KR20030010537A

KR20030010537A - 인체 조직의 화상제공 및 분광 진단 장치

Info

Publication number: KR20030010537A
Application number: KR1020020043969A
Authority: KR
Inventors: 베버베른트클라우스; 골토마스; 슈미트올라프; 아이드너필립; 뮐러슈테판; 델가도니콜라스페레이라; 프라이탁루츠
Original assignee: 리하르트 볼프 게엠베하
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2003-02-05
Also published as: CN1398571A; CN1230116C; EP1279364A2; DE50200429D1; JP2003052624A; ATE266352T1; ES2221662T3; US20040019281A1; EP1279364B1; EP1279364A3; DE10136191A1

Abstract

본 발명은 세 가지 진단 방법, 특히 화상 제공 백색광 진단을 위한 모드 A, 화상 제공 형광 진단을 위한 모드 B 및 형광 분광 진단을 위한 모드 C중 한 가지 모드 또는 이들 모드의 조합된 모드를 이용한 조직(tissue)의 화상제공 및 분광 진단장치(a device for picture-providing and spectroscopic diagnosis)에 관한 것이다. 상기 장치는 제 1 비임 경로를 통해 내시경으로 유도하는 광섬유속에 결합되는 광 비임 다발을 방사하는 제 1 조명 수단 및 제 2 비임 경로를 통해 상기 광섬유속으로 결합되는 광 비임 다발을 방사하는 제 2 조명 수단을 포함한다. 상기 제 1 비임 경로에는, 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 제 1 비임 경로의 광 비임 다발을 위한 비임 다발 개구폭을 넓히기 위한 제 1 요소가 배치되고, 상기 제 2 비임 경로에는, 상기 광섬유 속으로 들어오는 상기 제 2 비임 경로의 광 비임 다발을 위한 비임 다발 개구를 제한하기 위한 요소가 배치된다. 더욱이, 상기 두개의 비임 경로에는, 상기 광 비임 다발을 일시적으로 릴리즈하거나 차단하기 위한 수단이 배치된다. 모드 C에서는, 상기 제 1 비임 경로로부터 나온 광을 갖는 포인트방식의 작은 조직부위의 주변의 거의 동시적인 넓은 표면 조명으로 제 2 비임 경로로부터 나온 광을 갖는 선택된 포인트 방식의 작은 조직부위의 특정 검사가 가능해진다.

Description

인체 조직의 화상제공 및 분광 진단 장치 {DEVICE FOR THE PICTURE PROVIDING AND SPECTROSCOPIC DIAGNOSIS OF TISSUE}

본 발명은 세가지 진단 방법, 특히 화상 제공 백색광 진단을 위한 모드 A, 화상 제공 형광 진단을 위한 모드 B 및 형광 분광 진단을 위한 모드 C중 한 가지 모드 또는 이들 모드의 조합된 모드를 이용한 조직의 화상제공 및 분광 진단 장치로서,제 1 비임 경로를 통해 내시경으로 유도하는 광섬유속에 결합되는 광 비임다발을 방사하는 조명 수단을 포함하는 조직의 화상제공 및 분광 진단 장치에 관한 것이다.

공지된 유형의 진단장치는 광표면(large-surfaced)의 화상제공 백색광 검사(모드 A), 광표면의 화상제공 형광진단(모드 B) 및 포인트 형광 분광법(모드 C), 즉 가장 작은 조직부위(광학 생체검사)의 형광의 분광검사를 위해 필요하다. 이와 동시에, 상기 분광검사는 상기 화상제공 형광진단 또는 화상제공 백색광 진단으로 이미 분명해진 조직부위와 관련이 있다.

검사의사가 제일처음 백색광하에서 검사할 조직을 관찰하기 하고 선행 진단을 확립하기 위해 우선 통상의 광표면 백색광 진단(본 발명의 명세서내에서 제 1 진단 모드 A)을 수행하는 것이 중요하다. 이렇게 함으로써, 백색광하에서 가시적이기 때문에, 염증이 있고, 악성이거나 초기 악성인 조직을 살펴볼 수 있다. 동시에, 상기 검사는 상기 조직의 광표면 관찰에 의해 수행된다. 이를 위해, 물체의 시계각도 및 그에 따른 조명 각도는 충분히 커지도록 해야 한다.

그러나, 종래의 백색광 진단에 따르면, 초기 악성조직은 검출되지 않을 수도 있기 때문에 양성조직과는 구별될 수 없다. 상기 백색광 진단은 이러한 이유로 인해 불충분한 감도를 갖는다. 따라서, 생명을 구하거나 적어도 중요한 생명 연장치료법이 수행되지 못할 수도 있다.

여기서, 공지된 화상제공 형광진단(본 발명의 명세서내에서 모드 B)은 결정적인 장점을 나타낸다. 백색광 진단의 경우와 동일할 수 있고 충분히 큰 적절한 물체 시야각도 및 조명 각도를 사용하면, 내과의사는 화상제공 형광진단의 모드에서 넓은 표면위에서 조직을 볼 수도 있고, 양성조직과 초기 악성조직간의 강도 및 색차이에 의해 의심되는 부위에 신속하게 관심을 갖게 된다.

문헌을 보면, 부가적인 화상제공 형광진단을 통한 초기 암 인식으로, 백색광 진단에 대해 감도가 상당히 증가될 수 있음을 보여주었다. 그러나, 특이하게 여전히 결점들이 관찰된다. 따라서, 예컨대, 자동형광 진단을 사용하면, 일부 초기 악성병변(early-malignant lesions)은 형광세기의 감소에 의해서만 구별되고, 적색 스펙트럼 영역을 향한 색 이동은 건강한 경우에 따라 조직에 대해 크게 감소하는 형광으로 인해 여전히 인식되지 않거나 전혀 인식되지 않을 수도 있다. 의심이 되는 부위는 단순히 검게 나타나고, 이것으로 인해 색이 인색되지 않게 된다. 휘고의 증가로 인해 주변의 건강한 조직은 과조사 방식(over-irradiated manner)으로 행동하게 되고 그에 따라 색이 변하며, 작은 의심 부위가 인식되지 않을 수도 있다.

따라서, 이들 병변은 예컨대, 변화된 표면 구조(예: “라이트 트랩(light trap)"으로서 역할을 하고 건강한 조직부위가 검게 나타나도록 하는 형태학적으로 고밀도 구조의 조직)는 관찰자에게 형태학적으로 정상인 구조의 건강조직보다 형광광이 덜 다가간다.

모든 경우에, 그러한 조직의 사정(査定)에 대한 불확실성으로 인해, 가능한 든 잠재적인 초기 악성 또는 악성원의 위치를 검출하기 위해 샘플을 의무적으로 채취하게 된다. 그러나, 이러한 사실로 인해, 의사-양성 판정율(false-positive rate)이 증가한다. 즉, 특이성이 줄어든다. 동일한 정도까지, 시간비용 및 검사 비용은 보다 커지는 시간비용 및 추가로 요구되는 생체검사로 인해 증가한다.

형광 스펙트럼(본 발명의 명세서에서는 모드 C)의 기록 및 표시는 보다 상세한 정보를 제공한다. 의심되는 조직의 형광방사의 스펙트럼 성분의 평가 및 사정 그리고 그림표시를 통해 해당 조직의 조건하에서, 변화하는 형광세기의 정보와는 별도로 이미 수행된 화상제공 형광진단은 눈으로 모든 스펙트럼 성분을 합산한 결과(눈의 스펙트럼 감도곡선을 고려함)로서 해당 조직의 완전한 색 흔적(integral color impression)을 제공할 수 있었다. 이에 대한 상세는 DE 196 12 536 A1에 개시되어 있다.

