KR200381000Y1 - 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광원으로써 엘이디를 사용한 후두 스트로보스코프에 관한 것으로, 특히 전단부에 촬영부와 엘이디광원부가 구비된 후두내시경과; 상기 후두내시경과 연결되며, 음성신호를 감지하는 음성신호감지부와; 상기 음성신호감지부에서 측정된 음성신호를 수신하는 음성신호수신부와; 상기 음성신호수신부에 의해 수신된 음성신호에 따라 상기 엘이디광원부가 단속되도록 하며, 상기 엘이디광원부의 단속여부에 따라 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상신호가 영상표시부에 나타나도록 하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프를 기술적 요지로 한다. 이에 따라 음성신호를 추출하여, 그 음성신호에 따라 엘이디광원부의 빛을 일정 회수로 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하게 관찰할 수 있는 이점이 있다.

Description

엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프{portable laryngeal stroboscope by LED light source}

본 고안은 광원으로 엘이디를 사용하고, 음성신호에 따라 엘이디의 빛을 일정 회수로 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하고 간편하게 관찰할 수 있는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프에 관한 것이다.

일반적으로 일상대화에서 성대는 1초당 남자 21~150번, 여자 200~300번, 소아 300~450번 진동하게 되어, 육안으로는 거의 진동상태의 관찰이나 정지상태의 성대를 관찰하기에는 불가능하다.

따라서 특수한 기기 등을 사용하여 관찰하게 되는데, 후두 스트로보스코피, 초고속영화법, 성문파측정법, 카이모그라피 등을 이용한다. 이중에서 후두 스트로보스코프(laryngeal stroboscope)를 이용한 검사 즉 후두 스트로보스코피(laryngeal stroboscopy)가 정확성, 소형화로 가장 많이 이용되는 방법이다. 후두 스트로보스코피의 원리를 보면 다음과 같다.

스트로보스코프는 주기적으로 깜박이는 빛을 쬠으로써 급속히 회전(또는 진동)하는 물체를 정지했을 때와 같은 상태로 관측하는 장치를 말하며, 눈의 착시현상을 이용한 것이다. 성대의 기본주파수(fundamental frequency)와 같은 회수로 발광을 동기화(synchronization)시키면 발성 중에 계속해서 진동하는 성대를 어느 한 위상점에서 정지된 상태로 볼 수 있게 된다.

이때 기본주파수보다 약간 적은 회수로 발광시키면 매 주기에 따라서 보이는 위상점이 조금씩 늦어지기 때문에 성대의 움직임이 느린 동작(slow motion)으로 관찰되게 된다.

상기 스트로보스코프를 이용한 종래 기술을 살펴보면, 공개특허공보 공개번호 특2003-0046787호에 의한, 연속적인 광원을 사용하는 디지털 스트로보스코프가 있다.

상기 종래 기술은 고속으로 주기 운동하는 대상물을 관찰하기 위해 연속적인 광원을 제공하는 발광수단을 구비하고, 셔터타임 및 영상화하는 속도(이하 샘플링 속도)가 조절 가능한 카메라를 구비하여, 상기 카메라의 셔터 타임을 적어도 주기 운동하는 대상물의 0.5주기(cycle)에 해당하는 시간 이하(보다 바람직하게는 0.1주기에 해당하는 시간 이하)로 설정하고, 샘플링 속도를 주기 운동하는 대상물의 주기와 동기화하도록 조절함으로써 연속적으로 정지된 영상을 얻을 수 있고, 이 상태에서 샘플링 속도를 작거나 크게 변화시킴으로써 정방향 또는 역방향으로 주기 운동하는 대상물의 저속도 영상을 획득할 수 있다. 이때 PC에 장착된 영상캡쳐보드(frame grabber)는 카메라에서 동기화된 영상을 받아들이고, PC의 하드웨어에 내장된 프로그램은 상기 카메라의 셔터타임 및 샘플링 속도를 조절하도록 설정된다, 상기 카메라로부터의 영상은 컴퓨터 내에서 디지털화하여 모니터 상으로 출력되게 된다.

