KR20200129404A

KR20200129404A - 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경

Info

Publication number: KR20200129404A
Application number: KR1020190053744A
Authority: KR
Inventors: 전만식; 김지현; 한상엽; 이재율
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2020-11-18
Also published as: KR102197115B1

Abstract

본 발명의 방수 프로브는 하우징; 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시키는 미러; 미러의 회전운동을 유도하는 섀프트; 섀프트의 외주면 결합된 제1 베어링; 제1 베어링과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제2 베어링; 및 섀프트의 타단에 결합된 스캐너 바디;를 포함하고, 제1 베어링을 통과하여 제2 베어링으로 유입되는 액체의 흐름을 차단하기 위해 제1 베어링과 제2 베어링 간 이격된 공간에 방수 실리콘이 충진될 수 있다.

Description

방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경{WATERPROOF PROBE AND MICROSCOPE CONMTAINING THE SAME}

본 발명은 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광음향 매질로 유동성 액체를 사용하고, 액체가 가지는 전도성으로 인해 빛과 광음향을 동시에 스캔하는 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경에 관한 것이다.

기존의 광해상도 광음향 현미경에서는 광음향 매질에 물을 사용하고, 물이 가지는 전도성으로 인해 빛과 광음향을 동시에 스캔할 수 있는 구조가 불가능하였고, 이로 인하여 비 초점 트랜스듀서를 이용하여 낮은 신호 대 잡음 비를 가지는 문제점이 있었다.

특히, 광음향 이미징은 최근 활발하게 연구 개발되고 있는 분야지만 광음향 전달 매질로 물이 반드시 필요하고, 이로 인하여 고속 시스템화에 제약이 많다.

이와 관련하여, 한국등록특허 제10-1852560호(이하 '선행문헌'이라 함)에는 방수형 PDMS 스캐너를 이용한 광음향 수술중 조직검사 장치 및 그를 이용한 광음향 영상 획득 방법이 개시된다. 다만, 선행문헌에는 수조 하우징 내측에 설치된 스캐너로 유입되는 액체를 방지하기 위한 구체적인 설계형태가 제시되지 않은 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-1852560호

본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 물을 광음향 전달 매질로 사용하는 환경에서, 설계적 변형을 통해 스캐너로 전달되는 액체를 차단함으로써 전기 모터의 구동을 통해 측정대상을 다각도에서 스캔 할 수 있는 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예를 따르는 방수 프로브는, 하우징; 상기 하우징 내측에 유동성 액체가 저장되는 공간에 배치되어, 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시키는 미러; 일단이 상기 미러와 연결되어 상기 미러의 회전운동을 유도하는 섀프트; 상기 섀프트의 외주면에 상기 미러와 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제1 베어링; 상기 섀프트의 외주면에 상기 제1 베어링과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제2 베어링; 및 상기 섀프트의 타단에 결합된 스캐너 바디;를 포함하고, 상기 제1 베어링을 통과하여 상기 제2 베어링으로 유입되는 유동성 액체의 흐름을 차단하기 위해 상기 제1 베어링과 제2 베어링 간 이격된 공간에 방수 실리콘이 충진된다.

또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 방수 프로브는, 상기 하우징 내측에 배치되어, 측정대상으로 조사된 광에 의해 발생하는 광음향 이미지를 획득하는 변환기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 베어링 및 제2 베어링은, 각 외주면이 상기 하우징으로부터 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 베어링과 제2 베어링은, 상호 1 내지 4 mm 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 베어링은, 내식성 소재로 제작될 수 있다.

