KR102282179B1 - 손잡이형 수술용 프로브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 손잡이형 수술용 프로브에 관한 것으로 더 상세하게는 휴대하기 간편하고 간단한 조작만으로 수술 부위를 다양한 각도에서 관찰이 가능하고 다중 형광신호 이미징이 가능한 손잡이형 수술용 프로브를 제공한다.

Description

손잡이형 수술용 프로브{Hand-held surgical probe for fluorescence imaging}
본 발명은 손잡이형 수술용 프로브에 관한 것으로 더 상세하게는 다중 형광신호 이미징이 가능한 손잡이형 수술용 프로브에 관한 것이다.
종양 제거 수술 시에는 환자의 안정성을 위해 종양 이외에도 혈관의 위치 및 연결 상태를 확인하여야 하고 특히 환자의 생존율을 높이고 병의 재발방지를 위하여 악성종양 또는 종양의 완전절제와 절제부위를 최소화함으로써 정상조직의 손상을 최소화하는 것이 매우 중요하다. 따라서 임상의가 수술 중 수술 부위를 다양한 각도에서 관찰할 수 있는 소형 포터블 타입의 다중 형광 이미징을 위한 프로브 기기의 개발이 요구되고 있다. 일반적으로 생체 이미지화된 정보를 얻기 위하여 다양한 종류의 영상장비가 활용되고 있는데 그 중에서도 다중 형광신호를 이미징할 수 있는 생체영상 방법은 다른 영상기법에 비해 관찰자나 외과수술의사에게 실시간 정보를 주는 편리성 때문에, 광범위하게 사용되고 있다. 기존에는 특정 형광 시약에 의해 염색된 종양과 혈관 등의 조직을 차별적으로 영상화하기 위해 수술용 현미경 장비에 형광 이미징이 가능한 모듈 탑재하여 사용하는 장비들이 있지만, 무겁고 물리적인 사이즈가 커서 다양한 각도로 수술 부위 관찰을 위해 움직임이나 이동의 어려움이 크며, 매우 고가이므로 상품성과 시장성이 낮은 문제점이 있다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허 제1784063호는 펜타입의 의료용 형광 이미징 장치 및 이를 이용한 다중 형광 영상의 정합 시스템에 대해 개시하고 있다.
그러나 상기 선행기술의 경우, 소형 프로브에 카메라 센서를 탑재하고 광원에 필터를 장착한 구조로 기술적으로 현실성이 매우 낮은 기술이라 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 수술 중 다양한 각도에서 수술부위를 관찰할 수 있는 다중 형광신호 이미징이 가능한 손잡이형 수술용 프로브를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 및 상기 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛을 투과 또는 반사시키는 광파장 분배기, 및 투과된 빛을 검출하는 제1카메라 센서모듈 및 반사된 빛을 검출하는 제2카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛의 파장과 관계없이 광파워만을 분배하는 광 분배기, 상기 광 분배기에 의해 반사되는 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈, 상기 광 분배기에 의해 투과되는 빛을 분광기로 전송시키는 분광기 입사 검출모듈, 및 상기 빛의 세기를 정량적으로 분석하는 분광기로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 형광 이미징을 위한 손잡이형 수술용 프로브는 가볍고 다중 형광 이미징이 가능하므로 종양제거 수술 중 임상의가 간단한 조작만으로 수술 부위를 다양한 각도에서 관찰할 수 있다. 또한, 다중의 형광 시약을 이용하여 종양 수술뿐만 아니라 다수의 조직 형광 영상을 이미징 및 분석 가능하므로 다양한 의학 분야에 적용 가능하다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브의 구성를 개략적으로 나타내고 있는 개요도이다.
도 2는 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브의 광원부의 구조를 개략적으로 나타내고 있는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브의 광원부에서 광원의 수를 증가시켜 제조한 변형예를 나타내고 있는 단면도이다.
도 4는 두 개의 카메라 센서모듈과 광파장 분배기를 구비한 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브의 개요도이다.
도 5는 한 개의 카메라 센서 모듈과 분광 검출모듈을 이용하여 분광기를 통해 형광신호의 정량분석이 가능한 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브의 개요도이다.
발명의 상세한 설명:
본 발명의 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 및 상기 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
상기 손잡이형 수술용 프로브에 있어서, 상기 광원은 상기 광원부 윈도우 패널의 후면에 플랫하게 배치되거나 상기 광원부 윈도우 패널 중심 수평축 전방으로 20 내지 50 mm 지점에 조사되게 각도를 조절하여 배치될 수 있있다.
