KR20240001353A - 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치에 관한 것이다. 본 발명의 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치는, 형광 조영제가 도포된 검사 대상체로 복수의 파장 영역을 갖는 검사광을 조사하는 광원, 검사 대상체로부터 발생된 형광 반사광의 수광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광섬유 번들, 광섬유 번들을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리하는 광 분리기, 분리된 제1 분리 반사광의 초점 거리를 조절하여 상을 형성하는 초점 조절 렌즈; 및 초점 조절 렌즈에 의해 형성된 상을 검출하는 이미지 센서를 포함한다.
Description
본 발명은 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 멀티 스펙트럼을 갖는 광원을 이용하여 검사 대상체의 형광 이미지를 획득할 수 있는 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치에 관한 것이다.
종래 형광 이미징 장치는 단일 파장을 갖는 여기광(exciting light)을 집광하여 대물렌즈를 통과시키고, 관찰부위인 샘플에 여기광을 조사하여 샘플로부터 반사되는 광 신호에 따른 샘플의 변화 또는 구조를 관찰하였다.
이와 같이 종래의 형광 이미징 장치는 단일 파장의 여기광을 사용하였으므로, 다양한 파장을 이용하여 발광체를 여기(exciting)시키는 것이 불가능하였다. 또한, 광원에서 여기광의 파장 가변이 불가능하여 멀티스펙트럼(multispectrum)을 갖는 다중 형광 영상을 동시에 관측하는 것이 불가능했다.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 파장가변광원, 다중파장광원 또는 다중어레이광원 등을 통해 검사 대상체에 대한 서로 다른 파장의 형광 이미지를 획득할 수 있는, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 광원에서 출사되는 검사광과 이미지 센서로 입사되는 형광 반사광의 경로를 서로 다르게 하여 선명한 형광 이미지를 획득할 수 있는 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 검사 대상체로부터 반사되는 형광 반사광을 하우징 내부로 입사되도록 가이드하는 광섬유 번들을 포함하는 멀티스펙트럼 형광 이미지 장치를 제공하는데 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치는 형광 조영제가 도포된 검사 대상체로 복수의 파장 영역을 갖는 검사광을 조사하는 광원, 검사 대상체로부터 발생된 형광 반사광의 수광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광섬유 번들, 광섬유 번들을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리하는 광 분리기, 분리된 제1 분리 반사광의 초점 거리를 조절하여 상을 형성하는 초점 조절 렌즈 및 초점 조절 렌즈에 의해 형성된 상을 검출하는 이미지 센서를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 광 분리기는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 다이크로익 미러는 형광 반사광 중 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광이 이미지 센서를 향하여 반사되도록 하는 각도로 배치된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치는 검사광을 평행한 검사광으로 출사시키는 평행 렌즈를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 파장분리기는, 평행 렌즈에 의해 평행하게 입사되는 검사광에 대하여 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 검사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 검사광을 분리시킨다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 광원은 파장 분리기에서 반사되는 제1 분리 검사광과 제2 분리 검사광이 직교하도록 검사광을 조사하는 위치에 배치된다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 평행 렌즈는 콜리메이팅(collimating) 렌즈 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈이다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치는 제1 분리 반사광이 입사되고 제1 분리 반사광에서 상기 제2 파장영역에 대응하는 성분이 제거된 형광 필터광을 상기 초점 조절 렌즈로 출사하는 필터를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 광섬유 각각의 말단부는 GRIN (Gradient Index) 렌즈를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 형광 조영제는 인도시아닌 그린((ICG, Indocyanine Green) 형광 염료를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 광원은 근적외선 파장 영역을 포함하는 검사광을 조사한다.
본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예는 검사 대상체에 대한 서로 다른 파장의 형광 이미지를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 다른 실시예는 광원에서 출사되는 검사광과 이미지 센서로 입사되는 형광 반사광의 경로를 서로 다르게 하여 선명한 형광 이미지를 획득할 수 있다.
