用于及时现场护理诊断的一体型手提电池驱动光学相干层析成像系统

摘要

本发明一实施例的电池内置方式的一体型手提光学相干层析成像装置包括：光学部，设置在手提壳体内部的一个区域；电路部，设置在手提壳体内部的另一个区域，用于光学部的信号处理及电源管理；以及电源部，用于向光学部和电路部供电，安装在手提壳体内部。

说明书

技术领域

本发明涉及用于及时现场护理(POC)诊断的一体型手提(handheld)电池驱动光学相干层析成像系统。

背景技术

光学相干层析成像(OCT，optical coherence tomography)作为能够观察生物组织的内部的技术，作为尖端医疗诊断技术用于眼科、心血管等领域。实现方式有时域(timedomain)、谱域(spectral domain)及扫频光源(swept source)等方式。其中，谱域方式的光学相干层析成像系统可确保规定水平以上的性能，同时可降低制造成本，因此备受瞩目。

通常，光学相干层析成像系统由探针(probe)端和本体组成。探针端起到如下作用，即，将从光源产生的光传输到欲观察的生物组织，并将从组织返回的光传输到本体，其中，可包括：束流扫描器(beam scanner)，在规定领域内能够切换光的方向；样品光路仪，由镜片、镜子等多个光部件组成；以及机械物，用于挂置在生物组织。本体包括：光源；光源的驱动器；光分离器，用于将从光源产生的光分成两个路径，例如，方向耦合器(directionalcoupler)或分束器(beam splitter)；基准光路仪，用于形成与向探针方向传输的光相对应的光路径；以及检测部，用于检测从基准光路仪和探针端的样品光路仪返回的光之间的干涉成分。其中，光分离器、基准光路仪等也可设置在探针端。

虽然转换为电信号的已检测的光信号通过信号处理生成光学相干层析成像信号，但是，这种部分可通过本体内部所包括的微处理器单元(MCU，microprocessor unit)等信号处理部实现，光学相干层析成像设备起到一种个人计算机(PC)的周边设备的作用，已检测的信号通过连接器传输至普通个人计算机等，从而也可在个人计算机等设备中进行信号处理。

图1为示出现有的光学相干层析成像系统的结构的示例图。

参照图1，光学相干层析成像系统可包括本体、个人计算机、探针端，如图所示，可具有2种代表性形态。

现有的光学相干层析成像系统以盒(cart)形态体现，在限定的空间内只能进行局限性移动，或以台式(desktop)形态固定使用。换言之，在本体和个人计算机等固定在地面的状态下，通过仅限制探针端来接近受试人员的生物组织。

在这种使用环境下，不可避免地，只有在受试人员或患者访问设备所在的指定场所的情况下才能够进行诊断，因此，将大幅限制光学相干层析成像的利用度。

若存在能够在医疗可及性薄弱的山间或岛屿等地方使用的光学相干层析成像设备，则其利用度将大幅增加，例如，像听诊器那样，在医生与患者进行交谈的同时可轻松进行使用。

另一方面，限制光学相干层析成像的普及率的其他要素的设置成本很高。如上所述，盒形态或台式形态的光学相干层析成像设备的价格在约1亿韩元的价格范围，因此，除大型医院外，难以向小规模诊所级别的医疗机构引入。

通常，镜片等的光学部件其尺寸越小价格越低，因此，若以去除本体与探针端之间的用于信号传输的光部件等的方式将光学相干层析成像设备小型化并实现一体型，则整体光学相干层析成像系统的价格将大幅降低，从而可普及光学相干层析成像的诊断。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的在于，通过提供使得便携性最大化的一体型(single-body)光学相干层析成像设备来提高光学相干层析成像技术的效用价值。

技术方案

为了实现上述目的，本发明一实施例的电池内置方式的一体型手提(handheld)光学相干层析成像(OCT，optical coherence tomography)装置可包括：光学部，设置在一体型壳体内部的一个区域；电路部，设置在一体型壳体内部的另一个区域，用于光学部的信号处理及电源的管理；以及电源部，通过内置电池来向光学部和电路部供电，安装在一体型壳体内部。