상기 손잡이형 수술용 프로브에 있어서, 상기 광원은 서로 다른 파장으로 상기 광원부 윈도우 패널의 후면에서 좌우측 또는 상하측으로 서로 교차되게 형성될 수 있고 상기 전원 스위치 및 광파워 컨트롤 레버의 수는 상기 광원의 파장의 수에 따라 결정될 수 있으며 상기 광원은 레이저 다이오드(LD) 또는 LED일 수 있고 상기 카메라 센서모듈은 CMOS 또는 CCD 센서일 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛을 투과 또는 반사시키는 광파장 분배기, 및 투과된 빛을 검출하는 제1카메라 센서모듈 및 반사된 빛을 검출하는 제2카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛의 파장과 관계없이 광파워만을 분배하는 광 분배기, 상기 광 분배기에 의해 반사되는 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈, 상기 광 분배기에 의해 투과되는 빛을 분광기로 전송시키는 분광기 입사 검출모듈, 및 상기 빛의 세기를 정량적으로 분석하는 분광기로 구성되는 검출부; 및
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브가 제공된다.
상기 손잡이형 수술용 프로브에 있어서, 상기 광 분배기에 의한 카메라 센서모듈 및 분광기로의 분배비율은 3:7 내지 7:3일 수 있고 상기 분배비율은 적용되는 광분배기에 따라 반사값:투과값 또는 투과값:반사값 비율로 조절될 수 있다.
기존에는 특정 형광 시약에 의해 염색된 종양과 혈관 등의 조직을 차별적으로 영상화하기 위해 수술용 현미경 장비에 형광 이미징이 가능한 모듈 탑재하여 사용하고 있지만 무겁고 물리적인 사이즈가 커서 다양한 각도로 수술 부위 관찰을 위해 이동의 어려움이 크며, 고가인 문제점이 있다. 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의노력한 결과 프로브 전면부에 하나의 특정 파장 또는 다수의 특정 파장을 갖는 다수의 광원부, 상기 광원부 앞단의 투명 재질의 윈도우 패널, 카메라 센서 앞단의 단일 특정 파장 또는 다수의 특정 파장의 투과 대역을 갖는 광학 필터, 검출단 렌즈, 카메라 센서 모듈로 구성되어 다중 형광신호 이미징이 가능한 손잡이형 수술용 프로브를 개발하였다. 상기 수술용 프로브는 손잡이형으로 가볍고 간단한 조작만으로 수술 부위를 다양한 각도에서 관찰할 수 있다. 또한, 다중 형광 이미징을 위해 광 파장 분배기를 사용하여 다른 기술적 구성과 획득되는 형광 영상 신호의 정량적 분석이 가능하고, 기준 설정을 초과하여 획득될 때는 어느 특정 파장이 몇 %로 초과하여 획득되는지를 디스플레이 창에 시각적으로 표시하고 또는 비프음 등의 청각적 알림음도 기능적으로 제공할 수 있다.따라서 특정 종양 세포에 의해 야기하는 특정 형광 파장의 검출 및 세기를 통해 종양 세포의 유무와 정량적인 정보 및 상기 종양 세포의 위치 정보를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 균일한 부호는 균일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 구조를 개략적으로 나타내고 있는 개요도이다. 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)는 가볍고 휴대가 가능하여(portable) 종양 제거 수술 중에 필요할 때 언제나 사용이 가능할 뿐만 아니라 수술 중 임상의가 수술 부위를 다양한 각도에서 정확하게 관찰 가능하다는 것이 큰 특징이다. 또한, 프로브 전면부의 단일 투과 파장 또는 다수의 투과 파장을 갖는 광학필터(4)와 검출단 렌즈(7)를 통해 단일 또는 복수의 형광신호 이미징이 가능하다. 또한 종래 광학필터 성능에 의한 의존성 및 한계성을 극복하여 더 많은 형광신호 이미징 및 분석을 위해 내부에 광 파장 분배기(11) 및 두 개의 카메라 센서모듈(5)을 사용하는 기술을 제공하고 광 분배기(12), 하나의 카메라 센서모듈(5) 및 하나의 분광기(14)를 사용하여 형광신호 이미징을 통해 해당 영역의 형광신호를 정량적으로 분석함으로써 종량의 존재 유무, 종양의 존재 정도, 종양의 깊이 위치 정보 등을 제공할 수 있는 원천기술이라 할 수 있다.
