KR20150078258A - 광음향 프로브 및 광음향 진단장치 - Google Patents

광음향 프로브 및 광음향 진단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 진단장치는, 프로브가 피검체에 접촉하는지를 검출하는 접촉 검출부의 위치에 따라, 광 조사부가 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는 사용자 입력부의 위치이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부를 포함할 수 있다.

Description

광음향 프로브 및 광음향 진단장치{PHOTOACOUSTIC PROBE AND PHOTOACOUSTIC DIAGNOSTIC APPARATUS}
광음향 영상 진단에 사용되는 광음향 프로브 및 광음향 진단장치에 관한 것이다.
광음향 이미징(photoacoustic imaging) 기술은 광음향 효과를 이용하여 비침습적으로 생체조직을 형상화 하는 기술이다. 광음향 이미징을 위해 레이저의 짧은 전자기 펄스가 생체조직에 입사되면 에너지의 일부분이 조직에 흡수되고 열로 변환되어 열탄성 팽창(thermo-elastic expansion)을 일으킨다. 그 결과, 넓은 대역의 주파수를 갖는 초음파가 방출되고 이를 여러 방향에서 초음파용 트랜스 듀서로 검출하여 이미지로 변환시킬 수 있다.
광음향 이미징 기술은 전자기파를 초음파로 변화시켜 검출하기 때문에 광학적 이미징과 초음파 이미징의 특성을 혼합할 수 있는 장점을 가진다. 순수한 광학적 이미징 기법의 대조비(contrast)는 초음파 이미징에 비해 매우 높지만, 연부조직(soft tissue)의 높은 광산란 때문에 생체 표면에서 특정 깊이까지만 영상화 할 수 있는 단점을 가지고 있다. 이에 비하여 초음파 이미징은 태아 검사에 활용될 만큼 높은 공간 분해능(spatial resolution)을 가지고 있다. 광음향 이미징은 광학적 이미징의 단점인 낮은 영상화 깊이를 광음향 효과에 의한 초음파 변환으로 극복하여 높은 광학적 대조비와 높은 공간 분해능을 동시에 실현할 수 있다.
광음향 이미징은 소형 동물의 암, 뇌, 심장 및 안구를 대상으로 하여 이미 상당한 수준으로 연구되어 왔으며, 여기광 검출 및 초음파 검출의 자연스러운 융합 추세에 따라, 광음향 이미징 시스템은 기존의 초음파 이미징 시스템과, 사소한 개조(예를 들어, 초음파 전송기능 제거 및 무선주파수 데이타 수집기능 추가) 만을 거친 후에, 용이하게 통합될 수 있다. 이러한 통합 시스템은 음향 검출기를 공유하기 때문에, 휴대성 및 실시간 이미징 능력과 같은, 전통적인 초음파 이미징 시스템의 이점을 제공할 수 있다.
그러나 이와 같은 광음향 진단 장치에는, 열탄성 팽창을 발생시킬 수 있는 짧은 전자기 펄스의 레이저가 사용되며, 짧은 전자기 펄스를 갖는 레이저는 상당한 에너지 강도를 가지고 있다.
실시예들의 목적은 사용자가 광음향 영상 측정을 위하여 광음향 진단 장치를 사용하고자 할 때에만, 광 조사를 위한 사용자 입력부가 기계적으로 활성화될 수 있는 광음향 프로브 및 광음향 진단장치를 제공하는데 있다.
일 실시예에 관한 광음향 진단장치는,
피검체에 광을 조사하는 광 조사부와, 상기 광에 의하여 상기 피검체에서 발생된 음향을 수신하여 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서를 포함한 광음향 프로브;
상기 광음향 프로브가 상기 피검체에 접촉하는지를 검출하는 것으로서, 상기 광음향 프로브의 외부로 돌출된 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 상기 광음향 프로브의 내부로 삽입된 제2 위치로 이동 가능한 접촉 검출부;
상기 광 조사부가 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는 것으로서, 상기 입력 신호를 수신하지 않는 제3 위치와 상기 입력 신호를 수신하는 제4 위치로 이동 가능한 사용자 입력부; 및
상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 사용자 입력부의 위치 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부;를 포함할 수 있다.
상기 접촉 검출부가 제1 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 제한될 수 있다.
상기 접촉 검출부가 제2 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 가능하다.
상기 이동 제한부는, 상기 사용자 입력부에 연결된 제1 연결 로드와, 상기 접촉 검출부에 연결되며 상기 제1 연결 로드의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 삽입부가 형성된 제2 연결 로드를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 로드의 이동 방향과 상기 제2 연결 로드의 이동 방향이 서로 교차할 수 있다.
상기 제1 연결 로드는 상기 사용자 입력부에 고정될 수 있다.
상기 제2 연결 로드는 상기 접촉 검출부에 고정될 수 있다.
상기 사용자 입력부와 상기 광 조사부 사이에 마련된 것으로서, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인지를 판단하여 상기 사용자 입력부와 상기 광 조사부 사이를 선택적으로 연결하는 조건 판단부;를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 제한부는, 상기 제2 연결 로드를 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 제2 연결 로드를 선택적으로 이동시킬 수 있다.
상기 구동부와 접촉 검출부 사이에 마련된 것으로서, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인지를 판단하여 상기 구동부와 상기 접촉 검출부 사이를 선택적으로 연결하는 조건 판단부;를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자 입력부는 상기 광음향 프로브에 설치될 수 있다.
다른 실시예에 관한 광음향 프로브는,
프로브 바디;
상기 프로브 바디 내부에 배치되며, 피검체에 광을 조사하는 광 조사부;
상기 프로브 바디 내부에 배치되며, 상기 광에 의하여 상기 피검체에서 발생된 음향을 수신하여 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서;
상기 프로브 바디가 상기 피검체에 접촉하는지를 검출하는 것으로서, 상기 프로브 바디의 외부로 돌출된 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 상기 프로브 바디의 내부로 삽입된 제2 위치로 이동 가능한 접촉 검출부;
상기 광 조사부가 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는것으로서, 상기 입력 신호를 수신하지 않는 제3 위치와 상기 입력 신호를 수신하는 제4 위치로 이동 가능한 사용자 입력부; 및
상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 사용자 입력부의 위치 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부;를 포함할 수 있다.
