KR20160065342A - 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
소동물용 형광 영상화 장치 및 방법이 개시된다. 소동물용 형광 영상화 장치는 피검체로 광을 조사하기 위한 하나 이상의 광원을 포함하는 광조사부, 조사된 광에 의한 여기 형광을 측정하기 위한 촬영장치부를 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치로서, 조사되는 광의 형태 및 크기를 제어하는 빔형상제어부; 및 조사되는 광을 평행광으로 형성하기 위한 시준부를 포함한다.
Description
본 발명은 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 생리 병리학적 연구를 위하여 소동물을 대상으로 하는 생체진단용 형광 영상화 장치에 관한 것이다.
종양 등 질병의 발현, 조기 진단 및 치료 모니터링, 약물의 작용 메커니즘, 시약과 바이오 마커 개발 등 다양한 생리/병리학적 연구를 위하여, 소동물을 대상으로 하는 생체진단용 형광 영상화 장치가 이용된다.
이러한 생체진단용 형광 영상화 장치에서는 피검체 생체 내에서 물질의 이동 및 추적, 생리/병리학적 반응 및 변화에 대한 모니터링 등을 생체 내(in-vivo) 상태에서 실시간으로 측정할 수 있도록 구성된다. 특히, 이 장비들에서는 실험 대상체 전체(whole body)를 대상으로 형광 단백 물질이나 조영제 등을 이용하여, 여기광을 조사하고, 여기광에 의한 형광 영상을 획득하도록 구성된다.
피검체로부터 형광신호의 발생과 발생된 형광신호의 수집 등은 조사되는 여기광의 세기, 검출기의 거리 및 위치 등에 의존적이다. 미시적 관찰인 현미경 관찰과는 달리, 관찰영역(ROI, region of interest)이 넓어지면서 여기광의 균질도 및 여기 효율 등이 더욱 중요해지고 있다.
정밀하고 객관적인 진단 및 모니터링을 위하여 생체형광의 위치, 세기, 분포 등의 정보를 정확하게 파악하여야 한다. 조사되는 여기광 세기 분포가 균질하지 않을 경우 같은 생체 형광물질 조건에서도 다른 세기의 형광이 발생하게 되므로 실험오차 및 신호왜곡이 발생하기 때문에 실험 대상체의 생리 병리학적 상태를 정확하고 객관적으로 파악하는 데 어려움이 존재한다.
도 4a 및 도 4b는 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치의 예이고, 도 5a, 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서의 광 조사 및 광검출 과정을 개념적으로 설명하고 있는 것이다.
도 4a에 도시된 예의 경우, 상부에서 스테이지 상의 중심부로 광이 조사되도록 광원을 포함하는 광조사부(10) 및 검출기(20)가 다이크로익 미러(D)를 사이에 두고 배치되는 예이다.
이러한 소동물용 형광 영상화 장치에서는 광조사부(10)로부터 조사된 광은 다이크로익 미러를 통해 반사되어 피검체가 놓여진 스테이지 상으로 조사되고, 피검체로부터 나오는 형광 신호 등은 다이크로익 미러를 투과하여 검출기에서 검출되도록 구성된다.
한편, 도 4b는 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치의 또 다른 예로써, 한 쌍의 광원(30a, 30b)이 스테이지 상의 중심부 또는 주변을 측면에서 비추도록 배치되고, 검출기(40)가 형광 신호 등을 검출하도록 구성된다.
여기효율 및 광검출 효율을 향상시키기 위해서는 피검체(T)에 균질한 여기광 조사가 이루어져야 한다. 그러나 종래 기술에 따른 예에서 광원부로부터 조사된 단일 혹은 중첩에 의한 조사광의 분포를 살펴보면, 스테이지 면에서 중심부는 광세기가 세고, 중심에서 멀어질수록 광세기가 감소하는 경향을 보인다.
