KR102265099B1 - 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치 - Google Patents

마그네틱 파티클 이미지 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는, 혼합 전자기장을 이용하여 상자성(paramagnetic) 물질 또는 초상자성(super-paramagnetic) 물질의 2차원 또는 3차원 분포를 측정하는 기술에 관한 것으로, 측정 자료를 바탕으로 하여 이미지를 구축(reconstruction)하고, 마그네틱 파티클의 표면을 개질(예를 들어, 항원-항체 반응)하여 의료 시료에서 병의 원인이 되는 부위를 입체적으로 측정할 수 있으며, 병의 진단이나 생화학 분석용 시료(tissue section)에서 마그네틱 파티클을 이용하여 레이블링(labeling)한 부위의 이미지를 확보하고자 한다.

Description

마그네틱 파티클 이미지 검출 장치{APPARATUS FOR DETECTING MAGNETIC PARTICLE IMAGE}
본 발명은 마그네틱 파티클 이미지(magnetic particle image) 검출 기술에 관한 것으로, 특히 2차원 또는 3차원의 마그네틱 파티클 이미지를 획득하는데 적합한 이미지 검출 기술에 관한 것이다.
의학, 생물학, 화학, 물리학 등의 산업 전반에서는, 측정하고자 하는 시료에 대한 2차원 및 3차원 영상을 획득하는 것이 매우 중요한 의미를 지닌다. 특히, 시료나 대상을 분해하지 않는 비파괴 또는 비침습 기법은 현대 과학에서 중요하게 추구해온 분야이며, 이러한 분야에 대한 발전은 학술적인 의미뿐만 아니라 산업계 전반에 걸쳐 많은 영향을 끼쳐왔다. 예컨대, X-ray, MRI(Magnetic Resonance Imaging), PET(Positron Emission Tomography), CT(Computed Tomography) 등은 단순히 환자의 생체 내부에 대한 정보를 얻는데 그치지 않고, 자연과 과학에 대한 깊은 통찰을 가능하게 하였다.
다만, X-ray, MRI, PET 등의 장비들은 각 응용분야 별로 실제 얻고자 하는 선명한 영상을 확보하는 데에는 기술적인 한계가 있기 때문에, 흔히 조영제(image tracer)라고 불리는 약제가 사용되었으며, 최근에는 조영제의 독성이나 가격적인 부분을 어느 정도 해소할 수 있는 초상자성(super-paramagnetic) 특성을 갖는 NMP(Nano Magnetic Particle)가 주로 사용되고 있다.
그런데, NMP는 그 3차원 분포를 측정할 수 있는 장비의 개발이 선행되어야 하는데, 현재 사용중인 장비는 다량의 액체헬륨(liquid helium)을 사용해야만 하는 제한이 있고, 초전도 양자 간섭 소자(Superconducting Quantum Interface Device, SQUID)에 대한 신뢰도 문제나 구조적인 문제(입체영상을 얻을 수 없는 등의 문제)가 존재한다.
한국등록특허 1217572호, 바이오 칩 및 바이오 칩 리더기, 2012.12.26 등록 한국공개특허 2005-0010590호, 상자성 물질을 갖는 내시경 캡슐 및 이를 위한 자기력 인가장치, 2005.01.28 공개 미국공개특허 2007-0155024호, Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles, 2007.07.05 공개
이에 본 발명에서는, 서로 상이한 적어도 두 개의 혼합 전자기장을 이용하여 2차원 또는 3차원의 마그네틱 파티클 이미지, 예컨대 상자성(paramagnetic) 물질에서 발생되는 비선형 자성 신호(non-linear magnetic signal)의 분포 이미지를 측정할 수 있는 이미지 검출 기술을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, 1) 혼합 전자기장을 이용하여 초상자성(super-paramagnetic) 또는 상자성(paramagnetic)의 물질에 대한 2차원 또는 3차원 분포를 측정하고, 2) 측정된 자료를 바탕으로 이미지를 구축(reconstruction)하며, 3) 마그네틱 파티클(magnetic particle)의 표면을 개질(reforming)하여(예를 들어: 항원-항체 반응 등) 의료 시료에서 병의 원인이 되는 부위를 입체적으로 측정할 수 있으며, 4) 병의 진단이나 생화학 분석용 시료(tissue section)에서 마그네틱 파티클을 이용하여 레이블링(labeling)한 부위의 이미지를 확보하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 서로 상이한 적어도 두 개의 혼합 전자기장을 이용하여 측정 시료의 형상을 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱부를 Z축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 구동부와, 상기 구동부에 의해 상기 센싱부가 이동되면서, 상기 센싱부에 의해 센싱되는 비선형 신호를 매트릭스 형태로 정렬하는 데이터 처리부를 포함하는 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치는, 상기 데이터 처리부의 신호 처리 결과를 3차원 마그네틱 파티클 이미지 정보로 획득하는 이미지 획득부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센싱부는, 저주파용 전력원에 연결되어 저주파 신호를 통과시키며, 상기 측정 시료를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치하는 저주파 코일과, 고주파용 전력원에 연결되어 고주파 신호를 통과시키며, 상기 고주파 코일의 내부에 형성되어 상기 측정 시료를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치하는 고주파 코일과, 상기 저주파 코일 및 상기 고주파 코일의 내부에 형성되어 상기 저주파 코일을 통과한 저주파 신호와, 상기 고주파 코일을 통과한 고주파 신호에 따라 상기 측정 시료의 형상을 센싱하는 검출 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 저주파 