나아가, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 검사 대상체로부터 반사되는 형광 반사광을 하우징 내부로 입사되도록 가이드할 수 있다. 가시광선 신호와 서로 다른 파장의 형광 신호를 분리하여 동시에 출력할 수 있다.
나아가, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 또 다른 실시예는 서로 다른 파장의 형광 신호를 검출하는 동시에 환부에 직접 레이저를 조사하여 치료할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
별도로 명시하지 않는 한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인 바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.
본 명세서에서 복수의 파장들을 갖는 광이란, 동시에 서로 다른 복수의 파장들을 갖는 하나의 빔으로 구성된 광일 수 있고, 파장마다 별개의 빔으로 이루어지고 서로 다른 복수의 파장별 빔들로 이루어진 광일 수도 있으며, 하나의 빔에서 시간에 따라 파장이 변하는(파장가변) 광을 의미할 수 있다. 이에, 복수의 파장들을 갖는 광을 방출하는 광원은 다중파장광원, 다중어레이광원, 또는 파장가변광원 등일 수 있으며, 이러한 각각의 광원들은 서로 다른 파장의 광을 동시에 방출할 수도 있고 서로 다른 시간에 방출할 수도 있다.
본 명세서에서 제어부란, 본 발명의 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치의 구성요소들을 제어할 수 있는 장치로서, 본 발명의 광원, 필터, 렌즈, 이미지 센서와 전기적으로 통신할 수 있게 유무선상으로 연결되어 있으며 이들 장치를 제어하는 신호를 발생하여 공급할 수 있다. 이러한 제어부는 프로세서와 메모리를 포함하며, 예를 들어, 컴퓨터, 모바일 기기, 임베디드 프로그램을 포함하는 다양한 전자 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 제어부는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 통해 광 신호를 수신하여 이미지를 처리하고 출력하는 이미지 처리 프로세서를 더 포함할 수도 있다. 나아가, 제어부는 이미지 처리 프로세서를 통해 처리된 이미지를 연결된 디스플레이 장치를 통해 출력하게 할 수도 있다. 제어부의 다양한 예시는 상술한 바로 제한되지 않으며, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 제어하기 위한 신호를 생성하고 송신하며, 형광 이미징 장치로부터 수신한 데이터를 처리할 수 있는 모든 장치를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치(100)는 하우징(101), 광원(102), 평행 렌즈(103), 광 분리기(104), 광섬유 번들(105), 필터(106), 집광 렌즈(107), 이미지 센서(108) 및 제어부(109)를 포함할 수 있다.
하우징(101)은 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치(100)의 각 구성요소를 수용할 수 있으며, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치(100)의 외관을 형성할 수 있다. 예를 들어, 하우징(101)은 평행 렌즈(103), 광 분리기(104), 필터(106), 집광 렌즈(107), 이미지 센서(108) 및 제어부(109)를 내부에 수용할 수 있다. 한편, 도 1에서는 광원(102)이 하우징(101)의 내부에 배치되는 경우를 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 광원(102)은 하우징(101)의 내부에 수용되거나 하우징(101)의 외부에 배치될 수도 있다. 또한, 광섬유 번들(105)의 적어도 일부분은 하우징(101)의 내부에 수용되고, 광섬유 번들(105)의 적어도 다른 일부분은 외부로 돌출될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따르면 광섬유 번들(105)은 하우징(101)의 외부로 돌출되지 않고 하우징(101)의 내부에 완전히 수용될 수도 있다.
한편, 광원(102)은 복수의 파장들을 갖는 광을 방출할 수 있다. 바람직하게는, 광원(102)은 다양한 종류의 레이저를 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(102)은 LED, LD, 반도체를 이용한 레이저, 퀀텀 닷(quantum dot) 레이저, 또는 반도체 광학 증폭기 광원일 수 있다. 한편, 광원(102)은 복수의 파장을 갖는 검사광을 조사할 수 있다. 광원(102)은 파장가변광원, 다중파장광원, 또는 다중어레이광원 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 광원(102)은 시간에 따라 서로 다른 파장의 검사광을 방출하도록 구성될 수 있다. 특히, 광원(102)은 근적외선 파장 영역을 포함하는 검사광을 조사할 수 있다. 광원(102)으로부터 방출된 검사광은 근적외선 파장 영역의 광일 수 있다. 예를 들어, 광원(102)으로부터 방출된 검사광은 약 600nm 내지 1700nm 범위 내의 광일 수 있다.