또한, 상기 제2 베어링은, 상기 제1 베어링의 직경보다 기설정된 길이만큼 큰 직경을 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 방수 프로브를 포함하는 현미경은, 광원; 상기 광원에서 출력된 광량을 조절하는 필터; 상기 필터를 통과한 광의 경로를 조절하는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈로부터 전달된 광을 입력받아 측정대상으로 조사하는 방수 프로브;를 포함하고, 상기 방수 프로브는, 하우징, 상기 하우징 내측에 유동성 액체가 저장되는 공간에 배치되어, 상기 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시키는 미러, 일단이 상기 미러와 연결되어 상기 미러의 회전운동을 유도하는 섀프트, 상기 섀프트의 외주면에 상기 미러와 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제1 베어링, 상기 섀프트의 외주면에 상기 제1 베어링과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제2 베어링, 및 상기 섀프트의 타단에 결합된 스캐너 바디,를 포함하고, 상기 제1 베어링을 통과하여 상기 제2 베어링으로 유입되는 유동성 액체의 흐름을 차단하기 위해 상기 제1 베어링과 제2 베어링 간 이격된 공간에 방수 실리콘이 충진된다.

또한, 상기 광원은, 다이오드 레이저, 큐스위치 펄스 레이저, 다파장 변환 다이 레이저 및 OPO(Optical Parametric Oscillator) 레이저 중 적어도 하나의 레이저가 출력될 수 있다.

또한, 상기 필터는, 중성 농도(ND) 필터일 수 있다.

또한, 상기 포커싱 렌즈는, 상기 필터를 통과한 광을 평행광으로 변경시키는 평행광 렌즈; 및 상기 평행광을 포커싱시키는 오브젝티브 렌즈;가 구비될 수 있다.

또한, 상기 방수 프로브는, 제1 바디; 및 상기 제1 바디와 직교하는 방향으로 결합된 제2 바디;가 구비될 수 있다.

또한, 상기 방수 프로브는, 상기 하우징 내측에 배치되어, 상기 측정대상으로 조사된 광원에 의해 발생하는 광음향 이미지를 획득하는 변환기;가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경은 범용적이고 안정적인 구조인 갈바노 스캐너를 사용하고, 하우징 내측의 미러와 스캐너가 섀프트로 연결되어 있으며 섀프트와 하우징 간 물의 통과를 예방하기 위한 방수 실리콘이 충진되어, 갈바노 스캐너가 침수되어 생기는 전기적인 위험에서 보호하면서 동시에 광음향파 전달 매질로 물을 사용하여 고해상도, 고속, 고감도의 광음향 이미징을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경은 광음향 이미징 시스템을 개발 및 생산하는 모든 업체에 공급될 수 있으며, 방수 MEMS나 비전도성 액체를 매질로 사용한 광음향 이미징 모듈에 비해 안정적이고 고감도의 광음향 이미징을 얻을 수 있는 시스템을 쉽게 양산할 수 있으므로 높은 시장성을 가질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 프로브를 포함하는 현미경의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 프로브의 단면도이다.
도 3a는 도 2의 방수 프로브의 분해 사시도이다.
도 3b는 도 2의 방수 프로브 중 방수 실리콘이 충진된 부분을 확대한 도면이다.
도 4는 도 2의 방수 프로브의 사시도이다.
도 5는 도 2의 방수 프로브의 정면도이다.
도 6은 도 2의 방수 프로브의 배면도이다.
도 7은 도 1의 방수 프로브를 포함하는 현미경을 통해 쥐의 귀를 촬영한 이미지를 나타낸다.
도 8은 도 1의 방수 프로브를 포함하는 현미경을 통해 쥐의 뇌를 촬영한 이미지를 나타낸다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 프로브를 포함하는 현미경의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 프로브를 포함하는 현미경(1)은 광원(13), 필터(15), 포커싱 렌즈(17), 방수 프로브(11)를 포함한다.

광원(13)은 측정대상(9)으로 조사되는 광을 출력할 수 있다. 광원(13)은 다이오드 레이저, 큐스위치 펄스 레이저, 다파장 변환 다이 레이저 및 OPO(Optical Parametric Oscillator) 레이저 중 적어도 하나의 레이저가 출력될 수 있다.