그러나 상기 종래 기술은 일반적으로 그 광원으로써, 할로겐 제논 램프를 사용하므로 후두 스트로보스코프의 제조단가가 높을 뿐만 아니라, 부피도 커서, 일반 사용자들의 접근성이 용이하지 않으며, 전력소비도 많아 비경제적인 문제점이 있다.

또한 연속적인 광원을 사용함으로써 스트로보 영상을 획득하는데 필요한 광량보다 과다한 조명이 필요하여 조명부위가 가열되고 건조되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 광원으로 엘이디를 사용하고, 음성신호에 따라 엘이디의 빛을 일정 회수로 짧은 시간 동안 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하고 간편하게 관찰할 수 있는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프의 제공을 그 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 고안은, 전단부에 촬영부와 엘이디광원부가 구비된 후두내시경과; 상기 후두내시경과 연결되며, 음성신호를 감지하는 음성신호감지부와; 상기 음성신호감지부에서 측정된 음성신호를 수신하는 음성신호수신부와; 상기 음성신호수신부에 의해 수신된 음성신호에 따라 상기 엘이디광원부가 단속되도록 하며, 상기 엘이디광원부의 단속여부에 따라 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상신호가 영상표시부에 나타나도록 하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프를 기술적 요지로 한다.

또한 상기 음성신호감지부는, 마이크로폰으로 형성되어, 상기 후두내시경 전단부에 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라 엘이디광원부로써 엘이디를 사용하여 전력의 소모가 적으며, 장치의 저가, 경량화, 소부피화를 구현하여 휴대용으로 사용할 수 있어 일반 사용자들의 접근성을 향상시킨 이점이 있다.

또한 음성신호를 추출하여, 그 음성신호에 따라 엘이디광원부의 빛을 일정 회수로 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하게 관찰할 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 고안의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 고안은 후두내시경(100), 음성신호감지부(200), 음성신호수신부(300), 제어부(400)로 크게 구성되어져 있다.

먼저, 후두내시경(100)은 후두의 상태를 관찰하기 위한 공지의 어떠한 후두내시경(100)의 형태에 적용할 수 있으며, 일반적으로 후두내시경(100)은 전단부에 후두, 즉 성대의 상태를 촬영하기 위한 촬영부(110)와, 상기 촬영부(110) 인접부에 형성되어 성대에 빛을 쪼여 조명역할을 하도록 하는 엘이디광원부(120)가 형성되어 있다.

상기 촬영부(110)는 상기 엘이디광원부(120)의 빛에 의해 비춰지는 성대의 형상을 촬영하는 것이며, 일반적인 소형CCD카메라가 이에 해당되게 되며, 상기 CCD카메라에 의해 측정된 아날로그 영상신호는 영상캡쳐보드에 의해 디지탈영상신호로 변환되어 컴퓨터 등의 화면상에 나타나도록 형성되어 있다.

여기에서 상기 엘이디광원부(120)는 종래 널리 사용되어 온 할로겐램프(Halogen Lamp) 또는 제논램프(Xenon Lamp)가 사용되지 않고, 본 고안에서는 전력소모가 적으며, 저가, 경량화를 위해 엘이디(LED, light emitting diode)가 사용되며, 일반적인 관찰을 위해서는 특히 상용화된 백색엘이디가 사용된다.

상기 엘이디광원부(120)는, 상기 촬영부(110) 인접부에 사용자가 원하는 휘도를 발생시키기 위한 다수개의 엘이디로 형성된다. 또한 상기 엘이디광원부(120)는 영상 획득에 필요한 시점에 순간적으로 높은 휘도의 광량이 집중됨으로써, 할로겐램프나 제논램프보다 낮은 출력의 광원인 엘이디로 영상획득에 필요한 조명으로는 효과적이게 된다.

다음으로 음성신호감지부(200)는 상기 후두내시경(100)과 연결되어 음성신호를 감지하는 부분으로써, 후두의 병상을 관찰하기 위해 의사가 후두내시경(100)을 후두 부위에 삽입할 경우, 환자가 적절한 음성을 발생하도록 하여 이 음성이 감지되도록 한다.