상기 접촉 검출부가 제1 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 제한될 수 있다.
상기 접촉 검출부가 제2 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 가능할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 광음향 프로브 및 광음향 진단장치는 진단자가 부주의로 사용자 입력부를 조작하게 되더라도, 광음향 진단장치로부터 레이저가 조사되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라, 의도치 않게 레이저가 조사됨으로써 인체에 미치는 피해를 방지할 수 있다.
도 1은 광음향 프로브(110)를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 광 모듈(200a)을 나타내는 블럭도다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 광 모듈(200b)을 나타내는 블럭도다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 모듈(300)을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 진단 장치를 나타내는 블럭도다.
도 5는 일 실시예에 따른 광음향 프로브(110)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 도 5에서 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 일 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 7a 내지 도 7b는 도 5의 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 다른 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7a의 변형 실시예이다.
도 9a 내지 도 9c는 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 또 다른 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "영상"이란 광음향 장치에 의해 획득된 피검체(subject)에 대한 영상을 의미한다. 또한, 피검체는 사람 또는 동물, 또는 사람 또는 동물의 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피검체는 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기, 또는 혈관을 포함할 수 있다. 또한, 피검체는 팬텀(phantom)을 포함할 수도 있으며, 팬텀은 생물의 밀도와 실효 원자 번호에 아주 근사한 부피를 갖는 물질을 의미할 수 있다.
또한, 영상은 초음파 영상 및 광음향 영상을 포함할 수 있다. 초음파 영상은 초음파를 피검체로 송신하고, 피검체로부터 반사된 에코 신호에 기초하여, 획득한 영상일 수 있다. 광음향 영상은 광(예를 들어, 레이저)을 피검체로 조사하고, 피검체로부터 수신한 광음향 신호에 기초하여, 획득한 영상일 수 있다.
한편, 초음파 영상은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 초음파 영상은 A 모드(amplitude mode) 영상, B 모드(brightness mode) 영상, C 모드(color mode) 영상, D 모드(Doppler mode) 영상 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 영상은 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수도 있다.
또한, 명세서 전체에서 "사용자"는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상 병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 광음향 프로브(110)를 개략적으로 나타내는 블럭도이다. 광음향 프로브(110)는, 피검체(10)에 광을 조사하고, 광 에너지에 의하여 피검체(10)에서 방사되는 음파(예를 들어, 초음파)를 수신하는 장치로서, 광을 피검체(10)에 조사하는 광 모듈(200)과 음파, 예를 들어, 초음파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 초음파 모듈(300)을 포함할 수 있다. 광음향 프로브(110)는 피검체(10)에 밀착된 상태에서 피검체(10)을 따라 이동하면서 피검체(10)에 광을 조사하고 음향을 수신할 수 있다.
광음향 프로브(110)의 제조시, 광 모듈(200)과 초음파 모듈(300)은 하나로 일체화시켜 제조할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 광 모듈(200) 및 초음파 모듈(300)을 별도로 제조하여 결합할 수 있으며, 광 모듈(200)과 초음파 모듈(300)은 탈부착이 가능할 수도 있다. 그리하여 초음파 모듈(300)은 독립적으로 초음파 영상을 위해 동작할 수도 있고, 광 모듈(200)이 부착되는 경우에 한하여 광음향 영상을 위해 동작할 수도 있다. 또는 광 모듈(200)과 초음파 모듈(300)이 결합된 상태에서도 사용자의 명령에 따라 초음파 영상을 위해 동작할 수도 있고, 광음향 영상을 위해 동작할 수도 있다.
광음향 프로브(110)에서 광음향 영상을 위하여 사용되는 광은 특정 파장을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광은 약 650nm 내지 약 1200nm 의 파장을 포함할 수 있다. 이러한 광은 인체에 위험도가 높은 분류에 속하며, 이러한 광은 찰나의 순간에 실명, 화상, 화재와 같이 돌이킬 수 없는 사고의 원인이 될 수 있다. 그리하여, 광음향 프로브(110)를 사용함에 있어 많은 주의가 필요하다. 이를 위하여, 사용자가 의도치 않은 상태에서, 광음향 프로브(110)에서 광이 조사되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 사용자가 부주의로 인해 사용자 입력부(230; 도 2a, 2b 참조)를 조작하게 되더라도 광이 조사되지 않으며, 특정 조건을 만족한 상태에서만 광이 조사되는 것이 바람직하다. 따라서, 일 실시예에 따른 광음향 프로브(110)는 특정 조건 하에서만 광 조사부에서 광이 조사될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 광 모듈(200a)을 나타내는 블럭도다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 광음향을 위한 광을 제공하는 광원(210)과, 광을 피검체(10)에 조사하는 광 조사부(220)와, 광원(210)에서 광을 제공하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는 사용자 입력부(230)와, 피검체(10)와의 접촉 여부를 검출하는 접촉 검출부(240)를 포함할 수 있다. 접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부(250a)가 배치될 수 있다. 사용자 입력부(230)와 광원(210) 사이에는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드를 만족하는지를 판단하는 조건 판단부(260a)가 배치될 수 있다.
광원(210)은 피검체(10)에서 음파가 유도되도록 광을 제공할 수 있다. 상기한 광원(210)은 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 상기한 레이저는 펄스 레이저일 수 있으며, 레이저의 펄스 폭은 나노 또는 피코 크기인 것이 바람직하다. 또는 상기한 레이저는 연속 레이저일 수도 있다. 예를 들어, 광원(210)에서 제공되는 광의 파장 대역은 약 650nm 내지 약 1200nm일 수 있으며, 주기는 약 10 Hz 내지 약 20 Hz일 수 있다. 광원(210)은 하나의 중심 파장 대역을 갖는 광을 제공할 수도 있지만, 복수 개의 중심 대역을 갖는 광을 제공할 수도 있다.
광 조사부(220)는 상기한 광원(210)으로부터 광을 인가받아 피검체(10)에 조사할 수 있다. 광 조사부(220)는 광원(210)으로부터 광 파이버(미도시)를 통해 광을 인가받을 수 있다. 피검체(10)에 광이 조사됨으로써 피검체(10)는 광에 의해 온도 증가 및 열 팽창을 하게 되고, 음파(예를 들어, 초음파)를 발생시킨다.
