KR100911741B1 - Multi-wavelength optical parametric oscillation laser source apparatus and cancer detection system using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 파장 OPO 광원 장치 및 이를 이용한 암 진단 시스템이 개시된다. 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.
OPO(optical parametric oscillation), 구강, 암, 진단, 다중 파장
The present invention discloses a multi-wavelength OPO light source device and a cancer diagnosis system using the same. Cancer diagnosis system according to an embodiment of the present invention is an OPO laser that outputs a preset multi-wavelength excitation light source based on an optical parametric oscillation (OPO) method, tissue to receive the multi-wavelength excitation light source to diagnose cancer And a light probe for receiving a fluorescence signal for the excitation light source from the tissue, a spectroscope for spectroscopy of the fluorescence signal received with the optical probe, and a signal spectroscopically detected by the spectroscope. And an optical detector for outputting the detected signal for each wavelength to a display unit displaying the spectral spectrum of the fluorescent signal.
Optical parametric oscillation (OPO), oral, cancer, diagnostic, multi-wavelength
Description
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 in particular, multi-wavelength OPO that can spectroscopically fluoresce the fluorescence signal of a tissue for a multi-wavelength excitation light source output from an OPO laser and diagnose cancer through the spectral spectrum of the fluorescence signal. A light source device 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 phosphors in a human body change due to cancerous tissue in a normal state, there is an optical cancer diagnosis method that can measure the biochemical and optical changes of the phosphors and 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.The optical cancer diagnosis method uses a technique for diagnosing only a single region using a single wavelength and a difference in the wavelength of the laser light source irradiated according to the components of the tissue and the components of the phosphors present inside the tissue. There is a cancer 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.The fluorescence spectroscopy system using a single wavelength ignores individual characteristics of the phosphors and diagnoses the occurrence of chemical change at the tissue level as a whole by the difference in the fluorescence spectrum. Problems that are difficult to interpret arise.
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 of the fluorescence spectroscopy system using a single wavelength is a cancer diagnosis technology using multi-wavelength fluorescence 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.Conventional fluorescence spectroscopy system using multi-wavelength uses a dye laser made by randomly selecting a wavelength and putting up to 10 dyes generating different wavelengths in 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, since the fluorescence spectroscopy system using the multi-wavelength uses a dye laser whose wavelength is variable for the purpose of analyzing and diagnosing the intrinsic wavelength characteristics of the phosphors, the diagnosis is performed to satisfy the characteristics of the phosphors depending on the part of the human body to be measured. When the target is determined, there is a problem in that the individual fluorescence spectroscopy characteristics of the phosphors present in the biological tissues for the diagnosis site are determined and the light source corresponding to the excitation wavelength is frequently made by using the pigment.
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, due to the short life of the pigment, it is necessary to make the pigment three to four times a year, and the materials such as 'rhodamine pigment', which is the raw material of the dye laser, are carcinogenic, so be careful in the manufacturing stage. There is also a 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. 따라서, 진단 부위가 바뀌거나 대상이 되는 형광체들이 바뀌게 되면 제작된 색소는 쓸모없게 되고 새롭게 색소를 만들어 주어야 하는 파장 가변의 한계성에 대한 문제가 있다.In addition, the wavelength should be changed in real time according to what kind of phosphors are present inside the tissue. The pigment laser is qubited after making a pigment that cannot be changed in real time and the expected wavelength can be generated for cancer diagnosis. Change the wavelength while changing the. Therefore, when the diagnosis site is changed or the target phosphors are changed, the produced pigment becomes useless and there is a problem about the limit of wavelength variability in which a new pigment should be made.
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 conventional fluorescence spectroscopy diagnostic system using a multi-wavelength dye laser has the problems of equipment manufacturing, maintenance risk, equipment life and limit of wavelength variability.
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 to solve the above problems, by performing a cancer diagnosis using an OPO laser outputting an excitation light source of multiple wavelengths, it is possible to selectively use a desired wavelength in a wide range of wavelength range To provide a multi-wavelength OPO light source device 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.Another object of the present invention is to use an OPO laser that outputs a multi-wavelength excitation light source, a multi-wavelength OPO light source device that can solve the manufacturing difficulties caused by the raw material of the dye laser when producing a dye laser and a cancer diagnosis system using the same To provide.
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 of the present invention is to use a multi-wavelength OPO light source device that can change the wavelength change in real time compared to the dye laser by using an OPO laser that can selectively use a desired wavelength in a wide range of wavelength range and cancer diagnosis system using the same To provide.
