KR100911741B1 - Multi-wavelength optical parametric oscillation laser source apparatus and cancer detection system using thereof - Google Patents

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장원석
한승희
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한국전기연구원
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본 발명은 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템이 개시된다. The present invention is a multi-wavelength light source unit and OPO cancer diagnosis system using the same are disclosed. 본 발명의 일 실시 예에 따른 암 진단 시스템은 OPO(optical parametric oscillation) 방식을 기초로 기 설정된 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저, 상기 다중 파장의 여기 광원을 수신하여 암을 진단하고자 하는 조직으로 전달하고, 상기 조직으로부터 상기 여기 광원에 대한 형광 신호를 수신하는 광 프루브(probe), 상기 광 프루브로 수신된 상기 형광 신호를 파장별로 분광하는 분광기 및 상기 분광기에 의해 파장별로 분광된 신호를 검출하고, 검출된 상기 파장별로 분광된 신호를 상기 형광 신호에 대한 분광 스펙트럼을 표시하는 표시부로 출력하는 광 검출기를 포함한다. Cancer diagnosis system according to an embodiment of the present invention receives the OPO laser, the excitation light source of the multi-wavelength for outputting the multi-wavelength excitation light source is set based on the basis of the OPO (optical parametric oscillation) system tissue to be diagnosed with cancer the transmission and detects the optical probe (probe), spectroscopy, and the spectral signals according to wavelengths by the spectrometer for spectroscopy for the fluorescence signals received by an optical probe according to wavelengths for receiving fluorescent signal for the excitation light source from the tissue and, by the detected spectral wavelength of the signal it comprises a photo-detector for outputting a display unit for displaying the spectrum of the fluorescent signal.
OPO(optical parametric oscillation), 구강, 암, 진단, 다중 파장 OPO (optical parametric oscillation), oral, cancer, diagnosis, multi-wavelength

Description

다중 파장 오피오 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템{MULTI-WAVELENGTH OPTICAL PARAMETRIC OSCILLATION LASER SOURCE APPARATUS AND CANCER DETECTION SYSTEM USING THEREOF} Multi-wavelength light source unit and the operational five cancer diagnosis system using the same {MULTI-WAVELENGTH OPTICAL PARAMETRIC OSCILLATION LASER SOURCE APPARATUS AND CANCER DETECTION SYSTEM USING THEREOF}

본 발명은 암 진단에 관한 것으로서, 상세하게는 OPO 레이저로부터 출력된 다중 파장의 여기 광원에 대한 조직의 형광 신호를 파장별로 분광하고, 형광 신호의 분광 스펙트럼을 통해 암을 진단할 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to cancer diagnosis, and more particularly multi-wavelength that can diagnose cancer through the spectrum of the spectral and fluorescent signal the fluorescence signal for each wavelength of the tissue to the excitation light source of a multi-wavelength output from the OPO laser OPO It relates to a light source apparatus and a cancer diagnosis system using the same.

인체 내의 형광체들이 정상 상태에서 암성 조직 등에 의해 변화가 발생할 경우 형광체들의 생화화적, 광학적 변화를 측정하여 그 변화를 진단할 수 있는 광학적 암 진단 방법이 있다. When phosphor in the body to cause a change by cancerous tissue in the normal state, the optical diagnosis method that can measure the biochemical oxidative, optical change of the fluorescent material to diagnose the change.

광학적 암 진단 방법은 단일 파장을 이용하여 단순하게 한 부위에 대해서만 진단하는 기술과 조직의 부위별, 조직 내부에 존재하는 형광체들의 성분에 따라 조사하는 레이저 광원의 파장에 차이가 있음을 이용한 다 파장 형광 분광을 이용한 암 진단 기술이 있다. Optical cancer diagnosis method is fluorescent by that the difference in the laser light source wavelength for irradiation in accordance with the components of the fluorescent material present inside the region-specific, organization skills and tissue to diagnose only the part a simplified by using a single wavelength, there is a diagnosis technique using spectroscopy.

단일 파장을 이용한 형광 분광 시스템은 형광체들의 개별 특성을 무시하고, 조직 수준에서 전체적으로 화학적 변화의 발생을 형광스펙트럼의 차이를 통해 진단하기 때문에 구강의 위치별로 형광체들이 반응하여 만들어내는 형광 분광 스펙트럼의 차이를 해석하기 어려운 문제가 발생한다. Fluorescence spectroscopy system using a single wavelength ignores the individual characteristics of the phosphor, and to using the difference in tissue levels of overall occurrence of chemical change in the fluorescence spectrum diagnostic, because the difference in fluorescence spectrum that phosphors are made to react by the position of the mouth It is difficult to interpret the problem occurs.

이런 단일 파장을 이용한 형광 분광 시스템에 대한 문제를 해결하는 기술이 바로 다 파장 형광 분광을 이용한 암 진단 기술이다. The technology to solve the problem for fluorescence spectroscopy system using such a single wavelength is just the cancer diagnosis technology using fluorescent spectroscopy.

종래 다 파장을 이용한 형광 분광 시스템은 파장을 임의로 선정하여 서로 다른 파장을 발생하는 10개 이내의 색소를 각각의 큐빗에 넣어서 만든 색소 레이저를 이용한다. The conventional fluorescence spectroscopy using a wavelength system uses a dye laser made by placing a pigment of less than 10 for generating a different wavelength by a wavelength chosen randomly for each qubit.