접촉 검출부(240)는 광음향 프로브(110)가 피검체(10)에 접촉하거나 소정 거리 이내로 접근한 상태인지를 판단하기 위한 것으로서, 피검체(10)와의 접촉에 의해 위치 이동이 가능하다. 예를 들어, 접촉 검출부(240)는 광음향 프로브(110) 외부에 돌출 형성된 것으로서, 피검체(10)와의 접촉에 의해 후퇴 가능하다. 사용자가 피검체(10)에 접촉 검출부(240)를 접촉시킴으로써, 피검체(10)에 의해 가압된 접촉 검출부(240)는 돌출 방향과 반대 방향으로 이동한다. 접촉 검출부(240)는 광음향 프로브(110)의 외부로 돌출된 제1 위치(240-1; 도 6a 참조)와, 피검체(10)에 접촉되어 제1 위치(240-1)보다 광음향 프로브(110)의 내부로 삽입된 제2 위치(240-2; 도 6b 참조)로 이동 가능하다. 접촉 검출부(240)는 접촉에 의해 위치가 이동하는 구조를 가지기 때문에, 주변 환경, 예를 들어 온도 조건 등에 의해 발생할 수 오작동을 방지할 수 있다.
사용자 입력부(230)는 광원(210)에 연결되며, 광원(210)에 연결된 광 조사부(220)에서 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신한다. 사용자 입력부(230)로부터 수신된 입력 신호가 광원(210)에 전달됨에 따라, 광원(210)은 광음향을 위한 광을 광 조사부(220)에 제공할 수 있다. 사용자 입력부(230)는 사용자에 의해 가압 또는 가압이 해제됨으로써 입력 신호가 수신되는 누름 버튼일 수 있다. 예를 들어, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하여 제3 위치(230-1; 도 6a 참조)에서 제4 위치(230-2; 도 6b 참조)로 위치 이동시킴으로써, 입력 신호가 수신될 수 있다. 사용자 입력부(230)는 제3 위치(230-1)일 때 입력 신호를 수신하지 않은 상태이며, 제4 위치(230-2)일 때 입력 신호를 수신한 상태이다. 제4 위치(230-2)는 제3 위치(230-1)보다 가압 방향으로 이동된 상태일 수 있다. 다만, 설계에 따라 제4 위치(230-2)가 제3 위치(230-1)보다 가압 방향과 반대 방향으로 이동된 상태일 수 있다.
접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에는 사용자 입력부(230)의 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부(250a)가 배치된다. 이동 제한부(250a)는 접촉 검출부(240)의 위치에 따라 사용자 입력부(230)를 기계적으로 활성화 또는 비활성화시킨다.
예를 들어, 이동 제한부(250a)는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 경우에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한할 수 있다. 즉, 사용자 입력부(230)를 비활성화시킬 수 있다. 사용자가 광음향 프로브(110)를 피검체(10)에 접근시키지 않은 상태에서 사용자 입력부(230)를 조작하더라도, 사용자 입력부(230)의 위치 이동은 제한될 수 있다. 이를 통해, 광 조사부(220)에서 의도치 않게 광이 조사되는 것을 방지할 수 있다. 그리하여, 의도치 않게 광이 조사됨으로써 인체에 미치는 피해를 효과적으로 방지할 수 있다.
접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 경우에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동은 허용될 수 있다. 즉, 사용자 입력부(230)를 활성화시킬 수 있다. 사용자가 광음향 프로브(110)를 피검체(10)에 접근시킨 상태에서 사용자 입력부(230)를 가압할 경우, 사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)로 이동하여 광 조사부(220)에 의해 광이 조사될 수 있다.
사용자 입력부(230)와 광원(210) 사이에는 조건 판단부(260a)가 배치될 수 있다. 조건 판단부(260a)는 영상 측정 모드에 기초하여, 사용자 입력부(230)와 광원(210)의 전기적 연결을 선택적으로 차단한다. 영상 측정 모드는 광음향 영상을 측정하는 광음향 영상 측정 모드 외에 다양한 측정 모드, 예를 들어 초음파 영상을 측정하는 초음파 영상 측정 모드, 영상을 측정하지 않는 비 영상 측정 모드를 포함할 수 있다. 조건 판단부(260a)는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드일 경우, 사용자 입력부(230)로부터 전달된 입력 신호를 광원(210)으로 전달한다. 그러나, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닐 경우, 예를 들어 초음파 영상 측정 모드일 경우, 사용자 입력부(230)로부터 전달된 입력 신호를 광원(210)으로 전달하지 않는다.
이와 같이, 조건 판단부(260a)는 상술한 2가지 조건, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치하고 사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)에 위치하는 조건을 만족하더라도, 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우에는, 광원(210)으로 입력 신호를 전달하지 않는다. 그에 따라 광 조사부(220)에 의해 광이 조사되지 않는다. 이를 통해, 사용자의 부주의에 의해 인체에 유해할 수 있는 광이 조사되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
도 2b는 다른 실시예에 따른 광 모듈(200b)을 나타내는 블럭도다. 도 2a와 비교하면, 조건 판단부(260b)는 접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조건 판단부(260b)는 이동 제한부(250b)에 포함될 수 있다.
조건 판단부(260b)가 포함된 이동 제한부(250b)는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 경우에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한하며, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 경우에는 영상 측정 모드에 따라 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한 또는 허용한다. 예를 들어, 이동 제한부(250b)는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인 경우에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 허용하나, 영상 측정모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우에는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한한다. 이와 같이 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우에는, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치하더라도, 조건 판단부(260b)를 포함한 이동 제한부(250b)는 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한함으로써, 사용자의 부주의로 인해 광이 조사되는 것을 보다 안정적으로 방지할 수 있다.
광 모듈(200a, 200b)은 광 조사부(220)를 반드시 포함하지만, 광원(210), 접촉 검출부(240), 사용자 입력부(230) 및 조건 판단부(260a, 260b) 중 적어도 일부의 구성요소는 다른 장치에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 광 모듈(200a, 200b)은 광원(210)을 포함하지 않을 수도 있다. 뿐만 아니라, 광 모듈(200a, 200b)은 사용자 입력부(230)를 포함하지 않을 수도 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 초음파 모듈(300)을 나타내는 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 초음파 모듈(300)은 송신부(320), 트랜스듀서(340), 및 수신부(360)를 포함할 수 있다.
