KR20190052336A - 현미경 시스템 - Google Patents

현미경 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20190052336A
KR20190052336A KR1020170147952A KR20170147952A KR20190052336A KR 20190052336 A KR20190052336 A KR 20190052336A KR 1020170147952 A KR1020170147952 A KR 1020170147952A KR 20170147952 A KR20170147952 A KR 20170147952A KR 20190052336 A KR20190052336 A KR 20190052336A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
light source
sample
light
unit
Prior art date
Application number
KR1020170147952A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101987548B1 (ko
Inventor
김재영
남정훈
임채승
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020170147952A priority Critical patent/KR101987548B1/ko
Publication of KR20190052336A publication Critical patent/KR20190052336A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101987548B1 publication Critical patent/KR101987548B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N2021/1765—Method using an image detector and processing of image signal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6419—Excitation at two or more wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

일 실시예에 따른 현미경 시스템은, 샘플을 지지하는 샘플 수용부; 상기 샘플 수용부 내에 배치되어, 상기 샘플에 대하여 광을 방출하는 광원부; 상기 광원부에서 방출된 광에 의해 상기 샘플에서 발생된 신호를 검출하는 신호 검출부; 및 상기 광원부 또는 상기 신호 검출부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 광원부는 RGB LED를 포함하고, 상기 RGB LED에 의해서 상기 신호 검출부에서 상기 샘플에 대한 파장별 신호가 독립적으로 검출될 수 있고, 상기 제어부는 로크 인(lock in) 기능에 의해 상기 광원부 및 상기 신호 검출부의 작동을 동기화시킬 수 있다.