본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 구조를 설명하면, 크게 광원을 생성하고 이미징하는 검출부(50)) 및 상기 검출부(50)에 전원을 공급하고 광원의 광파워를 조절하는 본체부(70)로 구성되어 있다. 먼저, 검출부(50)의 구성을 설명하면, 검출부(50)의 전면에는 손잡이형 수술용 프로브(100) 내부 구성 부품을 보호하고 검출부(50)를 외부와 차단시키는 투명 재질의 전면부 윈도우 패널(6)이 구성되고 이의 후면에는 광원부 앞단 외부와 검출부(50)를 차단하는 투명 재질의 원형의 광원부 윈도우 패널(1)이 구성되어 있다. 이때 전면부 윈도우 패널(6)은 광원부 앞유리로써 광원부를 보호하는 역할을 하거나 또는 광원부를 보호하면서 빛을 더욱 퍼뜨릴 수 있도록 확산 렌즈와 같은 역할을 할 수 있고 목적에 따라 배제하여 제조될 수 있다.
또한 원형의 광원부 윈도우 패널(1) 후면의 가장자리에는 형광 시약을 발광시키는 제1광원(2) 및 제2광원(3)이 배치되고 광원부 윈도우 패널(1)의 중심에는 안쪽 방향으로 순차적인 구성으로 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 형광신호만을 검출하고 외부 환경의 다른 파장의 빛은 차단하여 카메라 센서모듈(5)로 입사시키는 광학필터(4)가 구성되어 있고 광학필터(4)에 의해 투과된 특정 파장의 형광신호 또는 형광 신호 외 원하는 파장의 빛은 검출단 렌즈(7)를 통해 최종적으로 카메라 센서모듈(5)로 검출된다.
일반적으로 형광 시약은 그에 반응하는 특정 광원을 조사해야만 형광신호를 발광시킬 수 있고 이를 세포 또는 생체 조직에 염색시켜 사용한다. 이때 제1광원(2) 및 제2광원(3)은 특정 광원일 수 있고 이는 레드, 블루 또는 그린일 수 있으며광학필터(4)는 단일 또는 다수의 투과파장을 가질 수 있다. 이때 상기 광원은 광원부 윈도우 패널(1)의 후면에 수평 방향으로 플랫하게 배치될 수 있고 도 1의 화살표(30)와 같이 프로브의 중심 수평축을 향하여 50 mm 정도 앞 중심으로 빛이 모이도록 조사되게 특정 각도를 갖도록 형성될 수 있다. 따라서 광원부 윈도우 패널(1)의 후면에 광원이 기울어진 각도를 갖도록 즉 윗부분이 아랫부분보다 기울어진 형태로 구성될 수 있다. 또한 광원부 윈도우 패널(1)은 투명 재질의 단순 패널로 제조될 수 있고 필요에 따라 목표 타겟에 조사되는 광원의 빛이 확산 렌즈 역할처럼 더 잘 퍼질 수 있도록 확산 물질을 추가적으로 포함할 수 있으며, 이 때 투명도는 조절될 수 있다.
본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 작동원리를 설명하면, 먼저 광원(2, 3)에서부터 나오는 특정 파장의 빛이 타겟이 되는 형광 시약 또는 상기 형광 시약으로 염색된 조직이나 세포에 조사되면, 형광 시약으로부터 또 다른 특정 파장의 빛인 형광신호가 발광되고, 상기 발광된 형광신호가 다시 손잡이형 수술용 프로브(100)로 입사되어 광학필터(4) 및 검출단 렌즈(7)를 통과해 최종적으로 카메라 센서모듈(5)에 의해 검출되고 변환되어 영상으로 획득된다. 이때 광학필터(4)는 특정 파장의 형광신호만 투과시키고, 그 외 파장의 빛은 차단시킬 수 있는데 단 하나의 특정 파장만 통과시키고 나머지 파장의 빛은 차단하거나, 두 개의 특정 파장 또는 세 개의 특정 파장의 빛만 통과시키고 나머지 빛은 차단시킬 수 있도록 다중 패스 파장 대역으로 제조될 수 있다.