송신부(320)는 트랜스듀서(340)에 구동 신호(driving signal)를 공급한다. 송신부(320)는 펄스 생성부(322), 송신 지연부(324), 및 펄서(326) 등을 포함할 수 있다.
펄스 생성부(322)는 소정의 펄스 반복 주파수(PRF, Pulse Repetition Frequency)에 따른 송신 초음파를 형성하기 위한 레이트 펄스(rate pulse)를 생성한다. 송신 지연부(324)는 송신 지향성(transmission directionality)을 결정하기 위한 지연 시간(delay time)을 펄스 생성부(322)에 의해 생성되는 레이트 펄스에 적용한다. 지연 시간이 적용된 각각의 레이트 펄스는, 트랜스듀서(340)에 포함된 복수의 단위 소자 각각 대응된다. 펄서(326)는, 지연 시간이 적용된 각각의 레이트 펄스에 대응하는 타이밍(timing)으로, 트랜스듀서(340)에 구동 신호(또는, 구동 펄스(driving pulse))를 인가한다. 복수 개의 단위 소자는 1차원 어레이 형태일 수도 있고, 2차원 어레이 형태일 수도 있다.
트랜스듀서(340)는 송신부(320)로부터 공급된 구동 신호에 따라 초음파를 피검체(10)로 송출하고 피검체(10)로부터 반사되는 초음파의 에코 신호를 수신한다. 트랜스듀서(340)는 전기적 신호를 음향 에너지로(또는, 반대로) 변환하는 복수의 단위 소자를 포함할 수 있다. 복수 개의 단위 소자는 1차원 어레이 형태일 수도 있고, 2차원 어레이 형태일 수도 있다.
트랜스듀서(340)는 진동하면서 압력 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 압전형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT), 정전 용량의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 정전 용량형 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기장의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 자기형 초음파 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학적 특성의 변화로 초음파와 전기적 신호를 상호 변환시키는 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등으로 구현될 수 있다.
수신부(360)는 트랜스듀서(340)로부터 수신되는 신호를 처리하여 초음파 데이터를 생성하며, 수신부(360)는 증폭기(362), ADC(364)(아날로그 디지털 컨버터, Analog Digital converter), 수신 지연부(366), 및 합산부(368)를 포함할 수 있다.
증폭기(362)는 트랜스듀서(340)로부터 수신된 신호를 증폭하며, ADC(364)는 증폭된 신호를 아날로그-디지털 변환한다. 수신 지연부(366)는 수신 지향성(reception directionality)을 결정하기 위한 지연 시간을 디지털 변환된 신호에 적용한다. 합산부(368)는 수신 지연부(366)에 의해 처리된 신호를 합산함으로써 초음파 데이터를 생성한다. 합산부(368)의 합산 처리에 의하여 수신 지향성에 의해 결정되는 방향으로부터의 반사 성분이 강조될 수 있다.
초음파 모듈(300)은 트랜스듀서(340)를 반드시 포함하지만, 송신부 및 수신부 중 적어도 일부의 구성요소는 다른 장치에 포함될 수 도 있다. 예를 들어, 초음파 모듈(300)은 수신부의 합산부(368)를 포함하지 않을 수도 있다. 뿐만 아니라, 광음향 영상을 생성할 때, 초음파 모듈(300) 중 송신부는 동작하지 않을 수도 있고, 초음파 모듈(300)은 송신부 자체를 포함하고 있지 않을 수도 있다.
광에 의해 피검체(10)에서 초음파가 발생되면, 트랜스듀서(340)는 피검체(10)에서 발생된 초음파를 수신하고, 이를 전기적 수신 신호로 변환한 후 수신부(360)로 인가한다. 수신부(360)는 전기적 신호로부터 영상 데이터를 생성할 수 있고, 수신부(360)에서 생성된 영상 데이터는 광음향 영상의 기초가 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광음향 진단 장치(400)를 나타내는 블럭도다. 도 4를 참조하면, 광음향 진단 장치(400)는 광을 피검체(10)에 조사하고 피검체(10)로부터 초음파를 수신하는 광음향 프로브(110), 광음향 프로브(110)에서 인가된 신호를 처리하여 영상을 생성하는 신호 처리부(120), 영상을 표시하는 표시부(130), 사용자 명령을 입력받는 입력부(140), 각종 정보가 저장된 저장부(150) 및 광음향 진단 장치(400)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(160)를 포함한다.
광음향 프로브(110)는 광을 피검체(10)에 조사하고, 피검체(10)로부터 생성된 초음파를 수신하는 장치로서, 앞서 기술하였으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
신호 처리부(120)는 광음향 프로브(110)에서 생성한 초음파 데이터를 처리하여 광음향 영상을 생성할 수 있다. 광음향 영상의 생성 방법은 현재 실시 가능한 광음향 영상 생성 방법을 적용하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 신호 처리부(120)는 초음파 영상도 생성할 수 있다. 초음파 영상의 생성 방법도 현재 실시 가능한 초음파 영상 생성 방법을 적용하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
표시부(130)는 광음향 진단 장치(400)에서 처리되는 정보를 표시한다. 예를 들어, 표시부(130)는 신호 처리부(120)에서 생성한 광음향 영상을 표시할 수 있으며, 사용자의 입력을 요청하기 위한 GUI 등을 표시할 수도 있다.
표시부(130)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display)중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 광음향 진단 장치(400)는 구현 형태에 따라 표시부(130)를 2개 이상 포함할 수도 있다.
입력부(140)는, 사용자가 광음향 진단 장치(400)를 제어하기 위한 데이터를 입력하는 수단을 의미한다. 입력부(140)는 광이 조사되도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는 사용자 입력부(230)를 포함할 뿐만 아니라, 그 외에도 환자 정보, 영상 측정 모드 등에 대한 데이터를 입력하는 수단을 포함할 수 있다. 입력부(140)는 키 패드, 마우스, 터치 패널, 트랙볼, 조그 휠, 조그 스위치 등 다양한 입력 수단을 포함할 수 있다.