Description

현미경 시스템{MICROSCOPE SYSTEM}
본 발명은 현미경 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 다채널 미세 형광 신호를 측정하고 영상화할 수 있는 현미경 시스템에 관한 것이다.
형광 현미경은 의료 및 생물학 분야에서 진단에 필수적인 장비이다. 형광 현미경은 생체 또는 세포에 여러 가지 형광물질을 투여하여 여기 빛에 의해 방출되는 형광을 측정하는 장비이다.
상용화된 기기의 경우 백색광 또는 단파장 여기광(복합 광원 장치), 형광필터, 접안렌즈, 칼라 카메라, 고감도 흑백 카메라, 컴퓨터 및 모니터로 구성이 되어 있다.
형광현미경의 경우 일반현미경에 비해 신호의 감도가 좋아 진단에서의 정확성 및 시간의 소모를 줄여준다.
현재의 형광 현미경은 크기, 구매비용 등 장비를 유지하기 위한 비용이나 충분히 훈련 받은 인력이 필요한 장비이다.
저가형 형광현미경은 사회기반시설이 제한적인 국가나 의료기술 생명공학기술의 소외지역에서 원격이나 체외진단용으로 진단하기 위한 필수적으로 요구되는 장비이다.
예를 들어, 2015년 11월 16일에 출원된 특허출원번호 제10-2017-0059360호에는 "휴대용 다채널 형상영상 획득 장치 및 방법"에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 미세유체 및 조직에 관련된 진단 영상을 획득할 수 있고, 다채널 미세 형광 신호를 측정 및 영상화할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 저배율에서부터 고배율까지 영상화가 가능하고, RGB LED를 이용하여 특정 파장의 광을 발생시킬 수 있으며, 광이 신호 감쇠 없이 샘플에 전달되어 높은 신호를 획득할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 무선 송수신 장비와 접목하여 원격 영상 전송 및 데이터 획득이 가능하기에 원격지의 검체 분석 및 진료방향성 설정에 도움이 될 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 광원 및 신호 검출부의 동기화가 가능하고, 신호 동기화를 통해서 신호를 증폭시키면서 노이즈를 감소시킬 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 RGB LED에서 개별적으로 광의 농도가 조절되고, 개별적으로 농도가 조절된 광의 조합에 의해, 광원부에서 방출되는 광의 색상, 농도 또는 파장이 제어될 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 소형화되어 이동성이 향상되고 분리 및 조립이 편리한 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 생물학, 진단, 바이오 센서, 나노, 검사, 특히 원격 의료 분야 또는 모바일 의료 서비스에 적용 가능하여, 조기 진단 가능하고 진단 비용 또는 의료 비용을 절감할 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 RGB LED를 이용하여 65535가지의 컬러 표현이 가능하고, 200배까지 줌 가능하여, 100배 이상 신호를 증가시킬 수 있는 현미경 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 현미경 시스템은, 샘플을 지지하는 샘플 수용부; 상기 샘플 수용부 내에 배치되어, 상기 샘플에 대하여 광을 방출하는 광원부; 상기 광원부에서 방출된 광에 의해 상기 샘플에서 발생된 신호를 검출하는 신호 검출부; 및 상기 광원부 또는 상기 신호 검출부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 광원부는 RGB LED를 포함하고, 상기 RGB LED에 의해서 상기 신호 검출부에서 상기 샘플에 대한 파장별 신호가 독립적으로 검출되고, 상기 제어부는 로크 인(lock in) 기능에 의해 상기 광원부 및 상기 신호 검출부의 작동을 동기화시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부에 의해 상기 RGB LED에서 개별적으로 광의 농도가 조절되고 상기 개별적으로 농도가 조절된 광의 조합에 의해, 상기 광원부에서 방출되는 광의 색상, 농도 또는 파장이 제어될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부는 상기 광원부 및 상기 신호 검출부가 1:4의 비율로 동기화 구동되도록 상기 광원부 및 상기 신호 검출부의 작동을 제어할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 광원부는 f(주파수)에서 여기되고, 상기 신호 검출부는 4f에서 트리거되며, 상기 제어부에 의해 상기 광원부가 위상 로크될(phase locked) 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 신호 검출부는 90°의 위상차를 갖는 4개의 기본 신호 데이터를 축적하고, 상기 4개의 기본 신호 데이터로부터 아래 수식에 의해 최종 신호가 도출되며,
Figure pat00001
Figure pat00002
이때, A는 최종 신호의 세기이고,
Φ는 최종 신호의 위상이고,
I0°는 위상 0°에서 신호의 세기이고,
I90°는 위상 90°에서 신호의 세기이고,
I180°는 위상 180°에서 신호의 세기이고,
I270°는 위상 270°에서 신호의 세기일 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부는 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 사용자 인터페이스에 입력된 광의 색상, 농도 또는 파장에 따라서 상기 제어부에서 상기 RGB LED에 대한 작동 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 제어부는 사용자 인터페이스를 포함하고, 상기 사용자 인터페이스에 입력된 광의 색상, 농도 또는 파장에 따라서 상기 제어부에서 상기 RGB LED에 대한 작동 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 사용자 인터페이스는 복수 개의 버튼으로 마련되고, 상기 복수 개의 버튼은, 사용자에 의해서 광의 색상, 농도 또는 파장이 선택되는 제1 버튼; 및 사용자에 의해서 로크 인 기능이 선택되는 제2 버튼;을 포함하고, 상기 제2 버튼에 의해서 로크 인 기능이 선택적으로 실행될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 