KR20160005240A - 광음향 촬영 장치 및 이를 이용한 산소포화도 측정방법 - Google Patents

광음향 촬영 장치 및 이를 이용한 산소포화도 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르는 광음향 촬영 장치는, 광대역 펄스 레이저 빔을 생성하여 출력하는 광원부; 상기 광대역 펄스 레이저 빔으로부터 미리 정해진 서로 다른 대역의 협대역 펄스 레이저 빔들을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들로 출력하는 필터부; 및 상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 제공받아 생체 조직에 조사하고, 그에 따라 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하는 PA(photo-acoustic)부;를 구비함을 특징으로 한다.

Description

광음향 촬영 장치 및 이를 이용한 산소포화도 측정방법{Photo-acoustic image device and oxygen saturation measurement method}
본 발명은 광음향 촬영 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간소하고 저렴한 기계적 필터를 이용하여 하나의 광원으로 생성한 초광대역 펄스 레이저 빔에서 서로 다른 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 필터링된 펄스 레이저 빔들을 이용하여 생체 조직의 산소포화도를 측정하는 광음향 촬영 장치 및 이를 이용한 산소포화도 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 생체 조직은 다양한 원인에 의하여 병변이 진행될 수 있으며, 병변이 진행되는 경과에 따라 생체 조직의 구조변화나 조직내부의 산소포화도도 변화하게 된다.
이러한 생체 조직의 상태를 확인하기 위하여 종래에는 초음파 진단방법을 사용하였으며, 이는 초음파를 생체 조직에 조사한 후에 반사되는 음파를 측정하여 생체 조직의 상태를 확인하는 것이다. 그런데 상기 초음파는 생체 조직에서 일부 흡수되어 반사파가 정상적으로 생성되지 못하여 해상도가 낮은 문제가 있었다.
이러한 초음파 진단방법의 낮은 해상도 문제를 해소하고자 X선 진단장치를 활용할 수도 있으나, 이는 생체 조직에 X선이 노출되는 문제가 있었다.
이에 인체에 무해하면서도 정확하고 해상도 높은 생체 조직 영상을 획득함과 아울러 생체 조직의 산소포화도를 획득하는 기술의 요구되었다. 여기서, 상기 산소포화도는 조직 내 전체 헤모글로빈 농도 중에서 산화 헤모글로빈 농도의 백분율을 의미한다.
이러한 요구에 부응하여 제안된 기술로는 대한민국 특허청에 근적외선 레이저를 이용한 광음향 이미징 장치를 명칭으로 특허공개된 제10-2013-0033936호가 있다.
상기 특허는 프로브; 상기 프로브에 설치되며, 생체 조직에 조사되는 레이저를 방출하는 레이저방출부; 상기 프로브에 설치되며, 상기 레이저가 조사된 생체 조직에서 열탄성팽창에 의해 순간적으로 발생하는 초음파를 감지하는 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서에서 감지된 초음파를 통해 상기 생체 조직의 광음향 이미지 및 산소포화도 분포를 생성하고, 생성된 상기 생체 조직의 광음향 이미지와 산소포화도 분포를 매핑하는 제어부;를 포함하는 근적외선 레이저를 이용한 광음향 이미징 장치를 개시한다. 특히 상기 레이저 방출부는 서로 다른 두 개 이상의 협대역 레이저를 방출한다.
상기 서로 다른 두개 이상의 협대역 레이저 빔을 이용하는 이유는 다음과 같다.
일반적으로 혈중 산소 포화도를 측정할 때에는 두개 이상의 협대역 펄스 레이저 빔을 혈액에 입사시키고, 그에 따라 발생되는 파장별 광음향 신호의 크기와 흡광계수를 이용하여 산소포화된 혈액(Oxygenated blood)의 농도와 불포화된 혈액(De-oxygenated blood)의 농도를 계산하기 때문이다.
그런데 하나의 광원으로부터 두개 이상의 협대역 펄스 레이저 빔을 만들기 위해서는 가격이 비싸고 복잡한 광학계를 가지는 OPO(optical parametric oscillator), Dye 레이저, Ti;sapphire lasers와 같은 고가의 장치들이 요구되어 광음향 촬영 장치의 가격이 비싼 문제가 있었다.
한국특허공개 제10-2013-0033936호 한국특허공개 제10-2009-0088909호
본 발명은 간소하고 저렴한 하드웨어 필터를 이용하여 하나의 광원으로부터의 초광대역 펄스 레이저 빔에서 서로 다른 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 이용하여 생체 조직의 산소포화도를 측정하는 광음향 촬영 장치 및 이를 이용한 산소포화도 측정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 광음향 촬영 장치는, 광대역 펄스 레이저 빔을 생성하여 출력하는 광원부; 상기 광대역 펄스 레이저 빔으로부터 미리 정해진 서로 다른 대역의 협대역 펄스 레이저 빔들을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들로 출력하는 필터부; 및 상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 제공받아 생체 조직에 조사하고, 그에 따라 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하는 PA(photo-acoustic)부;를 구비함을 특징으로 한다.