하지만, 다 파장을 이용한 형광 분광 시스템은 형광체들의 고유 파장 특성을 분석하여 진단하기 위한 목적으로 파장 가변이 가능한 색소 레이저를 이용하기 때문에 측정하고자 하는 인체의 부위에 따라 달라지는 형광체들의 특성을 만족하기 위하여 진단 대상이 결정되면 진단 부위에 대한 생체 조직의 내부에 존재하는 형광체들에 대한 개별 형광 분광 특성을 결정하여 여기 파장에 해당하는 광원을 색소를 이용하여 자주 만들어 주어야 하는 문제가 있다. However, the fluorescence spectroscopy system using a wavelength of diagnosis in order to satisfy the characteristics of varying the phosphor according to the body part to be measured because of the use of the dye laser is tunable as possible for the purpose of diagnosis by analyzing specific wavelength characteristic of the fluorescent substance When the destination is determined, there is a problem to determine a separate fluorescence spectral properties for the phosphor existing in the inside of the biological tissue to a diagnostic site that need to make frequent use of the dye with the light source for the excitation wavelength.

또한, 색소의 수명이 짧기 때문에 1년에 3~4회 정도의 색소를 만들어 주어야 하는 운영의 문제점과 색소 레이저의 원료인 '로다민색소'와 같은 물질들은 발암성 물질이기 때문에 제작 단계에서 주의를 필요로 하는 어려움도 있다. In addition, the operations that should make 3-4 times the dye in a year is short of pigment life problems and dye lasers of the raw substances, such as' rhodamine dye, it is careful in the production stage because it is a carcinogen there is also the difficulty that you need.

또한, 조직 내부에 존재하는 형광체들이 어떤 종류인지에 따라서 파장을 실시간으로 바꾸어 주어야 하는데, 색소 레이저는 실시간 변화가 불가능하고 암 진단을 위해 예상되는 파장이 발생할 수 있는 색소를 제작한 후 큐빗에 넣어 큐빗을 변화 시켜주면서 파장을 가변한다. Furthermore, in the phosphor that exists inside organizations need to change in real time, wavelengths, depending on what kinds of dye laser is put on cubits after the production of the dye, which is a real-time change is not possible and could result in the wavelength expected for the diagnosis of cancer cubits while varying the wavelength varies. 따라서, 진단 부위가 바뀌거나 대상이 되는 형광체들이 바뀌게 되면 제작된 색소는 쓸모없게 되고 새롭게 색소를 만들어 주어야 하는 파장 가변의 한계성에 대한 문제가 있다. Thus, if the diagnostic region is changed or replaced to the phosphor to be subjected to a making pigment has a problem for the wavelength variable limitations that must be useless and creating a new dye.

즉, 종래의 다 파장 색소 레이저를 이용한 형광 분광 진단 시스템은 장비 제작, 유지의 위험성, 장비의 수명 및 파장 가변의 한계성의 문제가 있다. That is, the fluorescence spectroscopy diagnosis using the conventional multi-wavelength dye laser system is a matter of life and of the tunable limitations of identification equipment of production equipment, maintenance.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저를 이용하여 암 진단을 수행함으로써, 넓은 영역의 파장 범위에서 원하는 파장을 선택적으로 사용할 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 제공하는데 있다. An object of the present invention is conceived to solve the above problems, that by using the OPO laser that outputs an excitation light source of the multi-wavelength perform the cancer diagnosis, in the wavelength range of a large area can optionally use a desired wavelength multi-wavelength to provide an OPO the light source and cancer diagnosis system using the same.

본 발명의 다른 목적은 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저를 이용함으로써, 색소 레이저 제작 시 색소 레이저의 원료에 의해 발생하는 제작의 어려움을 해결할 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 제공하는데 있다. Multi-wavelength OPO the light source and using the same diagnosis system which is another object of the present invention to address by using an OPO laser that outputs an excitation light source of the multi-wavelength, difficulties in production caused by the dye laser produced when raw material for the dye laser to provide for.

본 발명의 또 다른 목적은 넓은 영역의 파장 범위에서 원하는 파장을 선택적으로 사용할 수 있는 OPO 레이저를 이용함으로써, 색소 레이저에 비해 파장 가변을 실시간으로 변경할 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 제공하는데 있다. Another object is a multi-wavelength OPO the light source and using the same diagnosis system that can change the wavelength variable relative to, a dye laser by using an OPO laser that can selectively use a desired wavelength in the wavelength range of a large area in real time of the present invention to provide for.

본 발명의 또 다른 목적은 OPO 레이저에 포함된 반영구적인 크리스탈 고체 색소를 이용하여 다중의 파장 가변을 수행함으로써, 장비의 수명을 늘릴 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 제공하는데 있다. A further object of the present invention to provide a semi-permanent crystal solid dye by performing a multi-wavelength tuning of using a multi wavelength that can extend the life of the equipment OPO the light source and cancer diagnosis system using the same contained in the OPO laser .

