평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(Device for positron emission tomography moving in a plane)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년10월11일
(11) 등록번호 10-1317366
(24) 등록일자 2013년10월04일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
A61B 6/03 (2006.01) G01T 1/161 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0044017
(22) 출원일자 2012년04월26일
심사청구일자 2012년04월26일
(56) 선행기술조사문헌
KR1020110130962 A
JP2010094421 A
JP2005279273 A
(73) 특허권자
주식회사 져스텍
경기도 평택시 진위면 남부대로 630-46
가천대학교 산학협력단
경기도 성남시 수정구 성남대로 1342 (복정동)
(72) 발명자
조장희
인천광역시 남구 주승로 253 103-1005
김영보
경기도 성남시 분당구 내정로 24 603-302
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
리앤목특허법인
전체 청구항 수 : 총 9 항 심사관 : 조성철
(54) 발명의 명칭 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치
(57) 요 약
본 발명은 양전자 방출 단층 촬영 장치에 관한 것으로서, 양전자를 이용하여 피검체를 촬영하는 양전자 방출 단
층 촬영 장치로서, 프레임; 중공을 가진 판형 부재로서, 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운
동과 Z방향 회전 운동이 가능하도록, 상기 프레임에 결합되어 있는 이동판; 상기 중공의 원주를 따라 복수 개 배
치된 상태로, 상기 이동판에 결합되어 있는 검출모듈; 서로 이격되어 있는 상기 이동판의 세 지점에, X-Y평면상
의 특정한 방향으로 병진 운동을 각각 발생시키는 3개의 병진 이동 유닛;을 구비하며, 상기 3개의 병진 이동 유
닛은, 상기 이동판이 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동을 각각 독립
적으로 동시에 수행할 수 있도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 이동판이 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동
을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있어, 상기 각 축 방향의 샘플링 간격을 조밀하게 하는 효과가 있다.
대 표 도 - 도9
등록특허 10-1317366
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(72) 발명자
손영돈
경기도 부천시 원미구 계남로 60 2241-302
김행근
인천광역시 남동구 구월로157번길 7 서해그랑블
102-607
조명희
서울특별시 강북구 미아동 791-2801 301호
조승협
서울특별시 은평구 진관동 구파발 아파트 10단지
1020-801
이 발명을 지원한 국가연구개발사업
과제고유번호 2011K000713
부처명 교육과학기술부
연구사업명 신기술융합형 성장동력사업
연구과제명 실시간 응답형 전신-뇌 가변 PET 시스템
주관기관 가천대학교 산학협력단
연구기간 2009.07.10 ~ 2014.06.30
등록특허 10-1317366
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특허청구의 범위
청구항 1
양전자를 이용하여 피검체를 촬영하는 양전자 방출 단층 촬영 장치로서,
프레임;
중공을 가진 판형 부재로서, 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가
능하도록, 상기 프레임에 결합되어 있는 이동판;
상기 중공의 원주를 따라 복수 개 배치된 상태로, 상기 이동판에 결합되어 있는 검출모듈;
서로 이격되어 있는 상기 이동판의 세 지점에, X-Y평면상의 특정한 방향으로 병진 운동을 각각 발생시키는 3개
의 병진 이동 유닛;
을 구비하며,
상기 3개의 병진 이동 유닛은, 상기 이동판이 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방
향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전
자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 2
제 1항에 있어서,
상기 병진 이동 유닛은,
전동기;
상기 전동기에 의하여, X-Y평면상의 특정한 방향으로, 상기 프레임에 대하여 왕복 이동되는 축방향 이동부재:
상기 축방향 이동부재의 왕복 이동 방향과 수직한 방향으로 자유롭게 왕복 이동 가능하도록, 상기 축방향 이동
부재에 결합되어 있는 수직방향 이동부재;
Z방향으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록, 일단부는 상기 수직방향 이동부재에 결합되어 있으며, 타단부는 상
기 이동판에 결합되어 있는 회전부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 3
제 2항에 있어서,
상기 병진 이동 유닛은,
상기 전동기가, 회전형 서보 모터이며,
상기 서보 모터와 연결되어, 상기 축방향 이동부재에 X-Y평면상의 특정한 방향으로 왕복 이동을 발생시키는 볼
스크류를 포함하는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 4
제 1항에 있어서,
상기 이동판의 세 지점은, 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 5
제 1항에 있어서,
상기 3개의 병진 이동 유닛은,
X방향을 따라 서로 이격되어 있는 상기 이동판의 두 지점에, Y방향 병진 운동을 각각 발생시키는 한 쌍의 Y방향
등록특허 10-1317366
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병진 이동 유닛;
상기 이동판의 두 지점으로부터 Y방향을 따라 미리 정한 거리만큼 이격되어 있는 상기 이동판의 나머지 한 지점
에, X방향 병진 운동을 발생시키는 X방향 병진 이동 유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 6
제 5항에 있어서,
상기 이동판은 사각 판형 부재이며,
상기 한 쌍의 Y방향 병진 이동 유닛은, 상기 이동판의 중공 위쪽 양 코너 지점에 Y방향 병진 운동을 각각 발생
시키며,
상기 X방향 병진 이동 유닛은, 상기 이동판의 중공 아래쪽 하나의 코너 지점에 X방향 병진 운동을 각각 발생시
키는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 7
제 6항에 있어서,
상기 이동판의 중공 아래쪽 나머지 하나의 코너 지점에는,
X-Y평면상의 특정한 방향으로, 상기 프레임에 대하여 자유롭게 왕복 이동 가능한 수평방향 이동부재:
상기 수평방향 이동부재의 왕복 이동 방향과 수직한 방향으로 자유롭게 왕복 이동 가능하도록, 상기 수평방향
이동부재에 결합되어 있는 수직방향 이동부재;
Z방향으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록, 일단부는 상기 수직방향 이동부재에 결합되어 있으며, 타단부는 상
기 이동판에 결합되어 있는 회전부재;
를 포함하는 지지 유닛이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치.