또한, 형광신호 외에 다른 파장의 신호를 완벽하게 제거하지 않고 예컨대 가시광선과 같이 실물 영상이 일부 검출될 수 있게 함으로써 외부 환경을 조금이나마 카메라 센서모듈(5)로 확인할 수 있도록 광학필터(4)의 투과도를 조절하여 설계할 수 있다. 또한 검출단 렌즈(7)는 하나 또는 복수로 구성되어 제조될 수 있으며 필요에 따라 검출단 렌즈(7) 및 광학필터(4)의 위치를 변경하여 제조될 수 있는데 상기와 같이 변경되면 센서모듈에 입사되는 영상의 크기를 조정하거나 빔이 포커싱되는 거리를 조정하여 광학 부품에 의해 발생할 수 있는 영상 왜곡을 방지할 수 있다. 이때 상기 카메라 센서모듈(5)은 CMOS 또는 CCD 센서가 사용될 수 있다.
또한, 본체부(70)에는 본체부(70)의 표면에 돌출형으로 형성되고 검출부(50)에 전원을 공급하는 전원 스위치(8)가 구성되어 있고 전원 스위치(8)와 소정의 간격을 갖도록 이격되게 형성되고 광원의 광파워를 조절하는 광파워 컨트롤 레버(9)가 구성되어 있다. 광원의 파장은 단일 또는 복수로 사용될 수 있는데 상기 파장의 수에 따라서 전원 스위치(8) 및 광파워 컨트롤 레버(9) 수가 각각 결정될 수 있다. 즉 레드 또는 블루와 같은 단일 파장의 경우 각각 1개의 전원 스위치(8) 및 광파워 컨트롤 레버(9)가 구비되나 복수의 파장의 경우에는 전원 스위치(8) 및 광파워 컨트롤 레버(9)도 복수로 구비될 수 있다. 이때 상기 전원 스위치(8)는 푸쉬형 온-오프 스위치 또는 슬라이드형 온-오프 스위치로 제조될 수 있다. 또한 본체부(70)의 후면에는 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100) 내 충전지를 충전하거나 컴퓨터 또는 노트북에 연결하여 영상을 디스플레이 할 수 있는 USB 타입의 연결부(10)가 형성되어 있다. 상기 연결부는 USB 케이블을 결합하여 컴퓨터와 연결할 수 있으나 이외에도 다른 형태의 케이블도 적용가능하다. 아울러, 손잡이형 수술용 프로브(100)의 내부에는 카메라 센서모듈(5) 의해 획득된 형광신호 영상을 연결부(10)를 통해 컴퓨터나 노트북에 연결한 후 소프트웨어를 통해 이를 디스플레이 할 수 있고 광원 및 디스플레이 기능을 제어하는 회로 기판(미도시)이 구성될 수 있다. 따라서 프로브를 만약 고정시킨 상태에서도 영상의 화질, 밝기 컨트라스트, 화이트 밸런스, 광원의 밝기 및 선택적 온오프 등이 가능하다. 이때 상기 소프트웨어는 영상의 대조도, 선명도, 밝기 등을 조절할 수 있도록 구성되고, 다수의 형광신호 영상을 정합하여 하나의 영상으로 볼 수 있도록 하거나 특정 형광신호만 돋보이도록 하는 영상처리 알고리듬을 포함할 수 있으며, 사용자가 선택적으로 다수의 형광신호 중 원하는 형광신호만 선택적으로 돋보이게 할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 구조를 용이하게 설명하기 위해 각각 검출부(50) 및 본체부(70)가 구분되어 있는 형태 예컨대 손전등의 구조를 갖는 도면을 도시하였으나 검출부(50) 및 본체부(70)의 구분이 없는 일체형(원통형) 구조로도 제조가 가능하다.
도 2는 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 검출부(50)의 구조를 개략적으로 나타내고 있는 단면도이다. 도시한 바와 같이, 원형의 광원부 윈도우 패널(1)의 상, 하측에 각각 2개의 제1광원(2)이 구성되어 있고 좌, 우측에 각각 2개의 제2광원(3)이 구성되어 있다. 또한 검출부(50)의 중심에는 단일 투과 파장 또는 복수 투과 파장을 갖는 광학필터(4)가 구성되어 있고 광학필터(4)의 중심에는 카메라 센서모듈(5)이 구비되어 있다.