후속되는 자이톨로지컬 검사(zytological examination)를 이용하여 샘플을 채취하지 않고 소위 포인트 형광 분광검사의 형태로 된 광학 생체검사를 이용하면, 광표면의 화상제공 형광진단을 이용한 경우보다 조직의 사정 및 표시가 보다 정확해지고 향상된다.

따라서, 이러한 예비선택을 통해, 조직부위가 생체검사되거나 이 조직부위를 병리학자에게 보내야 하는 필요성이 적어진다. 형광 스펙트럼의 평가 및 관찰된 포인트의 작은 조직부위의 사정, 즉, 스펙트럼 곡선의 평가 및 사정은 내과의사 자신에 의해 또는 이미 기록되고 저장된 검사할 환자의 건강한 조직의 상응 지점과 방사된 형광 스펙트럼의 일정한 지점을 비교하는 분광계에 연결된 컴퓨터에 의해 수행될 수도 있다. 이러한 광학 생체검사를 이용하면, 정확도의 향상으로 어느 정도 초기 악성 또는 악성 조직의 주변부위가 주변의 건강한 조직과 더 잘 구별될 수도 있다.

그러나, 상기 형광 분광법과 관련하여, 다음과 같은 사실이 관찰된다. 모니터상에 적절히 표시된 장소와 평가 및 사정을 위해 발생된 스펙트럼은 상기 분광계에 의해 검출된 전체(표면) 영역의 평균결과이다. 형광 신호를 상기 분광계로 보내는 조직부위의 크기는 근본적으로 두개의 성분에 의해 결정된다. 즉, 한편으론, 여자 광섬유(excitation fiber)(광섬유 다발)의 숫자 구경에 의해 최상부에 한정되는 형광 여자광선(fluorescence excitation ray beam)(추가적인 광학 성분들이 제거됨은 물론, 광원의 광섬유(광섬유 다발)속에서의 결합 광선의 크기에 의함)에 의해 결정되고, 그리고 검출 광섬유(광섬유 다발)의 숫자 구경 또는 상기 광섬유에 연결될 수 있는 연결구경 제한장치에 의해 결정된다.

만약, 현재 국부 해상도가 초기 암을 검사할 시에 가능한한 크면, 즉 가능한한 작은 병변이 인색되고 주변의 건강한 조직에서 보이지 않게 되면, 상기 형광 분광법을 이용하여 여자된 부위 및/또는 검출부위는 가능한한 작아진다. 이와는 달리, 상기 여자된 조직부위 및 검출도니 조직부위가 의심되는 부위보다 상당히 크면, 평가될 스펙트럼 곡선의 진행은 병든 조직주변에 있는 건강한 조직에 의해 결정되는데, 그 이유는 상기 건강한 조직이 구성요소에 대해서 상응하게 보다 커진 조직표면 기여를 전달하고 그에 따라 스펙트럼 곡선을 발생하기 위한 형광 기여를 전달하기 때문이다. 그런 다음, 상기 병든 조직부위의 형광정보는 이웃하는 건강한 조직의 형광정보에서 사라지고, 상기 병든 부위는 인식되지 않는다.

상기 언급한 모든 사실들은 분광 자동형광 진단(모드 C)을 이용하여 고려되어야 하고, 이 모드 C에 의해 건강한 조직의 형광은 세기와 관련하여 악성 조직형광을 지배한다. 약물치료 유도 형광(mediation-induced fluorescence )을 사용하면, 상기 고려사항들은 영향을 덜 미치는데, 그 이유는 본 명세서에서 이상적인 경우에, 상기 초기 악성 또는 악성조직은 형광 약물치료로 커지고, 상기 병든조직 주변의 건강조직은 비교적 약하게 형광을 발하거나 전혀 형광을 발하지 않게 된다. 약물 치료형광을 이용하면, 예컨대 콘트라스트의 증가를 위해, 보내진 여자광이 검출될 때 상황이 보다 중요해진다.

전체적으로, 이것은 종래의 백색광 진단 및 화상제공 형광진단을 위해, 원거리의 대형 조명 또는 여자광선을 원하여 동일한 정도로 화상채널의 물체 시야각을 원한다는 것을 의미한다. 콘트라스트의 포인트 형광 분광법(모드 C)를 이용하면, 상기 내시경의 말단 또는 검출 광섬유의 숫자 구경 또는 상기 분광기에 추가로 부착가능한 구경 조작가능한 장치에 있는 여자광선은 원하는 위치 해상능력에 대응하여 적절히 작게 설정되어야 한다.

그러나, 만약, 형광 신호가 상기 분광기로 보내지는 이러한 조직부위가 검사하는 내과의사에게 눈으로 볼수 있게 만들어져, 약물치료 유도형광과 대비되게 자동형광의 경우 전술한 이유로 인해 중요성이 커지면, 이것은 이러한 조직부위에 대응하고 예컨대, 색에 있어서 주변과는 별도로 종래의 백색광으로 조사된 조직으로 설정된 작은 여자광 스폿에 의해 이루어질 수도 있다. 예컨대, 상기 의심되는 조직위에 “청색 여자점(blue excitation point)”인 여자광 스폿주변의 백색광으로 조사된 조직과 구별될 수도 있다. 따라서, 내과의사는 이를 통해 그리고 이것만으로 조사된 조직영역의 부위 또는 일부부위가 형성되는 것을 확신할 수도 있다.

전술한 세가지 진단법의 적용을 허용한 시스템은 DE 196 18 963 C2로부 알려져 있다. 종래의 백색광 검사(모드 A) 및 화상제공 형광진단(모드B)은 장치와 관련한 제 1 구성으로 수행된다. 또 다른 포인트방식의 형광분광법(모드C)을 작동하기 위해, DE 196 18 963 C2에는 내시경을 위한 부착물로서 설계된 보조장치가 제안되어 있다. 상기 보조장치는 내시경 화상 안내에 의해 이용가능한 전체광이 관찰하는 눈 또는 연결된 카메라에 보내지고, 이 광의 일부가 분광계로 보내지도록 결합되는 것을 보장해주는 비임 스플리터(beam splitter)를 포함한다.

이러한 과정은 다음과 단점이 있다. 상기 내시경상에 부착된 상기 보조장치는 설치된 진단기기의 무게 및 기하학적 차원을 증가시키고, 이를 통해 처리능력이 저하된다. 이러한 이유로 인해, 안락한 취급을 위해 가능한한 내시경상에 고정된 요소들을 제거해야 한다.

공지의 기술에 따르면, 다음과 같은 조건이 문제가 된다. 자동형광 진단의 경우, 일반적으로 상기 자동형광광의 낮은 세기가 거의 항상 문제점을 드러내고, 거추장스럽고 바람직하지 못한 영상 증강기를 제거할 수도 있기 때문에 여러개의 비디오 프레임을 통합할 필요성이 생긴다. 그 결과, 화상 재생시 품질이 저하되어 감소된 화상 반복율이 나타난다. 전술한 장치의 경우에 같이, 자동형광광이 분리되어 상기 구성부분이 분광계로 보내지면, 직접관찰시 또는 카메라 채널에서 자동형광광의 낮은 품질의 문제점이 더욱 악화된다. 즉, 이미 해결된 화상제공 형광진단법을 이용하면 화상은 크게 악회된 화상 통합에 의해 더욱 악화된다.