본 발명의 또 다른 목적은 출력 에너지의 세기가 안정된 OPO 레이저를 이용함으로써, 암 진단 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 제공하는데 있다. It is another object of the present invention by using an OPO laser intensity is stable in the output energy, to provide a multi-wavelength light source unit and OPO cancer diagnosis system using the same that can improve the reliability of the results for diagnosis.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 한 관점에 따른 암 진단 시스템은 OPO(optical parametric oscillation) 방식을 기초로 기 설정된 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저, 상기 다중 파장의 여기 광원을 수신하여 암을 진단하고자 하는 조직으로 전달하고, 상기 조직으로부터 상기 여기 광원에 대한 형광 신호를 수신하는 광 프루브(probe), 상기 광 프루브로 수신된 상기 형광 신호를 파장별로 분광하는 분광기 및 상기 분광기에 의해 파장별로 분광된 신호를 검출하고, 검출된 상기 파장별로 분광된 신호를 상기 형광 신호에 대한 분광 스펙트럼을 표시하는 표시부로 출력하는 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다. , Cancer diagnosis system according to one aspect of the present invention for achieving the abovementioned objects is also receives the OPO laser, the excitation light source of the multi-wavelength for outputting an excitation light source of the multi-wavelength preset based on the OPO (optical parametric oscillation) method delivered to the tissue to be diagnosed with cancer, and the wavelength by the optical probe (probe), spectroscopy and the spectroscopy of the spectroscopic for the fluorescence signals received by an optical probe according to wavelengths for receiving fluorescent signal for the excitation light source from the tissue by detecting the spectral signal and the spectral detected by the wavelength of the signal; and a light detector for outputting a display unit for displaying the spectrum of the fluorescent signal.

이때, 상기 OPO 레이저는 287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 및 470[nm]의 파장을 갖는 상기 여기 광원을 출력할 수 있다. In this case, the OPO laser may output the excitation light source having a wavelength of 287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 and 470 [nm].

이때, 상기 암 진단 시스템은 상기 조직의 반사 분광을 측정하기 위한 광을 생성하는 광 생성부를 더 포함하고, 상기 광 프루브는 상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원 및 상기 광 생성부로부터 생성된 광을 상기 조직으로 전달하고, 상기 조직의 형광 신호 및 반사 신호를 수신하여 상기 분광기로 출력할 수 있다. At this time, the diagnosis system is the light further comprises a light generator for generating light to measure the reflection spectra of the tissue, and wherein the light probe is generated from the excitation light source and the light generator output from the OPO laser delivered to the tissue, and it is possible to receive the fluorescence signal and the reflection signal of the tissue to be output to the spectroscope.

이때, 상기 암 진단 시스템은 상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원의 파장을 선택적으로 전달하는 제1 광 전달부 및 상기 광 생성부로부터 생성된 광 및 상기 제1 광 전달부로부터 출력된 광을 렌즈를 통해 상기 광 프루브로 전달하는 제2 광 전달부를 더 포함할 수 있다. In this case, the diagnosis system includes a first optical transmission portion and the light and the first lens and the output light from the optical transmission unit generated by the light generator to selectively pass the wavelength of the excitation light output from the OPO laser the may further include a second optical transmission passing through the optical probe.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 한 관점에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치는 OPO 방식을 기초로 기 설정된 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저, 상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원을 모아주는 원통형 렌즈(cylindrical lens) 및 상기 원통형 렌즈를 통해 모아진 상기 여기 광원의 파장을 선택적으로 출력하는 광 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to one aspect of the invention is to gather the OPO laser, wherein the excitation source output from the OPO laser that outputs an excitation light source of the multi-wavelength preset based on the OPO system combined with a cylindrical lens (cylindrical lens), and the cylindrical lens is characterized in that it comprises an optical transmission unit configured to selectively output the wavelength of the excitation light source.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저를 이용하여 암 진단을 수행함으로써, 넓은 영역의 파장 범위에서 원하는 파장을 선택적으로 사용할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention is by performing a diagnosis of cancer using the OPO laser that outputs an excitation light source of the multi-wavelength, there is an effect that can optionally use the desired wavelength in the wavelength range of a large area.

본 발명은 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저를 이용함으로써, 색소 레이저 제작 시 색소 레이저의 원료에 의해 발생하는 제작의 어려움을 해결할 수 있는 효과가 있다. The present invention is effective to address by using an OPO laser that outputs an excitation light source of the multi-wavelength, difficulties in production caused by the dye laser during production raw material of a dye laser.

본 발명은 넓은 영역의 파장 범위에서 원하는 파장을 선택적으로 사용할 수 있는 OPO 레이저를 이용함으로써, 색소 레이저에 비해 파장 가변을 실시간으로 변경할 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect to change the wavelength tuning in real time relative to, a dye laser by using an OPO laser that can selectively use a desired wavelength in the wavelength range of a large area.

본 발명은 OPO 레이저에 포함된 반영구적인 크리스탈 고체 색소를 이용하여 다중의 파장 가변을 수행함으로써, 장비의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다. The present invention has an effect that the increase of the by performing a multi-wavelength tuning of the equipment lifetime by using the semi-permanent coloring matter contained in the OPO crystal solid-state laser.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다. Other objects and features of the invention in addition to the above-described object will be revealed clearly through the description of the embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템을 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. In the following description, the attached multi-wavelength light source unit and OPO cancer diagnosis system using the same according to one embodiment of the present invention with reference to Figs. 1 to 3 will be described in detail.