청구항 8
제 1항에 있어서,
중공을 가진 판형 부재로서 상기 프레임에 고정되며, X-Y 평면과 나란하게 배치된 고정판;을 구비하며,
상기 이동판은, 상기 고정판에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가능하도록, 상
기 고정판에 결합되어 있으며,
상기 병진 이동 유닛들은, 상기 이동판과 고정판 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자
방출 단층 촬영 장치.
청구항 9
제 8항에 있어서,
상기 고정판은, Z방향 병진 운동 가능하게 상기 프레임에 결합되어 있으며,
상기 고정판에 Z방향 병진 운동을 발생시키는 Z방향 이동 유닛을 포함하며,
상기 Z방향 이동 유닛은, 상기 프레임에 고정되어 있으며,
상기 3개의 병진 이동 유닛들은, 상기 고정판에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 평면이동형 양전자 방출 단
층 촬영 장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 양전자 방출 단층 촬영 장치에 관한 것으로서, 특히 이동판이 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y[0001]
등록특허 10-1317366
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방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있어, 상기 각 축 방향의 샘플링 간격
을 조밀하게 할 수 있는 양전자 방출 단층 촬영 장치에 관한 것이다.
본 발명은 교육과학기술부 및 가천의과학대학교 산학협력단의 신기술융합형 성장동력사업의 일환으로 수행한 연[0002]
구로부터 도출된 것이다. [과제고유번호: 2010-50154, 과제명: PET의 해상도와 민감도 향상을 위한 전신-뇌 가
변형 플랫폼 개발]
배 경 기 술
양전자 방출 단층 촬영(PET; positron emission tomography)기법은, 양전자를 방출하는 방사성 의약품을 이용하[0003]
여 인체에 대한 생리화학적, 기능적 영상을 3차원으로 얻는 핵의학 영상 획득 방법으로서, 암진단 등에 널리 사
용되고 있는 진단 기법이다.
상기 양전자 방출 단층 촬영(PET)기법의 원리는, 생체 내의 특정 세포에 집중되는 성질을 갖는 물질(예컨대, 다[0004]
른 세포에 비해 암세포에 더 많이 축적되는 포도당 등)에 양전자를 방출하는 방사성 시료(예컨대, O
15
, C
11
, N
13
,
F
18
등)를 결합한 약제를 생체 내에 주입하면, 주입된 방사성 시료는 생체 내에서 양전자를 방출하면서
붕괴되며, 이렇게 방출된 양전자는 생체 내에 존재하는 전자와 결합하여 소멸하는데, 이때 한 쌍의 γ-선, 즉
511keV의 소멸 광자(Annihilation photon)가 생성되어 서로 180°를 이루는 정반대 방향으로 방출되는데, 이렇
게 방출되는 소멸 광자를 측정함으로써, 특정 세포(예컨대 암세포)의 위치를 파악하게 된다.