필터(15)는 광원(13)에서 출력된 광량을 조절할 수 있다. 필터(15)는 중성 농도(ND) 필터일 수 있다.

포커싱 렌즈(17)는 필터(15)를 통과한 광의 경로를 조절할 수 있다. 포커싱 렌즈(17)는 평행광 렌즈(171) 및 오브젝티브 렌즈(173)가 구비될 수 있다.

평행광 렌즈(171)는 필터(15)를 통과한 광을 평행광으로 변경시킬 수 있다. 오브젝티브 렌즈(173)는 평행광 렌즈(171)를 통과한 평행광을 포커싱시킬 수 있다.

방수 프로브(11)는 포커싱 렌즈(17)로부터 전달된 광을 입력받아 측정대상(9)으로 조사할 수 있다. 한편, 방수 프로브(11)와 관련된 설명은 하기의 도 2 내지 도 6을 통해 상세히 설명하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 방수 프로브를 포함하는 현미경(1)은 설계상의 변형 또는 필요에 따라 광경로 상에 핀홀, 거울 등의 추가적인 요소가 포함될 수 있으며, 이를 통해 광의 집속, 광의 경로 변환 등이 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방수 프로브의 단면도이고, 도 3a는 도 2의 방수 프로브의 분해 사시도이며, 도 3b는 도 2의 방수 프로브 중 방수 실리콘이 충진된 부분을 확대한 도면이다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 방수 프로브(11)는 방수 실리콘(110), 하우징(111), 미러(112), 섀프트(113), 제1 베어링(114), 제2 베어링(115)및 스캐너 바디(116)를 포함하고, 변환기(117)를 더 포함할 수 있다. 또한, 방수 프로브(11)는 전달된 광을 선택적으로 반사시키고 초음파를 통과시키는 내부필터를 포함할 수 있다.

한편 도 3b을 참조하면, 방수 실리콘(110)은 본 발명에서 스캐너 바디(116)로 유입되는 유동성 액체(W)를 차단하기 위한 구성요소로 이해될 수 있으며, 방수 실리콘(110)이 충진되기 위해 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115) 간 이격공간이 형성될 수 있다.

또한, 방수 실리콘(110)은 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115)간 이격공간에 충진되어, 섀프트(113)와 하우징(111)간 이격된 공간을 채울 수 있다.

상세하게, 방수 실리콘(110)은 고점도 실리콘 복합물로 형성될 수 있다. 더욱 상세하게, 방수 실리콘(110)은 충진된 환경에서 하우징(111), 제1 베어링(114), 제2 베어링(115) 및 섀프트(113)의 외주면과 높은 마찰력을 가진 상태로 접촉할 수 있다. 이를 통해, 하우징(111) 내측으로부터 유입되는 유동성 액체(W)가 스캐너 바디(116) 방향으로 흐르게 되는 유통이 차단될 수 있다.

이처럼, 방수 실리콘(110)은 미러(112)가 배치된 하우징(111)의 내측과 스캐너 바디(116)가 배치된 하우징(111)의 외측을 물리적으로 차단함으로써 스캐너 바디(116)의 고장을 예방하고, 광음향 매질로 사용되는 물과 같은 유동성 액체(W)가 하우징(111) 내측에 저장되는 환경을 제공할 수 있다.

또한, 방수 실리콘(110)은 미러(112)의 각도를 조절하기 위한 섀프트(113)의 회전시에도 유출되거나 변형되지 않아 스캐너 바디(116)로 유통되는 유동성 액체(W)를 지속적으로 차단하는 환경을 제공할 수 있다.

다시 도 2 및 도 3a를 참조하면, 하우징(111)은 방수 프로브(11)의 외벽으로 정의될 수 있으며, 후술하게 될 각 구성요소가 내부에 결합될 수 있다. 하우징(111)은 내부에 물과 같은 유동성 액체를 저장할 수 있다.

