을 제공한다.An embodiment of the present invention includes a probe and a probe driving unit, wherein the probe includes a rotating coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly including an optical fiber including a core and a cladding and a conductive passage disposed coaxially with the optical fiber. A scanning tip disposed at one end of the rotatable coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly and configured to send a laser beam to the subject to detect optoacoustic-ultrasound signals generated from the subject and the rotatable coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly and the scanning tip And a plastic catheter surrounding the outside of the conductive passage, wherein the conductive passage includes a first conductive passage including a portion coaxially disposed with the optical fiber and a portion coaxially disposed with the optical fiber, and insulated from the first conductive passage. An optoacoustic-ultrasound endoscope comprising a second conductive passageway is provided.

상기 제1 도전성 통로는 상기 광섬유를 감싸도록 구비되고, 상기 제2 도전성 통로는 상기 제1 도전성 통로와 동축으로 상기 제1 도전성 통로를 감싸도록 구비될 수 있다. The first conductive passage may be provided to surround the optical fiber, and the second conductive passage may be provided to surround the first conductive passage coaxially with the first conductive passage.

상기 제1 도전성 통로 및 상기 제2 도전성 통로 중 적어도 하나는 튜브형으로 구비될 수 있다. At least one of the first conductive passage and the second conductive passage may be provided in a tubular shape.

상기 제1 도전성 통로 및 상기 제2 도전성 통로 중 적어도 하나는 코일 형태로 상기 광섬유의 외측에 위치하도록 구비된 토크 코일 세트를 포함할 수 있다. At least one of the first conductive passage and the second conductive passage may include a torque coil set provided to be located outside the optical fiber in the form of a coil.

상기 제1 도전성 통로 및 상기 제2 도전성 통로는 상기 광섬유의 적어도 일부를 감싸도록 구비될 수 있다. The first conductive passage and the second conductive passage may be provided to surround at least a portion of the optical fiber.

상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체는, 상기 제1 도전성 통로와 제2 도전성 통로 사이에 개재된 절연 코팅층을 포함할 수 있다. The rotatable coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly may include an insulating coating layer interposed between the first conductive passage and the second conductive passage.

상기 클래딩은, 광파를 전파할 수 있는 제1 클래딩 및 상기 제1 클래딩을 둘러싸는 제2 클래딩을 포함할 수 있다. The cladding may include a first cladding capable of propagating light waves and a second cladding surrounding the first cladding.

본 발명의 다른 실시예는 프로브와 프로브 구동유닛을 포함하며, 상기 프로브는, 코어와 클래딩을 포함하는 광섬유 및 상기 광섬유와 동축으로 배치되며, 도전성 통로를 포함하는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체, 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체의 한 쪽 끝에 배치되며, 레이저 빔을 피검체에 보내 피검체로부터 발생한 광음향-초음파 신호를 검출하는 스캐닝 팁, 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체 및 상기 스캐닝 팁의 외부를 감싸는 플라스틱 카테터 및Another embodiment of the present invention includes a probe and a probe driving unit, wherein the probe comprises: a coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly disposed coaxially with the optical fiber and a conductive passage, the optical fiber including a core and a cladding; A scanning tip disposed at one end of the rotatable coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly, the scanning tip for sending a laser beam to the subject to detect an optoacoustic-ultrasound signal generated from the subject, the rotatable coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly and the scanning A plastic catheter that wraps around the outside of the tip and

상기 도전성 통로와 전기적으로 연결된 회전 트랜스포머를 포함하고, 상기 프로브 구동유닛은, 상기 회전하는 광섬유에 광 에너지를 전달하는 광입력기 및 상기 회전 트랜스포머와 전기적으로 연결된 초음파 펄서-리시버를 포함하는 광음향-초음파 내시경을 제공한다. And a rotary transformer electrically connected to the conductive passage, wherein the probe driving unit includes an optical input unit for transmitting optical energy to the rotating optical fiber and an ultrasonic pulser-receiver electrically connected to the rotary transformer. Provide an endoscope.

상기 회전 트랜스포머는, 상기 도전성 통로와 전기적으로 연결된 1차 코일부; 및 상기 1차 코일부와 대향하며, 상기 초음파 펄서-리시버와 전기적으로 연결된 2차 코일부를 포함할 수 있다. The rotation The transformer may include a primary coil part electrically connected to the conductive passage; And a secondary coil unit facing the primary coil unit and electrically connected to the ultrasonic pulser-receiver.

일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은 상기 플라스틱 카테터 내부에 배치되는 메쉬형 보강체를 더 포함할 수 있다. The optoacoustic-ultrasound endoscope according to one embodiment may further include a mesh-like reinforcement disposed inside the plastic catheter.

상기 프로브는 유체주입구를 더 포함할 수 있다. The probe may further include a fluid inlet.

일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은 상기 플라스틱 카테터를 둘러싸며, 가이딩 카테터 유체주입구를 포함하는 가이딩 카테터 및 상기 가이딩 카테터 유체주입구에 삽입되는 가이딩 와이어를 더 포함할 수 있다. The optoacoustic-ultrasound endoscope according to one embodiment may further include a guiding catheter surrounding the plastic catheter and including a guiding catheter fluid inlet and a guiding wire inserted into the guiding catheter fluid inlet.

일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은 상기 광섬유에 광간섭 단층촬영을 위한 광파를 제공하는 OCT용 광원을 더 포함할 수 있다. The photoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment may further include a light source for an OCT that provides a light wave for optical coherence tomography to the optical fiber.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다. Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

상기한 바와 같이 광섬유 및 광섬유와 동축인 도전성 통로를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 완전한 회전 대칭구조를 취하고 있기 때문에 기존의 유사 부류 광음향 내시경들보다 월등히 향상된 프로브 유연성과 회전 스캔의 균일성을 갖게 되어 non-uniform rotational distortion (NURD) 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention including an optical fiber and a conductive passage coaxial with the optical fiber as described above, the probe has a completely rotationally symmetrical structure, which greatly improves probe flexibility and uniformity of rotational scans over existing similar class of optoacoustic endoscopes. This can effectively solve the problem of non-uniform rotational distortion (NURD). Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도다.
도 2는 도 1의 II - II' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 도파관 집합체를 포함하는 광음향-초음파 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도다.
도 4는 도 3의 A 부분의 도파관 집합체의 구체적인 구성을 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 4의 도파관 집합체를 실제로 구현한 사진이다.
도 6는 일 실시예에 따른 도파관 집합체의 구성을 나타낸 모식도 및 이의 단면도이다.
도 7는 다른 실시예에 따른 도파관 집합체의 구성을 나타낸 모식도 및 이의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 광섬유를 나타낸 모식도 및 이의 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 플라스틱 카테터의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 혈관 삽입 내시경으로 사용하기 위한 플라스틱 카테터의 형태 및 유체 주입 방법을 모여주는 모식도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 가이딩 와이어(guiding wire)를 사용하기 위한 플라스틱 카테터의 구성과 풀백 스캔(pullback scan)을 수행하기 위한 모식도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 프로브 기부 및 구동부의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 13은 광음향-초음파 내시경 프로브, 프로브 구동유닛 및 이 둘을 구동하고 통제하기 위한 시스템 콘솔을 보여주는 개념도이다.
도 14는 도 13에서 제시한 광음향-초음파 영상 모드(imaging mode)에서 한 단계 더 나아가 광음향-초음파-OCT 삼중 영상 모드를 구현하기 위한 시스템 요소들과 그들의 연결 관계를 보여주는 개념도이다.
1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an optoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1.
3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an optoacoustic-ultrasound endoscope including a waveguide assembly according to another embodiment.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a specific configuration of the waveguide assembly of part A of FIG. 3.
FIG. 5 is a photograph actually implementing the waveguide assembly of FIG. 4. FIG.
6 is a schematic view showing the configuration of the waveguide assembly according to an embodiment and a cross-sectional view thereof.
7 is a schematic view and a cross-sectional view showing the configuration of a waveguide assembly according to another embodiment.
8 is a schematic view showing a fiber according to an embodiment and a cross-sectional view thereof.
9 is a schematic view showing the configuration of a plastic catheter according to an embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the shape of a plastic catheter and a fluid injection method for use as a vascular endoscope according to an embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram for configuring a plastic catheter and performing a pullback scan for using a guiding wire according to an embodiment.
12 is a schematic diagram showing the configuration of a probe base and a drive unit according to an embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an optoacoustic-ultrasound endoscope probe, a probe drive unit, and a system console for driving and controlling the two.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating system components and their connection relationships for implementing the photoacoustic-ultrasound-OCT triple image mode by taking the optical acoustic-ultrasound imaging mode shown in FIG.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. Effects and features of the present invention, and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용된다.In the following embodiments, the terms first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from other components rather than having a limiting meaning.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In the following examples, the terms including or having have meant that there is a feature or component described in the specification and does not preclude the possibility of adding one or more other features or components.

이하의 실시예에서, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다"고 할 때, 이는 그 다른 구성요소와 직접적으로 연결되는 것뿐만 아니라, 또다른 구성요소에 의해 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.In the following embodiments, when a component is "connected" to another component, this includes not only a direct connection with the other component but also an indirect connection by another component. .

도 1은 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경의 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of an optoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은, 프로브(200)와 프로브 구동유닛(100)을 포함하며, 프로브(200)는 코어(241Co, 도 7)와 클래딩(241Cd, 도 7)을 포함하는 광섬유(241) 및 광섬유(241)와 동축으로 배치된 도전성 통로(CP)를 포함하는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체(240), 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체(240)의 한 쪽 끝에 배치되고, 레이저 빔을 피검체에 보내 피검체로부터 발생한 광음향-초음파 신호를 검출하는 스캐닝 팁(250) 및 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체(240) 및 스캐닝 팁(250)의 외부를 감싸는 플라스틱 카테터(220)를 포함하고, 도전성 통로(CP)는, 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하는 제1 도전성 통로(242) 및 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하고 제1 도전성 통로(242)와 절연된 제2 도전성 통로(243)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the photoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment includes a probe 200 and a probe driving unit 100, and the probe 200 includes a core 241Co (FIG. 7) and a cladding 241Cd, 7, a coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly 240 and a coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly 240 including a conductive channel CP disposed coaxially with the optical fiber 241. A scanning tip 250 and a rotating coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly 240 and scanning tip 250 disposed at one end of the beam and sending a laser beam to the subject to detect an optoacoustic-ultrasound signal generated from the subject. And a plastic catheter 220 surrounding the outside of the conductive passage, wherein the conductive passage CP is disposed coaxially with the first conductive passage 242 and the optical fiber 241 including a portion disposed coaxially with the optical fiber 241. A second conductive passageway 243 comprising a portion and insulated from the first conductive passageway 242. Include.

본 발명에서는 종래기술이 가지는 문제를 해결하기 위하여 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체(240, 이하, 도파관 집합체)와 회전형 광-전자기 결합기(102, 241, 211)를 핵심 개념으로 하는 광음향-초음파 내시경 프로브(200)와 그를 구동하기 위한 프로브 구동유닛(100)을 개시한다. In the present invention, in order to solve the problems of the prior art, an optoacoustic-coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly (240, hereinafter, waveguide assembly) and the rotary optical-electromagnetic coupler (102, 241, 211) as the core concept An ultrasonic endoscope probe 200 and a probe driving unit 100 for driving the same are disclosed.

도파관 집합체(240)와 회전형 광-전자기 결합기(102, 241, 211)라는 개념은 도 1에 제시된 광음향-초음파 내시경 프로브(200) 내에서 가늘고 기다랗게 형성된 플라스틱 카테터(220)라 불리는 피검체에 삽입되는 플렉시블(flexible)한 구간 내부와 프로브 기부(210) 지점에서 프로브 구동유닛(100)과 연결되는 부위에 각각 적용된다.The concept of waveguide assembly 240 and rotating opto-electromagnetic couplers 102, 241 and 211 In the photoacoustic-ultrasound endoscope probe 200 shown in FIG. 1, a probe driving unit (in a flexible section inserted into a subject called a plastic catheter 220 formed in a thin and elongated body) and at the point of the probe base 210 are provided. It is applied to each site connected with 100).

도 1을 참조하면, 광음향-초음파 내시경 프로브(200)는 플라스틱 카테터(220)가 감싸고 있는 부분과 프로브 기부(210)라는 명칭으로 포괄된 부분, 즉 물리적으로는 기부 프레임(216)이 감싸고 있는 부분으로 나뉜다. 이 중 플라스틱 카테터(220)가 감싸고 있는 구간은 물리적으로 유연함은 물론, 매우 가늘고 긴 관(tube) 구조 형태로 구성되어 있어 좁고 굴곡진 통로를 통해서만 접근할 수 있는 피검체에 효과적으로 삽입될 수 있다.Referring to FIG. 1, the photoacoustic-ultrasound endoscope probe 200 includes a portion enclosed by the plastic catheter 220 and a portion covered by the name of the probe base 210, that is, the base frame 216 is physically enclosed. Divided into parts. Among them, the section wrapped by the plastic catheter 220 is not only physically flexible but also has a very thin and long tube structure, so that the plastic catheter 220 can be effectively inserted into a subject that is accessible only through a narrow and curved passage.