또한, 광원(102)은 제어부(109)에 의해서 방출하는 검사광의 파장이 변경되도록 제어될 수 있다. 특히, 광원(102)은 제어부(109)에 의해 시간에 따라 다른 파장의 광을 방출할 수도 있고, 특정 시간에 복수의 파장을 갖는 검사광을 방출할 수도 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 광원(102)으로부터 방출되는 검사광은 형광 조영제가 도포된 검사 대상체(900)로 조사될 수 있다. 형광 조영제는 다양한 종류의 조영제를 포함할 수 있으며, 다양한 형광 조영제들은 서로 다른 파장에 대응하여 형광 신호를 반사하거나 방사할 수 있다. 본 명세서에서는 형광 조영제에 의해 형광 이미징 장치(100)를 향하여 방사되는 형광 신호는 형광 반사광으로 지칭될 수 있다.
한편, 형광 조영제는 검사 대상체에 도포되어 검사 대상체에 대한 형광 이미지를 획득할 수 있도록 도와주는 물질일 수 있다. 형광 조영제는 소정의 파장 영역대의 광을 흡수하는 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 형광 조영제가 많이 분포되는 해당하는 영역에서 소정의 파장 영역대의 광이 다른 영역보다 더 많이 흡수되어 형광 조영제가 더 적게 분포되는 다른 영역과 대비되는 형광 이미지가 촬영될 수 있다. 예를 들어, 형광 조영제는 치아의 미세 크랙에 해당하는 영역에서 다른 영역보다 집중적으로 도포될 수 있다. 따라서, 치아의 미세 크랙에 해당하는 영역에서 소정의 파장 영역대의 광이 다른 영역보다 더 많이 흡수되고 형광 이미지에서 다른 영역보다 대비되어 구별되도록 촬영될 수 있다. 한편, 검사 대상체(900)는 치아뿐만 아니라 콧구멍 또는 목구멍 등 다양한 대상이 될 수 있다.
또한, 형광 조영제는 인도시아닌 그린(ICG, Indocyanine Green) 형광 염료를 포함할 수 있다. 형광 조영제는 인도시아닌 그린(ICG) 형광 염료에 한정되지 않고, 다양한 형광 염료 각각 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다.
한편, 평행 렌즈(103)는 광원(102)으로부터 방출되는 검사광을 수광하고, 입사되는 검사광을 평행한 검사광으로 출사할 수 있다. 예를 들어, 평행 렌즈(103)는 콜리메이팅(collimating) 렌즈 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈일 수 있다. 평행 렌즈(103)를 통해 광원(102)에서 방출된 검사광은 광 분리기(104)를 향하여 평행하게 진행할 수 있다.
평행 렌즈(103)는 광원(102)으로부터 입사되는 검사광을 평행하게 하여 광 분리기(104)로 출사할 수 있다. 따라서, 광 분리기(104)가 검사광을 파장 영역에 따라 광을 분리하는 경우 정확성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 광 분리기(104)가 다이크로익 미러(dichroic mirror)인 경우 평행하게 입사되는 검사광에 대하여 투과되어야 하는 파장 영역 대의 검사광은 투과시키고, 반사시켜야 하는 파장 영역 대의 검사광은 입사각에 수직에 가깝도록 반사시켜 분리 성능이 증가할 수 있다.
또한, 평행 렌즈(103)에 의해 평행하게 출사되는 검사광이 광섬유 번들(105)로 향할 수 있으므로 광섬유 번들(105)로 향하는 검사광의 광량을 증가시킬 수 있다. 나아가, 평행 렌즈(103) 및 광 분리기(104)를 통해 분리된 제2 분리 검사광은 광섬유 번들(105)이 배치된 방향에 최대한 평행하게 광섬유 번들(105)로 입사될 수 있다. 이에 따라, 광섬유 번들(105)을 통해 전달되는 분리 검사광의 손실율이 억제될 수 있다.