샘플 내에는 형광 물질이 포함되며, 상기 광원부에서 방출된 광에 의해 상기 형광 물질이 여기되어, 상기 신호 검출부에서 상기 여기된 형광 물질에 대한 이미지 신호가 획득될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 신호 검출부는 상기 샘플 수용부의 하부에 배치되고, 상기 신호 검출부는 USB 현미경 또는 CMOS 카메라로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 미세유체 및 조직에 관련된 진단 영상을 획득할 수 있고, 다채널 미세 형광 신호를 측정 및 영상화할 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 저배율에서부터 고배율까지 영상화가 가능하고, RGB LED를 이용하여 특정 파장의 광을 발생시킬 수 있으며, 광이 신호 감쇠 없이 샘플에 전달되어 높은 신호를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 무선 송수신 장비와 접목하여 원격 영상 전송 및 데이터 획득이 가능하기에 원격지의 검체 분석 및 진료방향성 설정에 도움이 될 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 광원 및 신호 검출부의 동기화가 가능하고, 신호 동기화를 통해서 신호를 증폭시키면서 노이즈를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, RGB LED에서 개별적으로 광의 농도가 조절되고, 개별적으로 농도가 조절된 광의 조합에 의해, 광원부에서 방출되는 광의 색상, 농도 또는 파장이 제어될 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 소형화되어 이동성이 향상되고 분리 및 조립이 편리할 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, 생물학, 진단, 바이오 센서, 나노, 검사, 특히 원격 의료 분야 또는 모바일 의료 서비스에 적용 가능하여, 조기 진단 가능하고 진단 비용 또는 의료 비용을 절감할 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 시스템에 의하면, RGB LED를 이용하여 65535가지의 컬러 표현이 가능하고, 200배까지 줌 가능하여, 100배 이상 신호를 증가시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 현미경 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 제어부에 의한 RGB LED의 농도를 조절하는 모습을 도시한다.
도 3은 CIE 색채도표를 도시한다.
도 4는 제어부에 의한 로크 인(lock in) 기능을 개략적으로 도시한다.
도 5(a) 및 (b)는 기존 현미경 시스템과 일 실시예에 따른 현미경 시스템에서 획득된 신호에 대한 데이터이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 현미경 시스템을 개략적으로 도시하고, 도 2는 제어부에 의한 RGB LED의 농도를 조절하는 모습을 도시하고, 도 3은 CIE 색채도표를 도시하고, 도 4는 제어부에 의한 로크 인(lock in) 기능을 개략적으로 도시하고, 도 5(a) 및 (b)는 기존 현미경 시스템과 일 실시예에 따른 현미경 시스템에서 획득된 신호에 대한 데이터이다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 현미경 시스템(10)은 샘플 수용부(100), 광원부(200), 필터부(미도시), 신호 검출부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
상기 샘플 수용부(100)는 샘플(A)이 수용될 수 있다.
이하에서는 샘플(A)이 유체소자 상에 로딩되고, 샘플(A) 내에 450 내지 700nm 파장의 형광 물질이 포함되며, 유체소자가 샘플 수용부(100) 내에 수용된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
예를 들어, 샘플 수용부(100)는 챔버 커버(102) 및 슬라이드 데크(104)를 포함할 수 있다.
상기 챔버 커버(102)는 샘플 수용부(100)를 암실로 구성하기 위한 것으로서, 광원부(200)에서 방출된 광이 외부에 노출되거나 외부로부터의 광이 유입됨으로써 발생될 수 있는 노이즈를 방지할 수 있다.
상기 챔버 커버(102)의 하단에는 슬라이드 데크(104)가 결합 또는 분리되도록 연결될 수 있다.
상기 슬라이드 데크(104) 상에 샘플(A)이 지지될 수 있으며, 슬라이드 데크(104)에 의해 샘플 수용부(100) 내 샘플(A)의 교체를 용이하게 수행할 수 있다.
전술된 샘플 수용부(100) 내에는 광원부(200)가 배치될 수 있다.
예를 들어, 광원부(200)는 슬라이드 데크(104)의 상부 내측면에 장착될 수 있으며, 샘플(A)에 대하여 광을 방출할 수 있다면 광원부(200)의 장착 위치는 어느 곳이든지 가능하다.
상기 광원부(200)는 RGB LED, 즉, RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED로 마련될 수 있다. 이는 광원부(200)에 의해 신호 검출부(300)에서 획득된 신호가 다채널로 구성될 수 있음은 의미한다.
이때, 광원부(200)는 샘플(A)에 대하여 광을 방출하여, 샘플(A) 내에 포함된 형광 물질을 여기시킬 수 있다.
또한, RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED의 개별적 작동 제어를 통해서 광원부(200)에서 방출되는 광의 색상, 농도 또는 파장이 제어될 수 있는데, 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명된다.
한편, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 광원부(200) 및 샘플(A) 사이에는 필터부가 배치될 수 있다.
상기 필터부는 예를 들어 저가의 종이 재질의 필터(bandpass sheet filter)로 마련될 수 있으며, 광원부(200)에서 방출된 광에서 소정 파장 영역의 광을 여과시킬 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
또한, 필터부는 샘플(A) 및 신호 검출부(300) 사이에 배치되어, 광원부(200)에서 방출된 광에 의해 샘플(A)에서 발생된 신호 중에서 소정 파장 영역의 신호를 여과시켜 신호 검출부(300)에 전달할 수 있다.