저장부(150)는 광음향 진단 장치(400)에서 처리되는 여러 가지 정보를 저장한다. 예를 들어, 저장부(150)는 영상 등 피검체(10)의 진단에 관련된 의료 데이터를 저장할 수 있고, 광음향 진단 장치(400)내에서 수행되는 알고리즘이나 프로그램을 저장할 수도 있다.
저장부(150)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 광음향 진단 장치(400)는 웹 상에서 저장부(150)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
제어부(160)는 광음향 진단 장치(400)의 동작을 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(160)는 광음향 프로브(110), 신호 처리부(120), 표시부(130)등의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 입력부(140)를 통해 입력된 사용자 명령이나 저장부(150)에 저장된 프로그램을 이용하여 신호 처리부(120)가 영상을 생성하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 신호 처리부(120)에서 생성한 영상이 표시부(130)에 표시되도록 제어할 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 광음향 프로브(110)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 모듈(300)과 광 조사부(220)는 프로브 바디(111) 내부에 배치될 수 있다. 초음파 모듈(300)의 측부에 광 조사부(220)가 배치될 수 있다. 초음파 모듈(300)을 중심으로 광 조사부(220)가 두 개 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 광 조사부(220)는 하나이거나 3개 이상일 수도 있다.
광원(210)에서 출력되는 광은 광 전달부(211)를 통해 광 조사부(220)로 전달될 수 있다. 광 전달부(211)는 적어도 하나의 광 파이버를 포함할 수 있다.
접촉 검출부(240)는 프로브 바디(111)의 외부로 돌출된 것으로서, 피검체(10)와의 접촉에 의해 가압되어 위치 이동될 수 있다. 예를 들어, 접촉 검출부(240)는 프로브 바디(111)의 외부로 돌출된 제1 위치(240-1)와, 제1 위치(240-1)보다 프로브 바디(111)의 내부로 삽입된 제2 위치(240-2)로 이동될 수 있다.
사용자 입력부(230)는 광 조사부(220)에서 광이 조사되도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는 것으로서, 사용자의 가압에 의해 입력 신호가 수신될 수 있다. 사용자 입력부(230)는 프로브 바디(111)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(230)는 광 조사부(220)와 초음파 모듈(300) 사이에 배치된 케이스(280)에 설치될 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 도 5에서 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 일 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 6a는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치한 상태에서 사용자에 의해 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타내며, 도 6b는 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치한 상태에서 사용자에 의해 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타낸다.
접촉 검출부(240)는 피검체(10)와 접촉하지 않을 때, 제1 위치(240-1)에 위치한다. 이 때, 접촉 검출부(240)는 탄성부재(281)에 의해 전방으로 가압된 상태이며, 스토퍼(284)에 의해 제1 위치(240-1)를 유지한 상태이다.
접촉 검출부(240)의 단부가 피검체(10)에 접촉함으로써, 탄성부재(281)에 의해 가압되는 힘보다 큰 힘으로 후방으로 가압될 경우, 접촉 검출부(240)는 후방으로 이동하여 제2 위치(240-2)에 위치한다. 여기서, 전방은 피검체(10)를 향하는 방향으로 정의하며, 후방은 전방과 반대 방향으로 정의한다.
접촉 검출부(240)는 피검체(10)와의 접촉에 의해, 제1 위치(240-1)에서 제2 위치(240-2)로 이동될 수 있다. 접촉 검출부(240)는 피검체(10)와의 접촉이 해제되면, 탄성부재(281)에 의해 제2 위치(240-2)에서 제1 위치(240-1)로 이동될 수 있다. 이와 같이 접촉 검출부(240)는 소정의 방향, 예를 들어 제1 방향(x)으로 이동될 수 있다. 제1 방향(x)은 상술한 전방 또는 후방을 포함한다. 접촉 검출부(240)의 돌기(241)는 스토퍼(284)에 의해 이동이 제한될 수 있다. 그에 따라, 접촉 검출부(240)는 소정 구간 내에서만 위치 이동이 가능하다. 참조부호 282는 접촉 검출부(240)의 측면을 지지하고 접촉 검출부(240)의 위치 이동을 가이드하는 가이드를 나타내며, 참조부호 283은 탄성부재(281)를 지지하는 지지부를 나타낸다.
사용자 입력부(230)는 제1 방향(x)과 교차하는 방향, 예를 들어 수직인 제2 방향(y)으로 이동될 수 있다. 사용자 입력부(230)는 광원(210)에서 광을 출사시키는 입력 신호를 입력하는 수단으로서, 가압에 의해 입력 신호가 수신될 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(230)는 누름 버튼일 수 있다. 사용자 입력부(230)는 사용자의 가압에 의해 제3 위치(230-1)에서 제4 위치(230-2)로 이동할 수 있다. 제3 위치(230-1)는 입력 신호를 수신하지 않는 상태이며, 제4 위치(230-2)는 입력 신호를 수신하는 상태일 수 있다. 예를 들어, 사용자 입력부(230)가 제3 위치(230-1)일 때, 입력 신호를 수신하기 위한 금속 접점들(235, 236)과 접촉하지 않은 상태이며, 제4 위치(230-2)일 때 상기 금속 접점들(235, 236)과 접촉한 상태이다. 금속 접점(235)은 입력 신호를 발생시키는 입력 신호 발생부(미도시)에 연결된 제1 입력 신호선(271)에 연결되며, 금속 접점(236)은 광원에 연결된 제2 입력 신호선(272)에 연결된다.
사용자 입력부(230)가 제3 위치(230-1)에 위치할 때, 사용자 입력부(230)와 금속 접점들(235, 236)이 접촉하지 않기 때문에, 제1 입력 신호선(271)과 제2 입력 신호선(272)은 연결되지 않는다. 사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)에 위치할 때, 사용자 입력부(230)는 금속 접점들(235, 236)과 접촉하기 때문에, 제1 입력 신호선(271)과 제2 입력 신호선(272)은 서로 연결된다. 사용자 입력부(230)는 가압에 의해 제3 위치(230-1)에서 제4 위치(230-2)로 이동될 수 있으며, 사용자에 의한 가압이 해제되면, 탄성부재(232)에 의해 제4 위치(230-1)에서 제3 위치(230-1)로 이동될 수 있다. 케이스(233)는 금속 접점들(235, 236) 및 탄성부재(232)를 보호하며, 사용자 입력부(230)가 소정 거리 이상 돌출되는 것을 방지한다.
