KR20090098458A - 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및이를 이용한 내시경 장치 - Google Patents

테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및이를 이용한 내시경 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하고, 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파와 제2 레이저 빔을 기초로 인체의 이미지 신호를 생성하여 진단할 수 있는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하는 발생부; 제2 레이저 빔과 상기 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 포함한다.

Description

테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치{APPARATUS FOR IMAGING HUMAN BODY USING TERAHERTZ ELECTROMAGNETIC WAVE AND ENDOSCOPE USING THE SAME}
본 발명은 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하고, 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파와 제2 레이저 빔을 기초로 인체의 이미지 신호를 생성하여 진단할 수 있는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치에 관한 것이다.
내시경(endoscope)은 수술을 하거나 또는 부검을 하지 않고서 직접 볼 수 없는 장기를 관찰하기 위해서 고안된 의료 기구이다.
내시경은 통상적으로 가늘고 긴 형상의 튜브 단부에 렌즈를 장착한 경성내시경(Rigid Borescope), 유리 섬유를 사용한 연성내시경(Flexible Fiberscope) 및 캡슐 내시경 등의 형태로 구분할 수 있다.
내시경은 장기 내부의 영상을 제공한다. 의사 등의 전문 인력은 내시경이 제 공하는 장기 내부의 영상을 참조하여 장기 내부의 종양 발생 여부를 판단한다. 따라서, 전문 인력의 숙련도에 따라 진단 결과가 달라질 수 있다. 또한, 장기 내부의 영상만을 보고 종양 발생 여부를 판단하므로 특히 초기 단계의 종양에 대해서는 진단하기 어려우며 종양이 일정 단계 이상 진행된 경우만 진단이 가능하다.
따라서, 인체 내부의 상태를 보다 정확하게 진단하기 위해서는 내시경뿐만아니라 X선 촬영 장치, CT(Computer Tomography) 장치 또는 MRI(Magnetic Resonance Imaging) 장치 등의 의료 기구를 사용하여야 한다.
X선 촬영 장치는 인체를 투과하는 X선을 이용하여 인체 내부의 상태를 확인하는 의료 기기이며, CT 장치는 X선이 투과된 인체 내부의 밀도를 분석하여 영상을 구현하는 의료 기기이다. 또한, MRI 장치는 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정하여 컴퓨터를 통하여 다시 재구성, 영상화하는 의료 기기이다.
이러한 의료 기구들 중에서 MRI 장치는 X선 촬영과 같은 이온화 방사선을 사용하는 장치가 아니므로, 인체에 무해하다. 또한, MRI 장치는 3D 영상을 제공하며 CT 장치에 비해 대조도 및 해상도가 뛰어난 영상을 제공할 뿐만 아니라, 횡단면 촬영만이 가능한 CT 장치와는 달리 관상면과 시상면도 촬영할 수 있다. 또한, MRI 장치는 검사자가 원하는 임의의 각도의 영상을 촬영할 수 있다는 장점이 있다.
MRI 장치는 주로 중추신경계, 두경부, 척추와 척수 등 신경계통의 환자의 진단에 이용되고 있다.
이러한 장점으로 인해 MRI 장치가 보편적으로 쓰이고 있다. 하지만 MRI 장치는 검사료가 비싸며 촬영시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 또한, 검사 공간이 협 소하므로 검사 공간에 홀로 들어가서 촬영해야 한다. 따라서 중환자나 폐소 공포증이 심한 환자는 검사할 수 없다는 단점이 있다.
또한, 특히 MRI 장치의 경우 초기 단계의 종양 등의 확인을 수행하기 어려운 단점이 있다. 즉, 초기 단계의 종양을 식별할 수 있을 정도로 해상도가 높지 않기 때문에 일정 단계 이상 진행된 종양에 대해서만 확인이 가능하다.