도 1에는 이러한 양전자 방출 단층 촬영(PET)기법을 수행하기 위한 양전자 방출 단층 촬영 장치(1)의 일례가 도[0005]
시되어 있다. 상기 양전자 방출 단층 촬영 장치(1)는, 피검체(B)를 받쳐서 지지하는 침대(2)와, 상기 침대(2)를
둘러싸도록 원주 방향을 따라 미리 정한 간격만큼 이격된 상태로 배치된 복수 개의 검출모듈(3)과, 상기 검출모
듈(3)에 격자형 배치 구조로 다수 개 배치되며, 상기 피검체(B) 내부에서 발생되는 소멸 광자를 검출하는 검출
소자(4)를 포함하여 구성된다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 검출소자(4)들 중 한 쌍의 검출소자(4) 간을 연결하는 가상의 직선을 반[0006]
응라인(LOR; Line of Response)(L)이라고 부르는데, 상기 반응라인(L)들의 간격은 샘플링 간격을 결정하고, 이
샘플링 간격은 상기 양전자 방출 단층 촬영 장치(1)의 해상도(resolution)에 매우 큰 영향을 준다.
그러나, 상기 양전자 방출 단층 촬영 장치(1)의 해상도를 증가시키기 위하여, 상기 검출소자(4)의 폭(d)을 작게[0007]
만들게 되면, 상기 검출소자(4)의 민감도(sesitivity)가 감소하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상기 검출모듈(3)을 고정한 상태에서, 상기 침대(2)를 3차원 공간상에서 이[0008]
동시키면서 피검체(B)를 촬영하는 방법이 제안되기도 하였다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 검출모듈(3)들의 중심축(C)과 평행한 Z축 방향(Z)으로, 상기 침대(2)를 상[0009]
기 검출소자(4)의 Z축 방향 폭(d)의 절반에 해당하는 거리(d/2)만큼 병진이동시킨 후 촬영하면, 도 4와 같이 상
기 침대(2)가 정지된 상태에서 촬영하는 경우와 비교할 때, 상기 반응라인(L)들이 2배로 증가하는 효과가 발생
한다. 여기서, 상기 병진이동거리를 더 감소시킴으로써 화상 데이터의 샘플링(sampling) 비율을 증가시키면, 상
기 양전자 방출 단층 촬영 장치(1)의 해상도가 더욱 증가하게 된다.
마찬가지로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 검출모듈(3)들의 중심축(C)과 평행한 Z축(Z)을 중심으로, 상기 침[0010]
대(2)를 미소하게 회전시킨 후 촬영하면, 상기 침대(2)가 정지된 상태에서 촬영하는 경우와 비교할 때, 상기 반
응라인(L)들이 증가하는 효과가 발생한다. 여기서, 상기 침대(2)는 상기 반응라인(L)들이 2배로 증가할 수 있는
각도로 회전되었다.
그리고, 도 7a 내지 도 7d에 도시된 바와 같이, X-Y 평면상에서 상기 침대(2) 또는 피검체(B)에 고정된 Z축(Z)[0011]
을, 미리 정한 반경을 가진 원주(W)를 따라 원운동(wobbling)시키면서 촬영하면, 도 8에 도시된 바와 같이 상기
반응라인(L)들이 증가하여 해상도가 개선되는 효과가 발생한다.
그러나, 종래와 같이 침대(2)를 3차원 공간상에서 이동시키는 방식은, 피검체(B)인 인체가 흔들리기 쉬우며, 이[0012]
와 같은 촬영 중 피검체(B)의 움직임은 오히려 정확한 영상을 얻는데 방해가 되는 문제점이 있다. 또한 아주 작
은 반경의 움직임이긴 하지만 상기 침대(2)에 누운 환자가 상기 침대(2)의 연속적인 이동을 감지할 경우 불편감
을 느낄 수 있으며, 이 역시 정확한 영상을 얻는데 장애가 될 수 있다.
발명의 내용
등록특허 10-1317366
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해결하려는 과제
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 이동판이 프레임에 대하여 X방향 병진 운동[0013]
과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있어, 상기 각 축 방향의 샘플링
간격을 조밀하게 할 수 있도록 구조가 개선된 양전자 방출 단층 촬영 장치를 제공하기 위함이다.