이와 같이, 사용자 입력부(230)가 제3 위치(230-1)에 위치할 때에는 입력 신호 발생부에서 발생된 입력 신호는 제2 입력 신호선(272)으로 전달될 수 없으며, 사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)에 위치할 때에는 입력 신호 발생부에서 발생된 입력 신호는 제1 입력 신호선(271), 사용자 입력부(230)를 거쳐 제2 입력 신호선(272)으로 전달될 수 있다. 여기서, 입력 신호를 수신한다는 의미는 입력 신호 발생부에서 발생한 입력 신호를 광원(210) 방향으로 전달해주는 경우는 물론, 사용자 입력부(230)에서 입력 신호가 발생하는 경우를 모두 포함한다. 한편, 상술한 실시예에서는 제3 위치(230-1)일 때가 제4 위치(230-2)일 때보다 사용자 입력부(230)가 돌출된 예를 중심으로서 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며, 경우에 따라 제4 위치(230-2)일 때가 제3 위치(230-1)일 때보다 사용자 입력부(230)가 돌출될 수도 있다.
접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에는 이동 제한부(250a)가 배치된다. 이동 제한부(250a)는 접촉 검출부(240)의 위치에 따라 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 선택적으로 제한한다. 예를 들어, 이동 제한부(250a)는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 때 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한하며, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 때 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 허용한다. 이를 통해, 접촉 검출부(240)가 피검체(10)에 접촉되지 않은 상태일 때에는, 사용자 입력부(230)가 가압되더라도 사용자 입력부(230)의 위치 이동을 제한함으로써, 광 조사부(220)에서 광이 의도치 않게 조사되는 것을 방지할 수 있다.
이동 제한부(250a)는 제1 연결 로드(251)와, 제1 연결 로드(251)의 단부가 삽입될 수 있는 삽입부(2520)가 형성된 제2 연결 로드(252)를 포함한다. 제1 연결 로드(251)는 사용자 입력부(230)에 연결되며, 제2 연결 로드(252)는 접촉 검출부(240)에 연결된다.
예를 들어, 제1 연결 로드(251)의 일단은 사용자 입력부(230)에 고정될 수 있다. 그에 따라, 제1 연결 로드(251)는 사용자 입력부(230)의 이동과 연동되어 이동될 수 있다. 제2 연결 로드(252)는 접촉 검출부(240)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 제2 연결 로드(252)는 접촉 검출부(240)와 일체로 형성될 수 있다. 그에 따라, 제2 연결 로드(252)는 접촉 검출부(240)의 이동과 연동되어 이동될 수 있다.
제1 연결 로드(251)의 이동 방향(y)과 제2 연결 로드(252)의 이동 방향(x)은 서로 교차할 수 있다. 예를 들어, 제1 연결 로드(251)는 제2 연결 로드(252)의 이동 방향(x)과 수직인 방향(y)으로 이동될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 때, 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)로부터 벗어난 위치에 위치한다. 그에 따라, 제1 연결 로드(251)의 단부가 삽입부(2520)에 삽입되는 것이 제한된다. 그리하여, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하게 되더라도, 삽입부(2520)에 제1 연결 로드(251)의 단부가 삽입될 수 없기 때문에, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)로 이동될 수 없다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하더라도, 광 조사부(220)에 의해 광이 조사되지 않는다.
반면, 도 6b를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 때, 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)에 위치한다. 그에 따라, 제1 연결 로드(251)의 단부는 삽입부(2520)에 삽입될 수 있다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하면, 사용자 입력부(230)는 가압에 의해 제3 위치(230-1)에서 제4 위치(230-2)로 이동된다. 이 때, 제1 연결 로드(251)의 단부는 제2 연결 로드(252)의 삽입부(2520)에 삽입된다.
조건 판단부(260a)는 사용자 입력부(230)와 광원(210; 도 5 참조) 사이에 배치될 수 있다. 조건 판단부(260a)는 영상 측정 모드에 따라, 사용자 입력부(230)와 광원(210) 사이를 선택적으로 연결하는 역할을 수행한다. 조건 판단부(260a)는 영상 신호선(273)으로부터 제공된 영상 측정 모드에 관한 정보를 기초로, 사용자 입력부(230)로부터 전달된 입력 신호를 광원(210)으로 선택적으로 전달한다. 이를 위해, 조건 판단부(260a)는 논리 게이트, 마이크로 프로세서 등을 포함할 수 있다. 영상 신호선(273)은 제어부(160; 도 4 참조)에 연결될 수 있다.
조건 판단부(260a)는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우, 예를 들어 초음파 영상 측정 모드이거나 영상 측정 모드에 대한 입력이 없는 경우에는, 사용자 입력부(230)로부터 전달된 입력 신호를 광원(210)으로 전달하지 않는다. 즉, 사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)에 위치하더라도, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닐 경우에는, 광원(210)에서 광이 출사되는 것을 방지할 수 있다.
도 7a 내지 도 7b는 도 5의 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 다른 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 7a는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치한 상태에서 사용자에 의해 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타내며, 도 7b는 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치한 상태에서 사용자에 의해 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타낸다. 이하에서는, 도 6a 내지 도 6b에 개시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 이동 제한부(250a)는 제1 연결 로드(251), 제2 연결 로드(252) 및 구동부(253)를 포함한다.
제1 연결 로드(251)는 사용자 입력부(230)에 고정된다. 제2 연결 로드(252)는 도 6a, 6b와 달리, 접촉 검출부(240)와 고정되지 않는다. 제2 연결 로드(252)는 구동부(253)에 의해 제1 연결 로드(251)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동된다.
구동부(253)는 제2 연결 로드(252)와 접촉 검출부(240) 사이에 배치된다. 구동부(253)는 제2 연결 로드(252)를 제1 연결 로드(251)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동시키는 역할을 수행한다. 구동부(253)는 제2 연결 로드(252)를 직선 이동시키는 솔레노이드를 포함할 수 있다. 다만, 구동부(253)는 솔레노이드에 한정되지 않으며, 직선 이동을 위한 다양한 구동기가 이용될 수 있다. 또한, 구동부(253)는 제2 연결 로드(252)를 직선 이동시키는 방식에 한정되지 않으며, 다양한 이동 방식, 예를 들어, 와블링(wobbling) 이동 또는 회전 이동시키는 구동기가 이용될 수도 있다.