并且，一体型壳体形成能够收纳光学部、电路部及电源部的形状，可在外部形成有用于使用人员能够抓取一体型壳体的把手形状。

并且，可在一体型壳体的外部设置有操作部，操作部与电路部相连接，用于操作光学相干层析成像装置。

并且，电路部形成沿着一方向延伸的板形状，在配置光学部的情况下，在一体型壳体的一侧配置有光射出部，光射出部用于射出穿过光学部的光，在另一侧配置有光源部，光源部用于向光学部供给光源，光源部通过电线与电路部相连接，电路部与光学部可重叠配置在一体型壳体的内部空间。

并且，以形成干涉仪的方式连接光源部、检测部、基准光路仪、样品光路仪、光分离器，可沿着欲在光射出部诊断的生物组织的方向设置样品光路仪。

并且，为了用作内窥镜或腹腔镜用，光射出部能够以伸长规定长度的形态形成。当然，在此情况下，基准光路仪以与之相对应的方式变长。

并且，电路部可包括光源控制部、光射出控制部、检测电路部、中央处理部、电源控制部、通信处理部、用户界面(UI，user interface)处理部。

并且，中央处理部控制光源控制部，可根据预设状况来执行光源的开启或关闭(on/off)并调节光源的功率等级。

并且，当光学相干层析成像系统并未在预设时间期间工作时，光学相干层析成像系统将切换为静止的待机模式，在进入待机模式之前，使用人员能够以光学相干层析成像系统能够对使用人员的操作作出反应的方式使用光学相干层析成像系统并备份设定值。

并且，当光学相干层析成像系统在预设时间期间维持待机模式时，可将电源控制部切换为关闭光学相干层析成像系统的电源的模式。

并且，在输入测定信号之前的预设预热时间(warm-up time)期间，预先开启(on)光源，测定信号结束后，自动关闭(off)光源，预热时间是指直到光源的功率值回到预设范围以内的值为止所消耗的时间。

并且，光源控制部通过开启光源来执行预热工作，光射出控制部能够以输入用于测定部位的焦点调整及束扫描的信号的方式进行控制。

并且，当检测到光源的温度上升至预设温度以上或光源的功率等级降低至预设值以下时，光源控制部可调节向光源供给的电流。

并且，当光源的温度上升至预设温度以上时，光源控制部可提供警告通知或关闭光源的电源。

并且，光分离器、基准光路仪、样品光路仪、光源及检测部之间的光纤使得长度在预设值以内并能够以排除连接器的熔接(splicing)方式连接。

并且，将电路部的光源控制部和光学部的光源包括在内的光源部能够以使得构成内部的芯片能够实现顺畅的热传导的方式形成凹凸形状的表面结构。

并且，通过与使用人员终端联动来显示利用电池内置方式的一体型手提光学相干层析成像装置拍摄的光学相干层析成像数据的方法包括：步骤(a)，电池内置方式的一体型手提光学相干层析成像装置生成光学相干层析成像数据并向使用人员终端传输光学相干层析成像数据；步骤(b)，接收光学相干层析成像数据的使用人员终端通过设置在使用人员终端的显示模块输出光学相干层析成像数据，通过与已从使用人员接收到的使用对象信息进行映射来存储光学相干层析成像数据，电池内置方式的一体型手提光学相干层析成像装置可包括：光学部，设置在一体型壳体内部的一个区域；电路部，设置在一体型壳体内部的另一个区域，用于光学部的信号处理及装置的管理；以及电源部，通过内置电池来向光学部和电路部供电，安装在一体型壳体内部。

有益效果

根据本发明的一实施例，可通过提供使得便携性最大化的一体型光学相干层析成像设备来提高光学相干层析成像技术的效用价值。

能够在手提或移动环境中使用的本发明的一体型光学相干层析成像系统可通过降低高昂的设置成本和空间可及性的限制来为本技术的广泛普及奠定基础。并且，若以本发明为基础来研发还可适用于除眼科、心血管之外的皮肤科、妇科等的新形态的设备，则将进一步扩张本技术的效用性。