한편, 광 분리기(104)는 검사광에 대하여 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리광과 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리광을 분리할 수 있다. 예를 들어, 광 분리기(104)는 복수의 파장을 포함하는 검사광을 방출하는 광원(102)으로부터 입사되는 검사광에 대하여 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 검사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 검사광을 분리할 수 있다. 또한, 광 분리기(104)는 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 검사광이 검사 대상체(900)로 조사될 수 있도록 광섬유 번들(105)을 향하여 출사할 수 있다. 따라서, 광 분리기(104)는 광원(102)으로부터 방출되는 검사광에서 검사 대상체(900)로 조사해야하는 파장 영역대의 광 성분만이 광섬유 번들(105)로 향하도록 할 수 있다.
예를 들어, 검사 대상체(900)로 조사해야하는 파장 영역대의 광 성분이 근적외선 파장 영역인 경우, 제2 파장 영역은 근적외선 파장 영역으로 설정되고, 광 분리기(104)는 제2 파장 영역에 해당하는 근적외선 파장 영역의 제2 분리 검사광이 검사 대상체(900)로 조사될 수 있도록 광섬유 번들(105)을 향하여 출사할 수 있다.
나아가, 이러한 광 분리기(104)가 분리하는 검사광의 파장 영역은 제어부(109)에 의해 조절될 수도 있다. 예를 들어, 광 분리기(104)는 제어부(109)에 의해 분리하는 파장 영역을 조절하거나, 광원(102)은 제어부(109)에 의해 방출하는 검사광의 파장 영역을 조절함으로써 광 분리기(104)에 의해 분리되는 파장 영역이 조절될 수 있다.
또한, 예를 들어, 검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 근적외선 파장 영역의 광을 흡수하여 형광을 방출하는 인도시아닌 그린(ICG, Indocyanine Green) 형광 염료를 포함하는 경우, 광원(102)이 근적외선 파장 영역을 포함하는 검사광을 방출하고, 광 분리기(104)가 검사광에서 근적외선 파장 영역인 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 검사광을 광섬유 번들(105)을 향하여 출사하고, 광섬유 번들(105)을 통해 제2 분리 검사광이 검사 대상체(900)로 조사되어 검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 근적외선 파장 영역의 광을 흡수하여 형광을 방출하도록 할 수 있다.
한편, 광 분리기(104)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함할 수 있다. 다이크로익 미러는 입사되는 검사광 중 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 검사광이 반사되어 광섬유 번들(105)로 향하지 않도록 하고, 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 검사광이 광섬유 번들(105)로 향하도록 투과하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 제1 분리 검사광이 반사되는 방향과 제2 분리 검사광이 투과되는 방향이 직교하도록 배치될 수 있다. 또한, 광원(102)은 광 분리기(104)에서 반사되는 제1 분리 검사광과 제2 분리 검사광이 직교하도록 검사광을 조사하는 위치에 배치될 수 있다.
한편, 광섬유 번들(105)은 제2 분리 검사광을 수광하고 검사 대상체(900)로 조사될 수 있도록 제2 분리 검사광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유(1051)를 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 광섬유(1051) 각각의 말단부는 적어도 하나의 광섬유 각각의 말단부는 GRIN (Gradient Index) 렌즈를 포함할 수 있다. GRIN 렌즈는 렌즈 중심의 굴절률이 가장 높고 렌즈의 외곽으로 갈수록 굴절률이 줄어드는 분포를 갖는 렌즈이다. 따라서, 적어도 하나의 광섬유(1051)를 통과하는 제2 분리 검사광이 말단부에서 GRIN 렌즈에 입사되면 렌즈 중앙 부근에서 입사되는 제2 분리 검사광의 굴절이 렌즈 외곽 입사되는 제2 분리 검사광의 굴절보다 적게 발생하여, GRIN렌즈를 통과한 이후 소정의 초점에서 만나게 될 수 있다. 따라서, 검사 대상체(900)에 대하여 제2 분리 검사광이 소정의 초점을 가지고 조사될 수 있다.
광섬유 번들(105)은 검사 대상체(900)로부터 발생된 형광 반사광의 수광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유(1051)를 포함할 수 있다. 이에, 광섬유 번들(105)은 분리 검사광을 검사 대상체(900)로 방출할 수도 있고 검사 대상체(900)로부터 형광 반사광을 수광하고 가이드할 수도 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 광섬유 번들(105)은 분리 검사광을 검사 대상체(900)로 방출하는 영역에 대응하는 광섬유 번들과 형광 반사광의 수광을 가이드하는 영역에 대응하는 광섬유 번들을 포함할 수 있다. 즉, 광섬유 번들(105)은 분리 검사광을 방출하는 광섬유 번들과 형광 반사광을 수광하고 가이드하는 광섬유 번들로 분리되어 구성될 수도 있다.
검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 제2 분리 검사광을 흡수하여 형광 반사광을 방출할 수 있다. 광섬유 번들(105)은 형광 반사광을 수광하여 하우징(101) 내부로 입사되도록 형광 반사광을 가이드할 수 있다.
한편, 광 분리기(104)는 광섬유 번들(105)을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리할 수 있다.
예를 들어, 광섬유 번들(105)을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리할 수 있다. 또한, 광 분리기(104)는 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광이 이미지 센서(108) 방향으로 조사될 수 있도록 출사할 수 있다.
따라서, 광 분리기(104)는 형광 반사광에서 이미지 센서(108)로 조사되어야 하는 파장 영역대의 광 성분만이 이미지 센서(108)로 향하도록 할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(108)로 조사되야하는 파장 영역대의 광 성분이 근적외선 파장 영역을 제외한 파장 영역인 경우, 광 분리기(104)는 근적외선 파장 영역에 대응하는 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 투과하고, 제2 파장 영역과 다른 제1 파장 영역의 제1 분리 반사광이 이미지 센서(108)로 조사될 수 있도록 출사할 수 있다.
이와 같이, 하나의 광 분리기(104)는 광원(102)으로부터 방출되는 검사광을 분리하여 광섬유 번들(105)로 전달하면서도, 검사 대상체(900)로부터 발생된 형광 반사광도 근적외선 파장 영역에 대응하여 이미지 센서(108)를 향하도록 분리할 수 있다.
한편, 검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 근적외선 파장 영역의 광을 흡수하여 형광을 방출하는 인도시아닌 그린(ICG, Indocyanine Green) 형광 염료를 포함하는 경우, 검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 제2 파장 영역에 해당하는 근적외선 파장 영역의 광을 흡수하여 형광 반사광을 방출할 수 있다. 이 경우, 형광 반사광은 광섬유 번들(105)을 통해 가이드되어 하우징(101)로 입사될 수 있다. 또한, 광 분리기(104)는 근적외선 파장 영역에 대응하는 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 투과하고, 제2 파장 영역과 다른 제1 파장 영역의 제1 분리 반사광이 이미지 센서(108)로 조사될 수 있도록 출사할 수 있다.
또한, 광 분리기(104)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함할 수 있다. 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 입사되는 형광 반사광 중 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광을 반사하여 반사광이 이미지 센서(108)로 향하도록 하고, 제2 파장 영역에 해당하는 제2 분리 반사광이 이미지 센서(108)로 향하지 않도록 투과되게 배치될 수 있다. 또한, 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 형광 반사광 중 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광이 이미지 센서(108)를 향하여 반사되도록 하는 각도로 배치될 수 있다. 예를 들어, 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 제1 분리 반사광이 반사되는 방향과 제2 분리 반사광이 투과되는 방향이 직교하도록 배치될 수 있다.
한편, 필터(106)는 제1 분리 반사광이 입사되고 제1 분리 반사광에서 제2 파장영역에 대응하는 성분이 제거된 형광 필터광을 초점 조절 렌즈(107)로 출사할 수 있다.
필터(106)는 광 분리기(104)로부터 출사되거나 반사된 분리 반사광이 입사되는 위치에 배치될 수 있다. 또한, 필터(106)는 입사되는 분리 반사광에서 소정의 파장 영역에 해당하는 광 성분만을 투과시킬 수 있다. 구체적으로, 필터(106)는 입사되는 제1 분리 반사광에서 제2 파장 영역의 광 성분을 필터링하고 나머지 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광을 투과시킬 수 있다. 따라서, 검사 대상체(900)의 검사를 위한 제2 파장 영역대의 광 성분을 제거하여 보다 선명한 형광 이미지를 획득할 수 있도록 한다.
예를 들어, 검사 대상체(900)에 도포된 형광 조영제가 근적외선 파장 영역의 제2 분리 검사광에 대하여 형광을 발현하는 경우, 필터(106)는 제2 파장 영역의 반사광을 필터링할 수 있다. 필터(106)가 검사광이 갖는 파장 영역에 대응하는 파장 영역의 형광 반사광을 필터링하고 나머지 파장 영역에 해당하는 형광 반사광을 투과시킴으로 인하여, 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치(100)가 형광이 발현되는 영역에 대해 선명한 형광 이미지가 획득될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 필터(106)는 파장 가변 필터(Wavelength Tunable Filter)일 수 있다. 파장 가변 필터는 서로 다른 파장을 가변적 또는 선택적으로 필터링할 수 있는 필터이다.
필터(106)가 파장 가변 필터인 경우, 제어부(109)는 광원(102)으로부터 방출되는 검사광의 제2 파장 영역에 대응하는 파장 영역의 광성분을 필터링하도록 필터(106)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(106)는 광원(102)에서 방출되는 검사광의 파장 영역에 대한 검사광 파장 영역 정보(λ1)와 검사광이 방출되는 시간에 대한 검사광 방출 시간 정보(t1)를 획득할 수 있다. 제어부(109)는, 필터(106)가 검사광 방출 시간에 검사광 파장 영역과 대응되는 파장 영역을 필터링하도록 필터(106)를 제어할 수도 있다. 따라서, 제어부(109)는 광원(102)과 필터(106)를 동기화하여 제어할 수 있다.
한편, 초점 조절 렌즈(107)는 광 분리기(104)로부터 분리된 제1 분리 반사광 또는 필터(106)를 통과한 제1 분리 반사광의 초점 거리를 조절하여 상을 형성할 수 있다.
초점 조절 렌즈(107)는 소정의 전기 신호에 따라 곡률이 변화하는 리퀴드 렌즈(Liquid Lens)를 포함할 수 있다. 리퀴드 렌즈는 전류 또는 전압의 전기 신호에 따라 형상 또는 곡률이 변경되어 초점 거리가 조절될 수 있는 액체 렌즈를 의미할 수 있다. 제어부(109)는 전류 또는 전압의 전기 신호를 초점 조절 렌즈(107)로 입력하여 초점 조절 렌즈(107)의 곡률을 변화시켜 형광 필터광의 초점 거리를 조절할 수 있다.
이미지 센서(108)는 초점 조절 렌즈에 의해 형성된 상(像, Image)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서(108)는 근적외선, 중적외선, 또는 적외선과 가시광선을 구별하여 검출할 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(108)는 다양한 파장의 광을 수신하더라도 각 파장별로 구분하여 다양한 종류의 광을 한번에 이미지화 하여 출력할 수도 있다.
한편, 제어부(109)는 이미지 센서(108)가 검출한 다양한 광 신호들을 구별하여 이미지를 처리하게 할 수 있다. 제어부(109)는 이미지 센서(108)가 검출한 상을 기초로 검사 대상체에 대한 형광 이미지를 생성할 수 있다. 이와 같이, 이미지 센서(108)는, 제어부(109)에 의해 소정의 시간에서의 파장을 구별하여 다양한 파장의 광 신호들을 구별하여 검출할 수 있다.
한편, 제어부(109)는 광원(102)과 이미지 센서(108) 사이에서 방출되고 전달되는 광에 대한 정보를 동기화할 수 있다. 또한, 제어부(109)는 광원(102)과 필터(106) 사이에서 방출되고 전달되는 광에 대한 정보를 동기화할 수 있다. 또한, 제어부(109)는 필터(106)와 이미지 센서(109) 사이에서 방출되고 전달되는 광에 대한 정보를 동기화할 수 있다.
이러한 동기화 과정은, 구체적으로, 제어부(109)는 광원(102)과 이미지 센서(108) 사이의 시간 및 시간에 대응하는 광의 파장을 동기화하고, 광원(102)과 필터(106) 사이의 시간 및 시간에 대응하는 광의 파장을 동기화하고, 필터(106)와 이미지 센서(108) 사이의 시간 및 시간에 대응하는 광의 파장을 동기화할 수 있다. 보다 상세하게, 제어부(109)는 광원(102)에서 방출된 광의 파장과 해당 파장의 광이 방출된 시간에 대한 정보를 수신하거나 저장할 수 있고, 이렇게 방출된 광의 파장과 해당 광이 방출된 시간에 대한 정보를 이미지 센서(108) 및 필터(106)에 전달할 수 있다. 이에, 이미지 센서(108)와 필터(106)는 특정 파장의 광이 언제 광원으로부터 방출되었는지에 대한 정보를 수신할 수 있다. 나아가, 필터(106) 및 이미지 센서(108)는 검사 대상체(900)로부터 반사된 반사광으로부터 특정 파장의 광을 검출하여 해당 특정 파장의 광이 방출된 시간을 동기화하여 보다 정확하게 특정 파장의 광을 검출하고 다른 파장의 광으로부터 분리할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 광원(102)은 하우징(101)에 외부에 배치될 수도 있다. 구체적으로, 광원(102)은 하우징(101) 외부에서 직접 노출되거나 광섬유(optical fiber)를 통해 가이드되어 노출될 수 있다. 이 경우, 광섬유는 단일모드 광섬유(Single mode optical fiber; SMF) 또는 다중모드 광섬유(Multimode optical fiber; MMF)가 될 수 있다. 광원(102)은 형광 조영제가 도포된 검사 대상체(900)로 복수의 파장 영역을 갖는 검사광을 조사할 수 있다. 이러한 경우, 광원(102)은 직접적으로 검사 대상체(900)를 향하여 검사광을 조사함으로써 검사광의 손실을 억제할 수 있다. 나아가, 하우징(102)의 외측으로 돌출되도록 광원(102)의 배치를 조정함으로써, 형광 이미징 장치(100)에서 하우징(101) 내부의 구성을 보다 간소화 할 수 있고, 이를 통해 형광 이미징 장치(100)를 보다 소형화할 수 있다.
또한, 광섬유 번들(105)은 검사 대상체(900)로부터 발생된 형광 반사광의 수광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유(1051)를 포함할 수 있다. 광섬유 번들(105)은 형광 반사광이 하우징(101) 내부로 입사되도록 가이드할 수 있다. 적어도 하나의 광섬유(1051) 각각의 말단부는 GRIN (Gradient Index) 렌즈를 포함할 수 있다.
한편, 광 분리기(104)는 광섬유 번들을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 제1 파장 영역과 다른 제2 파장영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리할 수 있다.
이 경우, 광 분리기(104)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함할 수 있다.
다이크로익 미러(dichroic mirror)는 형광 반사광 중 제1 파장 영역에 해당하는 제1 분리 반사광이 이미지 센서(108)를 향하여 반사되도록 하는 각도로 배치될 수 있다.
한편, 필터(106)는 제1 분리 반사광이 입사되고 제1 분리 반사광에서 제2 파장영역에 대응하는 성분이 제거된 형광 필터광을 초점 조절 렌즈(107)로 출사할 수 있다.
초점 조절 렌즈(107)는 광 분리기(104)로부터 분리된 제1 분리 반사광 또는 필터(106)를 통과한 제1 분리 반사광의 초점 거리를 조절하여 상을 형성할 수 있다.