또한 이 플라스틱 카테터(220)는 그 내부 공간을 따라 배치된 도파관 집합체(240)와 스캐닝 팁(250)을 외부 공간과 차단하고 그 내부에 고립시켜 이들(240, 250)이 피검체에 직접 닿지 않게 하는 역할을 수행한다. 동시에, 플라스틱 카테터(220)는 그 내부에 채워진 매칭 유체(230)가 밖으로 새어 나가지 않게 가두는 역할도 수행할 수 있다. 그리고 플라스틱 카테터(220)의 재질에 있어서는, 그 벽면을 통해 레이저 빔과 초음파 신호가 통과하기 때문에, 광파와 음파가 모두 다 잘 통과할 수 있는 폴리머 계열의 소재를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the plastic catheter 220 blocks the waveguide assembly 240 and the scanning tip 250 disposed along the inner space from the outer space and isolates the inner space so that the 240 and 250 do not directly touch the subject. It plays a role. At the same time, the plastic catheter 220 may also serve to trap the matching fluid 230 filled therein so that it does not leak out. In the material of the plastic catheter 220, since the laser beam and the ultrasonic signal pass through the wall surface, it is preferable to use a polymer-based material that can pass both light and sound waves well.

플라스틱 카테터(220)의 내부 공간을 채우고 있는 매칭 유체(230)는 디아이 워터(deionized water)와 같은 초순도 물을 이용할 수도 있으나, 저점도의 실리콘 오일(silicone oil) 등과 같이 생체 친화적이며 반영구적으로 사용할 수 있는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 만약 매칭 유체(230)가 물(water)인 경우, 매칭 유체(230) 속에 함께 잠입되는 도파관 집합체(240)의 두 도전성 통로(이에 대해서는 후술함)를 전기적으로 확실히 절연시키는 것이 중요하다. The matching fluid 230 filling the inner space of the plastic catheter 220 may use ultra-pure water such as deionized water, but may be biocompatible and semi-permanently used, such as low viscosity silicone oil. Preference is given to using substances which can be used. If the matching fluid 230 is water, it is important to electrically insulate the two conductive passages (described below) of the waveguide assembly 240 submerged together in the matching fluid 230.

플라스틱 카테터(220)는 가늘고 긴 관 구조 형태로 구성되어 있어 좁고 굴곡진 통로를 통해서만 접근할 수 있는 피검체에 효과적으로 삽입될 수 있다. 그래서 플라스틱 카테터(220)의 직경은 약 1 mm 이상 약 3 mm 이하이고, 전체 길이는 약 0.5 m 이상 약 3 m 이하로 형성될 수 있다. The plastic catheter 220 is configured in the form of an elongated tube structure so that the plastic catheter 220 can be effectively inserted into a subject that can be accessed only through a narrow and curved passage. Thus, the diameter of the plastic catheter 220 is about 1 mm or more and about 3 mm or less, and the overall length may be formed to about 0.5 m or more and about 3 m or less.

플라스틱 카테터(220)로 덮여 있는 프로브의 내부에는 도파관 집합체(240)가 프로브 기부(210)에서부터 스캐닝 팁(250)까지 길게 확장된 형태로 배치되어 있다. 도파관 집합체(240) 역시 물리적으로 유연한 특성을 가지고 있으며, 압전소자(251)에 의해 검출된 광음향-초음파 전기 신호를 전달하는 역할도 수행한다. Inside the probe covered with the plastic catheter 220, the waveguide assembly 240 is disposed to extend from the probe base 210 to the scanning tip 250. The waveguide assembly 240 also has a physically flexible characteristic, and also serves to transmit the photoacoustic-ultrasound electrical signal detected by the piezoelectric element 251.

도파관 집합체(240)의 한 쪽 끝에는 스캐닝 팁(250)이 배치된다. 스캐닝 팁(250)은 도파관 집합체(240) 내의 광섬유(241)를 통해 전달된 레이저 빔이나 압전소자(251)에 의해 발생된 초음파 펄스를 피검체에 보내고, 또 그로 인해 피검체 내에서 발생한 광음향 신호나 피검체로부터 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 검출하는 역할도 수행한다. 스캐닝 팁(250)은, 도파관 집합체(240)에 있는 광섬유(241)를 통해 전달된 레이저 빔을 목표 지점으로 반사시켜 주는 광반사기(252), 매우 짧은 초음파 펄스를 발생시키거나 피검체로부터 발생한 초음파 신호를 검출하는 압전소자(251), 음파의 불규칙한 반사로 인해 발생한 음향 잡음을 없앨 수 있는 흡음층(253) 및 상기 요소들(251, 252, 253)을 감싸는 메탈 케이싱(254)을 포함할 수 있다. At one end of the waveguide assembly 240 a scanning tip 250 is disposed. The scanning tip 250 sends an ultrasonic pulse generated by the laser beam or the piezoelectric element 251 transmitted through the optical fiber 241 in the waveguide assembly 240 to the subject, and thus optoacoustic generated in the subject. It also plays a role of detecting an ultrasonic signal reflected from the signal or the subject. The scanning tip 250 is an optical reflector 252 that reflects a laser beam transmitted through an optical fiber 241 in the waveguide assembly 240 to a target point, and generates an extremely short ultrasonic pulse or an ultrasonic wave generated from a subject. It may include a piezoelectric element 251 for detecting a signal, a sound absorbing layer 253 capable of eliminating acoustic noise caused by irregular reflection of sound waves, and a metal casing 254 surrounding the elements 251, 252, and 253. have.

도파관 집합체(240)의 다른 쪽 끝에는, 도파관 집합체(240)를 감싸며 프로브 구동유닛(100)으로부터 회전력을 전달받는 프로브 기부(210)가 배치된다. 프로브 기부(210)는 기부 기어(217), 회전 트랜스포머(211), 볼 베어링 모듈(212), 오링형 기밀부(213), 관통형 샤프트(214), 에폭시 충전부(215) 및 상기 구성요소(211, 212, 213, 214, 215, 217)를 감싸고 있는 기부 프레임(216)을 포함할 수 있다. At the other end of the waveguide assembly 240, a probe base 210 is disposed to surround the waveguide assembly 240 and receive rotational force from the probe driving unit 100. The probe base 210 includes a base gear 217, a rotary transformer 211, a ball bearing module 212, an o-ring seal 213, a through shaft 214, an epoxy filling part 215, and the components ( It may include a base frame 216 surrounding the 211, 212, 213, 214, 215, 217.

기부 기어(217)는 프로브 구동유닛(100)으로부터 회전력을 전달받아 이를 도파관 집합체(240)에 전해주는 역할을 수행한다. 회전 트랜스포머(211)는 프로브 기부(210)에 위치하면서 초음파 펄서-리시버(101)로부터 발생한 전기 펄스를 받아 압전소자(251)로 보내거나 그 반대로 압전소자(251)에서 발생한 전기 신호를 초음파 펄서-리시버(101)로 보내는 중계 역할을 수행할 수 있다. 물론 이 두 과정에서 언급한 모든 전기 신호는 도파관 집합체(240)를 경유한다.The base gear 217 receives the rotational force from the probe driving unit 100 and transmits it to the waveguide assembly 240. The rotary transformer 211 is located on the probe base 210 and receives the electric pulse generated from the ultrasonic pulser-receiver 101 and sends it to the piezoelectric element 251 or vice versa. The relay 101 may serve as a relay to the receiver 101. Of course, all electrical signals mentioned in these two processes are via the waveguide assembly 240.

오링형 기밀부(213)는 플라스틱 카테터(220)의 내부를 채우고 있는 매칭 유체(230)가 밖으로 새어져 나오지 않게 하는 역할을 수행한다. 볼 베어링 모듈(212)은 관통형 샤프트(214)가 안정적 위치에서 매끄럽게 회전할 수 있는 기계적 조건을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.The o-ring type airtight portion 213 serves to prevent the matching fluid 230 filling the inside of the plastic catheter 220 from leaking out. The ball bearing module 212 may serve to provide mechanical conditions for the through shaft 214 to rotate smoothly in a stable position.

프로브 구동유닛(100)은 광음향-초음파 프로브(200)와 분리될 수 있는 물리적으로 독립적인 단위이다. 프로브 구동유닛(100)은 회전 트랜스포머(211)로 전기 신호를 보내거나 받을 수 있고 또한 수신된 전기 신호를 증폭할 수도 있는 초음파 펄서-리시버(101), 회전하는 광섬유(241)에 레이저 펄스를 입력시켜주는 역할을 하고 또 광섬유(241)와 연계하여 소위 회전 광결합부(optical rotary junction)를 형성하는 광입력기(102), 도파관 집합체(240)에 회전력을 전달해주기 위한 구동 기어(103), 구동 기어(103)에 체결된 액추에이터(104) 및 액추에이터(104)를 통제하기 위한 액추에이터 드라이버(105) 등을 포함할 수 있다. 이에 대하여는 후술한다.The probe driving unit 100 is a physically independent unit that can be separated from the photoacoustic-ultrasound probe 200. The probe driving unit 100 may input or receive a laser pulse to the rotating optical fiber 241 and the ultrasonic pulser-receiver 101, which may transmit or receive an electrical signal to the rotating transformer 211 and may also amplify the received electrical signal. Drive gear 103 for driving rotational force to the optical input device 102 and waveguide assembly 240 which serve to make the optical rotary 241 in association with the optical fiber 241 and form a so-called optical rotary junction. An actuator 104 coupled to the gear 103 and an actuator driver 105 for controlling the actuator 104 may be included. This will be described later.

물론 도 1에 제시된 발명의 구성 요소는 본 발명을 통해 도출된 주요 결과를 설명하는데 필요한 핵심 요소만을 제시한 것일 뿐, 상식적인 수준에서 자명하게 요구되는 시스템 요소들은 경우에 따라 추가될 수 있다. 가령 말단 메탈 케이싱(254)의 경우 하나가 아닌 여러 피스(piece)로 구성될 수 있다.Of course, the components of the present invention shown in FIG. 1 only present the essential elements necessary to explain the main results derived through the present invention, and system elements required by the common sense in the clear may be added as the case may be. For example, the end metal casing 254 may be composed of several pieces instead of one.

이하 도파관 집합체(240)에 포함되는 광섬유(241) 및 도전성 통로(CP)에 대해 설명한다. Hereinafter, the optical fiber 241 and the conductive passage CP included in the waveguide assembly 240 will be described.

도 2는 도 1의 II - II' 선을 따라 취한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II 'of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 광섬유(241)는 일반적으로 코어와 클래딩 구조를 기본으로 갖추고 있으며 그 바깥에 폴리머 등과 같은 소재로 된 보호 코팅층(241PCL)이 포함될 수 있다. 광섬유(241)의 바깥에는, 광섬유(241)와 동축으로 배치되고 광섬유(241)를 감싸며, 전기 신호를 전달하는 도전성 통로(conductive path, CP)가 배치된다. 도전성 통로(CP)는 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하는 제1 도전성 통로(242) 및 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하고, 제1 도전성 통로(242)와 절연된 제2 도전성 통로(243)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the optical fiber 241 generally includes a core and a cladding structure, and may include a protective coating layer 241PCL made of a material such as a polymer. Outside the optical fiber 241, a conductive path (CP) is disposed coaxially with the optical fiber 241, surrounds the optical fiber 241, and transmits an electrical signal. The conductive passage CP includes a first conductive passage 242 including a portion coaxially disposed with the optical fiber 241 and a portion disposed coaxially with the optical fiber 241, and is insulated from the first conductive passage 242. A second conductive passageway 243.

본 발명에서는 이 세 요소들(241, 242, 243) 모두가 도파관 집합체(240)의 회전 중심축이라는 하나의 기준점에 대해 동축적 구조로 배치되고 회전 운동시 이들 모두가 일체가 되어 동일한 각속도로 회전 한다는 것이 핵심적 특징이다. 이에 대해서는 후술한다.In the present invention, all three of these elements 241, 242, 243 are arranged coaxially with respect to one reference point, which is the central axis of rotation of the waveguide assembly 240, and all of them are integrally rotated at the same angular velocity during the rotational movement. Is a key feature. This will be described later.