미러(112)는 하우징(111) 내측에 유동성 액체가 저장된 공간에 배치될 수 있다. 미러(112)는 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시킬 수 있다.

상세하게, 미러(112)는 하우징(111) 내측에 저장된 물과 같은 유동성 액체와 직접 접촉할 수 있다. 미러(112)는 유리 소재로 제공될 수 있다. 미러(112)는 섀프트(113)와 볼트결합될 수 있으며, 섀프트(113)가 회전함에 따라 동일한 방향으로 회전하여 측정대상으로 조사되는 광의 경로를 변경시킬 수 있다. 미러(112)와 섀프트(113)를 결합시키는 볼트는 내식성 소재로 제공되어, 하우징(111) 내측에 저장된 물과 같은 유동성 액체로부터 부식이 예방될 수 있다. 일 예로, 볼트는 스테인레스 재질로 형성될 수 있다.

상세하게, 미러(112)는 하우징(111) 내측으로 삽입된 섀프트(113)의 일단에 볼트결합 할 수 있다. 미러(112)는 하우징(111)의 내측에서 제1 베어링(114)이 결합된 섀프트(113)에 체결될 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(114)의 교체가 요구되는 경우에는 하우징(111) 내측에 배치된 미러(112)와 섀프트(113) 간 볼트결합을 해제한 뒤, 교체가 수행됨이 바람직하며 제1 베어링(114)이 섀프트(113)와 결합된 상태에서 섀프트(113)와 미러(112) 간 결합을 수행하여 미러(112)의 위치를 고정시킬 수 있다.

또한, 미러(112)는 복수개 구비될 수 있다. 복수개 구비된 미러 각각은 상이한 섀프트와 연결되어 독립적으로 각도가 조절될 수 있다. 이 경우, 각도가 조절된 각각의 미러를 통해 외부로부터 전달된 광이 측정대상으로 조사되는 광경로가 형성될 수 있다.

섀프트(113)는 일단이 미러(112)와 연결될 수 있다. 섀프트(113)는 미러(112)의 회전운동을 유도할 수 있다.

상세하게, 섀프트(113)는 미러(112)와 볼트결합되어, 회전을 통해 미러(112)의 각도를 조절할 수 있다. 섀프트(113)는 스캐너 바디(116)와 미러(112)를 연결할 수 있다. 섀프트(113)는 내식성 소재로 표면이 코팅될 수 있다.

일 예로, 섀프트(113)는 3mm의 직경을 갖는 원기둥 형태로 제공될 수 있으며, 16mm의 길이를 가질 수 있다. 이때, 섀프트(113)의 외주면은 하우징(111)과 직접 접촉하지 않으며, 제1 베어링(114) 및 제2 베어링(115)이 결합되기 위한 충분한 이격거리가 형성하기 위해 상이한 직경을 가질 수 있다. 또한, 섀프트(113)의 길이는 스캐너 바디(116)와 미러(112)의 이격거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있으며, 하우징(111) 내측에 배치되는 미러(112)의 위치에 따라 상이한 길이로 제공될 수 있다.

한편, 섀프트(113)는 타단이 스캐너 바디(116)와 연결될 수 있다.

상세하게, 섀프트(113)는 스캐너 바디(116)에 포함된 모터에 에폭시 수지와 같은 접착제를 통해 결합될 수 있으나, 섀프트(114)가 스캐너 바디에 결합되는 방법은 이에 제한되지 않는다. 섀프트(114)는 모터의 회전에 따라 회전운동 할 수 있으며, 이를 통해 미러(112)의 각도가 조절될 수 있다.

제1 베어링(114)은 섀프트(113)의 외주면에 미러(112)와 기설정된 거리만큼 이격되어 결합될 수 있다.