과제의 해결 수단
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 양전자 방출 단층 촬영 장치는, 양전자를 이용하여 피검체를 촬영[0014]
하는 양전자 방출 단층 촬영 장치로서, 프레임; 중공을 가진 판형 부재로서, 상기 프레임에 대하여 X방향 병진
운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가능하도록, 상기 프레임에 결합되어 있는 이동판; 상기 중공의
원주를 따라 복수 개 배치된 상태로, 상기 이동판에 결합되어 있는 검출모듈; 서로 이격되어 있는 상기 이동판
의 세 지점에, X-Y평면상의 특정한 방향으로 병진 운동을 각각 발생시키는 3개의 병진 이동 유닛;을 구비하며,
상기 3개의 병진 이동 유닛은, 상기 이동판이 상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방
향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 병진 이동 유닛은, 전동기; 상기 전동기에 의하여, X-Y평면상의 특정한 방향으로, 상기 프레임에[0015]
대하여 왕복 이동되는 축방향 이동부재: 상기 축방향 이동부재의 왕복 이동 방향과 수직한 방향으로 자유롭게
왕복 이동 가능하도록, 상기 축방향 이동부재에 결합되어 있는 수직방향 이동부재; Z방향으로 자유롭게 회전 운
동 가능하도록, 일단부는 상기 수직방향 이동부재에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 이동판에 결합되어 있는
회전부재;를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 병진 이동 유닛은, 상기 전동기가, 회전형 서보 모터이며, 상기 서보 모터와 연결되어, 상기 축방[0016]
향 이동부재에 X-Y평면상의 특정한 방향으로 왕복 이동을 발생시키는 볼 스크류를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 이동판의 세 지점은, 서로 직각을 이루는 것이 바람직하다.[0017]
여기서, 상기 3개의 병진 이동 유닛은, X방향을 따라 서로 이격되어 있는 상기 이동판의 두 지점에, Y방향 병진[0018]
운동을 각각 발생시키는 한 쌍의 Y방향 병진 이동 유닛; 상기 이동판의 두 지점으로부터 Y방향을 따라 미리 정
한 거리만큼 이격되어 있는 상기 이동판의 나머지 한 지점에, X방향 병진 운동을 발생시키는 X방향 병진 이동
유닛;을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 이동판은 사각 판형 부재이며, 상기 한 쌍의 Y방향 병진 이동 유닛은, 상기 이동판의 중공 위쪽[0019]
양 코너 지점에 Y방향 병진 운동을 각각 발생시키며, 상기 X방향 병진 이동 유닛은, 상기 이동판의 중공 아래쪽
하나의 코너 지점에 X방향 병진 운동을 각각 발생시키는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 이동판의 중공 아래쪽 나머지 하나의 코너 지점에는, X-Y평면상의 특정한 방향으로, 상기 프레임[0020]
에 대하여 자유롭게 왕복 이동 가능한 수평방향 이동부재: 상기 수평방향 이동부재의 왕복 이동 방향과 수직한
방향으로 자유롭게 왕복 이동 가능하도록, 상기 수평방향 이동부재에 결합되어 있는 수직방향 이동부재; Z방향
으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록, 일단부는 상기 수직방향 이동부재에 결합되어 있으며, 타단부는 상기 이
동판에 결합되어 있는 회전부재;를 포함하는 지지 유닛이 장착되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 중공을 가진 판형 부재로서 상기 프레임에 고정되며, X-Y 평면과 나란하게 배치된 고정판;을 구비하며,[0021]
상기 이동판은, 상기 고정판에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가능하도록, 상
기 고정판에 결합되어 있으며, 상기 병진 이동 유닛들은, 상기 이동판과 고정판 사이에 배치되어 있는 것이 바
람직하다.
여기서, 상기 고정판은, Z방향 병진 운동 가능하게 상기 프레임에 결합되어 있으며, 상기 고정판에 Z방향 병진[0022]
운동을 발생시키는 Z방향 이동 유닛을 포함하며, 상기 Z방향 이동 유닛은, 상기 프레임에 고정되어 있으며, 상
기 3개의 병진 이동 유닛들은, 상기 고정판에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
발명의 효과
본 발명에 따르면, X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가능하도록 상기 프레임에 결합되[0023]
어 있는 이동판과, 서로 직각을 이루며 동일한 거리만큼 이격되어 있는 상기 이동판의 3 코너 지점에 X-Y평면상
의 특정한 방향으로 병진 운동을 각각 발생시키는 3개의 병진 이동 유닛을 구비하고 있으므로, 상기 이동판이
상기 프레임에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행
등록특허 10-1317366
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할 수 있어, 상기 각 축 방향의 샘플링 간격을 조밀하게 하는 효과가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 양전자 방출 단층 촬영(PET)기법을 수행하기 위한 종래의 양전자 방출 단층 촬영 장치의 일례를 나타내[0024]
는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 검출소자 및 반응라인이 도시된 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 침대가 검출소자의 폭의 절반에 해당하는 거리만큼 Z축 방향으로 병진이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 침대가 검출모듈들의 중심축과 평행한 Z축을 중심으로 미리 정한 각도만큼 회전된 상태를 나타내는 도면
이다.
도 7a 내지 도 7d는 상기 침대에 고정된 Z축을 미리 정한 반경을 가진 원주를 따라 X-Y 평면상에서 원운동
(wobbling)시키면서 촬영하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7a 내지 도 7d에 도시된 원운동에 의하여 반응라인들이 증가한 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예인 양전자 방출 단층 촬영 장치의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 정면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 우측면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 XII부분 확대도이다.
도 13은 도 11에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 XIII부분 확대도이다.
도 14는 도 11에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 부분절개도이다.