附图说明

图1为示出现有的光学相干层析成像系统的结构的示例图。

图2为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置的结构的图。

图3为示出本发明一实施例的光学部的结构的图。

图4为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置的电路部的结构的图。

图5为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置进入待机模式的过程的工作流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例，以便本发明所属技术领域的普通技术人员轻松实施本发明。但是，本发明能够以多种不同的实施方式实现，并不限定于在此说明的实施例。而且，为了明确说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，并在本说明书全文内容中对类似的部分赋予了类似的附图标记。

在说明书全文中，当表示某一部分与其他部分相“连接”时，这不仅意味着“直接连接”的情况，还可包括在其中间以留有其他元件的方式“电连接”的情况。并且，当表示某一部分“包括”其他结构要素时，除非存在特别相反的记载，否则意味着还可包括其他结构要素，而并非排除其他结构要素，应当理解成并不预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件、它们的组合的存在或附加可能性。

以下实施例的详细说明仅用于理解本发明，并不限制本发明的发明要求保护范围。因此，执行与本发明相同的功能并在相同范围内的发明也属于本发明的发明要求保护范围。

图2为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置1的结构的图。

参照图2，手提光学相干层析成像装置1可包括电路部110、光学部120、电源部130。

光学相干层析成像装置1以能够体现手提形态的方式形成一体型，电路部110、光学部120及电源部130收纳在一体型壳体内，可在壳体的外部面形成有用于使用人员能够抓取手提光学相干层析成像装置1的把手形状。把手的形状及大小与电视(TV)遥控器类似，因此可使得便携性最大化。

并且，在一体型壳体中，形成把手的周围形成有用于操作手提光学相干层析成像装置1的操作部，上述操作部以推动方式或切换方式的按钮体现，也能够以小型触摸屏形态体现。

在此情况下，根据追加实施例，可包括用于显示手提光学相干层析成像装置1的工作状态或获取信息的小型液晶屏幕，上述小型液晶屏幕可以与构成电路部110的用户界面控制部相连接。

在手提光学相干层析成像装置1的一体型壳体内部的一个区域设置有光学部120，在另一区域设置有用于光学部120的信号处理及电源管理的电路部110。并且，在剩余区域设置有用于向电路部110与光学部120供电的电源部130。

以下对此详细说明，除与光学部120紧密连接的部分外，电路部110形成沿着一方向延伸的板形状，当光学部120主要以几何光学仪体现时，光学部120的长度小于电路部110的长度，形成比电路部110厚的长方体形状。

因此，可在一体型壳体的一侧配置有光射出部，上述光射出部用于射出穿过光学部120的光，可在另一侧配置有光源部，上述光源部用于向光学部120供给光源。即，当光学部120配置在一体型壳体的内部一侧时，电路部110在平面上占据一体型壳体的内部空间，电路部110可以与光学部120重叠配置在一体型壳体的内部空间，而电源部130可配置在剩余空间。在此情况下，光源部可通过电线与电路部110相连接。

在此情况下，可在光源部的内部设置凹凸形状的散热板，上述散热板用于降低因导入光源电力而上升的温度，除此之外，构成电路部110或光学部120的各个模块也能够以可实现顺畅的热传导的方式形成凹凸形状的表面结构。

电路部110由电路板构成，可起到整体控制手提光学相干层析成像装置1的作用，对此的详细说明将通过图4进行。

光学部120由光源部、干涉仪、检测部、束流扫描器等的光学部件构成，其中的一部分可起到现有的光学相干层析成像装置所具有的探针端的作用。并且，光学部120的详细说明将通过图3进行。

电源部130可起到向手提光学相干层析成像装置1的各个部分供电的作用，并且，可通过如下的电池形式体现，即，无需利用外部的电源，仅利用预先内置的电源进行驱动。由此，可实现用于手提或移动的光学相干层析成像装置，而并非与额外的外部设备进行有线连接。

因此，当电源耗尽时，可通过更换电池或额外的充电插槽(或安装支架(cradle)的结构)来从外部电源对内置电池进行充电。

并且，还可包括光学相干层析成像托架等追加性机械物，用于手提光学相干层析成像装置1的追加性装饰结构并不限制本发明的范围。

在此情况下，当因使用人员的手抖等而难以进行测定，或者，当受试人员在没有测定人员的情况下直接进行测定时，可利用光学相干层析成像托架。在此情况下，如同现有的智能终端的自拍杆，光学相干层析成像托架通过无线或有线的方式与手提光学相干层析成像装置1相连接，从而可通过光学相干层析成像托架下达用于使得手提光学相干层析成像装置1工作的工作指令。例如，不仅可操作拍摄的开始与结束，为了在测定部位上准确对准光学相干层析成像所射出的光的部分，可执行如下操作，即，移动与光学相干层析成像托架相结合的手提光学相干层析成像装置1的位置等。除此之外，本发明还可包括关节部，上述关节部可通过与光学相干层析成像托架相结合来对手提光学相干层析成像装置1的电池进行充电或准确对准受试人员的测定部位。

并且，作为使用人员徒手抓取使用的装置，手提光学相干层析成像装置1被设计成能够承受掉落或冲击等，应以顺畅地进行热量释放的方式体现。在此情况下，以顺畅地进行设备内部的热量释放的方式在一体型壳体的一侧面形成热量释放口来使得设备内部的空气与外部进行循环，或者，还可通过设置冷却风扇来以启动风扇的方式降低设备内部的温度。

根据追加实施例，手提光学相干层析成像装置1可因频繁的测定而在光射出部引起污染。因此，还可通过设置可更换的壳体来形成在使用预设时间后更换受污染壳体的结构。

根据另一实施例，在手提光学相干层析成像装置1的一体型壳体的外部设置有与电路部110相连接的自身显示板(display panel)。由此，当使用人员使用手提光学相干层析成像装置1时，可引导指示事项或显示基本工作状况，除此之外，还可再生简单的光学相干层析成像影像。并且，当显示板为输入输出触摸屏时，可通过与用户界面控制部370相连接来起到相当于操作部的输入装置的作用。

图3为示出本发明一实施例的光学部的结构的图。

参照图3，光学部120可包括：光源部210；检测部220，用于在干涉仪230的光干扰信号中检测从样品(生物组织)产生的信号；以及干涉仪230，用于引起光干扰效果。其中，干涉仪230包括：光分离器260，用于将从光源部210照射的光一分为二并将返回的光射向检测部方向；基准光路仪240，通过基准镜反射从光分离器260分离的光中的一个并再次向光分离器260传输；样品光路仪250，在使得在光分离器260分离的光中的另一个入射至样品(生物组织)后，向光分离器260传输返回的光，样品光路仪250的末端以上述光学部120为基准来位于朝向欲诊断的生物组织方向。

在现有的光学相干层析成像装置中，样品光路仪250设置在探针端，通过光纤与光分离器260相连接，上述光纤与连接到电路部的电线一同被电缆(或金属丝)所围绕。并且，基准光路仪240与样品光路仪250设置在探针端，通过电缆与光分离器260相连接，或者，可体现成如下形态，即，基准光路仪240、样品光路仪250、光分离器260均设置在探针端，通过电缆与光源部210及检测部220相连接。

但是，由于本发明需以适用于手提的大小体现，因此，光分离器、基准光路仪、样品光路仪、光源及检测部等多个模块需以密集方式接近预设面积(例如，10cm以内的面积)设置。因此，连接各个模块的光缆也需以熔接(splicing)的方式连接，而并非使用额外的连接器，除非特别需要光输出或偏光控制等，否则应去除连接器并仅保留熔接所需的最小长度(10cm以内)。

另一方面，光学相干层析成像技术利用了多普勒效应，即使没有造影剂也可进行血管造影，在此情况下，所施加的光信号的位相在拍摄血管层面上可起到非常重要的要素作用。当通过电缆(光纤)连接的部位出现晃动时，现有的光学相干层析成像因光信号的位相出现变化而降低所拍摄的血管的精确度。但是，在本发明中，由于连接光学部120的各个结构的光纤的长度较短且固定在设备的内部，因此，当拍摄组织时，可提高精确度。当然，根据欲测定的样品(生物组织)的形态也可形成如下结构，即，通过光纤将光射出部的样品光路仪250的末端伸长来形成最大限度靠近样品的结构(例如，可形成规定长度，如同腹腔镜或内窥镜的形态)。

并且，根据选择性实施例，可通过使得各个结构直接接触来去除光纤，可通过导入小型光学部件或直接光学器来实现光学相干层析成像装置1的小型化及廉价化。

图4为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置1的电路部的结构的图。

参照图4，电路部110由电路板组成，设置在手提光学相干层析成像装置1内部，可包括中央处理部310、光射出控制部320、检测电路部330、光源控制部340、电源控制部350、通信处理部360、用户界面(user interface)控制部370。

首先，光源控制部340通过中央处理部310的控制开启或关闭设置在光源部210内的光源或调节功率等级。并且，可监控光源周围部的温度或功率等级并检测设备的稳定性等。

在此情况下，详细说明之前简单记述的光源部210的温度控制，可使用通常使用的热电冷却器(TEC，thermoelectric cooler)或简单的空冷(air cooling)方式。

并且，设置光源的部分以能够实现顺畅的热传导的方式与产生最多热量的芯片(chip)附近相接触(根据需求，可使用导热膏(thermal grease)等)。并且，为了最大限度地扩张与空气之间的接触面，形成散热板等的具有多个凹凸的表面结构。

最终，光源部210通过形成实现顺畅的空气流动的结构来使得设备内部的热量向外部排出，光源控制部340监控这种过程是否顺利进行。

光射出控制部320控制束流扫描器(beam scanner)模块，上述束流扫描器模块用于切换光射出部的光的方向，除此之外，当设置电机等的附加驱动部时，光射出控制部320也可控制附加驱动部。在此情况下，考虑到手提设备通过电池进行工作，控制驱动的电路应以低功率进行驱动。

检测电路部330具有如下作用，即，可通过中央处理部310的指示将光信号转换为电信号并向中央处理部310传输。

在手提或移动环境下，为了减少电池的电源消耗，光源部210应以低功率工作，因此，构成高灵敏度的检测电路部330显得尤为重要。

因此，本发明的手提光学相干层析成像装置1在使得光学仪的大小最小化的同时应使得与检测部220相结合的检测电路部330的自身大小实现小型化。并且，电路应具有从内置在电源部130的电池接收电源并进行工作的结构。

首先，为了减少不必要的电力消耗，当未收到来自使用人员的追加指令或设备并未工作的状态超过预设时间(例如，1分钟)时，中央处理部310通过操作电源控制部350来将设备切换为待机模式(standby mode)并停止设备。在此情况下，若恢复操作，则备份在进入待机模式之前的当前设定值，以便继续进行进入待机模式之前的操作。为此，需以在进入待机模式之后也能够维持设定值的方式在必要部件中维持接通电源。

在此情况下，若待机模式持续预设时间，则中央处理部310判断使用人员停止使用手提光学相干层析成像装置1并断开电源。

并且，当控制光源控制部340来从用户界面控制部370通过按钮等输入通知测定开始的信号时，在开始检测信号之前，可在预设的预热时间(warm-up)期间，预先开启光源部210，在结束测定的情况下，可立即自动关闭光源部210的光源，通过构建这种程序来降低电力消耗。

在此情况下，预热时间是指从打开光源后直到光源的功率值回到预设范围以内的值为止所消耗的时间。

并且，当光源控制部340通过使得光源部210的光源开启而执行预热工作时，中央处理部310通过控制光射出控制部320来控制成调节测定部位的焦点并输入用于光扫描的信号。

在此情况下，中央处理部310监控手提光学相干层析成像装置的1的整体状态，同时判断设备是否出现异常。例如，监控使用过程中的设备内部的温度并以维持在适当范围内的方式调节冷却风扇或热电冷却器(TEC，thermoelectric cooler)。在此情况下，当使用时间超过规定水平以上而导致因温度上升并引起光输出等级降低时，可执行追加导入电流的步骤，即，将功率等级增加到允许范围内的某个水平。