본 발명은 카메라 센서모듈(5)의 전면에 구성된 단일 투과 파장 또는 복수 투과 파장을 갖는 광학필터(4) 및 검출단 렌즈(7)를 사용하여 품질 높은 형광신호 영상을 획득할 수 있고 손잡이형 수술용 프로브(100) 전면에 형성된 광원이 프로브 중심 수평축으로 모이는 각도를 갖기 때문에 카메라 센서모듈(5)을 획득하는 영상과 광원이 샘플에 조사되는 위치가 동일성을 가져 시각적인 오류 및 프로브의 움직임 각도에 의한 영상의 품질 차이를 현저하게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 검출부(50)의 구조를 용이하게 설명하기 위해 형광 시약 두 개의 형광신호를 발광시킬 수 있도록 서로 다른 특정 파장 두 개의 광원을 가져 총 4개의 광원 즉 상하측 2개의 제1광원(2) 및 좌우측 2개의 제2광원(3)을 갖는 구조로 도시하였으나 이는 목적에 따라 광원의 수를 증가시켜 제조 가능한데 도 3이 광원의 수를 증가시켜 제조한 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 변형예를 도시한 단면도이다. 도시한 바와 같이 4개의 제1광원(2) 및 4개의 제2광원(3)을 포함하여 총 8개의 특정 파장으로 구성된 광원을 갖는 검출부(50)를 도시하고 있다. 그러나 상기 도 3은 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 한 예시의 구성일 뿐 이는 개발자의 목적에 따라서 광원의 수를 증감하여 제조될 수 있다. 이때 상기 광원은 특정 파장을 갖는 레이저 다이오드(LD) 또는 LED일 수 있다.
도 4는 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 다른 기술적인 구성도로 두 개의 카메라 센서모듈(5)과 광파장 분배기(11) 이용하여 다중 형광 영상 획득을 가능한 변형예를 나타내고 있다. 복수의 형광 시약을 사용하여, 다수의 형광신호 영상을 획득하고자 할 때, 손잡이형 수술용 프로브(100) 전면부에 위치하고 있는 광학필터(4)와 검출단 렌즈(7)에 의해 내부로 입사되는 복수의 형광신호는 특정 파장 대역의 빛을 투과시키거나 반사시킬 수 있는 광 파장 분배기(11)에 의해 서로 다른 파장의 형광신호가 각각 분배되고 상기 반사된 형광신호는 제1카메라 센서모듈(15)에 의해 검출되고 상기 투과된 형광신호는 제2카메라 센서모듈(16)에 의해 검출된다. 그 후 상기 검출된 두 개의 형광신호는 USB 타입 또는 다른 형태의 케이블을 통하여 전송시켜 컴퓨터나 노트북에서 디스플레이 되게 할 수 있다. 이때 하나 또는 두 개 이상의 특정 파장의 빛만 투과시키고, 나머지는 차단할 수 있는 광학 필터(4)는 상기 두 개의 카메라 센서모듈(5) 전면에 구성될 수 있고 필요에 따라 검출단 렌즈(7)와 함께 카메라 센서모듈(5) 전면의 동일한 위치에서 구성되거나 검출단 렌즈(7) 또는 광학 필터(4) 중 하나만 선택적으로 구성되게 할 수 있다.
도 5는 다중 형광신호 영상과 함께 형광신호의 정량적 검출 및 분석이 가능한 본 발명의 손잡이형 수술용 프로브(100)의 또 다른 기술적인 구성을 나타낸 구성도이다. 도시한 바와 같이 기본적인 구성은 도 4와 유사하나 도 4의 두 개의 카메라 센서모듈(5) 대신 하나의 카메라 센서모듈(5) 및 하나의 분광기(14)를 사용하는 구성이다. 작동원리는 전면부의 광학필터(4) 및 검출단 렌즈(7)를 통해 형광 시약으로 부터 발광되는 복수의 형광신호를 포함하는 빛은 파장에 관계없이 광파워만 분배하는 광 분배기(12)에 의해서 분배가 되고, 광 분배기(12)에 의해서 반사되는 형광신호는 카메라 센서모듈(5) 입사되어 형광 영상으로 구성된 후 디스플레이 된다. 또한 투과되는 형광신호는 분광기 입사 검출모듈(13)에 의해 분광기(14)로 전송되어 복수의 형광신호의 세기가 정량적으로 분석된다. 이 때, 카메라 센서모듈(5) 및 분광기 입사 검출모듈(13) 전면에 배치되는 광학필터(4) 및 검출단 렌즈(7)는 둘 다 구성되거나 선택적으로 구성될 수 있다. 또한 분광기 입사 검출모듈(13)은 콜리메이터가 사용되거나 광섬유 기반으로 연결되는 전송 모듈이 될 수 있고 광파워만을 분배해주는 광 분배기(12)는 50:50 또는 70:30, 60:40 등의 분배비율을 가질 수 있다. 광 분배기(12)는 광파장 분배기(11)와 같이 파장을 분리해주는 기능이 아니고 광파워를 50:50 으로 분리해주기 때문에, 카메라 센서모듈(5)에 의해 검출되는 형광신호 영상의 구성 파장, 세기가 동일한 형광신호의 파장 및 세기를 정량적으로 분석할 수 있다. 아울러 어느 특정 파장의 세기 기준을 소프트웨어적으로 정할 수 있으며, 그 파장의 세기가 그 수준을 넘어 검출된다면 어느 파장의 성분이 그 수준을 넘었는지 파장과 그 세기를 디스플레이 상의 수치 %로 나타내줄 수 있고, 알람이나 비프음 등을 통해 청각적 또는 시각적 알림을 모두 제공할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 손잡이형 수술용 프로브