도 15는 도 14에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 XV부분 확대도이다.
도 16은 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 평면도이다.
도 17은 도 16에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 XVII부분 확대도이다.
도 18은 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 고정판과 X방향 병진 이동 유닛 및 Y방향 병진 이동 유닛
을 나타내는 도면이다.
도 19는 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 이동판이 고정판에 대하여 미리 정한 반경을 가진 원주를
따라 X-Y 평면상에서 원운동하는 상태를 나타내는 도면이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.[0025]
도 9는 본 발명의 일 실시예인 양전자 방출 단층 촬영 장치의 사시도이며, 도 10은 도 9에 도시된 양전자 방출[0026]
단층 촬영 장치의 정면도이다. 도 11은 도 9에 도시된 양전자 방출 단층 촬영 장치의 우측면도이다.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)[0027]
는, 양전자(positron)를 이용하여 인체와 같은 피검체(B)를 촬영하는 양전자 방출 단층 촬영 장치로서, 프레임
(10)과, 고정판(20)과, 이동판(30)과, 검출모듈(40)과, Z방향 이동 유닛(50)과, X방향 병진 이동 유닛(60)과, Y
방향 병진 이동 유닛(70)을 포함하여 구성된다.
상기 프레임(10)은, 철제로 형성된 구조물로서. Z축 방향으로 관통되는 원형의 중공(11)이 형성되어 있다.[0028]
상기 고정판(20)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 사각 판형 철제 부재로서, 중심부에는 Z축 방향으로 관통되는[0029]
중공(21)이 형성되어 있다.
상기 고정판(20)은, X-Y 평면과 나란하게 세워서 배치되며, 상기 프레임(10)에 대하여 Z방향으로 직선 병진 운[0030]
등록특허 10-1317366
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동이 가능하도록, 상기 프레임(10)에 결합되어 있다.
상기 이동판(30)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 사각 판형 철제 부재로서, 중심부에는 Z축 방향으로 관통되며 중[0031]
심축(C)을 중심으로 원형인 중공(31)이 형성되어 있으며, 상기 중공(31)을 중심으로 4개의 코너 지점에는 삽입
공(32a, 32b, 32c, 32d)이 형성되어 있다.
상기 이동판(30)의 삽입공(32a, 32b, 32c, 32d)들은, 동일한 직경을 가지며, X방향 및 Y방향으로 동일한 거리만[0032]
큼 이격됨으로써 정사각형의 형태로 배치되어 있다.
상기 이동판(30)은, 상기 고정판(20)에 대하여 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회전 운동이 가능하[0033]
도록, 상기 고정판(20)의 앞면에 결합되어 있다.
상기 검출모듈(40)은, 도 1에 도시된 검출모듈(3)과 마찬가지로, 피검체(B) 내부에서 발생되는 소멸 광자를 검[0034]
출하는 검출소자(4)가 격자형 배치 구조로 다수 개 배치되어 있는 모듈이다.
상기 검출모듈(40)들은, 상기 이동판(30)의 중공(31)의 원주를 따라 복수 개 배치된 상태로, 상기 이동판(30)에[0035]
결합되어 있다. 본 실시예에서, 상기 검출모듈(40)들은 상기 이동판(30)의 중심축(C)을 중심으로 원형으로 배열
되어 있다.
상기 Z방향 이동 유닛(50)은, 상기 고정판(20)에 Z방향으로 직선 병진 운동을 발생시키는 유닛으로서, 상기 프[0036]
레임(10)에 고정되어 있다.
상기 Z방향 이동 유닛(50)은, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(10)의 상단부 및 하단부에 각각[0037]
고정되는 고정부재(53)와, Z축 방향으로 길게 배치되어 상기 고정부재(53)에 고정되는 가이드레일(522)과, 상기
가이드레일(522)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 가이드(521)와, 일단부는 상기 가이드(521)에 결합되며 타단부
는 상기 고정판(20)의 상단부 및 하단부에 결합되는 이동부재(52)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 고정판(20)의
하단부에 결합되는 이동부재(52)에는, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 이동부재(52)를 Z방향으로 직선 병진 운
동시키기 위한 회전형 전동기인 서보 모터(51)가 연결되어 있다.
상기 서보 모터(51)는, 상기 프레임(10)에 결합되어 있으며, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 소위 볼 스크류[0038]
(Ball screw)(미도시)에 의하여, 상기 고정판(20)의 하단부에 결합되는 이동부재(52)에 연결되어 있다.
상기 X방향 병진 이동 유닛(60)은, 상기 이동판(30)의 특정한 지점을 X-Y평면상에서 X방향으로 직선 병진 운동[0039]
시키는 유닛으로서, 하단부는 상기 고정판(20)의 앞면에 결합되고, 상단부는 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래
쪽 우측 코너 지점에 형성된 삽입공(32a)에 장착된다.