도 5a의 예에서 나타난 바와 같이 피검체(T)의 상단에서 광이 조사되기 때문에 피검체의 입체적 구조, 즉 높이에 따라서도 조사되는 광의 세기가 달라지며, 높이가 낮을수록 여기광의 세기가 약할 뿐만 아니라 측면에서 균질한 여기광 조사가 이루어지기 어렵다.
또한 도 5b의 예에서 나타난 바와 같이, 피검체(T)의 조사면과 조사되는 광과의 거리 차이와 조사되는 광의 중첩정도 등으로 인해 피검체(T)로 균질한 여기광 조사가 이루어지지 않게 된다.
이러한 조사광의 비균질도 문제를 보완하기 위하여 종래에는 스테이지면을 기준으로 조사광의 비균질도에 대한 영상 보정이 수행되기도 한다. 그러나 평면을 가정으로 한 조사광 특성을 기반으로 한 영상 보정만으로는 입체적 구조를 갖는 피검체의 형광 특성을 분석하기에는 충분지 않다.
또한, 도 4a, 도 4b에서 도시된 바와 같이, 검출기가 피검체(T) 대상물의 생체 형광 발생면의 중심이 아닌 피검체(T) 대상물의 상단에 위치하므로 생체 형광 발생 위치 및 거리에 따라 형광의 광 경로(light path)에 의한 신호저하 및 왜곡이 발생하는 문제가 있다.
아울러, 피검체(T)의 형태를 고려하여 광원을 조사하는 것이 아니므로, 관심영역(ROI) 주변에도 여기광이 조사되게 된다.
즉, 도 6에서와 같이, 관심 영역(ROI)으로 영상이 획득되는 영역은 사각 형태인데 반해, 실제 광이 조사되는 영역은 원형으로 나타나게 된다. 따라서, 피검체(T)의 관심 영역 외로 여기광이 조사되게 되므로, 여기광의 광 조사효율이 떨어지고, 이러한 주변의 잉여 광들이 영상의 배경 잡음으로 작용할 수 있어 전체적인 신뢰성을 저하시키는 문제가 발생되게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 평행한 면광원으로부터의 균질한 광을 특정된 광조사면 상으로 조사함으로써, 피검체의 입체적 구조에 영향을 받지 않고 여기광의 조사 균질도를 개선할 수 있는 소동물용 형광 영상화 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 관심 영역(ROI) 외 영역에 광이 최소화하여 조사되도록 구성함으로써 배경잡음을 줄이는 한편, 카메라의 위치를 조절함으로써 광검출 효율을 극대화시킬 수 있는 소동물용 형광 영상화 장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 피검체로 광을 조사하기 위한 하나 이상의 광원을 포함하는 광조사부, 상기 조사된 광에 의한 여기 형광을 측정하기 위한 촬영장치부를 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치로서, 상기 조사되는 광의 형태, 크기, 및 세기를 제어하는 빔형상제어부; 및 상기 조사되는 광을 평행광으로 형성하기 위한 시준부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치를 제공한다.