바람직하게는 상기 음성신호감지부(200)는 마이크로폰으로 형성되도록 하며, 상기 마이크로폰은 상기 후두내시경(100) 전단부에 형성되어 음성신호가 정확하게 감지된다. 또한 사용자의 필요에 따라 목 앞부분에 상기 마이크로폰을 대고 사용할 수도 있다. 상기 마이크로폰에서 측정된 음성신호는 음성의 기본주파수가 전자펄스(electronic pulse)로 변환되어 후술할 음성신호감지부(200)에 전달되게 된다.

일반적으로 성대의 떨림은 연령이나 성별에 따라 다르며, 병의 유무에 따라 달라지므로 상기 음성신호감지부(200)에서 감지되는 음성신호는 주파수 및 진폭이 상이할 것이다. 이와 같이 연령이나 성별에 따라 다르게 측정된 음성신호는 음성신호수신부(300)로 전달되게 되어 증폭되게 된다.

상기 음성신호수신부(300)에는 제어가 간편하도록 음성의 기본 주파수만을 추출하는 필터(filter)회로와 이 신호의 최대 크기를 일정하게 유지하는 자동이득조절(auto gain control)회로 등이 부가된다.

상기 음성신호수신부(300)에 수신된 음성신호는 제어부(400)로 전달된다. 상기 제어부(400)는 후두내시경(100) 내부에 장착되거나, 외부의 컴퓨터 하드웨어(hardware)상에 별도로 장착가능한 보드(board)형태로 형성시킬 수도 있다. 여기에서 상기 제어부(400)가 후두내시경(100) 내부에 장착되는 경우에는 후두내시경(100)만 컴퓨터에 간단하게 연결시키면 되므로 편리하다.

상기 제어부(400)는 상기 음성신호수신부(300)에 의해 수신된 음성신호에 따라 상기 엘이디광원부(120)가 단속되도록 하며, 상기 엘이디광원부(120)의 단속여부에 따라 상기 촬영부(110)에 의해 촬영된 영상신호가 영상표시부(500)에 나타나게 된다.

즉 상기 엘이디광원부(120)는 환자의 음성신호의 주파수와 동기화되어 꺼짐과 켜짐(단속)이 반복되게 되며, 이때 성대의 떨림(음성신호)은 상기 엘이디광원부(120)의 단속주기와 동일하게 하거나 약간 다르게 함으로써, 떨리는 성대의 정지된 영상과 느린 동작 영상을 선명하게 관찰할 수 있으며, 상기 촬영부(110)에 의해 엘이디광원부(120)가 성대에 비춰지는 순간이 촬영되어 상기 영상표시부(500)(컴퓨터 등의 화면)에 나타나도록 하는 것이다. 이에 의해 성대의 정지된 영상과 느린 동작 영상을 정확하고 선명하게 측정할 수 있게 된다.

상기 구성에 의한 본 고안은, 광원으로 엘이디를 사용하여 전력의 소모가 적으며, 장치의 저가, 경량화, 소부피화를 구현하여 휴대용으로 사용할 수 있어 일반 사용자들의 접근성을 향상시킨 효과가 있다.

또한 음성신호에 따라 엘이디광원부의 빛을 일정 회수로 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하게 관찰할 수 있으므로, 성대 및 후두의 염증 및 부종 등의 정확한 진단이 가능하므로 질병의 조기진단 및 치료가 가능한 효과가 있다.

도 1 - 본 고안에 따른 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프의 블럭도.

<도면에 사용된 주요부호에 대한 설명>

100 : 후두내시경 110 : 촬영부

120 : 엘이디광원부 200 : 음성신호감지부

300 : 음성신호수신부 400 : 제어부

500 : 영상표시부

Claims (2)

1. 전단부에 촬영부와 엘이디광원부가 구비된 후두내시경과;

   상기 후두내시경과 연결되며, 음성신호를 감지하는 음성신호감지부와;

   상기 음성신호감지부에서 측정된 음성신호를 수신하는 음성신호수신부와;

   상기 음성신호수신부에 의해 수신된 음성신호에 따라 상기 엘이디광원부가 단속되도록 하며, 상기 엘이디광원부의 단속여부에 따라 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상신호가 영상표시부에 나타나도록 하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음성신호감지부는,

   마이크로폰으로 형성되어, 상기 후두내시경 전단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디를 광원으로 사용하는 휴대용 후두 스트로보스코프.