코일은, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 저주파 코일과, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 저주파 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고주파 코일은, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 고주파 코일과, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 고주파 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출 코일은, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 검출 코일과, 상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 검출 코일을 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출 코일은, 상기 데이터 처리부와 연결될 수 있다.
또한, 상기 구동부는, XYZ 스테이지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 XYZ 스테이지가 X축 방향과 Y축 방향을 번갈아 가면서 이동하되, X축 방향은 지그재그로 이동됨으로써, X축 데이터 및 Y축 데이터를 검출할 수 있다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 제1 검출 코일과 상기 제2 검출 코일 간의 거리에 따른 전자기장 신호의 변화를 측정하여 Z축 데이터를 검출할 수 있다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 선형적으로 획득되는 신호 데이터를 증폭 및 재배열할 수 있다.
또한, 상기 측정 시료는, 나노 마그네틱 파티클(nano magnetic particle)이 적용될 수 있다.
또한, 상기 나노 마그네틱 파티클은, 상자성(paramagnetic) 물질 또는 초상자성(super-paramagnetic) 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 나노 마그네틱 파티클의 입자 크기는, 30nm 내지 150nm인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 나노 마그네틱 파티클의 농도는 25mg/ml인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 혼합 전자기장을 이용하여 상자성 물질의 비선형 신호에 대한 2차원 또는 3차원 분포 이미지를 측정함으로써, 구조적으로 측정이 어려운 입체 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치에 대한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치에서 센싱부의 상세 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치에서 구동부, 예컨대 XYZ 스테이지의 상세 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치에서 구동부, 예컨대 XYZ 스테이지의 구동 분석도.
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 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 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 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
실시예의 설명에 앞서, 본 발명은 크게 비침습/비파괴 영상 이미지 확보 기술 중 마그네틱 파티클(magnetic particle)을 조영제(image tracer)로 사용하여 이미지를 확보하는 기술, 예컨대 마그네틱 파티클 이미징(Magnetic Particle Imaging, MPI) 기술에 속하며, 특히 상기 기술을 이용하여 이미지를 측정할 때 사용되는 조영제의 분포에 대한 보다 정밀한 정보를 확보하고자 함에 있다.
이를 위해 본 발명은, 혼합 전자기장 기법을 이용하여 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(super-paramagnetic) 특성을 갖는 물질의 2차원 또는 3차원 이미지를 확보하고, 선형적(linear)으로 획득되는 검출신호를 다시 재 배열하여 시료의 이미지로 재 구성할 수 있으며, 상기 원리를 이용하여 조영제로 개발되고 있는 나노 마그네틱 파티클 시료를 분석하여 그 위치를 3차원적으로 파악하고자 하는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 파티클 이미지 검출 장치에 대한 블록도로서, 센싱부(100), 구동부(200), 데이터 처리부(300), 이미지 획득부(400) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 센싱부(100)는 측정 시료에 대해서 서로 상이한 적어도 두 개의 혼합 전자기장을 이용하여 측정 시료의 형상을 센싱할 수 있다. 이때, 측정 시료는 비선형 신호(non-linear signal)를 발생하는 상자성 물질 또는 초상자성 물질이 이용될 수 있으며, 센싱부(100) 내에 위치될 수 있다. 이러한 측정 시료 및 센싱부(100)에 대해서는 도 2에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
구동부(200)는 측정 시료 및/또는 센싱부(100)를 이동시키는 역할을 하는 것으로, 예를 들어 XYZ 스테이지(stage) 등을 포함할 수 있다. XYZ 스테이지는 측정 시료 및/또는 센싱부(100)를 수동 또는 자동으로 이동시켜 측정 시료에 대한 원하는 마그네틱 파티클 이미지를 확보하는데 이용될 수 있다. 예컨대, XYZ 스테이지가 X축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동함에 따라 센싱부(100)가 측정 시료의 3차원 이미지를 센싱할 수 있게 한다. 이러한 XYZ 스테이지는 도 3에서 상세히 기술하기로 한다.