또한, 촬영장치부가 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 제공하며, 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보로부터 피검체에 대한 가상의 광조사면을 특정하고, 상기 가상의 광조사면 상으로 광을 조사하기 위하여 광원의 위치를 조절하거나 형광 신호를 최적으로 검출하기 위하여 촬영장치부의 위치를 조절하는 연산제어부;를 포함하는 소동물용 영상화 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는 균질한 평행광을 조사함에 따라 피검체의 입체적 구조에서도 균질한 여기광을 조사하여 여기광의 조사 균질도와 형광 여기 특성을 개선할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 촬영장치로부터 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 획득하여 여기광이 피검체 내로 효율적으로 투과될 수 있는 가상의 광조사면을 특정하고 가상의 광조사면 상으로 광이 조사되도록 광원의 위치를 조절함으로써, 피검체 내로의 여기광 투과율을 높여 형광물질이 여기광을 효과적으로 흡수하고 여기 효율이 증대될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는 관심 영역(ROI)을 중심으로 관심 영역 외의 잉여 여기광이 최소화하여 광이 조사되도록 광원의 형태 및 위치를 결정함으로써, 광 조사 효율을 높이고 관심 영역(ROI) 외의 영역의 여기광으로 인한 배경잡음을 개선하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에서는 단수 또는 복수 개의 카메라가 실험 대상체의 상단 뿐만 아니라 측면에서 영상을 획득할 수 있도록 구성됨으로써 형광 광 경로에 따른 미소한 형광신호의 저하 및 왜곡을 최소화하여 검출할 수 있으므로 영상의 질을 개선할 수 있고 실험의 정확도를 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치의 개략적인 구성을 도시하고 있는 것이고,
도 2는 도 1의 광원을 면광원으로 구현한 면광원부의 구성 및 조사광 특성을 도시한 것이고,
도 3a 및 도 3b는 각각 관심 영역(ROI)으로 균질한 시준광이 조사되는 것을 설명하기 위하여, 상면 및 후면에서 바라본 피검체를 도시한 것이고,
도 4a 및 도 4b는 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치를 개략적으로 설명하기 위한 것이고,
도 5a, 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서의 광 조사 및 광검출 과정을 개념적으로 도시한 것이고,
도 6은 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서의 관심 영역(ROI) 및 광조사 영역을 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 광원을 면광원으로 구현한 면광원부의 구성 및 조사광 특성을 도시한 것이고,
도 3a 및 도 3b는 각각 관심 영역(ROI)으로 균질한 시준광이 조사되는 것을 설명하기 위하여, 상면 및 후면에서 바라본 피검체를 도시한 것이고,
도 4a 및 도 4b는 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치를 개략적으로 설명하기 위한 것이고,
도 5a, 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서의 광 조사 및 광검출 과정을 개념적으로 도시한 것이고,
도 6은 종래 기술에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서의 관심 영역(ROI) 및 광조사 영역을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법은 피검체의 관찰면에 균질한 여기광이 조사될 수 있도록 구성되며, 관찰하고자 하는 관심 영역 외의 영역에 여기광을 최소화함으로써 배경잡음을 최소화하는 한편, 여기광 조사 효율을 향상시킬 수 있도록 구성하는 것에 특징이 있다.
이를 위해, 스테이지면 중심을 기준으로 ROI의 전체 또는 부분 또는 조합을 통해, 작동거리(working distance) 내에서는 각각 균질한 세기의 평행광(collimated beam)을 제공하는 하나 이상의 면광원부로 구성되며, 광원, 광전달부, Beam shaper, 시준렌즈(collimator lens) 등을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는 피검체 대상물의 입체적 형상에 의한 높이의 차이에 따른 여기광 세기가 불균일하게 되지 않도록, 평행광 특성을 갖는 여기광이 조사되도록 광원부를 구성한다.
또한, 본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는, 관심 영역(ROI) 외 영역에서 여기광의 조사가 최소화하도록, 측면 또는 상단에서 조사되더라도 최대한 관심 영역(ROI)에 타겟팅이 가능하도록 빔 형태를 제어하여 다양한 형태의 광원부를 구성한다.
또한 단수 또는 복수 개의 카메라가 실험 대상체의 상단 뿐만 아니라 측면에서 영상을 획득할 수 있도록 구성하여 형광 검출 경로를 최적화함으로써, 상대적으로 작은 크기의 형광신호의 저하 및 왜곡을 최소화하여 검출할 수 있으므로 영상의 질을 개선할 수 있고 측정의 정확도를 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는 단수 또는 복수 개의 카메라를 통해 실험 대상체의 상단, 측면 등의 영상을 획득하고, 획득된 영상 정보로부터 실험 대상체의 입체적 구조 정보를 산출할 수 있다.
예로 일반적인 실험 대상체인 쥐의 경우 삼각뿔, 또는 삼각기둥 형태로의 모델링으로 간단하고 대략적인 구조 정보 산출이 가능하다.
또한, 입체적 형태의 피검체의 관찰면에 균질한 여기광이 효율적으로 투과될 수 있는 각도로 조사가 이루어질 수 있도록 산출된 입체 구조 정보를 이용할 수 있다.