본 발명은 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치에 관한 것으로 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하고, 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 제2 레이저 빔을 기초로 인체의 이미지 신호를 생성하여 진단할 수 있는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하는 발생부; 제2 레이저 빔과 상기 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 상기 제1 레이저 빔을 상기 발생부로 전달하는 제1 레이저 빔 전달부; 및 상기 제2 레이저 빔을 상기 검출부로 전달하는 제2 레이저 빔 전달부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부 각각은 광섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 상기 발생부 및 상기 제1 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제1 레이저 빔을 포커싱하는 제1 콜리메이션 렌즈; 및 상기 검출부 및 상기 제2 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제2 레이저 빔을 포커싱하는 제2 콜리메이션 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 인체로 방사하는 제1 실리콘 렌즈 및 상기 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 검출부로 전달하는 제2 실리콘 렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 상기 발생부에 전원을 공급하는 제1 케이블; 및 상기 검출부가 생성한 전기적 신호를 상기 이미지 생성부로 전달하는 제2 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 발생부는 광정류 방법을 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시킬 수 있으며, 상기 검출부는 전기-광학적 표본 추출법을 이용하여 상기 전기적 신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 가요성 튜브; 상기 가요성 튜브의 단부에 부착되어 상기 가요성 튜브와 함께 인체 내부로 삽입되는 돔형 헤드부를 포함하되, 상기 돔형 헤드부의 내측에 설치되며, 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 상기 인체 내부로 방사하는 발생부; 상기 돔형 헤드부의 내측에 설치되며, 제2 레이저 빔과 상기 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및 상기 가요성 튜브 내에 각각 설치되며, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 각각 상기 발생부 및 검출부에 전달하는 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 발생부 및 상기 제1 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제1 레이저 빔을 포커싱(focusing)하는 제1 콜리메이션 렌즈; 및 상기 검출부 및 상기 제2 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제2 레이저 빔을 포커싱하는 제2 콜리메이션 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 인체 내부로 방사하는 제1 실리콘 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 실리콘 렌즈는 상기 돔형 헤드부의 내부 또는 상기 돔형 헤드부의 표면에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 검출부로 전달하는 제2 실리콘 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 실리콘 렌즈는 상기 돔형 헤드부의 내부 또는 상기 돔형 헤드부의 표면에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 발생부와 연결되며, 상기 발생부로 전원을 공급하는 제1 케이블; 및 상기 검출부와 연결되며, 상기 검출부가 생성한 상기 전기적 신호를 출력하는 제2 케이블을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블은 상기 가요성 튜브 내 에 각각 설치될 수 있으며, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 제2 케이블로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 발생부는 광정류 방법을 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시킬 수 있으며, 상기 검출부는 전기-광학적 표본 추출법을 이용하여 상기 전기적 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부 각각은 광섬유를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 상기 돔형 헤드부 내에 설치되며 상기 인체 내부의 영상을 전송하는 영상 전송부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 발생부는 상기 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 조영제가 도포된 상기 인체 내부로 방사하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치는 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 인체 내부 이미지를 형상화하여 진단하므로 종래의 인체 내부 이미지 형상화 장비에 비해 검사 소요 시간이 단축되며, 검사 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
또한, 물에 민감한 특성을 가지는 테라헤르츠 전자기파를 이용하여 종래의 내시경이나 MRI 장치 등의 의료 장비로 진단이 어려운 위나 장과 같은 소화기 암을 용이하게 진단할 수 있다.
또한, MRI 장치 등의 의료 장비에 비해서 해상도가 뛰어나므로 초기 단계의 종양을 용이하게 진단할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 테라헤르츠 전자기파의 주파수 영역을 포함한 전자기파의 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 테라헤르츠 전자기파(terahertz electromagnetic wave)는 전자기 스펙트럼 상에서 전자기파(electromagnetic wave)의 마이크로웨이브(microwave)와 광파(optics)인 원적외선(Far Infrared Ray)의 중간 대역에 위치하는 신호로서 마이크로웨이브와 광파의 특성을 동시에 갖는다.
즉, 테라헤르츠 전자기파는 가시광선(visible rays)처럼 직진하며 물체를 잘 투과하는 특성을 가진다. 일반적으로, 테라헤르츠 전자기파의 주파수는 0.1~10 THz이며, 1초에 적어도 1000억 번 이상 진동한다.
테라헤르츠 전자기파는 펨토(femto)초의 펄스 폭을 가진 레이저 빔과 수 피코(pico) 미만의 캐리어 라이프 타임(carrier life time)을 가진 광전도 물질의 조합으로 발생 및 측정이 가능하며, 전자기파와 광파가 투과하지 못하는 물질을 투과할 수 있는 특성을 가진다.
구체적으로는, 테라헤르츠 전자기파는 수분에 대해 매우 민감한 특성을 가진 다. 테라헤르츠 전자기파의 수분에 대한 흡수 정도는 테라헤르츠 전자기파의 주파수가 1 THz인 경우 약 230㎝ - 1 로 매우 높기 때문에 테라헤르츠 전자기파는 수분이 다량 포함된 조직은 거의 투과하지 못한다.
특히, 종양과 같은 암세포는 그 증식에 따라 수분의 양이 증가하므로, 수분에 민감한 테라헤르츠 전자기파의 특성을 이용하면 인체 내부의 종양 여부를 용이하게 검사할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치 및 이를 이용한 내시경 장치를 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치를 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 발생부(140), 검출부(160) 및 이미지 생성부(190)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치는 제1 레이저 빔 전달부(110a) 및 제2 레이저 빔 전달부(110b), 제1 콜리메이션 렌즈(130a) 및 제2 콜리메이션 렌즈(130b), 제1 실리콘 렌즈(170a) 및 제2 실리콘 렌즈(170b)와 제1 케이블(180a) 및 제2 케이블(180b)을 더 포함할 수 있다.
제1 레이저 빔 전달부(110a) 및 제2 레이저 빔 전달부(110b)는 각각 레이저 빔 생성부(미도시)로부터 생성된 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 발생부(140) 및 검출부(160)에 전달한다.
제1 레이저 빔 전달부(110a) 및 제2 레이저 빔 전달부(110b)는 통상적인 광섬유(optical fiber)일 수 있으며, 입사된 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 전반사하여 발생부(140) 및 검출부(160)에 전달한다.
제1 콜리메이션 렌즈(collimation lens)(130a)는 제1 레이저 빔 전달부(110a)와 발생부(140) 사이에 개재되며, 제1 레이저 빔 전달부(110a)로 입사된 제1 레이저빔을 포커싱하여 발생부(140)에 전달한다.
제2 콜리메이션 렌즈(130b)는 제2 레이저 빔 전달부(110b) 및 검출부(160) 사이에 개재되며, 제2 레이저 빔 전달부(110b)로 입사된 제2 레이저빔을 포커싱하여 검출부(160)에 전달한다.
제1 콜리메이션 렌즈(130a) 및 제2 콜리메이션 렌즈(130b)는 예컨대 광학 렌즈일 수 있다.
발생부(140)는 제1 레이저빔에 의해 여기(excitation)된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사한다.
발생부(140)는 예컨대, 광정류 방법(optical rectification)을 이용하여 테라헤르츠 전자기파를 발생시킬 수 있다. 상기 광정류 방법은 강한 빛에 의해 발생하는 비선형 광학 특성을 이용한 것으로써, 광신호원을 받아들일 때 발생하는 시간 의존적인 편광화(time-dependent polarization) 현상을 이용한다.
구체적으로는, 편광이 되어 있는 극초단 레이저 펄스를 렌즈를 이용하여 포커싱하고, 포커싱된 극초단 레이저 펄스를 광전도 매질에 입사시킨다. 입사된 극초단 레이저 펄스에 의해 발생하는 편광화 현상에 의해 시간 의존적인 전기장이 광전 도 매질에 형성된다. 상기 시간 의존적인 전기장은 아주 짧은 시간 동안만 지속된다. 이로 인해 광전도 매질의 내부에 있는 전자들이 가속도 운동을 하며 테라헤르츠 전자기파를 발생시킨다.
제1 실리콘 렌즈(170a)는 상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준(collimation)하여 인체로 방사한다.
제2 실리콘 렌즈(170b)는 상기 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 검출부(160)에 전달한다.
구체적으로는, 제1 실리콘 렌즈(170a)는 상기 인체로 방사된 상기 여기된 테라헤르츠 전자기파가 상기 인체의 국부적인 위치에 방사되도록 하며, 제2 실리콘 렌즈(170b)는 상기 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 검출부(330)로 전달되도록 할 수 있다.
검출부(160)는 상기 반사된 테라헤르츠 전자기파와 제2 레이저빔을 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성한다.
검출부(160)는 예컨대, 전기-광학적 표본 추출법(elecro-optic sampling)을 이용하여 상기 전기적 신호를 생성할 수 있다. 상기 전기-광학적 표본 추출법은 전기-광학적 매질(electro-optic crystal)이 가지고 있는 전기-광학적 효과를 이용한다.
전기-광학적 효과란 전기-광학적 매질을 전기장에 가함으로써 상기 전기-광학적 매질의 광축에 따른 굴절률이 변경되는 것을 말한다. 이 중 선형 변화인 포켈스 효과(Pockel's effect)를 이용하여 테라헤르츠 전자기파가 전기-광학적 매질에 도달했을 때와 그렇지 않을 때에 보이는 굴절율의 변화를 극초단 레이저 펄스의 세기의 변화로 측정하여 상기 전기적 신호를 생성한다.
이미지 생성부(190)는 검출부(160)로부터 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성한다.
이미지 생성부(190)에 의해 생성된 상기 이미지는 디스플레이 장치(미도시)에 의해 출력된다.
제1 케이블(180a)은 발생부(140)와 연결되며, 전원 공급부(미도시)로부터 공급된 전원을 발생부(140)에 공급한다.
제2 케이블(180b)은 검출부(160)와 연결되며, 검출부(160)가 생성한 전기적 신호를 이미지 생성부(190)에 전달한다.
제1 케이블(180a) 및 제2 케이블(180b)은 예컨대 구리선일 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치를 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치의 일 실시예를 도시한 개략도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 가요성 튜브(200) 및 돔형 헤드부(300)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 가요성 튜브(200)에 삽입되는 제1 레이저 빔 전달부(210a) 및 제2 레이저 빔 전달부(210b)와 돔형 헤드부(300) 내에 삽입되는 발생부(310) 및 검출부(330)를 포함한다. 또한, 제1 콜리메이션 렌즈(350a) 및 제2 콜리메이션 렌즈(350b), 제1 실리콘 렌즈(370a) 및 제2 실리콘 렌 즈(370b), 제1 케이블(230a) 및 제2 케이블(230b), 영상 전송부(미도시) 및 이미지 생성부(400)를 더 포함할 수 있다.
가요성 튜브(200)는 인체 내부로 삽입되는 부분으로서, 단부에 돔형 헤드부(300)가 부착된다.
가요성 튜브(200)는 상기 인체 내부에서 이동하기 용이하도록 가늘고 긴 플렉시블(flexible)한 재질인 것이 바람직하다.
가요성 튜브(200) 내부에는 제1 레이저 빔 전달부(210a) 및 제2 레이저 빔 전달부(210b)와 제1 케이블(230a) 및 제2 케이블(230b)이 설치된다.
제1 레이저 빔 전달부(210a) 및 제2 레이저 빔 전달부(210b)는 각각 레이저 빔 생성부(미도시)로부터 생성된 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 발생부(310) 및 검출부(330)에 전달한다.
제1 케이블(230a)은 발생부(310)와 연결되며, 전원 공급부(미도시)로부터 공급된 전원을 발생부(310)에 공급한다.
제2 케이블(230b)은 검출부(330)와 연결되며, 검출부(330)가 생성한 전기적 신호를 이미지 생성부(400)에 전달한다.
제1 케이블(230a) 및 제2 케이블(230b)은 예컨대 구리선일 수 있다.
돔형 헤드부(300)는 가요성 튜브(200)의 단부에 부착되어 가요성 튜브(100)와 함께 상기 인체 내부로 삽입된다.
돔형 헤드부(300)의 내측에는 영상 전송부(미도시), 발생부(310) 및 검출부(330), 제1 콜리메이션 렌즈(350a) 및 제2 콜리메이션 렌즈(350b)와 제1 실리콘 렌즈(370a) 및 제2 실리콘 렌즈(370b)가 설치된다.
영상 전송부(미도시)는 돔형 헤드부(300) 내측에 설치되어, 상기 인체 내부의 영상을 디스플레이 장치(미도시)에 전송한다.
상기 영상 전송부는 예컨대, 렌즈 또는 카메라일 수 있으며, 진단하고자 하는 인체 내부의 영상을 촬영하여, 촬영한 상기 인체 내부의 영상을 상기 디스플레이 장치로 전송한다. 상기 디스플레이 장치로 전송된 상기 인체 내부의 영상을 통해 상기 내시경의 현재 위치를 실시간으로 알 수 있다.
즉, 종양(700)(도 4 참조)의 진단을 위하여 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치를 해당 부위까지 이동하여야 하므로, 사용자는 상기 디스플레이 장치에 표시되는 상기 영상 전송부가 촬영한 영상을 참조하여 내시경의 현재 위치를 확인하고 진단을 원하는 부위로 내시경을 이동시킬 수 있다.
제1 콜리메이션 렌즈(350a)는 제1 레이저 빔 전달부(210a)로부터 입사된 제1 레이저 빔을 포커싱하여 발생부(310)에 전달하며, 제1 레이저 빔 전달부(210a)와 발생부(310) 사이에 개재되는 것이 바람직하다.
제2 콜리메이션 렌즈(350b)는 제2 레이저 빔 전달부(210b)로부터 입사된 제2 레이저 빔을 포커싱하여 검출부(330)에 전달하며, 제2 레이저 빔 전달부(210b) 및 검출부(330) 사이에 개재되는 것이 바람직하다.
제1 콜리메이션 렌즈(350a) 및 제2 콜리메이션 렌즈(350b)는 예컨대 광학 렌즈일 수 있다.
발생부(310)는 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 상기 인 체 내부로 방사한다.
발생부(310)는 예컨대, 상술한 광정류 방법을 이용하여 테라헤르츠 전자기파를 발생시킬 수 있으며, 발생된 테라헤르츠 전자기파를 상기 인체로 방사한다.
제1 실리콘 렌즈(370a)는 상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 인체 내부로 방사한다.
제2 실리콘 렌즈(370b)는 상기 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 검출부(330)에 전달한다.
제1 실리콘 렌즈(370a) 및 제2 실리콘 렌즈(370b)는 돔형 헤드부(300)의 내부 또는 돔형 헤드부(300)의 표면에 설치되는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 발생부(310)에 의해 상기 인체 내부로 방사된 테라헤르츠 전자기파는 도 4에 도시된 바와 같이 종양(700)으로 방사된다. 제1 실리콘 렌즈(370a)는 상기 방사된 테라헤르츠 전자기파가 종양(700)의 국부적인 위치에 방사되도록 한다. 종양(700)으로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파는 제2 실리콘 렌즈(370b)를 통해 시준되어 검출부(330)에 전달된다. 상기 사용자는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치를 이동시켜 종양(700) 전체에 테라헤르츠 전자기파를 방사할 수 있다.
따라서 제1 실리콘 렌즈(370a) 및 제2 실리콘 렌즈(370b)를 통해 종양(700)의 대하여 임의의 각도에서 테라헤르츠 전자기파의 방사 및 검출부(330)로의 전달이 가능해야 할 것이다.
검출부(330)는 상기 반사된 테라헤르츠 전자기파와 제2 레이저 빔을 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성한다.
검출부(330)는 예컨대, 상술한 전기-광학적 표본 추출법(electro-optic sampling)을 이용하여 상기 반사된 테라헤르츠 전자기파와 제2 레이저 빔의 펄스의 세기의 변화를 측정하여 전기적 신호를 생성할 수 있다.
이미지 생성부(400)는 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성한다.
이미지 생성부(400)에 의해 생성된 상기 이미지는 상기 디스플레이 장치를 통해 출력된다.
또한, 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치는 해상도를 증가시키는 조영제(contrast agent)와 함께 사용할 수 있다. 즉, 위장 표면 등에 조영제가 도포 되어 있는 경우, 테라헤르츠 전자기파에 따른 반응이 극대화되어 해상도를 더욱 높일 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 테라헤르츠 전자기파의 주파수 영역을 포함한 전자기파의 스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 생체 이미지 생성 장치를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치의 일 실시예를 도시한 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 생체 이미지 생성 장치
200 : 가요성 튜브 300 : 돔형 헤드부
110a, 210a : 제1 레이저 빔 전달부
110b, 210a : 제2 레이저 빔 전달부
130a, 350a : 제1 콜리메이션 렌즈
130b, 350b : 제2 콜리메이션 렌즈
140, 310 : 발생부 160, 330 : 검출부
170a, 370a : 제1 실리콘 렌즈
170b, 370b : 제2 실리콘 렌즈 180a, 230a : 제1 케이블
180b, 230b : 제2 케이블 190, 400 : 이미지 생성부

Claims (23)

  1. 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 인체로 방사하는 발생부;
    제2 레이저 빔과 상기 인체로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및
    상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔을 상기 발생부로 전달하는 제1 레이저 빔 전달부; 및
    상기 제2 레이저 빔을 상기 검출부로 전달하는 제2 레이저 빔 전달부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부 각각은 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발생부 및 상기 제1 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제1 레이저 빔을 포커싱하는 제1 콜리메이션 렌즈; 및
    상기 검출부 및 상기 제2 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제2 레이저 빔을 포커싱하는 제2 콜리메이션 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 인체로 방사하는 제1 실리콘 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 검출부로 전달하는 제2 실리콘 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발생부에 전원을 공급하는 제1 케이블; 및
    상기 검출부가 생성한 전기적 신호를 상기 이미지 생성부로 전달하는 제2 케 이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발생부는 광정류 방법을 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 전기-광학적 표본 추출법을 이용하여 상기 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 생체 이미지 생성 장치.
  10. 가요성 튜브;
    상기 가요성 튜브의 단부에 부착되어 상기 가요성 튜브와 함께 인체 내부로 삽입되는 돔형 헤드부를 포함하되,
    상기 돔형 헤드부의 내측에 설치되며, 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 상기 인체 내부로 방사하는 발생부;
    상기 돔형 헤드부의 내측에 설치되며, 제2 레이저 빔과 상기 인체 내부로부터 반사된 테라헤르츠 전자기파를 기초로 이미징을 위한 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및
    상기 가요성 튜브 내에 각각 설치되며, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 각각 상기 발생부 및 검출부에 전달하는 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 발생부 및 상기 제1 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제1 레이저 빔을 포커싱(focusing)하는 제1 콜리메이션 렌즈; 및
    상기 검출부 및 상기 제2 레이저 빔 전달부 사이에 설치되며, 상기 제2 레이저 빔을 포커싱하는 제2 콜리메이션 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 여기된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 인체 내부로 방사하는 제1 실리콘 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 실리콘 렌즈는 상기 돔형 헤드부의 내부 또는 상기 돔형 헤드부의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 반사된 테라헤르츠 전자기파를 시준하여 상기 검출부로 전달하는 제2 실리콘 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 실리콘 렌즈는 상기 돔형 헤드부의 내부 또는 상기 돔형 헤드부의 표면에 설치되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 발생부와 연결되며, 상기 발생부로 전원을 공급하는 제1 케이블; 및
    상기 검출부와 연결되며, 상기 검출부가 생성한 상기 전기적 신호를 출력하는 제2 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블은 상기 가요성 튜브 내에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 케이블로부터 출력되는 상기 전기적 신호를 수신하여 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  19. 제10항에 있어서,
    상기 발생부는 광정류 방법을 이용하여 상기 테라헤르츠 전자기파를 여기시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 검출부는 전기-광학적 표본 추출법을 이용하여 상기 전기적 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔 전달부 및 제2 레이저 빔 전달부 각각은 광섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
  22. 제10항에 있어서,
    상기 돔형 헤드부 내에 설치되며 상기 인체 내부의 영상을 전송하는 영상 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장 치.
  23. 제10항에 있어서,
    상기 발생부는 상기 제1 레이저 빔에 의해 여기된 테라헤르츠 전자기파를 조영제가 도포된 상기 인체 내부로 방사하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 내시경 장치.
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