데이터 처리부(300)는 센싱부(100)를 통해 센싱되는 비선형 신호를 XY 매트릭스 형태로 정렬하는 역할을 한다. 예컨대, 데이터 처리부(300)는 선형적으로 획득되는 신호 데이터를 증폭 및 재배열할 수 있다.
이미지 획득부(400) 데이터 처리부(300)를 통해 처리되는 결과를 기반으로 측정 시료에 대한 3차원 마그네틱 파티클 이미지 정보를 획득할 수 있다. 3차원 마그네틱 파티클 이미지 정보는, 예를 들어 등고선(contour plot) 형태의 입체적인 이미지 정보를 포함할 수 있다.
이러한 이미지 획득부(400)에는 별도의 디스플레이 장치가 포함 또는 연결될 수 있으며, 디스플레이 장치를 통해 상자성 또는 초상자성 물질로 이루어진 측정 시료의 3차원 마그네틱 파티클 입체 이미지의 출력이 가능할 것이다.
도 2는 도 1의 센싱부(100)에 대한 상세 구성도로서, 서로 상이한 적어도 두 개의 혼합 전자기장을 이용하여 상자성 또는 초상자성 물질로 이루어진 측정 시료(10)를 센싱할 수 있다.
구체적으로 센싱부(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 저주파 코일(102/1, 102/2), 제1 및 제2 고주파 코일(104/1, 104/2), 제1 및 제2 검출 코일(106/1, 106/2) 등을 포함할 수 있다.
제1 저주파 코일(102/1)과 제2 저주파 코일(102/2)은 저주파용 AC 전력원에 각각 연결되어 저주파 신호를 통과시킬 수 있다. 제1 저주파 코일(102/1)은, 예를 들어 센싱부(100)의 상단에 위치하고, 제2 저주파 코일(102/2)은, 예를 들어 센싱부(100)의 하단에 위치할 수 있다. 제1 저주파 코일(102/1)과 제2 저주파 코일(102/2)은 측정 시료(10)를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치할 수 있다.
제1 고주파 코일(104/1)과 제2 고주파 코일(104/2)은 고주파용 AC 전력원에 각각 연결되어 고주파 신호를 통과시킬 수 있다. 제1 고주파 코일(104/1)은, 예를 들어 센싱부(100)의 상단에 위치하고, 제2 고주파 코일(104/2)은, 예를 들어 센싱부(100)의 하단에 위치할 수 있다. 제1 고주파 코일(104/1)과 제2 고주파 코일(104/2)은 측정 시료(10)를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 이러한 제1 고주파 코일(104/1) 및 제2 고주파 코일(104/2)은 각각 제1 저주파 코일(102/1) 및 제2 저주파 코일(102/2)의 내부에 형성될 수 있다.
제1 검출 코일(106/1)과 제2 검출 코일(106/2)은 제1 및 제2 저주파 코일(102/1, 102/2)을 통과한 저주파 신호와, 제1 및 제2 고주파 코일(104/1, 104/2)을 통과한 고주파 신호에 따라 측정 시료(10)의 형상을 센싱할 수 있다. 마찬가지로, 제1 검출 코일(106/1)은 센싱부(100)의 상단에 위치하고, 제2 검출 코일(106/2)은 센싱부(100)의 하단에 위치할 수 있으며, 제1 검출 코일(106/1)과 제2 검출 코일(106/2)은 측정 시료(10)를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치할 수 있다. 이러한 제1 검출 코일(106/1) 및 제2 검출 코일(106/2)은 각각 제1 고주파 코일(104/1) 및 제2 고주파 코일(104/2)의 내부에 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 센싱부(100)는 적어도 두 개 이상의 서로 상이한 주파수의 혼합 전자기장 신호를 통해 측정 시료(10)의 형상을 센싱할 수 있다.