OPO(optical parametric oscillation)는 색소 대신에 비선형 광학 효과를 갖는 단결정(nonlinear optical crystal)을 이용하여 파장을 가변시키는 광원으로서, 비선형 단결정의 각도를 회전시켜 출력광의 파장을 변화시킨다. An OPO (optical parametric oscillation) a light source for varying the wavelength by using a single crystal (nonlinear optical crystal) having a nonlinear optical effect in place of the dye, thereby varying the output wavelength of the light to rotate the angle of the nonlinear crystal.

본 발명은 상기와 같은 특성을 갖는 OPO 레이저를 이용하여 암 진단을 위한 다중 파장의 여기 광원을 출력하고, 그 출력된 다중 파장의 여기 광원을 이용하여 형광체들에 대한 형광 신호를 통해 암 여부를 진단할 수 있는 시스템을 제안한다. The present invention to diagnose cancer, whether through the fluorescence signals for the phosphor and using the OPO laser has the same characteristic output the excitation light source of the multi-wavelength for the diagnosis of cancer, by using the excitation light source of the output multi-wavelength and the we propose a system that can do it.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템에 대한 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템은 OPO 레이저(101), 제1 렌즈(105), 제1 광 전달부(106), 필터부(107), 광 생성부(104), 제2 광 전달부(108), 제2 렌즈(109), 광 프루브(111), 분광기(112), 광 검출기(113), 제어기(110) 및 표시부(114)를 포함한다. 1, a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO the light source is OPO laser 101, a first lens 105, a first optical transmission section 106, filter unit 107, a light generator (104 ), and the second comprises a light transmission portion 108, a second lens 109, the optical probe 111, a spectroscope 112, a photodetector 113, a controller 110 and display unit 114.

제어기(110)는 OPO 레이저(101)의 펄스 길이 및 광 검출기(113)의 셔터 속도를 제어하는데, OPO 레이저(101)의 펄스와 광 검출기(113)의 셔터 속도가 동기되도록 제어한다. The controller 110 controls the shutter speed so that the synchronization of the OPO laser 101 of the pulse length, and to control the shutter speed of the optical detector 113, OPO laser 101 of the pulse with a photodetector (113).

이때, OPO 레이저(101)의 펄스 길이는 5[ns] 정도가 될 수 있다. At this time, the pulse length of the OPO laser 101 may be on the order of 5 [ns].

OPO 레이저(101)는 제어기(110)의 제어에 의해 다중 파장의 여기 광원을 출력한다. OPO laser 101 outputs an excitation light source of the multi-wavelength under the control of the controller 110.

이때, OPO 레이저(101)는 250~2400[nm]까지의 파장 가변이 가능하고, 암 진단 을 위한 10 개의 상이한 파장을 갖는 여기 광원을 출력할 수 있다. At this time, OPO laser 101 may be a tunable to 250 ~ 2400 [nm] it is possible, and outputs an excitation light source 10 having a different wavelength for the diagnosis of cancer.

이때, OPO 레이저(101)는 구강 암 진단을 위해 287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 및 470[nm]의 파장을 갖는 여기 광원을 출력할 수 있다. At this time, OPO laser 101 is here possible to output light having a wavelength of 287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 and 470 [nm] for oral cancer.

OPO 레이저(101)는 펄스 레이저(102) 및 크리스탈 고체 색소(103)를 포함한다. OPO and laser 101 includes a pulsed laser (102) and solid-state dye Crystal 103. The

펄스 레이저(102)는 크리스탈 고체 색소(103)의 여기 광원으로, 355[nm]의 파장을 갖는 Nd-Yag 펄스 레이저가 될 수 있다. A pulsed laser (102) as an excitation light source of the solid-state dye Crystal 103, may be a Nd-Yag laser pulse having a wavelength of 355 [nm].

크리스탈 고체 색소(103)는 펄스 레이저(102)로부터 출력된 여기 광원의 입사각에 따라 다양한 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. Solid crystal pigments 103 outputs the excitation light source having a different wavelength according to an incident angle of the excitation light output from the pulsed laser (102). 예컨대, 구강 암 진단을 하는 경우 크리스탈 고체 색소(103)는 250~600[nm] 영역에서 10 개의 파장 즉, 트립토판(tryptophan), 콜라겐(collagen), 엘라스틴(elastin), NADH(nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen), FAD(flavin adenine dinucleotide), 프로토포르피린 IX(protoporphyrin IX), 리보플라빈(riboflavin), 리포색소(lipo-pigments) 및 피리독신(pyridoxine)의 형광체들에 대한 여기 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. For example, in the case of oral cancer crystal solid pigment 103 is 250 ~ 600 [nm] 10 wavelengths i.e., tryptophan (tryptophan) in the area, collagen (collagen), elastin (elastin), NADH (nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen) and outputs the excitation light source having an excitation wavelength for the fluorescent substance of the FAD (flavin adenine dinucleotide), protoporphyrin IX (protoporphyrin IX), riboflavin (riboflavin), lipoic dye (lipo-pigments) and pyridoxine (pyridoxine).

이때, 크리스탈 고체 색소(103)는 BBO(Beta-Barium Borate) 크리스탈 또는 LBO(Lithium Borta) 크리스탈이 될 수 있다. At this time, the solid crystal pigment 103 may be a BBO (Beta-Barium Borate) crystal or LBO (Lithium Borta) crystal.