70: 본체부
50; 검출부
1: 광원부 윈도우 패널
2: 제1광원
3: 제2광원
4: 광학필터
5: 카메라 센서모듈
6: 전면부 윈도우 패널
7: 검출단 렌즈
8: 스위치
9: 광파워 컨트롤 레버
10: 연결부
11: 광파장 분배기
12: 광 분배기
13: 분광기 입사 검출모듈
14: 분광기
15: 제1카메라 센서모듈
16: 제2카메라 센서모듈

Claims (9)

  1. 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하고 카메라 센서 앞단의 단일 특정 파장 또는 다수의 특정 파장의 투과 대역을 갖는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 및 상기 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
    상기 광원부에 전원을 공급하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광원부 윈도우 패널의 후면에 플랫하게 배치되거나 상기 광원부 윈도우 패널 중심 수평축 전방으로 20 내지 50 mm 지점에 조사되게 각도를 조절하여 배치될 수 있는, 손잡이형 수술용 프로브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 서로 다른 파장으로 상기 광원부 윈도우 패널의 후면에서 좌우측 또는 상하측으로 서로 교차되게 형성되는, 손잡이형 수술용 프로브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 스위치 및 광파워 컨트롤 레버의 수는 상기 광원의 파장의 수에 따라 결정되는, 손잡이형 수술용 프로브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 레이저 다이오드(LD) 또는 LED인, 손잡이형 수술용 프로브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 센서모듈은 CMOS 또는 CCD 센서인, 손잡이형 수술용 프로브.
  7. 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하고 카메라 센서 앞단의 단일 특정 파장 또는 다수의 특정 파장의 투과 대역을 갖는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛을 투과 또는 반사시키는 광파장 분배기, 및 투과된 빛을 검출하는 제1카메라 센서모듈 및 반사된 빛을 검출하는 제2카메라 센서모듈로 구성되는 검출부; 및
    상기 광원부에 전원을 공급하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브.
  8. 투명 재질의 전면부 윈도우 패널, 상기 전면부 윈도우 패널 후면에 배치되는 원형의 광원부 윈도우 패널, 상기 광원부 윈도우 패널 후면에 배치되고 단일 또는 복수의 파장을 갖는 빛을 발광하는 광원, 상기 광원으로부터 발광된 특정 파장의 빛만을 투과시키고 다른 파장의 빛은 차단하고 카메라 센서 앞단의 단일 특정 파장 또는 다수의 특정 파장의 투과 대역을 갖는 광학필터, 상기 광학필터를 투과한빛을 카메라 센서모듈로 입사시키는 검출단 렌즈, 상기 빛의 파장과 관계없이 광파워만을 분배하는 광 분배기, 상기 광 분배기에 의해 반사되는 빛을 검출하여 영상신호로 변환시키는 카메라 센서모듈, 상기 광 분배기에 의해 투과되는 빛을 분광기로 전송시키는 분광기 입사 검출모듈, 및 상기 빛의 세기를 정량적으로 분석하는 분광기로 구성되는 검출부; 및
    상기 광원부에 전원을 공급하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 전원 스위치, 상기 광원의 광파워를 조절하고 광원 파장의 수에 따라 단수 또는 복수로 구비되는 광파워 컨트롤 레버, 및 상기 광원부로부터 획득한 영상신호를 케이블을 통해 디스플레이와 연결이 가능한 연결부로 구성되는 본체부를 포함하는, 손잡이형 수술용 프로브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광 분배기에 의한 카메라 센서모듈 및 분광기로의 분배비율은 3:7 내지 7:3인, 손잡이형 수술용 프로브.
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