DE 196 18 963 C2에 따른 보조 장치를 이용하면, 소위 중앙 스펙트럼 검출필드의 직경, 즉 형광이 분광계로 보내지고 발생된 스펙트럼의 기초를 형성하는 그러한 조직부위의 직경은 한편으론 상기 보조 장치내의 렌즈의 초점폭에 의해 결정되고, 다른 한편으론 상기 연결된 광섬유 또는 광섬유 다발의 직경에 의해 결정된다. 따라서, 스펙트럼 검출필드의 상기 직경의 변화는 비용없이 실현되지 않을 수도 있고 환자의 검사중에 , 적어도 빈번한 조절을 수행할 수 있는 가능성이 존재할 때 실제로 이루어지지 않을 수도 있다.

상기 형광 분광법은, 상기 형광광의 일부가 분리되는 화상제공 형광법을 수행하는 동안 수행되기 때문에, 상기 화상제공 형광진단에 동시에 DE 196 18 963 C2에 따른 해결책으로 이루어진다. 상기 화상제공 형광진단에 의해 전달되는 화상은 상기 형광 분광 위치의 부위 또는 이러한 분광법이 위치하는 부위를 국부화하거나 위치선정하는 역할을 수행한다. 스펙트럼 검출필드는 중앙에 즉, 상기 화상제공 형광진단에 의해 전달된 화상의 중앙에 위치하게 된다. 그러나, 이미 도시된 자동형광 진단을 이용하면, 형광 신호들은 비교적 약해지고, 카메라의 적용으로 초래되는 여러 개의 비디오 프레임의 통합의 필요성으로 인해 모니터상의 화질은 백색광 진단의 화질에 비해 비교할 바가 아니다. 이러한 이유로 인해, 자동형광 진단은 상기 화상제공 형광분광법에 의해 전달된 화상위에 위치선정하는 대신 백색광 화상위에 위치선정하기 위해 상기 형광 분광법을 수행할 때 유리하다. 상기 포인트 형광 분광법이 수행되는 잠재적인 병변을 에워싸고 있는 조직부위는, 검사하는 내과의사의 최상의 가능한 위치선정을 위해, 통상의 양호한 백색광 화질로 표시되어야 한다. 이것은 DE 196 18 963 C2로부터 공지된 장치의 경우에는 그렇지 않다.

공지된 장치의 또 다른 단점은 검사 의사가 정확한 위치를 통보받지 못하고 포인트 방식의 형광 분광법을 위해 정보를 전달하는 조직부위(직경)의 정확한 크기에 대해서 전혀 통보받지 못한다는데 있다. 분광학적으로 검사된 부위가 광학장치의 배치로 인해 접안렌즈로 관찰할 화상의 중앙에 놓여있긴 하지만, 이 검사된 부위를 의사는 명확히 볼 수 없다. 그러나, 이 중앙은 화상 내용에서 발생될 수 있는 착시로 인해 쉽게 결정할 수 없다. 이것은 분광적으로 평가된 조직부위의 크기 및 직경에 적용된다. 이와 관련하여, 직경을 감소하기 위해 전술한 방법이 수행될 때 상황이 훨씬 혼란스러워진다.

또 다른 시스템은 “기관지경 검사(bronchoscopy)"라는 책(U.B.S Prakash, Mayo Foundation, Raven Press Ltd., New York, Chapter 15)으로부터 알려져 있다. 여기서, 전술한 발명의 경우와 같이, 의사-동시 백색광 진단(pseudo-simultaneous white light diagnosis)을 이용한 형광 진단의 사상이 실현된다. 이를 위해, 원형 세그먼트가 형광 여자필터(fluorescence excitation filter)를 포함하는 초퍼 휠이 제공된다. 이것은 상기 초퍼 휠의 회전시간 비율을 위해 상기 조직이 상응하게 필터링된 광으로 여자되는 것을 보장해준다. 동일한 시간간격으로 그리고 이같은 시간간격만으로, 상기 조직에서 발생된 신호는 형광 검출기로 보내진다. 상기 초퍼 휠의 대역필터는 상기 조직에서 보내진 여자광이 필터링되고 형광광만이 통과되도록 보장해준다. 상기 초퍼 휠의 또 다른 회전시간 비율동안에 필터링되지 않은 조명광(백색광)하에서 상기 조직의 조사 및 관찰이 수행된다. 즉, 형광 여자 필터가 상기 조명 비임 경로내에 위치하지 않는다. 상기 형광 검출기의 입력은 상기 초퍼 휠에 의해 차단되고 그에 따라 광을 얻을 수 없게 된다. 초퍼 휠을 이용한 상기한 과정 및 그에 따라 실현된 "시간 공유방법(time-sharing-method)"은, 방위설정을 돕기 위해 형광법으로 검사된 조직부위를 국부화시키 위해 필터링되지 않은 조명광(백색광)하에서 검사될 조직에 대한 의사-동시 관찰(pseudo-simultaneous observation)을 이용한 화상제공 또는 분광분석방식의 형광진단을 허용한다.

그러나, 이러한 장치역시 높은 국부 해상도 및 표시부를 갖는 포인트 형광 분광법 즉, 포인트방식으로 분광학적으로 검사된 조직부위를 국부화시키고 방위설정을 돕기 위해 상기 위사-동시 광표면 주변조명을 이용하여 신호를 분광계에 공급하는 이들 조직부위의 광학 조명에는 적합하지 않다, DE 196 18 963 C2에 개시된 바와 같은 상기한 장치에 따르면, 소형화 및 편안한 취급을 이유로 하나의 광연결기를 구비한 하나의 광 프로젝터만이 사용되어야 한다는 전제조건하에서, 조명 및 형광 여자를 위해 기능해야 하는 하나의 광섬유/광섬유 다발만이 사용되어야 한다. 따라서, 형광 여자광 및 조명광은 동일한 크기를 갖는다. 만약, 상기 조직이 상기 사실에도 불구하고 넓은 표면상에서 관찰되고 포인트 형광 분광법이 수행되려면, 국부해상도의 설정, 즉 검출된 조직부위의 크기 설정은 검출 광섬유/검출 광섬유 다발를 통해, 예컨대 DE 196 18 963 C2에 개시된 방식으로 수행되어야 한다. 따라서, 검출된 조직부위의 위치 및 직경은 의심부위 주위의 광표면의 조직으로부터 검사 의사에 의해 광학적으로 조사되지 않을 수 있고 조명광으로 조사되지 않을 수도있어 눈으로 볼 수 없을 수도 있다.

"기관지경 검사"로부터 공지된 상기 시스템은 또한, 약물치료 유도 형광을 이용하여 어떤 경우에는 병든 조직만 형광을 발할 수도 있기 때문에 전술한 바와 같이 전술한 것들 중 적절한 방식으로 검출된 조직부위의 표시를 제거하는 약물치료 유도 형광진단을 위해 개발되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고자, 각각의 모드간의 신속하고 단순한 전환이 가능하고 소형화로 설계되고 두개의 조명 수단, 즉 광연결기과 광섬유 출구를 포함하는 단일광 프로젝터를 이용하여 세 가지 진단법을 수행하도록 하는 진단 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 진단 장치(diagnosis device)의 개략 구성도.

도 2는 제 1 초퍼 휠(first chopper wheel)의 디스크를 도시한 평면도.

도 3은 제 2 초퍼 휠(second chopper wheel)의 디스크를 도시한 평면도.

도 4는 서로 다른 직경을 갖는 조리개(diaphragms)를 갖는 디스크를 도시한 평면도.

상기한 목적은 특허청구범위 제1항에 명시된 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 장치의 또 다른 장점들은 특허청구범위의 종속청구항들에 명시되어 있다.

상기 장치는 두개의 조명 수단은 포함한다. 제 2 조명 수단의 비임경로는 상기 장치에서 나오기전에 제 1 조명 수단의 비임 경로상에서 중첩된다. 상기 두개의 조명 수단의 광 비임 다발은 광섬유에 결합되어 내새경으로 연결된다. 상기제 1 비임 경로에는, 비교적 큰 광섬유 다발 개구를 갖는 상기 제 1 조명 수단의 광이 상기 광섬유로 안내되는 효과를 갖는 요소들이 배치된다. 상기 제 2 비임 경로에는, 상기 제 2 조명 수단의 광이 비교적 작은 광섬유 다발 개구를 갖는 상기 제 2 조명 수단의 광이 상기 광섬유로 안내되는 효과를 갖는 요소들이 배치된다.

상기 제 1 비임 경로에는, 상기 제 1 비임 경로의 광 비임 다발을 일시적으로 릴리즈 하거나 차단하는 수단이 배치된다.

상기 제 2 비임 경로의 광을 상기 광섬유로 안내하는 것은 최소하나는 부분 투명이어야 하는 여러 개의 거울을 통해 수행된다. 상기 부분 투명 거울후방에는 분광계가 배치될 수 있다. 이와 동시에, 상기 분광계의 전방에는 검사된 조직에서 상기 분광계로 보내지는 광 비임 다발을 일시적으로 릴리즈시키거나 차단시키는 수단이 제공된다. 또한, 이들 수단은 상기 제 2 조명 수단에서 상기 광섬유까지 이어지는 상기 제 2 비임 경로의 광 비임 다발을 동시에 릴리즈시키거나 차단시킬수 있도록 배치될 수 있다.

상기 광 비임 다발의 일시적 릴리즈 또는 차단을 위한 상기 수단은 제 1 및 제 2 초퍼 휠로 구성된다. 이들 초퍼 휠은 각각의 경우에 한정된 각도영역위에 리세스를 갖는 불투명 디스크를 구비할 수도 있다.

상기 두개의 동기적으로 구동가능한 초퍼 휠의 리세스의 각도영역은

상기 제 2 초퍼 휠의 커버링 또는 불투명 영역이 상기 제 1 초퍼 휠의 제거된 영역에 대응하고, 상기 제 2 초퍼 휠의 제거된 영역은 상기 제 1 초퍼 휠의 커버링 또는 불투명 영역에 대응하도록 서로 상보형태로 형성된다.

상기 제 1 비임 경로의 광을 상기 광섬유에 결합하는 위치에서 상기 비임 다발폭을 넓히기 위한 요소로서, 비교적 밀도가 높은 초점형성 광학 요소, 예컨대 짧은 초점 길이를 갖는 렌즈를 고려하였다. 광 비임 다발개구에 대한 동일한 효과는 상기 광섬유의 광학축에 대해 상기 제 1 비임 경로로부터 광 비임 다발의 경사 결합으로 달성되거나 두가지 수단의 조합을 형성할 수도 있다.

제 2 시준 비임 경로내에 있는 두개의 렌즈 및/또 구경 제한 조리개의 적절한 초점 길이비를 갖는 망원경은, 상기 제 2 비임 경로의 광을 상기 광섬유에 결합하는 위치에서 상기 비임 다발폭을 넓히기 위한 요소로서 고려될 수도 있고, 상기 구경 제한 조리개는 상기 제 2 비임 경로내에 있는 하나 이상의 광학 요소의 제한된 확장 또는 장착을 통해 존재할 수도 있다. 그러나, 광 비임 다발개구에 대한 동일한 효과는 작은 직경을 갖는 시준 광 비임다발을 방사하는 광원을 이용하는 제 2 조명 수단으로 달성될 수도 있다.

광섬유로는, 내시경의 말단까지 통과는 유체 광섬유 또는 광섬유 다발, 또는 상기 내시경의 말단까지 통과하는 각각의 광섬유가 제공될 수도 있고, 형광 여자 대역에서 고투과성을 갖는 이상적인 광섬유가 사용된다.

상기 제 2 비임 경로의 광을 제공하는 상기 제 2 조명 수단은 이상적으로는 직경이 작은 시준광 비임 다발 및 검사될 조직의 형광 여자 대역내에 있는 방사 범위를 갖는 소형 레이저, 예컨대 다이오드 레이저이다. 그러나, 적절한 방사 범위 및 예비조립된 비임 형성 광학장치를 갖는 광 다이오드 또는 광다이오드 어레이, 또는 예비조립된 광학 대역필터 및 비임 형성 광학장치를 갖는 혼합가스 램프, 단파장 아크 램프 또는 백열전구를 고려해 볼수 있다.

백색광을 이용한 의심되는 조직부위 주위의 건강한 조직에 대한 상기 포인트방식의 형광여과, 형광검출 및 조명은 동일한 광섬유를 통해 포인트방식의 형광 분광법의 동작 모드 C에서 수행되는데, 특히 상기한 동작은 조명 및 여자를 위한 두 가지 다른 동작 모드 A 및 B에서 사용되기도 한다. 이것은 포인트 형광 분광법을 위해 별도의 광섬유 또는 광섬유 다발이 필요하지 않다는 것을 의미한다. 내시경의 계기 채널은 영구적으로 자유로운 상태로 남아 있다. 예컨대, 샘플채취 및 시스템의 취급은 단순한 방식으로 수행될 수 있다.

단일의 광섬유가 특히 분광계 검출 및 조명 또는 여자를 위해, 조명 및 여자를 위한 동작 모드 A 및 B에서 사용되기 때문에, 내시경의 구성으로부터 단순한 개념이 고안된다. 내시경의 통상적인 광학 장치로도 충분하다. 따라서, 장치에 대한 구성은 본 발명의 목적에 따라 단순하게 유지된다.

소위 중앙 스펙트럼 검출필드의 직경의 변화와 더불어, 상기 분광계로 안내되는 형광을 갖는 조직부위의 직경의 감소는 형광 분광법을 위한 여자 채널의 광원, 즉 상기 제 2 비임 경로에서 예컨대, 홍채 조리개 또는 서로 다른 직경을 갖는 여러 개의 조리개를 구비한 조리개 휠과 같은 요소들을 조절함으로써 달성될 수 있다.

또한, 각각의 동작 모드 A, B 및 C의 진단법간의 신속하고 간단한 모드 전환으로 인해, 종래의 백색광 모드(모드 A) 또는 광표면 화상제공 형광 진단모드(모드 B)에서의 의심부위의 위치선정 및 포인트방식의 형광 분광법 모드로의 후속되는 신속한 전환이 허용된다. 이를 통해, 소위 광학 생체 검사를 이용하면, 형광 스펙트럼을 통한 보다 상세한 평가가 가능해진다.

본 발명에 따른 장치를 이용하면, 하나의 광 연결기, 즉 단일 광섬유 출구와, 상기 광원 및 내시경의 단일 광 연결기를 구비한 단일 광 프로젝터로 전술한 세 가지 진단법을 수행하는 것이 가능하다.

또한, 서로 다른 크기의 광섬유 다발을 이용하면 모든 진단모드를 위한 동일한 광섬유속에, 특히 상기 광섬유속에서의 결합위치에 있는 큰 광섬유 다발 개구를 갖는 상기 제 1 비임 경로에서부터 나온 모드 A 및 C에서의 백색광과 모드 B에서의 여자광, 및 상기 광섬유속에서의 결합위치에 있는 작은 광섬유 다발 개구를 갖는 상기 제 2 비임 경로에서부터 나온 포인트 여자를 위한 모드 C에서의 여자광을 결합하고, 전술한 구성으로 큰 비임 다발개구를 갖는 광의 근접 결합은 광표면 조명 또는 형광 여자를 유발하고, 전술한 원격 구성으로 작은 비임 다발개구를 갖는 광의 근접 결합은 협표면(small-surface) 또는 짝수점 조명 또는 형광 여자를 발생시킨다. 이를 통해, 모드 C에서는, 검사하는 의사를 위한 위치선정을 위해 (내시경의 조명 또는 여자 윈도의 말단에 있는 조명광보다 큰)광표면 백색 배경조명을 발생시키고, 자동형광 여자 청색 스폿의 경우 적당히 작은, 상기 분광계로 안내되는 형광광을 전달하는 조직부위를 (내시경의 조명 또는 여자 윈도의 말단에 있는 여자광 보다 작거나 이보다 더 가느다란) 백색광위에 중첩하여 분광학적으로 검사된 부위의 위치 및 직경을 사용자가 직접 볼 수 있게 하는 것이 가능하다.

또한, 제안된 장치는 매우 소형인 구성을 특징으로 한다. 세 가지의 모든 검사 모드는 특히 단일 광 프로젝터를 이용하여 수행될 수도 있다. 더욱이, 포인트 형광 분광법의 진단모드에서의 상기 장치는 종래의 광표면 백색광 화상위에서의 검사를 허용한다. 동시에 포인트 방식의 분광학적으로 검사된 의심 조직부위의 차원의 위치 및 직경은 향상된 위치선정 및 국부화를 위해서만 백색광으로 조사된 주변 조직으로부터 명확히 인식되고 이 조변 조직과 구별될 수 있다. 점 분광학적으로 검사된 의심 조직부위는 분광계 곡선을 발생하기 위해 사용된 형광광을 가지며, 의심되지 않고 백색 조명광을 보내는 광표면 주변 조직으로부터 청색 스폿으로서 크게 조사된다.

무엇보다도, 점 분광적으로 검사된 조직부위의 간단한 직경 변화의 가능성 및 상기 분광학적으로 검출된 위치를 의심 조직부위의 크기에 적응시킬 수 있는 가능성이 존재한다. 이와 동시에, 직경 변화, 그에 따른 분광학적으로 검사된 조직부위의 변화된 크기는 특히, 백색광으로 조사된 조직의 배경에 대해서 "청색 여자광 스폿(blue excitation light spot)"의 크기 변화로서 직접 눈으로 볼 수 있다.

마지막으로, 각각의 진단 모드간의 변화에 대해 상기 장치의 취급이 간단해진다. 상기 서로 다른 진단법간의 변화를 위해서는 스위치, 버튼등의 작동만이 필요하다. 광섬유를 재삽입하고, 보조 장치를 내시경위에 배치하거나 심지어 내시경을 변경시킬 필요는 없다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하며, 도면전체를 통하여 동일한 부분에는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다. 도 1의 진단 장치는 도면에 사각형 박스로 도시된 광 프로젝터(light projector)(17)로 구성된다. 상기 광 프로젝터(17)는 초점광을 제 1 비임 경로(3)속으로 방사시키는 제 1 조명 수단(2)을 구비한다. 광은 상기 제 1 비임 경로(3)로부터 광섬유(18)를 경유하여 내시경(5)의 조명 또는 여자 섬유(excitation fiber)(4)로 진행한다.

상기 내시경(5)의 말단은 검사받을 조직(1)으로 향하고 있다. 상기 조직(1)은 접안 렌즈(19)(상세한 도시는 생략함)를 통해 관찰될 수 있다. 상기 제 1 비임 경로상에 있는 광학 장치, 예컨대, 비교적 짧은 초점 길이를 갖는 렌즈(27)는 물론, 상기 광섬유(18) 및 상기 조명 또는 여자 섬유(4)를 통해 안내되는 또 다른 광은, 상기 제 1 조명 수단(2)에서부터 상기 제 1 비임 경로(3)를 통해 상기 조직(1)에 이르는 광이 비교적 넓은 영역(20)을 조사하는 효과를 갖는다. 상기 접안 렌즈(19)를 갖추고 검사하는 내과의사는 큰 표면에 걸쳐 상기 제 1 조명 수단(2)에서 나온 백색광을 통해 비교적 넓은 영역(20)을 관찰하고 평가할 수 있다.

이러한 화상 제공 백색광 진단 검사 모드 A의 경우, 상기 제 1 조명 수단(2)은 광을 영구적으로 그리고 중단없이 상기 조직(1)에 공급한다. 상기 제 1 비임 경로(2)상에 위치하는 제 1 초퍼 휠(6)은, 제어가능한 방식으로 상기 제 1 조명 수단(2)에서부터 상기 조직(1)까지 도달하는 광 비임 다발(light beam bundle)을 차단시키거나 통과시키도록 설계된다. 이러한 이유로 인해, 모드 A에서의 상기 초퍼 휠은, 정지 회전하거나 상기 초퍼 휠 디스크(14)(도 2)의 리세스(15)가 영구적인 빛 통과를 보장하도록 배치된다.

상기 광원(17)에는, 시준 광비임 다발을 제 2 비임 경로(7)속으로 방사하는 제 1 조명 수단(2a)이 배치된다. 상기 제 2 비임 경로(7)는 상기 제 1 비임 경로(3)에 평행하게 연장 배치된다. 상기 광원(17)에는, 두개의 구성요소로 구성되는 렌즈 시스템(8)(망원경)이 배치될 수도 있는데, 상기 망원경(8)대신에 상기 비임의 직경을 감소시키는 어떤 다른 구성요소, 예컨대, 구경 제한 조리개(aperture-limiting diaphragm)를 제공할 수도 있다. 또한, 상기 구경 제한 효과는 상기 비임 경로에 위치하는 적어도 하나의 구성요소를 적절히 제한적으로 확장함으로써 달성될 수 있다. 상기 렌즈(27)를 투과하는 위치서 상기 제 2 비임 경로(7)에 있는 평행 광비임 다발의 직경크기를 비교적 작게 하는 것이 중요하다. 이를 통해, 상기 내시경(5)에서 나와 상기 제 2 비임 경로(7)에서 발생되는 광 비임 다발은 비교적 작은 직경(22)을 갖는 조직위에 충돌한다. 상기 제 2 비임 경로(7)에서 상기 시준광 비임 다발의 직경크기를 형성하고 조절가능하도록 상기 내시경에서 나온 여자광 콘(excitation light cone)의 크기를 형성하는 경우, 이것은 예컨대, 조리개 또는 서로 다른 직경을 갖는 여러개의 조리개를 포함하는 조절가능한 조리개 휠(13)을 통해 이루어질 수도 있다.

부분 투명 거울(9) 및 거울(10)을 통해 직경이 감소되는 상기 제 2 비임 경로(7)의 광 비임 다발은 상기 제 1 비임 경로(3)와 중첩되어 상기 광섬유(18)을 통해 상기 내시경(5)에 도달하게 된다. 상기 조명 및 여자 섬유(4)를 통해 광이 상기 조직(1)에 도달하게 되지만, 상기 렌즈(27)로부터 투과 위치에 있는 상기 시준광 비임 다발의 직경 감소 및 상기 광섬유(18)와의 결합 위치에 있는 상기 제 2 비임 경로(7)로부터의 광비임 다발의 개구의 감소로 인해, 광은 상기 넓은 조직부위(20)에 조사하는 상기 제 1 비임 경로로부터의 광보다 비교적 작은 부위(22)위로 도달하게 된다. 상기 부분 투명 거울(9)은 여자광을 투과하고 형광광(fluorescence light)을 감소시키도록 설계된다.

상기 부분 투명 거울(9)뒤에는, 적어도 일시적으로 광학 연결이 해제되고 상기 조직부위(22)에 의해 방사된 형광광이 스펙트럼 분석을 위해 도달하는 분광계(11)가 배치된다. 스펙트럼 분석결과는 모니터(31)상에 분광계 곡선으로 나타날 수도 있다.

포인트 형광 분광법(모드 C)의 경우에 작은 여자부위(22)로부터 상기 조직(1)에서 발생한 형광광만이 상기 분광계(11)에 도달하지만, 상기 조직에서 보내진 상기 제 1 조명 수단(2)의 백색광은 상기 분광계(11)에 도달하지 않는다. 이를 위해, 상기 제 1 초퍼 휠(6)과 유하게 구성되는 제 2 초퍼 휠(12)이 상기 분광계(11) 앞에 배치된다. 상기 제 1 초퍼 휠(6) 및 상기 제 2 초퍼 휠(12)의 동시 회전으로, 상기 제 1 비임 경로(3)를 통해 검사할 조직에 도달하여 이 조직으로부터 보내지고 상기 조명 또는 여자 섬유(4)를 통해 상기 광섬유(18) 및 부분 투명이 아닌 상기 거울(10)이 상기 제 2 초퍼 휠(12)의 위치에 도달하는 상기 제 1 조명 수단(2)에서 나온 광은 상기 분광계(11)에 도달할 수 없기 때문에, 상기 제 1 비임경로(3)를 통해 상기 제 2 초퍼 휠(12)의 디스크(도 3)는 한정된 원주 영역위에서 연장하고 상기 제 1 초퍼 휠(6)의 디스크의 리세스(15)와 상보관계에 있는 리세스(16)를 구비한다. 상기 제 2 초퍼 휠(12)을 상기 부분 투명 거울앞에 배치함으로써, 예컨대, 모드 A에서 상기 분광계가 차단될 때 상기 제 2 조명 수단(2a)에 의해 발생된 청색 스폿광(blue spot)은 물체계(object field)의 백색 조명과 중첩된다.

도 1에는, 상기 초퍼 휠(6,12)과는 별도로, 이들 초퍼 휠의 디스크의 평면도가 도시되어 있는데, 위치에 대해 상기 리세스(15,16)의 상호연동 작용을 추론할 수도 있다. 해당 방식에 있어서, 서로 다른 직경을 갖는 여러개의 조리개를 구비한 조리개 휠(13)의 평면도가 또한 도시된다(도 4 참조).

도 1에는, 상기 광원(17)을 포함하는 추가 세부사항이 도시된다. 상기 제 1 조명 수단(2)은 백색광원이고, 거울 반사기(포물면 또는 타원면)을 구비한 아크 램프(arc lamp)를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 콘덴서 시스템을 고려해 볼 수도 있다. 나선형으로 감겨진 필라멘트 램프(예: 할로겐 램프)를 고려해볼 수도 있다. 필터(23)는 IR UV 방사선을 여과하는 대역필터역할을 수행한다. 이것은 부분적으로는 상기 제 1 조명 수단(2)의 반사기 코팅에 의해 이미 달성된다. 상기 렌즈(24)는 제 1 초점을 발생시키고, 상기 제 1 초퍼 휠(6)이 상기 제 1 초점에 이상적으로 위치하게 되지만 반드시 그런 것은 아니다. 만약, 타원 반사기가 사용되면, 상기 렌즈(24)를 제거할 수도 있고 상기 제 1 초퍼 휠(6)이 상기 타원면의 제 2 초점에 이상적으로 위치하게 된다.

종래의 백색광 진단(모드 A) 및 화상 제공 형광 진단(모드 B)를 갖는 상기 제 1 초퍼 휠(6)은 항상 정지 위치 및 렛-스루(let-through)(상기 리세스(15)는 비임 경로내에 있음)에 놓인다. 상기 렌즈(26)는 시준 비임 경로를 상기 화상 발생 형광 진단으로 필터(26)가 선회운동하는 경로속으로 발생시키고, 그 투과특성은, 예컨대 기관지관 또는 식도에 분포하는 인간 조직의 자동형광 여자(autofluorescence excitation)를 갖는 청색 필터와 유사한, 검사할 생물학적 조직의 최상의 형광 여자(optimal fluorescence excitation)와 일치한다.

따라서, 상기 필터(26)는 상기 제 1 조명 수단(2)의 광대역의 백색광으로부터 형광 여자를 위한 필요한 최적의 스펙트럼 범위를 선택한다. 종래의 백색광 진단으로, 상기 필터는 상기 시준 비임 경로로부터 선회운동한다. 상기 렌즈(27)는 상기 형광 진단의 모드 B의 청색광 또는 종래의 백색광 진단의 모드 A 및 포인트 형광 분광법의 모드 C의 백색광 조명의 초점을 크게 모음으로써, 상기 광섬유(18)를 통해 상기 광원(17)에 연결된 상기 내시경(5)의 말단에서, 여자 또는 조명 광선은 충분히 크고, 상기 내시경 팁(tip)과 상기 조직간의 적당한 간격으로 충분히 큰 조직부위(20)가 조사되고 양호하게 보여질 수 있다는 점에서도 충분히 크다.

상기 화상 제공 형광진단(모드 B)의 형광 여자광 또는 종래의 백색광 진단(모드 A)의 백색 조명광 및 포인트 형광 분광법(모드 C)의 백색 주변 조명은 상기 광섬유(18)에 결합된다. 상기 구경을 제한하지 않는 조리개(28)는 상기 조직에 이르는 광속량(light flux quantity)의 제어를 허용한다.

상기 포인트 형광 분광법의 동작 모드 C에서, 예컨대 영상 주파수와 같은 고주파수에서 회전하기 시작한다. 이 모드에서 상기 형광 여자를 위한 상기 필터(26)는 비임 경로오부터 선회운동한다. 만약, 상기 제 1 초퍼 휠(6)이 상기 백색광이 개방 원형 세그먼트(15)의 크기에 상응하는 회전 지속기간 비율 및 상기 제 1 초퍼 휠(6)이 차단 방식으로 상기 비임 경로에서 유지되는 나머지 회전 지속기간 비율을 위한 상기 광섬유(18)에 도달하게 되는 위치 "렛-스루(let-through)"에 있게 되면, 백색광은 광섬유 및 검사할 조직에 도달하지 않는다. 이 대신에, 현재 상기 제 2 조명 수단(2a)의 광은 상기 제 2 비임 경로(7) 및 상기 거울(9,10)을 통해, 그리고 상기 렌즈(27)를 통해 상기 광섬유(18)에 결합된다.

상기 비임 경로(7)에 영구적으로 위치하는 필터(30)는 상기 제 2 조명 수단(2a)의 광으로부터 형광 분광법을 위해 이상적인 여자 광을 선택한다. 만약, 상기 제 2 조명 수단(2a)이 레이저와 같은 비교적 좁은 방사 스펙트럼 대역을 갖는 조명 수단인 경우, 그리고 이러한 방사 대역이 완전히 상기 형광 여자 대역(fluorescence excitation band)내에 있는 경우, 상기 필터(30)를 제거할 수도있다.

전술한 바와 같은, 형광 분광법은 포인트방향으로 수행되어야 한다. 즉, 상기 조명 또는 여자 윈도(4)의 말단에 있는 가능한한 작은 여자광 부위(22)는 상기 위치에 대해 그에 상응하여 고 분해도의 형광 분광법 및 그에 따라 작은 부위의 포함 및 평가를 허용해야 한다. 상기 렌즈(27)의 위치에 있는 상기 비임 경로(7)로부터 시준 비임 다발의 직경은 그에 상응하도록 작아야 한다. 즉, 상기 제 2 조명 수단(2a)의 시준 비임 다발의 직경 감소율도 그에 따라 높아져야 한다. 이것은 상기 망원경(8)의 렌즈의 초점비율을 선택함으로써 이루어진다: 상기 제 2 조명 수단(2a)에 근접한 렌즈의 초점폭을 상기 제 2 조명 수단(2a)에서 멀리 떨어져있는 상기 망원경(8)의 렌즈의 초점폭으로 나눈 몫이 크면 클수록, 상기 제 2 조명 수단(2a)에 의해 방사된 시준 비임 다발의 직경감소율은 더 커진다. 예컨대, 상기 거울(10)의 제한 직경은 비임 직경을 동일 크기로 감소시키는 효과를 갖는다. 만약, 상기 제 2 조명 수단(2a)이 예컨대, 적당히 작은 직경을 갖는 시준 비임을 방사하는 레이저로 구성되면, 경우에 따라 상기 비임의 직경을 감소시키는 추가 수단을 제거할 수도 있다. 예컨대, 중립 필터와 같이, 광학적 댐핑 방식으로 작동하지만 도면에서는 생략된 부가 장치로 인해, 형광을 발생시키는 여자광의 세기를 조절할 수도 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 서로다른 직경을 갖는 여러개의 조리개를 포함하는 조절가능한 조리개 휠(13)(도 4)은 비임 경로내에 놓여지고, 예컨대 홍채 조리개와 같은 다은 구경 조절가능한 장치를 고려해볼 수 있다. 금번 실시예에서, 상기 망원경(8)의 렌즈의 초점폭비는 1에 가깝거나 상기 망원경(8)을 완전히 제거할 수도 있다.

상기 조리개 휠(12)을 회전시킴으로써, 여자광 및 (국부) 해상능력은 형광 분광법으로 거의 무한적으로 조절가능하다. 만약, 의심부위의 면적이 크면, 상기 조리개 휠(13)의 대형 조리개가 선택되어 거의 모든 의심부위의 조직 표면을 여자시키게 된다. 고 해상 능력이 요구되는 경우, 의심부위 조직부위만이 비교적 작은 직경을 갖기 때문에, 상기 조리개 휠의 소형 조리개를 선택할 수도 있다. 그 결과, 자동 형광인 경우 결정된 스펙트럼 곡선의 진행은 상기 의심부위 위치에 인접한 조직의 형광에 의해 결정되거나 공동 결정되지 않는다.

포인트방식의 형광 분광법의 진단 모드 C에서의 상기 제 2 초퍼 휠(12)은 상기 거울(9)와 (10)사이에서 동기적으로, 즉 동일한 (비교적 높은) 회전 주파수 및 상기 초퍼 휠(5)의 이동에 대해 고정 위상으로 회전한다. 상기 리세스(15,16)(도 2 및 도 3)의 크기는 이들 설계에서 일례에 불과하다. 그러나, 만약, 상기 리세스(15)가 상기 제 1 초퍼 휠(6)로 고정되면, 다른 초퍼 휠(12)상의 다른 리세스(16)는 자동으로 고정된다. 백색광으로 상기 조직을 조사하는 동안, 잠시동안상기 제 1 초퍼 휠(6)은 렛-스루 위치에 놓이고, 상기 분광계(11)로의 진입이 커버링된다: 더욱이, 상기 제 2 조명 수단(2a)의 형광 여자광은 상기 조직(1)에 도달할 수 없다. 그러나, 상기 조직의 여자 위상에서, 상기 초퍼 휠(6)은 현재 차단되고, 상기 분광계(11)로의 진입은 개방된다. 상기 두개의 초퍼 휠의 고주파수, 예컨대 영상 주파수를 통해, 백색광을 갖는 의심부위 위치주변의 조직의 포인트방식의 형광 여자 및 조명이 거의 동시에 나타난다. 더욱이, 상기 분광계(11) 전방에는 형광광만을 투과시키고 상기 스펙트럼 영역밖의 광을 차단하는 필터(도 1에는 도시생략됨)를 배치할 수도 있다. 이러한 작업은 적절히 업격한 규격서를 갖는 적당한 간섭 필터로서 설계될 때 거울(9)에 의해 이미 고려될 수도 있다. 따라서, 상기 분광계(11)는 형광광만을 수신하고 상기 조직에 의해 보내지는 백색 조명광 또는 여자광을 수신하지 않을 수도 있다.

상기 시스템은 각각의 검사 모드간의 스위치 오버과정(switch-over procedure)으로 상기 광원(17) 및 상기 분광계(11)에서의 후속과정을 조정하는 중앙 제어 장치를 포함한다. 만약, 상기 장치가 종래의 대형 표면의 백색광 진단의 모드 A로 전환되면, 상기 제 1 초퍼 휠(6)은 차단되고(이전에 회전되었기 때문임) 이러한 동작 모드중에 정지 위치에 있으며 특히, 상기 제 1 비임 경로(3)의 광에 대해 렛-스루 위치에 있게 된다. 이와 동시에, 상기 필터(26)가 확실히 선회운동하게 된다. 전체 백색광은 상기 광섬유(18)속에 결합된다. 이미 회전운동했기 때문에 상기 거울(9)와 (10)사이에 위치하는 상기 제 2 초퍼 휠(12)은 위와 마찬가지로 정지되고 전체 시간동안 이 동작 모드에서 정지 위치에 서 차단된 상태로 유지된다. 이러한 동작을 통해, 한편으론, 상기 조직에 의해 보내진 조명광은 상기 분관계에 도달되는 것이 방지되는 반면, 모드 A에서 상기 제 2 조명 수단(2a)로부터 나온 원하지 않는 청색 스폿광이 조직위에 나타나는 것이 방지된다.

상기 화상 제공 형광 진단의 모드 B로 전환되면, 상기 초퍼 휠들의 위치는 변하지 않은 상태로 유지된다. 즉, 상기 초퍼 휠(6)은 정지상태 및 유렛-스루위치에 남아있게 되고, 상기 초퍼 휠(12)은 이와 마찬가지로 정지되어 있고 차단되어 있다. 이와 동시에, 상기 필터(26)는 상기 비임 경로(3)속에서 선회운동한다.

만약, 포인트방식의 형광 분석학의 동작 모드 C로 전환되면, 상기 중앙 처리장치는 상기 필터(26)가 상기 비임 경로(3)로부터 선회운동하게 되고 이러한 수단에 의해 백색광이 상기 광섬유(18)속으로 결합될 수도 있다. 상기 두개의 초퍼 휠(6,12)은 고주파수, 예컨대 영상 주파수에서 특히, 상기 초퍼 휠(6) 및 상기 거울(9)와 (10)사이에 배치되는 상기 초퍼 휠(12)의 통과 위치에서 차단되도록 회전하기 시작한다. 따라서, 상지 조직(1)의 백색광 조명의 위상에서, 상기 분광계는 광을 수신하지 않고 상기 조직은 상기 비임 경로(7)로부터 나온 광으로 포인트방식으로 여자되지 않는다. 상기 초퍼 휠(6)의 차단 위치에서, 상기 거울(9)와 (10)사이에 있는 상기 초퍼 휠(12)은 투과된다. 즉, 상기 조직(1)은 상기 필터(30)(상기 조명 수단(2a)의 유형만큼 이러한 동작을 요구함)를 통해 필터링된 상기 광원(2a)에서 나온 광으로 포인트방식으로 여자되고, 이 광은 상기 거울(9,10) 및 상기 렌즈(27)를 통해 상기 광섬유속으로 결합되며, 상기 분광계는 상기 내시경(5), 상기 광섬유(18) 및 상기 거울(10)을 통해 진행되고 상기 반투명 거울(9)을 통해 투과되는 형광광을 수신할 수도 있다.

도 1에는, 상기 제 2 비임 경로에 있는 광비임 다발의 직경이 망원경을 통해 어떻게 원하는 작은 값으로 감소될 수 있는지가 도시되는 한편, 이러한 직경 감소는 적절한 광다발 묶음 또는 제한 요소에 의해 어떤 다른 방식으로 이루어질 수도 있다.

이러한 결과에 대해 특별히 간단한 설계는 상기 망원경(8)을 제거하는 한편, 직경이 적절히 작게 유지되는 거울을 적용하는 경우에 가능하다. 45도의 경사 위치로 인해, 타원 거울(10)이 적용됨으로써 상기 제 1 비임 경로(3)의 광학축 방향의 투사표면(projection surface)은 원형이 된다. 이와 동시에, 결과적으로는, 모드 A 또는 모드 B에서, 상기 비임 경로(3)에서 견고하게 조립되는 것이 바람직한 상기 거울(10)의 후면측에 있는 상기 제 1 조명 수단(2)에서 나온 광의 작은 부분만이 차단되는 장점을 가질 수 있다. 따라서, 상기 모드 A 및 모드 B에서의 광 손실은 거의 완벽하게 방지된다. 또한, 상기 거울(10)을 상기 진단 모드 A 및 모드 B에서 어떠한 광손실도 방지하기 위해 상기 비임 경로(3)로부터 접혀질 수 있도록 설계하는 것도 고려해 볼 수 있다.

상기 거울(9)은 형광 여자광, 즉 자동 형광 진단을 갖는 청색광에 대해서만 고 반사성을 갖도록 설계된다. 반면에, 상기 거울(9)은 상기 형광광에 대해 높은 투과도를 갖는 방식으로 설계된다. 상기 거울(9)후방에 있는 형광광은 직접 혹은 상기 광 프로젝터에 위치하는 섬유/섬유 다발을 통해 상기 분광계(11)속으로 결합되고, 그에 따라 상기 시스템의 동작을 방해하지 않는다.

도 1에 도시된 상기 분광계는 상기 광원외부에 배치되거나, 전체 시스템이 보다 소형화되도록 상기 광원 케이스내에 수용될 수도 있다.

지금까지, 특정 실시예와 관련하여 본 발명이 설명되었지만, 상기 본 발명에 대한 개시는 단지 본 발명의 적용예에 불과한 것이고, 본 발명을 수행하기 위한 최상 모드로서 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 국한되는 것은 아니다.

또한, 하기 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 일탈하지 않는 범위내에서 본 발명이 다양하게 개조및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 화상제공 및 분광 진단 장치는 조직의 사정 및 표시가 보다 정확해지고 향상되며 감도가 상당히 증가된다.

Claims

세 가지 진단 방법, 특히 화상 제공 백색광 진단을 위한 모드 A, 화상 제공 형광 진단을 위한 모드 B 및 형광 분광 진단을 위한 모드 C중 한 가지 모드 또는 이들 모드의 조합된 모드를 이용한 조직의 화상제공 및 분광 진단 장치에 있어서,

제 1 비임 경로를 통해 내시경으로 유도하는 광섬유속에 결합되는 광 비임 다발을 방사하는 조명 수단; 및

상기 장치에서 나오기전에 또 다른 제 2 비임 경로를 통해 상기 제 1 비임 경로와 중첩되고 상기 광섬유속으로 결합되는 광 비임 다발을 방사하는 제 2 조명 수단을 포함하고,

상기 제 1 비임 경로에는, 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 제 1 비임 경로의 광 비임 다발을 위한 비임 다발 개구폭을 넓히기 위한 제 1 요소가 배치되고, 상기 제 2 비임 경로에는, 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 제 2 비임 경로의 광 비임 다발을 위한 비임 다발 개구를 제한하기 위한 요소가 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 제 1 비임 경로에는, 상기 광 비임 다발을 부분적으로릴리즈하거나 차단하기 위한 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 부분 투명 미러에 의해 상기 제 2 비임 경로의 광이 상기 광섬유로 안내되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미러 후방에는 분광계가 배치되고 상기 분광계전방에는 상기 분광계전방의 광 비임 다발을 일시적으로 릴리즈하거나 차단하기 위한 수단이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 비임 다발을 일시적으로 릴리즈하거나 차단하기 위한 수단은 동기적으로 구동하는 제 1 초퍼 휠 및 제 2 초퍼 휠로 구성되고, 상기 제 1 및 제 2 초퍼 휠은 각각의 경우에 한정되는 영역위에 리세스를 구비하는 불투명 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 두개의 초퍼 휠의 리세스는, 상기 제 1 초퍼 휠의 제거된 영역이 상기 제 2 초퍼 휠의 커버링 또는 불투명 영역에 대응하고 상기 제 1 초퍼 휠의 커버링 또는 불투명 영역은 상기 제 2 초퍼 휠의 제거된 영역에 대응하도록 서로 상보형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 비임 경로로부터 상기광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발폭을 넓히기 위한 상기 요소는 강한 초점형성 광학 요소, 예컨대 짧은 초점 길이를 갖는 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 비임 경로로부터 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발폭을 넓히기 위한 상기 요소는 상기 광 비임 다발을 상기 제 1 비임 경로에서부터 상기 광섬유속으로 경사 결합하는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 비임 경로로부터 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발폭을 넓히기 위한 상기 요소는 청구항 7 또는 청구항 8의 요소만으로 구성되거나, 이들 요소의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 비임 경로로부터 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발을 제한하기 위한 상기 요소는 작은 직경을 갖는 평행 광 비임 다발을 방사시키기 위한 조명 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 비임 경로로부터 상기광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발을 제한하기 위한 상기 요소는 두 렌즈의 적절한 초점길이비를 갖는 망원경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 비임 경로로부터 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발을 제한하기 위한 상기 요소는 상기 제 2 비임 경로에 있는 구경 제한 조리개로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제12항에 있어서, 상기 구경 제한 조리개는 상기 제 2 비임 경로에 있는 광학 요소들중 적어도 하나를 제한적으로 확장함으로써 구현되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 비임 경로로부터 상기 광섬유속으로 들어오는 상기 광 비임 다발을 위해 상기 비임 다발을 제한하기 위한 상기 요소는 청구항 10 내지 청구항 13의 요소들중 하나만으로 구성되거나 이들 요소의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광을 상기 내시경으로 안내하는 상기 광섬유는 형광 여자대역의 고 투과성을 갖는 유체 광섬유로 구성되는것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유는 형광 여자대역의 고 투과성을 갖는 광섬유 또는 광섬유 다발로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 광섬유는 상기 내시경의 말단까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 조명 수단은 레이저인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 조명 수단은 혼합 가스 램프인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 조명 수단은 광 다이오드 또는 광 다이오드 어레이인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 조명 수단은 단파장의 아크 램프인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 조명 수단은 단파장의 필라멘트 램프인 것을 특징으로 하는 장치.