이때, 측정 시료(10)는 상자성 물질 또는 초상자성 물질인 나노 마그네틱 파티클(nano magnetic particle)이 사용될 수 있다. 여기서, 나노 마그네틱 파티클의 입자 크기는, 예를 들어 30~150 nm이고, 농도는 25mg/ml 이다. 또한, 원액을 1/10으로 희석하여 전체 볼륨(total volume)을 1.0ml로 설정할 수 있다.
측정 시료(10)는, 예를 들어 넓이 2.0mm, 길이 18.0 mm의 규격으로 잘라서 사용할 수 있으며, 잘려진 측정 시료(10)는 미리 준비한 원액에 일정 시간(예를 들어, 10초 내외) 담근 후 대기 중에 건조시켜 사용할 수 있다.
도 3은 도 2의 센싱부(100)가 포함될 수 있는 구동부(200)의 상세 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 구동부(200)는 XYZ 스테이지(40)를 포함할 수 있으며, XYZ 스테이지(40)에는 센싱부(100)의 보관이 가능한 보관함(42)이 장착될 수 있다. 이러한 보관함(42)은 알루미늄 박스 형태로 제작될 수 있으며, 그 내부에 센싱부(100)가 포함될 수 있다.
XYZ 스테이지(40)는 측정 시료(10) 및/또는 센싱부(100)를 이동시킬 수 있다. 이때, XYZ 스테이지(40)는 데이터 처리부(300)로부터의 제어신호에 따라 자동으로 조작되어 측정 시료(10) 및/또는 센싱부(100)를 이동시키거나, 사용자의 수동 조작에 의해 측정 시료 (10) 및/또는 센싱부(100)를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 사용되는 XYZ 스테이지(40)의 해상도(resolution)는, 예를 들어 0.01 mm/pulse이다.
한편, XYZ 스테이지(40)를 통해 2차원 이미지를 얻기 위해서는 도 4와 같이 측정 시료(10) 또는 센싱부(100)를 이동시킬 수 있다. 예컨대, XYZ 스테이지(40)의 X축 방향과 Y축 방향을 번갈아 가면서 이동시키되, X축 방향은 지그재그로 이동시킴으로써, 데이터 처리부(300)를 통해 X축 데이터와 Y축 데이터가 확보될 수 있다.
여기서, XYZ 스테이지(40)의 이동 속도는, 예를 들어 1.0mm/sec 내지 4.0mm/sec이며, 데이터 처리부(300)의 작동 후 일정 시간, 예를 들어 10초~30초 후에 XYZ 스테이지(40)가 동작되도록 설정할 수 있다.
또한, Z축 데이터는 센싱부(100) 내의 두 측정수단, 즉 제1 검출 코일(106/1)과 제2 검출 코일(106/2) 간의 거리에 따른 전자기장 신호의 변화를 측정한 후 이를 함수화함으로써 확보될 수 있다.
이와 같이, X축 데이터, Y축 데이터, Z축 데이터를 측정하고, 이미지 획득부(400)를 통해 측정 시료(10)의 3차원 분포를 확보함으로써, 사용자는 상자성 또는 초상자성 물질로 이루어진 측정 시료(10)의 3차원 마그네틱 파티클 입체 이미지를 확인할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 혼합 전자기장 기법을 이용하여 상자성 또는 초상자성 특성을 갖는 물질의 2차원 또는 3차원 이미지를 확보하고, 선형적으로 획득되는 검출신호를 다시 재 배열하여 시료의 이미지로 재 구성할 수 있으며, 상기 원리를 이용하여 조영제로 개발되고 있는 나노 마그네틱 파티클 시료를 분석하여 그 위치를 3차원적으로 파악할 수 있게 구현한 것이다.