한편, 두 도전성 통로(242, 243)를 전기적으로 절연시키기 위해, 두 도전성 통로(242, 243)의 표면은 절연층(IL)으로 코팅될 수 있다. 상기 절연층(IL)은 폴리머를 포함할 수 있다. 또는, 두 도전성 통로(242, 243) 사이에 절연성 소재로 된 튜브(tube) 모양의 구조체가 추가적으로 배치될 수 있다Meanwhile, to electrically insulate the two conductive passages 242 and 243, the surfaces of the two conductive passages 242 and 243 may be coated with an insulating layer IL. The insulating layer IL may include a polymer. Alternatively, a tube-shaped structure made of an insulating material may be additionally disposed between the two conductive passages 242 and 243.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 도파관 집합체(240)의 중심에는 광섬유(241)가, 그 바깥쪽에는 제1 도전성 통로(242) 및 제2 도전성 통로(243)가 동축으로 배치되어 있다. 이러한 독특한 구조로 인해 가장 중심에 자리 잡고 있는 광섬유(241)는 빛을 전달하는 광 도파관 역할을 하며, 상기 두 도전성 통로(242, 243)는, 마치 동축 구조를 갖는 전기 케이블처럼, 고주파의 전기 신호를 매우 효과적으로 전달할 수 있는 일종의 라디오 주파수 대역의 전자기 도파관처럼 작용 하게 된다. 참고로 본 발명에서 다루는 전기 신호는 주로 0.1-100 MHz 대역에 놓여 있으며, 광섬유(241)의 경우는 다중 모드(multi-mode)나 단일 모드(single-mode) 또는 이 둘의 혼합된 형태들 중 원하는 응용 목적에 따라 선택적으로 설치될 수 있다. Referring back to FIGS. 1 and 2, the optical fiber 241 is disposed at the center of the waveguide assembly 240, and the first conductive passage 242 and the second conductive passage 243 are coaxially disposed outside thereof. Due to this unique structure, the optical fiber 241 located at the center serves as an optical waveguide for transmitting light, and the two conductive passages 242 and 243 are electric signals of high frequency, like electric cables having a coaxial structure. It acts as a kind of electromagnetic waveguide in the radio frequency band which can transmit very effectively. For reference, the electrical signals dealt with in the present invention mainly lie in the 0.1-100 MHz band, and in the case of the optical fiber 241, among the multi-mode, single-mode, or a mixture of the two types. It can optionally be installed according to the desired application.

도파관 집합체(240)는 앞서 설명한 광학적 그리고 전자기적 도파관 역할 외에도, 그 집합체를 구성하는 요소들(241, 242, 243)이 마치 통합된 하나의 새로운 기계 모듈이 된 것처럼, 역학적 회전력을 프로브 기부(210)에서부터 스캐닝 팁(250)까지 전달하는 일종의 플렉시블 샤프트(flexible shaft)와 같은 역할도 수행할 수 있다. 이러한 점은 종래 기술과 차별되는 또 다른 중요한 특징이다. 이러한 이유에서 제1 도전성 통로(242)와 제2 도전성 통로(243)는 물리적으로 잘 휠 수 있는 형태나 구조를 취하여야 한다. 가령, 광섬유(241)와 상기 두 도전성 통로 사이에 어느 정도의 물리적 간격을 두어 도파관 집합체(240)가 좀 더 유연하게 휘어지면서도 동시에 효과적 회전력 전달이 가능한 그런 형태로 구현될 수 있다.In addition to the optical and electromagnetic waveguide roles described above, the waveguide assembly 240 also provides a dynamic rotational force to the probe base 210 as if the elements 241, 242, 243 constituting the assembly became an integrated new mechanical module. It may also serve as a kind of flexible shaft that passes from) to the scanning tip 250. This is another important feature that distinguishes it from the prior art. For this reason, the first conductive passage 242 and the second conductive passage 243 should take the form or structure that can be physically well bent. For example, the optical waveguide 241 may be implemented in such a form that the waveguide assembly 240 may be bent more flexibly and at the same time effectively transmit the rotational force with a certain physical distance between the two conductive passages.

본 발명의 핵심은, 단일 초음파 트랜듀서 기반 기부 발동 방식 광음향 내시경 시스템에 있어서, 빛과 전기 신호는 물론 기계적 회전력을 동시에 전달할 수 있는 도파관 집합체(240)를 이용하는 데 있다. 이하 도파관 집합체(240)를 효과적으로 구현할 수 있는 구체적인 방법을 설명한다.The core of the present invention is to use a waveguide assembly 240 that can simultaneously transmit light and electrical signals as well as mechanical rotational force in a single ultrasonic transducer-based base actuation photoacoustic endoscope system. Hereinafter, a detailed method of effectively implementing the waveguide assembly 240 will be described.

도 3은 일 실시예에 따른 도파관 집합체(240)의 구성 방법을 예시한 모식도며, 도 4는 도 3의 A 부분의 상세한 구성을 나타낸 모식도이고, 도 5는 도 4에 제시한 구조를 바탕으로 도파관 집합체(240)를 실 구현한 사진이다. 특히 도 3에서는 본 일 실시예를 바탕으로 구현한 도파관 집합체(240)가 광음향-초음파 내시경 프로브(200)라는 전체 시스템 내에서 어떻게 설치되고 전기적으로 연결되어야 하는지도 모식적으로 보여주고 있다. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration method of the waveguide assembly 240 according to an embodiment, FIG. 4 is a schematic diagram showing a detailed configuration of part A of FIG. 3, and FIG. 5 is based on the structure shown in FIG. 4. The waveguide assembly 240 is a real picture. In particular, FIG. 3 schematically shows how the waveguide assembly 240 implemented based on the present embodiment should be installed and electrically connected within the entire system called the optoacoustic-endoscopic probe 200.

앞서 설명하였듯이, 도파관 집합체(240)는 빛을 전달할 수 있는 광섬유(241), 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하는 제1 도전성 통로 및 광섬유(241)와 동축으로 배치된 부분을 포함하고, 제1 도전성 통로와 절연된 제2 도전성 통로를 포함하는 도전성 통로(CP)를 포함한다.As described above, the waveguide assembly 240 includes an optical fiber 241 capable of transmitting light, a first conductive passage including a portion coaxially disposed with the optical fiber 241, and a portion coaxially disposed with the optical fiber 241. And a conductive passage CP including a second conductive passage insulated from the first conductive passage.

일 실시예에 따르면, 제1 도전성 통로(244)는 광섬유(241)를 감싸도록 구비되고, 제2 도전성 통로(245)는 제1 도전성 통로(244)와 동축으로 제1 도전성 통로(244)를 감싸도록 구비될 수 있다. 즉 광섬유(241), 제1 도전성 통로(244)와 제2 도전성 통로(245)를 자른 단면은 도 2에 도시된 바와 같이 동심원 형태일 수 있다. 이 때, 제1 도전성 통로(244) 및 제2 도전성 통로(245) 중 적어도 하나는 튜브형으로 구비될 수 있다. 이 때 튜브형이란, 마치 속이 빈 관(tube) 형태의 제1 도전성 통로(244) 및/또는 제2 도전성 통로(245)가 일정한 두께로 광섬유(241)의 외면을 둘러싸는 것을 의미한다. 이 때 제1 도전성 통로(244) 및 제2 도전성 통로(245) 중 적어도 하나는 광섬유(241)의 표면에 도전성 물질을 예컨대 증착과 같은 방식으로 직접 코팅시켜 형성시킬 수 있다. According to one embodiment, the first conductive passage 244 is provided to surround the optical fiber 241, the second conductive passage 245 is coaxial with the first conductive passage 244 to the first conductive passage 244 It may be provided to wrap. That is, a cross section of the optical fiber 241, the first conductive passage 244, and the second conductive passage 245 may have a concentric shape as shown in FIG. 2. In this case, at least one of the first conductive passage 244 and the second conductive passage 245 may be provided in a tubular shape. In this case, the tubular means that the first conductive passage 244 and / or the second conductive passage 245 in the form of a hollow tube surround the outer surface of the optical fiber 241 to a certain thickness. In this case, at least one of the first conductive passage 244 and the second conductive passage 245 may be formed by directly coating a conductive material on the surface of the optical fiber 241 in a manner such as deposition.

일 실시예에 따르면, 제1 도전성 통로(244)는 광섬유(241)를 감싸도록 구비되고, 제2 도전성 통로(245)는 제1 도전성 통로(244)와 동축으로 제1 도전성 통로(244)를 감싸도록 구비되며, 제1 도전성 통로(244) 및 제2 도전성 통로(245) 중 적어도 하나는 코일 형태로 광섬유(241) 외측에 위치하도록 구비된 토크 코일 세트를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the first conductive passage 244 is provided to surround the optical fiber 241, the second conductive passage 245 is coaxial with the first conductive passage 244 to the first conductive passage 244 It is provided to surround, and at least one of the first conductive passage 244 and the second conductive passage 245 may include a torque coil set provided to be located outside the optical fiber 241 in the form of a coil.

도 4를 참조하면, 광섬유(241) 주변을 감싸는 제1 도전성 통로(244) 및 제2 도전성 통로(245)는 토크 코일 세트(244, 245)를 포함할 수 있다. 본 발명에서는 이 두 토크 코일 세트(244, 245)을 각각 안쪽 토크 코일 세트(244)와 바깥 토크 코일 세트(245)라 지칭한다. 여기서 각각의 명칭에 세트라는 표현을 붙인 이유는 각 토크 코일이 도 4에 표현한 것과 같이 한 겹(또는 층)으로 제작된 것만이 아니라 여러 겹의 토크 코일들이 포개져 이들 전체가 마치 하나의 단위(unit)로서 기능하는 형태를 취할 수도 있기 때문이다. 예컨대 도 5를 참조하면, 각 토크 코일 세트(244, 245)는 다수의 와이어들이 2층 구조를 형성한 방식으로 구성될 수 있다(단면도 참조). 이러한 구조는 일반적으로 1미터가 넘는 매우 긴 구간에 걸쳐 역학적 회전력을 보다 효과적으로 전달하는 데 이점이 있다. 한편, 주어진 공간이 제한되고 유연성이 더 중요한 상황이라면 각 토크 코일 세트(244, 245)는 도 4에 표현한 대로 한 층으로만 구성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the first conductive passage 244 and the second conductive passage 245 surrounding the optical fiber 241 may include the torque coil sets 244 and 245. In the present invention, these two torque coil sets 244 and 245 are referred to as an inner torque coil set 244 and an outer torque coil set 245, respectively. In this case, the reason why each name is set is not only that each torque coil is manufactured in one layer (or layer) as shown in FIG. 4 but also several layers of torque coils are superimposed so that all of them are in one unit ( It is because it can take the form which functions as a unit). For example, referring to FIG. 5, each torque coil set 244, 245 may be configured in such a way that a plurality of wires form a two-layer structure (see cross-sectional view). This structure has the advantage of more effectively transmitting mechanical rotational force over very long sections, typically over 1 meter. On the other hand, if a given space is limited and flexibility is more important, each torque coil set 244, 245 may be composed of only one layer as shown in FIG.

이 두 토크 코일 세트(244, 245) 각각의 전기 전도도를 높이기 위하여, 경우에 따라 그들의 표면은 전기 전도성이 높은 물질로 코팅 또는 도금될 수 있다. 그리고 안쪽과 바깥 토크 코일 세트(244, 245) 간의 전기적 절연을 위하여 각 토크 코일 세트의 가장 바깥쪽 표면을 폴리머 계열의 절연체로 코팅을 하거나 두 세트(244, 245) 사이에 또 다른 관구조의 폴리머 튜브를 삽입할 수 있다 (도 5의 244PT 참조). 물론 하나의 실시예에 있어서 이 두 방법을 모두 적용할 수 있다.In order to increase the electrical conductivity of each of these two torque coil sets 244, 245, their surfaces may optionally be coated or plated with a material having high electrical conductivity. The outermost surface of each torque coil set is coated with a polymer-based insulator or another tubular polymer between the two sets 244, 245 for electrical insulation between the inner and outer torque coil sets 244, 245. Tubes can be inserted (see 244PT in FIG. 5). Of course, both methods can be applied in one embodiment.

이상 도 5의 실시예를 중심으로 토크 코일 세트를 이용하여 도파관 집합체(240)를 구현하는 방법을 제시하였으나, 토크 코일 외에도 얇은 벽 두께를 갖는 두 개의 도전성 튜브 등을 서로 끼워 넣어 포개는 방식으로도 도파관 집합체(240)를 구현할 수 있다.In the above, the method of implementing the waveguide assembly 240 using the torque coil set based on the embodiment of FIG. 5 has been presented. However, in addition to the torque coil, two conductive tubes having a thin wall thickness and the like are sandwiched and stacked. The waveguide assembly 240 may be implemented.

도 3을 다시 참조하면, 제1 도전성 통로로 기능하는 안쪽 토크 코일 세트(244)와 제2 도전성 통로로 기능하는 바깥 토크 코일 세트(245)는 각각 압전소자(251)의 두 전극에 연결되어 스캐닝 팁(250)으로부터 프로브 기부(210)에 있는 회전 트랜스포머(211)까지 전기가 흐르는 통로를 제공한다. 물론 도파관 집합체(240)에 포함되는 두 토크 코일 세트(244, 245)는 이들과 함께 회전을 하는 회전 트랜스포머(211)의 좌측 코일부(211-1)에 전기적으로 연결되어 있다.Referring back to FIG. 3, the inner torque coil set 244 serving as the first conductive passageway and the outer torque coil set 245 serving as the second conductive passage are connected to the two electrodes of the piezoelectric element 251 and are scanned. It provides a passage through which electricity flows from the tip 250 to the rotating transformer 211 at the probe base 210. Of course, the two torque coil sets 244 and 245 included in the waveguide assembly 240 are electrically connected to the left coil part 211-1 of the rotary transformer 211 that rotates with them.

