KR102531162B1 - Fluorescence Light Apparatus for Image Having a Large Area - Google Patents

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Abstract

대면적 형광 영상용 광원 장치는 대면적 조사를 위해서 2개 이상의 고출력 LED를 이용하여 협대역 파장대의 빛을 조사하는 광원의 구조를 제시하고, 협대역 파장의 빛을 조사하기 위한 필터의 구조 및 협대역 파장의 변환을 단순한 구조로 구현한다.A light source device for large-area fluorescence imaging presents a structure of a light source that irradiates light in a narrow-band wavelength range by using two or more high-power LEDs for large-area irradiation, and a filter structure and narrow-band wavelength light source device for irradiating narrow-band wavelength light. Transformation of band wavelength is implemented with a simple structure.

Figure R1020160174788
Figure R1020160174788

Description

대면적 형광 영상용 광원 장치{Fluorescence Light Apparatus for Image Having a Large Area}Light source device for large area fluorescence image {Fluorescence Light Apparatus for Image Having a Large Area}

본 발명은 형광 영상 장치에 관한 것으로서, 특히 대면적 조사를 위해서 2개 이상의 고출력 LED를 이용하여 협대역 파장대의 빛을 조사하는 광원의 구조를 제시하고, 협대역 파장의 빛을 조사하기 위한 필터의 구조 및 협대역 파장의 변환을 단순한 구조로 구현하는 대면적 형광 영상용 광원 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorescence imaging device, and in particular, proposes a structure of a light source for irradiating light in a narrow-band wavelength range using two or more high-power LEDs for large-area irradiation, and a filter for irradiating light with a narrow-band wavelength. It relates to a light source device for large-area fluorescence imaging that realizes a simple structure and narrowband wavelength conversion.

최근의 생명 과학 및 의학 분야에서는 형광 영상 기술이 다양하게 활용되고 있다.In recent life science and medical fields, fluorescence imaging technology has been variously utilized.

형광 영상 장치는 시료 내에 존재하는 형광 물질로부터 형광을 검출하여 영상화하는 장치로 미소한 영역에서 방출되는 형광을 영상화하는 장치에서 대면적의 시료로부터 방출되는 형광을 영상화하는 장치까지 적용 분야에 따라 다양한 구조로 구현될 수 있다.A fluorescence imaging device is a device for detecting and imaging fluorescence from a fluorescent material present in a sample, and has various structures depending on the application field, ranging from a device for imaging fluorescence emitted from a small area to a device for imaging fluorescence emitted from a large-area sample. can be implemented as

형광 영상 장치는 형광물질을 야기시키기 위한 광원과, 여기된 후에 방출하는 형광을 검출하고 영상화하기 위한 검출 모듈로 구성된다.A fluorescence imaging device is composed of a light source for generating fluorescence and a detection module for detecting and imaging fluorescence emitted after being excited.

형광 물질을 여기시키기 위해서는 LED 등의 광원 기술이 개발되고 있다.In order to excite a fluorescent material, a light source technology such as an LED is being developed.

특히 전임상 동물 실험을 위해서는 형광 물질의 여기장 파장 대역의 협대역 파장 빛을 넓은 영역에 조사하여야 하는데 종래의 형광 영상 장치의 경우 광원으로 단일 LED를 사용하므로 광출력이 약한 단점이 있었다.In particular, for preclinical animal experiments, narrow-band wavelength light of the wavelength band of the excitation field of fluorescent materials must be irradiated over a wide area. In the case of conventional fluorescence imaging devices, light output is weak because a single LED is used as a light source.

대표적인 형광 영상 장치의 구조는 반사형과 투과형으로 나누어진다. 이하의 도 1를 참조하여 반사형 구조의 형광 영상 장치를 설명하고 이하의 도 2를 참조하여 단일 광원을 이용한 형광 영상 장치의 광원 구조를 설명한다.The structure of a typical fluorescence imaging device is divided into a reflective type and a transmissive type. Referring to FIG. 1 below, a fluorescence imaging device having a reflective structure will be described, and a light source structure of a fluorescence imaging device using a single light source will be described with reference to FIG. 2 below.

전술한 단일 LED의 단점을 해결하기 위하여 다음의 도 1에서 복수개의 LED를 사용하는 형광 영상 장치를 예로 들어 설명한다.In order to solve the aforementioned disadvantage of a single LED, a fluorescent imaging device using a plurality of LEDs will be described as an example in FIG. 1 .

도 1은 종래 기술에 따른 반사형 구조의 형광 영상 장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a fluorescent imaging device having a reflective structure according to the prior art.

종래 기술에 따른 형광 영상 장치(10)는 복수의 반사층 및 도파광이 발현되는 구멍이 형성된 반사거울(11)와, 상기 반사거울(11)의 복수의 구멍에 결합된 복수의 LED 광원(12)과, 상기 복수의 LED 광원(12)의 후방에 결합된 냉각장치(13)와, 상기 냉각장치(13)의 중심부를 관통한 광 검출소자(14)와, 상기 광 검출소자(14)에 전면에 결합된 대역필터(15)를 구비한 광학계를 포함한다. 이외에 광 검출소자(14)로부터 신호케이블(16)을 통하여 전송받은 영상 신호를 처리하는 영상신호처리부(17), 냉각장치(13)로 냉각수를 공급하고 광 검출소자(14)로 전원을 공급하도록 제어하는 컨트롤러(18)를 포함한다.A fluorescent imaging device 10 according to the prior art includes a reflective mirror 11 having a plurality of reflective layers and holes through which guide light is expressed, and a plurality of LED light sources 12 coupled to the plurality of holes of the reflective mirror 11. And, a cooling device 13 coupled to the rear of the plurality of LED light sources 12, a photodetection element 14 passing through the center of the cooling device 13, and a front surface to the photodetection device 14 It includes an optical system having a bandpass filter 15 coupled to. In addition, cooling water is supplied to the video signal processing unit 17 that processes the video signal received from the photodetection device 14 through the signal cable 16 and the cooling device 13, and power is supplied to the photodetector device 14. It includes a controller 18 for controlling.