상기한 본 발명은 생체 조직의 산소포화도를 측정하는 광음향 촬영 장치에서 두개의 협대역 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 간소하고 저렴하게 생성할 수 있게 함으로써, 광음향 촬영 장치의 가격을 낮추어 시장에서의 경쟁력을 높일 수 있는 효과를 야기한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광음향 촬영 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 가변파장필터에 의해 필터링된 펄스 레이저 빔의 파장별 스펙트럼을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소포화도 측정과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 산소포화도를 측정한 결과를 예시한 도면.
본 발명은 광대역 펄스 레이저를 광원으로 사용하여 발생시킨 광음향 (Photoacoustic) 신호를 기반한 산소 포화도를 측정한다.
좀 더 설명하면, 본 발명의 광음향 촬영 장치는 기계적인 필터(Filter)를 이용하여 입사된 초광대역 펄스 레이저(Supercontinuum pulsed laser) 빔을 두개의 각기 다른 협대역 펄스 레이저 빔으로 분리해낸 후에, 2개의 각기 다른 협대역 펄스 레이저 빔을 생체 조직인 혈액에 각각 입사시킨다. 상기 혈액은 광음향 효과(Photoacoustic effect)에 의해서 상기 2개의 협대역 펄스 레이저 빔의 에너지 각각 입사받아 흡수한 후에 2개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대응되는 광음향 신호를 발생시킨다.
이때, 본 발명의 광음향 촬영 장치는 상기 2개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대응되는 광음향 신호를 초음파 트랜스듀서를 이용하여 전압값으로 측정한다. 여기서 상기 광음향 신호의 크기는 대상체의 광흡수 계수(Optical absorption coefficient)와 선형적인 관계를 가지므로 광흡수계수로 간주된다.
이에 본 발명의 광음향 촬영 장치는 2개의 각기 다른 협대역 펄스 레이저 빔에 의한 광음향 신호의 크기와 흡광계수(Molar extinction coefficient)를 이용하여 산소포화혈액과 산소불포화혈액의 상대적인 농도를 측정한 후에 혈중 산소포화도를 수학식 1 내지 수학식 4에 따라 산출한다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
상기 수학식 1 내지 수학식 4에서
Figure pat00005
는 산호 포화된 혈액 농도이고,
Figure pat00006
는 산소불포화된 혈액 농도이고,
Figure pat00007
는 헤모글로빈농도이고,
Figure pat00008
는 혈중 산소농도이다.
Figure pat00009
,
Figure pat00010
는 각각 협대역 파장대역을 의미하고,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
는 각각
Figure pat00013
협대역 파장 대역의 레이저를 통하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수를 의미이다.
Figure pat00014
,
Figure pat00015
는
Figure pat00016
협대역 파장 대역의 레이저를 이용하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수이다.
Figure pat00017
은
Figure pat00018
의 광흡수계수를,
Figure pat00019
은
Figure pat00020
의 광흡수계수를 의미한다.
이러한 본 발명은 간소하고 저렴한 기계적인 필터를 이용하여 하나의 광원으로부터의 초광대역 펄스 레이저 빔에서 서로 다른 두개의 협대역의 펄스 레이저 빔을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 두개 이상의 협대역의 펄스 레이저 빔을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔으로 이용하여 산소포화도를 측정함으로서, 광음향 촬영 장치의 가격을 낮추어 시장에서의 경쟁력을 높인다.
<광음향 촬영장치의 구성>
이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광음향 촬영장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.
상기 광음향 촬영장치는 광원부(100)와 필터부(112)와 PA(photo-acoustic)부(124)로 구성된다.
상기 광음향 촬영장치의 광원부(100)는 초광대역 펄스 레이저 빔을 생성하여 출력한다.
이러한 광원부(100)는 펄스 레이저(PULSED LASER)(102)와 접안 렌즈(AL)(104)와 대물 렌즈(OL)(106)와 광결정 섬유(photonic crystal fiber, PCF)(108)와 시준화기(CM)(110)로 구성된다.
상기 펄스 레이저(102)는 단파장의 펄스 레이저 빔을 생성하여 접안 렌즈(104) 및 대물 렌즈(106)로 제공한다. 이러한 펄스 레이저(102)는 1064nm 마이크로칩 Nd:YAG 레이저가 채용될 수 있다.
상기 접안 렌즈(104) 및 대물 렌즈(106)는 상기 단파장의 펄스 레이저 빔을 미리 정해진 형태로 변환하여 광결정 섬유(108)로 제공한다.
상기 광결정 섬유(108)는 비선형 현상에 의해 단파장의 펄스 레이저 빔을 초광대역 펄스 레이저 빔으로 변환하여 시준화기(110)로 제공한다.
상기 시준화기(110)는 상기 광결정 섬유(108)가 출력하는 초광대역 펄스 레이저 빔을 일정한 빔 크기로 시준하여 필터부(112)에 제공한다.