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.Still another object of the present invention is to provide a multi-wavelength OPO light source device and a cancer diagnosis system using the same, which can increase the life of the equipment by performing the multi-wavelength variable using a semi-permanent crystal solid pigment 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.Still another object of the present invention is to provide a multi-wavelength OPO light source device and a cancer diagnosis system using the same, by using an OPO laser having a stable output energy intensity, thereby increasing the reliability of a cancer diagnosis result.
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.In order to achieve the above object, a cancer diagnosis system according to an aspect of the present invention receives an OPO laser that outputs a preset multi-wavelength excitation light source based on an optical parametric oscillation (OPO) scheme, and receives the multi-wavelength excitation light source. An optical probe for transmitting cancer to a tissue to be diagnosed and receiving a fluorescent signal for the excitation light source from the tissue, a spectroscope for spectroscopically spectroscopy the fluorescent signal received with the optical probe, and a wavelength by the spectroscope And a photo detector for detecting a signal spectroscopically and outputting the signal spectroscopically detected to each wavelength to a display unit displaying a spectroscopic 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 wavelengths 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.In this case, the cancer diagnosis system further comprises a light generating unit for generating light for measuring the reflection spectroscopy of the tissue, the light probe is the excitation light source output from the OPO laser and the light generated from the light generating unit. The tissue may be delivered to the tissue, and the fluorescence signal and the reflection signal of the tissue may be received and output to the spectrometer.
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 cancer diagnosis system is a lens for the first light transmission unit for selectively transmitting the wavelength of the excitation light source output from the OPO laser and the light generated from the light generation unit and the light output from the first light transmission unit It may further include a second light transmission unit for transmitting to the optical probe through.
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 light source device according to an aspect of the present invention is an OPO laser for outputting a preset multi-wavelength excitation light source based on the OPO method, collecting the excitation light source output from the OPO laser And a light transmission unit for selectively outputting a cylindrical lens and a wavelength of the excitation light source collected through the cylindrical lens.
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 in detail, the present invention has an effect of selectively using a desired wavelength in a wide range of wavelengths by performing cancer diagnosis using an OPO laser that outputs a multi-wavelength excitation light source.
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 has an effect that can solve the difficulty of the production caused by the raw material of the dye laser when producing a dye laser by using an OPO laser that outputs a multi-wavelength excitation light source.
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 the effect of changing the wavelength variability in real time compared to the dye laser by using an OPO laser that can selectively use a desired wavelength in a wide range of wavelength range.
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 the effect of extending the life of the equipment by performing a multi-wavelength variable using a semi-permanent crystal solid pigment contained in the OPO 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 present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the embodiments with reference to 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.Hereinafter, a multi-wavelength OPO light source device and a cancer diagnosis system using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
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.OPO (optical parametric oscillation) is a light source that changes the wavelength by using a nonlinear optical crystal (non-linear optical effect) instead of a pigment, and rotates the angle of the non-linear single crystal to change the wavelength of the output light.
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 outputs a multi-wavelength excitation light source for cancer diagnosis using an OPO laser having the characteristics as described above, and diagnoses whether cancer is detected through a fluorescent signal for phosphors using the output multi-wavelength excitation light source. Suggest a system that can.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO light source device 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.Referring to FIG. 1, a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO light source device includes an
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
이때, OPO 레이저(101)의 펄스 길이는 5[ns] 정도가 될 수 있다.At this time, the pulse length of the
OPO 레이저(101)는 제어기(110)의 제어에 의해 다중 파장의 여기 광원을 출력한다.The
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.In this case, the
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.In this case, the
OPO 레이저(101)는 펄스 레이저(102) 및 크리스탈 고체 색소(103)를 포함한다.The OPO
펄스 레이저(102)는 크리스탈 고체 색소(103)의 여기 광원으로, 355[nm]의 파장을 갖는 Nd-Yag 펄스 레이저가 될 수 있다.The
크리스탈 고체 색소(103)는 펄스 레이저(102)로부터 출력된 여기 광원의 입사각에 따라 다양한 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. 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.The
이때, 크리스탈 고체 색소(103)는 BBO(Beta-Barium Borate) 크리스탈 또는 LBO(Lithium Borta) 크리스탈이 될 수 있다.In this case, the crystal
제1 렌즈(105)는 원통형 렌즈(cylindrical lens)로, OPO 레이저(101)로부터 출력된 여기 광원을 제1 광 전달부(106)로 입사한다.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.The first
필터부(107)는 밴드패스 필터로서, 제1 광 전달부(106)로부터 출력된 광원만을 선택하여 출력한다. 즉, 필터부(107)는 주변 광원을 제거한 OPO 광원만을 선택하여 출력한다.The
광 생성부(104)는 암 진단을 하고자 하는 조직의 반사 분광을 측정하기 위한 광을 생성한다.The
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.In this case, the
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.The second
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
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.The
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.In this case, the
분광기(112)는 광 프루브(111)로 수신된 형광 신호를 파장별로 분광한다.The
즉, 분광기(112)는 조직의 암 여부를 진단할 수 있도록 광 프루브(111)로 수신된 형광 신호를 파장별로 분광한다.That is, the
이때, 분광기(112)는 150[groove/mm]의 그레이팅(grating)을 두 개 포함할 수 있다.In this case, the
광 검출기(113)는 분광기(112)에 의해 파장별로 분광된 신호에 대한 세기(intensity)를 검출한다.The
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
표시부(114)는 광 검출기(113)에 의해 검출된 파장별로 분광된 신호에 대한 세기를 기초로 조직에 대한 형광 분광 스펙트럼을 표시하고, 시스템의 구동을 조절한다. 즉, 표시부(114)는 조직의 형광물체들에 대한 분광 신호를 스펙트럼으로 표시함으로써, 조직의 암 여부를 진단한다.The
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.The operation of the cancer diagnosis system using the multi-wavelength OPO light source device according to the present invention having the configuration as described above will be further described with reference to FIG. 2.