산출된 입체 구조 정보를 바탕으로 피검체를 모델링한 구조의 측면에 수직이 될 수 있도록 광원부의 각도 및 위치를 조정할 수 있다.
이를 통해 실험 대상체 조사면에 여기광이 효율적으로 투과 전달되어 생체 형광물질이 효과적으로 여기될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치의 개략적인 구성을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 소동물용 형광 영상화 장치는 피검체(T)로 광을 조사하기 위한 광조사부(200)와 피검체(T)에 대한 영상 정보를 얻기 위한 촬영장치부(100)를 포함한다.
상기 광조사부(200)는 하나 이상의 광원(201, 202)을 포함하며, 광이 조사되는 영역을 가변시킬 수 있도록 구성된 이동 수단을 포함하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광조사부(200)의 광원(201, 202)은 회전 및 직선 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 위와 같은 이동 수단은 각 광원(201, 202)의 광 센터를 이동시켜, 원하는 위치에 광이 조사될 수 있도록 구성된다.
상기 촬영장치부(100)는 하나 이상의 카메라(101, 102)를 포함하며, 상기 카메라를 통해 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 얻을 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 촬영장치부(100)는 상기 광조사부(200)로부터 조사된 여기광으로 인하여 피검체(T)로부터 산란되어 방출되는 여기 형광을 측정할 수 있도록 구성된다.
특히, 상기 촬영장치부(100)는 하나의 카메라로 이루어지는 경우, 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 얻을 수 있도록 카메라가 이동가능하도록 구성되어야 한다.
즉, 단일 카메라만을 포함하는 촬영장치부(100)의 경우, 서로 다른 위치에서 피검체(T)를 촬영한 2 이상의 영상 정보를 조합하여 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 얻게 된다.
반면, 카메라가 2 이상이 포함되는 촬영장치부(100)의 경우, 각각의 카메라로부터의 영상을 조합하여 입체적인 형상 정보를 얻을 수 있다. 하지만, 카메라가 복수개인 경우에도 각각의 카메라가 이동 가능하도록 구현하는 것이 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 보다 효율적으로 획득하기에 바람직할 것이다.
이 경우, 카메라는 피검체(T)로부터의 형광 검출을 고려하여 스테이지 상의 피검체가 놓이는 위치의 측상방에 배치될 수 있고, 즉 피검체(t)의 입체적 형상을 고려하여 형광 검출 효율을 증가시키는 위치로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치는 상기 촬영장치부(100)로부터 수득된 영상 정보를 영상 처리하기 위한 연산제어부(300)를 포함한다.
아울러, 이러한 연산제어부(300)는 단순한 이미지 프로세싱 작업 이외에 피검체(T)의 관심 영역(ROI)으로 균질한 광이 조사될 수 있도록 광원(201, 202)의 위치를 조절하거나, 피검체의 입체적 형상 정보를 획득하거나 형광 검출 효율을 높일 수 있도록 카메라의 위치를 조절하는 기능을 수행한다.
구체적으로, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는, 상기 연산제어부(300)를 통해 피검체(T)의 외측면 측으로 가상의 광조사면(P1, P2)을 특정하고, 특정된 광조사면(P1, P2) 상으로 조사되는 광의 광 균질도를 고려하여 광원(201, 202)의 위치를 제어하게 된다. 여기서, 상기 연산제어부(300)에서 특정되는 가상의 광조사면(P1, P2)이란, 실제 광이 조사되는 피검체(T)의 외곽 라인을 고려하여, 피검체 상의 실제 광조사 영역과 유사하게 모델링된 가상의 광조사면을 의미한다.
그러나, 광조사를 위해 반드시 가상의 광조사면을 특정하여야 하는 것이고, 경우에 따라서는 광조사면을 특정하지 않고 피사체에 평행광을 바로 조사하도록 구현될 수도 있다. 또한, 가상의 광조사면의 특정도 피검체의 입체적 형상 정보를 이용하여 수행하여야만 하는 것은 아니고, 미리 설정된 다른 광조사면 특정 기준에 의해 수행될 수도 있다.