도 6 및 도 7은 다른 실시예에 따른 도파관 집합체(240)의 구조를 보여주는 모식도이다.6 and 7 are schematic diagrams showing the structure of the waveguide assembly 240 according to another embodiment.

도 6의 일 실시예에 따르면, 제1 도전성 통로(248) 및 제2 도전성 통로(249)는 광섬유(241)의 적어도 일부를 감싸도록 구비될 수 있다. 도 6의 도파관 집합체를 VI- VI' 선을 따라 자른 단면도를 참조하면, 도전성 통로(CP)는 U자형으로 생긴 제1 도전성 통로(248) 및 역 U자형으로 생긴 제2 도전성 통로(249) 두 부분으로 분리되어 있다. 두 부분으로 나뉜 제1 및 제2 도전성 통로(248, 249)는 각각 광섬유(241)의 일부를 감싼다. 이 경우 역시 두 도전성 통로(CP)는 광섬유(241)와 기하학적으로 동축 관계라는 기본적 특성을 유지하면서 전기 신호가 흐르는 통로를 제공하기 때문에, 비록 도파관 집합체가 휘어진 상태에 놓이더라도, 역학적 회전력을 매우 균일하게 전달할 수 있게 된다. 한편, 도전성 통로(CP)의 바깥층에는 매칭 유체(230)와의 접촉으로 인한 전기 누설을 막아주는 절연 코팅층(246)이 배치될 수 있다.According to one embodiment of FIG. 6, the first conductive passage 248 and the second conductive passage 249 may be provided to surround at least a portion of the optical fiber 241. Referring to the cross-sectional view taken along the line VI-VI ′ of the waveguide assembly of FIG. 6, the conductive passage CP includes two first conductive passages 248 formed in a U-shape and a second conductive passage 249 formed in an inverted U-shape. It is separated into parts. The first and second conductive passages 248 and 249 divided into two portions surround portions of the optical fiber 241, respectively. In this case, too, the two conductive passages CP provide a passage through which an electrical signal flows while maintaining the basic characteristic of the optical fiber 241, which is geometrically coaxial. Therefore, even if the waveguide assembly is bent, the mechanical rotational force is very uniform. Can be delivered. Meanwhile, an insulating coating layer 246 may be disposed on an outer layer of the conductive passage CP to prevent electrical leakage due to contact with the matching fluid 230.

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 도파관 집합체(240)는, 제1 도전성 통로(안쪽 도전층, 242)와 제2 도전성 통로(247) 사이에 개재된 절연 코팅층(246)을 포함할 수 있다. 즉, 도파관 집합체(240)는 광섬유(241)의 클래딩(241Cd) 표면 전체를 둘러싸며 튜브형으로 형성된 제1 도전성 통로(CP, 242), 그 바깥을 둘러싸는 절연 코팅층(246), 그리고 토크 코일 세트로 구현된 제2 도전성 통로(CP, 247)가 안에서부터 차례대로 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이 때 절연 코팅층(246)은 두 도전성 통로(242, 247)를 전기적으로 절연시키는 역할도 수행한다. 물론 이 실시예에서 제1 도전성 통로(242)는 광섬유(241)의 클래딩(241Cd) 표면 전체에 걸쳐 직접 코팅되는 방식으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the waveguide assembly 240 according to an embodiment may include an insulating coating layer 246 interposed between the first conductive passage (inner conductive layer 242) and the second conductive passage 247. have. That is, the waveguide assembly 240 surrounds the entire surface of the cladding 241Cd of the optical fiber 241 and has tubular first conductive passages CP and 242 formed therein, an insulating coating layer 246 surrounding the outside thereof, and a torque coil set. The second conductive passages 247 implemented as may be configured to be arranged in order from the inside. In this case, the insulating coating layer 246 also serves to electrically insulate the two conductive passages 242 and 247. Of course, in this embodiment the first conductive passage 242 may be formed in such a way that it is directly coated over the entire surface of the cladding 241Cd of the optical fiber 241.

이러한 도 6 및 도 7의 구조는 프로브의 전체 직경이 매우 작아야 하는 혈관 삽입 내시경 (intravascular imaging endoscope) 등에 적용되면 더욱 효과적일 수 있다.6 and 7 may be more effective when applied to an intravascular imaging endoscope or the like in which the overall diameter of the probe is very small.

도 8은 일 실시예에 따른 광섬유(241)를 나타낸 모식도이다. 이 일 실시예에 따르면, 도파관 집합체(240)에 사용되는 광섬유는 빛을 전달할 수 있는 코어(241Co)와 제1 클래딩(241Cd-1)이라는 기본 구조 외에도 제1 클래딩(241Cd-1)을 둘러싸는 제2 클래딩(241Cd-2)을 포함할 수 있다. 8 is a schematic diagram illustrating an optical fiber 241 according to an embodiment. According to this embodiment, the optical fiber used for the waveguide assembly 240 surrounds the first cladding 241Cd-1 in addition to the basic structure of the core 241Co and the first cladding 241Cd-1, which may transmit light. The second cladding 241Cd-2 may be included.

도 1에서는 다중 모드 광섬유나 단일 모드 광섬유 중 하나만을 선택한 광-전자기 도파관 집합체(240)를 개시하였다. 일반적으로 다중 모드 광섬유는 다량의 광에너지를 전달할 수 있는 장점이 있으며, 단일 모드 광섬유의 경우는 비록 전달할 수 있는 총 에너지는 작으나, 그 출구 지점에 렌즈 등을 장착하여 빛을 집중시킬 수 있다는 장점이 있다. 그런데 만약 다량의 광에너지 전달과 광집중이 동시에 요구되는 상황이라면, 도 8과 같이 이중 클래딩 광섬유(241)를 사용하여 도파관 집합체(240)를 구성할 수도 있다. 이러한 이중 클래딩 광섬유(241)는 도 8의 도파관 집합체를 VII- VII' 선을 따라 자른 단면도에서 보듯이 그 중심에 단일 모드 빛이 전달될 수 있는 코어(241Co)가 배치되어 있고, 그 바깥에는 다중 모드 빛을 전달할 수 있는 또 다른 빛 전파층인 제1 클래딩(241Cd-1)이 코어(241Co)를 감싸고 있다. 이 때 제1 클래딩(241Cd-1) 또한 빛을 전파해갈 수 있는 광섬유 역할을 할 수 있도록 최외각에 제2 클래딩(241Cd-2)이 배치되는 것이다.1 discloses an opto-electromagnetic waveguide assembly 240 in which only one of a multimode fiber or a single mode fiber is selected. In general, multi-mode optical fiber has the advantage of delivering a large amount of optical energy, and in the case of single-mode optical fiber, although the total energy can be transmitted, the advantage of being able to focus the light by mounting a lens at the exit point have. By the way, if a large amount of light energy transfer and light concentration is required at the same time, the waveguide assembly 240 may be configured using the double cladding optical fiber 241 as shown in FIG. In the double cladding optical fiber 241, a core 241Co is disposed at the center of the waveguide assembly of FIG. 8 along the line VII-VII ', and the outside of the core 241Co is disposed. The first cladding 241Cd-1, which is another light propagation layer capable of transmitting mode light, surrounds the core 241Co. At this time, the second cladding 241Cd-2 is disposed at the outermost portion so that the first cladding 241Cd-1 may also serve as an optical fiber capable of propagating light.

상기와 같이 광섬유(241) 및 두 도전성 통로(CP)가 모두 동축으로 배치되는 경우, 프로브 기부(210)에 작용되는 회전력을 프로브 말단에 배치된 스캐닝 팁(250)까지 균일하게 전달시킬 수 있다. As described above, when both the optical fiber 241 and the two conductive passages CP are coaxially disposed, the rotational force acting on the probe base 210 may be uniformly transmitted to the scanning tip 250 disposed at the probe end.

이하, 회전 트랜스포머(211) 및 회전 광결합부(102, 241)를 포함하는 광음향-초음파 내시경에 대해 설명한다. 참고로 본 발명에서는 이 둘을 합쳐서 회전 광-전자기 결합기(211, 102, 241)라 지칭한다.Hereinafter, an optoacoustic-ultrasound endoscope including the rotating transformer 211 and the rotating optical coupling units 102 and 241 will be described. For reference, in the present invention, the two are collectively referred to as rotating photo-electromagnetic couplers (211, 102, 241).

일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경은, 프로브(200)와 프로브 구동유닛(100)을 포함하며, 프로브(200)는 코어(241Co, 도 7)와 클래딩(241Cd, 도 7)을 포함하는 광섬유(241) 및 광섬유(241)와 동축으로 배치된 도전성 통로(CP)를 포함하는 도파관 집합체(240), 도파관 집합체(240)의 한 쪽 끝에 배치되고, 레이저 빔을 피검체에 보내 피검체로부터 발생한 광음향-초음파 신호를 검출하는 스캐닝 팁(250) 및 도파관 집합체(240) 및 스캐닝 팁(250)의 외부를 감싸는 플라스틱 카테터(220) 및 도전성 통로(CP)와 전기적으로 연결된 회전 트랜스포머(211)를 포함하고, 프로브 구동유닛(100)은 회전하는 광섬유(241)에 광 에너지를 전달하는 광입력기(102) 및 회전 트랜스포머(211)와 전기적으로 연결된 초음파 펄서-리시버(101)를 포함한다. The optoacoustic-ultrasound endoscope according to one embodiment includes a probe 200 and a probe driving unit 100, and the probe 200 includes a core 241Co (FIG. 7) and a cladding 241Cd (FIG. 7). A waveguide assembly 240 including an optical fiber 241 and a conductive passage (CP) coaxially arranged with the optical fiber 241, and disposed at one end of the waveguide assembly 240, and sending a laser beam to the subject, Scanning tip 250 and waveguide assembly 240 for detecting the generated optoacoustic-ultrasound signal and a rotating transformer 211 electrically connected to the plastic catheter 220 and the conductive passageway CP surrounding the outside of the scanning tip 250. The probe driving unit 100 includes an ultrasonic pulser-receiver 101 electrically connected to the optical input unit 102 and the rotating transformer 211 that transmit optical energy to the rotating optical fiber 241.

다시 도 1을 참조하면, 회전 트랜스포머(211)는 마치 도넛 모양으로 생긴 자성체 코어(core)의 안쪽 또는 측면 테두리를 따라 역시 이와 나란한 방향(즉, 도넛 모양)으로 감긴 전기 코일(coil)이 한 조(group)를 이룬 1차 코일부(211-1), 그리고 이와 동일한 구조를 갖는 또 다른 한 조인 2차 코일부(211-2)가 상기 1차 코일부와 서로 대향하여 대칭적 구조를 갖도록 형성된 소자를 말한다. Referring again to FIG. 1, the rotary transformer 211 is a pair of electric coils wound in parallel with the inner or side edges of the magnetic core shaped like a donut in the same direction (ie, a donut). The primary coil part 211-1 forming a group, and another joining secondary coil part 211-2 having the same structure are formed to have a symmetrical structure opposite to the primary coil part. Refers to the device.

여기서 1차 코일부(211-1)는 도파관 집합체(240)의 도전성 통로(CP)에, 2차 코일부(211-2)는 초음파 펄서-리시버(101)의 입력부(미도시)에 각각 전기적으로 연결된다. 그래서 기부 기어(217)의 회전에 의해 도파관 집합체(240)는 물론 이와 연결된 관통형 샤프트(214) 그리고 그 주위를 따라 링(ring) 모양으로 형성되어 있는 1차 코일부(211-1)가 함께 회전하더라도, 볼 베어링 모듈(212)에 의해 기부 프레임(216) 및 2차 코일부(211-2)는 전혀 회전하지 않는다. 즉, 도파관 집합체(240)의 두 도전성 통로(CP)에 전기적으로 연결된 1차 코일부(211-1)와는 달리, 2차 코일부(211-2)는 기부 프레임(216)에 고정되어 있어 회전하지 않게 되는 것이다. 결과적으로 회전 트랜스포머(211)라는 전기 소자에 의해 전선 등이 꼬이는 문제가 없이 회전하는 도파관 집합체(240)로부터 전기 신호를 입출할 수 있게 된다. Here, the primary coil portion 211-1 is electrically connected to the conductive passage CP of the waveguide assembly 240, and the secondary coil portion 211-2 is electrically connected to an input portion (not shown) of the ultrasonic pulser-receiver 101. Is connected. Thus, as the base gear 217 rotates, the waveguide assembly 240 as well as the through-shaft 214 connected thereto and the primary coil part 211-1 formed in a ring shape along the periphery thereof are together. Even if it rotates, the base frame 216 and the secondary coil portion 211-2 do not rotate at all by the ball bearing module 212. That is, unlike the primary coil portion 211-1 electrically connected to the two conductive passages CP of the waveguide assembly 240, the secondary coil portion 211-2 is fixed to the base frame 216 to rotate. It will not be done. As a result, the electrical signal called the rotary transformer 211 enables the electrical signal to be extracted from the rotating waveguide assembly 240 without the problem of twisting the wires or the like.