상세하게, 섀프트(113)가 배치된 위치의 하우징(111) 내벽은 요철형태의 굴곡이 형성될 수 있다. 이를 통해, 제1 베어링(114) 및 제2 베어링(115)이 배치되는 위치가 결정될 수 있다. 이처럼, 제1 베어링(114)과 미러(112) 간 이격된 거리는 하우징(111)의 설계상의 변형에 따라 변경될 수 있다. 한편, 제1 베어링(114)은 미러(112)와 인접한 위치에서 섀프트(113)와 결합될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 예시를 참조하면, 제1 베어링(114)은 제2 베어링(115)보다 하단에 배치된 상태로 섀프트(113)와 결합될 수 있다.

한편, 제1 베어링(114)은 내식성 소재로 제작될 수 있다.

상세하게, 제1 베어링(114)은 미러(112)가 배치된 위치에 저장된 유동성 액체와 직접적으로 접촉할 수 있다. 이에 따라, 제1 베어링(114)의 부식을 방지하기 위해 내식성 소재가 표면을 코팅하거나, 제1 베어링(114)의 제작시 내식성 소재가 포함될 수 있다. 제1 베어링(114)에 포함되는 내식성 소재는 스테인레스와 같은 금속을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

제2 베어링(115)은 섀프트(113)의 외주면에 제1 베어링(114)과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합될 수 있다.

상세하게, 제2 베어링(115)과 제1 베어링(114)인 일정거리만큼 이격된 상태로 배치될 수 있으며, 이는 하우징(111) 내벽의 모양에 따라 변경될 수 있다. 제2 베어링(115)은 스캐너 바디(116)와 인접한 위치에 배치될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 예시를 참조하면, 제2 베어링(115)은 제1 베어링(114)보다 상단에 배치된 상태로 섀프트(113)와 결합될 수 있다.

이처럼, 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115)은 기설정된 거리만큼 이격된 상태로 수직한 방향의 배치형태에서는 상단 또는 하단으로 배치될 수 있으며, 수평한 방향의 배치형태에서는 전방 또는 후방으로 이격되어 배치될 수 있다.

일 예로, 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115)은 1 내지 4 mm 이격되어 배치될 수 있다. 더욱 상세하게, 제1 베어링과 제2 베어링은 2 내지 3mm 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 섀프트가 16mm의 길이로 제공되는 경우, 제1 베어링과 제2 베어링은 섀프트의 길이를 벗어나지 않는 위치에 배치되어야 하며, 이를 위해 전술한 범위와 같은 거리만큼 이격된 위치에 배치될 수 있다. 제1 베어링과 제2 베어링이 이격되는 거리는 섀프트의 길이, 하우징의 크기 등에 따라 상이하게 변경될 수 있다.

또한, 제2 베어링(115)은 제1 베어링의 직경보다 기설정된 길이만큼 큰 직경을 가질 수 있다.

일 예로, 제1 베어링은 8mm의 직경을 가질 수 있고, 제2 베어링은 9mm의 직경을 가질 수 있다. 이처럼, 제1 베어링(114) 및 제2 베어링(115)은 상이한 직경을 가질 수 있다. 한편, 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115)의 규격은 이에 제한되지 않으며, 하우징(111)의 설계상의 변형에 의해 규격이 변경된 형태로 제공될 수 있다.

한편, 제1 베어링(114) 및 제2 베어링(115)은 각 외주면이 하우징(111)으로부터 이격되도록 배치될 수 있다.

상세하게, 제1 베어링(114) 및 제2 베어링(115)의 외주면은 하우징(111)의 내벽과 이격된 상태로 배치될 수 있으며, 이를 통해 방수 프로브(11)에 고장이 발생하거나 수리가 요구되는 경우 하우징(111)과 각 베어링을 용이하게 분리할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115) 간 이격된 공간에는 제1 베어링(114)을 통과하여 제2 베어링(115)으로 유입되는 액체의 흐름을 차단하기 위해 방수 실리콘(110)이 충진될 수 있다. 즉, 하우징(111)의 내벽과 이격된 제1 베어링(114)을 통과한 유동성 액체의 흐름을 방지하기 위해 방수 실리콘(110)이 충진될 수 있으며, 이를 통해 제2 베어링(115)을 통과하여 스캐너 바디(116)로 유입되는 유동성 액체의 흐름을 차단할 수 있다.