마찬가지로, 촬영장치부(100)의 위치 조절도 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 이용하지 않고, 형광 발생지에 근접한 위치, 즉 형광 세기가 큰 위치로 바로 이동하도록 제어될 수 있다. 이 경우, 형광 신호의 강도를 측정하기 위해 별도의 다른 센서를 이용할 수도 있겠지만, 촬영장치부(100)에서 직접 형광 신호의 강도를 측정하도록 구현할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 형광 신호의 왜곡 및 저하를 감소시켜 형광 검출 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
도 3a 및 도 3b는 이러한 가상의 광조사면을 특정하는 과정 및 상기 가상의 광조사면으로 균질한 광이 조사되는 것을 개념적으로 설명하기 위하여 제시된다.
도 3a를 참조하면, 피검체로써 쥐를 사용하는 경우, 쥐는 상면에서 바라본 시점에서, 대략적으로 직사각형 윤곽을 가지는 바, 도 3a에서와 같이 탑 뷰(Top View) 상으로 직사각형 형상을 가지게 된다. 이러한 관심 영역(ROI)은 피검체의 종류에 따라 달리 특정되고, 피검체의 실제 형상을 고려하여 가급적 단순한 도형으로 모델링함이 바람직하다.
한편, 도 3b에서는 리어 뷰(Rear View) 상으로 피검체(T)의 모습을 개념적으로 도시한 것으로, 쥐를 피검체로 이용할 경우, 리어 뷰에서의 형상은 삼각형 형상으로 모델링될 수 있다.
이와 같이 피검체의 입체적 형상 정보가 모델링이 되면, 이를 토대로 가상의 광조사면을 특정하게 된다.
본 구현예의 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 가상의 광조사면은 리어 뷰에서 모델링된 도형의 측면 상의 선분을 포함하는 면이 될 수 있다. 예를 들어, 도 3b의 광원이 위치한 피검체(T)의 측면 선분을 포함하되, 상기 측면 선분이 스테이지 바닥면(쥐가 놓여진 면)과 이루는 각도를 고려하여 가상의 광조사면을 설정할 수 있다.
이 경우, 도 3a에서와 같이 관심 영역(ROI) 상에서 좌우로 가장 긴 길이인 "b"를 산출하고(도 3a의 뒷다리 측 변의 길이), 피검체의 입체적 형상 정보로부터 가상의 광조사면을 이루는 리어 뷰 상의 측면 선분의 길이 "c"를 산출하여, 높이 "h"를 얻을 수 있다 (모델링된 도형의 대칭성). 따라서, 도 3b의 리어 뷰 상의 측면 선분에 대한 스테이지에 대한 각도(θ)를 산출할 수 있으며, 이를 가상의 광조사면의 스테이지에 대한 각도(θ)로 적용할 수 있다.
한편, 보다 정확한 광조사면을 산출하기 위해서는 도 3a를 기준으로 임의의 위치에 대한 단면을 기준으로, 리어뷰에서와 같은 형태로 피검체(T)를 모델링하고, 광조사면을 이루는 또 다른 측면 선분에 대한 스테이지에 대한 각도를 산출하는 과정을 동일하게 반복할 수 있다. 따라서, 위 두 개의 측면 선분을 포함하는 가상의 광 조사면을 특정하고, 해당 광조사면으로 광이 균질하게 조사될 수 있도록 광원(201, 202)의 위치를 조절하도록 구성하게 된다.
상기 광조사부(200)의 광원(201, 202)은, 앞서 설명한 바와 같이 이동 수단에 의하여 광 센터의 위치를 조절할 수 있도록 구성되며, 바람직하게는 가상의 광조사면 상으로 균질하게 광을 공급하도록 면광원으로 구성된다.