이미지 센서(108)는 초점 조절 렌즈에 의해 형성된 상(像, Image)를 검출할 수 있다. 구체적으로, 이미지 센서(108)는 근적외선, 중적외선, 또는 적외선과 가시광선을 구별하여 검출할 수 있다.
본 명세서에서, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치
101: 하우징
102: 광원
103: 평행 렌즈
104: 광 분리기
105: 광섬유 번들
106: 필터
107: 초점 조절 렌즈
108: 이미지 센서
109: 제어부
900: 검사 대상체
101: 하우징
102: 광원
103: 평행 렌즈
104: 광 분리기
105: 광섬유 번들
106: 필터
107: 초점 조절 렌즈
108: 이미지 센서
109: 제어부
900: 검사 대상체
Claims (10)
- 형광 조영제가 도포된 검사 대상체로 복수의 파장 영역을 갖는 검사광을 조사하는 광원;
상기 검사 대상체로부터 발생된 형광 반사광의 수광을 가이드하는 적어도 하나의 광섬유를 포함하는 광섬유 번들;
상기 광섬유 번들을 통해 입사되는 형광 반사광에 대하여 제1 파장영역에 해당하는 제1 분리 반사광과 상기 제1 파장 영역과 다른 제2 파장영역에 해당하는 제2 분리 반사광을 분리하는 광 분리기;
상기 분리된 제1 분리 반사광의 초점 거리를 조절하여 상을 형성하는 초점 조절 렌즈; 및
상기 초점 조절 렌즈에 의해 형성된 상을 검출하는 이미지 센서를 포함하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광 분리기는,
다이크로익 미러(dichroic mirror)를 포함하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제2항에 있어서,
상기 다이크로익 미러는,
상기 형광 반사광 중 상기 제1 파장 영역에 해당하는 상기 제1 분리 반사광이 상기 이미지 센서를 향하여 반사되도록 하는 각도로 배치되는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제1항에 있어서,
상기 검사광을 평행한 검사광으로 출사시키는 평행 렌즈를 더 포함하고,
상기 광 분리기는,
상기 평행 렌즈에 의해 평행하게 입사되는 검사광에 대하여 상기 제1 파장 영역에 해당하는 상기 제1 분리 검사광과 상기 제1 파장 영역과 다른 상기 제2 파장 영역에 해당하는 상기 제2 분리 검사광을 분리시키는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제4항에 있어서,
상기 광원은,
상기 광 분리기에서 반사되는 상기 제1 분리 검사광과 상기 제2 분리 검사광이 직교하도록 검사광을 조사하는 위치에 배치되는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제4항에 있어서,
상기 평행 렌즈는,
콜리메이팅(collimating) 렌즈 또는 프레넬(Fresnel) 렌즈인,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 분리 반사광이 입사되고 상기 제1 분리 반사광에서 상기 제2 파장영역에 대응하는 성분이 제거된 형광 필터광을 상기 초점 조절 렌즈로 출사하는 필터를 더 포함하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광섬유 각각의 말단부는 GRIN (Gradient Index) 렌즈를 포함하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제1항에 있어서,
상기 형광 조영제는,
인도시아닌 그린((ICG, Indocyanine Green) 형광 염료를 포함하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제2 파장 영역은 근적외선 파장 영역이고,
상기 광원은,
상기 근적외선 파장 영역을 포함하는 검사광을 조사하는,
멀티스펙트럼 형광 이미징 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220077613A KR20240001353A (ko) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220077613A KR20240001353A (ko) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240001353A true KR20240001353A (ko) | 2024-01-03 |
Family
ID=89539156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220077613A KR20240001353A (ko) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 멀티스펙트럼 형광 이미징 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240001353A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190067337A (ko) | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 한국광기술원 | 광섬유기반 분광시스템과 결합된 파장가변 필터를 이용한 형광영상 시스템 |
-
2022
- 2022-06-24 KR KR1020220077613A patent/KR20240001353A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190067337A (ko) | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 한국광기술원 | 광섬유기반 분광시스템과 결합된 파장가변 필터를 이용한 형광영상 시스템 |
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