한편, 제1 베어링(114)은 미러(112)가 배치된 하우징(111)의 내측 공간에서 섀프트(113)와 결합될 수 있다. 또한, 제2 베어링(115)은 섀프트(113)의 타단과 스캐너 바디(116)가 연결되기 전 섀프트(113)에 타단 방향을 통해 결합될 수 있다. 이처럼, 제1 베어링(114)과 제2 베어링(115)은 섀프트(113)에 독립적으로 결합될 수 있으며, 결합 후 교체 또는 보수가 필요한 경우에 대비하여 하우징(111)의 내측벽과 일정 거리만큼 이격된 규격으로 제공될 수 있다.

스캐너 바디(116)는 섀프트(113)의 타단에 결합될 수 있다. 또한, 스캐너 바디(116)는 갈바노 스캐너일 수 있다.

상세하게, 스캐너 바디(116)는 섀프트(113)의 회전운동을 유도하기 위해 수평 또는 수직 방향으로 회전할 수 있다. 이를 위해, 스캐너 바디(116)는 갈바노 스캐너형태로 제공될 수 있다. 즉, 스캐너 바디(116)는 구동을 위한 모터가 포함된 갈바노 스캐너의 형태로 제공될 수 있으며, 이에 따라 스캐너 바디(116)와 타단이 연결된 섀프트(113)의 회전이 유도될 수 있다. 또한, 스캐너 바디(116)가 갈바노 스캐너로 제공되어, 빛과 초음파를 빠른 속도로 동시에 스캐닝하면서 높은 신호 대 잡음비를 구현할 수 있다.

특히. 스캐너 바디(116)는 제1 바디(116a) 및 제2 바디(116b)가 구비될 수 있다.

제1 바디(116a)는 임의의 방향으로 설치될 수 있다. 제2 바디(116b)는 제1 바디(116a)와 직교하는 방향으로 결합될 수 있다. 즉, 제1 바디(116a)와 제2 바디(116b)가 상호 직교하는 축방향으로 설치됨에 따라, 외부에서 전달된 광의 경로를 3차원 적으로 변경시킬 수 있다.

상세하게, 제1 바디(116a)와 제2 바디(116b)가 직교된 형태로 배치되어 회전함으로써 외부로부터 전달된 광의 경로를 변경하기 위해 미러(112)의 각도를 조절할 수 있다. 더욱 상세하게, 제1 바디(116a)가 수직 방향과 나란하게 배치될 수 있으며, 제2 바디(116b)가 수평 방향과 나란하게 배치되어, 제1 바디(116a)와 직교될 수 있다.

이처럼, 제1 바디(116a)와 제2 바디(116b)와 연결된 각각의 섀프트의 일단에는 상이한 미러가 연결될 수 있으며, 외부로부터 전달되는 광의 경로를 순차적으로 변경시켜 측정대상으로 광이 조사되도록 광경로를 설정할 수 있다.

한편, 각각의 스캐너 바디는 제2 베어링(115)이 결합된 섀프트(113)의 타단에 연결될 수 있다. 즉, 하우징(111)에 스캐너 바디(116)가 결합되기 위해서는 새프트(113)와 제2 베어링(115)가 기결합된 상태에서 결합이 진행되어야 하며, 스캐너 바디(116)에 포함된 모터와 섀프트(113)의 타단이 연결되어, 모터의 구동을 통해 미러(112)의 각도가 변경될 수 있다.

변환기(117)는 하우징(111) 내측에 배치될 수 있다. 변환기(117)는 측정대상으로 조사된 광원에 의해 발생하는 광음향 이미지를 획득할 수 있다. 변환기(117)는 초음파 변환기일 수 있다.