즉 회전 트랜스포머(211)는 상대적으로 움직이는 두 물체 간에 직접적인 물리적 접촉이나 전선 등을 통한 연결 없이 전기 신호를 주고 받을 수 있는 전기 소자로 전자기 유도 원리에 의해 작동하는 장치이다. 물론 이러한 작동 원리로 인해, 회전 트랜스포머는 교류 신호만 전달할 수 있다는 한계는 있으나, 물리적으로 직접 접촉하지 않고 회전체로부터 전기 신호를 교환할 수 있는 핵심적 장점이 있다. 또한 언급한 장점 외에도, 각 조의 코일 비를 적절히 조합함으로써 전기 신호 전달 시 전압을 바꾸거나 전기 임피던스를 변환할 수 있다.That is, the rotary transformer 211 is an electric element capable of transmitting and receiving an electric signal without direct physical contact or connection through two wires, which are relatively moving, and is a device operating by the principle of electromagnetic induction. Of course, due to this principle of operation, there is a limit that the rotary transformer can only transmit an AC signal, but there is a key advantage that can exchange electrical signals from the rotor without physically contacting directly. In addition to the benefits mentioned, the proper combination of coil ratios in each set allows the voltage to be converted or the electrical impedance to be converted during the transmission of the electrical signal.

광입력기(102)는 볼록 렌즈(convex lens)나 대물 렌즈(objective lens) 등과 같은 것을 말하는 것으로 회전하는 광섬유(241)에 광 에너지를 입력 시킨다. 즉 광원부(300)에서 레이저 펄스가 발생하면, 먼저 그 레이저 펄스는 별도의 가이딩 광섬유(guiding optical fiber, 미도시)를 통해 광입력기(102)로 이동하는데, 이때 광입력기(102)가 유도된 레이저 펄스를 도파관 집합체(240)의 중심축에 설치된 광섬유(241)로 전달하는 역할을 수행하는 것이다. 여기서 중요한 점은 도파관 집합체(240)의 광섬유(241)는 회전하는 반면 광입력기(102)는 회전하지 않고 정지한 상태에서 광 에너지가 전달된다는 것이다. 즉, 빛을 입력해 주는 광입력기(102)와 빛을 전달 받는 광섬유(241)가 일종의 회전형 광결합부(optical rotary junction)를 형성한다.The optical input unit 102 refers to a convex lens, an objective lens, or the like, and inputs light energy to the rotating optical fiber 241. That is, when the laser pulse is generated in the light source unit 300, the laser pulse is first moved to the optical input unit 102 through a separate guiding optical fiber (not shown), wherein the optical input unit 102 is induced It serves to deliver the laser pulse to the optical fiber 241 installed on the central axis of the waveguide assembly 240. The important point here is that the optical energy 241 of the waveguide assembly 240 is rotated while the optical input 102 is not rotated but the light energy is transmitted. That is, the optical input unit 102 for inputting light and the optical fiber 241 for receiving light form a kind of optical rotary junction.

경우에 따라서는 도 1에 도시된 볼록 렌즈(convex lens)나 대물 렌즈(objective lens)와 같은 형태를 갖는 광입력기(102)의 사용 없이, 앞서 언급한 가이딩 광섬유(미도시)가 도파관 집합체(240)의 광섬유(241)와 직접 맞물리는 형태로도 회전 광결합부를 구성할 수 있다. 물론 이 경우 그 가이딩 광섬유(미도시)의 말단은 도파관 집합체(240)의 광섬유(241)에 최대한 가까이 배치되어야 하며, 보다 효율적인 광 에너지 전달을 위해 서로 같은 스펙(spec)을 갖는 광섬유들을 사용하는 것이 바람직하다.In some cases, the aforementioned guiding optical fiber (not shown) may be used as a waveguide assembly without using the optical input unit 102 having a shape such as a convex lens or an objective lens shown in FIG. 1. The rotating optical coupling part may also be configured to directly engage the optical fiber 241 of the 240. Of course, in this case, the ends of the guiding optical fiber (not shown) should be disposed as close as possible to the optical fiber 241 of the waveguide assembly 240, and using optical fibers having the same specs as each other for more efficient optical energy transfer. It is preferable.

초음파 펄서-리시버(101)는 회전 트랜스포머(211)와 전기적으로 연결되어, 압전소자(251)가 검출하여 전기적으로 변환한 광음향 신호를 받아들이는 역할을 수행한다. 이에 대하여는 후술한다. The ultrasonic pulser-receiver 101 is electrically connected to the rotary transformer 211, and receives the photoacoustic signal detected and electrically converted by the piezoelectric element 251. This will be described later.

도 9 내지 도 11은 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경의 프로브의 구성을 나타낸 모식도이다.9 to 11 are schematic diagrams showing the configuration of a probe of an optoacoustic-ultrasound endoscope according to an embodiment.

일 실시예에 따르면, 광음향-초음파 내시경은 플라스틱 카테터(220) 내부에 배치되는 메쉬형 보강체(260)를 더 포함할 수 있다. 도 9를 참조하면, 플라스틱 카테터(220) 내부에 금속 재질 등으로 만들어진 브레이디드(braided) 혹은 메쉬(mesh)형 보강체(260)를 삽입할 수 있다. 이를 통해 플라스틱 카테터(220)의 물리적 수명을 연장시킬 수 있다.According to one embodiment, the optoacoustic-ultrasound endoscope may further include a mesh-like reinforcement 260 disposed inside the plastic catheter 220. Referring to FIG. 9, a braided or mesh type reinforcement 260 made of a metal material or the like may be inserted into the plastic catheter 220. This can extend the physical life of the plastic catheter 220.

도 10의 일 실시예에 따르면, 기부 프레임(216)은 유체주입구(261)를 더 포함할 수 있다. 만약 본 발명이 제시하는 광음향-초음파 내시경 프로브(200)를, 현재 임상에서 쓰이고 있는 비디오 내시경의 장비 채널에 삽입하는 방식으로 사용하는 것과 달리, 혈관 내시경과 같은 형식으로 사용하고자 할 경우, 도 10과 같이 플라스틱 카테터(220)의 말단 부위를 개방시켜 유체방출구(262)를 만들고, 기부 프레임(216)에 유체주입구(261)를 추가로 설치하여 기존의 초음파 기반 IVUS 카테터 프로브와 같은 방식으로 혈관 질환 진단에 사용할 수 있다. 이 경우 유체주입구(261)를 통해 주입되는 유체로는 식염수(saline solution) 등이 사용될 수 있으며, 이때 프로브 내부 공간을 채우는 매칭 유체(230)도 이로 모두 대체 되게 된다.According to one embodiment of FIG. 10, the base frame 216 may further include a fluid inlet 261. If the photoacoustic-ultrasound endoscope probe 200 proposed by the present invention is intended to be used in a format such as a vascular endoscope, unlike the method of inserting it into a device channel of a video endoscope currently used in clinical practice, FIG. 10 Opening the distal portion of the plastic catheter 220 as shown in the fluid discharge port 262, and additionally installed the fluid inlet 261 in the base frame 216, blood vessels in the same manner as conventional ultrasound-based IVUS catheter probe It can be used to diagnose diseases. In this case, saline solution or the like may be used as the fluid injected through the fluid inlet 261. In this case, all of the matching fluid 230 filling the inner space of the probe is also replaced.

한편, 도 11을 참조하면, 광음향-초음파 내시경은 플라스틱 카테터(220)를 둘러싸며, 가이딩 카테터 유체주입구(280)를 포함하는 가이딩 카테터(290) 및 가이딩 카테터 유체주입구(280)에 삽입되는 가이딩 와이어(270)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 11, the optoacoustic-ultrasound endoscope surrounds the plastic catheter 220 and includes a guiding catheter 290 and a guiding catheter fluid inlet 280 including a guiding catheter fluid inlet 280. It may further include a guiding wire 270 is inserted.

즉, 도 11과 같이 이중 관(dual lumen) 구조를 갖는 가이딩 카테터(290)를 추가로 사용하여, 가이딩 카테터 유체주입구(280)를 통해 유체를 주입함과 동시에 가이딩 와이어(270)를 삽입할 수 있는 채널을 확보할 수 있는데, 플라스틱 카테터(220)는 가이딩 카테터(290)보다 굵기가 작고 물리적으로 삽입 퇴출이 가능하여 스캐닝 팁(250)의 위치를 피검체로부터 바꿔가며 영상을 얻을 수 있다. That is, by additionally using a guiding catheter 290 having a dual lumen structure as shown in FIG. 11, the guiding wire 270 is simultaneously injected with fluid through the guiding catheter fluid inlet 280. The channel can be inserted, and the plastic catheter 220 has a thickness smaller than that of the guiding catheter 290 and can be physically inserted and retracted, thereby obtaining an image by changing the position of the scanning tip 250 from the subject. Can be.

도 12는, 일 실시예에 따른 프로브 구동유닛(100) 및 프로브 기부(210) 부분에 있어서, 도 1에 제시한 동력 전달 및 회전 트랜스포머(211) 원리와는 다른 방식으로 동력을 전달하고 전기 신호를 입출하는 방법을 보여주는 모식도이다.12 is a portion of the probe drive unit 100 and the probe base 210 in accordance with one embodiment, the power transmission and electrical signals in a manner different from the principle of the power transmission and rotary transformer 211 shown in FIG. It is a schematic diagram showing how to deposit.

도 1의 실시예에서는 프로브 구동유닛(100)이, 액추에이터(104)와 연결되어 회전하는 구동 기어(103)를 포함하고, 프로브 기부(210)는 구동 기어(103)와 맞물려 회전하는 기부 기어(217)를 포함하는 광음향-초음파 내시경을 예시하였다. 즉 도파관 집합체(240)가 회전하는데 필요한 동력이 구동 기어(103)에 직접 체결된 기부 기어(217)에 의해 전달되었다.In the embodiment of FIG. 1, the probe driving unit 100 includes a driving gear 103 connected to and rotated from the actuator 104, and the probe base 210 is engaged with the driving gear 103 to rotate in a base gear ( Photoacoustic-ultrasound endoscope, including 217). That is, the power required for the waveguide assembly 240 to rotate was transmitted by the base gear 217 directly fastened to the drive gear 103.

그러나 도 12의 일 실시예에 따르면, 프로브 구동유닛(100)은, 상기 액추에이터(104)와 연결되어 회전하는 구동 타이밍 풀리(106)를 포함하고, 광음향-초음파 내시경의 프로브 기부(210)는 구동 타이밍 풀리(106)와 맞물려 회전하는 기부 타이밍 풀리(218)를 포함하며, 구동 타이밍 풀리(106) 및 기부 타이밍 풀리(218) 사이에 동력을 전달하는 타이밍 벨트(107)를 더 포함할 수 있다. 그래서 이 경우에는 도파관 집합체(240)가 회전하는데 필요한 동력이 구동 타이밍 풀리(106)와 기부 타이밍 풀리(218), 그리고 이 둘을 연결하는 타이밍 벨트(107)를 통해 전달된다.However, according to the exemplary embodiment of FIG. 12, the probe driving unit 100 includes a driving timing pulley 106 that is connected to the actuator 104 and rotates, and the probe base 210 of the optoacoustic-ultrasound endoscope is And a base belt pulley 218 that rotates in engagement with the drive timing pulley 106 and may further include a timing belt 107 that transmits power between the drive timing pulley 106 and the base timing pulley 218. . Thus, in this case, the power required for the waveguide assembly 240 to rotate is transmitted through the drive timing pulley 106 and the base timing pulley 218 and the timing belt 107 connecting the two.

한편 도 1과 도 3에서는 프로브 기부(210)에 회전 트랜스포머(211)를 장착하여 압전소자(251)에서 발생된 전기 신호를 도파관 집합체(240)로부터 인계 받는 구조를 제시하였다. 그런데 만일 기계적 소음이 크게 문제 되지 않는 상황이라면, 이 회전 트랜스포머(211) 부분은 도 12에 제시한 것과 같이 두 개의 슬립 링(219-1)과 이들에 각각 접촉된 두 브러시(219-2)로 구성된 전기신호 입출 방식을 사용할 수 있다. 물론 이 경우 두 브러시(219-2)는 신호 케이블(219-3) 등을 통해 초음파 펄서-리시버(101)와 전기적으로 연결된다.Meanwhile, FIGS. 1 and 3 show a structure in which a rotary transformer 211 is mounted on the probe base 210 to receive an electric signal generated from the piezoelectric element 251 from the waveguide assembly 240. By the way, if mechanical noise is not a problem, this rotary transformer 211 part is composed of two slip rings 219-1 and two brushes 219-2 respectively contacting them as shown in FIG. The configured electrical signal entry / exit system can be used. Of course, in this case, the two brushes 219-2 are electrically connected to the ultrasonic pulser-receiver 101 through the signal cable 219-3.

