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KR20150051293A - 광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브와 의료 기기 - Google Patents

광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브와 의료 기기 Download PDF

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KR20150051293A
KR20150051293A KR1020130132528A KR20130132528A KR20150051293A KR 20150051293 A KR20150051293 A KR 20150051293A KR 1020130132528 A KR1020130132528 A KR 1020130132528A KR 20130132528 A KR20130132528 A KR 20130132528A KR 20150051293 A KR20150051293 A KR 20150051293A
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KR
South Korea
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region
light
refractive index
fluid
optical
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Abandoned
Application number
KR1020130132528A
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English (en)
Inventor
이승완
김운배
이은성
장종현
최민석
최현
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US14/475,072 priority patent/US10349835B2/en
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Abstract

광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브 및 의료 기기를 제공한다. 본 광 프로브는 체강 내로 삽입 가능한 프로브 바디 및 프로브 바디내에 배치되며, 제1 굴절률을 갖는 고체 물질로 형성된 제1 영역과 상기 제1 영역과 함께 계면을 형성하며 유체가 유입 가능한 공간인 제2 영역을 포함하는 광 스위칭부를 포함하고, 광 스위칭부는 상기 제2 영역에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 입사된 광의 진행 경로를 변경시킨다.

Description

광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브와 의료 기기{Optical probe and Medical imaging apparatus comprising the same}
본 개시는 광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브 및 이를 포함한 의료 기기에 관한 것이다.
의료 영상 분야에서 기존의 MRI, CT, 초음파 등의 이미징 기술은 피부를 관통하여 내부 단층을 촬영할 수 있지만 해상도가 낮아 사이즈가 작은 조기 암의 검출은 불가능하다. 반면 최근에 소개된 OCT (optical coherence tomography), OCM (optical coherence microscopy), PAT (photoacoustic tomography) 기술은 기존 방법과 달리 광을 이용하기 때문에 피부속 침투 깊이는 1~2 mm (OCT 경우), 30~50 mm (PAT 경우)로 낮지만 해상도가 초음파의 10배 정도로 높아 초기암의 진단에 유용할 것으로 기대된다.
전방 뷰 또는 스캔 뷰 방식을 이용하기 위해 광의 경로를 변경시킬 수 있는 광 스위칭 소자, 이를 포함한 광 프로브 및 의료 기기를 제공한다.
일 유형에 따르는 광 프로브는, 체강 내로 삽입 가능한 프로브 바디; 및 상기 프로브 바디내에 배치되며, 제1 굴절률을 갖는 고체 물질로 형성된 제1 영역과 상기 제1 영역과 함께 계면을 형성하며 유체가 유입 가능한 공간인 제2 영역을 포함하는 광 스위칭부를 포함하고, 상기 광 스위칭부는 상기 제2 영역에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 입사된 광의 진행 경로를 변경시킨다.
그리고, 상기 계면은 상기 프로브 바디의 길이 방향으로 테이퍼진 형상을 포함한다.
또한, 상기 계면은, 상기 프로브 바디의 중심축을 기준으로 대칭될 수 있다.
그리고, 상기 광 스위칭부에 광을 전달하는 광 파이버;를 더 포함하고, 상기 계면의 폭은 상기 광 파이버에 가까울수록 좁아질 수 있다.
또한, 상기 계면과 상기 프로브 바디의 중심축간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면에서 전반사의 임계각이다.)이하일 수 있다.
그리고, 상기 광 스위칭부는, 상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 광은 상기 프로브 바디의 길이 방향으로 진행하고, 상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 광의 적어도 일부는 상기 프로브 바디의 측방향으로 진행할 수 있다.
또한, 상기 제2 영역은 상기 계면과 마주하는 투명 플레이트에 의해 형성될 수 있다.
그리고, 상기 계면과 상기 투명 플레이트 사이에는 상기 유체를 상기 제2 영역으로 유출입시키는 개구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제1 영역의 면에 입사될 수 있다.
그리고, 상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제1 영역의 면에 수직하게 입사될 수 있다.
또한, 상기 제2 영역에는 상기 제1 굴절률을 갖는 제1 유체와 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체가 선택적으로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제1 유체는 투명 액체이고, 상기 제2 유체는 투명 기체일 수 있다.
또한, 상기 제2 유체는 상기 프로브 바디 내 유체와 동일할 수 있다.
그리고, 상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제2 영역의 면에 수직하게 입사될 수 있다.
또한, 상기 제2 영역에는 상기 제1 굴절률을 갖는 제3 유체와 상기 제1 굴절률보다 큰 제3 굴절률을 갖는 제4 유체가 선택적으로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제1 영역은, 플라스틱 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 투명한 고체로 형성될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 광 스위칭 소자는, 제1 굴절률을 갖는 고체 물질로 형성된 제1 영역; 및 상기 제1 영역과 함께 계면을 형성하고, 유체가 유입 가능한 공간인 제2 영역;을 포함하고, 상기 제2 영역에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 입사된 광의 진행 경로가 변경될 수 있다.
그리고, 상기 계면은 상기 제1 영역과 제2 영역을 가로지르는 방향으로 테이퍼진 형상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 가로지르는 중심 축을 기준으로 대칭될 수 있다.
그리고, 상기 계면과 상기 중심축간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면에서 전반사의 임계각이다.)이하일 수 있다.
또한, 상기 광 스위칭 소자는, 상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 입사된 광의 진행 경로를 변경시키지 않고, 상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 입사된 광의 진행 경로를 변경시킬 수 있다.
그리고, 상기 제2 영역은 상기 계면과 마주하는 투명 플레이트에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 영역에는 상기 제1 굴절률을 갖는 제1 유체와 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체가 선택적으로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 제1 유체는 투명 액체이고, 상기 제2 유체는 투명 기체일 수 있다.