제1 렌즈(105)는 원통형 렌즈(cylindrical lens)로, OPO 레이저(101)로부터 출력된 여기 광원을 제1 광 전달부(106)로 입사한다. The first lens 105 and enters the excitation light output from the cylindrical lens (cylindrical lens) by, OPO laser 101 to the first optical transmission portion 106. The

제1 광 전달부(106)는 제1 렌즈(105)로부터 입사되는 다중 파장의 OPO 광원을 선택적으로 광 프루브(111)에 조사하기 위한 빔 스플리터 역할을 수행한다. A first light transmitting portion 106 performs the role beam splitter for irradiating light to selectively probe 111, the OPO the light source of the multi-wavelength incident from the first lens (105).

필터부(107)는 밴드패스 필터로서, 제1 광 전달부(106)로부터 출력된 광원만을 선택하여 출력한다. Filter unit 107 and outputs a band-pass filter, selecting only the light output from the first optical transmission portion 106. The 즉, 필터부(107)는 주변 광원을 제거한 OPO 광원만을 선택하여 출력한다. That is, the filter unit 107 and outputs the selected light source only OPO remove the ambient light.

광 생성부(104)는 암 진단을 하고자 하는 조직의 반사 분광을 측정하기 위한 광을 생성한다. The light generating unit 104 generates the light for measuring the spectral reflection of the tissue to be diagnosed with cancer.

이때, 광 생성부(104)는 200~1300[nm]의 파장 영역을 갖는 제논 램프일 수 있고, 광 생성부(104)로부터 생성된 광을 이용하여 측정된 반사 분광 값은 암 진단을 위한 조직의 형광 분광 값을 분석할 때 사용될 수 있다. At this time, the light generating unit 104, 200 to 1300 may be a xenon lamp having a wavelength region of [nm], measured using the light generated from the light generating unit 104, reflection spectral values ​​tissue for diagnosis of cancer the value of fluorescence spectroscopy may be used to analyze.

제2 광 전달부(108)는 필터부(107)를 통해 출력된 광원과 광 생성부(104)로부터 생성된 광원을 제2 렌즈(109)를 통해 광 프루브(111)로 전달한다. A second optical transmission section 108 is transmitted to the optical probe 111. The resulting light output from the light source and the light generating unit 104 through the second lens 109 through the filter unit 107.

즉, 제2 광 전달부(108)는 조직에 포함된 형광체들의 여기 파장을 갖는 OPO 광원과 반사 분광 값을 측정하기 위한 광을 광 프루브(111)로 전달하는 역할을 수행한다. That is, the second optical transmission unit 108 is responsible for passing the light for measuring an OPO the light source and the spectral reflection values ​​having the excitation wavelength of the fluorescent material contained in the tissue to the optical probe (111).

광 프루브(111)는 제2 렌즈(109)를 통해 전달된 OPO의 광원 및 광 생성부(104)의 광원을 암을 진단하고자 하는 조직에 전달하고, 조직으로부터 발생된 형광 신호를 분광기(112)로 전달한다. An optical probe (111) is a second lens 109, a transmission light source of the light source and the light generating unit 104 of the OPO to tissue to be diagnosed with cancer, and the fluorescent signal spectroscope 112 generated from the tissue passes through It is delivered to.

이때, 광 프루브(111)는 중심에 한 개의 광 프루브와 주변의 6개의 광 프루브로 이루어지는데, 중심에 위치한 광 프루브는 제2 렌즈(109)를 통해 전달된 OPO의 광원 및 광 생성부(104)의 광원을 조직에 전달하고, 주변에 위치한 6개의 광 프루 브는 조직으로부터 발생된 형광 신호를 분광기(112)로 전달한다. At this time, the optical probe 111 is a single light through interaction probe and the surrounding six optical probe of the optical probe is located in the center of the second lens 109, a light source and a light generating section (104 of OPO passing through the center ) forward of the light source to the tissue, six fruit optical probe located around delivers the fluorescence signal generated from the tissue to the spectrometer 112.

분광기(112)는 광 프루브(111)로 수신된 형광 신호를 파장별로 분광한다. Spectrometer 112 spectroscopy the fluorescence signal received by the optical probe 111 according to wavelengths.

즉, 분광기(112)는 조직의 암 여부를 진단할 수 있도록 광 프루브(111)로 수신된 형광 신호를 파장별로 분광한다. That is, the spectroscope 112 is a spectral fluorescence signal received by the optical probe (111) to diagnose whether a cancer tissue according to wavelengths.

이때, 분광기(112)는 150[groove/mm]의 그레이팅(grating)을 두 개 포함할 수 있다. In this case, the spectrometer 112 may include more than the grating (grating) of 150 [groove / mm].

광 검출기(113)는 분광기(112)에 의해 파장별로 분광된 신호에 대한 세기(intensity)를 검출한다. Optical detector 113 detects the strength (intensity) of the spectral signals according to wavelengths by the spectrometer 112.

이때, 광 검출기(113)는 ICCD(intensified charged coupled detector)로, 제어기(110)에 의한 제어를 통해 5[ns]의 게이티드 시간(gated time)으로 셔터가 조절되어 여기 광원인 OPO의 펄스와 동기된다. At this time, the photo detector 113 as the shutter is controlled ICCD (intensified charged coupled detector), the 5-gated time (gated time) of [ns] through the control by the controller 110 of the OPO excitation light pulse and the It is synchronized.