구동부(253)는 접촉 검출부(240)의 위치 이동에 따라, 선택적으로 접촉 검출부(240)와 연결된다. 접촉 검출부(240)에는 제1 전기 접촉부(242)가 형성되며, 구동부(253)에는 제2 전기 접촉부(254)가 형성된다. 제1 전기 접촉부(242)는 구동 신호를 전달하는 제1 구동 신호선(274)에 연결된다. 구동부(253)의 일단에는 제2 전기 접촉부(254)가 형성되며, 구동부(253)의 타단은 제2 구동 신호선(275)에 연결될 수 있다. 제1 구동 신호선(274)과 제2 구동 신호선(275)는 구동신호를 발생시키는 구동신호 발생부(미도시)에 연결될 수 있다.
접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에서 제2 위치(240-2)로 이동함에 따라, 접촉 검출부(240)의 제1 전기 접촉부(242)는 구동부(253)의 제2 전기 접촉부(254)에 접촉된다. 제1 전기 접촉부(242)는 제2 전기 접촉부(254)와 접촉하는 영역이 경사진 형상을 가질 수 있다. 이를 통해, 제1 전기 접촉부(242)가 위치 이동하는 과정에서 제2 전기 접촉부(254)와 안정적으로 접촉할 수 있다.
접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에서 제1 위치(240-1)로 이동함에 따라, 접촉 검출부(240)의 제1 전기 접촉부(242)는 구동부(253)의 제2 전기 접촉부(254)와 접촉이 해제된다.
도 7a를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 경우, 제1 전기 접촉부(242)와 제2 전기 접촉부(254)는 연결되지 않는다. 그에 따라, 구동부(253)에 구동신호가 전달되지 않게 되며, 제2 연결 로드(252)의 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)로부터 벗어난 상태를 유지한다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하더라도, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)로 이동이 불가능하기 때문에, 광 조사부(220)에서 광이 조사될 수 없다.
도 7b를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 경우, 제1 전기 접촉부(242)와 제2 전기 접촉부(254)가 연결된다. 그에 따라, 구동부(253)에 구동신호가 전달되어, 제2 연결 로드(252)는 제1 연결 로드(251)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동하게 된다. 제2 연결 로드(252)의 이동에 따라, 제2 연결 로드(252)의 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)에 위치하게 된다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압할 경우, 사용자 입력부(230)에 연결된 제1 연결 로드(251)의 단부가 삽입부(2520)에 삽입되며, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)에 위치하게 된다.
사용자 입력부(230)가 제4 위치(230-2)에 위치하더라도, 사용자 입력부(230)와 광원(210) 사이에 배치된 조건 판단부(260a)에 의해, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닐 경우에는, 광원(210)에서 광이 출사되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구동부(253)를 포함함으로써, 사용자 입력부(230)의 위치를 자유롭게 설치할 수 있게 된다. 예를 들어, 사용자 입력부(230)를 접촉 검출부(240)와 인접하게 배치하거나, 사용자 입력부(230)의 위치 이동이 접촉 검출부(240)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 설계할 필요가 없게 된다. 그에 따라, 사용자 입력부(230)는 도 8과 같이 접촉 검출부(240)를 포함하는 케이스(280)와 별도로 마련된 디바이스(400)에 포함될 수 있다. 상기 디바이스(400)는 본체의 컨트롤 패널이거나 그 일부일 수 있으며, 또는 풋 스위치(foot switch)일 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c는 접촉 검출부(240) 및 사용자 입력부(230)가 설치된 또 다른 실시예를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 9a는 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치한 상태에서 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타내며, 도 9b는 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치하고 영상 측정 모드가 초음파 영상 측정 모드인 상태에서 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타내며, 도 9c는 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치하고 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인 상태에서 사용자 입력부(230)가 가압된 상태를 나타낸 것이다. 이하에서는, 도 7a 내지 도 7b에 개시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하기로 하며, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
조건 판단부(260b)는 접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 조건 판단부(260b)는 접촉 검출부(240)와 사용자 입력부(230) 사이에 배치된 이동 제한부(250b)에 포함될 수 있다.
이동 제한부(250b)는 제1 연결 로드(251), 제2 연결 로드(252), 구동부(253), 조건 판단부(260b)를 포함한다. 제1 연결 로드(251), 제2 연결 로드(252), 구동부(253)의 작동 관계는 상술한 실시예와 유사하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
조건 판단부(260b)는 구동부(253)와 접촉 검출부(240) 사이에 배치될 수 있다. 조건 판단부(260b)는 접촉 검출부(240)의 제1 전기 접촉부(242)가 제2 전기 접촉부(254)에 접촉될 경우, 구동부(253)로 구동 신호를 선택적으로 전달하는 기능을 수행한다. 조건 판단부(260b)는, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인 경우, 구동 신호를 구동부(253)로 전달하지만, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우 구동 신호를 구동부(253)로 전달하지 않는다.
도 9a를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제1 위치(240-1)에 위치할 경우, 제1 전기 접촉부(242)와 제2 전기 접촉부(254)는 연결되지 않는다. 그에 따라, 구동부(253)에 구동신호가 전달되지 않게 되며, 제2 연결 로드(252)의 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)로부터 벗어난 상태를 유지한다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하더라도, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)로 이동이 불가능하기 때문에, 광 조사부(220)에서 광이 조사될 수 없다.
도 9b를 참조하면, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 경우, 제1 전기 접촉부(242)와 제2 전기 접촉부(254)가 연결된다. 그에 따라, 구동신호는 제1 전기 접촉부(242), 제2 전기 접촉부(254)를 거쳐 조건 판단부(260b)로 전달된다. 조건 판단부(260b)는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드가 아닌 경우에는, 구동 신호를 구동부(253)로 전달하지 않는다. 그에 따라, 제2 연결 로드(252)는 이동하지 않으며, 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)로부터 벗어난 상태를 유지한다. 따라서, 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치하고, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압하더라도, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)로 이동이 불가능하기 때문에, 광 조사부(220)에서 광이 조사될 수 없다.