이와 같이 필터부에 의해서 신호 검출부(300)에서 샘플(A)에 대한 파장별 신호가 개별적으로 검출될 수 있다.
예를 들어, 필터부에 의해서 500nm 파장, 600nm 파장 및 700nm 파장의 광에 대하여 샘플(A)에서 발생된 여기 신호가 신호 검출부(300)에서 개별적으로 검출될 수 있다.
상기 샘플 수용부(100)의 하부에는 신호 검출부(300)가 배치될 수 있다.
상기 신호 검출부(300)는 예를 들어 USB 현미경 또는 CMOS 카메라(302), 및 USB 현미경 또는 CMOS 카메라(302)을 고정시키기 위한 홀더(304)를 포함할 수 있다.
또한, 신호 검출부(300)는 광원부(200)에서 방출된 광에 의해 샘플(A)에서 발생된 신호를 검출할 수 있다.
예를 들어, 전술된 바와 같이 샘플(A) 내에 형광 물질이 포함된 경우, 광원부(200)에서 방출된 광에 의해 형광 물질이 여기되고, 신호 검출부(300)에서 여기된 형광 물질에 대한 이미지 신호가 획득될 수 있다.
한편, 광원부(200) 또는 신호 검출부(300)에는 제어부(400)가 연결될 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)는 아두이노 보드와 같은 마이크로컨트롤러 또는 함수 발생기(function generator)로 마련될 수 있으며, 광원부(200) 또는 신호 검출부(300)의 작동을 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제어부(400)는 광원부(200)에 연결되어 광원부(200)의 작동을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED에서 방출되는 광의 농도를 개별적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED는 각각 0-255까지 광의 농도가 조절될 수 있다.
이와 같이 RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED에서 개별적으로 광의 농도가 조절된 다음에, 개별적으로 농도가 조절된 광의 조합에 의해서, 특히 도 3에 도시된 바와 같이 광원부(200)에서 방출되는 광의 색상이 최대 65535개로 표현될 수 있다.
다시 말해서, RED LED, GREEN LED 및 BLUE LED에서 방출되는 광의 제어를 통해서 보다 다양한 색상 또는 농도의 광을 광원부(200)로부터 방출시킬 수 있으며, 이는 보다 다양한 파장의 광을 광원부(200)로부터 방출시킬 수 있음을 의미할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하여, 제어부(400)는 사용자 인터페이스(402)를 포함하고, 사용자 인터페이스(402)에 입력된 광의 색상, 농도 또는 파장에 따라서 제어부(400)에서 RGB LED에 대한 개별적인 작동 제어 신호를 발생시킬 수 있으므로, 광원부(200)의 작동 제어가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또는, 사용자 인터페이스(402)는 예를 들어 복수 개의 버튼으로 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 버튼은 사용자에 의해서 광의 색상, 밝기, 농도, 또는 파장이 선택되는 제1 버튼 및 사용자에 의해서 로크 인 기능이 선택되는 제2 버튼을 포함할 수 있다. 이에 의해서 미세한 샘플 검사 시에 사용자 선택에 의해서 로크 인 기능이 수행되어, 로크 인 모드에서 검사가 수행될 수 있고, 경우에 따라서 로크 인 기능이 수행되지 않을 수 있다.
또한, 제어부(400)는 광원부(200) 및 신호 검출부(300) 사이에 전기적으로 연결되어, 광원부(200) 및 신호 검출부(300)의 작동을 동기화시킬 수 있다.
이때, 제어부(400)는 로크 인(lock in) 기능에 의해 상기 광원부(200) 및 신호 검출부(300)의 작동을 동기화시킬 수 있다.
일반적으로 로크 인(lock in) 기능은 펄스 또는 변조 신호를 사용하여 위상 변화를 추출하는 것으로, 예를 들어 적외선 카메라와 외부 자극원을 활용하여 건축물 또는 대상체의 내부 결함을 검출하는 비파괴 검사에서 많이 사용되는 기능이다.
특히, 도 4를 참조하여, 제어부(400)는 광원부(200) 및 신호 검출부(300)가 1:4의 비율로 동기화 구동되도록 광원부(200) 및 신호 검출부(300)의 작동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(400)에 의해서 광원부(200)는 f(주파수)에서 여기되고, 신호 검출부(300)는 4f에서 트리거될 수 있으며, 광원부(200)가 위상 로크될(phase locked) 수 있다.
이때, 신호 검출부(300)는 90°의 위상차를 갖는 4개의 기본 신호 데이터, 예를 들어 기본 이미지 데이터를 축적하고, 4개의 기본 신호 데이터로부터 최종 신호, 예를 들어 최종 이미지를 도출할 수 있다.
구체적으로 다음의 수식에 의해서 최종 신호에 대한 정보가 도출될 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
이때, Ideg 식은 위상 별 획득한 배경영상 F(t)와 파장변조 반응에 대한 영상 K(t)에 대해 획득한 시간으로 적분하고 평균화하여 결과를 획득하기 위한 공식이다.
구체적으로, A는 최종 신호의 세기이고,
Φ는 최종 신호의 위상이고,
I0°는 위상 0°에서 신호의 세기이고,
I90°는 위상 90°에서 신호의 세기이고,
I180°는 위상 180°에서 신호의 세기이고,
I270°는 위상 270°에서 신호의 세기가 될 수 있다.
특히, 도 5(a) 및 (b)를 참조하여, 도 5(a)에 도시된 것으로부터 기존의 현미경 시스템에서 획득된 신호를 확인할 수 있고, 도 5(b)에 도시된 것으로부터 일 실시예에 따른 현미경 시스템(10)에서 획득된 신호를 확인할 수 있으며, 일 실시예에 따른 현미경 시스템(10)에서 신호를 대략 100배 정도 증폭시킬 수 있다.
이와 같이 광원부(200) 및 신호 검출부(300)의 동기화 작동에 의해 90°의 위상차를 갖는 4개의 기본 신호 데이터로부터 최종 신호를 도출함으로써, 샘플 내에 형광 물질이 소량 포함된 경우에도 샘플(A)로부터 발생된 신호를 대략 100배 정도 증폭시킬 수 있으며, 1 내지 200배 정도의 줌이 가능하여 미세 영상의 측정이 가능할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 현미경 시스템
100: 샘플 수용부
200: 광원부
300: 신호 검출부
400: 제어부