도 2는 도 1의 광원을 면광원으로 구현한 면광원부의 구성 및 조사광 특성을 도시한 도면이다. 도 2에서, 면광원부(500)는 내부광원(510), 광전달부(520), 빔형상제어부(Beam shaper; 530), 및 시준렌즈(540)를 포함한다.
면광원부(500)는 광 여기균질도를 향상하기 위해 시준광학계(540)를 포함하는 여기광원으로서, 관찰하고자 하는 관심영역(ROI)에만 최대한 여기광이 조사될 수 있도록(원형의 여기는 주변 영역에도 여기광이 조사되어 여기광 여기효율이 저하되므로) 측면 또는 상단에서 조사되더라도 ROI에 타겟팅이 가능하도록 미리 설정된 형태의 내부광원(510) 또는 광전달부(520)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 균질한 평행광을 조사함에 따라 피검체의 입체적 구조에서도 균질한 여기광을 조사하여 여기광의 조사 균질도와 형광 여기 특성을 개선할 수 있다.
또한, 관찰영역(ROI)에 한정적으로 여기광이 조사되도록 광의 형태, 크기, 및 세기를 제어하는 빔형상제어부(Beam shaper; 530) 모듈을 포함할 수 있다. 광의 형태나 크기 및 세기 등은 촬영장치부(100)로부터 수득된 영상 정보에 의해 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 관찰영역(ROI)은 직사각형과 같은 단순 도형일 수도 있겠지만 도형의 결합 형태는 물론 다른 어떤 다양한 형태로 설정될 수도 있을 것이며, 각각의 광원은 설정된 관찰영역(ROI)의 전부 또는 설정된 어느 일부에만 조사되도록 설정될 수 있다. 이때 각각의 광원에서 조사되는 광의 형태나 세기 또는 다양하게 제어될 수 있다.
이러한 구성에 의해, ROI 주변 영역의 여기광으로 인한 배경잡음을 줄일 수 있고, 여기광 여기효율을 향상시키고 또한 실험 대상체의 측면에 수직에서 광이 조사될 수 있어 같은 세기로 균일하고 균질하게 형광을 여기시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 이동 수단은 회전 및 직선 이송 작업을 조합하여 면광원의 광 조사 영역을 조절하게 되며, 바람직하게는 상기 가상의 광조사면이 스테이지 면과 이루는 각도에 따라 면광원의 각도를 조절하도록 구성할 수 있다.
즉, 도 3b에서와 같이, 면광원의 각도를 가상의 광조사면에 대한 각도와 동일하게 설정함으로써, 상기 면광원은 상기 가상의 광조사면 상으로 수직하게 광이 조사되게 되는 바, 균질한 광을 피검체(T)에 조사할 수 있게 된다.
더욱 바람직하게는, 상기 광원(201, 202)의 광 센터는 상기 가상의 광조사면의 기하하적 중심에 위치하도록 제어됨으로써 가상의 광조사면과 실제 조사되는 광조사 영역이 비교적 일치할 수 있도록 조절한다.
한편, 도 5a, 5b에 도시된 바와 같이, 형광(F)이 특정 위치(검은색 원)에서 방출되는 경우, 형광은 산란되어 피부 바깥으로 방출되게 되는데, 도 5a, 5b에서와 같이 상대적으로 가까운 위치에서는 적은 손실에 의하여, 비교적 큰 형광 신호가 검출되는 데 반하여, 그 주변의 상대적으로 먼 위치에서는 작은 형광 신호가 검출되게 된다.
위와 같은 점을 고려하여, 본 구현예에서는 형광을 검출하기 위한 카메라 일부를 비교적 큰 신호의 형광을 검출할 수 있는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 이러한 카메라는 상기 가상의 광조사면에 그 광축이 수직하게 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 장치에서는 상기 촬영장치부(100)에서 얻어진 영상 정보를 출력하기 위한 디스플레이부(400)를 더 포함하도록 구성할 수 있다.