상세하게, 변환기(117)는 측정대상이 흡수한 광이 열팽창에 의해 발생시키는 초음파 신호인 광음향 신호를 검출할 수 있다. 변환기(117)로 전달된 광음향 이미지는 증폭 및 데이터화 되어 이미지 형태로 출력될 수 있다.

한편, 하우징(111)은 내측에 저장되는 유동성 액체의 유출을 방지하기 위해 하단에 탈부착 가능한 개방형 캡이 결합될 수 있다. 개방형 캡은 중앙을 관통하는 통로가 형성될 수 있으며, 통로를 커버하기 위한 투명 필름이 상단에 부착되어 유동성 액체의 유출을 방지할 수 있다. 투명 필름은 폴리 에틸렌 또는 폴리 염화 비닐 등의 소재로 형성되어, 광원과 음파를 투과시키고 유동성 액체의 유출을 방지할 수 있다.

또한, 측정대상의 이미지 촬영이 종료되거나 유동성 액체의 교체가 필요한 경우 투명 필름을 교체할 수 있다. 이 경우, 개방형 캡을 탈거하여 하우징(111) 내측에 저장된 유동성 액체를 제거한 뒤, 개방형 캡에 부착된 투명 필름을 교체하고 유동성 액체를 재주입하여 추가적으로 수행되는 실험을 준비할 수 있다.

도 4는 도 2의 방수 프로브의 사시도이고, 도 5는 도 2의 방수 프로브의 정면도이며, 도 6은 도 2의 방수 프로브의 배면도이다.

도 4 내지 도 6과 같이, 제1 바디(116a)와 제2 바디(116b)는 상호 직교하는 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 변환기(117)는 제1 또는 제2 바디 중 하나와 수평한 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 도시되지 않았지만 측정대상의 이미지를 고품질로 획득하기 위한 설계상의 변형에 따라 하우징의 다양한 영역에 스캐너 바디가 추가될 수 있으며, 이 경우에도 스캐너 바디와 미러를 연결하는 부분은 전술한 섀프트, 베어링 및 방수 실리콘의 특성이 동일하게 적용되어 하우징 내측에 저장된 유동성 액체가 스캐너 바디로 유통되는 것을 차단할 수 있다.

즉, 본 발명은 하우징 내측에 미러가 배치된 공간에 광음향 매질인 유동성 액체를 저장하여 광음향 이미지를 획득할 수 있으며, 미러와 연결된 각각의 스캐너 바디로 유통되는 유동성 액체의 흐름을 방수 실리콘을 통해 차단함으로써 스캐너 바디가 침수됨에 따라 발생하는 고장을 사전에 차단할 수 있다.

도 7은 도 1의 방수 프로브를 포함하는 현미경을 통해 쥐의 귀를 촬영한 이미지를 나타내고, 도 8은 도 1의 방수 프로브를 포함하는 현미경을 통해 쥐의 뇌를 촬영한 이미지를 나타낸다.

도 7 및 도 8 같이 본 발명에 따른 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경(1)을 이용하여 고속으로 광음향 이미지를 획득할 수 있으며, 데이터 변환을 통해 이미지 형태로 측정대상을 출력할 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따른 방수 프로브 및 이를 포함하는 현미경은 광음향 이미징 시스템을 개발 및 생산하는 모든 업체에 공급될 수 있으며, 방수 MEMS나 비전도성 액체를 매질로 사용한 광음향 이미징 모듈에 비해 안정적이고 고감도의 광음향 이미징을 얻을 수 있는 시스템을 쉽게 양산할 수 있으므로 높은 시장성을 가질 수 있다.