Claims (9)

  1. 샘플을 지지하는 샘플 수용부;
    상기 샘플 수용부 내에 배치되어, 상기 샘플에 대하여 광을 방출하는 광원부;
    상기 광원부에서 방출된 광에 의해 상기 샘플에서 발생된 신호를 검출하는 신호 검출부; 및
    상기 광원부 또는 상기 신호 검출부의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 광원부는 RGB LED를 포함하고,
    상기 RGB LED에 의해서 상기 신호 검출부에서 상기 샘플에 대한 파장별 신호가 독립적으로 검출되고,
    상기 제어부는 로크 인(lock in) 기능에 의해 상기 광원부 및 상기 신호 검출부의 작동을 동기화시키는, 현미경 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 RGB LED에서 개별적으로 광의 농도가 조절되고 상기 개별적으로 농도가 조절된 광의 조합에 의해, 상기 광원부에서 방출되는 광의 색상, 농도 또는 파장이 제어되는, 현미경 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광원부 및 상기 신호 검출부가 1:4의 비율로 동기화 구동되도록 상기 광원부 및 상기 신호 검출부의 작동을 제어하는, 현미경 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광원부는 f(주파수)에서 여기되고,
    상기 신호 검출부는 4f에서 트리거되며,
    상기 제어부에 의해 상기 광원부가 위상 로크되는(phase locked), 현미경 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 검출부는 90°의 위상차를 갖는 4개의 기본 신호 데이터를 축적하고, 상기 4개의 기본 신호 데이터로부터 아래 수식에 의해 최종 신호가 도출되며,
    Figure pat00007

    Figure pat00008

    이때, A는 최종 신호의 세기이고,
    Φ는 최종 신호의 위상이고,
    I0°는 위상 0°에서 신호의 세기이고,
    I90°는 위상 90°에서 신호의 세기이고,
    I180°는 위상 180°에서 신호의 세기이고,
    I270°는 위상 270°에서 신호의 세기인, 현미경 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자 인터페이스를 포함하고,
    상기 사용자 인터페이스에 입력된 광의 색상, 농도 또는 파장에 따라서 상기 제어부에서 상기 RGB LED에 대한 작동 제어 신호를 발생시키는, 현미경 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사용자 인터페이스는 복수 개의 버튼으로 마련되고,
    상기 복수 개의 버튼은,
    사용자에 의해서 광의 색상, 농도 또는 파장이 선택되는 제1 버튼; 및
    사용자에 의해서 로크 인 기능이 선택되는 제2 버튼;
    을 포함하고,
    상기 제2 버튼에 의해서 로크 인 기능이 선택적으로 실행되는, 현미경 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 내에는 형광 물질이 포함되며,
    상기 광원부에서 방출된 광에 의해 상기 형광 물질이 여기되어, 상기 신호 검출부에서 상기 여기된 형광 물질에 대한 이미지 신호가 획득되는, 현미경 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호 검출부는 상기 샘플 수용부의 하부에 배치되고,
    상기 신호 검출부는 USB 현미경 또는 CMOS 카메라로 마련되는, 현미경 시스템.
KR1020170147952A 2017-11-08 2017-11-08 현미경 시스템 KR101987548B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170147952A KR101987548B1 (ko) 2017-11-08 2017-11-08 현미경 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170147952A KR101987548B1 (ko) 2017-11-08 2017-11-08 현미경 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190052336A true KR20190052336A (ko) 2019-05-16
KR101987548B1 KR101987548B1 (ko) 2019-06-10