LED 광원(12)으로부터 발생된 광(19a)은 반사거울(11)에 의해 평행광 형태로 변환된다. 광(19a)에 의해 발현되는 형광 신호는 형광 검출 효율을 높이고 잡음 신호를 제거하기 위해 구성된 대역필터(15)를 통과하여 광 검출소자(14)에 검출된다.The light 19a generated from the LED light source 12 is converted into parallel light by the reflection mirror 11 . The fluorescence signal generated by the light 19a is detected by the photodetection device 14 after passing through a bandpass filter 15 configured to increase fluorescence detection efficiency and remove noise signals.

냉각수는 순환튜브(19)에 의해 순환 공급되며 광원용 전원은 전원 공급 케이블(18a)에 의해 LED 광원(12)에 공급된다.Cooling water is circulated and supplied by the circulation tube 19, and power for the light source is supplied to the LED light source 12 through the power supply cable 18a.

종래의 형광 영상 장치(10)는 복수개의 LED를 사용하기 위한 구조를 제시하고 있지만 협대역 파장의 빛을 조사하기 위한 대역 필터가 각각의 LED 광원에 모두 장착해야 하는 문제점이 있다.Although the conventional fluorescent imaging device 10 proposes a structure for using a plurality of LEDs, there is a problem in that a band filter for irradiating narrow-band wavelength light must be installed in each LED light source.

복수의 형광 영상을 보기 위해서는 복수의 협대역 필터의 전환이 가능해야 하는데 이러한 기구적인 설계에 대한 구조를 제공하지 못한다.In order to view a plurality of fluorescence images, it is necessary to be able to switch a plurality of narrowband filters, but a structure for such a mechanical design is not provided.

도 2는 종래 기술에 따른 형광 영상 장치에서 단일 광원을 이용한 형광 광원의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically showing the configuration of a fluorescence light source using a single light source in a fluorescence imaging device according to the prior art.

종래 기술에 따른 형광 영상 장치의 형광 광원(20)은 Epi-Illumination 타입의 형광 현미경으로 여기광과 방출광을 일직선 상에 형성하도록 단일의 LED 광원(21), 광집속부(22), 협대역 필터(23), 광전달부(24)를 일직선 상에 배치한다.The fluorescence light source 20 of the fluorescence imaging device according to the prior art is an Epi-Illumination type fluorescence microscope, and includes a single LED light source 21, a light concentrating unit 22, and a narrow band to form excitation light and emission light on a straight line. The filter 23 and the light transmission part 24 are disposed on a straight line.

종래의 투과형 구조의 형광 영상 장치(20)는 광원으로 단일 LED를 사용하므로 광출력이 약하며, 복수의 협대역 필터의 전환이 가능한 구조를 제공하지 못한다.Since the conventional transmissive fluorescent imaging device 20 uses a single LED as a light source, light output is weak, and a structure capable of switching a plurality of narrowband filters is not provided.

대한민국 등록특허번호 제10-1436543호(등록일: 2014년 08월 26일), 발명의 명칭: "고효율 평행광 형광출력을 향상시키기 위한 광학계 및 냉각장치를 구비한 형광영상구현시스템"Republic of Korea Patent Registration No. 10-1436543 (registration date: August 26, 2014), Title of Invention: "Fluorescent Image Implementation System with Optical System and Cooling Device for Improving High Efficiency Collimated Light Fluorescence Output"

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 대면적 조사를 위해서 2개 이상의 고출력 LED를 이용하여 협대역 파장대의 빛을 조사하는 광원의 구조를 제시하고, 협대역 파장의 빛을 조사하기 위한 필터의 구조 및 협대역 파장의 변환을 단순한 구조로 구현하는 대면적 형광 영상용 광원 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve this problem, the present invention proposes a structure of a light source for irradiating light in a narrow-band wavelength range using two or more high-power LEDs for large-area irradiation, and a filter for irradiating light with a narrow-band wavelength. An object of the present invention is to provide a light source device for large-area fluorescence imaging that realizes a simple structure and narrowband wavelength conversion.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치는,A light source device for large-area fluorescence imaging according to the features of the present invention for achieving the above object,

제1 광원과 상기 제1 광원으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 제1 렌즈로 이루어진 제1 조사광학계;a first irradiation optical system comprising a first light source and a first lens disposed at a predetermined distance from the first light source;

제2 광원과 상기 제2 광원으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 제2 렌즈로 이루어진 제2 조사광학계;a second irradiation optical system comprising a second light source and a second lens disposed at a predetermined distance from the second light source;

서로 평행하게 이격된 상기 제1 조사광학계와 상기 제2 조사광학계의 앞쪽으로 일정 거리 이격되고, 복수의 협대역 광필터가 탑재되며, 상기 제1 광원과 상기제2 광원이 상기 각각의 협대역 광필터와 일직선 상에 배치되도록 회전하는 필터 휠;A predetermined distance is spaced in front of the first irradiation optical system and the second irradiation optical system that are spaced apart in parallel to each other, a plurality of narrowband optical filters are mounted, and the first light source and the second light source are respectively the narrowband optical filters. a filter wheel that rotates to be in line with the filter;

상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 제1 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 제1 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 제1 광전달부; 및It is formed spaced apart from the front of the filter wheel by a predetermined distance, disposed on a straight line with the first irradiation optical system and one of the plurality of narrowband optical filters, and focuses and irradiates the light emitted from the first light source. a first light transmission unit that irradiates the area; and

상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 제2 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 제2 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 제2 광전달부를 포함한다.It is formed at a predetermined distance in front of the filter wheel, disposed on a straight line with the second irradiation optical system and one of the plurality of narrowband optical filters, and focuses and irradiates the light emitted from the second light source. and a second light transmission unit that irradiates the area.

본 발명의 특징에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치는,A light source device for large-area fluorescence imaging according to the features of the present invention,

광원과 상기 일직선 상에 배치된 렌즈로 이루어지고, 일정 간격마다 형성된 복수의 조사광학계;a plurality of irradiation optical systems composed of a light source and lenses disposed on the straight line and formed at regular intervals;

서로 평행하게 이격된 각각의 조사광학계의 앞쪽으로 일정 거리 이격되고, 복수의 협대역 광필터가 탑재되며, 상기 각각의 광원이 상기 각각의 협대역 광필터와 일직선 상에 배치되도록 회전하는 필터 휠; 및a filter wheel spaced apart from each other at a predetermined distance in front of each irradiation optical system spaced apart from each other, a plurality of narrowband optical filters mounted thereon, and rotating so that each of the light sources is arranged in a straight line with each of the narrowband optical filters; and

상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 각각의 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 복수의 광전달부를 포함한다.It is formed at a predetermined distance in front of the filter wheel, is disposed on a straight line with each irradiation optical system and one optical filter among the plurality of narrowband optical filters, and focuses the light emitted from the light source to an irradiation area. It includes a plurality of light transmission units that irradiate.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 2개 이상의 LED 광원을 사용하여 대면적의 조사 영역에서 강한 광출력의 빛을 조사하는 효과가 있다.According to the configuration described above, the present invention has an effect of irradiating light with strong light output in a large-area irradiation area by using two or more LED light sources.

본 발명은 2개의 고출력 LED 광원을 이용하여 대면적 형광 영상을 위한 협대역 여기광 발생이 가능하고 협대역 여기광의 파장 대역의 용이한 변환이 가능한 효과가 있다.The present invention has the effect of enabling narrowband excitation light generation for large-area fluorescence imaging by using two high-power LED light sources and enabling easy conversion of the wavelength band of the narrowband excitation light.

도 1은 종래 기술에 따른 반사형 구조의 형광 영상 장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 형광 영상 장치에서 단일 광원을 이용한 형광 광원의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터 휠의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a fluorescent imaging device having a reflective structure according to the prior art.
2 is a diagram schematically showing the configuration of a fluorescence light source using a single light source in a fluorescence imaging device according to the prior art.
3 is a diagram showing the configuration of a light source device for large-area fluorescence imaging according to a first embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the structure of a filter wheel according to a first embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing the configuration of a light source device for large-area fluorescence imaging according to a second embodiment of the present invention.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 발명의 대면적 형광 영상용 광원 장치는 대면적 조사를 위해 2개의 고출력 LED를 협대역 파장대의 빛을 조사하기 위한 광원의 구조를 제시한다.The light source device for large-area fluorescence imaging of the present invention proposes a structure of a light source for irradiating light in a narrow-band wavelength range using two high-power LEDs for large-area irradiation.

본 발명의 대면적 형광 영상용 광원 장치는 반사형 구조의 광원 장치로 설명하고 있지만 이에 한정하지 않으며 투과형 구조의 광원 장치에도 적용할 수 있다.The light source device for large-area fluorescence imaging of the present invention has been described as a reflective light source device, but is not limited thereto and can be applied to a transmissive light source device.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 필터 휠의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the configuration of a light source device for large-area fluorescence imaging according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing the structure of a filter wheel according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치(100)는 제1 조사광학계(110), 제2 조사광학계(120), 필터 휠(130), 제1 광전달부(140), 제2 광전달부(150) 및 형광 검출 모듈(160)을 포함한다.A light source device 100 for a large-area fluorescence image according to a first embodiment of the present invention includes a first irradiation optical system 110, a second irradiation optical system 120, a filter wheel 130, and a first light transmission unit 140. , a second light transmission unit 150 and a fluorescence detection module 160.

제1 조사광학계(110)와 제2 조사광학계(120)는 내부에 일정 공간을 형성하는 원통 형태의 제1, 2 하우징(111, 121)과, 제1, 2 하우징(111, 121)의 내부 상단에 설치된 LED 광원(112, 122)과, 상기 LED광원(112, 122)과 일정 거리 이격되어 배치된 제1, 2 렌즈(113, 123)를 포함한다.The first irradiation optical system 110 and the second irradiation optical system 120 include the cylindrical first and second housings 111 and 121 forming a predetermined space therein, and the insides of the first and second housings 111 and 121. It includes LED light sources (112, 122) installed on the top, and first and second lenses (113, 123) disposed spaced apart from the LED light sources (112, 122) by a predetermined distance.

제1 조사광학계(110)와 제2 조사광학계(120)는 서로 일정 거리 이격되어 형성된다. LED 광원(112, 122)과 제1, 2 렌즈(113, 123)는 제1, 2 거치대(114, 124)에 의해 제1, 2 하우징(111, 121)의 내주면에 결합 지지된다.The first irradiation optical system 110 and the second irradiation optical system 120 are spaced apart from each other by a predetermined distance. The LED light sources 112 and 122 and the first and second lenses 113 and 123 are combined and supported on the inner circumferential surfaces of the first and second housings 111 and 121 by the first and second holders 114 and 124 .

제1 조사광학계(110)와 제2 조사광학계(120)는 일정 거리 이격된 앞쪽에 복수의 협대역 광필터(131, 132)가 탑재된 원형의 필터 휠(Filter Wheel)(130)이 위치한다.A circular filter wheel 130 on which a plurality of narrowband optical filters 131 and 132 are mounted is located in front of the first irradiation optical system 110 and the second irradiation optical system 120 at a predetermined distance apart. .

필터 휠(130)은 중심부에 길이 방향의 회전축(134)이 관통 결합되고 회전축(134)의 일단에 필터 휠(130)을 회전시키는 필터 회전 구동부(135)가 결합된다.In the filter wheel 130, a rotational shaft 134 in a longitudinal direction is coupled through the center, and a filter rotation driving unit 135 for rotating the filter wheel 130 is coupled to one end of the rotational shaft 134.

필터 휠(130)은 협대역 광필터(131, 132, 133)가 일정 간격마다 장착되고 회전축(134)을 대칭축으로 하여 동일한 광필터(131, 132, 133)가 장착된다.In the filter wheel 130, narrowband optical filters 131, 132, and 133 are mounted at regular intervals, and the same optical filters 131, 132, and 133 are mounted with the rotation axis 134 as an axis of symmetry.

LED 광원(112, 122)에서 나오는 빛은 제1, 2 렌즈(113, 123), 협대역 광필터(131, 132, 133)를 통과하여 협대역 파장대의 빛이 나온다.Light emitted from the LED light sources 112 and 122 passes through the first and second lenses 113 and 123 and the narrowband optical filters 131 , 132 and 133 to emit light in a narrowband wavelength range.

필터 회전 구동부(135)의 구동에 따라 회전축(134)이 회전되면, 상기 회전축(134)에 결합된 필터 휠(130)이 회전되어 동일한 광필터(131, 132, 133)가 각 LED 광원(112, 122)에 대응되도록 맞추어진다. 따라서, 각 LED 광원(112, 122)에서 나오는 빛은 동일한 광필터(131, 132, 133)의 대칭적 배치로 인하여 동일한 파장 대역의 빛이 각각의 제1, 2 광전달부(140, 150)에 집속된다.When the rotary shaft 134 is rotated according to the drive of the filter rotation driving unit 135, the filter wheel 130 coupled to the rotary shaft 134 is rotated so that the same optical filters 131, 132, and 133 are respectively LED light sources 112. , 122). Therefore, the light emitted from each of the LED light sources 112 and 122 has the same wavelength band due to the symmetrical arrangement of the same optical filters 131, 132 and 133, respectively, the first and second light transmission units 140 and 150. are focused on

이러한 필터 휠(130)의 구조로 인하여 복수의 LED 광원(112, 122)을 이용하여 협대역 파장대의 빛을 조사하기 위한 광원의 구조를 제공한다.Due to the structure of the filter wheel 130, a structure of a light source for irradiating light in a narrow-band wavelength range using a plurality of LED light sources 112 and 122 is provided.

제1 광전달부(140)와 제2 광전달부(150)는 내부의 일정 공간을 형성한 투명 막대 형태의 제1 광전달몸체(141)와 제2 광전달몸체(151)로 이루어져 있고, 공기보다 높은 굴절율을 가지고 있으며 전반사를 통해 LED 광원(112, 122)으로부터 나오는 빛을 집속하여 제1, 2 광전달몸체(141, 151)의 반대편인 조사 영역에 조사한다.The first light transmission part 140 and the second light transmission part 150 consist of a transparent rod-shaped first light transmission body 141 and a second light transmission body 151 forming a certain space therein, It has a higher refractive index than air and focuses the light emitted from the LED light sources 112 and 122 through total reflection and irradiates it to the irradiation area opposite to the first and second light transmission bodies 141 and 151.

제1 광전달부(140)는 필터 휠(130)의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 제1 조사광학계(110)와, 협대역 광필터(131, 132, 133) 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치된다.The first light transmission unit 140 is formed to be spaced apart from the front of the filter wheel 130 by a predetermined distance, and includes the first irradiation optical system 110 and one optical filter among the narrowband optical filters 131, 132, and 133. are placed on a straight line.

제2 광전달부(150)는 필터 휠(130)의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 제2 조사광학계(120)와, 협대역 광필터(131, 132, 133) 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치된다.The second light transmission unit 150 is formed to be spaced apart from the front of the filter wheel 130 by a predetermined distance, and includes the second irradiation optical system 120 and one optical filter among the narrowband optical filters 131, 132, and 133. are placed on a straight line.

제1 광전달몸체(141)는 LED 광원(112)의 빛을 수평 방향으로 가이드하고, 상기 LED 광원(112)의 빛을 집속하는 제3 렌즈(142)와, 상기 제3 렌즈(142)와 수평 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고 수평 방향의 광축(102)을 기준으로 일정 각도로 빛을 굴절시켜 시료(103)가 위치한 조사 영역에 조사하는 제1 투명 Ÿ‡지(143)를 포함한다.The first light delivery body 141 includes a third lens 142 that guides the light of the LED light source 112 in a horizontal direction and focuses the light of the LED light source 112, and the third lens 142. It includes a first transparent lens 143 installed at a predetermined interval in the horizontal direction and refracting light at a predetermined angle based on the optical axis 102 in the horizontal direction to irradiate the irradiation area where the sample 103 is located.

제1 광전달몸체(141)는 제3 렌즈(142)와 제1 투명 Ÿ‡지(143)가 제3 거치대(144)에 의해 내주면에 결합 지지된다.In the first light transmission body 141, the third lens 142 and the first transparent lens 143 are combined and supported on the inner circumferential surface by the third holder 144.

제2 광전달몸체(151)는 LED 광원(122)의 빛을 수평 방향으로 가이드하고, 상기 LED 광원(122)의 빛을 집속하는 제4 렌즈(152)와, 상기 제4 렌즈(152)와 수평 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고 수평 방향의 광축(102)을 기준으로 일정 각도로 빛을 굴절시켜 시료(103)가 위치한 조사 영역에 조사하는 제2 투명 Ÿ‡지(153)를 포함한다.The second light transmission body 151 includes a fourth lens 152 that guides the light of the LED light source 122 in a horizontal direction and focuses the light of the LED light source 122, and the fourth lens 152. It includes a second transparent lens 153 installed at a predetermined distance apart in the horizontal direction and refracting light at a predetermined angle based on the optical axis 102 in the horizontal direction to irradiate the irradiation area where the sample 103 is located.

제2 광전달몸체(151)는 제4 렌즈(152)와 제2 투명 Ÿ‡지(153)가 제4 거치대(154)에 의해 내주면에 결합 지지된다.In the second light transmission body 151, the fourth lens 152 and the second transparent lens 153 are combined and supported on the inner circumferential surface by the fourth holder 154.

제3, 4 렌즈(142, 152)와 광 조사 영역의 사이에는 공기보다 높은 굴절율을 가진 제1 투명 Ÿ‡지(143)와 제2 투명 Ÿ‡지(153)가 배치된다.A first transparent lens 143 and a second transparent lens 153 having a higher refractive index than air are disposed between the third and fourth lenses 142 and 152 and the light irradiation area.

제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)로 들어오는 빛은 LED 광원(111, 121)의 수평 방향의 광축(102)을 기준으로 일정 각도로 빛을 굴절시켜 시료(103)가 위치한 조사 영역에 조사된다.The light entering the first and second transparent sheets 143 and 153 is refracted at a certain angle based on the horizontal optical axis 102 of the LED light sources 111 and 121, and the irradiation area where the sample 103 is located are investigated in

제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)에서 조사되는 빛의 각도와 방향은 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)의 굴절율과 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)의 Ÿ‡지각으로 조절될 수 있다.The angle and direction of the light irradiated from the first and second transparent layers 143 and 153 are determined by the refractive index of the first and second transparent layers 143 and 153 and the first and second transparent layers 143 and 153 ) can be controlled by the perception of

제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)는 재질에 따라 굴절율이 달라질 수 있다. 본 발명의 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)는 유리로 형성하고 있지만 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)는 굴절률 1.492의 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate) 또는 PMMA, 굴절율 1.33의 다양한 물질을 적용할 수 있다.The first and second transparent papers 143 and 153 may have different refractive indices depending on the material. The first and second transparent papers 143 and 153 of the present invention are formed of glass, but are not limited thereto. For example, the first and second transparent papers 143 and 153 are polymethyl having a refractive index of 1.492. Polymethyl Methacrylate or PMMA, various materials with a refractive index of 1.33 can be applied.

따라서, 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)는 제3, 4 렌즈(142, 152)와 조사면의 거리인 작동거리(Working Distance)가 정해지면 광 조사 영역과의 초점이 맞추어지도록 대응되는 굴절율을 가진 재질을 선택하게 된다.Therefore, the first and second transparent lenses 143 and 153 are brought into focus with the light irradiation area when the working distance between the third and fourth lenses 142 and 152 and the irradiation surface is determined. A material with a corresponding refractive index is selected.

본 발명의 대면적 형광 영상용 광원 장치(100)는 제1, 2 투명 Ÿ‡지(143, 153)에 의해 빛을 일정 각도로 굴절시켜 시료(103)로 조사함으로써 제1, 2 광전달부(140, 150)를 회전시키는 복잡한 기구부를 생략할 수 있다.The light source device 100 for a large-area fluorescence image of the present invention refracts light at a certain angle by the first and second transparent papers 143 and 153 and irradiates it to the sample 103, thereby first and second light transmission units. (140, 150) It is possible to omit the complex mechanical parts that rotate.

본 발명의 제1 광전달부(140) 및 제2 광전달부(150)는 굴절된 빛이 조사 영역에서 겹쳐지도록 그 간격을 유지하며 형광 검출 모듈(160)을 기준으로 양쪽으로 일정 간격을 두고 평행하게 배치한다.The first light transmission unit 140 and the second light transmission unit 150 of the present invention maintain their spacing so that the refracted light overlaps in the irradiation area, and are spaced apart on both sides with respect to the fluorescence detection module 160. Place them evenly.

형광 검출 모듈(160)은 제1 광전달부(140)와 제2 광전달부(150)의 사이에 배치되며 필요에 따라 방출광만을 투과시키는 광학필터(162)를 장착하여 형광 영상을 획득할 수 있다.The fluorescence detection module 160 is disposed between the first light transmission unit 140 and the second light transmission unit 150 and acquires a fluorescence image by mounting an optical filter 162 that transmits only the emitted light, if necessary. can

대면적 형광 영상용 광원 장치의 대표적인 적용 분야는 생명 과학에서 동물 실험에 널리 활용되는 전임상 형광 영상 장치를 들 수 있다. 이러한 전임상 형광 영상 장치는 생명 과학 분야에서 암의 전이 연구, 신약 개발에서 약동학 등을 연구하는 장비로 활용되고 있다.A representative field of application of a light source device for large-area fluorescence imaging is a preclinical fluorescence imaging device widely used in animal experiments in life science. These preclinical fluorescence imaging devices are used as equipment for research on metastasis of cancer and pharmacokinetics in the development of new drugs in the field of life science.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the configuration of a light source device for large-area fluorescence imaging according to a second embodiment of the present invention.

제2 실시예는 제1 실시예와 동일한 구성요소의 중복되는 설명을 생략하고, 차이점을 중심으로 설명하며, 중복되는 구성요소의 도면부호를 동일하게 적용한다.In the second embodiment, overlapping descriptions of the same components as those in the first embodiment are omitted, the description is focused on the differences, and the same reference numerals are applied to the overlapping components.

본 발명의 제2 실시예에 따른 대면적 형광 영상용 광원 장치(100)는 제1 조사광학계(110), 제2 조사광학계(120), 필터 휠(130), 제1 광전달부(140), 제2 광전달부(150), 형광 검출 모듈(160) 및 제어모듈(170)을 포함한다.A light source device 100 for a large-area fluorescence image according to a second embodiment of the present invention includes a first irradiation optical system 110, a second irradiation optical system 120, a filter wheel 130, and a first light transmission unit 140. , a second light transmission unit 150, a fluorescence detection module 160 and a control module 170.

필터 휠(130)을 관통한 회전축(134)은 축 커플러(136)를 통해 회전량을 카운트하는 엔코더(137)에 연결되어 있다.The rotary shaft 134 passing through the filter wheel 130 is connected to an encoder 137 that counts the amount of rotation through a shaft coupler 136.

필터 휠(130)의 회전이 축 커플러(136)를 통해 엔코더(137)로 전달되어 필터 휠(130)의 회전수를 카운트하게 된다.The rotation of the filter wheel 130 is transmitted to the encoder 137 through the shaft coupler 136 to count the number of revolutions of the filter wheel 130 .

엔코더(137)는 필터 휠(130)의 회전에 따라 회전수를 카운트하여 전기적인 펄스 신호로 변환하고, 변환된 펄스 신호를 제어모듈(170)로 전송한다.The encoder 137 counts the number of revolutions according to the rotation of the filter wheel 130, converts the number of revolutions into electrical pulse signals, and transmits the converted pulse signals to the control module 170.

제어모듈(170)의 제어부(172)는 엔코더(137)를 통해 입력된 필터 휠(130)의 회전수(펄스 신호)에 따라 각각의 협대역 광필터(131, 132, 133)의 위치를 상기 LED 광원(112, 122)이 각각의 협대역 광필터(131, 132, 133)와 일직선 상에 배치하도록 상기 필터 회전 구동부(135)를 제어한다.The controller 172 of the control module 170 recalls the positions of the narrowband optical filters 131, 132, and 133 according to the number of revolutions (pulse signal) of the filter wheel 130 input through the encoder 137. The filter rotation driving unit 135 is controlled so that the LED light sources 112 and 122 are aligned with the respective narrowband optical filters 131 , 132 and 133 .

제어부(172)는 전원부(173)를 제어하여 LED 광원(112, 122)과 필터 회전 구동부(135)의 전원을 공급하고, 필터 휠(130)의 회전수를 제어하기 위해 필터 회전 구동부(135)의 구동 제어를 수행한다.The control unit 172 controls the power supply unit 173 to supply power to the LED light sources 112 and 122 and the filter rotation drive unit 135, and uses the filter rotation drive unit 135 to control the number of revolutions of the filter wheel 130. performs the driving control of

제1 광전달몸체(141)과 제2 광전달몸체(151)는 그 끝단이 조사 영역 방향으로 일정 각도로 휘어서 제1 광전달부(140)와 제2 광전달부(150)에서 시료(103)로 조사되는 빛이 광 조사 영역과의 초점이 잘 맞추어지도록 하는 제1, 2 휨부(141a, 151a)를 포함한다.The ends of the first light transmission body 141 and the second light transmission body 151 are bent at a certain angle in the direction of the irradiation area, so that the first light transmission part 140 and the second light transmission part 150 have a sample 103 ) includes first and second bending parts 141a and 151a that allow the light irradiated to be well focused with the light irradiation area.

본 발명의 대면적 형광 영상용 광원 장치(100)는 제1 LED 광원(112)와 제2 LED 광원(122)의 2개의 광원을 사용하여 대면적의 조사 영역에서 강한 광출력의 빛을 조사하는 방법을 제공한다. 이에 한정하지 않으며, LED 광원의 개수를 4개, 6개 등 다양하게 구성할 수 있으며, LED 광원의 개수에 따라 필터 휠(130)의 사이즈와 협대역 광필터의 개수를 조정할 수도 있다.The light source device 100 for a large-area fluorescence image of the present invention uses two light sources, a first LED light source 112 and a second LED light source 122, to irradiate light with strong light output in a large-area irradiation area. provides a way The number of LED light sources is not limited thereto, and the number of LED light sources may be variously configured, such as 4 or 6, and the size of the filter wheel 130 and the number of narrowband optical filters may be adjusted according to the number of LED light sources.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through devices and/or methods, and may be implemented through programs for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, recording media on which the programs are recorded, and the like. Also, this implementation can be easily implemented by an expert in the art to which the present invention belongs based on the description of the above-described embodiment.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.

100: 대면적 형광 영상용 광원 장치 102: 광축
103: 시료 110: 제1 조사광학계
111: 제1 하우징 112: LED 광원
113: 제1 렌즈 114: 제1 거치대
120: 제2 조사광학계 121: 제2 하우징
122: LED 광원 123: 제2 렌즈
124: 제2 거치대 130: 필터 휠
131, 132, 133: 협대역 광필터 134: 회전축
135: 필터 회전 구동부 136: 축 커플러
137: 엔코더 140: 제1 광전달부
141: 제1 광전달몸체 141a: 제1 휨부
142: 제3 렌즈 143: 제1 투명 Ÿ‡지
144: 제3 거치대 150: 제2 광전달부
151: 제2 광전달몸체 151a: 제2 휨부
152: 제4 렌즈 153: 제2 투명 Ÿ‡지
154: 제4 거치대 160: 형광 검출 모듈
162: 광학필터 170: 제어모
172: 제어부 173: 전원부100: light source device for large-area fluorescence imaging 102: optical axis
103: sample 110: first irradiation optical system
111: first housing 112: LED light source
113: first lens 114: first holder
120: second irradiation optical system 121: second housing
122: LED light source 123: second lens
124: second cradle 130: filter wheel
131, 132, 133: narrowband optical filter 134: rotation shaft
135: filter rotation drive unit 136: shaft coupler
137: encoder 140: first light transmission unit
141: first light transmission body 141a: first bending part
142: third lens 143: first transparent Ÿ‡ paper
144: third cradle 150: second light transmission unit
151: second light transmission body 151a: second bending part
152: fourth lens 153: second transparent Ÿ‡ paper
154: fourth cradle 160: fluorescence detection module
162: optical filter 170: control cap
172: control unit 173: power unit

Claims (7)

제1 광원과 상기 제1 광원으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 제1 렌즈로 이루어진 제1 조사광학계;
제2 광원과 상기 제2 광원으로부터 일정 거리 이격되어 배치된 제2 렌즈로 이루어진 제2 조사광학계;
서로 평행하게 이격된 상기 제1 조사광학계와 상기 제2 조사광학계의 앞쪽으로 일정 거리 이격되고, 복수의 협대역 광필터가 탑재되며, 상기 제1 광원과 상기제2 광원이 각각의 협대역 광필터와 일직선 상에 배치되도록 회전하는 필터 휠;
상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 제1 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 제1 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 제1 광전달부; 및
상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 제2 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 다른 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 제2 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 제2 광전달부를 포함하고,
상기 조사 영역의 시료에 협대역 여기광을 조사함으로써 검출 모듈에서 방출광을 투과시키는 광학필터를 이용하여 상기 시료에 대한 형광 영상을 획득하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.a first irradiation optical system comprising a first light source and a first lens disposed at a predetermined distance from the first light source;
a second irradiation optical system comprising a second light source and a second lens disposed at a predetermined distance from the second light source;
A predetermined distance is spaced in front of the first irradiation optical system and the second irradiation optical system that are spaced apart in parallel to each other, a plurality of narrowband optical filters are mounted, and the first light source and the second light source are respectively narrowband optical filters. a filter wheel that rotates to be disposed in a straight line with the filter wheel;
It is formed spaced apart from the front of the filter wheel by a predetermined distance, disposed on a straight line with the first irradiation optical system and one of the plurality of narrowband optical filters, and focuses and irradiates the light emitted from the first light source. a first light transmission unit that irradiates the area; and
It is formed at a predetermined distance in front of the filter wheel, is disposed on a straight line with the second irradiation optical system and the other optical filter among the plurality of narrowband optical filters, and focuses the light emitted from the second light source. A second light transmission unit for irradiating the radiation area;
A light source device for large-area fluorescence imaging that acquires a fluorescence image of the sample by using an optical filter that transmits light emitted from a detection module by irradiating narrowband excitation light to the sample in the irradiation area. 광원과 일직선 상에 배치된 렌즈로 이루어지고, 일정 간격마다 형성된 복수의 조사광학계;
서로 평행하게 이격된 각각의 조사광학계의 앞쪽으로 일정 거리 이격되고, 복수의 협대역 광필터가 탑재되며, 각각의 상기 광원이 각각의 협대역 광필터와 일직선 상에 배치되도록 회전하는 필터 휠; 및
상기 필터 휠의 앞쪽으로 일정 거리 이격되어 형성되고, 상기 각각의 조사광학계와, 상기 복수의 협대역 광필터 중 하나의 광필터와 일직선 상에 배치되며, 상기 광원으로부터 나오는 빛을 집속하여 조사 영역에 조사하는 복수의 광전달부를 포함하고,
상기 조사 영역의 시료에 협대역 여기광을 조사함으로써 검출 모듈에서 방출광을 투과시키는 광학필터를 이용하여 상기 시료에 대한 형광 영상을 획득하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.a plurality of irradiation optical systems composed of lenses arranged in a straight line with the light source and formed at regular intervals;
a filter wheel spaced apart from each other by a predetermined distance in front of each irradiation optical system spaced apart from each other, a plurality of narrowband optical filters mounted thereon, and rotating so that each of the light sources is arranged in a straight line with each of the narrowband optical filters; and
It is formed at a predetermined distance in front of the filter wheel, is disposed on a straight line with each irradiation optical system and one optical filter among the plurality of narrowband optical filters, and focuses the light emitted from the light source to an irradiation area. Including a plurality of light transmission units to irradiate,
A light source device for large-area fluorescence imaging, wherein a fluorescence image of the sample is acquired using an optical filter that transmits light emitted from a detection module by irradiating narrowband excitation light to the sample in the irradiation area. 제1항에 있어서,
상기 필터 휠은 중심부에 길이 방향의 회전축이 관통 결합되고, 상기 제1 조사광학계와 상기 제2 조사광학계의 사이에 배치되며, 상기 회전축의 일단에 상기 필터 휠을 회전시키는 필터 회전 구동부가 결합되는 것을 특징으로 하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.According to claim 1,
In the filter wheel, a rotational shaft in a longitudinal direction is penetrated through the center of the filter wheel, disposed between the first irradiation optical system and the second irradiation optical system, and a filter rotation driving unit for rotating the filter wheel is coupled to one end of the rotational shaft. A light source device for large-area fluorescence imaging. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 필터 휠은 중심부에 길이 방향의 회전축이 관통 결합되고, 상기 각각의 협대역 광필터가 일정 간격마다 장착되고, 상기 회전축을 대칭축으로 하여 동일한 광필터가 장착되는 것을 특징으로 하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.According to claim 1 or 2,
The filter wheel has a longitudinal axis of rotation coupled through the center, each of the narrowband optical filters is mounted at regular intervals, and the same optical filter is mounted with the rotation axis as an axis of symmetry For large-area fluorescence imaging, characterized in that light source device. 제1항에 있어서,
상기 필터 휠은 중심부에 길이 방향의 회전축이 관통 결합되고, 상기 각각의 협대역 광필터가 일정 간격마다 장착되고, 상기 회전축을 대칭축으로 하여 동일한 광필터가 장착되며, 회전 시 상기 동일한 광필터가 상기 제1 광원과 상기 제2 광원에 대응되어 동일한 파장대역의 빛이 상기 제1 광전달부와 상기 제2 광전달부에 집속되는 것을 특징으로 하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.According to claim 1,
In the filter wheel, a rotation shaft in a longitudinal direction is coupled through the center of the filter wheel, each of the narrowband optical filters is mounted at regular intervals, the same optical filters are mounted with the rotation axis as an axis of symmetry, and when rotated, the same optical filters are mounted on the filter wheel. A light source device for large-area fluorescence imaging, characterized in that the light of the same wavelength band corresponding to the first light source and the second light source is focused on the first light transmission part and the second light transmission part. 제1항에 있어서,
상기 제1 광전달부는 상기 제1 광원의 빛을 수평 방향으로 가이드하고, 상기 제1 광원의 빛을 집속하는 제3 렌즈와, 상기 제3 렌즈와 수평 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고 수평 방향의 광축을 기준으로 일정 각도로 빛을 굴절시켜 시료가 위치한 조사 영역에 조사하는 제1 투명 Ÿ‡지(Wedge)를 포함하고,
상기 제2 광전달부는 상기 제2 광원의 빛을 수평 방향으로 가이드하고, 상기 제2 광원의 빛을 집속하는 제4 렌즈와, 상기 제4 렌즈와 수평 방향으로 일정 간격 이격되어 설치되고 수평 방향의 광축을 기준으로 일정 각도로 빛을 굴절시켜 상기 시료가 위치한 조사 영역에 조사하는 제2 투명 Ÿ‡지(Wedge)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.According to claim 1,
The first light transmission unit guides the light of the first light source in a horizontal direction and is installed apart from a third lens for concentrating the light of the first light source by a predetermined distance from the third lens in the horizontal direction, and A first transparent wedge that refracts light at a certain angle based on the optical axis and irradiates it to the irradiation area where the sample is located,
The second light transmission unit is installed to guide the light of the second light source in the horizontal direction and to be spaced apart from the fourth lens by a predetermined interval in the horizontal direction and to focus the light of the second light source, and to A light source device for large-area fluorescence imaging comprising a second transparent Ÿ‡ Wedge for refracting light at a certain angle relative to the optical axis and irradiating it to the irradiation area where the sample is located. 제1항에 있어서,
상기 필터 휠의 중심부에 관통 결합된 길이 방향의 회전축;
상기 회전축의 일단에 결합되어 상기 필터 휠을 회전시키는 필터 회전 구동부;
상기 회전축을 축 커플러에 의해 연결하고, 상기 회전축의 회전량을 카운트하여 전기적인 펄스 신호로 변환하여 출력하는 엔코더; 및
상기 엔코더를 통해 입력된 상기 필터 휠의 회전수(펄스 신호)에 따라 상기 필터 휠에 탑재된 협대역 광필터의 위치를 상기 제1 광원과 상기 제2 광원이 상기 각각의 협대역 광필터와 일직선 상에 배치되도록 상기 필터 회전 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 형광 영상용 광원 장치.According to claim 1,
a longitudinal axis of rotation coupled through the center of the filter wheel;
a filter rotation driver coupled to one end of the rotary shaft to rotate the filter wheel;
an encoder connecting the rotary shaft with a shaft coupler, counting the amount of rotation of the rotary shaft, converting the converted electrical pulse signal into an output signal; and
According to the number of revolutions (pulse signal) of the filter wheel inputted through the encoder, the positions of the narrowband optical filters mounted on the filter wheel are determined so that the first light source and the second light source are aligned with the respective narrowband optical filters. A light source device for large-area fluorescence imaging, characterized in that it further comprises a control unit for controlling the filter rotation drive unit to be disposed on the image.
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