도 2는 구강 암 진단을 위한 생체 조직 내부의 형광체들에 대한 파장 값을 보인 일 예시도이다.2 is an exemplary view showing wavelength values of phosphors in living tissue for diagnosing oral 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, the cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO light source device according to the present invention is a fluorescent substance inside tryptophan (tryptophan), collagen (collagen), elastin for oral cancer diagnosis using OPO laser excitation that can excite (elastin), nicotinamide adenine dinucleotide hydrogen (NADH), flavor adenine dinucleotide (FAD), protoporphyrin IX, riboflavin, lipo-pigments, and pyridoxine Output 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, the
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 source output from the
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.The
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 fluorescence signal including the divergence wavelength shown in FIG. 2 is spectrophotometrically by the
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.The fluorescence spectral spectrum displayed on the
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 light source device 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.Referring to FIG. 3, the multi-wavelength OPO light source device includes an
OPO 레이저(301)는 암 진단을 위한 다중 파장의 여기 광원을 출력한다.The
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, the
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, the
크리스탈 고체 색소(303)는 펄스 레이저(302)로부터 출력된 여기 광원의 입사각에 따라 다양한 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다. 예컨대, 구강 암을 진단하고자 하는 경우 크리스탈 고체 색소(303)는 도 2에 도시한 10개의 여기 파장을 갖는 여기 광원을 출력한다.The crystal
이때, 크리스탈 고체 색소(303)는 BBO 크리스탈 또는 LBO 크리스탈이 될 수 있다.In this case, the crystalline
렌즈(304)는 원통형 렌즈(cylindrical lens)로, OPO 레이저(301)로부터 출력된 여기 광원을 광 전달부(305)로 입사한다.The
광 전달부(305)는 렌즈(304)로부터 입사되는 다중 파장의 OPO 광원을 선택적으로 출력한다.The
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 region of the
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. 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.The multi-wavelength OPO light source device and the cancer diagnosis system using the same according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and are not limited to the above embodiments. In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention, it is not limited to the embodiments and the accompanying drawings. And should be judged to include equality.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 파장 OPO 광원 장치를 이용한 암 진단 시스템에 대한 구성도이다.1 is a block diagram of a cancer diagnosis system using a multi-wavelength OPO light source device 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 wavelength values of phosphors in living tissue for diagnosing oral 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 light source device according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101,301: OPO 레이저101,301: OPO laser
102,302: 펄스 레이저102,302: pulsed laser
103,303: 크리스탈 고체 색소103,303: Crystalline Solid Pigment
104: 광 생성부104: light generating unit
105: 제1 렌즈105: first lens
106: 제1 광 전달부106: first light transmission unit
107: 필터부107: filter section
108: 제2 광 전달부108: second light transmission unit
109: 제2 렌즈109: second lens
110: 제어기110: controller
111: 광 프루브111: light probe
112: 분광기112: spectrometer
113: 광 검출기113: light detector
114: 표시부114: display unit
304: 렌즈304: lens
305: 광 전달부305: light transmission unit
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US10582895B2 (en) | 2011-01-20 | 2020-03-10 | Tel Hashomer Medical Research Infrastructure And Services Ltd. | Methods and devices for providing information useful in the diagnosis of abnormalities of the gastrointestinal tract |
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