상기 필터부(112)는 사용자 단말기(140)의 명령에 따라 상기 초광대역 펄스 레이저 빔에서 서로 다른 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔으로 출력한다.
이러한 필터부(112)는 제1프리즘(EP)(114)과 원기둥 형태의 제1렌즈(CL)(116)와 가변 파장 필터(TB filter)(118)와 원기둥 형태의 제2렌즈(120)와 제2프리즘(122)으로 구성된다.
상기 제1프리즘(114)은 상기 광대역 펄스 레이저 빔을 파장별로 분리하여 원기둥 형태의 제1렌즈(116)로 제공한다.
상기 원기둥 형태의 제1렌즈(116)는 파장별로 분리되어 출사되는 광대역 펄스 레이저 빔의 조사 각도를 가변 파장 필터(118)의 입사면에 대해 수직이 되도록 가변하여, 상기 파장별로 분리된 광대역 펄스 레이저 빔이 가변 파장 필터(118)의 입사면에 수직으로 입사되게 한다.
상기 가변 파장 필터(118)는 사용자 단말기(140)에 의한 명령에 따라 위치가 가변되는 기계적인 슬릿을 구비하며, 상기 슬릿은 상기 파장별로 분리된 광대역 펄스 레이저 빔 중 산소 포화도 측정을 위해 선택된 서로 다른 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 조사 영역에 대응되는 위치들로 선택적으로 이동하여, 서로 다른 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 필터링하여 출사한다. 여기서, 상기 위치 가변이 가능한 슬릿을 가지는 가변 파장 필터(118)는 대한민국 특허청에 "회전 슬릿을 이용한 파장 가변 레이저"를 명칭으로 하여 특허등록된 제1010116230000 (2011.01.21)호에 이미 공지되었으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 가변 파장 필터(118)는 상기 슬릿의 위치 가변을 통해 원하는 두개의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 통과하여, 서로 다른 두 개 이상의 협대역 펄스 레이저 빔을 선택적으로 추출하여 출력한다. 도 2는 상기 가변 파장 필터(118)를 통해 추출된 펄스 레이저 빔들의 파장별 스펙트럼을 예시한 것이다. 즉 제1협대역에 대응되는 제1밴드(band1)와 제2협대역에 대응되는 제2밴드(band2)의 펄스 레이저 빔에 대한 스펙트럼을 합하여 도시한 것이다.
상기 가변 파장 필터(118)를 통과한 두개의 협대역 펄스 레이저 빔은 원기둥 형태의 제2렌즈(120)에 입사된다.
상기 원기둥 형태의 제2렌즈(120)는 상기 가변 파장 필터(118)를 통해 출사되는 두개의 협대역 펄스 레이저 빔의 조사 각도를 제2프리즘(122)의 입사면에 대해 수직이 되도록 가변하며, 상기 두개의 협대역 펄스 레이저 빔이 상기 제2프리즘(122)의 입사면에 수직으로 입사되게 한다.
상기 제2프리즘(122)은 입사면으로 입사되는 파장별로 분리된 상태인 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각의 파장들을 결합하여 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 생성하여 상기 PA부(124)로 제공한다.
상기 PA부(124)는 상기 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대한 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 혈액 등과 같은 생체 조직에 조사하고, 그 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대한 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 흡수한 혈액에서 발산하는 광음향 신호를 측정 및 처리하여 산소포화도를 검출한다.
이러한 PA부(124)는 제1 및 제2거울(M)(125,127)과 스캐너(126)와 대물렌즈(OL)(128)와 선형 스테이지(LS)(130)와 튜브(TU)(132)와 초음파 트랜스듀서(TX)(134)와 증폭기(136)와 오실로스코프(138)와 사용자 단말기(140)로 구성된다.
상기 제1거울(125)은 상기 필터부(112)가 제공하는 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 입사받아 스캐너(126)로 반사시켜 출사한다.
상기 스캐너(126)는 상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔의 전달경로를 변경시켜 생체 조직(132)내로 가이드한다. 상기한 스캐너(126)로는 갈보 스캐너, MEMS 스캐너가 채용될 수 있다.
상기 제2거울(126)은 상기 스캐너(126)로부터의 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 제공받아 상기 대물렌즈(128)로 반사시켜 출사한다.
상기 대물렌즈(128)는 혈액 등의 생체 조직이 수용된 튜브(132)에 초점을 맞추어, 상기 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대한 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔이 집중되어 상기 튜브(132)에 수용된 혈액으로 입사되게 한다.
상기 선형 스테이지(130)는 상기 튜브(132)를 거치하며, 상기 사용자 단말기(140)를 통한 사용자 제어에 따라 상기 튜브(132)의 거치 위치를 가변한다.
상기 튜브(132)에는 혈액 등과 같은 생체 조직이 수용되며, 상기 생체 조직은 상기 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대한 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 흡수하고 그에 따른 광음향 신호를 발생한다.
상기 초음파 트랜스듀서(134)는 상기 튜브(132)에 주입된 혈액 등과 같은 생체조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하여 그에 따른 측정신호를 생성하여 상기 증폭기(136)에 제공한다.
상기 증폭기(136)는 상기 측정신호를 증폭하여 오실로스코프(138)로 제공한다.
상기 오실로스코프(138) 혹은 DAQ 보드나 디지타이저(Digitizer) 등의 데이터 획득 장치는 상기 증폭기(136)의 측정신호를 디지털 신호로 변환하여 사용자 단말기(140)로 제공한다.
상기 사용자 단말기(140)는 컴퓨터 등과 같은 처리장치로서, 산소포화도 측정이 요청되면 가변 파장 필터(118)의 슬릿을 이동시키면서 두개의 협대역 펄스 레이저 빔 각각에 대한 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔이 생체에 입사되게 하며, 그에 따른 측정신호를 제공받아 힐벌트 변환(Hilbert transform)을 거쳐서 포락선 검파(Envelop detection)를 진행한 후 획득된 신호의 크기를 저장하고, 상기 수학식 1 내지 수학식 4를 토대로 산소포화도 측정값을 산출하고, 그 산소포화도 측정값을 표시하여 사용자에게 안내한다.
<산소포화도 측정과정>.
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소포화도 측정과정을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 사용자 단말기(140)는 사용자에 의해 산소포화도 측정이 요청되면, 상기 가변 파장 필터(118)의 슬릿을 제1협대역 필터링을 위한 제1위치로 이동하도록 하는 명령을 상기 가변 파장 필터(118)로 제공한다(202단계). 상기 가변 파장 필터(118)는 상기 사용자 단말기(140)의 명령에 따라 제1위치로 슬릿을 이동하며, 그에 따라 제1협대역 펄스 레이저 빔이 필터링되며, 그 제1협대역 펄스 레이저 빔이 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔으로 변환되어 생체에 입사된다.
상기 사용자 단말기(140)는 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔이 입사된 생체가 발생하는 광음향 신호 검지 정보를 제공받는다(204단계).
이후 상기 사용자 단말기(140)는 상기 가변 파장 필터(118)의 슬릿을 제2협대역 필터링을 위한 제2위치로 이동하도록 하는 명령을 상기 가변 파장 필터(118)로 제공한다(206단계). 상기 가변 파장 필터(118)는 상기 사용자 단말기(140)의 명령에 따라 제2위치로 슬릿을 이동하며, 그에 따라 제2협대역 펄스 레이저 빔이 필터링되며, 그 제2협대역 펄스 레이저 빔이 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔으로 변환되어 생체에 입사된다.
상기 사용자 단말기(140)는 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔이 입사된 생체가 발생하는 광음향 신호 검지 정보를 제공받는다(208단계).
이후 상기 사용자 단말기(140)는 수학식 1 내지 수학식 4에 따라 생체의 산소포화도를 산출한다(210단계).
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광음향 촬영 장치에 의한 산소포화도를 측정한 결과를 도 4를 참조하여 설명한다.
신선한 소피와 불포화된 소피를 미리 정해둔 비율들, 즉 10%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%로 섞은 후에, 빠른 시간내에 본 발명에 따른 광음향 촬영 장치를 이용하여 산소포화도를 측정하였으며, 그 결과는 도 4에 도시한 바와 같다.
상기 도 4의 (a)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광음향 촬영 장치에 의해 측정된 PA 신호들을 나타내며, 제1단파장 펄스 레이저 빔에 의한 측정결과(BAND1 PA signal)는 산소 농도가 높아질수록 증가하고, 제2단파장 펄스 레이저 빔에 의한 측정결과(BAND2 PA signal)는 산소 농도가 높아질수록 감소한다. 그리고 도 4의 (b)는 상기 (a)의 PA 신호들을 이용하여 계산한 산소 포화 혈액과 불포화 혈액의 농도를 나타낸다. 그리고 도 4의 (c)는 헤모글로빈 농도를 나타내며, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광음향 촬영 장치에 의해 검출된 결과는 이론적인 값과 거의 일치한다. 그리고 도 4의 (d)는 상기 도 4의 (a) 내지 (c)의 값을 이용하여 측정된 산소포화도를 나타내며, 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광음향 촬영 장치에 의해 측정된 값과 이론적인 값은 서로 매칭된다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 펄스 레이저 빔을 초광대역 펄스 레이저 빔으로 변환하기 위해 광결정 섬유를 사용하는 것만을 예시하였으나, 광대역 펄스 다이 레이저 (Dye laser)를 채용할 수도 있으며, 이는 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.
또한 본 발명에 따른 방법을 실현하는 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있으며, 이는 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.
100 : 광원부
112 : 필터부
124 : PA부