상기 X방향 병진 이동 유닛(60)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 서보 모터(61)와, 축방향 이동부재(62)와, 수직[0040]
방향 이동부재(63)와, 회전부재(64)와, 볼 스크류(65)를 포함하여 구성된다.
상기 서보 모터(61)는, 회전형 전동기의 일종으로서, 상기 고정판(20)의 앞면에 결합되어 있다.[0041]
상기 축방향 이동부재(62)는, X방향으로 왕복 이동 가능하게 상기 고정판(20)의 앞면에 결합되어 있는 금속 부[0042]
재이다.
상기 고정판(20)의 앞면에는 X축 방향으로 길게 연장된 가이드레일(622)이 고정되어 있으며, 상기 가이드레일[0043]
(622)에는 슬라이딩 가능하게 축방향 가이드(621)가 결합되어 있다.
상기 축방향 이동부재(62)는, 상기 축방향 가이드(621)에 결합됨으로써, 상기 고정판(20)에 대하여 X방향으로[0044]
왕복 이동 가능하다.
상기 수직방향 이동부재(63)는, 상기 X방향과 수직한 Y방향으로 자유로운 왕복 이동이 가능하도록, 상기 축방향[0045]
이동부재(62)의 앞면에 결합되어 있는 금속 부재이다.
상기 축방향 이동부재(62)의 앞면에는 Y축 방향으로 길게 연장된 가이드레일(632)이 고정되어 있으며, 상기 가[0046]
이드레일(632)에 슬라이딩 가능하게 수직방향 가이드(631)가 결합되어 있다.
상기 수직방향 이동부재(63)는, 상기 수직방향 가이드(631)에 결합됨으로써, 상기 축방향 이동부재(62)에 대하[0047]
여 Y방향으로 왕복 이동 가능하다.
상기 회전부재(64)는, 원형의 금속판 부재로서, Z방향으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록, 하단부가 상기 수직[0048]
방향 이동부재(63)의 앞면에 결합되어 있다.
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상기 회전부재(64)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상단부가 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 우측 코너 지점[0049]
에 형성된 삽입공(32a)에 삽입됨으로써, 상기 이동판(30)의 뒷면에 고정된다.
상기 볼 스크류(65)는, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 소위 볼 스크류(Ball screw)로서, 상기 서보 모터[0050]
(61)와 상기 축방향 이동부재(62)를 서로 연결한다.
따라서, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 우측 코너 지점의 X방향 병진 이동 거리는, 상기 서보 모터(61)의[0051]
회전량에 의하여 결정되며, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 우측 코너 지점의 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회
전 운동은 구속 없이 자유롭게 허용된다.
상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)은, 상기 이동판(30)의 특정한 지점을 X-Y평면상에서 Y방향으로 직선 병진 운동[0052]
시키는 유닛으로서, 한 쌍이 마련되어 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코너 지점에 형성된 삽입공(32b,
32c)에 각각 장착된다.
상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 서보 모터(71)와, 축방향 이동부재(72)와, 수직[0053]
방향 이동부재(73)와, 회전부재(74)와, 볼 스크류(75)를 포함하여 구성된다.
상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)의 구성요소들(71, 72, 73, 74, 75)은, 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)의 구성요[0054]
소들(61, 62, 63, 64, 65)들과 동일하므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)과 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)은, 장착지점과 장착각도에 있어서 차이[0055]
가 있을 뿐이다. 즉, 상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)의 축방향 이동부재(72)는 Y방향으로 왕복 이동 가능하게
상기 고정판(20)의 앞면에 결합되어 있다는 점에서, 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)의 축방향 이동부재(62)와
장착각도가 다르며, 상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)의 회전부재(74)는 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코
너 지점에 형성된 삽입공(32b, 32c)에 각각 삽입되는 점에서, 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)의 회전부재(64)와
장착지점이 다르다.
따라서, 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코너 지점의 Y방향 병진 이동 거리는, 상기 서보 모터(71)의 회전[0056]
량에 의하여 각각 결정되며, 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코너 지점의 X방향 병진 운동 및 Z방향 회전
운동은 구속 없이 자유롭게 허용된다.
본 실시예에서, 상기 병진 이동 유닛들(60, 70)은 상기 이동판(30)과 고정판(20) 사이에 배치된다.[0057]
상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측 코너 지점에는, 상기 이동판(30)을 받쳐서 지지하는 지지 유닛(90)이[0058]
장착되어 있다.
상기 지지 유닛(90)은, 수평방향 이동부재(92)와, 수직방향 이동부재(93)와, 회전부재(94)를 포함하여[0059]
구성된다.