표시부(114)는 광 검출기(113)에 의해 검출된 파장별로 분광된 신호에 대한 세기를 기초로 조직에 대한 형광 분광 스펙트럼을 표시하고, 시스템의 구동을 조절한다. Display 114 and display the fluorescence spectrum of the tissue based on the intensity of the spectral signal by a wavelength detected by the photodetector 113, and controls the operation of the system. 즉, 표시부(114)는 조직의 형광물체들에 대한 분광 신호를 스펙트럼으로 표시함으로써, 조직의 암 여부를 진단한다. That is, the display unit 114 is displayed by the spectral signal for the fluorescent object of the tissue spectra, and diagnosing whether or not the cancer tissue.

이와 같이 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템에 대한 동작을 도 2를 참조하여 조금 더 설명하면 다음과 같다. According to this operation for the cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to the present invention having the configuration with reference to FIG 2, a little further described as follows.

도 2는 구강 암 진단을 위한 생체 조직 내부의 형광체들에 대한 파장 값을 보인 일 예시도이다. 2 is an exemplary view showing a wavelength values ​​for the phosphor of the internal biological tissue for oral cavity cancer.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템은 OPO 레이저를 이용하여 구강 암 진단을 위해 구강 생체 조직 내부의 형광체들인 트립토판(tryptophan), 콜라겐(collagen), 엘라스틴(elastin), NADH(nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen), FAD(flavin adenine dinucleotide), 프로토포르피린 IX(protoporphyrin IX), 리보플라빈(riboflavin), 리포색소(lipo-pigments) 및 피리독신(pyridoxine)을 여기시킬 수 있는 여기 파장을 출력한다. As can be seen in Figure 2, multiple wavelength OPO cancer diagnosis system using the light source device is tryptophan (tryptophan), which are oral living body tissue inside the fluorescent substance to the oral cavity cancer diagnosis using the OPO laser, collagen (collagen), elastin according to the invention (elastin), NADH (nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen), FAD (flavin adenine dinucleotide), protoporphyrin IX (protoporphyrin IX), riboflavin (riboflavin), lipoic dye (lipo-pigments) and here in a pyridoxine (pyridoxine) can here and it outputs the wavelength.

즉, OPO 레이저(101)는 구강 생체 조직 내부에 존재하는 형광체들인 트립토판(tryptophan)의 여기 파장인 287[nm], 엘라스틴(elastin)의 여기 파장인 290[nm], NADH의 여기 파장인 325[nm] 및 350[nm], 피리독신(pyridoxine)의 여기 파장인 340[nm], 콜라겐(collagen)의 여기 파장인 360[nm], 리포색소(lipo-pigments)의 여기 파장인 390[nm], 프로토포르피린 IX(protoporphyrin IX)의 여기 파장인 440[nm], FAD의 여기 파장인 450[nm] 및 리보플라빈(riboflavin)의 여기 파장인 470[nm]을 갖는 다중 파장의 여기 광원을 출력한다. That is, OPO laser 101 is oral an excitation wavelength of living tissue phosphors, which are tryptophan (tryptophan) present inside the 287 [nm], the excitation wavelength of 290 elastin (elastin) [nm], the 325 of NADH excitation wavelength [ nm] and 350 [nm], the 390 [nm] where the wavelength of pyridoxine (pyridoxine) of an excitation wavelength of 340 [nm], collagen (collagen) excitation wavelength of 360 [nm], lipoic dye (lipo-pigments) of, and it outputs the protoporphyrin IX (protoporphyrin IX) in an excitation wavelength of 440 [nm], FAD of the excitation wavelength of 450 [nm] and the excitation light source of the multi-wavelength with an excitation wavelength of 470 [nm] of riboflavin (riboflavin).

OPO 레이저(101)로부터 출력된 여기 광원이 광 프루브(111)를 통해 구강 생체 조직에 전달되면 형광체들 각각은 여기 파장에 대한 발산 파장을 출력한다. When the excitation light output from the OPO laser 101 is transmitted to the living tissue via the oral optical probe 111. Each of the phosphor and outputs the divergent wave of the excitation wavelength.

광 프루브(111)는 형광체들 각각의 발산 파장 즉, 340, 348, 400, 405, 440, 462, 515, 520~535, 560 및 635[nm]의 파장을 포함하는 형광 신호를 생체 조직으로부터 수신한다. An optical probe (111) receives the fluorescent signal comprising a wave length of the phosphor of each of radiating wave that is, 340, 348, 400, 405, 440, 462, 515, 520 ~ 535, 560 and 635 [nm] from the living body tissue do.

분광기(112)에 의해 도 2에 도시한 발산 파장을 포함하는 형광 신호가 파장별로 분광되면, 광 검출기(113)에 의해 분광된 신호의 세기가 검출되고 그 검출된 발 산 파장별 세기를 기초로 표시부(114)는 형광 분광 스펙트럼을 표시한다. When the fluorescent signal, including a diverging wave shown in Figure 2 by the spectroscope 112, the spectral each wavelength, on the basis of the intensity is detected and the detected to San wavelength by the intensity of the signal spectral by the photodetector 113 the display unit 114 displays the fluorescence spectrum.