한편, 다른 유형에 따르는 광 스위칭 소자는,제1 영역; 및 상기 제1 영역의 일부 영역과 접하며, 원뿔 형상의 미러;를 포함하고, 상기 미러에 입사되는지 여부에 따라 광의 진행 경로가 변경된다.
한편, 일 실시예에 따른 의료 기기는, 광을 발생시키는 광원; 및 앞서 기술한 광 프로브로서, 상기 광원에서 발생된 광을 대상체에 조사하는 광 프로브;를 포함한다.
그리고, 상기 광 프로브는 상기 대상체를 조명하고, 상기 의료 기기는 내시경일 수 있다.
또한, 상기 광원에서 발생된 광을 측정광과 참조광으로 분리하여 상기 측정광을 상기 광 프로브에 전달하고, 상기 측정광에 대응하는 응답광을 상기 광 프로브로부터 수신하는 광 스플리터;를 더 포함하고, 상기 의료 기기는 OCT(optical coherence tomography) 기술이 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 광 스위칭 소자는 유입되는 유체의 굴절률로 광의 진행 경로를 변경할 수 있다.
일 실시예에 따른 광 프로브 및 의료 기기는 상기한 광 스위칭 소자를 포함하고 있기 때문에 광 프로브의 전방에 배치된 대상체 뿐만 아니라, 측면에 배치된 대상체도 스캔할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 광 프로브는 다양한 종류의 장기에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광 프로브의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 광 스위칭부에 유입된 유체의 굴절률에 따른 광의 진행 경로를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 일 실시예에 따른 광 스위칭부의 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 광 프로브의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 광 스위칭부에 유입된 유체의 굴절률에 따른 광의 진행 경로를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 광 스캔부를 포함한 광 프로브를 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 광 스캔부에 채용될 수 있는 비대칭 구조물의 예시적인 구조를 보인다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 스캔부를 포함한 광 프로브를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 광 스캔부의 구체적인 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 의료 기기의 블록도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 다른 의료 기기의 블록도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 의료 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 광 프로브의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 광 프로브(100)는 체강 내로 삽입 가능한 프로브 바디(110) 및 프로브 바디(110)의 내부를 통해 전달받은 광의 진행 경로를 유입된 유체의 굴절률에 따라 변경시키는 광 스위칭부(120)를 포함한다.
프로브 바디(110) 중 적어도 일부는 체강 내로 삽입될 수 있다. 프로브 바디(110)의 내부는 빈 공간이 형성되어 있어, 광 스위칭부(110) 등이 배치될 수 있다. 그리하여, 프로브 바디(110)는 광을 체강 내의 대상체에 조사하거나 대상체로부터 반사된 신호(예를 들어, 광, 초음파 등)을 수신할 수 있다. 프로브 바디(110)는 프로브 바디(110)의 측부에도 광이 출사될 수 있도록 투명 물질로 형성될 수 있다. 프로브 바디(110)의 전체 영역이 투명 물질로 형성될 필요는 없으며, 광 스위칭부(120)와 인접한 프로브 바디(110)의 영역에만 투명 물질로 형성될 수 있다. 도면에는 광 스위칭부(120)가 프로브 바디(110)의 내부에 배치된다고 하였으나 이에 한정되지 않는다. 광 스위칭부(120)는 프로브 바디(110)의 전단에 배치될 수도 있다. 또는 광 스위칭부(120)는 복수 개의 프로브 바디의 사이에 배치될 수도 있다.
광 프로브(100)는 광 스위칭부(120)에 광을 전달하는 광 파이버(130)를 더 포함할 수 있다. 광 파이버(130)에서 전달되는 광은 레이저 광일 수 있다. 상기한 광 파이버(130)는 특정 영역에 고정되어 일정한 경로로 광을 출사할 수도 있고, 형태가 변형되어 다양한 경로로 광을 출사할 수도 있다. 광 파이버(130)의 광 스캔에 대해서는 후술하기로 한다.
광 스위칭부(120)는 제1 굴절률을 갖는 제1 영역(121)과 유체가 유입 가능한 제2 영역(123)을 포함할 수 있다. 제1 영역(121)은 제1 굴절률을 갖는 투명 고체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(121)은 플라스틱 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 제1 영역(121) 중 광 파이버(130)와 마주하는 면은 광 프로브(100)의 길이 방향(z축)에 대해 수직할 수 있다. 그리고, 제1 영역(121)과 제2 영역(123)간의 계면(120i)은 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 테이퍼진 형상일 수 있다. 예를 들어, 계면(120i)의 폭은 광 파이버(130)에 가까울수록 좁아질 수 있다 상기한 계면(120i)은 광 파이버(130)를 향하는 뿔형일 수도 있다. 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)과 수직한 평면(xy평면)에서의 계면(120i)에 대한 단면은 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 계면(120i)은 프로브 바디(110)의 중심축(Z)을 기준으로 대칭될 수 있다.
제2 영역(123)은 계면(120i) 및 계면(120i)과 마주하는 투명 플레이트(125)에 의해 형성된 공간일 수 있다. 경우에 따라서는 계면(120i)과 투명 플레이트(125)를 연결시키는 연결 부재가 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 계면(120i), 투명 플레이트(125) 및 계면(120i)과 투명 플레이트(125)를 연결시키는 프로브 바디(110)의 일부 영역이 제2 영역(123)인 공간을 형성할 수도 있다. 그리고, 제2 영역(123)에는 유체가 유출입되는 적어도 하나의 개구(123h)를 포함할 수 있다. 상기한 개구(123h)는 유로를 통해 유체 저장소(미도시)와 연결될 수 있다. 그리하여, 상기한 제2 영역(123)에는 굴절률이 다른 복수 개의 유체가 선택적으로 유입될 수 있다. 복수 개의 유체는 서로 혼합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 하나의 유체는 극성 액체일 수도 있고, 다른 유체는 기체 또는 비극성 액체일 수도 있다. 상기한 유체들은 투광성일 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(123)에는 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체 및 제1 굴절룰과 다른 굴절률을 갖는 유체가 선택적으로 유입될 수도 있다.
그리고, 광 프로브(100)는 광 파이버(130)와 광 스위칭부(120)사이에 광 파이버(130)에서 방출되는 광을 광 스위칭부(120)에 수직하게 입사시키는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이가 더 배치될 수 있다. 상기한 렌즈 어레이는 콜레이메이터 또는 GRIN(graded index) 렌즈 등을 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 광 스위칭부(120)에 유입된 유체의 굴절률에 따른 광의 진행 경로를 도시한 도면이다. 제2 영역(123)에는 제1 굴절률을 갖는 제1 유체(F1)가 유입될 수 있다. 상기한 제1 유체(F1)는 투명한 액체일 수 있다. 그러면, 제1 영역(121)과 제2 영역(123)은 제1 굴절률인 동일한 굴절률의 물질로 채워져 있기 때문에, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 영역(121)을 입사한 광은 제1 및 제2 영역(121, 123)을 순차적으로 투과하여 광 프로브(100)의 길이 방향(z축)으로 진행하게 된다. 다시 말하면, 광 스위칭부로 입사된 광은 광 진행 경로가 변경되지 않는다. 그러나, 제2 영역(123)에 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체(F2)가 유입될 수도 있다. 상기한 제2 유체(F2)는 광 프로브(100) 내의 유체와와 동일한 유체일 수도 있고, 투명한 기체일 수도 있다. 예를 들어, 공기일 수도 있다. 제1 영역(121)과 제2 영역(123)은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질로 채워져 있기 때문에 제1 영역(121)을 입사한 광의 적어도 일부는 제1 영역(121)과 제2 영역(123)간의 계면(120i)에서 반사될 수 있다. 특히, 스넬의 법칙에 의한 전반사 조건을 만족시킨다면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 계면(120i)에 입사된 광은 계면(120i)에서 전반사되어 광 프로브(100)의 측방향으로 방출되도록 광의 진행 경로가 변경될 수 있다. 예를 들어, 광 프로브(100)의 길이 방향(z축)과 나란한 방향으로의 계면(120i)이 직선일 때, 계면(120i)과 프로브 바디(110)의 중심축(Z)간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면(120i)에서 전반사의 임계각이다.)이하일 수 있다.
이와 같이, 광 스위칭부(120)는 제2 영역(123)에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 광을 광 프로브(100)의 길이 방향(z축)으로 출사시키기도 하고, 광 프로브(100)의 측 방향으로 출사시키기도 한다. 그리하여, 일 실시예에 따른 광 프로브(100)는 전방 뷰 방식을 적용할 수도 있고, 측방 뷰 방식을 적용할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d는 일 실시예에 따른 광 스위칭부의 변형예를 도시한 도면이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)과 나란한 방향으로의 계면(310i)은 곡선일 수 있다. 예를 들어, 계면(310i)의 접선과 프로브 바디(110)의 중심축간의 사이각(θ)은 계면(310i)이 중심축(Z)에 가까울수록 커질 수 있다. 그리하여, 제2 영역(313)에 제1 굴절률과 동일한 제1 유체(F1)가 유입되면 광 스위칭부(310)는 광을 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 출사시키지만, 제2 영역(313)에 제1 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제2 유체(F2)가 유입되면, 광 스위칭부(310)는 입사된 광의 위치에 따라 광을 프로브의 길이 방향(z축)으로 출사시키거나 프로브 바디의 측방향으로 출사시킬 수 있다. 예를 들어, 계면(120i)의 접선과 프로브 바디(110)의 중심축간의 사이각(θ)은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면(310i)에서 전반사의 임계각이다.)이하인 영역에서 전반사에 의해 광은 프로브 바디(110)의 측방향으로 출사되고, 예를 들어, 계면(310i)의 접선과 프로브 바디(110)의 중심축간의 사이각은 90-θi를 초과하는 영역에서 광은 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 출사된다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 광이 출사되는 프로브 바디(110)의 측부 영역에는 외부로 출사되는 광을 포커싱시키는 광 포커싱부(327)가 더 배치될 수 있다. 상기한 광 포커싱부(327)는 볼록 렌즈, 튜브형 렌즈 등일 수 있다. 또는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 광 스위칭부(330)는 제1 영역(331)과 광 포커싱부(337)가 일체형으로 구현될 수도 있다. 도 3c에서는 제2 영역(333)에 유체가 유출입되는 개구가 미도시되어 있다.
또는, 도 3d에 도시한 바와 같이, 광 파이버(340)는 광을 평행하게 만드는 소재로 형성될 수 있다. 그리고, 스위칭부(350)는 중심에 작은 원뿔 형상의 미러(354)를 포함할 수 있다. 원뿔 형상의 미러(354)의 경계에는 반사율이 높은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 스위칭부(350)는 제1 영역(352)과 제2 영역인 원뿔 형상의 미러(354)로 구성될 수 있다. 미러(354)는 제1 영역(352)의 일부 영역에만 접할 수 있다. 구체적으로, 미러(354) 중 원뿔 형상의 측부만 제1 영역(352)과 접할 수 있다. 또한, 광 프로브는 광 프로브의 내부에 제1 광 포커싱부(362) 및 광 프로브의 측부에 제2 광 포커싱부(364)를 더 포함할 수 있다. 그리하여, 제1 영역(352)을 통과하여 원뿔 형상의 미러(354)로 입사되 광은 반사되어 프로브 바디(110)의 측 방향으로 진행하고, 제1 영역(352)만을 통과한 광은 광 프로브의 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 출사된다.
도 4는 다른 실시예에 따른 광 프로브의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다. 도 1과 비교하면, 도 4의 광 스위칭부(420)는 제1 영역(421)과 제2 영역(423)간의 위치가 서로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 도 4의 광 스위칭부(420)는 광 진행 경로를 기준으로 유체가 유입 가능한 제2 영역(423) 및 제1 굴절률을 갖는 제1 영역(421)이 순차적으로 배치될 수 있다. 그리하여, 광 파이버(430)에서 전달된 광은 제2 영역(423)에 입사되고 제1 영역(421)과 제2 영역(423)간의 굴절률 차에 따라 광 프로브(100)의 길이 방향(z축)으로 진행할 수도 있고, 광 프로브(100)의 측방향으로 진행할 수도 있다.
구체적으로, 제1 영역(421)은 제1 굴절률을 갖는 투명 고체 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(421)은 플라스틱 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 제1 영역(421)과 제2 영역(423)과의 계면(420i)은 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 테이퍼진 형상일 수 있다. 예를 들어, 계면(420i)의 폭은 광 파이버(430)에 가까울수록 좁아질 수 있다 상기한 계면(420i)은 광 파이버(430)을 향하여 뿔형일 수도 있다. 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)과 수직한 방향으로의 계면(420i)에 대한 단면은 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 계면(420i)은 프로브 바디(110)의 중심축(Z)을 기준으로 대칭될 수 있다.
제2 영역(423)은 계면(420i) 및 계면(420i)과 마주하는 투명 플레이트(425)에 의해 형성된 공간일 수 있다. 투명 플레이트(425)는 계면(420i)과 광 파이버(430) 사이에 배치되어 광 파이버(430)에서 전달된 광을 제2 영역(423)으로 투과시킨다. 투명 플레이트(425)는 광이 수직하게 입사되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제1 영역(421) 중 계면(420i)과 마주하는 면(421S)은 투명 플레이트(425)와 나란할 수 있다.
경우에 따라서는 계면(420i)과 투명 플레이트(425)를 연결시키는 연결 부재가 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 계면(420i), 투명 플레이트(425) 및 계면(420i)과 투명 플레이트(425)를 연결시키는 프로브 바디(110)의 일부 영역이 제2 영역(423)인 공간을 형성할 수도 있다. 그리고, 제2 영역(423)에는 유체가 유출입되는 적어도 하나의 개구(423h)를 포함할 수 있다. 상기한 개구(423h)는 유로를 통해 유체 저장소(미도시)와 연결될 수 있다. 그리하여, 상기한 제2 영역(423)에는 굴절률이 다른 복수 개의 유체가 선택적으로 유입될 수 있다. 복수 개의 유체는 서로 혼합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 하나의 유체는 극성 액체일 수도 있고, 다른 유체는 기체 또는 비극성 액체일 수도 있다. 상기한 유체들은 투광성일 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(423)에는 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체 및 제1 굴절룰과 다른 굴절률을 갖는 유체가 선택적으로 유입될 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 광 스위칭부(420)에 유입된 유체의 굴절률에 따른 광의 진행 경로를 도시한 도면이다. 제2 영역(423)에는 제1 굴절률을 갖는 제1 유체(F1)가 유입될 수 있다. 상기한 제1 유체(F1)는 투명한 액체일 수 있다. 그러면, 제1 영역(421)과 제2 영역(423)은 제1 굴절률인 동일한 굴절률의 물질로 채워져 있기 때문에, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 영역(423)을 입사한 광은 제2 및 제1 영역(423, 421)을 순차적으로 투과하여 프로브 바디(110)의 길이 방향(z축)으로 진행하게 된다.
제2 영역(423)에 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체(F2)가 유입될 수도 있다. 상기한 제2 유체(F2)는 투명한 기체일 수 있으며, 광 프로브(400) 내의 기체와 동일한 기체일 수도 있다. 예를 들어, 공기일 수도 있다. 그러면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 영역(423)을 입사한 광은 제1 영역(421)과 제2 영역(423)간의 계면(420i)에서 일부는 투과하여 광 프로브(400)의 길이 방향(z축)으로 진행하여 프로브 바디(110)의 전방향으로 출사될 수 있다. 그리고 일부는 계면(420i)에서 반사하여 프로브 바디(110)의 측방향으로 출사될 수 있다.
또한, 제2 영역(423)에는 제1 굴절률보다 큰 제3 굴절률을 갖는 제3 유체(F3)가 유입될 수도 있다. 상기한 제3 유체(F3)는 투명한 액체일 수 있다. 제1 영역(421)과 제2 영역(423)은 서로 다른 굴절률을 갖는 물질로 채워져 있기 때문에 제2 영역(423)을 입사한 광은 제1 영역(421)과 제2 영역(423)간의 계면(420i)에서 반사될 수 있다. 특히, 스넬의 법칙에 의한 전반사 조건을 만족시킨다면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 계면(420i)에 입사된 광은 계면(420i)에서 전반사되어 프로브 바디(110)의 측방향으로 출사될 수도 있다. 예를 들어, 계면(420i)의 접선과 프로브 바디(110)의 중심축간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면(420i)에서 전반사의 임계각이다.)이하일 경우, 광은 계면(420i)에서 전반사되어 프로브 바디(110)의 측방향으로 출사될 수 있다.
이와 같이, 광 스위칭부(420)는 제2 영역(423)에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 광의 진행 경로를 변경시킬 수 있다. 그리하여, 실시예에 따른 광 프로브(400)는 전방 뷰 방식 및 측방 뷰 방식이 선택적으로 적용될 수도 있고, 전방 뷰와 측방 뷰이 동시에 적용될 수도 있다. 앞서 기술한 광 스위칭부(120, 310, 320, 330, 420)는 별도의 소자로 제조되어 광 프로브에 장착될 수 있음은 물론이다.
한편, 일 실시예에 따른 광 프로브를 1차원 또는 2차원으로 광을 스캔할 수 있는 광 스캔 소자(또는 광 스캔부)를 더 포함할 수 있으며, 광 프로브 자체의 위치가 변경되지 않으면서 광 스캔부가 광 조사 위치를 변경시킬 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 광 스캔부를 포함한 광 프로브(600)를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 프로브 바디(110) 내에는 광 스위칭부(620)에 광을 전달하는 광 스캔부(630)가 배치될 수 있다. 광 스캔부(630)는 광 파이버(130), 광 파이버(130)를 구동하는 액츄에이터(633)와, 광 파이버(130) 의 일측에 장착된 비대칭 구조물(635)을 포함한다.
광 스캔부(630)는 광 파이버(130)의 변형을 유도하여 광을 필요한 영역에 스캐닝하는 방식을 사용하며, 이를 위해, 액츄에이터(633)는 광 파이버(130)의 일단이 두 방향, 예를 들어, x방향 및 y방향으로 변형될 수 있도록 2축 구동하도록 구성된다. 액츄에이터(633)는 예를 들어, 전기적 신호에 따라 변형이 일어나는 압전 물질을 이용한 피에조 액츄에이터로 구성될 수 있다.
비대칭 구조물(635)은 광 파이버(130)를 구동함에 있어, 두 축방향의 공진 주파수를 분리하기 위해 제시되는 것이다. 광 파이버(130)를 구동하여 스캐닝 동작을 수행할 때, 최대의 효율을 얻기 위해 액츄에이터(633)는 파이버-액츄에이터 시스템의 공진 주파수 또는 이와 인접한 주파수 영역에서 광 파이버(130)를 구동한다. 이하에서, '파이버-액츄에이터 시스템'이라 함은 액츄에이터 및 액츄에이터에 의해 구동되는 모든 구조물, 예를 들어, 광파이버와 이에 결합된 비대칭 구조물을 포함하는 것이다. 파이버-액츄에이터 시스템의 공진 주파수는 굽힘 모멘트(bending moment of inertia)에 비례하므로 두 축 방향의 굽힘 모멘트를 다르게 하여 두 축 방향의 공진주파수를 다르게 할 수 있다. 이를 고려하여, 본 실시예에서는 두 축 방향의 굽힘 모멘트를 다르게 할 수 있는 형태의 비대칭 구조물(635)을 광 파이버(130)에 장착하여, 두 축방향의 공진 주파수를 서로 다르게 하고 있다. 비대칭 구조물(635)은 도시된 바와 같이, 광 파이버(130)에 용이하게 설치될 수 있도록 광 파이버(130)가 끼워지는 홀 또는 홈을 구비할 수 있으며, 또한, 두 축 방향의 공진 주파수를 원하는 값으로 맞출 수 있도록 적절한 재질과 형상을 가질 수 있다. 또한, 도면에는 광 파이버(130)에 하나의 비대칭 구조물(635)이 장착된 것으로 나타나 있으나, 이는 예시적인 것이고, 비대칭 구조물(635)이 복수개 구비되는 것도 가능하다.
도 7은 도 6의 광 스캔부에 채용될 수 있는 비대칭 구조물의 예시적인 구조를 보인다.
비대칭 구조물(635)은 중심부를 관통하는 관통홀(H)이 형성된 원기둥 형태의 상면 일부가 식각된 형상을 갖는다. 관통홀(H)이 형성된 원기둥(635a) 위로 잘린 부채꼴 형상의 기둥(635b)이 돌출된 형태를 갖는다. 잘린 부채꼴 형상의 기둥(635b)의 부채꼴 각도나 두께는 구현하고자 하는 두 축 방향의 공진 주파수의 구체적인 값을 고려하여 정할 수 있다.
도 7의 비대칭 구조물(635)은 단면은 대칭성을 가지는 형상으로 하고 그 두께를 일정하지 않게 하여, 두 축 방향의 굽힘 모멘트를 다르게 하는 예시적인 구조로 제시되는 것이다. 한편, 단면을 비대칭성을 가지는 형상으로 하고 그 두께는 일정하게 하여 두 축 방향의 굽힘 모멘트를 다르게 하는 형태도 가능하다.
도 8은 다른 실시예에 따른 광 스캔부를 포함한 광 프로브를 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8의 광 스캔부의 구체적인 도면이다. 도 1과 비교하면, 도 8의 광 프로브(800)는 프로브 바디(110) 내에 광 파이버(130)와 광 스위칭부(820)사이에 광 스캔부(830)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 광 파이버(130)와 광 스캔부(830) 사이에는 광 파이버(130)에서 출사된 광을 분산시켜 광 스캔부에 수직하게 입사시키는 제1 렌즈 어레이(840)가 더 배치될 수도 있고, 광 스캔부(830)와 광 스위칭부(820)사이에도 광 스캔부(830)에서 방출되는 광을 집속하여 광 스위칭부(820)에 수직하게 입사시키는 제2 렌즈 어레이(850)가 더 배치될 수 있다. 제1 렌즈 어레이(840)는 콜리메이터 렌즈를 포함할 수 있고, 제2 렌즈 어레이(850)는 GRIN 렌즈를 포함할 수 있다.
그리고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 광 스캔부(830)은 굴절률이 서로 다르면서 서로 혼합되지 않는 제1 및 제2 유체(831, 832)를 포함하는 광 스캔부를 포함한다. 광 스캔부(830)는 광 파이버(130)로부터 입사된 광을 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I) 변화에 대응하여 스캔할 수 있다.
구체적으로, 광 스캔부(830)는 굴절률이 서로 다른 제1 및 제2 유체(831, 832)가 배치될 수 있다. 전기 습윤 방식에 의해 제1 및 제2 유체(831, 832) 중 적어도 하나가 유동하여 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I)의 틸트각(Φ1) 이 변하게 된다. 그리고, 광 스캔부(110)로 입사된 광은 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I)의 틸트각(Φ1)에 따라 다른 굴절각으로 굴절하게 된다. 계면(830I)에서의 굴절각은 스넬의 법칙에 따라 결정될 수 있다. 굴절된 광은 제2 유체(832)와 외부와의 계면(832I)에서 한번 더 굴절됨으로써 광 스캔부(830)에서 출사된다. 그리하여, 광 스캔부(830)에서 출사되는 출사각(Φ2)은 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I)에서의 틸트각(Φ1)에 의존한다. 제1 및 제2 유체(831, 832)간 틸트각(Φ1)이 클수록 출사각(Φ2)의 변동 폭도 클 수 있다.
그리고, 상기한 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I)은 평면일 수 있다. 그리하여, 광 스캔부(110)로 입사된 광이 동일한 각도로 굴절되어 동일한 출사각(Φ2)으로 방출될 수 있다. 제1 및 제2 유체(831, 832)는 서로 혼합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 유체(831)는 극성 액체로 형성될 수 있으며, 제2 유체(832)는 기체 또는 비극성 액체로 형성될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 유체(831, 832)는 투광성일 수도 있다. 전압 차에 의해 제1 및 제2 유체(831, 832)간의 계면(830I)이 변할 수 있으며, 전압 차를 위해 1 및 제2 유체(831, 832)를 사이에 두고 서로 이격 배치되는 한 쌍 이상의 전극을 더 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 광 스캔부(830)는 제1 및 제2 유체(831, 832)를 사이에 두고 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 전극(833, 834)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 전극(833, 834)은 투명할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 그리고, 제1 및 제2 전극(833, 834) 중 제1 및 제2 유체(831, 832)와 접하는 면에는 소수성 절연막(835, 836)이 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 제1 및 제2 전극(833, 834)이 소수성 전극일 수 있다. 그리하여, 제1 및 제2 전극(833, 834)에 전압이 인가되면, 제1 및 제2 유체(831, 832) 중 극성 유체는 표면 장력에 의해 제1 및 제2 전극(833, 834)과 접하는 면적 및 비극성 유체와 접하는 면적이 최소가 되도록 유동할 수 있다. 예를 들어, 제1 유체(831)가 극성 유체인 경우, 제1 유체(831)와 제1 전극(833)간의 제1 접촉각(θ1) 과 제1 유체(831)와 제2 전극(114)간의 제2 접촉각(θ2)의 합은 180℃일 수 있다. 제1 접촉각(θ1)과 제2 접촉각(θ2)의 합이 180℃가 되도록 하는 제1 및 제2 전극(833, 834)에 전압이 인가될 수 있다.
튜브 구조와 같은 장기, 예를 들어, 소장, 대장 등을 스캔하기 위해, 앞서 기술한 광 스캔부와 광 스위칭부를 이용하면 광 프로브 자체를 회전할 필요가 없이, 광 프로브의 측단에 배치된 대상체에 광을 조사할 수 있을 뿐만 아니라, 넓은 영역에 광을 조사할 수 있다.
앞서 기술한 광 프로브는 의료 기기의 일 구성요소로 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기한 광 프로브는 체강 내에 삽입되어 대상체를 조명할 수 있다. 도 10은 일 실시예에 따른 의료 기기의 블록도이다. 도 10에 도시된 의료 기기는 내시경일 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 의료 기기(1000)는, 광을 발생시키는 광원(1010), 대상체(10)에 광을 조명하는 조명부(1020) 및 대상체(10)에서 반사된 광을 수신하는 수신부(1030)를 포함할 수 있다. 상기한 조명부(1020)는 앞서 기술한 광 프로브가 적용될 수 있으며, 수신부(1030)는 대상체(10)에서 반사된 광을 확대시키는 렌즈 및 반사된 광을 촬영하는 촬영 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 수신부(1020)와 조명부(1030)는 별도의 프로브 바디(110)의 구현될 수도 있고, 하나의 프로브 바디내 조합되어 구현될 수도 있다. 한편, 수신부(1030)가 촬영 모듈을 포함하는 경우, 의료 기기(1000)는 촬영 모듈에서 수신된 결과를 신호 처리하여 영상을 생성하는 신호 처리부 및 영상을 표시하는 표시부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 다른 의료 기기의 블록도이다. 의료 기기(1100)는 광을 발생시키는 광원(1110), 광을 대상체(10)(object)에 조사하고, 대상체(10)(object)로부터 광을 수신하는 프로브(1120), 광원(1110)에서 전달된 광을 분리하여 일부를 프로브(1120)로 인가하거나 프로브(1120)에서 수신된 광과 참조광을 간섭시키는 광 간섭계(1130), 광 간섭계(1130)에서 인가된 간섭 신호를 검출하는 검출부(1140) 및 검출부(1140)에서 검출된 신호를 처리하여 영상을 생성하는 신호 처리부(1150)를 포함한다. 여기서, 광 간섭계(1130)는 광 스플리터(1132) 및 레퍼런스 미러(1134)를 포함할 수 있다. 도 7에 예시된 의료 기기(1100)는 OCT(optical coherence tomography) 기술이 적용되는 의료 기기일 수 있다.
도 11에 도시된 의료 기기(1100)의 동작은 다음과 같다. 광원(1110)은 광을 발생시켜 광 간섭계(1130)로 전달한다. 광원(1110)으로부터 전달된 광은 빔 스플리터(1132)에서 측정광 및 참조광으로 분리된다. 빔 스플리터(1132)에서 분리된 광 중에서 측정광은 프로브(1120)에 전달되고, 참조광은 레퍼런스 미러(1134)로 전달되어 반사된 후 다시 빔 스플리터(1132)로 돌아온다.
한편, 프로브(1120)는 대상체(10)(object)에 대한 일정 영역을 스캔하며 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 전술한 광 프로브 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태일 수 있다. 프로브(1120)로 전달된 측정광은 프로브(1120)를 통해 내부의 단층 영상을 촬영하고자 하는 대상체(10)에 조사되고, 대상체(10)에서 반사된 측정광에 대응하는 응답광은 프로브(1120)를 통해 광 간섭계(1130)의 빔 스플리터(1132)로 전달된다. 전달된 응답광과 기준 미러(1134)에서 반사된 참조광은 빔 스플리터(1132)에서 간섭을 일으키며, 검출부(1140)는 간섭 신호를 검출한다. 그리고 검출부(1140)가 검출한 간섭 신호가 신호 처리부(1150)에 전달되면, 신호 처리부(1150)는 이를 대상체(10)의 단층 영상을 나타내는 영상을 획득한다. 전술한 광 프로브가 도 11에 도시된 프로브(1120)이 될 수 있다고 하였으나, 이는 설명의 편의를 도모하기 위할 뿐 이에 한정되지 않는다. 도 11에 도시된 프로브(1120)는 대상체(10)에 광을 조사하는 제1 프로브와 대상체로부터 광을 수신하는 제2 프로브로 구분될 수도 있다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 의료 기기의 개략적인 구성을 보인 블록도이다. 의료 기기(1200)는 광을 발생시키는 광원(1210), 광원(1210)에서의 광을 대상체(10)(object)에 조사하는 프로브(1220), 대상체(10)(object)로부터 초음파를 수신하는 수신부(1230), 수신부(1230) 에 수신된 신호를 처리하여 영상을 생성하는 신호 처리부(1240)를 포함한다. 도 12에 예시된 의료 기기(1200)는 PAT(Photoacoustic tomography) 기술이 적용될 수 있다. PAT는 레이저 펄스 조사에 의해 대상체(10)(object)인 세포 조직에서 발생하는 압력파(pressure wave)를 감지하여 영상을 구현하는 기술이다. 레이저가 액체나 고체와 같은 물질에 조사되면, 레이저가 조사된 물질이 광에너지를 흡수하여 순간적인 열에너지가 발생하고, 이 에너지는 열탄성(thermoelastic) 현상에 의해 음파(acoustic wave)를 발생시킨다. 대상체(10)를 이루는 물질에 따라 빛의 파장에 따른 흡수율과 열탄성 계수가 다르기 때문에 같은 빛 에너지에 대해 서로 다른 크기의 초음파를 발생시킨다. 이러한 초음파를 검출하여, 비침습(non-invasive) 방법으로 인체 내부의 혈관 분포 및 미세한 조직의 특성 변화에 대한 이미지를 구현할 수 있다.
광원(1210)은 대상체(10)로부터 초음파를 유도하는 펄스 레이저일 수 있으며, 펄스 폭은 대략 수 피코 초(pico-sec)에서 수 나노초(nano-sec)일 수 있다.
프로브(1220)로는 대상체(10)(object)에 대한 일정 영역을 스캔하며 광을 조사할 수 있는 구성을 가지며, 예를 들어, 전술한 광 프로브 중 어느 하나, 또는 이들이 조합된 형태가 사용될 수 있다.
프로브(1220)를 통해 대상체(10)(object)에 광이 조사되면, 대상체(10)(object)에서 초음파가 발생된다. 레이저의 펄스 폭, 레이저의 펄스 플루엔스(fluence), 대상체(10)(object)의 레이저 흡수 계수, 반사 계수, 비열, 열팽창 계수 등에 따라 주파수 대역이나 크기가 다른 초음파가 발생한다. 즉, 대상체(10)(object)에 펄스 레이저가 조사되면, 대상체(10)(object)의 종류에 따라 다른 초음파가 발생하고, 이를 검출하여 대상체(10)(object)의 종류를 구분할 수 있는 영상의 획득이 가능하다.
수신부(1230)는 대상체(10)에서 발생한 초음파를 전기적 신호로 변환하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 트랜스듀서는 초음파에 의한 진동을 전기적 신호로 변환시키는 압전형 초음파 트랜스듀서(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT)일 수 있다. 압전형 초음파 트랜스듀서는 압전 형상을 나타내는 압전 세라믹, 단결정, 상기 재료와 고분자를 복합한 복합 압전 물질 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 이외에도 트랜스듀서는 정전 용량형 초음파 트랜스듀서(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기형 초음파 트랜스듀서(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT), 광학형 초음파 검출기(Optical ultrasonic detection) 등으로 구현될 수 있다. 신호 처리부(1240)는 수신부(1250)에서 수신된 신호를 처리하여 초음파 영상을 생성할 수 있다.
이상, 의료 기기의 설명에서는 내시경(endoscope), OCT(optical coherence tomography)와 PAT(Photoacoustic tomography) 등을 이용하는 구성을 예시하였지만, OCM (optical coherence microscopy)을 이용하는 구조 등 다양한 의료 기기에 전술한 광 프로브가 채용될 수도 있다. 이 경우, 대상체에서 발생하는 신호의 종류에 따라 알맞은 검출 센서를 수신부에 구비하게 되며, 적절한 영상 신호 처리 방법이 사용될 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 400, 600: 광 프로브 110: 프로브 바디
120, 310, 320, 330, 420: 광 스위칭부
120i, 310i, 420i: 계면 121, 331, 352, 421: 제1 영역
123, 333, 423: 제2 영역 123h: 개구
130, 340, 430: 광 파이버
327: 광 포커싱부 354: 미러
362: 제1 광 포커싱부 364: 제2 광 포커싱부
425: 투명 플레이트

Claims (28)

  1. 체강 내로 삽입 가능한 프로브 바디; 및
    상기 프로브 바디내에 배치되며, 제1 굴절률을 갖는 고체 물질로 형성된 제1 영역과 상기 제1 영역과 함께 계면을 형성하며 유체가 유입 가능한 공간인 제2 영역을 포함하는 광 스위칭부를 포함하고,
    상기 광 스위칭부는 상기 제2 영역에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 입사된 광의 진행 경로를 변경시키는 광 프로브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 계면은 상기 프로브 바디의 길이 방향으로 테이퍼진 형상을 포함하는 광 프로브.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 계면은,
    상기 프로브 바디의 중심축을 기준으로 대칭되는 광 프로브.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광 스위칭부에 광을 전달하는 광 파이버;를 더 포함하고,
    상기 계면의 폭은 상기 광 파이버에 가까울수록 좁아지는 광 프로브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 계면과 상기 프로브 바디의 중심축간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면에서 전반사의 임계각이다.)이하인 광 프로브.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광 스위칭부는,
    상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 광은 상기 프로브 바디의 길이 방향으로 진행하고
    상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 광의 적어도 일부는 상기 프로브 바디의 측방향으로 진행하는 광 프로브.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 영역은
    상기 계면과 마주하는 투명 플레이트에 의해 형성된 광 프로브.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 계면과 상기 투명 플레이트 사이에는
    상기 유체를 상기 제2 영역으로 유출입시키는 개구가 형성된 광 프로브.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제1 영역의 면에 입사되는 광 프로브.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제1 영역의 면에 수직하게 입사되는 광 프로브.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 영역에는
    상기 제1 굴절률을 갖는 제1 유체와 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체가 선택적으로 유입되는 광 프로브.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 유체는 투명 액체이고,
    상기 제2 유체는 투명 기체인 광 프로브.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 유체는 상기 프로브 바디 내 유체와 동일한 광 프로브.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 광은 상기 계면과 마주하는 상기 제2 영역의 면에 수직하게 입사되는 광 프로브.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제2 영역에는
    상기 제1 굴절률을 갖는 제3 유체와 상기 제1 굴절률보다 큰 제3 굴절률을 갖는 제4 유체가 선택적으로 유입되는 광 프로브.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 영역은,
    플라스틱 및 유리 중 적어도 하나를 포함하는 투명한 고체로 형성된 광 프로브.
  17. 제1 굴절률을 갖는 고체 물질로 형성된 제1 영역; 및
    상기 제1 영역과 함께 계면을 형성하고, 유체가 유입 가능한 공간인 제2 영역;을 포함하고,
    상기 제2 영역에 유입되는 유체의 굴절률에 따라 입사된 광의 진행 경로가 변경되는 광 스위칭 소자.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 계면은 상기 제1 영역과 제2 영역을 가로지르는 방향으로 테이퍼진 형상을 포함하는 광 스위칭 소자.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 가로지르는 중심 축을 기준으로 대칭되는 광 스위칭 소자.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 계면과 상기 중심축간의 사이각은 90-θi(여기서, θi는 상기 계면에서 전반사의 임계각이다.)이하인 광 스위칭 소자.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 광 스위칭 소자는,
    상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 동일한 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 입사된 광의 진행 경로를 변경시키지 않고,
    상기 제2 영역에 상기 제1 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 유체가 유입되면 상기 입사된 광의 진행 경로를 변경시키는 광 스위칭 소자.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 제2 영역은
    상기 계면과 마주하는 투명 플레이트에 의해 형성된 광 스위칭 소자.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 제2 영역에는
    상기 제1 굴절률을 갖는 제1 유체와 상기 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2 유체가 선택적으로 유입되는 광 스위칭 소자
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 제1 유체는 투명 액체이고,
    상기 제2 유체는 투명 기체인 광 스위칭 소자.
  25. 제1 영역; 및
    상기 제1 영역의 일부 영역과 접하며, 원뿔 형상의 미러;를 포함하고,
    상기 미러에 입사되는지 여부에 따라 광의 진행 경로가 변경되는 광 스위칭 소자.
  26. 광을 발생시키는 광원; 및
    제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 따른 광 프로브로서, 상기 광원에서 발생된 광을 대상체에 조사하는 광 프로브;를 포함하는 의료 기기.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 광 프로브는 상기 대상체를 조명하고, 상기 의료 기기는 내시경인 의료 기기.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 광원에서 발생된 광을 측정광과 참조광으로 분리하여 상기 측정광을 상기 광 프로브에 전달하고, 상기 측정광에 대응하는 응답광을 상기 광 프로브로부터 수신하는 광 스플리터;를 더 포함하고,
    상기 의료 기기는 OCT(optical coherence tomography) 기술이 적용되는 의료기기.
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