도 12에서는 기부 타이밍 풀리(218)와 슬립 링(219-1)이 함께 사용된 경우를 예시하였지만, 기부 타이밍 풀리(218)는 회전 트랜스포머(211)와 같이 사용될 수도 있고, 또는 기부 기어(217)가 슬립 링(219-1)과 같이 사용될 수도 있다. 12 illustrates a case where the base timing pulley 218 and the slip ring 219-1 are used together, the base timing pulley 218 may be used together with the rotary transformer 211 or the base gear 217. May be used together with the slip ring 219-1.

이상 광음향-초음파 내시경 프로브(200)와 프로브 구동유닛(100)의 구성에 대해 설명하였는데, 실제 이들을 이용하여 광음향-초음파 내시경 이미징을 수행하기 위해서는, 이미 잘 알려진 일반적인 광음향 이미징 시스템들처럼 광원이나 데이타 획득 시스템(data acquisition system: DAQ system)과 같은 부수적 시스템들이 추가적으로 필요하다. The configuration of the optoacoustic-endoscopic probe 200 and the probe driving unit 100 has been described above. In order to actually perform the photoacoustic-endoscopic imaging using them, the light source is similarly known to conventional photoacoustic imaging systems. Additional ancillary systems such as data acquisition systems (DAQ systems) are needed.

도 13는 광음향-초음파 내시경 프로브(200), 프로브 구동유닛(100) 및 이 둘을 구동하기 위한 주변 시스템을 나타낸 개념도이다. 대표적인 주변 시스템으로는 레이저 펄스를 발생시키는 광원부(300), 그리고 시스템 전체를 사용자가 통제할 수 있는 시스템 콘솔(400)이 포함된다. FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an optoacoustic-ultrasound endoscope probe 200, a probe driving unit 100, and a peripheral system for driving the two. Representative peripheral systems include a light source 300 for generating laser pulses, and a system console 400 that allows the user to control the entire system.

먼저 광원부(300)를 구성하는 핵심 요소로는 매우 짧은 펄스폭의 레이저 빔을 제공할 수 있는 큐스위치 레이저가 바람직한데, 이러한 특성 외에도 본 내시경 시스템이 요구하는 응용 목적을 충족시키기 위하여 충분한 펄스 에너지와 반복율을 가져야 한다. 그리고 두 개 이상의 파장에 대해 다중 파장(multi-wavelength) 광음향 이미징을 동시에 수행하고자 할 경우에는 그 두 파장을 제공할 수 있는 다수의 레이저 시스템들이나 파장 가변 능력을 갖춘 레이저 시스템을 사용할 수 있다.First of all, a key switch constituting the light source unit 300 is a Q-switch laser capable of providing a laser beam having a very short pulse width. In addition to these characteristics, a sufficient pulse energy is required to satisfy an application purpose required by the endoscope system. It must have a repetition rate. When multi-wavelength optoacoustic imaging of two or more wavelengths is to be performed simultaneously, a plurality of laser systems capable of providing the two wavelengths or a laser system having wavelength tunable capability may be used.

시스템 콘솔(400)의 경우는 초음파 펄서-리시버(101)로부터 증폭되고 최적화된 광음향-초음파 신호를 받아들여 컴퓨터가 인식할 수 있는 숫자 신호로 변환시켜주는 데이타 획득 시스템(402), 이 신호를 처리하여 영상 데이타로 변환하는 데이타 처리부(401), 그리고 그 영상 데이타를 사용자가 볼 수 있게 제시해주는 영상 이미지 제시장치(403), 그리고 여러 하위 시스템을 통제하는 세부 시스템 통제부(404)로 크게 구성된다.In the case of the system console 400, the data acquisition system 402, which receives the amplified and optimized optoacoustic-ultrasound signal from the ultrasonic pulser-receiver 101 and converts it into a computer-recognized numeric signal, converts this signal into a signal. Data processing unit 401 for processing and converting into image data, video image presenting apparatus 403 for presenting the image data to the user for viewing, and detailed system control unit 404 for controlling various subsystems do.

이하 도 1 및 도 13를 참조하여, 도 1에 제시된 광음향-초음파 내시경 프로브(200)와 프로브 구동유닛(100)의 동작 원리를 설명한다. Hereinafter, the operation principle of the photoacoustic-ultrasound endoscope probe 200 and the probe driving unit 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 13.

사용자는 먼저 광음향-초음파 내시경 프로브(200)를 피검체에 삽입시켜 스캐닝 팁(250) 부분이 관심 영역에 놓이게 한 후, 액추에이터(104)를 가동시켜 구동 기어(103)와 이에 맞물린 기부 기어(217)가 회전 운동을 시작, 소정의 속도에 도달을 할 수 있도록 가속을 시킨다. 예컨대 일반적인 비디오 속도(video rate)의 이미징을 원할 경우는 30 Hz 정도가 되도록 가속이 될 수 있다. The user first inserts the optoacoustic-ultrasound endoscope probe 200 into the subject so that a portion of the scanning tip 250 is placed in the region of interest, and then the actuator 104 is operated to drive the drive gear 103 and the base gear engaged therewith ( 217 starts a rotational movement and accelerates to reach a predetermined speed. For example, if an imaging of a typical video rate is desired, it may be accelerated to about 30 Hz.

이렇게 기부 기어(217)가 회전 운동을 시작하게 되면, 이와 물리적으로 직접 연결된 관통형 샤프트(214)도 함께 회전을 하게 되는데, 이때 이 회전력은 관통형 샤프트(214)에 역시 함께 물려있는 회전 트랜스포머(211)의 좌측 코일부(211-1), 도파관 집합체(240), 그리고 도파관 집합체(240)의 말단 부위에 위치하고 있는 스캐닝 팁(250)에게도 곧바로 전달되어 소정의 속도로 함께 회전을 하게 된다. 물론 이때 기부에 위치한 볼 베어링 모듈(212)은 관통형 샤프트(214)가 안정된 상태에서 부드럽게 회전을 할 수 있도록 하는 역학적 조건을 제공하며, 오링형 기밀부(213)는 이러한 물리적 회전 과정에서 광음향-초음파 내시경 프로브(200)의 내부 공간을 채우고 있는 매칭 유체(230)가 새어나오지 않게 하는 역할을 한다. When the base gear 217 starts the rotational movement, the through shaft 214 physically directly connected to the base gear 217 also rotates, and the rotational force is also transmitted to the through shaft 214 by the rotary transformer. The left coil portion 211-1, the waveguide assembly 240, and the scanning tip 250 positioned at the distal end of the waveguide assembly 240 are directly transmitted to rotate together at a predetermined speed. Of course, at this time, the ball bearing module 212 located at the base provides a mechanical condition that allows the through shaft 214 to rotate smoothly in a stable state, and the O-ring type airtight portion 213 is optoacoustic during this physical rotation process. The matching fluid 230 filling the inner space of the ultrasonic endoscope probe 200 serves to prevent leakage.

이상과 같이 연동된 여러 기계 요소들이 정해진 속도에 도달하게 되면, 액추에이터 드라이버(105)는 물리적 회전의 실제 동력원인 액추에이터(104)가 일정 각 스텝(angular step) 만큼을 회전할 때마다 트리거(trigger) 펄스 신호를 발생시키기 시작하고, 이와 더불어 전체 시스템 내에서는 이 트리거 펄스 신호에 동기화(synchronization)된 형식으로 광음향 및 초음파 1차원 영상 데이타(통상 A-line 데이타라 부름)를 얻기 위한 일련의 이미징 시퀀스(imaging sequence)들이 순차적으로 번갈아 가며 일어난다. 즉, 매 트리거 펄스 신호마다, 그 시점에 스캐닝 팁(250)이 향하고 있는 특정 방향에 대해 깊이 방향 분해 정보를 담고 있는 광음향 및 초음파 1차원 데이타가 얻어지는 것이며, 이러한 일련의 과정들을 스캐닝 팁(250)이 회전하는 동안 연속적으로 되풀이함으로써 공간적으로 겹쳐진(coregistered) 광음향 및 초음파의 2차원 영상 데이타를 얻게 되는 것이다. 또한 이러한 일련의 과정들을 프로브를 밀거나 빼면서 실시하게 되면 3차원 영상에 필요한 데이타도 얻을 수 있다. 여기서 전술한 이미징 시퀀스들을 촉발하는데 사용되는 트리거 펄스는 티티엘(TTL: transistor-transistor logic) 타입인 것이 바람직하다.When the interlocked mechanical elements reach a fixed speed as described above, the actuator driver 105 triggers whenever the actuator 104, which is the actual power source of physical rotation, rotates by a certain angular step. A series of imaging sequences for generating the optoacoustic and ultrasonic one-dimensional image data (commonly called A-line data) in a form synchronized with the trigger pulse signal within the entire system, starting to generate a pulse signal. (imaging sequences) alternate in sequence. That is, for each trigger pulse signal, optoacoustic and ultrasonic one-dimensional data containing depth direction decomposition information is obtained for a specific direction toward which the scanning tip 250 is directed at that time. By repeating continuously during rotation, the two-dimensional image data of spatially coregistered optoacoustic and ultrasonic waves are obtained. In addition, this series of procedures can be performed by pushing or pulling probes to obtain data for 3D images. Here, the trigger pulse used to trigger the above-described imaging sequences is preferably a transistor-transistor logic (TTL) type.

물론 설명한 방식으로 광음향 및 초음파 1차원 데이들을 순차적으로 얻기 위해서는 일차적으로 액추에이터 드라이버(105)가 제공하는 일련의 트리거 펄스 트레인(train) 신호을 세부 시스템 통제부(404)로 보낸 후, 그곳에서 소정의 시간차 갖는 서로 다른 두 펄스 트레인으로 나누어 각각 광음향과 초음파 이미징 개시에 쓰이도록 해야 한다. 통상 수 십 마이크로 초(㎲)의 시간차가 적당한데, 이와 같이 시간차를 두어 광음향 및 초음파 1차원 데이타 획득을 촉발하는 이유는 교대로 번갈아가며 발생하는 광음향 및 초음파 모드에 대해 피검체가 충분히 완화(relaxation)할 수 있는 시간적인 여유를 주기 위함이다. 참고로 이러한 영상 시퀀스를 실제 적용한 예시로 선행 문헌 11을 들 수 있다. Of course, in order to obtain the photoacoustic and ultrasonic one-dimensional days sequentially in the manner described, a series of trigger pulse train signals provided by the actuator driver 105 are first sent to the detailed system control unit 404, where the predetermined It should be divided into two different pulse trains with time difference, and used to initiate optoacoustic and ultrasonic imaging respectively. Normally tens of microseconds of time is adequate, and the reason for this time-induced photoacoustic and ultrasonic one-dimensional data acquisition is that the subject is sufficiently relaxed for alternating photoacoustic and ultrasonic modes. This is to give time to relax. For reference, as an example of actually applying such an image sequence, there is a prior document 11.

그럼 단일 트리거 펄스에 대해 어떠한 과정으로 1차원 광음향 그리고 초음파 영상 데이타가 얻어지는지를 아래에 설명한다.The following describes how one-dimensional optoacoustic and ultrasonic image data are obtained for a single trigger pulse.

우선 어떤 특정 시점에 1차원 광음향 데이타를 얻기 위한 광음향 이미징 모드가 개시되면, 가장 먼저 광원부(300)로부터 레이저 펄스가 발생되는데, 이 레이저 펄스는 별도로 설치된 광섬유(미도시) 등을 통해 광입력기(102)로 보내지게 되고, 도파관 집합체(240)의 중심축에 설치되어 있는 광섬유(241)를 따라 프로브 기부(210)에서부터 스캐닝 팁(250)까지 전달된 다음, 최종적으로 광반사기(252)를 통해 피검체에 보내진다. 그런데 만약 광원부(300)를 프로브 구동유닛(100)과 통합된 형태로 구현하면 광원부(300)에서 생성된 레이저 펄스를 프로브 구동유닛(100)까지 전송하는 별도의 광섬유가 필요치 않게 된다. First, when an optoacoustic imaging mode for obtaining one-dimensional optoacoustic data is started at a specific point in time, a laser pulse is first generated from the light source unit 300, and the laser pulse is inputted through an optical fiber (not shown) installed separately. And then to the scanning tip 250 from the probe base 210 along the optical fiber 241 installed at the central axis of the waveguide assembly 240, and finally to the light reflector 252. Is sent to the subject. However, if the light source unit 300 is implemented in an integrated form with the probe driving unit 100, a separate optical fiber for transmitting the laser pulse generated by the light source unit 300 to the probe driving unit 100 is not required.

피검체 내부로 레이저 빔이 전달되면 그 즉시 광음향 신호가 유도되는데, 그렇게 유도된 광음향파의 일부는 압전소자(251)쪽으로 전파해가 전기 신호로 변환된다. 그 전기 신호는 다시 도파관 집합체(240)의 제1 도전성 통로(242)와 제2 도전성 통로(243)가 형성하는 전자기 도파관을 따라 프로브 기부(210) 내에 있는 회전 트랜스포머(211)를 통해 프로브 구동유닛(100) 내에 위치하는 초음파 펄서-리시버(101)로 보내진다. 물론 이 초음파 펄서-리시버(101)는 압전소자(251)가 검출하여 전기적으로 변환한 광음향 신호를 받아들이는 역할도 수행하지만, 초음파 이미징 모드에서는 압전소자(251)가 초음파 펄스를 발사하여 피검체에 보낼 수 있도록 하는 전기 펄스를 압전소자(251)에 제공하고 다시 그 압전소자(251)가 검출한 초음파 에코(echo) 신호를 받아들이는 역할도 수행한다. As soon as the laser beam is delivered into the subject, an optoacoustic signal is immediately induced. A part of the induced optoacoustic wave propagates toward the piezoelectric element 251 and is converted into an electric signal. The electrical signal is again probe drive unit through a rotating transformer 211 in the probe base 210 along the electromagnetic waveguide formed by the first conductive passage 242 and the second conductive passage 243 of the waveguide assembly 240. It is sent to an ultrasonic pulser-receiver 101 located within 100. Of course, the ultrasonic pulser-receiver 101 also serves to receive the photoacoustic signal detected by the piezoelectric element 251 and electrically converted, but in the ultrasonic imaging mode, the piezoelectric element 251 emits an ultrasonic pulse to the subject. It also serves to provide an electric pulse to the piezoelectric element 251 to be sent to, and to receive the ultrasonic echo signal detected by the piezoelectric element 251 again.

이외에도 이 초음파 펄서-리시버(101)는 신호를 증폭하고 적절한 주파수 대역만 필터링하는 시그널 컨디셔닝(signal conditioning) 기능도 포함할 수 있는데, 이렇게 최적화된 신호들은 데이타 획득 시스템(402)으로 보내진 후 전체 시스템 콘솔(400) 내에 있는 데이타 처리부(401)에서 처리되어 일시적 혹은 장기적으로 저장된다.In addition, the ultrasonic pulser-receiver 101 may also include signal conditioning, which amplifies the signal and filters only the appropriate frequency bands. These optimized signals are sent to the data acquisition system 402 and then the entire system console. The data is processed by the data processing unit 401 within the 400 and stored temporarily or long term.

전술한 바대로 1차원 광음향 데이타를 얻는 일련의 과정이 모두 종료되면 앞서 언급한 소정의 세팅된 시간 차를 두고 1차원 초음파 데이타를 얻을 수 있는 초음파 이미징 모드가 시작된다. 물론 이 시간차 동안 스캐닝 팁은 이미 약각 회전해 있을 수 있다. As described above, when a series of processes for obtaining one-dimensional optoacoustic data are all completed, an ultrasonic imaging mode in which one-dimensional ultrasound data can be obtained at a predetermined set time difference mentioned above is started. Of course, during this time difference the scanning tip may already be slightly rotated.

어쨌든 이 과정이 개시되면, 우선 앞서 언급한 초음파 펄서-리시버(101)에서 매우 짧은 전기 펄스가 생성되는데, 이렇게 생성된 전기 펄스는 회전 트랜스포머(211)를 경유하여 도파관 집합체(240)의 제1 도전성 통로(242) 및 제2 도전성 통로(243)를 따라 스캐닝 팁(250) 내부에 장착된 압전소자(251)로 전달되고, 결국 초음파 펄스로 변환된다. 그러면 이 초음파 펄스는 전통적인 초음파 이미징 방식과 마찬가지로 피검체 방향으로 진행하고 그 중 일부 에너지가 반사되어 돌아와, 당초 초음파 펄스를 발사했던 동일한 압전소자(251)에 의해 검출, 결국 전기 신호 형태로 변환된다. 그후 이 전기 신호는 전술한 과정의 역순으로 도파관 집합체(240)의 제1 도전성 통로(242) 및 제2 도전성 통로(243)를 따라 회전 트랜스포머(211)로 전달되고 끝내는 초음파 펄서-리시버(101)에 의해 수신 및 증폭된다. 그러면 증폭된 초음파 신호는 전술한 바 있는 광음향 신호와 마찬가지로 데이타 획득 시스템(402)으로 보내진 후 전체 시스템 콘솔(400) 내에 있는 데이타 처리부(401)에서 처리되어 일시적 혹은 장기적으로 저장된다.In any case, when this process is initiated, first, a very short electric pulse is generated in the aforementioned ultrasonic pulser-receiver 101, which is generated by the first conductivity of the waveguide assembly 240 via the rotary transformer 211. Along the passage 242 and the second conductive passage 243, the piezoelectric element 251 mounted inside the scanning tip 250 is transferred to an ultrasonic pulse. Then, the ultrasonic pulse proceeds in the direction of the subject as in the conventional ultrasonic imaging method, and some of the energy is reflected and returned, and is detected by the same piezoelectric element 251 that originally emitted the ultrasonic pulse, and eventually converted into an electrical signal form. This electrical signal is then transmitted to the rotating transformer 211 along the first conductive passage 242 and the second conductive passage 243 of the waveguide assembly 240 in the reverse order of the above-described process and terminated by an ultrasonic pulser-receiver 101. Is received and amplified. The amplified ultrasonic signal is then sent to the data acquisition system 402 like the photoacoustic signal described above, and then processed by the data processing unit 401 within the entire system console 400 to be temporarily or long-term stored.

이상 설명한 방식으로 광음향 및 초음파 1차원 영상 데이타를 일정 분량 (통상 스캐닝 팁(250)이 1회 완전히 회전하는 동안) 얻고 나면 관련 데이타들을 데이타 처리부(401)에서 처리한 후, 영상 이미지 제시장치(403)를 통해 사용자에게 제공하게 된다.  After obtaining a certain amount of photoacoustic and ultrasonic one-dimensional image data (usually during the complete rotation of the scanning tip 250 once) in the manner described above, after processing the relevant data in the data processing unit 401, the image image display device ( 403) to the user.

본 발명은 광음향-초음파 이미징 모드로 사용함을 주요 목적으로 고안되었다. 그런데 만약 도파관 집합체(240)에 필요한 광섬유(241) 부분을 이중 클래딩 광섬유나 단일 모드 광섬유로 사용하고 주변 시스템들을 도 14과 같이 구성할 경우, 광음향-초음파 이미징은 물론 광간섭 단층촬영술(OCT)도 동시에 시행할 수 있다. The present invention has been devised for the main purpose of using it in an optoacoustic-ultrasound imaging mode. However, if the portion of the optical fiber 241 required for the waveguide assembly 240 is used as a double cladding fiber or a single mode optical fiber and the peripheral systems are configured as shown in FIG. 14, photoacoustic-ultrasound imaging as well as optical coherence tomography (OCT) Can also be implemented at the same time.

도 14는 도 13에서 제시한 광음향-초음파 영상 모드(imaging mode)에서 한 단계 더 나아가 광음향-초음파-OCT 삼중 영상 모드를 구현하기 위한 시스템 요소들과 그들의 연결 관계를 보여주는 개념도이다.FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating system components and their connection relationships for implementing the photoacoustic-ultrasound-OCT triple image mode by taking the optical acoustic-ultrasound imaging mode shown in FIG.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 광음향-초음파 내시경 시스템은 광섬유(241)에 광간섭 단층촬영을 위한 광에너지를 제공하는 OCT용 광원(302)을 포함할 수 있다. 도 13과 도 14의 가장 큰 차이점은, 광원부(300)와 프로브 구동유닛(100)의 내부 구성에 있는데, 먼저 광원부(300)의 경우 광간섭 단층촬영술을 수행하기 위해 스웹소스(swept source) 등과 같은 OCT용 광원(302)이 추가되었다는 점이다. 참고로 여기서 사용된 추가의 의미는 기능적 추가를 의미하는 것으로, 반드시 물리적으로 별개의 단위를 갖는 장치가 추가되어야 하는 것을 의미하지 않는다. 가령 하나의 광원이 광음향 이미징과 OCT 이미징에 필요한 광파를 동시에 제공할 수도 있다. 어쨌든 도 14에서는, OCT용 광원(302)의 추가 외에도, 프로브 구동유닛(100)의 내부에는 OCT 영상에 통상적으로 쓰이는 광 간섭계 및 광신호 검출기(108)가 설치되어, OCT용 광원(302)으로부터 빛을 인계 받아 OCT 영상을 추가적으로 수행할 수 있게 하고 있다. 물론 광음향 광원(301)으로부터 인계 받은 빛과 OCT용 광원(302)에서 인계 받은 빛을 효과적으로 광음향-초음파-OCT 내시경 프로브(200)로 전달하기 위해서는 광입력기(102) 앞단에 빔 컴바이너(beam combiner, 109)를 설치하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 14, an optoacoustic-ultrasound endoscope system according to an embodiment may include a light source 302 for an OCT that provides optical energy for optical coherence tomography to an optical fiber 241. The biggest difference between FIG. 13 and FIG. 14 is in the internal configuration of the light source unit 300 and the probe driving unit 100. First, in the case of the light source unit 300, a swept source or the like is used to perform optical coherence tomography. The same OCT light source 302 has been added. For reference, the additional meaning used herein means a functional addition, and does not necessarily mean that a device having physically separate units must be added. For example, one light source may simultaneously provide the light waves required for optoacoustic imaging and OCT imaging. In any case, in FIG. 14, in addition to the addition of the OCT light source 302, an optical interferometer and an optical signal detector 108, which are commonly used for OCT images, are installed inside the probe driving unit 100. OCT imaging can be performed by taking over the light. Of course, in order to effectively transmit the light received from the photoacoustic light source 301 and the light received from the OCT light source 302 to the photoacoustic-ultrasound-OCT endoscope probe 200, a beam combiner is provided in front of the optical input unit 102. It is preferable to install (beam combiner, 109).

공간적으로 겹쳐진 광음향-초음파-OCT 영상을 얻기 위해서는 전술한 방법과 유사한 방식으로 스캐닝 팁(250)이 회전하는 동안 광음향, 초음파, OCT 1차원 영상 모드를 순차적으로 개시하여 성취할 수 있다.In order to obtain a spatially overlapping photoacoustic-ultrasound-OCT image, the photoacoustic, ultrasonic, and OCT one-dimensional image modes may be sequentially performed while the scanning tip 250 rotates in a manner similar to the above-described method.

이상 본 발명이 제시한 내시경 시스템을 이용하여 광음향과 초음파 그리고 OCT 영상 정보를 모두 얻는 방법을 설명하였다. 그러나 경우에 따라서는 이들 중 일부 영상 정보만(즉, 광음향 또는 초음파 영상)을 얻는 시스템 형식으로도 구현될 수 있다. 그리고 도 13과 도 14에 나타난 여러 세부 시스템 요소들(100, 300, 400)의 구성과 배치에 있어서는, 필요에 따라 몇몇 요소들을 하나의 물리적 단위로 통합 시켜 구현할 수 있으며, 그들 안에 있는 세부 요소들의 공간적 위치도 적절히 바꿀 수 있다. 가령 광원부(300)와 프로브 구동유닛(100), 그리고 시스템 콘솔(400)을 일체형으로 만들 수 있으며, OCT용 광원(302)의 위치를 프로브 구동유닛(100) 내부로 옮길 수도 있다.The method of obtaining both photoacoustic, ultrasonic and OCT image information using the endoscope system presented by the present invention has been described above. However, in some cases, the present invention may be implemented in a system form in which only some of the image information (ie, photoacoustic or ultrasonic images) is obtained. In the configuration and arrangement of the various detailed system elements 100, 300, and 400 shown in FIGS. 13 and 14, some elements may be integrated into one physical unit as necessary and may be implemented. The spatial position can also be changed appropriately. For example, the light source unit 300, the probe driving unit 100, and the system console 400 may be integrally formed, and the position of the OCT light source 302 may be moved into the probe driving unit 100.

본 발명에서는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체(240)와 회전형 광-전자기 결합기(102, 241, 211)의 원리와 구조를 이용하여, 단일 초음파 트랜듀서 기반 기부 발동 회전 스캔 방식 광음향 내시경 프로브에 있어서, 그간 아주 성가신 문제로 제기되어 온 광섬유(241)와 전기 신호선의 처리 문제, 그리고 프로브 기부(210)에서의 광-전기 신호의 입출 문제를 모두 해결할 수 있는 방법을 제시하였다. In the present invention, using the principle and structure of the rotating coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly 240 and the rotating optical-electromagnetic coupler (102, 241, 211), a single ultrasonic transducer based base actuation rotational scanning photoacoustic endoscope probe In this regard, the present invention proposes a method for solving the problem of processing the optical fiber 241 and the electric signal line, and the problem of entering and exiting the optical-electric signal at the probe base 210.