표시부(114)에 표시된 형광 분광 스펙트럼을 통해 형광체들의 발산 파장에 대한 세기(intensity)를 알 수 있고, 발산 파장에 대한 세기를 기초로 구강 암 여부를 진단할 수 있다. Through the fluorescent spectrum shown in the display unit 114 can know the strength (intensity) of the emitted wavelength of phosphors, it is possible to diagnose whether or not oral cancer based on the intensity of the emitted wavelength.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치에 대한 구성도이다. 3 is a block diagram of a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 다중 파장 OPO 광원 장치는 OPO 레이저(301), 렌즈(304) 및 광 전달부(305)를 포함한다. And 3, the multi-wavelength light source unit comprises an OPO OPO laser 301, a lens 304 and a light transmission portion 305.

OPO 레이저(301)는 암 진단을 위한 다중 파장의 여기 광원을 출력한다. OPO laser 301 outputs an excitation light source of the multi-wavelength for the diagnosis of cancer.

이때, OPO 레이저(301)는 250~2400[nm]까지의 파장 가변이 가능하고, 구강 암을 진단하고자 하는 경우 구강 생체 조직의 형광체들의 여기 파장인 287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 및 470[nm]의 다중 파장을 갖는 여기 광원을 출력할 수 있다. At this time, OPO laser 301 is 250 ~ 2400 [nm] and the wavelength variable to be, the 287 excitation wavelength of oral phosphor of living tissue when to diagnose oral cancer, 290, 325, 340, 350, 360, 390, here it can output a light source having multiple wavelengths of 440, 450 and 470 [nm].

여기서, OPO 레이저(301)는 펄스 레이저(302) 및 크리스탈 고체 색소(303)를 포함하는데, 펄스 레이저(302)는 크리스탈 고체 색소(303)의 여기 광원으로, 355[nm]의 파장을 갖는 Nd-Yag 펄스 레이저가 사용된다. Here, OPO laser 301 Nd having a wavelength of the excitation light source of the pulse laser 302 and the crystal comprises a solid pigment 303, a pulsed laser 302 crystal solid dye 303, 355 [nm] -Yag the pulsed laser is used.

크리스탈 고체 색소(303)는 펄스 레이저(302)로부터 출력된 여기 광원의 입사각에 따라 다양한 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. Solid crystal pigments 303, and outputs the excitation light source having a different wavelength according to an incident angle of the excitation light output from the pulsed laser (302). 예컨대, 구강 암을 진단하고자 하는 경우 크리스탈 고체 색소(303)는 도 2에 도시한 10개의 여기 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. For example, if you want to diagnose cancer oral solid crystal pigments 303, and outputs the excitation light source having a wavelength of 10 here shown in Fig.

이때, 크리스탈 고체 색소(303)는 BBO 크리스탈 또는 LBO 크리스탈이 될 수 있다. At this time, the solid crystal pigment 303 may be a BBO crystal or LBO crystal.

렌즈(304)는 원통형 렌즈(cylindrical lens)로, OPO 레이저(301)로부터 출력된 여기 광원을 광 전달부(305)로 입사한다. Lens 304 and enters the excitation light output from the cylindrical lens (cylindrical lens) by, OPO laser 301 to the optical transmission unit (305).

광 전달부(305)는 렌즈(304)로부터 입사되는 다중 파장의 OPO 광원을 선택적으로 출력한다. The optical transmission section 305 selectively outputs an OPO the light source of the multi-wavelength, which is incident from the lens (304).

여기서, 광 전달부(205)를 통해 발생된 OPO 레이저(301)의 파장 영역은 크리스탈 고체 색소(303)가 BBO 크리스탈인 경우 400~2400[nm] 영역까지 파장 가변이 가능하고, 2차 하모닉(second harmonic) 하였을 경우 200~420[nm]의 영역도 파장 발생이 가능하다. Here, the wavelength range of the OPO laser 301 generated through the light transmitting portion 205 includes a crystal solid color (303) is BBO if crystals of the wavelength variable is up to 400 ~ 2400 [nm] region, the second harmonic ( second harmonic) wavelength Ido-generating region of 200 ~ 420 [nm] is available when.

본 발명에 의한, 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. , OPO multi-wavelength light source unit and cancer diagnosis system using the same according to the present invention can be modified, applications in various forms within the scope of the technical concept of the present invention, but are not limited to the above embodiment. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다. In addition, the embodiments and drawings the present invention described above object is not that only an object for explaining in detail the contents of the invention, to limit the scope of the technical concept of the invention, ordinary skill in the art in those of so possible various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention, the embodiments and is it not of course limited to the accompanying drawings, the scope as well as the following claims claims and to be determined, including equivalents.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템에 대한 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 구강 암 진단을 위한 생체 조직 내부의 형광체들에 대한 파장 값을 보인 일 예시도이다. 2 is an exemplary view showing a wavelength values ​​for the phosphor of the internal biological tissue for oral cavity cancer.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치에 대한 구성도이다. 3 is a block diagram of a multi-wavelength OPO the light source apparatus according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of the Related Art>

101,301: OPO 레이저 101,301: OPO laser

102,302: 펄스 레이저 102302: pulsed laser

103,303: 크리스탈 고체 색소 103303: Crystal solid pigment

104: 광 생성부 104: light generator

105: 제1 렌즈 105: first lens

106: 제1 광 전달부 106: a first light transmitting portion

107: 필터부 107: filter unit

108: 제2 광 전달부 108: second optical transmission portion

109: 제2 렌즈 109: second lens

110: 제어기 110: controller

111: 광 프루브 111: optical probe

112: 분광기 112: Spectroscopy

113: 광 검출기 113: optical detector

114: 표시부 114: display unit

304: 렌즈 304: Lens

305: 광 전달부 305: light transmission portion

Claims (10)

  1. OPO(optical parametric oscillation) 방식을 기초로 기 설정된 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저; OPO OPO laser that outputs an excitation light source of a multi-wavelength based on the predetermined (optical parametric oscillation) scheme;
    상기 다중 파장의 여기 광원을 수신하여 암을 진단하고자 하는 조직으로 전달하고, 상기 조직으로부터 상기 여기 광원에 대한 형광 신호를 수신하는 광 프루브(probe); Delivered to the tissue to be diagnosed with cancer receiving the excitation light source of the multi-wavelength, and an optical probe (probe) that receives the fluorescence signals for the excitation light from the tissue;
    상기 광 프루브로 수신된 상기 형광 신호를 파장별로 분광하는 분광기; Spectrometer spectroscopy to the fluorescence signals received by the probe light according to wavelengths; And
    상기 분광기에 의해 파장별로 분광된 신호를 검출하고, 검출된 상기 파장별로 분광된 신호를 상기 형광 신호에 대한 분광 스펙트럼을 표시하는 표시부로 출력하는 광 검출기 An optical detector for detecting the spectral signal according to wavelengths by the spectroscope and outputs the detected by spectral wavelength signals to a display unit for displaying the spectrum of the fluorescent signal
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnosis system comprising a.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 OPO 레이저는 The OPO laser
    구강 암 진단을 위한 10개의 상이한 파장을 갖는 여기 광원을 출력하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnostic system characterized in that the output of the excitation light source 10 having the different wavelengths for oral cancer.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 OPO 레이저는 The OPO laser
    287, 290, 325, 340, 350, 360, 390, 440, 450 및 470[nm]의 파장을 갖는 상기 여기 광원을 출력하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. 287, 290, 325, 340, having a wavelength of 350, 360, 390, 440, 450 and 470 [nm] cancer diagnostic system characterized in that said excitation light source outputs.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 OPO 레이저는 The OPO laser
    기 설정된 파장의 광원을 출력하는 펄스 레이저; Pulse outputting a predetermined wavelength of the light source laser; And
    상기 펄스 레이저로부터 출력된 광원을 기초로 상기 여기 광원을 출력하는 크리스탈 고체 색소 Based on the output light from the pulse dye laser crystal solid to output the excitation light source
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnosis system comprising a.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 펄스 레이저는 The pulse laser is
    355[nm] 파장의 광원을 출력하는 Nd-Yag 펄스 레이저인 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. 355 [nm] cancer diagnostic system, characterized in that a Nd-Yag laser for outputting a pulse light source of the wavelength.
  6. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 크리스탈 고체 색소는 The solid crystal pigments
    BBO(Beta-Barium Borate) 크리스탈 또는 LBO(Lithium Borta) 크리스탈인 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. BBO (Beta-Barium Borate) crystal or LBO (Lithium Borta) cancer diagnostic system, wherein a crystal.
  7. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 암 진단 시스템은 The diagnosis system
    상기 조직의 반사 분광을 측정하기 위한 광을 생성하는 광 생성부 Light generator for generating light to measure the reflection spectra of the tissue
    를 더 포함하고, Including more and
    상기 광 프루브는 The optical probe is
    상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원 및 상기 광 생성부로부터 생성된 광을 상기 조직으로 전달하고, 상기 조직의 형광 신호 및 반사 신호를 수신하여 상기 분광기로 출력하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnostic system, characterized in that for transmitting the light generated from the excitation light source and the light output from the OPO laser generator to the tissue and the output receives the fluorescent signal and the reflection signal of the tissue to the spectrometer.
  8. 제7항에 있어서, The method of claim 7,
    상기 암 진단 시스템은 The diagnosis system
    상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원의 파장을 선택적으로 전달하는 제1 광 전달부; Part of delivering light to selectively pass into the said wavelength of the excitation light output from the OPO laser; And
    상기 광 생성부로부터 생성된 광 및 상기 제1 광 전달부로부터 출력된 광을 렌즈를 통해 상기 광 프루브로 전달하는 제2 광 전달부 A second light transmitting portion for transmitting the light output from the light and the first light transmitting portion generated from the light generating unit to the optical probe through the lens
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnostic system further comprises.
  9. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 암 진단 시스템은 The diagnosis system
    상기 OPO 레이저의 펄스 길이 및 상기 광 검출기의 셔터 속도를 제어하는 제 어기 Controller that of the OPO laser pulse length and controls the shutter speed of the photo-detector
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암 진단 시스템. Cancer diagnostic system further comprises.
  10. OPO 방식을 기초로 기 설정된 다중 파장의 여기 광원을 출력하는 OPO 레이저; OPO laser that outputs an excitation light source of a multi-wavelength based on the OPO predetermined manner;
    상기 OPO 레이저로부터 출력된 상기 여기 광원을 모아주는 원통형 렌즈(cylindrical lens); A cylindrical lens to collect the excitation light output from the OPO laser (cylindrical lens); And
    상기 원통형 렌즈를 통해 모아진 상기 여기 광원의 파장을 선택적으로 출력하는 광 전달부 Collected through the cylindrical lens optical transfer unit which selectively outputs the wavelength of the excitation light source
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 파장 OPO 광원 장치. OPO multi-wavelength light source unit comprising: a.
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