이러한 디스플레이부(400)는 촬영장치부(100)에서 얻어진 영상 정보, 즉 형광 영상 정보를 포함한 영상 정보를 연산제어부(300)에서 이미지 프로세싱한 후, 외부로 출력할 수 있도록 구성된다. 이러한 디스플레이부(400)로써 영상을 출력하기 위한 모니터가 이용될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 광조사부는 하나 이상의 광원을 포함하도록 구성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 소동물용 형광 영상화 장치와 같은 장비를 통해, 아래와 같은 단계를 통해 소동물용 형광 영상화 방법을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 구현예에 따른 소동물용 형광 영상화 방법에서는 광조사부가 피검체로 광을 조사하는 단계 및 촬영장치부가 상기 조사된 광에 의한 여기 형광을 측정하는 단계를 포함하는 소동물용 형광 영상화 방법으로서, 빔형상제어부가 상기 조사되는 광의 형태 및 크기를 제어하는 단계, 및 시준부가 상기 조사되는 광을 평행광으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어지도록 구성할 수 있다.
또한, (a) 촬영장치부에서, 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 수득하는 단계, (b) 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보로부터 피검체에 대한 가상의 광조사면을 특정하는 단계, (c) 연산제어부에 의해, 상기 가상의 광조사면 상으로 광을 조사하기 위하여 광원의 위치를 조절하는 단계, (d) 상기 광원으로부터 조사되는 광을 피검체로 조사하는 단계, (e) 상기 촬영장치부에서 피검체에서 형광을 효과적으로 검출할 수 있는 위치로 촬영장치부의 위치를 조절하는 단계, 및 (f) 상기 촬영장치부에서 얻어진 영상 정보를 출력하는 단계를 포함하여 이루어지도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 광원은 면광원으로 구성되며, 상기 (c)단계에서는 상기 이동 수단을 통해 상기 면광원의 위치와 면광원의 각도 중 적어도 하나 이상을 조절함으로써, 광 조사 영역을 조절하게 된다.
특히, 상기 (c)단계에서 면광원의 각도를 조절하는 과정은, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 가상의 광조사면이 스테이지 면과 이루는 각도에 따라 면광원의 각도를 조절함으로써 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 가상의 광조사면이 스테이지 면과 이루는 각도와 면광원의 각도가 동일하게 설정되는 경우, 상기 면광원으로부터 조사되는 광이 상기 가상의 광조사면 상으로 수직하게 조사되는 바, 여기광의 투과도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 광원의 광 센터가 상기 가상의 광조사면의 기하하적 중심에 위치하도록, 상기 면광원의 위치를 조절하는 과정을 포함하여 (c)단계를 수행하도록 구현할 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
100: 촬영장치부
101, 102: 카메라
200: 광조사부
201, 202: 광원
300: 연산제어부
400: 디스플레이부
500: 면광원부
510: 내부광원
520: 광전달부
530: 빔형상제어부(Beam shaper)
540: 시준렌즈
101, 102: 카메라
200: 광조사부
201, 202: 광원
300: 연산제어부
400: 디스플레이부
500: 면광원부
510: 내부광원
520: 광전달부
530: 빔형상제어부(Beam shaper)
540: 시준렌즈
Claims (24)
- 피검체로 광을 조사하기 위한 하나 이상의 광원을 포함하는 광조사부; 및
상기 조사된 광에 의한 여기 형광을 측정하기 위한 촬영장치부를 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치로서,
상기 조사되는 광의 형태, 크기, 및 세기를 제어하는 빔형상제어부; 및
상기 조사되는 광을 평행광으로 형성하기 위한 시준부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 측정된 여기 형광 신호의 강도에 따라 상기 촬영장치부의 위치를 조절하는 연산제어부;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 촬영장치부는 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 제공하며,
상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보에 따라 상기 촬영장치부의 위치를 조절하는 연산제어부;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 촬영장치부는 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 제공하며,
상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보에 따라 상기 광원의 위치를 조절하는 연산제어부;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 피검체에 대한 가상의 광조사면을 특정하고, 상기 가상의 광조사면 상으로 광을 조사하기 위하여 광원의 위치를 조절하는 연산제어부;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 촬영장치부는 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 제공하며,
상기 연산제어부는 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보로부터 피검체에 대한 가상의 광조사면을 특정하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 5에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은 각각 상기 가상의 광조사면 중 미리 설정된 일부 또는 전부로 광을 조사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 4에 있어서,
상기 광조사부의 광원은 광 센터의 위치를 조절할 수 있도록 이동 가능하도록 구성된 면광원인 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 연산제어부는 상기 피검체가 위치한 스테이지 면과 상기 가상의 광조사면이 이루는 각도를 산출하고, 산출된 각도에 따라 상기 면광원의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 면광원은 상기 가상의 광조사면 상으로 수직하게 광이 조사되도록 위치 조절되는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 광원의 광 센터는 상기 가상의 광조사면의 기하하적 중심에 위치하도록 상기 연산제어부에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 촬영장치부에서 얻어진 영상 정보를 출력하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 장치.