도 9c를 참조하면, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정모드인 상태를 나타낸 것이다. 접촉 검출부(240)가 제2 위치(240-2)에 위치할 경우, 제1 전기 접촉부(242)와 제2 전기 접촉부(254)가 연결되고, 구동신호는 조건 판단부(260b)로 전달된다. 조건 판단부(260b)는 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드이기 때문에, 구동 신호를 구동부(253)로 전달한다. 구동부(253)에 의해 제2 연결 로드(252)는 제1 연결 로드(251)의 이동 방향과 교차하는 방향으로 이동하게 된다. 제2 연결 로드(252)의 이동에 따라, 제2 연결 로드(252)의 삽입부(2520)는 제1 연결 로드(251)의 이동 경로(P)에 위치하게 된다. 따라서, 사용자가 사용자 입력부(230)를 가압할 경우, 사용자 입력부(230)에 연결된 제1 연결 로드(251)의 단부가 삽입부(2520)에 삽입되며, 사용자 입력부(230)는 제4 위치(230-2)에 위치하게 된다. 광 조사부(220)에서 광이 조사될 수 있다.
이와 같이, 2가지 조건, 접촉 검출부(240)의 위치, 영상 측정 모드가 소정 조건을 만족한 경우에 한해서, 사용자 입력부(230)의 위치 이동이 기계적으로 가능케 함으로써, 사용자 입력부(230)가 의도치 않게 위치 이동됨으로써 광이 조사되는 것을 보다 안정적으로 방지할 수 있다.
발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 상기 실시예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 상기 특정 용어에 의해 발명이 한정되는 것은 아니며, 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다. 여기에서 사용되는 “포함하는”, “구비하는” 등의 표현은 기술의 개방형 종결부의 용어로 이해되기 위해 사용된 것이다.
본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 기술이 속한 분야의 통상의 지식을 갖는 자는 발명의 범위와 사상에서 벗어나지 않으면서도 다양한 수정과 변경이 용이하게 이루어질 수 있음을 명확히 알 수 있다.
10: 피검체
110: 광음향 프로브 111: 프로브 바디
200: 광 모듈 210: 광원
220: 광 조사부 230: 사용자 입력부
240 : 접촉 검출부 241 : 돌기
242 : 제1 전기 접촉부 250a, 250b : 이동 제한부
251 : 제1 연결 로드 252 : 제2 연결 로드
2520 : 삽입부 253 : 구동부
254 : 제2 전기 접촉부 260a, 260b : 조건 판단부
300: 초음파 모듈 400 : 디바이스

Claims (15)

  1. 피검체에 광을 조사하는 광 조사부와, 상기 광에 의하여 상기 피검체에서 발생된 음향을 수신하여 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서를 포함한 광음향 프로브;
    상기 광음향 프로브가 상기 피검체에 접촉하는지를 검출하는 것으로서, 상기 광음향 프로브의 외부로 돌출된 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 상기 광음향 프로브의 내부로 삽입된 제2 위치로 이동 가능한 접촉 검출부;
    상기 광 조사부가 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는것으로서, 상기 입력 신호를 수신하지 않는 제3 위치와 상기 입력 신호를 수신하는 제4 위치로 이동 가능한 사용자 입력부; 및
    상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 사용자 입력부의 위치 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부;를 포함하는 광음향 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 검출부가 제1 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 제한되는 광음향 진단장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 검출부가 제2 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 가능한 광음향 진단장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동 제한부는,
    상기 사용자 입력부에 연결된 제1 연결 로드와,
    상기 접촉 검출부에 연결되며, 상기 제1 연결 로드의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 삽입부가 형성된 제2 연결 로드를 포함하는 광음향 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결 로드의 이동 방향과 상기 제2 연결 로드의 이동 방향이 서로 교차하는 광음향 진단 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결 로드는 상기 사용자 입력부에 고정된 광음향 진단 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2 연결 로드는 상기 접촉 검출부에 고정된 광음향 진단 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 입력부와 상기 광 조사부 사이에 마련된 것으로서, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인지를 판단하여 상기 사용자 입력부와 상기 광 조사부 사이를 선택적으로 연결하는 조건 판단부;를 더 포함하는 광음향 진단 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 이동 제한부는,
    상기 제2 연결 로드를 이동시키는 구동부를 더 포함하는 광음향 진단 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 제2 연결 로드를 선택적으로 이동시키는 광음향 진단 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 구동부와 접촉 검출부 사이에 마련된 것으로서, 영상 측정 모드가 광음향 영상 측정 모드인지를 판단하여 상기 구동부와 상기 접촉 검출부 사이를 선택적으로 연결하는 조건 판단부;를 더 포함하는 광음향 진단 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 입력부는 상기 광음향 프로브에 설치되는 광음향 진단 장치.
  13. 프로브 바디;
    상기 프로브 바디 내부에 배치되며, 피검체에 광을 조사하는 광 조사부;
    상기 프로브 바디 내부에 배치되며, 상기 광에 의하여 상기 피검체에서 발생된 음향을 수신하여 전기 신호로 변환하는 트랜스듀서;
    상기 프로브 바디가 상기 피검체에 접촉하는지를 검출하는 것으로서, 상기 프로브 바디의 외부로 돌출된 제1 위치와, 상기 제1 위치보다 상기 프로브 바디의 내부로 삽입된 제2 위치로 이동 가능한 접촉 검출부;
    상기 광 조사부가 광을 조사하도록 사용자로부터 입력 신호를 수신하는것으로서, 상기 입력 신호를 수신하지 않는 제3 위치와 상기 입력 신호를 수신하는 제4 위치로 이동 가능한 사용자 입력부; 및
    상기 접촉 검출부의 위치에 따라, 상기 사용자 입력부의 위치 이동을 선택적으로 제한하는 이동 제한부;를 포함하는 광음향 프로브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접촉 검출부가 제1 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 제한되는 광음향 프로브.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 접촉 검출부가 제2 위치에 위치할 때, 상기 사용자 입력부는 상기 제3 위치에서 상기 제4 위치로 이동이 가능한 광음향 프로브.
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