Claims (20)

  1. 광음향 촬영 장치에 있어서,
    광대역 펄스 레이저 빔을 생성하여 출력하는 광원부;
    상기 광대역 펄스 레이저 빔으로부터 미리 정해진 서로 다른 대역의 협대역 펄스 레이저 빔들을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들로 출력하는 필터부; 및
    상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 제공받아 생체 조직에 조사하고, 그에 따라 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하는 PA(photo-acoustic)부;를 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    펄스 레이저 빔을 생성하는 펄스 레이저; 및
    상기 펄스 레이저 빔을 입사받아 초광대역 펄스 레이저 빔으로 변환하여 출사하는 광결정 섬유 또는 광대역 펄스 다이 레이저 (Dye laser)를 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광원부는,
    상기 초광대역 펄스 레이저 빔을 제공받아 시준하여 상기 필터부로 제공하는 시준화렌즈;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 초광대역 펄스 레이저 빔을 입사받아, 파장별로 분리하여 출사하는 제1프리즘;
    그 파장별로 분리된 펄스 레이저 빔의 입사영역 중 미리 정해진 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들이 입사되는 영역들의 위치들 중 어느 하나에 위치하는 슬릿이 형성된 가변 파장 필터; 및
    상기 가변 파장 필터의 슬릿을 통과하여 출사되는 협대역 펄스 레이저 빔들을 제공받아 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 생성하여 출사하는 제2프리즘;을 포함하며,
    상기 가변 파장 필터의 슬릿의 위치는 미리 정해진 서로 다른 협대역의 펄스 레이저 빔들이 입사되는 영역들의 위치들에 대응되게 변경됨을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 제1프리즘으로부터 출사되는 파장별로 분리된 펄스 레이저 빔이 상기 가변 파장 필터의 입사면에 수직으로 입사되도록 광 경로를 변경하는 원기둥형태의 렌즈;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 필터부는,
    상기 가변 파장 필터로부터 출사되는 협대역 펄스 레이저 빔들이 상기 제2프리즘의 입사면에 수직으로 입사되도록 광 경로를 변경하는 원기둥형태의 렌즈;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PA부는,
    생체 조직이 거치되는 스테이지와,
    상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 제공받아 반사시켜 상기 생체 조직으로 제공하는 미러;
    상기 미러와 상기 스테이지 사이에 위치하여 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 집중시켜 상기 생체 조직으로 전달하는 대물렌즈;
    상기 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하여 출력하는 초음파 트랜스듀서;
    상기 광음향 신호를 제공받아 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭된 광음향 신호를 처리하여 출력하는 오실로스코프; 및
    상기 오실로스코프가 제공하는 광음향 신호를 가공하여 출력함과 아울러 사용자의 요청에 따라 상기 스테이지의 위치가 변경되도록 하는 제어명령을 제공하는 사용자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 PA부는 상기 광음향 신호를 수신받아 가공하여 상기 생체조직의 산소포화도를 검출하여 출력함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 PA부는,
    상기 미러와 생체 조직 사이의 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔 전달경로에 위치하여, 상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 생체 조직내로 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 가이드하는 스캐너;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 PA부가 상기 광음향 신호를 수신하고, 그 수신된 광음향 신호를 수학식 5 내지 8에 따라 처리하여 산소포화도를 산출함을 특징으로 하는 광음향 촬영 장치.
    수학식 5
    Figure pat00021

    수학식 6
    Figure pat00022

    수학식 7
    Figure pat00023

    수학식 8
    Figure pat00024

    상기 수학식 5 내지 수학식 8에서
    Figure pat00025
    는 산호 포화된 혈액 농도이고,
    Figure pat00026
    는 산소불포화된 혈액 농도이고,
    Figure pat00027
    는 헤모글로빈농도이고,
    Figure pat00028
    는 혈중 산소농도이고,
    Figure pat00029
    ,
    Figure pat00030
    는 각각 협대역 파장대역을 의미하고,
    Figure pat00031
    ,
    Figure pat00032
    는 각각
    Figure pat00033
    협대역 파장 대역의 레이저를 통하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수를 의미하고,
    Figure pat00034
    ,
    Figure pat00035
    는
    Figure pat00036
    협대역 파장 대역의 레이저를 이용하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수이고,
    Figure pat00037
    은
    Figure pat00038
    의 광흡수계수를,
    Figure pat00039
    는
    Figure pat00040
    의 광흡수계수를 의미함.
  11. 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법에 있어서,
    광대역 펄스 레이저 빔을 생성하는 제1단계;
    상기 광대역 펄스 레이저 빔으로부터 미리 정해진 서로 다른 대역의 협대역 펄스 레이저 빔들을 선택적으로 필터링하여 추출하고, 그 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들을 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들로 출력하는 제2단계;
    상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 생체 조직에 조사하는 제3단계;
    상기 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔을 흡수한 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하여 산소포화도를 산출하는 제4단계;를 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산소포화도의 산출은 수학식 9 내지 12에 따름을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
    수학식 9
    Figure pat00041

    수학식 10
    Figure pat00042

    수학식 11
    Figure pat00043

    수학식 12
    Figure pat00044

    상기 수학식 9 내지 수학식 12에서
    Figure pat00045
    는 산호 포화된 혈액 농도이고,
    Figure pat00046
    는 산소불포화된 혈액 농도이고,
    Figure pat00047
    는 헤모글로빈농도이고,
    Figure pat00048
    는 혈중 산소농도이고,
    Figure pat00049
    ,
    Figure pat00050
    는 각각 협대역 파장대역을 의미하고,
    Figure pat00051
    ,
    Figure pat00052
    는 각각
    Figure pat00053
    협대역 파장 대역의 레이저를 통하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수를 의미하고,
    Figure pat00054
    ,
    Figure pat00055
    는
    Figure pat00056
    협대역 파장 대역의 레이저를 이용하여 획득된 순수한 산소포화된 혈액과 산소불포화된 혈액의 흡광계수이고, 은
    Figure pat00058
    의 광흡수계수를,
    Figure pat00059
    는
    Figure pat00060
    의 광흡수계수를 의미함.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    펄스 레이저 빔을 생성하는 단계;와
    광결정 섬유 또는 광대역 펄스 다이 레이저를 통해 상기 펄스 레이저 빔을 초광대역 펄스 레이저 빔으로 변환하는 단계;로 구성됨을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 초광대역 펄스 레이저 빔을 시준하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    상기 초광대역 펄스 레이저 빔을 입사받아, 파장별로 분리하여 출사하는 단계;
    상기 파장별로 분리된 펄스 레이저 빔의 입사영역 중 미리 정해진 서로 다른 협대역 펄스 레이저 빔들이 입사되는 영역들의 위치들 중 어느 하나에 위치하는 슬릿이 형성된 가변 파장 필터를 구동하여, 원하는 협대역 펄스 레이저 빔만이 상기 가변 파장 필터의 슬릿을 통과하여 출사시키는 단계;
    상기 가변 파장 필터의 슬릿을 통과한 협대역 펄스 레이저 빔을 프리즘을 통해 결합하여 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔들을 생성하는 단계;를 구비하며,
    상기 가변 파장 필터의 슬릿의 위치는 미리 정해진 서로 다른 협대역의 펄스 레이저 빔들이 입사되는 영역들의 위치들에 대응되게 변경됨을 특특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    원기둥 형태의 렌즈를 통해 상기 파장별로 분리된 펄스 레이저 빔이 상기 가변 파장 필터의 입사면에 수직으로 입사되도록 광 경로를 변경하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2단계는,
    원기둥 형태의 렌즈를 통해 상기 가변 파장 필터로부터 출사되는 협대역 펄스 레이저 빔들이 상기 프리즘의 입사면에 수직으로 입사되도록 광 경로를 변경하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제4단계는,
    상기 생체 조직이 발생하는 광음향 신호를 수신하는 단계;
    상기 광음향 신호를 제공받아 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 광음향 신호를 처리하고 가공하여 산소포화도를 산출하는 단계;를 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  19. 제11항에 있어서,
    스캐너를 통해 상기 생체 조직내로 입사되는 광음향 촬영용 펄스 레이저 빔 전달경로를 가이드하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 광음향 촬영장치를 이용한 산소포화도 측정방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따르는 방법을 실현하는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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