상기 수평방향 이동부재(92)는, X방향으로 자유롭게 왕복 직선 이동 가능하게 상기 이동판(30)의 앞면에 결합되[0060]
어 있다.
상기 수직방향 이동부재(93)는, Y방향으로 자유롭게 왕복 직선 이동 가능하게 상기 수평방향 이동부재(92)의 앞[0061]
면에 결합되어 있다.
상기 회전부재(94)는, Z방향으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록, 하단부가 상기 수직방향 이동부재(93)의 앞면[0062]
에 결합되어 있으며, 상단부는 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측 코너 지점에 형성된 삽입공(32d)에 삽
입됨으로써, 상기 이동판(30)의 뒷면에 고정된다.
따라서, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측 코너 지점의 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회[0063]
전 운동은 구속 없이 자유롭게 허용된다.
상술한 구성의 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동과 Z방향 회[0064]
전 운동이 가능하도록 상기 프레임(10)에 결합되어 있는 이동판(30)과, 서로 직각을 이루며 동일한 거리만큼 이
격되어 있는 상기 이동판(30)의 3 코너 지점(32a, 32b, 32c)에 X-Y평면상의 특정한 방향으로 병진 운동을 각각
발생시키는 3개의 병진 이동 유닛(60, 70)을 구비하고 있으므로, 상기 이동판(30)이 상기 프레임(10)에 대하여
X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동을 각각 독립적으로 동시에 수행할 수 있는 장점이
있다. 즉, 상기 이동판(30)은, X-Y 평면 상에서 3 자유도(DOF; Degree of freedom)를 가지는 평면 운동이 가능
하다는 장점이 있다.
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그러므로, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 도 19에 도시된 바와 같이, X-Y 평면상에서 상[0065]
기 침대 또는 피검체(B)에 고정된 Z축 중심으로, 미리 정한 반경을 가진 원주(W)를 따라 상기 이동판(30)의 중
심축(C)을 원운동(wobbling)시킬 수 있으며, 상기 이동판(30)의 원운동 중에 연속적인 촬영을 수행하면 도 8에
도시된 바와 마찬가지로, 상기 반응라인(L)들이 증가하여 상기 Z축 방향의 샘플링 간격이 조밀하게 되는 장점이
있다.
또한, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 침대(2)가 이동하는 종래의 양전자 방출 단층 촬영[0066]
장치(1)와는 달리, 피검체(B)를 받쳐서 지지하는 침대(2)는 고정된 상태에서, 상기 검출모듈(40)이 장착된 이동
판(30)이 평면 이동하므로, 피검체(B)인 인체의 움직임을 유발하지 않으며, 상기 침대(2)에 누운 환자(B)가 상
기 침대(2)의 연속적인 이동에 의해 불편감을 느끼지 않는다는 장점이 있다.
그리고, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)들이, 상기 서보 모[0067]
터(61, 71)와, 상기 서보 모터(61, 71)에 의하여 X-Y평면상의 특정한 방향으로, 상기 고정판(20)에 대하여 왕복
이동되는 축방향 이동부재(62, 72)와, 상기 축방향 이동부재(62, 72)의 왕복 이동 방향과 수직한 방향으로 자유
롭게 왕복 이동 가능하도록, 상기 축방향 이동부재(62, 72)에 결합되어 있는 수직방향 이동부재(63, 73)와, Z방
향으로 자유롭게 회전 운동 가능하도록 일단부는 상기 수직방향 이동부재(63, 73)에 결합되어 있으며, 타단부는
상기 이동판(30)의 삽입공(32a, 32b, 32c)에 결합되어 있는 회전부재(64, 74)를 포함하고 있으므로, 상기 이동
판(30)이 X-Y 평면 상에서 3 자유도(DOF; Degree of freedom)의 평면 운동을 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)이, 회전형 서보 모터[0068]
(61, 71)와, 상기 서보 모터(61, 71)와 연결되어 상기 축방향 이동부재(62, 72)에 X-Y평면상의 특정한 방향으로
왕복 이동을 발생시키는 볼 스크류(65, 75)를 포함하고 있으므로, 상기 서보 모터(61)의 회전량에 의하여 상기
축방향 이동부재(62, 72)의 왕복 이동 위치를 미세하게 조절할 수 있으며, 원하는 위치에서 상기 축방향 이동부
재(62, 72)를 위치 고정시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)에 의하여 병진 이[0069]
동되는 상기 이동판(30)의 세 코너 지점(32a, 32b, 32c)이, 서로 동일한 거리만큼 이격된 상태로 직각을 이루고
있으므로, 상기 이동판(30)의 세 코너 지점(32a, 32b, 32c)의 위치 이동량으로부터, 상기 이동판(30)의 특정 지
점 예컨대 중심축(C)의 X-Y 평면상 위치 및 Z방향 회전량을 용이하게 계산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 이동판(30)이 사각 판형 부재이며, 상기 한[0070]
쌍의 Y방향 병진 이동 유닛(70)은, 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코너 지점(32b, 32c)에 Y방향 병진 운
동을 각각 발생시키며, 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)은, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 하나의 코너 지
점에 상기 Y방향에 수직한 X방향 병진 운동을 발생시키므로, 상기 이동판(30)의 세 코너 지점(32a, 32b, 32c)의
위치 이동량으로부터, 상기 이동판(30)의 특정 지점 예컨대 중심축(C)의 X-Y 평면상 위치 및 Z방향 회전량을 용
이하게 계산할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측 코너[0071]
지점(32d) 하면에 장착된 상기 지지 유닛(90)을 포함하고 있으므로, 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측
코너 지점(32d)의 X방향 병진 운동과 Y방향 병진 운동 및 Z방향 회전 운동이 자유롭게 허용된 상태에서, 상기
이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 좌측 코너 지점(32d)이 구조적으로 안정하게 받쳐서 지지될 수 있는 장점이
있다.