이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

1: 방수 프로브를 포함하는 현미경
11: 방수 프로브
110: 방수 실리콘
111: 하우징
112: 미러
113: 섀프트
114: 제1 베어링
115: 제2 베어링
116: 스캐너 바디
116a: 제1 바디
116b: 제2 바디
117: 변환기
13: 광원
15: 필터
17: 포커싱 렌즈
171: 평행광 렌즈
173: 오브젝티브 렌즈
9: 측정대상
W: 유동성 액체

Claims

하우징;
상기 하우징 내측에 유동성 액체가 저장되는 공간에 배치되어, 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시키는 미러;
일단이 상기 미러와 연결되어 상기 미러의 회전운동을 유도하는 섀프트;
상기 섀프트의 외주면에 상기 미러와 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제1 베어링;
상기 섀프트의 외주면에 상기 제1 베어링과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제2 베어링; 및
상기 섀프트의 타단에 결합된 스캐너 바디;를 포함하고,
상기 제1 베어링을 통과하여 상기 제2 베어링으로 유입되는 유동성 액체의 흐름을 차단하기 위해 상기 제1 베어링과 제2 베어링 간 이격된 공간에 방수 실리콘이 충진된, 방수 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징 내측에 배치되어, 측정대상으로 조사된 광에 의해 발생하는 광음향 이미지를 획득하는 변환기;를 더 포함하는, 방수 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 베어링 및 제2 베어링은,
각 외주면이 상기 하우징으로부터 이격되도록 배치된, 방수 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 베어링과 제2 베어링은,
상호 1 내지 4 mm 이격되어 배치된, 방수 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 베어링은,
내식성 소재로 제작된, 방수 프로브.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 베어링은,
상기 제1 베어링의 직경보다 기설정된 길이만큼 큰 직경을 갖는, 방수 프로브.
광원;
상기 광원에서 출력된 광량을 조절하는 필터;
상기 필터를 통과한 광의 경로를 조절하는 포커싱 렌즈;
상기 포커싱 렌즈로부터 전달된 광을 입력받아 측정대상으로 조사하는 방수 프로브;를 포함하고,
상기 방수 프로브는,
하우징, 상기 하우징 내측에 유동성 액체가 저장되는 공간에 배치되어, 상기 광원에서 출력된 광의 경로를 변경시키는 미러, 일단이 상기 미러와 연결되어 상기 미러의 회전운동을 유도하는 섀프트, 상기 섀프트의 외주면에 상기 미러와 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제1 베어링, 상기 섀프트의 외주면에 상기 제1 베어링과 기설정된 거리만큼 이격되어 결합된 제2 베어링, 및 상기 섀프트의 타단에 결합된 스캐너 바디,를 포함하고, 상기 제1 베어링을 통과하여 상기 제2 베어링으로 유입되는 유동성 액체의 흐름을 차단하기 위해 상기 제1 베어링과 제2 베어링 간 이격된 공간에 방수 실리콘이 충진된, 방수 프로브를 포함하는 현미경.
제 7 항에 있어서,
상기 광원은,
다이오드 레이저, 큐스위치 펄스 레이저, 다파장 변환 다이 레이저 및 OPO(Optical Parametric Oscillator) 레이저 중 적어도 하나의 레이저가 출력되는, 방수 프로브를 포함하는 현미경.
제 7 항에 있어서,
상기 필터는,
중성 농도(ND) 필터인, 방수 프로브를 포함하는 현미경.
제 7 항에 있어서,
상기 포커싱 렌즈는,
상기 필터를 통과한 광을 평행광으로 변경시키는 평행광 렌즈; 및
상기 평행광을 포커싱시키는 오브젝티브 렌즈;가 구비된, 방수 프로브를 포함하는 현미경.
제 7 항에 있어서,
상기 방수 프로브는,
제1 바디; 및
상기 제1 바디와 직교하는 방향으로 결합된 제2 바디;가 구비된, 방수 프로브를 포함하는 현미경.
제 7 항에 있어서,
상기 방수 프로브는,
상기 하우징 내측에 배치되어, 상기 측정대상으로 조사된 광원에 의해 발생하는 광음향 이미지를 획득하는 변환기;가 구비된, 방수 프로브를 포함하는 현미경.