100: 센싱부
102/1: 제1 저주파 코일
102/2: 제2 저주파 코일
104/1: 제1 고주파 코일
104/2: 제2 고주파 코일
106/1: 제1 검출 코일
106/2: 제2 검출 코일
200: 구동부
300: 데이터 처리부
400: 이미지 획득부

Claims (15)

  1. 서로 상이한 적어도 두 개의 혼합 전자기장을 이용하여 측정 시료의 형상을 센싱하는 센싱부와,
    상기 센싱부를 X축 방향 또는 Y축 방향 또는 Z축 방향으로 이동시키는 구동부와,
    상기 구동부에 의해 상기 센싱부가 이동되면서, 상기 센싱부에 의해 센싱되는 비선형 신호를 매트릭스 형태로 정렬하는 데이터 처리부와,
    상기 데이터 처리부의 신호 처리 결과를 3차원 마그네틱 파티클 이미지 정보로 획득하고 디스플레이 장치를 통해 상기 측정 시료의 3차원 마그네틱 파티클 입체 이미지를 출력하는 이미지 획득부를 포함하되, 상기 측정 시료는 비선형 신호를 발생하는 상자성(paramagnetic) 또는 초상자성(super-paramagnetic)물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱부는,
    저주파용 전력원에 연결되어 저주파 신호를 통과시키며, 상기 측정 시료를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치하는 저주파 코일과,
    고주파용 전력원에 연결되어 고주파 신호를 통과시키며, 상기 저주파 코일의 내부에 형성되어 상기 측정 시료를 사이에 두고 서로 마주보도록 위치하는 고주파 코일과,
    상기 저주파 코일 및 상기 고주파 코일의 내부에 형성되어 상기 저주파 코일을 통과한 저주파 신호와, 상기 고주파 코일을 통과한 고주파 신호에 따라 상기 측정 시료의 형상을 센싱하는 검출 코일을 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저주파 코일은,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 저주파 코일과,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 저주파 코일을 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 고주파 코일은,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 고주파 코일과,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 고주파 코일을 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 코일은,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 상단에 위치하는 제1 검출 코일과,
    상기 측정 시료를 사이에 두고 상기 센싱부의 하단에 위치하는 제2 검출 코일을 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 코일은, 상기 데이터 처리부와 연결되는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, XYZ 스테이지를 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 XYZ 스테이지가 X축 방향과 Y축 방향을 번갈아 가면서 이동하되, X축 방향은 지그재그로 이동됨으로써, X축 데이터 및 Y축 데이터를 검출하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 상기 제1 검출 코일과 상기 제2 검출 코일 간의 거리에 따른 전자기장 신호의 변화를 측정하여 Z축 데이터를 검출하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는, 선형적으로 획득되는 신호 데이터를 증폭 및 재배열하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 시료는, 나노 마그네틱 파티클(nano magnetic particle)이 적용되는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 나노 마그네틱 파티클은, 상자성(paramagnetic) 물질 또는 초상자성(super-paramagnetic) 물질을 포함하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 나노 마그네틱 파티클의 입자 크기는, 30nm 내지 150nm인 것을 특징으로 하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 나노 마그네틱 파티클의 농도는 25mg/ml인 것을 특징으로 하는
    마그네틱 파티클 이미지 검출 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101904784B1 (ko) * 2015-09-07 2018-10-05 한국전자통신연구원 단일 여기 코일 기반의 비선형 마그네틱 파티클 검출 장치 및 방법
KR101904781B1 (ko) 2016-10-12 2018-10-05 한국전자통신연구원 Fmmd 기술의 신호 분석을 위한 신호 송수신 방법 및 이를 이용한 장치
KR102002800B1 (ko) * 2017-01-18 2019-07-23 한국전자통신연구원 자력을 이용한 적층 물질 스캐닝 방법 및 이를 위한 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155024A1 (en) * 2003-02-28 2007-07-05 Peter Miethe Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles.
WO2011144535A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum erkennen von magnetisch markierten mikroobjekten

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0576508A (ja) * 1991-09-17 1993-03-30 Hitachi Ltd 核磁気共鳴検査装置
US7496572B2 (en) 2003-07-11 2009-02-24 Bmc Software, Inc. Reorganizing database objects using variable length keys
KR101003534B1 (ko) * 2007-12-06 2010-12-30 한국전자통신연구원 자성 나노 입자와 주파수 혼합 자기 판독기를 이용한 생체물질의 정량적 검출방법
DE102009027119B4 (de) * 2009-06-23 2013-01-17 Sirona Dental Systems Gmbh Magnetfeldeinheit eines MRT-Systems zur bildgebenden Erfassung eines Kopfbereichs
KR101217572B1 (ko) 2009-09-16 2013-01-03 한국전자통신연구원 바이오 칩 및 바이오 칩 리더기

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070155024A1 (en) * 2003-02-28 2007-07-05 Peter Miethe Method and device for selectively detecting ferromagnetic or superparamagnetic particles.
WO2011144535A1 (de) * 2010-05-18 2011-11-24 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung und verfahren zum erkennen von magnetisch markierten mikroobjekten

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