- 하나 이상의 광원을 포함하는 광조사부가 피검체로 광을 조사하는 단계; 및
촬영장치부가 상기 조사된 광에 의한 여기 형광을 측정하는 단계를 포함하는 소동물용 형광 영상화 방법으로서,
빔형상제어부가 상기 조사되는 광의 형태, 크기, 및 세기를 제어하는 단계; 및
시준부가 상기 조사되는 광을 평행광으로 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 13에 있어서,
연산 제어부가 상기 측정된 여기 형광 신호의 강도에 따라 상기 촬영장치부의 위치를 조절하는 단계;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 촬영장치부에서, 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 수득하는 단계;를 더 포함하고,
연산 제어부가 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보에 따라 상기 촬영 장치부의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 촬영장치부에서, 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 수득하는 단계;를 더 포함하고,
연산 제어부가 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보에 따라 상기 광원의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 13에 있어서,
(b) 상기 피검체에 대한 가상의 광조사면을 특정하는 단계; 및
(c) 연산제어부에 의해, 상기 가상의 광조사면 상으로 광을 조사하기 위하여 광원의 위치를 조절하는 단계;
를 더 포함하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 17에 있어서,
(a) 상기 촬영장치부에서, 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보를 수득하는 단계;를 더 포함하고,
상기 (b) 단계에서는, 상기 촬영장치부로부터 얻은 피검체의 입체적 형상에 대한 영상 정보로부터 상기 피검체에 대한 광조사면을 특정하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 17에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은 각각 상기 가상의 광조사면 중 미리 설정된 일부 또는 전부로 광을 조사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 17에 있어서,
상기 광원은 면광원이며,
상기 (c)단계에서는 상기 면광원의 위치와 면광원의 각도 중 적어도 하나 이상을 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 20에 있어서,
상기 (c)단계에서는,
상기 연산제어부에서 상기 피검체가 위치한 스테이지 면과 상기 가상의 광조사면이 이루는 각도를 산출하고, 산출된 각도에 따라 상기 면광원의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 20에 있어서,
상기 (c)단계에서는 상기 면광원으로부터 조사되는 광이 상기 가상의 광조사면 상으로 수직하게 조사되도록, 상기 면광원의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 20에 있어서,
상기 (c)단계에서는 상기 광원의 광 센터가 상기 가상의 광조사면의 기하하적 중심에 위치하도록, 상기 면광원의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
- 청구항 13에 있어서,
(d) 상기 촬영장치부에서 얻어진 영상 정보를 디스플레이부에서 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소동물용 형광 영상화 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140168798A KR20160065342A (ko) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140168798A KR20160065342A (ko) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160065342A true KR20160065342A (ko) | 2016-06-09 |
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ID=56138669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140168798A KR20160065342A (ko) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 소동물용 형광 영상화 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160065342A (ko) |
-
2014
- 2014-11-28 KR KR1020140168798A patent/KR20160065342A/ko not_active Application Discontinuation
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