또한, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 중공(21)을 가진 판형 부재로서 상기 프레임(10)에[0072]
고정되며 X-Y 평면과 나란하게 배치된 고정판(20)을 포함하고, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)들은 상기 이동판
(30)과 고정판(20) 사이에 배치되어 있으므로, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)들을 상기 고정판(20)의 앞면에 장
착함으로써, 상기 병진 이동 유닛(60, 70)들 간의 상대적인 장착 위치 및 장착 각도 조절이 용이하다는 장점이
있다.
그리고, 상기 평면이동형 양전자 방출 단층 촬영 장치(100)는, 상기 고정판(20)이 Z방향 병진 운동 가능하게 상[0073]
기 프레임(10)에 결합되어 있으며, 상기 고정판(20)에 Z방향 병진 운동을 발생시키는 Z방향 이동 유닛(50)을 포
함하고 있으므로, 상기 검출모듈(40)을 Z방향으로 위치 이동시킬 수 있어, 도 5에 도시된 바와 마찬가지로, Z방
향으로 상기 반응라인(L)들을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
본 실시예에서는, 상기 병진 이동 유닛들(60, 70)과 상기 Z방향 이동 유닛(50)이, 병진 운동을 발생시키기 위하[0074]
여 상기 서보 모터(51, 61, 71)와 볼 스크류(65, 75)를 사용하고 있으나, 리니어 모터(linear motor)나 유압
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또는 공압 실린더를 사용할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 병진 이동 유닛들(60, 70)이, 상기 고정판(20)에 고정되어 있으나, 상기 고정판(20)을[0075]
사용하지 않고 상기 프레임(10)에 직접 고정될 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 상기 X방향 병진 이동 유닛(60)이 상기 이동판(30)의 중공(31) 아래쪽 우측 코너 지점(32a)에[0076]
장착되어 있고, 상기 Y방향 병진 이동 유닛(70)이 상기 이동판(30)의 중공(31) 위쪽 양 코너 지점(32b, 32c)에
각각 장착되어 있으나, 상기 병진 이동 유닛들(60, 70)은, 상기 이동판(30)의 3 자유도(DOF) 평면 운동을 가능
하게 하는, 임의의 장착위치와 장착각도로 장착될 수 있음은 물론이다.
이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은[0077]
아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사
상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.
부호의 설명
＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊ [0078]
1, 100 : 양전자 방출 단층 촬영 장치 10 : 프레임
11, 21, 31 : 중공 20 : 고정판
30 : 이동판 32a, 32b, 32c, 32d : 삽입공
40 : 검출모듈 50 : Z방향 이동 유닛
51 : 서보 모터 52 : 이동부재
53 : 고정부재 60 : X방향 병진 이동 유닛
61 : 서보 모터 62 : 축방향 이동부재
63 : 수직방향 이동부재 64 : 회전부재
65 : 볼 스크류 70 : Y방향 병진 이동 유닛
71 : 서보 모터 72 : 축방향 이동부재
73 : 수직방향 이동부재 74 : 회전부재
75 : 볼 스크류 90 : 지지 유닛
92 : 수평방향 이동부재 93 : 수직방향 이동부재
94 : 회전부재 2 : 침대
3 : 검출모듈 4 : 검출소자
B : 피검체 C : 중심축
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도면
도면1
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도면2
도면3
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도면4
도면5
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도면6
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도면7b
도면7c
도면7d
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도면9
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도면10
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도면11
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도면12
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도면13
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도면14
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도면16
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