相反，当温度上升至功率等级脱离调节范围的程度时，可包括如下步骤，即，向使用人员发送警告信息或强制性地关闭光源部210。

并且，中央处理部310对从检测电路部330传输的信号执行用于生成光学相干层析成像影像的信号处理，同时通过通信处理部360与其他设备收发信号，可通过用户界面控制部370接收在按钮或触摸屏执行的输入信号。并且，可管理整体系统，例如，通过扬声器或发光二极管(LED)显示器显示的工作过程或通过显示器与使用人员进行的沟通等。

电源控制部350作为仅存在于本发明的手提或移动光学相干层析成像装置1的特征，系统整体通过电池驱动，因此，在待机模式下将关闭未使用的模块，当长时间不使用时，将系统切换为睡眠模式或自动关闭，从而执行电源管理。

通信处理部360具有如下作用，即，设定预设的外部设备和通信通道，通过中央处理部310的指示进行控制或向外部传输光学相干层析成像相关信号，或者，向中央处理部310传输从外部传输的信号。

例如，在手提光学相干层析成像装置1通过与使用人员终端进行联动来显示光学相干层析成像数据的过程中，首先，通过通信处理部360向使用人员终端传输手提光学相干层析成像装置1生成的光学相干层析成像数据，接收光学相干层析成像数据的使用人员终端通过设置在使用人员终端的显示模块向使用人员实时或在之后提供光学相干层析成像数据或能够与已从使用人员接收到的使用对象信息进行映射来存储光学相干层析成像数据。在此情况下，使用人员终端还可包括光学相干层析成像数据的影像处理及回放(replay)功能，也可管理受试人员的信息及履历。

用户界面控制部370用于与多个用户界面模块收发信号，上述用户界面模块包括按钮、触摸屏、扬声器、发光二极管显示器、显示器等。

根据追加实施例，可在手提光学相干层析成像装置1的内部包括具有照明功能的摄像机。这种结构具有共享光射出部的光入射路径，因此可实时获取欲测定部分的表面影像并传输到中央处理部310，从而有利于轻松查找测定部位。并且，与通过检测电路部330测定的光学相干层析成像信号一同进行位置整合(co-registration)，从而可对测定部位进行精密分析。

图5为示出本发明一实施例的手提光学相干层析成像装置1进入待机模式的过程的工作流程图。

参照图5，为了进入待机模式，手提光学相干层析成像装置1应在预设时间期间不接收额外的操作指令(步骤S510)。

在手提光学相干层析成像装置1工作的情况下，若使用人员在预设时间期间并未进行操作，则中央处理部310通过对其进行识别来切换为待机模式。

在此情况下，根据追加实施例，使用人员可调节直到进入待机模式为止的所需待机时间。

经过步骤S510后，手提光学相干层析成像装置1将存储当前状态(步骤S520)。

这种方式具有如下效果，即，当使用人员因暂时离开等原因而再次操作已进入待机模式的手提光学相干层析成像装置1时，可快速将其复原至原来的状态并继续之前的工作。

若完成当前状态的存储，则切断除一部分模块之外的电源后将进入待机模式(步骤S530)。

在此情况下，将切断光学部120或电路部110的一部分模块的电源。但是，由于未完全关闭装置，因此，将向中央处理部310、用户界面控制部370、电源控制部350等一部分模块持续供电，从而维持着可随时对使用人员的操作指令作出反应的状态。

并且，根据追加实施例，当待机模式持续到预设时间时，电路部110还可判断为使用人员已完成工作，从而完全关闭手提光学相干层析成像装置1的电源。

上述说明仅为本发明的示例，应当理解的是，本发明所属技术领域的普通技术人员可在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下，轻松变形成其他具体实施方式。因此，以上记述的多个实施例在所有层面上仅为示例，并不具有限制性含义。例如，以单一型说明的各个结构要素可分散实施，同样，以分散型说明的多个结构要素也能够以结合的形态实施。

本发明的范围由发明要求保护范围来体现，而并不由上述详细说明来体现，从发明要求保护范围的含义、范围及等同技术方案中导出的所有变更或变形实施方式均属于本发明的范围。