기부 발동 기반 회전 스캔을 수행하는 광음향 내시경의 경우는 빛을 전달할 수 있는 광섬유와 전기적 신호를 송수신할 수 있는 전기적 통로를 소정의 회전체 (즉, 토크 코일 등) 내부를 따라 형성시켜주어야 하는 것이 핵심 조건인데, 선행발명 4로 대표되는 기존의 발명들은 이 두 요소를 회전하는 토크 코일 내에 단순히 병렬로 배치시키는 방식으로 구현하여, 기부에서 프로브 말단까지 균일한 회전력을 전달시키지 못하는 문제점이 있었다. 즉 언급한 스캔 방식을 적용하는 광음향 내시경 시스템에 있어서, 피검체에 삽입되는 플렉시블한 프로브 구간은 광 에너지와 전기 신호는 물론 기계적 스캔에 필요한 회전력을 전달하는 매우 중요한 통로인데, 선행 발명에서는 이 부분에 대해 심도 있는 구성 방법을 제시하지 못했던 것이다. In the case of an optoacoustic endoscope which performs a base-driven rotational scan, it is necessary to form an electric path for transmitting and receiving an optical signal along an inside of a predetermined rotating body (ie, a torque coil, etc.). As a core condition, the existing inventions represented by the preceding invention 4 have been implemented by simply placing the two elements in parallel in a rotating torque coil, thereby failing to transmit a uniform rotational force from the base to the probe end. In other words, in the optoacoustic endoscope system applying the aforementioned scan method, the flexible probe section inserted into the subject is a very important passage for transmitting optical energy and electrical signals as well as rotational force required for mechanical scanning. It could not provide a deeper configuration method for

이러한 기술 상황에서 본 발명은 현재 상업적으로 가용한 광섬유(241), 그리고 예컨대 동축인 제1 및 제2 도전성 통로(242, 243)를 포함하는 도전성 통로(CP)를 이용하여 통상적으로 사용되던 전기 신호선을 배제하면서도 광 에너지와 전기 신호를 모두 효과적으로 전달할 수 있는 구조와 경제적 구현 방법을 제시하였다. In this technical context, the present invention relates to an electrical signal line which has been commonly used using a commercially available optical fiber 241 and a conductive passage CP including coaxial first and second conductive passages 242 and 243, for example. The structure and economic implementation method that can effectively transmit both light energy and electric signal are presented.

그러므로 제안한 발명을 바탕으로 광음향 내시경을 구현하면, 프로브(200)가 완전한 회전 대칭구조를 취하고 있기 때문에 기존 유사 부류의 광음향 내시경들보다 월등히 향상된 프로브 유연성과 회전 스캔의 균일성을 갖게 되어 non-uniform rotational distortion (NURD) 문제를 효과적으로 해결할 수 있은 물론 외부 환경에 존재하는 전자기적 간섭 잡음에도 덜 영향을 받아 신호대 잡음비를 크게 향상 시킬 수 있다. 실제 이와 같이 향상된 성능은 삽입 깊이가 깊고 (즉, 프로브를 길게 구현할 경우) 굴곡이 심한 상황에서 프로브의 심각한 꼬임이나 뒤틀림(kink) 문제 등을 줄일 수 있어, 이미지 품질의 향상은 물론 프로브의 수명을 월등히 향상시킬 수 있다. 가령 현재 임상에서 쓰이고 있는 비디오 내시경의 장비 채널에 보다 쉽게 삽입할 수 있다. Therefore, when implementing the optoacoustic endoscope based on the proposed invention, since the probe 200 has a completely rotationally symmetrical structure, the probe 200 has a significantly improved probe flexibility and uniformity of the rotational scan than the existing similar types of photoacoustic endoscopes. In addition to effectively solving the problem of uniform rotational distortion (NURD), the signal-to-noise ratio can be greatly improved by being less affected by electromagnetic interference noise present in the external environment. Indeed, this improved performance can reduce problems such as severe twists and kinks in the probe in deep insertion depths (ie, long probe implementations) and in high bend conditions, resulting in improved image quality as well as longer probe life. It can be greatly improved. For example, it can be more easily inserted into the equipment channel of the video endoscope currently used in the clinic.

그리고 본 발명에서는 선행 발명에서 해결하지 못한, 회전체 외부에 플라스틱 카테터(220)를 설치하고 그 내부를 매칭 유체(230)로 채우고 봉인하는 문제를 해결하였고, 관련 기술 분야에서는 최초로 프로브 기부(210)에서 레이저 빔은 물론 회전 트랜스포머(211)를 사용하여 전기 신호를 교환하는 회전형 광-전자기 결합기(102, 241, 211)를 구성하는 방법과, 하나의 시스템으로 광음향-초음파 이미징은 물론 OCT 이미징도 함께 수행하는 방법도 제시하였다.And in the present invention solved the problem of installing the plastic catheter 220 on the outside of the rotating body, and filling and sealing the inside with a matching fluid 230, which is not solved in the prior invention, the probe base 210 for the first time in the related art To construct a rotating photo-electromagnetic coupler (102, 241, 211) for exchanging electrical signals using a rotating transformer (211) as well as a laser beam, and photoacoustic-ultrasound imaging as well as OCT imaging in one system Also shown is a method to perform together.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 프로브 구동유닛 101: 초음파 펄서-리시버
102: 광입력기 103: 구동 기어
104: 액추에이터 105: 액추에이터 드라이버
106: 구동 타이밍 풀리 107: 타이밍 벨트
108: OCT용 광 간섭계 및 광신호 검출기
109: 빔 컴바이너
200: 프로브 210: 프로브 기부
211: 회전 트랜스포머 212: 볼 베어링 모듈
213: 오링형 기밀부 214: 관통형 샤프트
215: 에폭시 충전부
216: 기부 프레임 217: 기부 기어
218: 기부 타이밍 풀리 219-1: 슬립 링
219-2: 브러시 219-3: 신호 케이블
220: 플라스틱 카테터 230: 매칭 유체
240: 도파관 집합체 241: 광섬유
241Co: 광섬유 코어 241Cd: 광섬유 클래딩
241PCL: 광섬유 보호 코팅층
242, 244, 248: 제1 도전성 통로
243, 245, 247, 249: 제2 도전성 통로
244PT: 폴리머 튜브
246: 절연 코팅층
250: 스캐닝 팁 251: 압전소자
252: 광반사기 253: 흡음층
254: 메탈 케이싱
260: 보강체 261: 유체주입구
262: 유체방출구 270: 가이딩 와이어
280: 가이딩 카테터 유체주입구
290: 가이딩 카테터 300: 광원부
301: 광음향 광원 302: OCT 광원
400: 시스템 콘솔 401: 데이타 처리부
402: 데이타 획득 시스템
403: 영상 이미지 제시 장치
404: 세부 시스템 통제부
100: probe drive unit 101: ultrasonic pulser receiver
102: optical input 103: drive gear
104: actuator 105: actuator driver
106: driving timing pulley 107: timing belt
108: Optical interferometer and optical signal detector for OCT
109: beam combiner
200: probe 210: probe base
211: rotary transformer 212: ball bearing module
213: O-ring type airtight 214: through shaft
215: epoxy charging unit
216: base frame 217: base gear
218: base timing pulley 219-1: slip ring
219-2: Brush 219-3: Signal Cable
220: plastic catheter 230: matching fluid
240: waveguide assembly 241: optical fiber
241Co: fiber core 241Cd: fiber cladding
241PCL: fiber optic protective coating
242, 244, 248: first conductive passage
243, 245, 247, and 249: second conductive passages
244PT: polymer tube
246: insulation coating layer
250: scanning tip 251: piezoelectric element
252: light reflector 253: sound absorption layer
254: metal casing
260: reinforcement 261: fluid inlet
262: fluid outlet 270: guiding wire
280: guiding catheter fluid inlet
290: guiding catheter 300: light source unit
301: photoacoustic light source 302: OCT light source
400: system console 401: data processing unit
402: data acquisition system
403: video image presentation device
404: detailed system control

Claims (6)

프로브를 포함하는 광음향-초음파 내시경에 있어서,
상기 프로브는,
코어와 클래딩을 포함하는 광섬유 및 상기 광섬유와 동축으로 배치된 도전성 통로를 포함하는 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체;
상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체의 한 쪽 끝에 배치되며, 상기 광섬유를 통해 유도된 레이저 빔을 피검체 쪽으로 보내고, 이 후 발생된 광음향 신호를 검출하는 스캐닝 팁;
상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체 및 상기 스캐닝 팁의 외부를 감싸고, 내부에 매칭 유체가 포함될 수 있도록 구비된 플라스틱 카테터; 및
상기 도전성 통로와 전기적으로 연결되고, 상기 플라스틱 카테터에 결합되며, 외부로부터 기계적 회전력과 레이저 빔을 전달받을 수 있도록 구비된 프로브 기부;를 포함하고,
상기 프로브 기부는,
상기 플라스틱 카테터와 결합된 기부 프레임;
상기 기계적 회전력을 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체로 전달하는 관통형 샤프트; 및
상기 관통형 샤프트와 상기 기부 프레임의 사이에 개재된 오링형 기밀부;를 포함하는, 광음향-초음파 내시경.
In an optoacoustic-ultrasound endoscope comprising a probe,
The probe,
A rotating coaxial opto-electromagnetic waveguide assembly comprising an optical fiber comprising a core and a cladding and a conductive passage disposed coaxially with the optical fiber;
A scanning tip disposed at one end of the rotatable coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly that directs a laser beam guided through the optical fiber to the subject and detects an optoacoustic signal generated thereafter;
A plastic catheter surrounding the outer side of the rotatable coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly and the scanning tip and provided with a matching fluid therein; And
And a probe base electrically connected to the conductive passageway, coupled to the plastic catheter, and configured to receive a mechanical rotational force and a laser beam from the outside.
The probe base is,
A base frame coupled with the plastic catheter;
A through shaft for transmitting the mechanical rotational force to the rotatable coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly; And
And an o-ring-type hermetic portion interposed between the through shaft and the base frame.
제1항에 있어서,
상기 도전성 통로와 전기적으로 연결된 회전 트랜스포머를 더 포함하고,
상기 회전 트랜스포머는,
상기 도전성 통로와 전기적으로 연결되고 상기 회전형 동축 광-전자기 도파관 집합체와 함께 회전하도록 구비된 1차 코일부; 및
상기 1차 코일부와 대향하며, 상기 기부 프레임과 함께 정지한 상태를 유지하도록 구비된 2차 코일부를 포함하는 광음향-초음파 내시경.
The method of claim 1,
Further comprising a rotary transformer electrically connected with the conductive passage,
The rotation Transformers,
A primary coil portion electrically connected to the conductive passageway and provided to rotate together with the rotatable coaxial optical-electromagnetic waveguide assembly; And
Optoacoustic-ultrasound endoscope facing the primary coil portion, comprising a secondary coil portion provided to maintain a stationary state with the base frame.
제1항에 있어서,
상기 프로브는 유체주입구를 더 포함하는, 광음향-초음파 내시경.
The method of claim 1,
The probe further comprises a fluid inlet, optoacoustic-ultrasound endoscope.
제1항에 있어서,
상기 플라스틱 카테터의 외측면을 따라 삽입되며, 가이딩 카테터 유체주입구를 포함하는 가이딩 카테터 및
상기 가이딩 카테터 유체주입구에 삽입되는 가이딩 와이어를 더 포함하는, 광음향-초음파 내시경.
The method of claim 1,
A guiding catheter inserted along an outer surface of the plastic catheter and including a guiding catheter fluid inlet;
And further comprising a guiding wire inserted into the guiding catheter fluid inlet.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 통로는,
상기 광섬유와 동축으로 배치되고, 전기 신호를 전달하는 제1 도전성 통로; 및
상기 광섬유와 동축으로 배치되고, 전기 신호를 전달하며, 상기 제1 도전성 통로와 절연된 제2 도전성 통로;를 포함하고,
상기 제1 도전성 통로 및 상기 제2 도전성 통로 중 적어도 하나는 토크 코일 세트로 구비되는, 광음향-초음파 내시경.
The said conductive path of any one of Claims 1-4,
A first conductive passage disposed coaxially with the optical fiber and transmitting an electrical signal; And
And a second conductive passage disposed coaxially with the optical fiber and transmitting an electrical signal, the second conductive passage being insulated from the first conductive passage.
At least one of the first conductive passageway and the second conductive passageway is provided with a torque coil set.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 통로는,
상기 광섬유와 동축으로 배치되고, 전기 신호를 전달하며, 단면이 U자형으로 형성된 제1 도전성 통로; 및
상기 광섬유와 동축으로 배치되고, 전기 신호를 전달하며, 단면이 역 U자형으로 형성되어 상기 제1 도전성 통로와 절연된 제2 도전성 통로를 포함하는, 광음향-초음파 내시경.
The said conductive path of any one of Claims 1-4,
A first conductive passage disposed coaxially with the optical fiber, transmitting an electrical signal, and having a U-shaped cross section; And
And a second conductive passage disposed coaxially with the optical fiber and transmitting an electrical signal, the second conductive passage being in an inverted U-shaped cross section and insulated from the first conductive passage.
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