Family

ID=66672224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170147952A KR101987548B1 (ko) 2017-11-08 2017-11-08 현미경 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101987548B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009115613A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hitachi High-Tech Control Systems Corp 異物検査装置
KR20090061007A (ko) * 2006-10-06 2009-06-15 가부시키가이샤 시세이도 자외선 검출장치 및 자외선 방어효과의 평가장치
KR20160108644A (ko) * 2015-03-04 2016-09-20 주식회사 에이치비테크놀러지 디바이스 결함 검출장치
KR20170055973A (ko) * 2014-09-16 2017-05-22 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 형광 물질로 염색한 후 자외선 여기 하에서 형광 현미경을 사용하여 조직의 영상화의 깊이를 제어하는 시스템 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090061007A (ko) * 2006-10-06 2009-06-15 가부시키가이샤 시세이도 자외선 검출장치 및 자외선 방어효과의 평가장치
JP2009115613A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Hitachi High-Tech Control Systems Corp 異物検査装置
KR20170055973A (ko) * 2014-09-16 2017-05-22 로렌스 리버모어 내쇼날 시큐리티, 엘엘시 형광 물질로 염색한 후 자외선 여기 하에서 형광 현미경을 사용하여 조직의 영상화의 깊이를 제어하는 시스템 및 방법
KR20160108644A (ko) * 2015-03-04 2016-09-20 주식회사 에이치비테크놀러지 디바이스 결함 검출장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101987548B1 (ko) 2019-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10111614B2 (en) Apparatus and method for detecting NIR fluorescence at sentinel lymph node
US10165972B2 (en) Apparatus and method for detecting NIR fluorescence at sentinel lymph node
JP5432793B2 (ja) 蛍光内視鏡装置
US10215632B2 (en) Method and apparatus for spectral reflectance imaging using digital cameras
CA2527205A1 (en) Methods and apparatus for fluorescence imaging using multiple excitation-emission pairs and simultaneous multi-channel image detection
JP2006525494A (ja) リアルタイムの同時的マルチモードイメージングとその分光学的用途
WO2007074923A1 (ja) 発光測定装置並びに発光測定方法
EP3986229A1 (en) Pulsed illumination in a hyperspectral, fluorescence, and laser mapping imaging system
US11949974B2 (en) Controlling integral energy of a laser pulse in a fluorescence imaging system
US20150025391A1 (en) Tissue Fluorescence Monitor With Ambient Light Rejection
EP2888989A1 (en) Switching between white light imaging and excitation light imaging leaving last video frame displayed
US11516387B2 (en) Image synchronization without input clock and data transmission clock in a pulsed hyperspectral, fluorescence, and laser mapping imaging system
EP3431966B1 (en) Display device for photometric analyzer
EP2405256B1 (en) Quantitative in vivo lifetime imaging using a time-domain platform with a supercontinuum tunable laser for extended spectral coverage
KR101987548B1 (ko) 현미경 시스템
CN110338814A (zh) 可同步获取生物组织多种图像的装置和方法
JP2013003386A (ja) 撮像装置およびバーチャルスライド装置
JP7501364B2 (ja) 分光イメージング装置および蛍光観察装置
EP3928682A1 (en) Light source device, medical observation system, adjustment device, illumination method, adjustment method, and program
JP2011200330A (ja) 蛍光内視鏡装置
JP2003240638A (ja) 検査装置
JP2001314366A (ja) 蛍光画像表示方法および装置
Bartczak et al. Spectral video in image-guided microsurgical applications: Integrating imaging technology into the clinical environment and ergonomic considerations
CN104274156B (zh) 用于检测前哨淋巴结处的nir荧光的设备和方法
Engineers This document is published in

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant