KR20230028754A

KR20230028754A - 동시 근적외선 광 및 가시 광 이미징을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20230028754A
Application number: KR1020237001466A
Authority: KR
Inventors: 제프리 페리; 데이비드 키틀; 줄리아 노박; 테리 디 콜러; 데니스 밀러
Original assignee: 블레이즈 바이오사이언스 인코포레이티드
Priority date: 2020-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-03-02
Also published as: TW202217280A; WO2021263159A1; IL298749A; EP4172600A1; JP2023531719A; CN116034301A; CA3176009A1; AU2021297347A1

Abstract

샘플의 동시 근적외선 광 또는 적외선 및 가시 광 이미징을 위한 이미징 시스템 및 방법이 본원에 개시되며, 이는 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 이미지를 형성하는 검출기; 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 근적외선 또는 적외선 광을 방출하도록 구성된 광원; 및 근적외선 또는 적외선 광을 샘플을 향해 지향시키고 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 검출기 상에 형성하도록 배열된 복수의 광학기기- 고스팅, 음영 및 모션 아티팩트를 감소시키는 방법을 포함함 -를 포함한다.

Description

동시 근적외선 광 및 가시 광 이미징을 위한 시스템 및 방법

세포, 나노입자, 소분자 및 펩티드와 같은 다른 구조에 태깅된 형광 분자의 사용을 포함하는 형광은 의료 이미징에서의 기관, 기관 하부구조, 조직 및 잠재적으로 세포 식별에 유용하다. 예를 들어, 형광 염료는 가시 파장(예를 들어, 청색, 녹색, 황색, 적색) 및/또는 적외선, 자외선 또는 근적외선 파장을 방출한다. 가시 광 형광은 일반적으로 육안으로 검출되지만, 적외선(IR) 광 및 근적외선(NIR) 광의 검출은 전형적으로 관찰을 위한 추가적인 기기를 요구한다. 적외선 및 근적외선은 의료 이미징을 위한 유익한 파장 범위이다. 적외선, 근적외선 및 장파장 가시 광의 이점은 일반적으로 증가된 침투 깊이, 상당한 고유 형광의 부재, 혈액(헤모글로빈) 또는 물에 의한 낮은 흡수에 관련된다. 의료 응용에서, 외과의사가 예를 들어, 적외선 형광단으로 태깅된 조직을 조작할 수 있고 이미징 양식간에 스위칭할 필요없이 매끄럽게 이를 수행할 수 있으므로, 가시 및 적외선 또는 근적외선 이미지 둘 모두를 동시에 이미징할 수 있는 이미징 시스템이 유리하다.

또한, 조직으로부터의 형광을 이미징하기 위해, 이미징 시스템은, 예를 들어, 조직에 부착되거나 조직에 의해 흡수된 형광 염료로부터 소량의 형광을 검출하는 능력 및 감도를 가질 필요가 있을 것이다. 전통적으로, 적외선 형광 시스템은 염료를 여기시키기 위해 전통적인 할로겐 광원을 사용하면서, 적외선 광을 검출하기 위해 민감한 센서를 사용해 왔다. 이러한 종래의 기기는 이러한 적외선 광원으로부터 이미지를 생성하지만, 감도는 종종 여기 파장 주변의 더 낮은 에너지의 광원뿐만 아니라 비효율적인 할로겐 또는 광대역 조명으로 인해 이상적이지 않고, 비효율적이고 최적이 아닌 적외선 이미지를 초래한다. 더 높은 흡수를 달성하고 그 결과 적외선 또는 근적외선 염료의 형광을 증가시키기 위해 레이저가 사용되었지만, 생성된 이미지는 종종 적어도 일부 경우에서 이상적이지 않다.

본 개시내용은 종래의 시스템에서의 문제 중 적어도 일부를 해결하는 형광 및 가시 광 이미징을 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 본원에 개시된 시스템 및 방법은 인지할 수 없는 지연을 갖는 가시 및 형광 이미지를 생성시켜 조합시키고, 높은 형광 감도를 제공하며, 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시키고, 수술 현미경에서의 사용의 용이성을 개선시킬 수 있다. 시스템 및 방법은 독립형 이미징 디바이스, 또는 수술 현미경, 외시경, 또는 수술 로봇과 같은 수술 기기와의 조합에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 여기 광은 샘플로부터 수신된 형광 광과 동축으로 샘플로 지향되며, 이는 음영을 감소시키고 형광 마커로 태깅된 조직이 적절히 식별되는 것을 보장하는 것을 돕는다. 일부 실시예에서, 가시 광 이미징 광학기기(visible light imaging optics)의 관찰 축은 광학기기와 이미징된 조직 사이에 연장되는 거리의 범위에 걸쳐 형광 이미지 및 가시 이미지의 정합을 개선시키기 위해 여기 광 및 형광 광 축과 동축이다. 시스템 및 방법은 가시 광을 아이피스를 향해 투과시키고 형광 광을 검출기를 향해 반사하는 빔 분할기를 포함하고, 여기서 가시 광의 일부는 반사된 광으로 가시 이미지를 생성하기 위해 검출기를 향해 반사된다. 형광 이미지와의 조합을 위해 가시 광 이미지가 검출기로 생성되고 있는 동안 외과의사와 같은 사용자가 접안경을 통해 조직을 쉽게 관찰하도록, 반사된 가시 광의 양은 투과된 광보다 훨씬 더 적다. 일부 실시예에서, 여기 광 및 형광 광은 가시 이미지를 생성하는 데 사용되는 광과 비교하여 조직 내로의 증가된 침투 깊이를 제공하기 위해 약 650 nm보다 더 긴 파장을 갖는 광을 포함한다.

일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 조명원- 그 중 하나 이상은 기기에 의해 제어되는 가시 광 조명을 갖거나 갖지 않는 협대역 레이저(들)임 -, 타겟을 조명하는 광학기기 세트, 생성된 형광을 수집하는 광학기기 세트, 레이저 조명 광을 제거하는 필터, 및 형광 및 가시 광을 캡처하는 하나 이상의 센서를 포함한다.

일 양태에서, 샘플을 이미징하기 위한 이미징 시스템이 본원에 개시되며, 이 이미징 시스템은 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 이미지를 형성하는 검출기; 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 여기 광을 방출하도록 구성된 광원; 및 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 검출기 상에 형성하기 위해 여기 광을 샘플을 향해 지향시키고 샘플로부터 형광 광 및 가시 광을 수신하도록 배열된 복수의 광학기기를 포함하고, 여기서 여기 광은 음영을 감소시키기 위해 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축으로 샘플로 지향된다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 광을 포함하고 선택적으로 적외선 광은 근적외선 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 적외선 광 및 가시 광을 검출기를 향해 지향시키기 위한 이색 단파장 통과 빔 분할기를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출기는 복수의 검출기를 포함하고, 선택적으로 가시 이미지는 컬러 이미지를 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 검출기는 컬러 이미지를 생성하는 제1 검출기 및 적외선 이미지를 생성하는 제2 검출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 본원의 이미징 시스템은 샘플의 합성 이미지를 생성하기 위한 명령어로 구성된 ASIC 또는 프로세서를 더 포함하며, 합성 이미지는 샘플로부터의 가시 이미지와 오버레이된 형광 이미지를 포함한다. 일부 실시예에서, 광원은 레이저 또는 협대역 광원; 레이저 또는 협대역 광원에 결합된 광학 광 가이드; 광 가이드가 종결되는 시준 렌즈; 레이저 클린업 필터; 유전체 미러; 확산기; 홀; 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 협대역 광원은 700 nm 내지 800 nm, 650 내지 900 nm, 또는 700 nm 내지 900 nm의 범위 내의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 650 nm 내지 4000 nm, 또는 700 nm 내지 3000 nm의 범위 내의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 파장은 750 nm 내지 950 nm, 760 nm 내지 825 nm, 775 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 795 nm, 785 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 790 nm, 785 nm 내지 792 nm, 790 nm 내지 795 nm, 또는 785 nm을 포함한다. 일부 실시예에서, 시준 렌즈는 광학 광 가이드로부터 투과된 광을 시준하여, 시준된 광을 발생하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 광섬유 케이블, 액체 또는 고체/플라스틱 광 가이드, 액체 광 가이드, 도파관, 또는 적외선 또는 근적외선 광을 투과시킬 수 있는 임의의 다른 광 가이드이다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 적외선 광의 대역폭을 감소시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 유전체 미러의 입사광 및 반사된 광이 약 90 도의 교차 각도를 갖도록 적외선 광을 반사하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 유전체 미러의 입사광 및 반사된 광이 약 60 내지 약 120 도의 교차 각도가 되도록 적외선 광을 반사하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 확산기는 적외선 광을 하나 이상의 계산된 각도로 확산시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 계산 각도는 30 도 내지 150 도의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 홀은 적외선 광의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된다. 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적외선 광에 의한 여기는 샘플로부터 수집된 형광 또는 가시 광에 실질적으로 동축이다. 일부 실시예에서, 홀은 근적외선 미러에 있다. 일부 실시예에서, 홀은 현미경의 시야 내에서 샘플의 고르게 분포된 조명을 가능하게 하는 형상 및 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 이색 단파장 통과 빔 분할기를 포함하고, 이색 단파장 통과 빔 분할기는 하나 이상의 지정된 입사각에서 90% 내지 95% 효율로 700 nm 이하의 파장을 갖는 광을 통과시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(8)는 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장만이 통과하게 한다. 일부 실시예에서, 가시 광은 현미경, 내시경, 외시경, 수술 로봇, 또는 이미징 시스템 외부의 수술실 조명으로부터 지향된다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 이차 이색 단파장 통과 빔 분할기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 본원의 이미징 시스템은 이색 장파장 통과 빔 분할기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 적외선 광은 적외선 광학 경로를 따라 샘플에 전달되고 샘플로부터 수신된 형광 광은 형광 광학 경로를 따라 수신되고, 형광 광학 경로는 빔 분할기에서 적외선 광학 경로와 중첩된다. 일부 실시예에서, 적외선 광학 경로 및 형광 광학 경로는 실질적으로 동축이다. 일부 실시예에서, 실질적으로 동축은 20 도, 15 도, 10 도, 5 도, 2 도, 또는 1 도 미만인 2개의 광학 경로의 교차 각도를 포함한다.

다른 양태에서, 샘플을 이미징하는 방법이 본원에 개시되며, 이는 광원에 의해, 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 적외선 또는 근적외선 광을 방출하는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 적외선 또는 근적외선 광을 샘플로 지향시키는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 검출기에서 샘플로부터의 형광을 수신하는 단계- 적외선 또는 근적외선 광은 음영을 감소시키기 위해 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축으로 샘플로 지향됨 -; 및 검출기 상에 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 본원의 방법은 본원에 개시된 이미징 시스템을 사용하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 샘플은 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포이다. 일부 실시예에서, 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포를 이미징하는 방법은 본원에서 이미징 시스템으로 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포를 이미징하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 검출하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 피험체(subject)에 대해 수술을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 암을 치료하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 제거하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 외과적 제거 후 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 이미징하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 검출은 형광 이미징을 사용하여 수행된다. 일부 실시예에서, 형광 이미징은 검출가능한 작용제를 검출하고, 검출가능한 작용제는 염료, 형광단, 형광 비오틴 화합물, 발광 화합물, 또는 화학발광 화합물을 포함한다.

또 다른 양태에서, 그를 필요로 하는 피험체를 치료 또는 검출하는 방법이 본원에 개시되며, 이 방법은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제(imaging agent)를 투여하는 단계를 포함하고, 여기서 동반 진단제 또는 영상화제는 본원에 설명되는 시스템 및 방법에 의해 검출된다. 다른 실시예에서, 동반 진단제를 투여하는 방법은 본원에 설명된 시스템을 사용하는 다양한 방법 중 어느 하나의 방법을 포함한다. 다른 실시예에서, 진단제 또는 영상화제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 형광단, 영상화제, 감광제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템은 X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 유동 세포계측법, 의료 사진, 핵 의학 기능 이미징 기술, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT), 수술 기기, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 또는 수술 로봇을 포함하는 방사선학 또는 형광을 통합한다. 다른 실시예에서, 시스템 및 방법은 치료제를 검출하거나 작용제의 안전 및 생리학적 효과를 평가하는 데 사용된다. 또 다른 실시예에서, 시스템 및 방법에 의해 검출된 안전성 및 생리학적 효과는 작용제의 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 및/또는 조직 내의 농도의 측정, 치료 윈도우의 평가, 범위 및 최적화이다.

다른 실시예에서, 본 개시내용의 방법은 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇과 조합되거나 그에 통합된다. 일부 양태에서, 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇 중 적어도 하나는 KINEVO 시스템(예를 들어, KINEVO 900), QEVO 시스템, CONVIVO 시스템, OMPI PENTERO 시스템(예를 들어, PENTERO 900, PENTERO 800), INFRARED 800 시스템, FLOW 800 시스템, YELLOW 560 시스템, BLUE 400 시스템, OMPI LUMERIA 시스템 OMPI Vario 시스템(예를 들어, OMPI Vario 및 OMPI VARIO 700), OMPI Pico 시스템, OPMI Sensera, OPMI Movena, OPMI 1 FC, EXTARO 300, TREMON 3DHD 시스템, CIRRUS 시스템(예를 들어, CIRRUS 6000 및 CIRRUS HD-OCT), CLARUS 시스템(예를 들어, CLARUS 500 및 CLARUS 700), PRIMUS 200, PLEX Elite 9000, AngioPlex, VISUCAM 524, VISUSCOUT 100, ARTEVO 800(및 Carl Zeiss A/G로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시스템, 및 수술 로봇 시스템); PROVido 시스템, ARvido 시스템, GLOW 800 시스템, Leica ARveo 시스템, Leica M530 시스템(예를 들어, Leica M530 OHX, Leica M530 OH6), Leica M720 시스템(예를 들어, Leica M720 OHX5), Leica M525 시스템(예를 들어, Leica M525 F50, Leica M525 F40, Leica M525 F20, Leica M525 OH4), Leica M844 시스템, Leica HD C100 시스템, Leica FL 시스템(예를 들어, Leica FL560, Leica FL400, Leica FL800), Leica DI C500, Leica ULT500, Leica Rotatable Beam Splitter, Leica M651 MSD, LIGHTENING, Leica TCS 및 SP8 시스템(예를 들어, Leica TCS SP8, SP8 FALCON, SP8 DIVE, Leica TCS SP8 STED, Leica TCS SP8 DLS, Leica TCS SP8 X, Leica TCS SP8 CARS, Leica TCS SPE), Leica HyD, Leica HCS A, Leica DCM8, Leica EnFocus, Leica Proveo 8, Leica Envisu C2300, Leica PROvido, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 레이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems) 또는 레이카 바이오시스템즈(Leica Biosystems)로부터의 수술 로봇 시스템; 해그-스트레이트(Haag-Streit) 5-1000 시스템, 해그-스트레이트 3-1000 시스템, 해그-스트레이트 HI-R NEO 900, 해그-스트레이트 알레그라(Haag-Streit Allegra) 900, 해그-스트레이트 알레그라 90, 해그-스트레이트 EIBOS 2, 및 해그-스트레이트로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 및 수술 로봇 시스템; 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 다 빈치(da Vinci) 수술 로봇 시스템, 및 인튜이티브 서지컬로부터의 임의의 다른 수술용 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 하이델버그 엔지니어링 스페트럴리스(Heidelberg Engineering Spectralis) OCT 시스템, 및 하이델버그 엔지니어링으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Topcon 3D OCT 2000, DRI OCT Triton, TRC 시스템(예를 들어, TRC 50DX, TRC-NW8, TRC-NW8F, TRC-NW8F Plus, TRC-NW400), IMAGEnet Stingray 시스템(예를 들어, Stingray, Stingray Pike, Stingray Nikon), IMAGEnet Pike 시스템(예를 들어, Pike, Pike Nikon), 및 탑콘(Topcon)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 캐논(Canon)의 캐논 CX-1, CR-2 AF, CR-2 PLUS AF, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Welch Allyn 3.5V 시스템(예를 들어, 3.5V, 3.5V Autostep), CenterVue DRS, Insight, PanOptic, RetinaVue 시스템(예를 들어, RetinaVue 100, RetinaVue 700), Elite, Binocular Indirect, PocketScope, Prestige 동축 플러스(coaxial-plus), 및 웰치 알린(Welch Allyn)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 메트로닉 INVOS 시스템, 및 메드트로닉(Medtronic)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 칼 스토르츠(Karl Storz) ENDOCAMELEON, IMAGE1 시스템(예를 들어, OPAL1 NIR 이미징 모듈을 갖거나 갖지 않는 IMAGE1 S, IMAGE1 S 3D), 실버(SILVER) SCOPE 시리즈 기기(예를 들어, 위경, 십이지장경, 결장경) 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 칼 스토르츠로부터의 수술 로봇 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 제공된 다른 양태는 샘플을 이미징하기 위한 이미징 시스템이며, 이는 샘플의 형광 이미지를 형성하고 샘플의 가시 이미지를 형성하도록 구성된 검출기; 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 여기 광을 방출하도록 구성된 광원; 및 복수의 광학기기를 포함하고, 복수의 광학기기는 여기 광을 샘플을 향해 지향시키고; 샘플로부터의 형광 광 및 가시 광을 검출기로 지향시키도록 배열되고; 여기 광 및 형광 광은 실질적으로 동축으로 지향된다.

일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 적외선 광은 근적외선 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 적외선 광 및 가시 광을 검출기를 향해 지향시키기 위한 이색 단파장 통과 빔 분할기를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출기는 복수의 검출기를 포함하고, 가시 이미지는 컬러 이미지를 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 검출기는 컬러 이미지를 생성하는 제1 검출기 및 적외선 이미지를 생성하는 제2 검출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 레이저; 레이저 또는 협대역 광원에 결합된 광학 광 가이드; 광 가이드가 종결되는 시준 렌즈; 레이저 클린업 필터; 유전체 미러; 확산기; 홀; 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 광원은 형광단에 의해 흡수되는 파장을 방출한다. 일부 실시예에서, 광원은 협대역 광원이다.

일부 실시예에서, 협대역 광원은 700 nm 내지 800 nm, 650 내지 900 nm, 700 nm 내지 900 nm, 340 nm 내지 400 nm, 360 내지 420 nm, 380 nm 내지 440 nm, 또는 400 nm 내지 450 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 협대역 광원은 약 300 nm 내지 약 900 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예들에서, 협대역 광원은 약 300 nm 내지 약 350 nm, 약 300 nm 내지 약 400 nm, 약 300 nm 내지 약 450 nm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 300 nm 내지 약 550 nm, 약 300 nm 내지 약 600 nm, 약 300 nm 내지 약 650 nm, 약 300 nm 내지 약 700 nm, 약 300 nm 내지 약 750 nm, 약 300 nm 내지 약 800 nm, 약 300 nm 내지 약 900 nm, 약 350 nm 내지 약 400 nm, 약 350 nm 내지 약 450 nm, 약 350 nm 내지 약 500 nm, 약 350 nm 내지 약 550 nm, 약 350 nm 내지 약 600 nm, 약 350 nm 내지 약 650 nm, 약 350 nm 내지 약 700 nm, 약 350 nm 내지 약 750 nm, 약 350 nm 내지 약 800 nm, 약 350 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 550 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 400 nm 내지 약 650 nm, 약 400 nm 내지 약 700 nm, 약 400 nm 내지 약 750 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 900 nm, 약 450 nm 내지 약 500 nm, 약 450 nm 내지 약 550 nm, 약 450 nm 내지 약 600 nm, 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 450 nm 내지 약 700 nm, 약 450 nm 내지 약 750 nm, 약 450 nm 내지 약 800 nm, 약 450 nm 내지 약 900 nm, 약 500 nm 내지 약 550 nm, 약 500 nm 내지 약 600 nm, 약 500 nm 내지 약 650 nm, 약 500 nm 내지 약 700 nm, 약 500 nm 내지 약 750 nm, 약 500 nm 내지 약 800 nm, 약 500 nm 내지 약 900 nm, 약 550 nm 내지 약 600 nm, 약 550 nm 내지 약 650 nm, 약 550 nm 내지 약 700 nm, 약 550 nm 내지 약 750 nm, 약 550 nm 내지 약 800 nm, 약 550 nm 내지 약 900 nm, 약 600 nm 내지 약 650 nm, 약 600 nm 내지 약 700 nm, 약 600 nm 내지 약 750 nm, 약 600 nm 내지 약 800 nm, 약 600 nm 내지 약 900 nm, 약 650 nm 내지 약 700 nm, 약 650 nm 내지 약 750 nm, 약 650 nm 내지 약 800 nm, 약 650 nm 내지 약 900 nm, 약 700 nm 내지 약 750 nm, 약 700 nm 내지 약 800 nm, 약 700 nm 내지 약 900 nm, 약 750 nm 내지 약 800 nm, 약 750 nm 내지 약 900 nm, 또는 약 800 nm 내지 약 900 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 협대역 광원은 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 또는 약 900 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 협대역 광원은 적어도 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 또는 약 800 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 협대역 광원은 최대 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 또는 약 900 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다.

일부 실시예에서, 협대역 광원은 NIR 카메라에 의해 가시적인 주파수를 갖는 광을 방출하고, 시스템은 광학 광 가이드에 결합된 렌즈를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 레이저는 650 nm 내지 4000 nm, 700 nm 내지 3000 nm, 또는 340 nm 내지 450 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 750 nm 내지 950 nm, 760 nm 825 nm, 775 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 795 nm, 785 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 790 nm, 785 nm 내지 792 nm, 또는 790 nm 내지 795의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 약 300 nm 내지 약 1,000 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 약 300 nm 내지 약 350 nm, 약 300 nm 내지 약 400 nm, 약 300 nm 내지 약 450 nm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 300 nm 내지 약 550 nm, 약 300 nm 내지 약 600 nm, 약 300 nm 내지 약 650 nm, 약 300 nm 내지 약 700 nm, 약 300 nm 내지 약 800 nm, 약 300 nm 내지 약 900 nm, 약 300 nm 내지 약 1,000 nm, 약 350 nm 내지 약 400 nm, 약 350 nm 내지 약 450 nm, 약 350 nm 내지 약 500 nm, 약 350 nm 내지 약 550 nm, 약 350 nm 내지 약 600 nm, 약 350 nm 내지 약 650 nm, 약 350 nm 내지 약 700 nm, 약 350 nm 내지 약 800 nm, 약 350 nm 내지 약 900 nm, 약 350 nm 내지 약 1,000 nm, 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 550 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 400 nm 내지 약 650 nm, 약 400 nm 내지 약 700 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 1,000 nm, 약 450 nm 내지 약 500 nm, 약 450 nm 내지 약 550 nm, 약 450 nm 내지 약 600 nm, 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 450 nm 내지 약 700 nm, 약 450 nm 내지 약 800 nm, 약 450 nm 내지 약 900 nm, 약 450 nm 내지 약 1,000 nm, 약 500 nm 내지 약 550 nm, 약 500 nm 내지 약 600 nm, 약 500 nm 내지 약 650 nm, 약 500 nm 내지 약 700 nm, 약 500 nm 내지 약 800 nm, 약 500 nm 내지 약 900 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 550 nm 내지 약 600 nm, 약 550 nm 내지 약 650 nm, 약 550 nm 내지 약 700 nm, 약 550 nm 내지 약 800 nm, 약 550 nm 내지 약 900 nm, 약 550 nm 내지 약 1,000 nm, 약 600 nm 내지 약 650 nm, 약 600 nm 내지 약 700 nm, 약 600 nm 내지 약 800 nm, 약 600 nm 내지 약 900 nm, 약 600 nm 내지 약 1,000 nm, 약 650 nm 내지 약 700 nm, 약 650 nm 내지 약 800 nm, 약 650 nm 내지 약 900 nm, 약 650 nm 내지 약 1,000 nm, 약 700 nm 내지 약 800 nm, 약 700 nm 내지 약 900 nm, 약 700 nm 내지 약 1,000 nm, 약 800 nm 내지 약 900 nm, 약 800 nm 내지 약 1,000 nm, 또는 약 900 nm 내지 약 1,000 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 또는 약 1,000 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 적어도 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 또는 약 900 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 레이저는 최대 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 또는 약 1,000 nm의 파장을 갖는 광을 생성한다.

일부 실시예에서, 시준 렌즈는 여기 광, 형광 광, 및 가시 광을 시준하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 광섬유 케이블, 고체 광 가이드, 플라스틱 광 가이드, 액체 광 가이드, 도파관, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 여기 광의 대역폭을 감소시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광원은 광대역 광원; 광대역 광원에 결합된 광학 광 가이드; 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 광대역 광원은 하나 이상의 LED, 크세논 전구(Xenon bulb), 할로겐 전구, 하나 이상의 레이저, 태양광, 형광 조명 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 광대역 광원은 가시 파장, 형광단에 의해 흡수된 파장, 또는 둘 모두를 방출한다. 일부 실시예에서, 광대역 광원은 NIR 가메라에 가시적인 주파수를 갖는 광을 방출하고, 시스템은 광학 광 가이드에 결합된 렌즈를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 복수의 광원을 포함하고, 시스템은 복수의 광원을 단일 동축 경로로 조합하도록 다음 중 하나 이상을 더 포함한다: 이색 필터, 이색 미러, 셔터, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 광 감쇠기; 여기 광의 파장 범위에 대한 클린업 필터인 각각의 광원에서의 필터; 여기 광의 파장 범위에 대한 단파장 통과 필터; 광학 광 가이드; 또는 조명 광학기기. 일부 실시예에서, 시스템은 레이저 클린업 필터; 단파장 통과(SP) 미러; 장파장 통과(LP) 미러; 유전체 미러; 확산기; 홀; 또는 이들의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 유전체 미러는 여기 광 및 반사된 여기 광이 약 60 도 내지 약 120 도의 교차 각도를 갖도록 여기 광을 반사시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 여기 광을 반사하여, 여기 광 및 반사된 여기 광이 약 60 도 내지 약 75 도, 약 60 도 내지 약 80 도, 약 60 도 내지 약 85 도, 약 60 도 내지 약 90 도, 약 60 도 내지 약 95 도, 약 60 도 내지 약 100 도, 약 60 도 내지 약 105 도, 약 60 도 내지 약 110 도, 약 60 도 내지 약 115 도, 약 60 도 내지 약 120 도, 약 75 도 내지 약 80 도, 약 75 도 내지 약 85 도, 약 75 도 내지 약 90 도, 약 75 도 내지 약 95 도, 약 75 도 내지 약 100 도, 약 75 도 내지 약 105 도, 약 75 도 내지 약 110 도, 약 75 도 내지 약 115 도, 약 75 도 내지 약 120 도, 약 80 도 내지 약 85 도, 약 80 도 내지 약 90 도, 약 80 도 내지 약 95 도, 약 80 도 내지 약 100 도, 약 80 도 내지 약 105 도, 약 80 도 내지 약 110 도, 약 80 도 내지 약 115 도, 약 80 도 내지 약 120 도, 약 85 도 내지 약 90 도, 약 85 도 내지 약 95 도, 약 85 도 내지 약 100 도, 약 85 도 내지 약 105 도, 약 85 도 내지 약 110 도, 약 85 도 내지 약 115 도, 약 85 도 내지 약 120 도, 약 90 도 내지 약 95 도, 약 90 도 내지 약 100 도, 약 90 도 내지 약 105 도, 약 90 도 내지 약 110 도, 약 90 도 내지 약 115 도, 약 90 도 내지 약 120 도, 약 95 도 내지 약 100 도, 약 95 도 내지 약 105 도, 약 95 도 내지 약 110 도, 약 95 도 내지 약 115 도, 약 95 도 내지 약 120 도, 약 100 도 내지 약 105 도, 약 100 도 내지 약 110 도, 약 100 도 내지 약 115 도, 약 100 도 내지 약 120 도, 약 105 도 내지 약 110 도, 약 105 도 내지 약 115 도, 약 105 도 내지 약 120 도, 약 110 도 내지 약 115 도, 약 110 도 내지 약 120 도, 또는 약 115 도 내지 약 120 도의 교차 각도를 갖게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 여기 광 및 반사된 여기 광이 약 60 도, 약 75 도, 약 80 도, 약 85 도, 약 90 도, 약 95 도, 약 100 도, 약 105 도, 약 110 도, 약 115 도, 또는 약 120 도의 교차 각도를 갖도록 여기 광을 반사하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 여기 광 및 반사된 여기 광이 적어도 약 60 도, 약 75 도, 약 80 도, 약 85 도, 약 90 도, 약 95 도, 약 100 도, 약 105 도, 약 110 도, 또는 약 115 도의 교차 각도를 갖도록 여기 광을 반사하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 유전체 미러는 여기 광 및 반사된 여기 광이 최대 약 75 도, 약 80 도, 약 85 도, 약 90 도, 약 95 도, 약 100 도, 약 105 도, 약 110 도, 약 115 도, 또는 약 120 도의 교차 각도를 갖도록 여기 광을 반사하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 확산기는 여기 광을 확산시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 홀은 여기 광의 적어도 일부를 통과시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 홀은 근적외선 미러에 있다. 일부 실시예에서, 홀은 형상 및 크기를 가지며, 홀의 형상 및 홀의 크기 중 적어도 하나는 현미경의 시야 내에서 샘플의 균일 분포 조명을 허용하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 여기 광은 청색 또는 자외선 광을 포함한다.

일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 10 nm 내지 약 460 nm, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 또는 약 400 nm 내지 약 460 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 약 10 nm 내지 약 500 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 150 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 250 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 350 nm, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 약 10 nm 내지 약 450 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 250 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 50 nm 내지 약 350 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 450 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 150 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 100 nm 내지 약 250 nm, 약 100 nm 내지 약 300 nm, 약 100 nm 내지 약 350 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 약 100 nm 내지 약 450 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 150 nm 내지 약 200 nm, 약 150 nm 내지 약 250 nm, 약 150 nm 내지 약 300 nm, 약 150 nm 내지 약 350 nm, 약 150 nm 내지 약 400 nm, 약 150 nm 내지 약 450 nm, 약 150 nm 내지 약 500 nm, 약 200 nm 내지 약 250 nm, 약 200 nm 내지 약 300 nm, 약 200 nm 내지 약 350 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 200 nm 내지 약 450 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 약 250 nm 내지 약 300 nm, 약 250 nm 내지 약 350 nm, 약 250 nm 내지 약 400 nm, 약 250 nm 내지 약 450 nm, 약 250 nm 내지 약 500 nm, 약 300 nm 내지 약 350 nm, 약 300 nm 내지 약 400 nm, 약 300 nm 내지 약 450 nm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 350 nm 내지 약 400 nm, 약 350 nm 내지 약 450 nm, 약 350 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 또는 약 450 nm 내지 약 500 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 약 10 nm, 약 50 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 또는 약 500 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 적어도 약 10 nm, 약 50 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 또는 약 450 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 청색 또는 자외선 광은 최대 약 50 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 또는 약 500 nm의 파장을 갖는 광을 포함한다.

일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 이색 단파장 통과 빔 분할기를 포함하고, 이색 단파장 통과 빔 분할기는 하나 이상의 지정된 입사각에서 90% 내지 95% 효율로 최대 700 nm의 파장을 갖는 광을 통과시키도록 구성된다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 30 도 내지 150 도의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 약 30 도 내지 약 150 도이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 약 30 도 내지 약 40 도, 약 30 도 내지 약 50 도, 약 30 도 내지 약 60 도, 약 30 도 내지 약 70 도, 약 30 도 내지 약 80 도, 약 30 도 내지 약 90 도, 약 30 도 내지 약 100 도, 약 30 도 내지 약 110 도, 약 30 도 내지 약 120 도, 약 30 도 내지 약 130 도, 약 30 도 내지 약 150 도, 약 40 도 내지 약 50 도, 약 40 도 내지 약 60 도, 약 40 도 내지 약 70 도, 약 40 도 내지 약 80 도, 약 40 도 내지 약 90 도, 약 40 도 내지 약 100 도, 약 40 도 내지 약 110 도, 약 40 도 내지 약 120 도, 약 40 도 내지 약 130 도, 약 40 도 내지 약 150 도, 약 50 도 내지 약 60 도, 약 50 도 내지 약 70 도, 약 50 도 내지 약 80 도, 약 50 도 내지 약 90 도, 약 50 도 내지 약 100 도, 약 50 도 내지 약 110 도, 약 50 도 내지 약 120 도, 약 50 도 내지 약 130 도, 약 50 도 내지 약 150 도, 약 60 도 내지 약 70 도, 약 60 도 내지 약 80 도, 약 60 도 내지 약 90 도, 약 60 도 내지 약 100 도, 약 60 도 내지 약 110 도, 약 60 도 내지 약 120 도, 약 60 도 내지 약 130 도, 약 60 도 내지 약 150 도, 약 70 도 내지 약 80 도, 약 70 도 내지 약 90 도, 약 70 도 내지 약 100 도, 약 70 도 내지 약 110 도, 약 70 도 내지 약 120 도, 약 70 도 내지 약 130 도, 약 70 도 내지 약 150 도, 약 80 도 내지 약 90 도, 약 80 도 내지 약 100 도, 약 80 도 내지 약 110 도, 약 80 도 내지 약 120 도, 약 80 도 내지 약 130 도, 약 80 도 내지 약 150 도, 약 90 도 내지 약 100 도, 약 90 도 내지 약 110 도, 약 90 도 내지 약 120 도, 약 90 도 내지 약 130 도, 약 90 도 내지 약 150 도, 약 100 도 내지 약 110 도, 약 100 도 내지 약 120 도, 약 100 도 내지 약 130 도, 약 100 도 내지 약 150 도, 약 110 도 내지 약 120 도, 약 110 도 내지 약 130 도, 약 110 도 내지 약 150 도, 약 120 도 내지 약 130 도, 약 120 도 내지 약 150 도, 또는 약 130 도 내지 약 150 도이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 약 30 도, 약 40 도, 약 50 도, 약 60 도, 약 70 도, 약 80 도, 약 90 도, 약 100 도, 약 110 도, 약 120 도, 약 130 도, 또는 약 150 도이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 적어도 약 30 도, 약 40 도, 약 50 도, 약 60 도, 약 70 도, 약 80 도, 약 90 도, 약 100 도, 약 110 도, 약 120 도, 또는 약 130 도이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 특정 각도는 최대 약 40 도, 약 50 도, 약 60 도, 약 70 도, 약 80 도, 약 90 도, 약 100 도, 약 110 도, 약 120 도, 약 130 도, 또는 약 150 도이다.

일부 실시예에서, 가시 광은 현미경, 내시경, 외시경, 수술 로봇, 또는 이미징 시스템 외부의 수술실 조명으로부터 지향된다. 일부 실시예에서, 시스템은 이미징 헤드를 현미경 상에 안전하게 로킹하도록 구성되는 로킹 키를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 이차 이색 단파장 통과 빔 분할기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 이색 장파장 통과 빔 분할기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광 및 형광 광은 빔 분할기에서 실질적으로 중첩된다. 일부 실시예에서, 실질적으로 동축은 20 도, 15 도, 10 도, 5 도, 2 도, 또는 1 도 미만인 2개의 광학 경로의 교차 각도를 포함한다. 일부 실시예에서, 본 시스템은 검출기, 광원, 및 복수의 광학기기 중 하나, 2개 또는 그 이상으로부터의 주변 광을 차단하도록 구성된 물리적 감쇠기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 물리적 감쇠기는, 실드, 후드, 슬리브, 광 슈라우드, 또는 배플을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 프로세서를 더 포함하고, ASIC 및 프로세서 중 적어도 하나는 샘플의 합성 이미지를 생성하기 위한 명령어로 구성되며, 합성 이미지는 가시 이미지와 오버레이된 형광 이미지를 포함한다.

본원에 제공된 다른 양태는 샘플을 이미징하기 위한 방법이며, 이는 광원에 의해, 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 적외선 또는 근적외선 광을 방출하는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 적외선 또는 근적외선 광을 샘플로 지향시키는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 검출기에서 샘플로부터의 형광을 수신하는 단계- 적외선 또는 근적외선 광은 음영을 감소시키기 위해 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축으로 샘플로 지향됨 -; 및 검출기 상에 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 본원의 시스템을 사용하여 수행된다. 일부 실시예에서, 샘플은 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포이다.

본원에 제공되는 다른 양태는 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포를 이미징하는 방법이며, 이 방법은 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포를 본원의 시스템으로 이미징하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 검출하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 피험체에 대해 수술을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 수술은 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 제거하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 외과적 제거 후 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 이미징하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 또는 검출은 형광 이미징을 사용하여 수행된다. 일부 실시예에서, 형광 이미징은 검출가능한 작용제를 검출하고, 검출가능한 작용제는 염료, 형광단, 형광 비오틴 화합물, 발광 화합물, 또는 화학발광 화합물을 포함한다. 일부 실시예에서, 검출가능한 작용제는 약 200 mm 내지 약 900 mm의 파장을 흡수한다. 일부 실시예에서, 검출가능한 작용제는 DyLight-680, DyLight-750, VivoTag-750, DyLight-800, IRDye-800, VivoTag-680, Cy5.5, 또는 인도시아닌 그린(indocyanine green)(ICG) 및 전술한 것의 임의의 유도체; 플루오레세인 및 플루오레세인 염료(예를 들어, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4', 5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료(예를 들어, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민(ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민(TMR) 등), 쿠마린 및 쿠마린 염료(예를 들어, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸쿠마린(AMCA) 등), 오레곤 그린 염료(예를 들어, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, SPECTRUM RED, SPECTRUM GREEN, 시아닌 염료(예를 들어, CY-3, Cy-5, CY-3.5, CY-5.5 등), ALEXA FLUOR 염료(예를 들어, ALEXA FLUOR 350, ALEXA FLUOR 488, ALEXA FLUOR 532, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 568, ALEXA FLUOR 594, ALEXA FLUOR 633, ALEXA FLUOR 660, ALEXA FLUOR 680 등), BODIPY 염료(예를 들어, BODIPY FL, BODIPY R6G, BODIPY TMR, BODIPY TR, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665 등), IRDyes(예를 들어, IRD40, IRD 700, IRD 800 등), 7-아미노쿠마린, 디알킬아미노쿠마린 반응성 염료, 6,8-디플루오로-7-히드록시쿠마린 형광단, 히드록시쿠마린 유도체, 알콕시쿠마린 유도체, 숙시미딜 에스테르, 피렌 숙시미딜 에스테르, 피리딜옥사졸 유도체, 아미노나프탈렌계 염료, 댄실 클로라이드, 다폭실 염료, 다폭실 술포닐 클로라이드, 아민-반응성 다폭실 숙시미딜 에스테르, 카르복실산-반응성 다폭실(2-아미노에틸)술폰아미드), 바이메인 염료, 바이메인 메르캅토아세트산, NBD 염료, QsY 35 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 암을 치료하는 단계를 더 포함한다.

본원에 제공된 다른 양태는 동반 진단제, 치료제, 또는 동반 영상화제 중 적어도 하나를 투여하는 단계, 및 본원의 시스템에 의해 적어도 하나의 이러한 작용제를 검출하는 단계를 포함하는 치료 또는 진단 검출 방법이다.

본원에 제공된 다른 양태는 동반 진단제, 감광제, 치료제, 또는 동반 영상화제 중 적어도 하나를 투여하는 단계, 및 본원의 방법에 의해 적어도 하나의 이러한 작용제를 검출하는 단계를 포함하는 치료 또는 진단 검출 방법이다. 일부 실시예에서, 작용제 중 적어도 하나는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 단백질, 펩티드, 나노입자, 소분자, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템 또는 방법은 다음 중 하나 이상을 사용하는 방사선학 또는 형광을 더 포함한다: X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 유동 세포계측, 의료 사진, 핵 의학 기능 이미징 기술, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT), 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합. 일부 실시예에서, 시스템 또는 방법은 하나 이상의 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 형광을 추가로 측정한다. 일부 양태에서, 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇 중 적어도 하나는 KINEVO 시스템(예를 들어, KINEVO 900), QEVO 시스템, CONVIVO 시스템, OMPI PENTERO 시스템(예를 들어, PENTERO 900, PENTERO 800), INFRARED 800 시스템, FLOW 800 시스템, YELLOW 560 시스템, BLUE 400 시스템, OMPI LUMERIA 시스템 OMPI Vario 시스템(예를 들어, OMPI Vario 및 OMPI VARIO 700), OMPI Pico 시스템, OPMI Sensera, OPMI Movena, OPMI 1 FC, EXTARO 300, TREMON 3DHD 시스템, CIRRUS 시스템(예를 들어, CIRRUS 6000 및 CIRRUS HD-OCT), CLARUS 시스템(예를 들어, CLARUS 500 및 CLARUS 700), PRIMUS 200, PLEX Elite 9000, AngioPlex, VISUCAM 524, VISUSCOUT 100, ARTEVO 800(및 Carl Zeiss A/G로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시스템, 및 수술 로봇 시스템); PROVido 시스템, ARvido 시스템, GLOW 800 시스템, Leica ARveo, Leica M530 시스템(예를 들어, Leica M530 OHX, Leica M530 OH6), Leica M720 시스템(예를 들어, Leica M720 OHX5), Leica M525 시스템(예를 들어, Leica M525 F50, Leica M525 F40, Leica M525 F20, Leica M525 OH4), Leica M844 시스템, Leica HD C100 시스템, Leica FL 시스템(예를 들어, Leica FL560, Leica FL400, Leica FL800), Leica DI C500, Leica ULT500, Leica Rotatable Beam Splitter, Leica M651 MSD, LIGHTENING, Leica TCS 및 SP8 시스템(예를 들어, Leica TCS SP8, SP8 FALCON, SP8 DIVE, Leica TCS SP8 STED, Leica TCS SP8 DLS, Leica TCS SP8 X, Leica TCS SP8 CARS, Leica TCS SPE), Leica HyD, Leica HCS A, Leica DCM8, Leica EnFocus, Leica Proveo 8, Leica Envisu C2300, Leica PROvido, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 레이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems) 또는 레이카 바이오시스템즈(Leica Biosystems)로부터의 수술 로봇 시스템; 해그-스트레이트(Haag-Streit) 5-1000 시스템, 해그-스트레이트 3-1000 시스템, 해그-스트레이트 HI-R NEO 900, 해그-스트레이트 알레그라(Haag-Streit Allegra) 900, 해그-스트레이트 알레그라 90, 해그-스트레이트 EIBOS 2, 및 해그-스트레이트로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 및 수술 로봇 시스템; 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 다 빈치(da Vinci) 수술 로봇 시스템, 및 인튜이티브 서지컬로부터의 임의의 다른 수술용 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 하이델버그 엔지니어링 스페트럴리스(Heidelberg Engineering Spectralis) OCT 시스템, 및 하이델버그 엔지니어링으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Topcon 3D OCT 2000, DRI OCT Triton, TRC 시스템(예를 들어, TRC 50DX, TRC-NW8, TRC-NW8F, TRC-NW8F Plus, TRC-NW400), IMAGEnet Stingray 시스템(예를 들어, Stingray, Stingray Pike, Stingray Nikon), IMAGEnet Pike 시스템(예를 들어, Pike, Pike Nikon), 및 탑콘(Topcon)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 캐논(Canon)의 캐논 CX-1, CR-2 AF, CR-2 PLUS AF, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Welch Allyn 3.5V 시스템(예를 들어, 3.5V, 3.5V Autostep), CenterVue DRS, Insight, PanOptic, RetinaVue 시스템(예를 들어, RetinaVue 100, RetinaVue 700), Elite, Binocular Indirect, PocketScope, Prestige 동축 플러스(coaxial-plus), 및 웰치 알린(Welch Allyn)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 메트로닉 INVOS 시스템, 및 메드트로닉(Medtronic)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 칼 스토르츠(Karl Storz) ENDOCAMELEON, IMAGE1 시스템(예를 들어, OPAL1 NIR 이미징 모듈을 갖거나 갖지 않는 IMAGE1 S, IMAGE1 S 3D), 실버(SILVER) SCOPE 시리즈 기기(예를 들어, 위경, 십이지장경, 결장경) 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 칼 스토르츠로부터의 수술 로봇 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 치료제를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 진단제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 치료제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 영상화제의 안전 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 또는 이들의 임의의 조합을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 작용제의 안전성 또는 생리학적 효과는 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 또는 조직에서의 농도의 측정, 치료 윈도우, 범위 및 최적화, 또는 이들의 임의의 조합이다.

본원에 제공된 또 다른 양태는 그를 필요로 하는 피험체를 치료 또는 검출하는 방법이며, 이 방법은 동반 진단제, 감광제, 치료제 또는 영상화제를 투여하는 단계를 포함하고, 이러한 작용제는 본원의 시스템 또는 방법에 의해 검출된다. 일부 실시예에서, 작용제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템 또는 방법은 X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 유동 세포계측, 의료 사진, 핵 의학 기능 이미징 기술, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT), 수술 기기, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 또는 수술 로봇 또는 그 조합을 포함하는 방사선학 또는 형광을 더 통합한다. 일부 실시예에서, 시스템 및 방법은 치료제를 검출하거나, 작용제의 안전 또는 생리학적 효과를 평가하거나, 이들 둘 모두를 행하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 작용제의 안전성 또는 생리학적 효과는 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 또는 조직에서의 농도의 측정, 치료 윈도우, 범위 및 최적화, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 이 방법은 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇과 조합되거나 그에 통합된다.

일부 양태에서, 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇 중 적어도 하나는 KINEVO 시스템(예를 들어, KINEVO 900), QEVO 시스템, CONVIVO 시스템, OMPI PENTERO 시스템(예를 들어, PENTERO 900, PENTERO 800), INFRARED 800 시스템, FLOW 800 시스템, YELLOW 560 시스템, BLUE 400 시스템, OMPI LUMERIA 시스템 OMPI Vario 시스템(예를 들어, OMPI Vario 및 OMPI VARIO 700), OMPI Pico 시스템, OPMI Sensera, OPMI Movena, OPMI 1 FC, EXTARO 300, TREMON 3DHD 시스템, CIRRUS 시스템(예를 들어, CIRRUS 6000 및 CIRRUS HD-OCT), CLARUS 시스템(예를 들어, CLARUS 500 및 CLARUS 700), PRIMUS 200, PLEX Elite 9000, AngioPlex, VISUCAM 524, VISUSCOUT 100, ARTEVO 800(및 Carl Zeiss A/G로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시스템, 및 수술 로봇 시스템); PROVido 시스템, ARvido 시스템, GLOW 800 시스템, Leica ARveo, Leica M530 시스템(예를 들어, Leica M530 OHX, Leica M530 OH6), Leica M720 시스템(예를 들어, Leica M720 OHX5), Leica M525 시스템(예를 들어, Leica M525 F50, Leica M525 F40, Leica M525 F20, Leica M525 OH4), Leica M844 시스템, Leica HD C100 시스템, Leica FL 시스템(예를 들어, Leica FL560, Leica FL400, Leica FL800), Leica DI C500, Leica ULT500, Leica Rotatable Beam Splitter, Leica M651 MSD, LIGHTENING, Leica TCS 및 SP8 시스템(예를 들어, Leica TCS SP8, SP8 FALCON, SP8 DIVE, Leica TCS SP8 STED, Leica TCS SP8 DLS, Leica TCS SP8 X, Leica TCS SP8 CARS, Leica TCS SPE), Leica HyD, Leica HCS A, Leica DCM8, Leica EnFocus, Leica Proveo 8, Leica Envisu C2300, Leica PROvido, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 레이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems) 또는 레이카 바이오시스템즈(Leica Biosystems)로부터의 수술 로봇 시스템; 해그-스트레이트(Haag-Streit) 5-1000 시스템, 해그-스트레이트 3-1000 시스템, 해그-스트레이트 HI-R NEO 900, 해그-스트레이트 알레그라(Haag-Streit Allegra) 900, 해그-스트레이트 알레그라 90, 해그-스트레이트 EIBOS 2, 및 해그-스트레이트로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 및 수술 로봇 시스템; 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 다 빈치(da Vinci) 수술 로봇 시스템, 및 인튜이티브 서지컬로부터의 임의의 다른 수술용 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 하이델버그 엔지니어링 스페트럴리스(Heidelberg Engineering Spectralis) OCT 시스템, 및 하이델버그 엔지니어링으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Topcon 3D OCT 2000, DRI OCT Triton, TRC 시스템(예를 들어, TRC 50DX, TRC-NW8, TRC-NW8F, TRC-NW8F Plus, TRC-NW400), IMAGEnet Stingray 시스템(예를 들어, Stingray, Stingray Pike, Stingray Nikon), IMAGEnet Pike 시스템(예를 들어, Pike, Pike Nikon), 및 탑콘(Topcon)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 캐논(Canon)의 캐논 CX-1, CR-2 AF, CR-2 PLUS AF, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Welch Allyn 3.5V 시스템(예를 들어, 3.5V, 3.5V Autostep), CenterVue DRS, Insight, PanOptic, RetinaVue 시스템(예를 들어, RetinaVue 100, RetinaVue 700), Elite, Binocular Indirect, PocketScope, Prestige 동축 플러스(coaxial-plus), 및 웰치 알린(Welch Allyn)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 메트로닉 INVOS 시스템, 및 메드트로닉(Medtronic)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 칼 스토르츠(Karl Storz) ENDOCAMELEON, IMAGE1 시스템(예를 들어, OPAL1 NIR 이미징 모듈을 갖거나 갖지 않는 IMAGE1 S, IMAGE1 S 3D), 실버(SILVER) SCOPE 시리즈 기기(예를 들어, 위경, 십이지장경, 결장경) 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 칼 스토르츠로부터의 수술 로봇 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 제공된 일 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하기 위한 이미징 시스템이며, 이 시스템은 여기 광을 방출하는 레이저; 여기 광을 확산시키는 여기 확산기; 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 가시 채널; 광학 디바이스- 광학 디바이스는 확산된 여기 광을 샘플로 지향시키고 방출 광 및 반사된 가시 광이 그를 통해 이미징 조립체로 통과되게 함 -를 포함하고; 이미징 조립체는 제1 노치 필터; 장파장 통과 필터; 렌즈; 제2 노치 필터; 및 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하도록 구성되고 방출 광 및 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다.

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 샘플로부터 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 샘플로부터 그리고 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향된다.

일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 792 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 776 nm, 약 775 nm 내지 약 777 nm, 약 775 nm 내지 약 778 nm, 약 775 nm 내지 약 779 nm, 약 775 nm 내지 약 780 nm, 약 775 nm 내지 약 782 nm, 약 775 nm 내지 약 784 nm, 약 775 nm 내지 약 786 nm, 약 775 nm 내지 약 790 nm, 약 775 nm 내지 약 792 nm, 약 775 nm 내지 약 792 nm, 약 776 nm 내지 약 777 nm, 약 776 nm 내지 약 778 nm, 약 776 nm 내지 약 779 nm, 약 776 nm 내지 약 780 nm, 약 776 nm 내지 약 782 nm, 약 776 nm 내지 약 784 nm, 약 776 nm 내지 약 786 nm, 약 776 nm 내지 약 790 nm, 약 776 nm 내지 약 792 nm, 약 776 nm 내지 약 792 nm, 약 777 nm 내지 약 778 nm, 약 777 nm 내지 약 779 nm, 약 777 nm 내지 약 780 nm, 약 777 nm 내지 약 782 nm, 약 777 nm 내지 약 784 nm, 약 777 nm 내지 약 786 nm, 약 777 nm 내지 약 790 nm, 약 777 nm 내지 약 792 nm, 약 777 nm 내지 약 792 nm, 약 778 nm 내지 약 779 nm, 약 778 nm 내지 약 780 nm, 약 778 nm 내지 약 782 nm, 약 778 nm 내지 약 784 nm, 약 778 nm 내지 약 786 nm, 약 778 nm 내지 약 790 nm, 약 778 nm 내지 약 792 nm, 약 778 nm 내지 약 792 nm, 약 779 nm 내지 약 780 nm, 약 779 nm 내지 약 782 nm, 약 779 nm 내지 약 784 nm, 약 779 nm 내지 약 786 nm, 약 779 nm 내지 약 790 nm, 약 779 nm 내지 약 792 nm, 약 779 nm 내지 약 792 nm, 약 780 nm 내지 약 782 nm, 약 780 nm 내지 약 784 nm, 약 780 nm 내지 약 786 nm, 약 780 nm 내지 약 790 nm, 약 780 nm 내지 약 792 nm, 약 780 nm 내지 약 792 nm, 약 782 nm 내지 약 784 nm, 약 782 nm 내지 약 786 nm, 약 782 nm 내지 약 790 nm, 약 782 nm 내지 약 792 nm, 약 782 nm 내지 약 792 nm, 약 784 nm 내지 약 786 nm, 약 784 nm 내지 약 790 nm, 약 784 nm 내지 약 792 nm, 약 784 nm 내지 약 792 nm, 약 786 nm 내지 약 790 nm, 약 786 nm 내지 약 792 nm, 약 786 nm 내지 약 792 nm, 약 790 nm 내지 약 792 nm, 약 790 nm 내지 약 792 nm, 또는 약 792 nm 내지 약 792 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm, 약 776 nm, 약 777 nm, 약 778 nm, 약 779 nm, 약 780 nm, 약 782 nm, 약 784 nm, 약 786 nm, 약 790 nm, 약 792 nm, 또는 약 792 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적어도 약 775 nm, 약 776 nm, 약 777 nm, 약 778 nm, 약 779 nm, 약 780 nm, 약 782 nm, 약 784 nm, 약 786 nm, 약 790 nm, 또는 약 792 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 최대 약 776 nm, 약 777 nm, 약 778 nm, 약 779 nm, 약 780 nm, 약 782 nm, 약 784 nm, 약 786 nm, 약 790 nm, 약 792 nm, 또는 약 792 nm의 파장을 갖는다.

일부 실시예에서, 가시 광은 약 400 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 550 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 400 nm 내지 약 650 nm, 약 400 nm 내지 약 700 nm, 약 400 nm 내지 약 750 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 850 nm, 약 400 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 950 nm, 약 450 nm 내지 약 500 nm, 약 450 nm 내지 약 550 nm, 약 450 nm 내지 약 600 nm, 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 450 nm 내지 약 700 nm, 약 450 nm 내지 약 750 nm, 약 450 nm 내지 약 800 nm, 약 450 nm 내지 약 850 nm, 약 450 nm 내지 약 900 nm, 약 450 nm 내지 약 950 nm, 약 500 nm 내지 약 550 nm, 약 500 nm 내지 약 600 nm, 약 500 nm 내지 약 650 nm, 약 500 nm 내지 약 700 nm, 약 500 nm 내지 약 750 nm, 약 500 nm 내지 약 800 nm, 약 500 nm 내지 약 850 nm, 약 500 nm 내지 약 900 nm, 약 500 nm 내지 약 950 nm, 약 550 nm 내지 약 600 nm, 약 550 nm 내지 약 650 nm, 약 550 nm 내지 약 700 nm, 약 550 nm 내지 약 750 nm, 약 550 nm 내지 약 800 nm, 약 550 nm 내지 약 850 nm, 약 550 nm 내지 약 900 nm, 약 550 nm 내지 약 950 nm, 약 600 nm 내지 약 650 nm, 약 600 nm 내지 약 700 nm, 약 600 nm 내지 약 750 nm, 약 600 nm 내지 약 800 nm, 약 600 nm 내지 약 850 nm, 약 600 nm 내지 약 900 nm, 약 600 nm 내지 약 950 nm, 약 650 nm 내지 약 700 nm, 약 650 nm 내지 약 750 nm, 약 650 nm 내지 약 800 nm, 약 650 nm 내지 약 850 nm, 약 650 nm 내지 약 900 nm, 약 650 nm 내지 약 950 nm, 약 700 nm 내지 약 750 nm, 약 700 nm 내지 약 800 nm, 약 700 nm 내지 약 850 nm, 약 700 nm 내지 약 900 nm, 약 700 nm 내지 약 950 nm, 약 750 nm 내지 약 800 nm, 약 750 nm 내지 약 850 nm, 약 750 nm 내지 약 900 nm, 약 750 nm 내지 약 950 nm, 약 800 nm 내지 약 850 nm, 약 800 nm 내지 약 900 nm, 약 800 nm 내지 약 950 nm, 약 850 nm 내지 약 900 nm, 약 850 nm 내지 약 950 nm, 또는 약 900 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 약 850 nm, 약 900 nm, 또는 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 적어도 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 약 850 nm, 또는 약 900 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 최대 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 약 800 nm, 약 850 nm, 약 900 nm, 또는 약 950 nm의 파장을 갖는다.

일부 실시예에서, 가시 광은 약 800 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 800 nm 내지 약 825 nm, 약 800 nm 내지 약 850 nm, 약 800 nm 내지 약 875 nm, 약 800 nm 내지 약 900 nm, 약 800 nm 내지 약 925 nm, 약 800 nm 내지 약 950 nm, 약 825 nm 내지 약 850 nm, 약 825 nm 내지 약 875 nm, 약 825 nm 내지 약 900 nm, 약 825 nm 내지 약 925 nm, 약 825 nm 내지 약 950 nm, 약 850 nm 내지 약 875 nm, 약 850 nm 내지 약 900 nm, 약 850 nm 내지 약 925 nm, 약 850 nm 내지 약 950 nm, 약 875 nm 내지 약 900 nm, 약 875 nm 내지 약 925 nm, 약 875 nm 내지 약 950 nm, 약 900 nm 내지 약 925 nm, 약 900 nm 내지 약 950 nm, 또는 약 925 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 800 nm, 약 825 nm, 약 850 nm, 약 875 nm, 약 900 nm, 약 925 nm, 또는 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 적어도 약 800 nm, 약 825 nm, 약 850 nm, 약 875 nm, 약 900 nm, 또는 약 925 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 최대 약 825 nm, 약 850 nm, 약 875 nm, 약 900 nm, 약 925 nm, 또는 약 950 nm의 파장을 갖는다.

일부 실시예에서, 여기 확산기는 원형 여기 확산기이다. 일부 실시예에서, 여기 확산기는 직사각형 여기 확산기이다.

일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 6 도, 약 4 도 내지 약 8 도, 약 4 도 내지 약 10 도, 약 4 도 내지 약 12 도, 약 4 도 내지 약 14 도, 약 4 도 내지 약 16 도, 약 4 도 내지 약 18 도, 약 4 도 내지 약 20 도, 약 4 도 내지 약 22 도, 약 4 도 내지 약 25 도, 약 6 도 내지 약 8 도, 약 6 도 내지 약 10 도, 약 6 도 내지 약 12 도, 약 6 도 내지 약 14 도, 약 6 도 내지 약 16 도, 약 6 도 내지 약 18 도, 약 6 도 내지 약 20 도, 약 6 도 내지 약 22 도, 약 6 도 내지 약 25 도, 약 8 도 내지 약 10 도, 약 8 도 내지 약 12 도, 약 8 도 내지 약 14 도, 약 8 도 내지 약 16 도, 약 8 도 내지 약 18 도, 약 8 도 내지 약 20 도, 약 8 도 내지 약 22 도, 약 8 도 내지 약 25 도, 약 10 도 내지 약 12 도, 약 10 도 내지 약 14 도, 약 10 도 내지 약 16 도, 약 10 도 내지 약 18 도, 약 10 도 내지 약 20 도, 약 10 도 내지 약 22 도, 약 10 도 내지 약 25 도, 약 12 도 내지 약 14 도, 약 12 도 내지 약 16 도, 약 12 도 내지 약 18 도, 약 12 도 내지 약 20 도, 약 12 도 내지 약 22 도, 약 12 도 내지 약 25 도, 약 14 도 내지 약 16 도, 약 14 도 내지 약 18 도, 약 14 도 내지 약 20 도, 약 14 도 내지 약 22 도, 약 14 도 내지 약 25 도, 약 16 도 내지 약 18 도, 약 16 도 내지 약 20 도, 약 16 도 내지 약 22 도, 약 16 도 내지 약 25 도, 약 18 도 내지 약 20 도, 약 18 도 내지 약 22 도, 약 18 도 내지 약 25 도, 약 20 도 내지 약 22 도, 약 20 도 내지 약 25 도, 또는 약 22 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 적어도 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 또는 약 22 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 최대 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도의 확산 각도를 갖는다.

일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 6 도, 약 4 도 내지 약 8 도, 약 4 도 내지 약 10 도, 약 4 도 내지 약 12 도, 약 4 도 내지 약 14 도, 약 4 도 내지 약 16 도, 약 4 도 내지 약 18 도, 약 4 도 내지 약 20 도, 약 4 도 내지 약 22 도, 약 4 도 내지 약 25 도, 약 6 도 내지 약 8 도, 약 6 도 내지 약 10 도, 약 6 도 내지 약 12 도, 약 6 도 내지 약 14 도, 약 6 도 내지 약 16 도, 약 6 도 내지 약 18 도, 약 6 도 내지 약 20 도, 약 6 도 내지 약 22 도, 약 6 도 내지 약 25 도, 약 8 도 내지 약 10 도, 약 8 도 내지 약 12 도, 약 8 도 내지 약 14 도, 약 8 도 내지 약 16 도, 약 8 도 내지 약 18 도, 약 8 도 내지 약 20 도, 약 8 도 내지 약 22 도, 약 8 도 내지 약 25 도, 약 10 도 내지 약 12 도, 약 10 도 내지 약 14 도, 약 10 도 내지 약 16 도, 약 10 도 내지 약 18 도, 약 10 도 내지 약 20 도, 약 10 도 내지 약 22 도, 약 10 도 내지 약 25 도, 약 12 도 내지 약 14 도, 약 12 도 내지 약 16 도, 약 12 도 내지 약 18 도, 약 12 도 내지 약 20 도, 약 12 도 내지 약 22 도, 약 12 도 내지 약 25 도, 약 14 도 내지 약 16 도, 약 14 도 내지 약 18 도, 약 14 도 내지 약 20 도, 약 14 도 내지 약 22 도, 약 14 도 내지 약 25 도, 약 16 도 내지 약 18 도, 약 16 도 내지 약 20 도, 약 16 도 내지 약 22 도, 약 16 도 내지 약 25 도, 약 18 도 내지 약 20 도, 약 18 도 내지 약 22 도, 약 18 도 내지 약 25 도, 약 20 도 내지 약 22 도, 약 20 도 내지 약 25 도, 또는 약 22 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 적어도 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 또는 약 22 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 최대 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 핫 미러(hot mirror), 이색 미러(dichroic mirror), 단파장 통과 필터(shortpass filter), 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 가시 광으로부터 NIR 광의 파장을 필터링 제거한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 확산된 여기 광을 제1 방향으로 샘플로 지향시키고 방출 광 및 반사된 가시 광이 그를 통해 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 통과할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 여기 광이 통과하는 것을 차단한다.

일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 약 775 nm 내지 약 780 nm, 약 775 nm 내지 약 785 nm, 약 775 nm 내지 약 790 nm, 약 775 nm 내지 약 795 nm, 약 780 nm 내지 약 785 nm, 약 780 nm 내지 약 790 nm, 약 780 nm 내지 약 795 nm, 약 785 nm 내지 약 790 nm, 약 785 nm 내지 약 795 nm, 또는 약 790 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 약 775 nm, 약 780 nm, 약 785 nm, 약 790 nm, 또는 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 적어도 약 775 nm, 약 780 nm, 약 785 nm, 또는 약 790 nm의 파장을 갖는 광을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 최대 약 780 nm, 약 785 nm, 약 790 nm, 또는 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단한다.

일부 실시예에서, 이미징 조립체는 편광기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 장파장 통과 필터, 편광기, 및 렌즈를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 장파장 통과 필터, 편광기 및 렌즈를 통해 순차적으로 지향된다. 일부 실시예에서, 시스템은 가시 광을 방출하는 백색 광을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 이미징 조립체와 샘플 사이에 그리고 여기 확산기와 샘플 사이에 단파장 통과 이색 미러를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 550 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 400 nm 내지 약 650 nm, 약 400 nm 내지 약 700 nm, 약 400 nm 내지 약 750 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 450 nm 내지 약 500 nm, 약 450 nm 내지 약 550 nm, 약 450 nm 내지 약 600 nm, 약 450 nm 내지 약 650 nm, 약 450 nm 내지 약 700 nm, 약 450 nm 내지 약 750 nm, 약 450 nm 내지 약 800 nm, 약 500 nm 내지 약 550 nm, 약 500 nm 내지 약 600 nm, 약 500 nm 내지 약 650 nm, 약 500 nm 내지 약 700 nm, 약 500 nm 내지 약 750 nm, 약 500 nm 내지 약 800 nm, 약 550 nm 내지 약 600 nm, 약 550 nm 내지 약 650 nm, 약 550 nm 내지 약 700 nm, 약 550 nm 내지 약 750 nm, 약 550 nm 내지 약 800 nm, 약 600 nm 내지 약 650 nm, 약 600 nm 내지 약 700 nm, 약 600 nm 내지 약 750 nm, 약 600 nm 내지 약 800 nm, 약 650 nm 내지 약 700 nm, 약 650 nm 내지 약 750 nm, 약 650 nm 내지 약 800 nm, 약 700 nm 내지 약 750 nm, 약 700 nm 내지 약 800 nm, 또는 약 750 nm 내지 약 800 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 또는 약 800 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 적어도 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 또는 약 750 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 최대 약 450 nm, 약 500 nm, 약 550 nm, 약 600 nm, 약 650 nm, 약 700 nm, 약 750 nm, 또는 약 800 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 필터는 약 720 nm, 725 nm, 730 nm, 735 nm, 740 nm, 750 nm, 755 nm, 760 nm, 770 nm, 780 nm, 800 nm 또는 그 이상(그 안의 증분을 포함함)을 초과하는 파장을 반사시킨다. 일부 실시예에서, 시스템은 단파장 통과 이색 미러와 샘플 사이에 하단 윈도우를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 노치 필터와 샘플 사이에 전방 윈도우를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광이다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 가시 광 감쇠기를 포함한다. 일부 실시예에서, 가시 광 감쇠기는 근적외선 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 시스템은 레이저 모니터 센서를 더 포함하고, 레이저 모니터 센서는 여기 광의 파워를 측정하도록 구성된 여기 광 파워 게이지; 및 확산 빔 형상을 측정하는 확산 빔 형상 센서- 확산 빔 형상 센서는 제1 확산 빔 형상 게이지 및 제2 확산 빔 형상 게이지를 포함함 -; 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 여기 광의 일부를 여기 광 파워 게이지로 재지향시키는 반사기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 반사기는 여기 채널과 여기 확산기 사이에 위치된다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 확산된 여기 광의 일부가 확산된 여기 광에 평행한 방향으로 통과할 수 있게 하고, 확산 빔 형상 센서는 확산된 여기 광의 일부를 수신한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터는 다음의 경우에 레이저를 턴오프한다: 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두의 경우. 일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다.

본원에 제공된 다른 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하는 이미징 플랫폼이고, 이 플랫폼은 본원의 이미징 시스템; 및 이미징 스테이션을 포함하고, 이미징 스테이션은 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체; 및 입력 디바이스를 포함한다.

일부 실시예에서, 이미징 스테이션은 이미징 케이블, 무선 연결 또는 이들 둘 모두를 통해 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신한다. 일부 실시예에서, 플랫폼은 이미징 케이블을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 이미징 케이블을 통해 이미지 스테이션으로부터 파워를 더 수신한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 레이저 모니터 센서를 포함하고, 플랫폼은 레이저 모니터 센서로부터 데이터를 수신하는 레이저 모니터 인터로크를 더 포함하고, 레이저 모니터 인터로크는 다음의 경우에 레이저를 턴오프한다: 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두의 경우. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는 마우스, 트랙패드, 조이스틱, 터치스크린, 키보드, 마이크로폰, 카메라, 스캐너, RFID 판독기, 블루투스 디바이스, 제스처 인터페이스, 음성 인터페이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, NIR 조명원(레이저)은 이미징 스테이션에 있고 일부 경우에는 이미징 헤드에 위치한다. 이는 또한 이미징 케이블에 위치될 수 있다('쇼트스톱' 솔루션).

일부 실시예에서, 현미경은 (예를 들어, 열 전도 및/또는 현미경의 가시 조명원으로부터의 복사를 통해) 이미징 시스템을 주위 실온을 초과하여 가열한다.

일부 실시예에서, 이미징 시스템의 설계는 (주변보다 높은) 상승된 온도에서의 동작을 위해 최적화된다. 레이저 방출 파장이 온도의 함수로서 이동하기 때문에, 광학 필터는 열적으로 이동된 파장 범위에 대해 최적화된다.

일부 실시예에서, 레이저의 온도는 온도 의존적 방출 파장 이동의 범위를 감소시키도록 제어된다. 레이저 온도는 TEC(thermo-electric cooler), 히터(예를 들어, 저항성 부하)를 사용하여 제어될 수 있다.

일부 실시예에서, 레이저의 온도는 제어되지 않는다.

일부 실시예에서, 이미징 스테이션은 '카트 기반'이다. 다른 실시예에서, 이미징 스테이션은 작은 바퀴형 유닛(small wheeled unit)에 포함되거나, 현미경에 매달려 있거나, 현미경 상의 다른 곳에 놓이거나 매달려 있거나, 현미경 옆의 바닥에 배치되거나, 트레이/폴/테이블 상에 배치된다. 또는, 이미징 스테이션은 현미경에 매달리고 트레이에 매달리는 것과 같은 다수의 위치에 배치되도록 설계될 수 있다.

이미징 스테이션은 이미징 시스템 및/또는 이미징 케이블을 위한 저장소를 제공할 수 있다. 또는, 이러한 컴포넌트는 일부 다른 컨테이너(예를 들어, 저장 케이스 또는 유사한 컨테이너)에 별도로 저장될 수 있다.

본원에 제공된 다른 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하는 방법이며, 이 방법은 여기 광을 방출하는 단계; 여기 광을 확산시키는 단계; 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 단계; 확산된 여기 광을 샘플로 지향시키는 단계; 방출 광 및 반사된 가시 광을 이미징 조립체로 지향시키는 단계; 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계; 방출 광 및 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하기 위해 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광을 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광을 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 785 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 400 nm 내지 약 700 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 800 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 원형 여기 확산기에 의해 확산된다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 직사각형 여기 확산기에 의해 확산된다. 일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다.

일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 6 도, 약 4 도 내지 약 8 도, 약 4 도 내지 약 10 도, 약 4 도 내지 약 12 도, 약 4 도 내지 약 14 도, 약 4 도 내지 약 16 도, 약 4 도 내지 약 18 도, 약 4 도 내지 약 20 도, 약 4 도 내지 약 22 도, 약 4 도 내지 약 25 도, 약 6 도 내지 약 8 도, 약 6 도 내지 약 10 도, 약 6 도 내지 약 12 도, 약 6 도 내지 약 14 도, 약 6 도 내지 약 16 도, 약 6 도 내지 약 18 도, 약 6 도 내지 약 20 도, 약 6 도 내지 약 22 도, 약 6 도 내지 약 25 도, 약 8 도 내지 약 10 도, 약 8 도 내지 약 12 도, 약 8 도 내지 약 14 도, 약 8 도 내지 약 16 도, 약 8 도 내지 약 18 도, 약 8 도 내지 약 20 도, 약 8 도 내지 약 22 도, 약 8 도 내지 약 25 도, 약 10 도 내지 약 12 도, 약 10 도 내지 약 14 도, 약 10 도 내지 약 16 도, 약 10 도 내지 약 18 도, 약 10 도 내지 약 20 도, 약 10 도 내지 약 22 도, 약 10 도 내지 약 25 도, 약 12 도 내지 약 14 도, 약 12 도 내지 약 16 도, 약 12 도 내지 약 18 도, 약 12 도 내지 약 20 도, 약 12 도 내지 약 22 도, 약 12 도 내지 약 25 도, 약 14 도 내지 약 16 도, 약 14 도 내지 약 18 도, 약 14 도 내지 약 20 도, 약 14 도 내지 약 22 도, 약 14 도 내지 약 25 도, 약 16 도 내지 약 18 도, 약 16 도 내지 약 20 도, 약 16 도 내지 약 22 도, 약 16 도 내지 약 25 도, 약 18 도 내지 약 20 도, 약 18 도 내지 약 22 도, 약 18 도 내지 약 25 도, 약 20 도 내지 약 22 도, 약 20 도 내지 약 25 도, 또는 약 22 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 적어도 약 4 도, 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 또는 약 22 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 최대 약 6 도, 약 8 도, 약 10 도, 약 12 도, 약 14 도, 약 16 도, 약 18 도, 약 20 도, 약 22 도, 또는 약 25 도이다.

일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광은 핫 미러(hot mirror), 이색 미러(dichroic mirror), 단파장 통과 필터(shortpass filter), 또는 이들의 임의의 조합에 의해 샘플로 지향된다. 일부 실시예에서, 반사된 가시 광은 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 이미징 조립체로 지향된다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 가시 광으로부터 NIR 광의 파장을 필터링 제거한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광은 제1 방향으로 샘플로 지향되고, 방출 광 및 반사된 가시 광은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 여기 광을 차단하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm 내지 약 780 nm, 약 775 nm 내지 약 785 nm, 약 775 nm 내지 약 790 nm, 약 775 nm 내지 약 795 nm, 약 780 nm 내지 약 785 nm, 약 780 nm 내지 약 790 nm, 약 780 nm 내지 약 795 nm, 약 785 nm 내지 약 790 nm, 약 785 nm 내지 약 795 nm, 또는 약 790 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm, 약 780 nm, 약 785 nm, 약 790 nm, 또는 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 적어도 약 775 nm, 약 780 nm, 약 785 nm, 또는 약 790 nm의 파장을 갖는 광을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 최대 약 780 nm, 약 785 nm, 약 790 nm, 또는 약 795 nm의 파장을 갖는 광을 차단하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 방출 광 및 반사된 가시 광을 편광시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 확산된 여기 광을 필터링하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광을 필터링하는 단계는 약 720 nm, 725 nm, 730 nm, 735 nm, 740 nm, 750 nm, 755 nm, 760 nm, 770 nm, 780 nm, 800 nm 또는 그 이상(그 안의 증분을 포함함) 미만의 파장을 필터링하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광이다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 방출 광 및 반사된 가시 광을 감쇠시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 감쇠시키는 단계는 근적외선 파장을 제외한 모든 파장을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다음에 의해 레이저를 모니터링하는 단계를 더 포함한다: 여기 광 모니터로 여기 광의 파워를 측정하는 단계; 제1 확산 빔 형상 게이지 및 제2 확산 빔 형상 게이지를 사용하여 확산된 여기 광의 확산 빔 형상을 측정하는 단계; 또는 둘 모두. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터는 여기 광의 재지향된 부분을 수신함으로써 여기 광의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다음의 경우에 레이저를 턴오프하는 단계를 더 포함한다: 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두의 경우. 일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다. 일부 실시예에서, 방법은, 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 의해, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계는 이미징 케이블, 무선 연결, 또는 둘 모두에 의해 수행된다. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결, WIFI 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 제공된 일 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하기 위한 이미징 시스템이며, 이 시스템은 여기 광을 수신하기 위한 여기 채널; 여기 광을 확산시키는 여기 확산기; 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 가시 채널; 광학 디바이스- 광학 디바이스는 확산된 여기 광을 샘플로 지향시키고 방출 광 및 반사된 가시 광이 그를 통해 이미징 조립체로 통과되게 함 -를 포함하고; 이미징 조립체는 제1 노치 필터; 장파장 통과 필터; 렌즈; 제2 노치 필터; 및 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하도록 구성되고 방출 광 및 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다.

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 샘플로부터 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 샘플로부터 그리고 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 700 nm 내지 약 800 nm, 약 800 nm 내지 약 950 nm, 약 775 nm 내지 약 795 nm, 또는 약 785의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광원은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 확산기는 원형 여기 확산기이다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도, 또는 약 8 도 내지 약 14 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 확산기는 직사각형 여기 확산기이다. 일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도, 또는 약 8 도 내지 약 14 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 핫 미러(hot mirror), 이색 미러(dichroic mirror), 단파장 통과 필터(shortpass filter), 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 가시 광으로부터 NIR 또는 IR 광의 파장을 필터링 제거하거나, 반사하거나, 분리한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 확산된 여기 광을 제1 방향으로 샘플로 지향시키고 방출 광 및 반사된 가시 광이 그를 통해 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 통과할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 여기 광이 통과하는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 노치 필터의 폭은 여기 광의 소스의 스펙트럼 폭보다 크다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 통과에 대해 약 775 nm 내지 약 795 nm의 중심 차단 대역을 갖고, 중심 차단 대역폭은 여기 소스를 감쇠시키기에 충분한 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터 및 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 약 785 nm의 중심 차단 대역의 광이 통과하는 것을 차단하고, 차단 대역폭은 여기 소스를 감쇠시키기에 충분한 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 이미징 조립체는 편광기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 임의의 순서로 장파장 통과 필터, 편광기, 및 렌즈를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 장파장 통과 필터, 편광기 및 렌즈를 통해 순차적으로 지향된다. 일부 실시예에서, 시스템은 가시 광을 방출하는 백색 광을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 이미징 조립체와 샘플 사이에 그리고 여기 확산기와 샘플 사이에 단파장 통과 미러를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러는 약 400 nm 내지 약 720 nm의 파장을 투과시키고, 단파장 통과 이색 미러는 약 720 nm보다 큰 파장을 반사한다. 일부 실시예에서, 시스템은 단파장 통과 미러와 샘플 사이에 하단 윈도우를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 미러는 펠리클 미러, 이색 미러, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 노치 필터와 샘플 사이에 전방 윈도우를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광이다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 가시 광 감쇠기를 포함한다. 일부 실시예에서, 가시 광 감쇠기는 근적외선 또는 적외선 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 시스템은 레이저 모니터 센서를 더 포함하고, 레이저 모니터 센서는 여기 광의 파워(여기 파워)를 측정하도록 구성된 여기 광 파워 게이지; 적어도 하나의 확산 빔 형상 게이지를 포함하는 확산 빔 형상을 측정하는 확산 빔 형상 센서를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 제1 확산 빔 형상 게이지 및 제2 확산 빔 형상 게이지를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 여기 광의 일부를 여기 광 파워 게이지로 재지향시키는 반사기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 반사기는 여기 채널과 여기 확산기 사이에 위치된다. 일부 실시예에서, 시스템은 광학 디바이스가 확산된 여기 광의 일부가 확산된 여기 광에 평행한 방향으로 통과할 수 있게 하는 것을 더 포함하고, 확산 빔 형상 센서는 확산된 여기 광의 일부를 수신한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 시스템은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 추가 빔 형상 게이지를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 1차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 2차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 여기 빔의 경로에 또는 광학 컴포넌트 뒤에 위치된다. 일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다.

육안으로 NIR 여기 및 형광을 보는 것이 가능하지 않기 때문에, 일부 실시예에서, 시스템은 시스템의 적외선 이미징이 정상적으로 기능하는 것을 보장하는 데 사용될 수 있는 형광 이미징 타겟을 포함한다.

일부 실시예에서, 전술한 레이저 모니터 시스템은, 별개의 형광 이미징 타겟에 대한 필요 없이, 적외선 이미징이 정상적으로 기능되고 있음을 확인하는 시스템의 일부로서 사용될 수 있다.

본원에 제공된 다른 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하는 이미징 플랫폼이고, 이 플랫폼은 이미징 시스템; 이미징 스테이션을 포함하고, 이미징 스테이션은 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체; 및 입력 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션은 이미징 케이블, 무선 연결 또는 이들 둘 모두를 통해 이미지 시스템으로부터 이미지 프레임을 수신한다. 일부 실시예에서, 이미징 케이블을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 이미징 케이블을 통해 파워를 더 수신한다. 일부 실시예에서, 이미징 플랫폼은 이미징 케이블을 통해 파워를 수신하는 이미징 시스템을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, 셀룰러 데이터 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는 마우스, 트랙패드, 조이스틱, 터치스크린, 키보드, 마이크로폰, 카메라, 스캐너, RFID 판독기, 블루투스 디바이스, 제스처 인터페이스, 음성 명령 인터페이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 레이저 모니터 센서를 포함하고, 플랫폼은 레이저 모니터 센서로부터 데이터를 수신하는 레이저 모니터 전자 기기를 더 포함하고, 레이저 모니터 전자 기기는 다음의 경우에 레이저를 턴오프한다: 여기 광의 측정된 파워(즉, 여기 파워)는 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두의 경우. 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값은 미리 결정된 범위 값 또는 미리 결정된 최대 크기의 변화율 값 또는 둘 모두에 의해 측정되는 여기 파워를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값은 범위 내의 최고 미리 결정된 값을 초과하거나 범위 내의 최저 미리 결정된 값보다 작다. 일부 실시예에서, 제2 미리 결정된 값은 하나 이상의 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 설정 빔 형상으로부터 벗어난 값을 포함한다. 일부 실시예에서, 제2 미리 결정된 값은, 확산 빔 형상이, 적어도 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상을 따르는 적어도 하나의 다른 지점의 확산 빔의 파워에 비교한 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상을 따르는 적어도 하나의 지점의 확산 빔의 파워에 기초하여 설정 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기는 레이저에 공급되는 파워를 차단함으로써, 또는 여기 파워가 설정 범위 값 또는 설정 범위 레이트보다 작거나 초과한 결과로서, 또는 하나 이상의 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 편차의 결과로서 레이저를 턴오프한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기가 미리 결정된 최대값에 대한 여기 파워의 변화율의 크기가 최고 미리 결정된 레이트를 초과한 것으로, 또는 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어난 것으로 결정할 때, 밀리초, 마이크로초, 또는 피코초 이하 내에 레이저가 셧오프된다.

본원에 제공된 다른 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하는 방법이며, 이 방법은 여기 광을 방출하는 단계; 여기 광을 확산시키는 단계; 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 단계; 확산된 여기 광을 샘플로 지향시키는 단계; 방출 광 및 반사된 가시 광을 이미징 조립체로 지향시키는 단계; 방출 광으로부터 여기 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계; 방출 광 및 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하기 위해 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방출 광으로부터 여기 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광을 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광을 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 785 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 가시 광원은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 800 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 원형 여기 확산기에 의해 확산된다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 직사각형 여기 확산기에 의해 확산된다. 일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광은 핫 미러(hot mirror), 이색 미러(dichroic mirror), 단파장 통과 필터(shortpass filter), 또는 이들의 임의의 조합에 의해 샘플로 지향된다. 일부 실시예에서, 반사된 가시 광은 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 이미징 조립체로 지향된다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 가시 광으로부터 NIR 또는 IR 광의 파장을 필터링 제거한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광은 제1 방향으로 샘플로 지향되고, 방출 광 및 반사된 가시 광은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 785 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 방출 광 및 반사된 가시 광을 편광시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 확산된 여기 광을 필터링하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광을 필터링하는 단계는 약 720 nm, 725 nm, 730 nm, 735 nm, 740 nm, 750 nm, 755 nm, 760 nm, 770 nm, 780 nm, 800 nm 미만 또는 범위 내의 증분을 포함하는 그 이상의 파장을 필터링하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광이다. 일부 실시예에서, 방법은 다음에 의해 레이저를 모니터링하는 단계를 더 포함한다: 여기 광 모니터로 여기 광의 파워를 측정하는 단계; 센서 시스템을 사용하여 확산된 여기 광의 확산 빔 형상을 측정하는 단계; 또는 둘 모두. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터는 여기 광의 재지향된 부분을 수신함으로써 여기 광의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합 또는 수의 센서/게이지는 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

청구항 79 내지 82 중 어느 한 항의 방법은, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 그 이상의 추가 빔 형상 게이지에 의해 확산 빔의 파워를 측정하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 1차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 2차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 여기 빔의 경로에 또는 광학 컴포넌트 뒤에 위치된다. 일부 실시예에서, 방법은 다음의 경우에 레이저를 턴오프하는 단계를 더 포함한다: 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두의 경우. 일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다. 일부 실시예에서, 방법은, 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 의해, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계는 이미징 케이블, 무선 연결, 또는 둘 모두에 의해 수행된다. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, 셀룰러 데이터 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

본원에 제공된 다른 양태는 레이저 유도 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 컴퓨터 구현 방법이고, 이 방법은 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 단계- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS 프레임; 및 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량(primary quantity)을 포함함 -; 하나의 보정 VIS 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계; 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계; 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제1 VIS 이미지를 생성하는 단계; 및 NIR 또는 IR 이미지 및 VIS 이미지를 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 보정 VIS_DRK 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스 내의, 또는 이들의 조합 내의 VIS_DRK 프레임이다. 일부 실시예에서, 제1 VIS 이미지를 생성하는 것은 제1 VIS 프레임을 직접 디스플레이하거나 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 누산기에 가산함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 오버레이된 이미지는 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 보정된 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량 및 VIS 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, V 수량은 0 이상이다. 일부 실시예에서, 시퀀스는 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은, 보정 VIS 프레임이 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임이다. 일부 실시예에서, (N+1)은 기본 수량 이상이다. 일부 실시예에서, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은, VIS 프레임, NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시키거나 최소화한다. 일부 실시예에서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계는 NIR 또는 IR 프레임으로부터 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은 캡처된 입력 동적 범위가 곱해진 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일하다. 일부 실시예에서, VIS 프레임 각각, 및 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS 프레임과 하나 이상의 NIR 또는 IR 프레임은 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임을 감산하는 것은 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 방법은 (N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계; 제2 VIS 프레임 및 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 단계; 제2 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지를 오버레이하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, N+1은 기본 수량의 X배와 동일하고, 여기서 X는 2보다 큰 정수이고, 애플리케이션은 (N + 기본 수량 +1)번째 또는 (N + 기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 양의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 2개 이상의 오버레이된 이미지로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성된다. 일부 실시예에서, 하나의 디스플레이 이미지는 2개 이상의 시퀀스로부터 형성된다.

본원에 제공된 다른 양태는 컴퓨터 구현 시스템이고, 이 시스템은 디지털 처리 디바이스를 포함하고, 디지털 처리 디바이스는 적어도 하나의 프로세서, 실행가능한 명령어를 수행하도록 구성된 운영 체제, 메모리, 및 레이저 유도된 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 디지털 처리 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 애플리케이션은 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 모듈- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS 프레임; 및 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량(primary quantity)을 포함함 -; 하나의 보정 VIS 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 모듈; 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈; 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제1 VIS 이미지를 생성하는 모듈; 및 NIR 또는 IR 이미지와 VIS 이미지를 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 모듈을 포함한다.

일부 실시예에서, 보정 VIS 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스 내의, 또는 이들의 조합 내의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, 제1 VIS 이미지를 생성하는 것은 제1 VIS 프레임을 직접 디스플레이하거나 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 누산기에 가산함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 오버레이된 NIR 또는 IR 이미지는 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량과 VIS 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, V 수량은 0 이상이다. 일부 실시예에서, 시퀀스는 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS 프레임은, 보정 VIS 프레임이 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전, 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, (N+1)은 기본 수량 이상이다. 일부 실시예에서, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은, VIS 프레임, NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시키거나, 최소화하거나, 보정한다. 일부 실시예에서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계는 NIR 또는 IR 프레임으로부터 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은 캡처된 입력 동적 범위가 곱해진 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일하다. 일부 실시예에서, VIS 프레임 각각, 및 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS 프레임과 하나 이상의 NIR 또는 IR 프레임은 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임을 감산하는 것은 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 제(N+1) 또는 제(N+2) 보정된 NIR 또는 IR 프레임 및 N 수량의 양의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈; 제2 VIS 프레임 및 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 모듈; 제2 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지를 오버레이하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, N+1은 기본 수량의 X배와 동일하고, X는 2보다 큰 정수이고, 애플리케이션은 (N + 기본 수량 +1)번째 또는 (N + 기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 2개 이상의 오버레이된 이미지로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성된다. 일부 실시예에서, 하나의 디스플레이 이미지는 2개 이상의 시퀀스로부터 형성된다.

본원에 제공된 다른 양태는 레이저 유도된 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체이고, 이 애플리케이션은 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 모듈- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS 프레임; 및 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량(primary quantity)을 포함함 -; 하나의 보정 VIS 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 모듈; 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈; 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제1 VIS 이미지를 생성하는 모듈; 및 NIR 또는 IR 이미지와 VIS 이미지를 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 모듈을 포함한다.

일부 실시예에서, 보정 VIS 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스 내의, NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스 내의, 또는 이들의 조합 내의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, 제1 VIS 이미지를 생성하는 것은 제1 VIS 프레임을 직접 디스플레이하거나 제1 VIS 프레임 및 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 누산기에 가산함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 오버레이된 NIR 또는 IR 이미지는 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량과 VIS 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성함으로써 획득된다. 일부 실시예에서, V 수량은 0 이상이다. 일부 실시예에서, 시퀀스는 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS 프레임은, 보정 VIS 프레임이 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전, 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, (N+1)은 기본 수량 이상이다. 일부 실시예에서, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은, VIS 프레임, NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시키거나, 최소화하거나, 보정한다. 일부 실시예에서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계는 NIR 또는 IR 프레임으로부터 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은 캡처된 입력 동적 범위가 곱해진 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일하다. 일부 실시예에서, VIS 프레임 각각, 및 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS 프레임과 하나 이상의 NIR 또는 IR 프레임은 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임을 감산하는 것은 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함된다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 VIS 프레임을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 (N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈; 제2 VIS 프레임 및 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 모듈; 제2 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지를 오버레이하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, N+1은 기본 수량의 X배와 동일하고, X는 2보다 큰 정수이고, 애플리케이션은 (N + 기본 수량 +1)번째 또는 (N + 기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 2개 이상의 오버레이된 이미지로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성된다. 일부 실시예에서, 하나의 디스플레이 이미지는 2개 이상의 시퀀스로부터 형성된다.

본원에서 제공되는 다른 양태는 피험체로부터의 샘플 내의 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법이며, 이 방법은 이미징 시스템을 이용하여 형광을 이미징함으로써 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 이 시스템은 이미징 시스템 또는 이미징 플랫폼을 포함한다.

본원에서 제공되는 다른 양태는 피험체로부터의 샘플 내의 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법이며, 이 방법은 이미징 시스템 방법을 이용하여 형광을 이미징함으로써 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징된 형광은 자가형광, 조영제 또는 영상화제, 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 방법은 조영제 또는 영상화제를 피험체에게 투여하는 단계를 더 포함한다.

본원에서 제공되는 다른 양태는 피험체로부터의 샘플 내의 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법이며, 이 방법은 조영제 또는 영상화제를 피험체에게 투여하는 단계; 이미징 시스템을 이용하여 조영제 또는 영상화제를 이미징함으로써 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 시스템은 이미징 시스템 또는 이미징 플랫폼을 포함한다.

본원에서 제공되는 다른 양태는 피험체로부터의 샘플 내의 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법이며, 이 방법은 조영제 또는 영상화제를 피험체에게 투여하는 단계; 이미징 시스템 방법을 사용하여 조영제 또는 영상화제를 이미징함으로써 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 조영제 또는 영상화제는 염료, 형광단, 형광 비오틴 화합물, 발광 화합물, 화학발광 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 조영제 또는 영상화제는 약 200 mm 내지 약 900 mm의 파장을 흡수한다. 일부 실시예에서, 조영제 또는 영상화제는 DyLight-680, DyLight-750, VivoTag-750, DyLight-800, IRDye-800, VivoTag-680, Cy5.5, 또는 ICG(indocyanine green) 및 이들의 임의의 전술한 유도체; 플루오레세인 및 플루오레세인 염료(예를 들어, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료(예를 들어, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민(ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민(TMR) 등), 쿠마린 및 쿠마린 염료(예를 들어, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸쿠마린(AMCA) 등), 오레곤 그린 염료(예를 들어, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, SPECTRUM RED, SPECTRUM GREEN, 시아닌 염료(예를 들어, CY-3, Cy-5, CY-3.5, CY-5.5 등), ALEXA FLUOR 염료(예를 들어, ALEXA FLUOR 350, ALEXA FLUOR 488, ALEXA FLUOR 532, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 568, ALEXA FLUOR 594, ALEXA FLUOR 633, ALEXA FLUOR 660, ALEXA FLUOR 680 등), BODIPY 염료(예를 들어, BODIPY FL, BODIPY R6G, BODIPY TMR, BODIPY TR, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665 등), IRDyes(예를 들어, IRD40, IRD 700, IRD 800 등), 7-아미노쿠마린, 디알킬아미노쿠마린 반응성 염료, 6,8-디플루오로-7-히드록시쿠마린 형광단, 히드록시쿠마린 유도체, 알콕시쿠마린 유도체, 숙시미딜 에스테르, 피렌 숙시미딜 에스테르, 피리딜옥사졸 유도체, 아미노나프탈렌계 염료, 댄실 클로라이드, 다폭실 염료, 다폭실 술포닐 클로라이드, 아민-반응성 다폭실 숙시미딜 에스테르, 카르복실산-반응성 다폭실(2-아미노에틸)술폰아미드), 바이메인 염료, 바이메인 메르캅토아세트산, NBD 염료, QsY 35 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 투여는 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 안구내 투여, 동맥내 투여, 복막 투여, 종양내 투여, 피내 투여, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징은, 조직 이미징, 생체외 이미징, 수술중 이미징, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 샘플은 생체내 샘플, 계내 샘플, 생체외 샘플, 또는 수술중 샘플 내에 있다. 일부 실시예에서, 샘플은 기관, 기관 하부구조, 조직 또는 세포이다. 일부 실시예에서, 샘플은 자가형광을 발한다. 일부 실시예에서, 샘플의 자가형광은 종양 또는 악성에 존재하는 안구 형광단, 트립토판, 또는 단백질을 포함한다. 일부 실시예에서, 이 방법은 혈관 흐름 또는 혈관 개방(vessel patency)을 시각화하는데 이용된다. 일부 실시예에서, 혈관계 또는 구조는 혈관, 림프 혈관계, 신경 혈관계 또는 CNS 구조를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징은, 혈관 조영, 동맥 조영, 림프 조영, 또는 담관 조영이다. 일부 실시예에서, 이미징은 혈관 이상, 혈관 기형, 혈관 병변, 기관 또는 기관 하부구조, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 검출하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 혈관 이상, 혈관 기형, 또는 혈관 병변은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시예에서, 기관 또는 기관 하부구조는 뇌, 심장, 폐, 신장, 간, 또는 췌장이다. 일부 실시예에서, 방법은 피험체에 대해 수술을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 수술은 혈관 성형, 심혈관 수술, 동맥류 수복, 판막 대체, 동맥류 수술, 동정맥 기형 또는 해면 기형 수술, 정맥 기형 수술, 림프 기형 수술, 모세혈관 확장 수술, 혼합 혈관 기형 수술, 또는 척추 경막 동정맥루 수술, 수복 또는 우회, 동맥 우회, 기관 이식, 성형 수술, 눈 수술, 생식계 수술, 스텐트 삽입 또는 대체, 플라크 절제, 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포 제거, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징은, 수술 후의 피험체의 혈관 이상, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조, 또는 세포를 이미징하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 피험체에게서 암을 치료하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 본 방법은 두개내 CNS 혈관 결함, 척추 CNS 혈관 결함, 말초 혈관 결함의 수복; 비정상적 혈관성 조직의 제거; 눈 이미징 및 수복; 문합; 재건 또는 성형 수술; 죽상경화증에서의 플라크 절제 또는 치료 또는 재협착; 신경, 신장, 갑상선, 부갑상선, 간 분절, 또는 요관과 같은 생체 기관 또는 구조의 (선택적 절제를 포함하는) 수복 또는 절제, (선택적 보존을 포함하는) 보존; 수술 동안의 식별 및 관리(때때로 보존, 때때로 선택적 절제); 사지에서의 허혈의 진단 및 치료; 또는 만성 상처의 치료를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 두개내 혈관 결함 및/또는 척추 혈관 결함은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형 또는 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 말초 혈관 결함은, 동맥류, 관상 동맥 우회, 또 다른 혈관 우회, 해면 기형, 동정맥 기형, 정맥 기형, 림프 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 비정상적 혈관성 조직은 자궁내막증 또는 종양을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다음 중 하나 이상을 사용하는 방사선학 또는 형광 이미징을 더 포함한다: X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 유동 세포계측, 의료 사진, 핵 의학 기능 이미징 기술, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT), 현미경, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합. 일부 실시예에서, 방법은 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 사용하여 형광을 측정 및/또는 정량화하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 다음과 조합되거나 그에 통합된다: 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합. 일부 실시예에서, 시스템은 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇 중 적어도 하나는 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT(optical coherence tomography) 시스템, 수술 로봇, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 치료제를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 진단제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 치료제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 영상화제의 안전 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 또는 이들의 임의의 조합을 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조영제 또는 영상화제의 안전성 또는 생리학적 효과는 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 또는 조직에서의 농도의 측정, 치료 윈도우, 범위 및 최적화, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 방법은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제를 투여하는 단계를 포함하고, 이미징은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제를 검출하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 포함한다.

본원에 제공된 다른 양태는 샘플을 이미징하기 위한 방법이며, 이는 광원에 의해, 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 여기 광을 방출하는 단계; 복수의 소스에 의해, 다수의 방출 대역에서 그 샘플로부터 형광을 유도하는 여기 광 또는 광을 방출하는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 여기 광을 샘플로 지향시키는 단계; 복수의 광학기기에 의해, 샘플로부터 형광을 수신하는 단계- 방출 광은 음영을 감소시키기 위해 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축으로 샘플로 지향됨 -; 검출기 상에 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 형성하는 단계; 샘플의 형광 이미지 및 샘플의 가시 광 이미지를 복수의 검출기 상에 형성하는 단계를 포함한다.

특허 또는 출원 파일은 컬러로 작성된 적어도 하나의 도면을 포함한다.
컬러 도면(들)이 포함된 이러한 특허 또는 특허 출원 공보의 사본은 요청 및 필요한 요금의 지불 시에 특허청을 통해 제공될 것이다. 예시적인 실시예 및 첨부 도면을 제시하는 이하의 상세한 설명을 참조하여 본 발명 주제의 특징 및 이점에 대한 더 나은 이해를 얻을 수 있을 것이다.
도 1a는 현미경 헤드 및 암 위에 배치된 살균 드레이프의 이미지를 도시한다.
도 1b는 일부 실시예에 따른, 이미징 플랫폼 및 방법을 사용하여 취득된 조직에서의 형광 및 가시 이미징의 예시적인 합성 이미지를 도시한다.
도 2는 일부 실시예에 따른, 예시적인 이색 필터의 개략도를 도시한다.
도 3a는 일부 실시예에 따른, 비-동축 조명 및 이미징을 갖는 예시적인 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3b는 일부 실시예에 따른, 동축 조명 및 이미징을 갖는 예시적인 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른, 이 경우에는 수술 현미경에 부착된 2-카메라 시스템인, 이미징 시스템의 예시적인 실시예의 개략도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 각각 다양한 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5a는 일부 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 5b는 일부 실시예에 따른, 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 다른 개략도를 도시한다.
도 5c는 일부 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 또 다른 개략도를 도시한다.
도 5d는 일부 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 또 다른 개략도를 도시한다.
도 6a는 일부 실시예에 따른, 컴퓨팅 디바이스와 통신하는 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 상이한 개략도를 도시한다.
도 6b는 일부 실시예에 따른, 컴퓨팅 디바이스와 통신하는 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 다른 개략도를 도시한다.
도 7은 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 이용하여 캡처된 예시적인 이미지를 도시한다. 이미지는 NIR 및 VIS 방출 이미지, 고스팅을 감소시키는 효과 편광기 및 이색 필터 두께, 및 고배율의 고스팅 감소를 포함하는 본원의 이미징 시스템 및 방법의 다양한 양태를 보여준다.
도 7a는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 이용하여 캡처된 예시적인 이미지를 도시한다.
도 7b는 일부 실시예에 따른, 이색 필터(들)의 두께로 인한 고스팅 보정의 예시적인 이미지를 도시한다.
도 7c는 도 7b의 고배율 이미지를 도시한다.
도 8은 예시적인 이미징 시스템 및 여기 광의 경로의 개략도를 도시한다. 특히, 도 8a는 일부 실시예에 따른, 예시적인 이미징 시스템 및 여기 광의 경로의 개략도를 도시하는 반면, 도 8b는 일부 실시예에 따른, 도 8a의 개략도를 고배율로 도시한다.
도 9는 일부 실시예에 따른, 적외선 형광 이미지, 근적외선(NIR) 형광 이미지, 및 주변 광(어두운 배경) 이미지의 수집을 위한 프레임 캡처 및 레이저 온/오프 트리거링을 보여주는 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 10은 본원에 설명된 시스템을 사용하여 생체외 조직을 이미징하기 위해 설명된 것과 같은 형광 및/또는 가시 광의 예시적인 이미지를 도시한다. 중첩된 합성 이미지는 종양 조직(106a, 106b) 및 주변 구조를 도시하며, 여기서 종양 조직(106a 및 106b)은 상이한 신호 강도를 갖는다. 이러한 신호 강도의 차이는 형광 염료의 상이한 수준의 조직 흡수에 의해 야기된다.
도 10a는 일부 실시예에 따른, 근적외선(NIR) 형광제 및 근적외선(NIR) 형광제가 더 적은 하나의 생체외 조직 샘플을 포함하는 생체외 조직 샘플의 형광 이미징의 예시적인 이미지를 도시한다.
도 10b는 일부 실시예에 따른 도 10a의 샘플로부터의 생체외 조직에서의 형광 및 가시 광 이미징의 예시적인 이미지를 도시하며, 여기서, 근적외선(NIR) 이미지는 의사 컬러로서 디스플레이되고, 가시 광은 트루 컬러로 디스플레이되어 있다.
도 10c는 일부 실시예에 따른 도 10a의 샘플로부터의 생체외 조직에서의 형광 및 가시 광 이미징의 예시적인 이미지를 도시하며, 여기서, 근적외선(NIR) 이미지는 의사 컬러로서 디스플레이되고, 가시 광도 의사 컬러로 디스플레이되어 있다.
도 11은 일부 실시예에 따른, 이미징 시스템을 위한 로크 및 키의 예시적인 이미지를 도시한다.
도 12는 일부 실시예에 따른, 이 경우, 근적외선(NIR) 형광 및 가시 광의 동시 취득을 위해 수술 현미경에 부착되도록 구성된 2-카메라 이미징 시스템의 예시적인 예시를 도시한다.
도 13은 일부 실시예에 따른, 이미지 시스템을 이용하는 방법 단계의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 14는 일부 실시예에 따른, 이 경우에는 하나 이상의 CPU, 메모리, 통신 인터페이스, 및 디스플레이를 갖는 디바이스인 디지털 처리 디바이스의 비제한적인 개략도를 도시한다.
도 15는 각각의 조직 샘플의 가시, NIR 및 VIS+NIR 이미지를 이용하여 본원에 설명되는 시스템을 이용하여 계내 조직을 이미징하기 위해 설명되는 바와 같은 형광 및/또는 가시 광의 예시적인 이미지를 나타낸다.
도 15a는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 가시 이미지를 도시한다.
도 15b는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 NIR 또는 IR 형광 이미지를 도시한다.
도 15c는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 합성 가시 및 형광 이미지를 도시한다.
도 15d는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제2 계내 조직 샘플의 예시적인 가시 이미지를 도시한다.
도 15e는 일부 실시예에 따른, 본원에서의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제2 계내 조직 샘플의 예시적인 NIR 또는 IR 형광 이미지를 도시한다.
도 15f는 일부 실시예에 따른, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 취득된 제2 계내 조직 샘플의 예시적인 합성 가시 및 형광 이미지를 도시한다.
도 16은 일부 실시예에 따른, 적외선 또는 근적외선(NIR) 형광 및 가시 광 이미지 둘 모두를 동시에 획득할 수 있는 예시적인 이중 카메라 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 17은 이 경우에는 하나 이상의 프로세서, 메모리, 저장소, 및 네트워크 인터페이스를 갖는 디바이스인 컴퓨팅 디바이스의 비제한적인 예를 도시한다.
도 18은 일부 실시예에 따른 다른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 개략도를 도시한다.
도 19는 일부 실시예에 따른, 도 18의 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템 내의 광학 광선 경로의 사시도 예시를 도시한다.
도 20은 일부 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 이미지를 도시한다.
도 21a는 일부 실시예에 따른, 이미징 플랫폼의 사시도 예시를 도시한다.
도 21b는 일부 실시예에 따른, 이미징 플랫폼의 사시도 예시를 도시한다.
도 22는 일부 실시예에 따른, 이미징 플랫폼의 이미징 스테이션의 개략도를 도시한다.
도 23은 일부 실시예에 따른 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 시간 다중화의 개략도를 도시한다.
도 24는 일부 실시예에 따른, 이미징 플랫폼의 개략도를 도시한다.
도 25는 일부 실시예에 따른, 다른 이미징 플랫폼의 개략도를 도시한다.
도 26은 일부 실시예에 따른 예시적인 직사각형 빔 형상의 이미지를 도시한다.
도 27은 일부 실시예에 따른 예시적인 원형 빔 형상의 이미지를 도시한다.
도 28은 일부 실시예에 따른, 빔 형상 내에서의 포토다이오드의 배치의 예시적인 그래프를 도시한다.
도 29는 각각의 조직 샘플의 가시, NIR, 및 VIS+NIR 이미지를 사용하여 본원에 설명된 시스템을 사용하여 생체내 또는 계내 조직을 이미징하기 위해 설명된 형광 및/또는 가시 광의 예시적인 이미지를 도시한다.
도 29a는 일부 실시예에 따른, 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 가시 광(VIS) 이미지를 도시한다.
도 29b는 일부 실시예에 따른, 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다.
도 29c는 일부 실시예에 따른, 제1 계내 조직 샘플의 예시적인 오버레이된(VIS + NIR) 이미지를 도시한다.
도 29d는 제2 계내 시료의 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역에 대응하는 형광 신호는 혈관 병변 내의 토줄레리스티드(tozuleristide)의 존재를 나타낸다. 라벨링된 화살표는 정상 혈관("BV") 및 정상 뇌 조직("NB")의 비형광 영역을 나타낸다. 대조적으로, NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역 영역에 대응하는 형광 신호는 비정상적 혈관 병변("VL") 상의 토줄레리스티드의 존재를 표시하고, 정상 조직에서는 그렇지 않다.
도 29e는 외과의사가 형광 안내 없이 일반적으로 보는 것을 나타내는 도 29d에 대응하는 제2 계내 시료의 백색 광 이미지를 도시한다. 화살표는 도 29d의 NIR 또는 IR 이미지에 도시된 바와 같은 동일한 위치를 표시한다. 혈관 병변("VL")은 이 이미지에서 정상 혈관("BV")과 유사한 외관을 가진다.
도 29f는 도 29d 및 도 29c의 제2 계내 시료의 NIR 또는 IR 형광 및 백색 광 합성 이미지를 도시하며, 여기서 화살표는 도 29d 및 도 29c에 도시된 바와 같은 동일한 위치를 마킹한다. 혈관 병변("VL")에서의 형광은 정상 혈관("BV")을 포함한 주변의 정상 조직으로부터 이를 명확히 구별하였다.
도 29g는 수술 동안의 혈관 병변을 보여주는 계내 시료의 근적외선(NIR) 또 다른 이미지를 도시한다. 화살표는, 비형광성인, ("VL"로 라벨링된) 혈관 병변 및 ("NB"로 라벨링된) 인접한 정상 뇌를 나타낸다.
도 29h는 도 29g에 대응하는 계내 시료의 백색 광 이미지를 도시한다. 정상 뇌는 밝은 황갈색 내지 분홍색 컬러(그레이 스케일 이미지에서는 밝은 회색)를 갖지만, 이는 형광의 부재에 의해 혈관 병변과 구별되는 정상 혈관으로 관류된다.
도 29i는 도 29g 및 도 29h에 도시된 제3 계내 시료의 합성 백색 광 및 NIR 또는 IR 이미지를 도시한다.
도 30은 일부 실시예에 따른, 캡처된 레이저 상태 및 각각의 프레임의 예시적인 도면을 도시한다.
도 31은 일부 실시예에 따른, NIR/IR 프레임에 후속하는 VIS_DRK 프레임으로 NIR/IR 프레임을 보정하기 위한 방법의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 32는 일부 실시예에 따른, NIR 또는 IR 및 VIS 이미지를 획득하고, NIR/IR 프레임을 NIR/IR 프레임에 후속하는 VIS_DRK 프레임으로 보정하는 방법의 예시적인 개략도, 및 형광 NIR/IR 프레임을 합산하고 오버레이 이미지를 형성하는 제1 예시적인 개략도를 나타낸 도면이다.
도 33은 일부 실시예에 따른, NIR/IR 및 VIS 프레임을 합산하는 방법의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 34는 일부 실시예에 따른, NIR/IR 및 VIS 프레임을 합산하는, 최근접 이웃 보정의 방법의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 35는 일부 실시예에 따른, NIR/IR 및 VIS 프레임을 합산하는, 최근접 이웃 보정의 방법의 예시적인 개략도를 도시한다.
도 36은 일부 실시예에 따른, NIR/IR 및 VIS 프레임을 합산하는, 최근접 이웃 보정의 방법의 다른 예시적인 개략도를 도시한다.
도 37은 일부 실시예에 따른, 멀티스펙트럼 카메라에 대한 이미지 채도를 완화하는 방법의 제1 예시적인 개략도를 도시한다.
도 38은 일부 실시예에 따른, 멀티스펙트럼 카메라에 대한 이미지 채도를 완화하는 방법 및 NIR/IR 프레임을 보정하는 방법의 제2 예시적인 개략도를 도시한다.
도 39는 일부 실시예에 따른, NIR/IR 및 VIS 프레임을 합산하고 오버레이된 이미지를 형성하는 방법의 개략도를 도시한 도면이다.

가시, 적외선 및 근적외선 광을 생성하기 위한 일부 시스템은 적외선 신호와 같은 형광 신호의 측정에 필요한 것보다 가시 조명에 대해 더 큰 제어를 필요로 한다. 그러나, 일부 경우에, 예를 들어, 수술실 또는 외과의사가 조직을 관찰할 필요가 있어 광을 조절하게 될 다른 영역에서, 가시 조명에 대한 완전한 또는 부분적인 제어가 쉽게 이용가능하거나 이상적이지 않으며, 이는 일부 경우에서 형광 신호를 측정하는데 이상적이지 않다. 또한, 수술 현미경을 사용하여 수술이 수행되는 상황에서, 수술 조직으로부터 형광 신호를 이미징하기 위해 현미경을 재배치하고 이어서 형광 이미징이 완료될 때 수술을 재개하기 위해 이를 그의 원래의 위치로 바꾸는 것을 통해 조명을 제어하는 것이 가능하다. 또한, 할로겐 램프와 같은 소스에서, 형광단에 의한 여기 광의 흡수는 최적이 아니며, 따라서 이러한 시스템은 임의의 인지가능한 지연(예를 들어, 약 100 ms 이하) 없이 실시간으로 또는 비디오 레이트로 동시 레코딩을 달성할 수 없다. 그러나, 이러한 프로세스는 종종 수술 기술을 방해한다. 예를 들어, 외과의사는 형광이 측정될 때 현미경을 사용할 수 없다. 종래의 시스템에서 종종 발생하는 하나의 문제는 형광 자극 또는 방출 파장의 시야각 및 수술 현미경의 가시 파장이 이상적으로 배열되지 않고, 이는 종종 이상적이지 않은 광학 신호 및 이미지 정합을 초래하여 차선의, 불명확한 또는 불량한 이미지를 초래한다는 것이다. 형광 여기 및 현미경의 시야가 최적으로 정렬되지 않을 때(즉, 동축일 때), 형광 신호는, 일부 종래의 시스템에서 "사각지대"를 나타내어, 조직이 가시적으로 형광을 내지 않고 정상 및 비-암성으로 보이게 하며, 그 결과 적어도 일부 경우에 수술 동안 임계 암 조직을 식별하는 데 실패하게 한다.

상기에 비추어, 종래의 시스템의 전술한 단점 중 적어도 일부를 극복하는 시스템 및 방법이 필요하다. 이상적으로, 이러한 시스템 및 방법은 수술 현미경으로 형광 및 가시 이미징을 함께, 예를 들어, 동시에, 제공할 것이다. 또한, 형광 및 가시 이미지를 관찰하고, 수술 및/또는 병리학적 검사 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하기 위해 수술 현미경을 재배치하는 것에 의존하지 않는 시스템이 필요하다.

본원에 개시된 시스템 및 방법은 작업 흐름의 최소 중단으로 많은 유형의 수술 및 다른 절차와의 조합에 아주 적합하다. 예를 들어, 현재 개시된 방법 및 장치는 수술 작업 흐름을 개선하기 위해, 이전 및 미래 수술 현미경, 및 카메라, 모니터, 외시경, 수술 로봇, 내시경과 같은 다른 이미징 디바이스와 통합하기에 매우 적합하다. 일부 실시예에서, 본원에 개시된 시스템 및 방법은 가시 광 및 적외선 형광의 동시 캡처가 가능하고, 독립형으로(예를 들어, 오픈 필드 또는 내시경) 또는 수술 현미경과 같은 수술 기기에 대한 부착물로서 사용된다. 예를 들어, 본원에 개시되는 방법 및 장치는 Zeiss, Leica, Intuitive Surgical, Olympus, 및 Haag-Streight, 및 그 계열사 각각을 포함하는 이러한 회사 및 소스로부터 상업적으로 이용가능한 것과 같은, 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 상업적으로 이용가능한 수술 현미경과의 조합 및 통합에 매우 적합하다. 방법 및 장치는, 일부 실시예에서, 예를 들어, Intuitive Surgical 및 그 계열사로부터 상업적으로 이용가능한 것과 같은, 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 상업적으로 이용가능한 수술 로봇 시스템 및 내시경과 조합된다.

이미징 시스템

형광단 방출을 검출하기 위한 이미징 시스템 및 방법이 본원에 제공된다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 검출기, 광원, 및 복수의 광학기기를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출기는 샘플의 형광 이미지를 형성하거나, 샘플의 가시 이미지를 형성하거나, 또는 둘 모두를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 광원은 여기 광, 가시 파장 조명, 또는 둘 모두를 방출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 여기 광은 샘플의 형광을 유도한다. 일부 실시예에서, 가시 광은 가시 광 이미징을 위해 샘플을 조명한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기는 여기 광을 샘플을 향해 지향시키거나, 형광 광 및 가시 광을 샘플로부터 검출기로 지향시키거나, 둘 모두를 수행하도록 배열된다. 일부 실시예에서, 조명 광, 여기 광, 형광 광, 또는 이들의 임의의 조합은 실질적으로 동축으로 지향된다.

형광단이 본원에 설명된 바와 같은 다른 모이어티에 접합 또는 융합될 수 있고, 특정 기관, 기관 내의 하부구조, 조직, 타겟 또는 세포에 홈(home), 타겟, 이주, 그에 의해 유지, 그에 누적 및/또는 그에 결합 또는 그로 지향되게 하도록 사용되고, 본원에서의 시스템 및 방법과 함께 사용된다. 일부 실시예에서, 형광단 방출은 적외선, 근적외선, 청색 또는 자외선 방출을 포함한다.

일부 실시예에서, 시스템은 약 10 nm 내지 약 200 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 75 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 125 nm, 약 10 nm 내지 약 150 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 75 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 20 nm 내지 약 125 nm, 약 20 nm 내지 약 150 nm, 약 20 nm 내지 약 200 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 75 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 125 nm, 약 30 nm 내지 약 150 nm, 약 30 nm 내지 약 200 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 40 nm 내지 약 75 nm, 약 40 nm 내지 약 100 nm, 약 40 nm 내지 약 125 nm, 약 40 nm 내지 약 150 nm, 약 40 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 75 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 125 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 75 nm 내지 약 100 nm, 약 75 nm 내지 약 125 nm, 약 75 nm 내지 약 150 nm, 약 75 nm 내지 약 200 nm, 약 100 nm 내지 약 125 nm, 약 100 nm 내지 약 150 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 125 nm 내지 약 150 nm, 약 125 nm 내지 약 200 nm, 또는 약 150 nm 내지 약 200 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 100 nm, 약 125 nm, 약 150 nm, 또는 약 200 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 적어도 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 100 nm, 약 125 nm, 또는 약 150 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 최대 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 100 nm, 약 125 nm, 약 150 nm, 또는 약 200 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 형광단 방출을 검출한다. 일부 실시예에서, 형광단 방출은 자외선 방출을 포함한다. 일부 실시예에서, 자외선 방출은, 10 nm 내지 400 nm, 그리고, 최대 450 nm 또는 460 nm 내지 청색 광 스펙트럼 까지의 파장을 갖고, 10-20 nm, 20-30 nm, 30-40 nm, 40-50 nm, 50-60 nm, 60-70 nm, 70-80 nm, 80-90 nm, 90-100 nm, 100-110 nm, 110-120 nm, 120-130 nm, 130-140 nm, 140-150 nm, 150-160 nm, 160-170 nm, 170-180 nm, 180-190 nm, 190-200 nm, 200-210 nm, 210-220 nm, 220-230 nm, 230-240 nm, 240-250 nm, 250-260 nm, 260-270 nm, 270-280 nm, 280-290 nm, 290-300 nm, 300-310 nm, 310-320 nm, 320-330 nm, 330-340 nm, 340-350 nm, 350-360 nm, 360-370 nm, 370-380 nm, 380-390 nm, 390-400 nm, 400-410 nm, 410-420 nm, 420-430 nm, 430-440 nm, 440-450 nm, 450-460 nm, 300-350 nm, 325-375 nm, 350-400 nm, 400-450 nm, 340 nm 내지 400 nm, 360 내지 420 nm, 380 nm 내지 440 nm, 400 nm 내지 450 nm, 400 nm 내지 460 nm의 범위의 파장 또는 이들 전술한 범위 중 임의의 범위 내의 임의의 파장을 비롯한, 본원에 개시된 범위의 흡수 파장을 갖는 형광단을 포함한다.

일부 실시예에서, 형광단 방출은 NIR 또는 IR 방출을 포함한다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 방출은, 본원에 개시된 범위 내의 흡수 파장을 갖는 형광단을 포함한, 약 750 nm 내지 3000 nm, 또는 800 nm 내지 1000 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 200 nm 내지 약 1,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 200 nm 내지 약 250 nm, 약 200 nm 내지 약 300 nm, 약 200 nm 내지 약 350 nm, 약 200 nm 내지 약 400 nm, 약 200 nm 내지 약 450 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 약 200 nm 내지 약 600 nm, 약 200 nm 내지 약 700 nm, 약 200 nm 내지 약 800 nm, 약 200 nm 내지 약 900 nm, 약 200 nm 내지 약 1,000 nm, 약 250 nm 내지 약 300 nm, 약 250 nm 내지 약 350 nm, 약 250 nm 내지 약 400 nm, 약 250 nm 내지 약 450 nm, 약 250 nm 내지 약 500 nm, 약 250 nm 내지 약 600 nm, 약 250 nm 내지 약 700 nm, 약 250 nm 내지 약 800 nm, 약 250 nm 내지 약 900 nm, 약 250 nm 내지 약 1,000 nm, 약 300 nm 내지 약 350 nm, 약 300 nm 내지 약 400 nm, 약 300 nm 내지 약 450 nm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 300 nm 내지 약 600 nm, 약 300 nm 내지 약 700 nm, 약 300 nm 내지 약 800 nm, 약 300 nm 내지 약 900 nm, 약 300 nm 내지 약 1,000 nm, 약 350 nm 내지 약 400 nm, 약 350 nm 내지 약 450 nm, 약 350 nm 내지 약 500 nm, 약 350 nm 내지 약 600 nm, 약 350 nm 내지 약 700 nm, 약 350 nm 내지 약 800 nm, 약 350 nm 내지 약 900 nm, 약 350 nm 내지 약 1,000 nm, 약 400 nm 내지 약 450 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 600 nm, 약 400 nm 내지 약 700 nm, 약 400 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 900 nm, 약 400 nm 내지 약 1,000 nm, 약 450 nm 내지 약 500 nm, 약 450 nm 내지 약 600 nm, 약 450 nm 내지 약 700 nm, 약 450 nm 내지 약 800 nm, 약 450 nm 내지 약 900 nm, 약 450 nm 내지 약 1,000 nm, 약 500 nm 내지 약 600 nm, 약 500 nm 내지 약 700 nm, 약 500 nm 내지 약 800 nm, 약 500 nm 내지 약 900 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 약 600 nm 내지 약 700 nm, 약 600 nm 내지 약 800 nm, 약 600 nm 내지 약 900 nm, 약 600 nm 내지 약 1,000 nm, 약 700 nm 내지 약 800 nm, 약 700 nm 내지 약 900 nm, 약 700 nm 내지 약 1,000 nm, 약 800 nm 내지 약 900 nm, 약 800 nm 내지 약 1,000 nm, 또는 약 900 nm 내지 약 1,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 또는 약 1,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 적어도 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 또는 약 900 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 최대 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 700 nm, 약 800 nm, 약 900 nm, 또는 약 1,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 시스템은 약 1,000 nm 내지 약 4,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은, 약 1,000 nm 내지 약 1,250 nm, 약 1,000 nm 내지 약 1,500 nm, 약 1,000 nm 내지 약 1,750 nm, 약 1,000 nm 내지 약 2,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 2,250 nm, 약 1,000 nm 내지 약 2,500 nm, 약 1,000 nm 내지 약 2,750 nm, 약 1,000 nm 내지 약 3,000 nm, 약 1,000 nm 내지 약 3,250 nm, 약 1,000 nm 내지 약 3,500 nm, 약 1,000 nm 내지 약 4,000 nm, 약 1,250 nm 내지 약 1,500 nm, 약 1,250 nm 내지 약 1,750 nm, 약 1,250 nm 내지 약 2,000 nm, 약 1,250 nm 내지 약 2,250 nm, 약 1,250 nm 내지 약 2,500 nm, 약 1,250 nm 내지 약 2,750 nm, 약 1,250 nm 내지 약 3,000 nm, 약 1,250 nm 내지 약 3,250 nm, 약 1,250 nm 내지 약 3,500 nm, 약 1,250 nm 내지 약 4,000 nm, 약 1,500 nm 내지 약 1,750 nm, 약 1,500 nm 내지 약 2,000 nm, 약 1,500 nm 내지 약 2,250 nm, 약 1,500 nm 내지 약 2,500 nm, 약 1,500 nm 내지 약 2,750 nm, 약 1,500 nm 내지 약 3,000 nm, 약 1,500 nm 내지 약 3,250 nm, 약 1,500 nm 내지 약 3,500 nm, 약 1,500 nm 내지 약 4,000 nm, 약 1,750 nm 내지 약 2,000 nm, 약 1,750 nm 내지 약 2,250 nm, 약 1,750 nm 내지 약 2,500 nm, 약 1,750 nm 내지 약 2,750 nm, 약 1,750 nm 내지 약 3,000 nm, 약 1,750 nm 내지 약 3,250 nm, 약 1,750 nm 내지 약 3,500 nm, 약 1,750 nm 내지 약 4,000 nm, 약 2,000 nm 내지 약 2,250 nm, 약 2,000 nm 내지 약 2,500 nm, 약 2,000 nm 내지 약 2,750 nm, 약 2,000 nm 내지 약 3,000 nm, 약 2,000 nm 내지 약 3,250 nm, 약 2,000 nm 내지 약 3,500 nm, 약 2,000 nm 내지 약 4,000 nm, 약 2,250 nm 내지 약 2,500 nm, 약 2,250 nm 내지 약 2,750 nm, 약 2,250 nm 내지 약 3,000 nm, 약 2,250 nm 내지 약 3,250 nm, 약 2,250 nm 내지 약 3,500 nm, 약 2,250 nm 내지 약 4,000 nm, 약 2,500 nm 내지 약 2,750 nm, 약 2,500 nm 내지 약 3,000 nm, 약 2,500 nm 내지 약 3,250 nm, 약 2,500 nm 내지 약 3,500 nm, 약 2,500 nm 내지 약 4,000 nm, 약 2,750 nm 내지 약 3,000 nm, 약 2,750 nm 내지 약 3,250 nm, 약 2,750 nm 내지 약 3,500 nm, 약 2,750 nm 내지 약 4,000 nm, 약 3,000 nm 내지 약 3,250 nm, 약 3,000 nm 내지 약 3,500 nm, 약 3,000 nm 내지 약 4,000 nm, 약 3,250 nm 내지 약 3,500 nm, 약 3,250 nm 내지 약 4,000 nm, 또는 약 3,500 nm 내지 약 4,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 약 1,000 nm, 약 1,250 nm, 약 1,500 nm, 약 1,750 nm, 약 2,000 nm, 약 2,250 nm, 약 2,500 nm, 약 2,750 nm, 약 3,000 nm, 약 3,250 nm, 약 3,500 nm, 또는 약 4,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 적어도 약 1,000 nm, 약 1,250 nm, 약 1,500 nm, 약 1,750 nm, 약 2,000 nm, 약 2,250 nm, 약 2,500 nm, 약 2,750 nm, 약 3,000 nm, 약 3,250 nm, 또는 약 3,500 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 시스템은 최대 약 1,250 nm, 약 1,500 nm, 약 1,750 nm, 약 2,000 nm, 약 2,250 nm, 약 2,500 nm, 약 2,750 nm, 약 3,000 nm, 약 3,250 nm, 약 3,500 nm, 또는 약 4,000 nm의 흡수 파장을 갖는 형광단을 검출하도록 구성된다.

도 21을 참조하면, 특정 실시예에서, 본원의 이미징 시스템(1000)은 조직(105)으로부터의 형광 신호 및 가시 광의 동시 이미징을 위해 현미경(101), 예를 들어 수술 현미경과 함께 사용된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 이 실시예에서, 조직으로부터의 형광 방출의 조명 축(103)은 이미징 축(104)과 동축이다. 즉, 여기 소스의 광은 이미징 시스템(1000) 및/또는 수술 현미경(101)의 이미징 축과 동축이다. 이 실시예에서, 현미경은 가시 광을 이미징 시스템에 제공하기 위한 가시 광원을 포함한다.

도 1b는 본원에서의 이미징 시스템 및 방법을 사용하여 생성된 예시적인 이미지를 도시한다. 이 특정 실시예에서, 형광 조직(102)은 이미지 디스플레이(107)의 시야의 중심 근방에 있다. 이 실시예에서, 형광 이미지는 가시 이미지에 중첩되고 중첩된 합성 이미지는 외부 모니터에 디스플레이된다. 디지털 처리 디바이스 또는 프로세서는 디스플레이를 위해 이미지를 처리하고 조합하기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 외과의사는 현미경을 사용하여 이러한 가시 및 형광 이미지를 직접 관찰한다. 일부 실시예에서, 외과의사는 수술실 내의 헤드업 디스플레이 또는 이미지를 디스플레이할 수 있는 임의의 다른 디바이스로부터 이러한 이미지를 관찰한다.

일부 실시예에서, 이미징 시스템은 광원, 광학 광 가이드, 슈라우드, 배플, 광 지향기, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시예에서, 광원, 하나 이상의 광학 광 가이드, 슈라우드, 배플, 및 광 지향기는 에지로부터의 회절을 감소시키고, 여기 광, 조명 광, 또는 둘 모두에 의한 NIR 또는 IR 센서의 플러딩(flooding)을 감소시키도록 배열된다. 광원 및 광학 광 가이드의 예시적인 배열이 도 4, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 내지 도 6b, 도 16, 및 도 18에 도시된다.

일부 실시예에서, 광원(예를 들어, 광이 방출되는 레이저 및/또는 레이저 드라이버)은 도 5c에 도시된 바와 같이 이미징 시스템(100)의 내부에 위치된다. 일부 실시예에서, 광원은 이미징 시스템에 인접한다(도 5d). 일부 실시예에서, 광원은 이미징 시스템에 아주 근접하여 위치된다. 일부 실시예에서, 광원은 이미징 시스템으로부터 약 5mm 내지 약 25mm 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 광원은 이미징 시스템 외부에 있고, 광은 광섬유를 통해 이미징 시스템 내로 도입된다.

일부 실시예에서, 도 3a, 도 5d, 및 도 16에 도시된 바와 같이, 광학 여기 조립체(9)는 이미징하는 동안 음영을 감소시키기 위해 방출된 광에 근접하여 위치된다. 일부 실시예에서, 광학 여기 조립체(9)는 광원(14)으로부터 약 5mm 내지 약 25mm이다. 일부 실시예에서, 광학 여기 조립체는 광이 방출되는 곳(14)으로부터 0.5mm, 1mm, 3mm, 5mm, 10mm, 13mm, 15mm, 18mm, 20mm, 23mm, 25mm, 28mm, 30mm 내지 최대 50mm 내에 있다.

도 4, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 내지 도 6b, 도 16 및 도 18을 참조하면, 특정 실시예에서, 광원(12)은 여기 광 빔을 생성하며, 이에 의해, 여기 광 빔은 본원에 설명된 바와 같은 자외선, 청색, 가시 광선, 적색, 적외선 또는 NIR 또는 IR 범위의 파장을 갖는다. 이 실시예에서, 광원(12)은 광섬유(13)에 결합된다. 일부 실시예에서, 광섬유(13)로부터의 광은 그 후, 시준기 렌즈(17)를 이용하여 시준된다. 대안적으로, 광원은 미러와 같은 자유 공간 광학기기와 직접 결합된다. 일부 실시예에서 레이저 스펙트럼 특성은 형광단의 피크 흡수값에 대응한다.

시준 이후에, 일부 실시예에서, 여기 광의 스펙트럼 대역폭은, 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터(16)와 같은, 대역 통과 필터를 사용하여 감소된다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터(16)는 여기 광 스펙트럼이 노치 필터보다 좁도록 구성된다. 예를 들어, 선택적으로 노치 저지(notch reject)는 대역통과 클린업 필터보다 넓다. 또한, 노치(즉, 저지 필터) 상에서 요구되는 여분의 폭은, FOV 및 그에 따른 필터(들) 상의 입사각(AOI)에 관련되어, AOI가 더 넓을수록 요구되는 대역폭이 더 커진다. 대역 저지 필터로도 지칭되는 노치 저지 또는 노치 저지 필터는 크게 감쇠되거나 필터를 통과하도록 허용되지 않는 지정된 정의된 차단 대역 내의 주파수를 제외한 모든 주파수를 통과시킨다. 특정 실시예에서, 노치 저지 필터는 39 nm 노치 대역폭을 갖는 785 nm에서 OD 6보다 큰 차단 대역을 갖는다. 일부 실시예에서, 투과 대역은 400-742 nm로부터 >93% 투과이고 828-1600 nm로부터 >93% 투과이다. 일부 실시예에서, 최소 차단 대역은 클린업 필터의 투과 대역의 대략 2배이다. 일부 실시예에서, 785 nm 외부의 여기 광 파장에 대해, 각각의 필터의 통과대역 및 차단 대역은 사용되는 소스의 파장을 추적해야 한다. 일부 실시예에서, 노치 저지 대역은 가시 대역(예를 들어, 대략 400-700 nm) 및 형광/방출 대역(예를 들어, 대략 800-950 nm)과 같이, 센서에 관심 대역을 차단하지 않는 임의의 폭이다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 타겟으로부터의 반사된 여기 소스 광을 차단하기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 여기 빔과 샘플로부터 방출된 형광 빔 사이의 크로스토크를 억제하기 위해 노치 필터의 반치전폭보다 작은 반치전폭을 갖는 필터를 포함한다.

일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터 및 노치 필터 둘 모두는 각각의 필터 및 궁극적으로는 센서로 통과하는 스펙트럼 대역폭을 결정한다. 예를 들어, 여기 소스 및 특정 클린업 필터의 스펙트럼은 클린업 필터를 통해 방출된 여기 빔의 스펙트럼 폭이 노치 필터의 스펙트럼 폭보다 좁도록 구성된다. 일부 실시예에서, 본원에 개시되는 바와 같은 노치 필터의 스펙트럼 폭은 필터를 통해 투과되는 빔의 반치전폭 치수이다. 일부 실시예에서, 클린업 필터는, 사용되는 여기 파장 및 형광단에 따라, 본원에 설명된 바와 같은 대역통과를 갖는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 클린업 필터는 사용되는 여기 파장 및 형광단에 따라 15 nm의 대역통과(25 nm에서 >4OD의 저지)를 갖는다. 일부 실시예에서, 레이저 에너지는 5 nm의 범위 내의 스펙트럼 대역폭 내에 있고, 에너지의 나머지는 최대 15 nm의 더 넓은 스펙트럼 범위 내에 있지만 이에 제한되지 않는다.

일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1% 내지 약 90%만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1 % 내지 약 2 %, 약 1 % 내지 약 5 %, 약 1 % 내지 약 10 %, 약 1 % 내지 약 20 %, 약 1 % 내지 약 30 %, 약 1 % 내지 약 40 %, 약 1 % 내지 약 50 %, 약 1 % 내지 약 60 %, 약 1 % 내지 약 70 %, 약 1 % 내지 약 80 %, 약 1 % 내지 약 90 %, 약 2 % 내지 약 5 %, 약 2 % 내지 약 10 %, 약 2 % 내지 약 20 %, 약 2 % 내지 약 30 %, 약 2 % 내지 약 40 %, 약 2 % 내지 약 50 %, 약 2 % 내지 약 60 %, 약 2 % 내지 약 70 %, 약 2 % 내지 약 80 %, 약 2 % 내지 약 90 %, 약 5 % 내지 약 10 %, 약 5 % 내지 약 20 %, 약 5 % 내지 약 30 %, 약 5 % 내지 약 40 %, 약 5 % 내지 약 50 %, 약 5 % 내지 약 60 %, 약 5 % 내지 약 70 %, 약 5 % 내지 약 80 %, 약 5 % 내지 약 90 %, 약 10 % 내지 약 20 %, 약 10 % 내지 약 30 %, 약 10 % 내지 약 40 %, 약 10 % 내지 약 50 %, 약 10 % 내지 약 60 %, 약 10 % 내지 약 70 %, 약 10 % 내지 약 80 %, 약 10 % 내지 약 90 %, 약 20 % 내지 약 30 %, 약 20 % 내지 약 40 %, 약 20 % 내지 약 50 %, 약 20 % 내지 약 60 %, 약 20 % 내지 약 70 %, 약 20 % 내지 약 80 %, 약 20 % 내지 약 90 %, 약 30 % 내지 약 40 %, 약 30 % 내지 약 50 %, 약 30 % 내지 약 60 %, 약 30 % 내지 약 70 %, 약 30 % 내지 약 80 %, 약 30 % 내지 약 90 %, 약 40 % 내지 약 50 %, 약 40 % 내지 약 60 %, 약 40 % 내지 약 70 %, 약 40 % 내지 약 80 %, 약 40 % 내지 약 90 %, 약 50 % 내지 약 60 %, 약 50 % 내지 약 70 %, 약 50 % 내지 약 80 %, 약 50 % 내지 약 90 %, 약 60 % 내지 약 70 %, 약 60 % 내지 약 80 %, 약 60 % 내지 약 90 %, 약 70 % 내지 약 80 %, 약 70 % 내지 약 90 %, 또는 약 80 % 내지 약 90 %만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 또는 약 90%만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 적어도 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 또는 약 80%만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 최대 약 2%, 약 5%, 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 또는 약 90%만큼 좁힌다.

일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1 nm 내지 약 100 nm만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1 nm 내지 약 2 nm, 약 1 nm 내지 약 5 nm, 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 1 nm 내지 약 20 nm, 약 1 nm 내지 약 30 nm, 약 1 nm 내지 약 40 nm, 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 1 nm 내지 약 60 nm, 약 1 nm 내지 약 70 nm, 약 1 nm 내지 약 80 nm, 약 1 nm 내지 약 100 nm, 약 2 nm 내지 약 5 nm, 약 2 nm 내지 약 10 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 약 2 nm 내지 약 30 nm, 약 2 nm 내지 약 40 nm, 약 2 nm 내지 약 50 nm, 약 2 nm 내지 약 60 nm, 약 2 nm 내지 약 70 nm, 약 2 nm 내지 약 80 nm, 약 2 nm 내지 약 100 nm, 약 5 nm 내지 약 10 nm, 약 5 nm 내지 약 20 nm, 약 5 nm 내지 약 30 nm, 약 5 nm 내지 약 40 nm, 약 5 nm 내지 약 50 nm, 약 5 nm 내지 약 60 nm, 약 5 nm 내지 약 70 nm, 약 5 nm 내지 약 80 nm, 약 5 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 60 nm, 약 10 nm 내지 약 70 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 60 nm, 약 20 nm 내지 약 70 nm, 약 20 nm 내지 약 80 nm, 약 20 nm 내지 약 100 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 60 nm, 약 30 nm 내지 약 70 nm, 약 30 nm 내지 약 80 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 약 40 nm 내지 약 70 nm, 약 40 nm 내지 약 80 nm, 약 40 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 60 nm, 약 50 nm 내지 약 70 nm, 약 50 nm 내지 약 80 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 60 nm 내지 약 70 nm, 약 60 nm 내지 약 80 nm, 약 60 nm 내지 약 100 nm, 약 70 nm 내지 약 80 nm, 약 70 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 80 nm 내지 약 100 nm만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 약 1 nm, 약 2 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 60 nm, 약 70 nm, 약 80 nm, 또는 약 100 nm만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 광원의 대역폭을 적어도 약 1 nm, 약 2 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 60 nm, 약 70 nm, 또는 약 80 nm만큼 좁힌다. 일부 실시예에서, 레이저 클린업 필터는 최대한으로 약 2 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 60 nm, 약 70 nm, 약 80 nm, 또는 약 100 nm만큼 광원의 대역폭을 좁힌다.

일부 실시예에서, 클린업된 광은 이어서 유전체 미러에 의해 반사된다. 클리닝된 광은 약 0 도 내지 약 180 도의 각도로 반사된다. 일부 실시예에서, 클린업된 광은 유전체 미러에 의해 반사된다. 일부 실시예에서, 클리닝된 광은 약 60 도 내지 약 120 도의 각도로 반사된다. 일부 실시예에서, 클린업된 광은 유전체 미러에 의해 적어도 약 10 도, 20 도, 30 도, 40 도, 50 도, 60 도, 70 도, 80 도, 90 도, 100 도, 110 도 또는 120 도(그 안의 증분을 포함함)의 각도로 반사된다. 일부 실시예에서, 클린업된 광은 유전체 미러에 의해 최대 약 10 도, 20 도, 30 도, 40 도, 50 도, 60 도, 70 도, 80 도, 90 도, 100 도, 110 도 또는 120 도(그 안의 증분을 포함함)의 각도로 반사된다. 일부 실시예에서, 클리닝된 광은 약 90 도의 각도로 반사된다. 일부 실시예에서, 반사된 광은 그 다음에 확산기를 사용하여 이미징 광의 원뿔과 매칭하기 위해 NIR 미러(4) 내의 홀을 통해 계산된 각도(들)로 확산된다. 일부 실시예에서, 확산기는 또한 타겟 조직 상에 평탄하거나 비교적 균일한 조명 프로파일을 생성하기 위해 여기 소스의 광이 고르게 분포되는 것을 보장한다.

레이저의 비제한적인 예는 BWT 8W 다이오드 레이저이다. 광섬유의 비제한적인 예는, 125 um의 클래딩, 250 um 및 0.22NA의 버퍼, 및 100 cm =/- 10 cm의 길이를 갖는 105 um 코어 광섬유이다. 확산기의 비제한적인 예는 Thorlabs 20 도 원 엔지니어링된 확산기(RPC) #ED1-C20이다. 시준기 렌즈의 비제한적인 예는 Thorlabs A110TM-B, f=6.24mm, NA=0.40, Rochester Aspheric이다. 레이저 클린업 필터의 비제한적인 예는 DiodeMax 785 Semrock-LD01-785/10-12.5이다. 일부 실시예에서, 레이저 또는 다른 적외선 광원은 약 1 와트 내지 약 8 와트의 파워를 갖는다. 일부 실시예에서, 레이저 또는 다른 적외선 광원의 파워는 위치에 기초하여 적어도 부분적으로 결정된다. 일부 실시예에서, 레이저 또는 다른 적외선 광원이 이미징 스테이션이 아니라 이미징 시스템에 위치되면, 더 적은 광학 커플러가 요구되고, 광학 가이드 거리는 더 짧을 것이다. 일부 실시예에서, 광학 커플러 및 광섬유 길이가 광학 파워 손실에 기여하므로, 이미징 헤드 내에 위치하는 경우에는 비교적 더 낮은 파워의 레이저 또는 적외선 광원이 이용된다.

일부 실시예에서, 여기 광원은, 시준기, 클린업 필터, 유전체 미러, 및 확산기 중 하나 이상을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 조립체 내의 하나 이상의 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 이러한 클린업된 광은 유전체 미러를 이용하여 임의의 각도, 예를 들어 45 도와 90 도 사이, 또는 90 도와 135 도 사이에서 반사된다. 또한, 다른 실시예에서, 클린업된 광은 유전체 미러를 사용하거나 사용하지 않고 임의의 임의적 각도로 반사된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이색 단파장 통과 필터(6)는 지면(plane of the paper)에 수직인 광을 수용한다.

도 18 내지 도 20에 따라, 형광단을 포함하는 조직 샘플(1020)에 의해 방출된 방출 광을 이미징하기 위한 이미징 시스템(1000)이 본원에서 추가로 제공된다. 도 18에 도시된 바와 같이, 시스템(1000)은 광섬유(13), 확산기(14), 가시 채널(1010), 단파장 통과 이색 미러(5)일 수 있지만 이에 제한되지 않는 광학 디바이스(1052), 및 이미징 조립체(1030)를 포함한다. 도 19는 도 18에 도시된 이미징 시스템(1000)의 예시적인 광 경로를 나타내는 광선 도면을 제공하는 반면, 도 20은 하나의 실시예에 따른 예시적인 이미징 시스템의 사진이다.

일부 실시예에서, 여기 광의 적어도 일부는 레이저에 의해 방출된다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000)은 레이저를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000)은 레이저를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 785 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광이다.

일부 실시예에서, 여기 확산기(14)는 여기 광의 적어도 일부를 확산시킨다. 일부 실시예에서, 여기 확산기(14)는 원형 여기 확산기(14)이다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기(14)는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 확산기(14)는 직사각형 여기 확산기(14)이다. 일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기(14)는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 확산기는 유리 확산기, 연마 확산기, 홀로그래픽 확산기, 엔지니어링된 확산기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 엔지니어링된 확산기는, 에칭된 플라스틱, 유리 기판에 본딩된 에칭된 필름, 또는 둘 모두를 포함한다.

일부 실시예에서, 확산된 광은 라인, 삼각형, 원, 정사각형, 직사각형, 다각형, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 형상을 형성한다. 일부 실시예에서, 확산된 광은 라인, 삼각형, 원, 정사각형, 직사각형, 다각형, 또는 적어도 시야(FOV)를 스캐닝하는 미러를 갖는 어레이를 포함하는 형상을 형성한다. 일부 실시예에서, 확산된 광의 형상은 카메라의 시야(FOV)를 조명한다. 일부 실시예에서, 확산된 광의 형상은 레이저 파워를 보존하기 위해 카메라의 FOV를 넘은 어떠한 영역도 조명하지 않는다. 일부 실시예에서, 확산된 광의 형상은 레이저 파워를 보존하기 위해 카메라의 FOV만을 조명한다. 일부 실시예에서, 요구되는 레이저 파워를 보존 및/또는 최소화하는 것은 시스템 내의 과도한 열을 감소시키고 따라서 일부 실시예에서 요구되는 냉각의 양을 감소시키며, 요구되는 레이저 파워를 보존 및/또는 최소화하는 것은 요구되는 전류의 양 및 이러한 전류를 송신하는 데 필요한 배선 크기를 감소시킨다.

일부 실시예에서, 확산기는 카메라의 FOV를 균일하게 조명한다. 일부 실시예에서, 원형 확산기는 가장 균일한 커버리지를 제공한다. 일부 실시예에서, 원형 확산기는 카메라의 FOV를 둘러싸는 원을 조명하도록 카메라에 대해 배열된다. 일부 실시예에서, 직사각형 확산기는, 카메라의 FOV를 최적으로 채우기 때문에, 요구되는 레이저 파워를 약 절반만큼 감소시킨다. 일부 실시예에서, 확산기의 형상은 형광 영역의 요구되는 FOV에 의존하고, 효율을 증가시키고 FOV를 과충전하는 것을 피하기 위해 적절히 매칭되어야 한다. 일부 실시예에서, 확산기의 형상은 FOV의 과충전을 감소시킬 뿐만 아니라, 또한 본원에 설명된 바와 같이 효율을 증가시키고 전력 사용을 보존하기 위해 FOV의 형상에 대응하도록 수정되거나 조정된다. 확산기의 유형은 예를 들어, 다른 기재 중에서, 코팅된 또는 코팅되지 않은 연마 유리, 홀로그래픽, 백색 확산 유리, 및 엔지니어링된 확산기를 포함한다.

일부 실시예에서, 가시 채널(1010)은 가시 광의 적어도 일부를 수신하여 샘플(1020)로 지향시킨다. 일부 실시예에서, 가시 광의 적어도 일부는 현미경 또는 내시경에 의해 수신되고, 전구, 발광 다이오드(LED), 또는 이들의 임의의 조합에 의해 소싱된다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000)은 가시 광을 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000)은 가시 광을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 가시 광은 약 400 nm 내지 약 700 nm의 파장을 갖지만, 700 내지 950 nm의 NIR 대역으로 확장된다.

일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 확산된 여기 광의 적어도 일부를 샘플(1020)로 지향시킨다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부가 이미징 조립체(1030)로 통과할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 방출 광, 여기 광, 또는 둘 모두의 적어도 일부를 필터링한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 방출 광, 여기 광, 또는 둘 모두를 필터링하지 않는다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 확산된 여기 광의 적어도 일부를 제1 방향으로 샘플(1020)에 지향시키고 방출 광의 적어도 일부 및 반사된 가시 광이 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 통과하게 한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 확산된 여기 광의 적어도 일부가 확산된 여기 광에 평행한 방향으로 통과할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 또는 그 이상의 확산된 여기 광(그 안의 증분을 포함함)을 차단 및/또는 반사한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 확산된 여기 광의 적어도 96%, 97%, 98%, 99% 이상, 최대 100% 또는 전부(그 안의 증분을 포함함)가, 확산된 여기 광에 평행한 방향으로 통과하는 것을 차단 및/또는 반사한다.

일부 실시예에서, 광학 디바이스(1052)는 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 NIR 또는 IR 광을 차단하면서 가시 광을 투과시킨다. 형광이 (예를 들어, 자외선 스펙트럼에서) 파장이 더 짧은 경우, 광학 디바이스는 UV 스펙트럼에서 더 짧은 파장을 반사하는 장파장 통과 필터로서 기능한다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스는 가시 광을 차단하면서 UV 광을 투과시킨다.

일부 실시예에서, 시스템(1000)은 추가로 광학 디바이스(1052)는 가시 광의 경로에 있는 핫 미러(6)이다. 일부 실시예에서, 핫 미러(6)는 가시 광으로부터 NIR 또는 IR 광의 파장의 적어도 일부를 필터링 제거한다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 이미징 조립체(1030)는 제1 노치 필터(2), 장파장 통과 필터(23), 렌즈(20), 제2 노치 필터(25) 및 이미지 센서(21)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터(2), 장파장 통과 필터(23), 렌즈(20) 및 제2 노치 필터(25)를 통해 샘플(1020)로부터 연속적으로 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광은 샘플(1020)로부터 그리고 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터(2), 장파장 통과 필터(23), 렌즈(20), 및 제2 노치 필터(25)를 통해 임의의 순서로 지향된다. 일부 실시예에서, 이미징 조립체(1030)는 제2 노치 필터(25)를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 이미징 조립체(1030)는 제1 노치 필터(2), 장파장 통과 필터(23), 렌즈(20) 및 제2 노치 필터(25) 중 하나 이상을 포함하지 않는다.

일부 실시예에서, 제1 노치 필터(2) 및 제2 노치 필터(25) 중 적어도 하나는 여기 광의 적어도 일부가 통과하는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터(2) 및 제2 노치 필터(25) 중 적어도 하나는 여기 광의 적어도 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% 이상을 통과시키는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터(2) 및 제2 노치 필터(25) 중 적어도 하나는 여기 광의 적어도 96%, 97%, 98%, 99% 이상, 최대 100% 또는 전부가 통과하는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터(2) 및 제2 노치 필터(25) 중 적어도 하나는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광의 적어도 일부가 통과하는 것을 차단한다. 일부 실시예에서, 제1 노치 필터(2) 및 제2 노치 필터(25) 중 적어도 하나는 약 785 nm의 파장을 갖는 광의 적어도 일부가 통과하는 것을 차단한다.

일부 실시예에서, 장파장 통과 필터(23)는 vis-컷(vis-cut) 장파장 통과 필터(23)를 포함한다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터(23)는 그를 통한 가시 광의 투과를 적어도 부분적으로 감소시킨다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터(23)는 NIR 또는 IR 광의 대부분을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터(23)는 NIR 또는 IR 광의 적어도 약 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99%(그 안의 증분을 포함함)를 투과시킨다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 가시 광 감쇠기를 포함한다. 일부 실시예에서, 가시 광 감쇠기는 근적외선 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 제2 노치 필터(25)는 제1 노치 필터(2)를 통과하는 임의의 산란을 감소시킨다. 일부 실시예에서, 제2 노치 필터(25)는 여기 광의 적어도 일부를 다시 반사한다.

일부 실시예에서, 이미지 센서(21)는 방출 광 및 샘플(1020)로부터의 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 이미지 센서(21)는 방출 광 및 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하도록 구성된다.

일부 실시예에서, 이미징 조립체(1030)는 편광기(22)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 조립체(1030)는 편광기(22)를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부는 장파장 통과 필터, 편광기(22), 및 렌즈(20)를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부는 순차적으로 장파장 통과 필터(23), 편광기(22) 및 렌즈(20)를 통해 지향된다. 일부 실시예에서, 편광기(22)는 단파장 통과 이색(6)의 전방/후방 표면의 반사로부터의 고스팅 효과를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 편광기(22)는 이미징 조립체(1030)로부터 제거 가능하다.

일부 실시예에서, 시스템(1000)은 가시 광의 적어도 일부를 방출하는 백색 광을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은 여기 광의 적어도 일부를 방출하는 레이저를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은 가시 광을 방출하는 백색 광을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은 여기 광을 방출하는 레이저를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은 이미징 조립체(1030)와 샘플(1020) 사이 및 여기 확산기(14)와 샘플(1020) 사이에 단파장 통과 이색 미러(6)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 필터(6)는 약 720 nm보다 큰 파장을 반사한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 투명 개구의 크기는 단파장 통과 이색 미러(6)가 샘플(1020)에 투과된 가시 광의 적어도 일부를 차단하지 않도록 충분히 작다. 일부 실시예에서, 가시 광은 단파장 통과 이색 미러(6)를 통해 투과되지 않는다.

일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 원, 삼각형, 직사각형, 정사각형, 또는 임의의 다각형을 포함하는 형상을 갖는다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 형상은 시스템(1000) 내에 기계적으로 맞도록 구성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 형상은 현미경, 내시경, 또는 둘 모두에 기초하여 구성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 시스템(1000)에 맞도록 연마/절단되고 성형된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 형상은 가시 광 채널, 현미경의 조명 광 경로, 또는 둘 모두와의 간섭을 회피하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 형상은 가시 광 채널, 현미경의 조명 광 경로, 또는 둘 모두와의 간섭을 피하면서 현미경, 광학 디바이스, 또는 둘 모두의 이미징 경로와의 일치성을 유지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 유리, 구조적 금속-유리 합성물, 플라스틱, 펠리클 미러(pellicle mirror), 또는 이들의 임의의 조합으로 형성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 파면 오차를 감소시키도록 성형된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)는 파면 오차를 감소시키기 위해 오목면, 볼록면, 평탄면, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 이미지 센서(21)에 수직인 이미징 축 사이의 각도는 약 40 도 내지 약 60 도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 이미지 센서(21)에 수직인 이미징 축 사이의 각도는 약 45 도 내지 약 50 도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 약 0 도 내지 약 90 도, 또는 0 도 내지 90 도(경계값 불포함)이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 약 30 도 내지 약 55 도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 약 40 도 내지 약 50 도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 45 도 +/- 10 도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85° 또는 0 도와 90 도 사이의 임의의 다른 각도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85° 또는 0 도와 90 도 사이의 임의의 다른 각도이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 약 30° 내지 약 55°, 약 30° 내지 약 60°, 약 40° 내지 약 50°, 약 40° 내지 약 60°, 약 45° 내지 약 50°, 약 45° 내지 약 60°이다.

일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 여기 광의 경로 사이의 각도는 단파장 통과 이색 미러(6)에 대해 하나 이상의 추가적인 미러를 사용함으로써 달성된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 미러(6)의 반사 평면과 하나 이상의 추가적인 미러 사이의 각도는 5°, 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85° 또는 0 도와 90 도 사이, 45 도 +/- 10 도, 약 30° 내지 약 55°, 약 30° 내지 약 60°, 약 40° 내지 약 50°, 약 40° 내지 약 60°, 약 45° 내지 약 50°, 약 45° 내지 약 60°의 임의의 다른 각도이다.

일부 실시예에서, 시스템(1000)은 단파장 통과 이색 미러(6)와 샘플(1020) 사이에 하단 윈도우(7)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 하단 윈도우(7)는 적어도 부분적으로 투명하다. 일부 실시예에서, 하단 윈도우(7)는 완전히 투명하다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은 시스템(1000)과 현미경(101)의 인터페이스에 상단 윈도우(8)를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 도 24 내지 도 25에 따르면, 시스템(1000)은 레이저 모니터 센서를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서는 여기 광 파워 게이지, 확산 빔 형상 센서, 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지는 여기 광의 파워를 측정하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 확산 빔 형상을 측정한다. 일부 실시예에서, 시스템(1000)은, 하나 이상의 확산 빔 형상 센서, 하나 이상의 확산 빔 형상 게이지, 또는 둘 모두를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 빔 형상 게이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 2개 이상의 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔의 형상으로 다수의 위치에서 확산 빔의 강도를 측정한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 확산 빔 센서는 빔 형상의 적어도 하나의 에지를 측정하고, 및/또는 확산 빔 형상 내에서 또는 빔 상의 하나 이상의 위치에서 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 최대 90%(경계값 포함) 적어도 하나를 따라 증분적으로 측정하고, 적어도 하나의 다른 확산 빔 센서는 확산 빔 형상 내에서 또는 빔 상의 하나 이상의 다른 위치에서 적어도 하나의 다른 지점을 측정한다. 일부 실시예에서, 2개 이상의 확산 빔 형상 게이지는 빔 상의 하나 이상의 위치에서 샘플을 측정한다. 일부 실시예에서, 빔 형상을 따른 각각의 측정치는 상한 및/또는 하한과 비교되거나, 빔 형상을 따른 하나 이상의 다른 측정치와 비교되어 빔을 따른 2개 이상의 지점 사이의 상대적 측정치를 계산할 수 있고, 이는 그 다음 상한 및/또는 하한에 대해 테스트될 것이다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 게이지 또는 센서는 모니터링된 값 또는 상대 측정치의 양의 또는 음의 변화율을 모니터링 및 검출하고, 변화율 또는 측정된 값 또는 상대 측정치가 너무 빠르게 변화하면, 레이저 또는 이미징 시스템 오작동이 표시되고 레이저는 셧오프된다. 이 안전 메커니즘은 레이저 또는 이미징 시스템이 오작동하는 경우에 플루언스(영역을 통해 전달되는 에너지의 양의 표시)를 감소시키기 위한 안전 스위치 또는 셧오프의 역할을 하기 위해 레이저의 빔 및 성능을 모니터링하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 레이저는 오작동으로부터 밀리초 내에, 오작동으로부터 마이크로초 내에, 또는 오작동으로부터 피코초 내에, 또는 그 미만 내에 셧오프된다. 레이저의 셧오프는 이미징 시스템이 인간 또는 동물의 계내에서의 응용에서, 예를 들어 오픈 필드 수술 응용에서 또는 내시경에서 사용되는 경우에 조직의 연소를 피하기 위해 중요하다. 도 24에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서(5101) 및 레이저 모니터 전자 기기(5102) 중 하나 이상은 레이저 모니터 인터로크(5301)와 통신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서(5101), 레이저 모니터 전자 기기(5102), 또는 둘 모두는 이미징 시스템(1000) 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서(5101) 및 레이저 모니터 전자 기기(5102) 중 하나 이상은 이미징 케이블(3000)을 통해 레이저 모니터 인터로크(5301)와 통신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크(5301)는 레이저 모니터 센서(5101), 레이저 모니터 전자 기기(5102), 또는 둘 모두에 의해 수신된 데이터에 기초하여 레이저 전원(5301)으로부터의 파워를 레이저 드라이버(5303)에게 송신한다. 일부 실시예에서, 레이저 드라이버(5303)는 레이저(5304)를 지향시킨다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크(5301), 레이저 전원(5302), 레이저 드라이버(5303), 및 레이저(5304) 중 하나 이상은 이미징 스테이션(2000) 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 레이저(5304)에 의해 출력된 레이저 빔은 이미징 케이블(3000)을 통해 이미징 시스템(1000)으로 투과된다. 다른 실시예에서, 레이저(5304), 레이저 드라이버(5303), 레이저 인터로크(5301), 및 레이저 모니터 전자 기기(5102) 모두는 이미징 시스템(1000)에 위치된다. 일부 실시예에서, 모든 컴포넌트가 이미징 스테이션(2000) 또는 이미징 시스템(1000)에 위치한다.

일부 실시예에서, 시스템(1000)은 여기 광의 적어도 일부를 여기 광 파워 게이지로 재지향시키는 반사기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 반사기는 광섬유와 여기 확산기(14) 사이에 위치된다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 이색 필터(6)를 포함하는 광학 디바이스(1062)는 확산된 여기 광의 적어도 일부가 확산기(14)로부터 원래 축에 평행한 방향으로 통과할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 확산된 여기 광의 일부를 수신한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 빔 형상 센서 중 하나 이상은 노치 이색 미러(5)의 근처에, 평면에, 또는 뒤에 위치된다. 일부 실시예에서, 빔 형상 센서 중 하나 이상은 단파장 통과 이색 필터(6)의 평면에, 또는 그 뒤에 위치된다. 다른 실시예에서, 센서는 확산기(14)와 하단 윈도우(7) 사이의 임의의 위치에 위치한다. 다른 실시예에서, 빔 형상 센서 중 하나 이상은 빔의 경로에서 직접 이미징 시스템 내의 임의의 위치에 위치한다.

도 23은 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템의 시간 다중화 조립체의 개략도를 도시한다. 예시적인 단일 카메라 이미징 시스템이 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 내지 도 6b 및 도 18에 도시된다. 일부 실시예에서, 백색 광(1010) 및 레이저(1080)는 조직 샘플(1020)을 향해 지향되고, 형광 샘플(1020)에 의해 방출된 여기 광은 필터(1040)에서 필터링되고 RGB 센서(1050) 내의 B/NIR, G/NIR, 및 R/NIR 포트에 보내진다. 다양한 실시예에 따르면, RGB 센서(1050)는 센서 또는 카메라(21)의 일부이다. 조립체는 또한 여기 레이저(1080)를 트리거하기 위해 카메라로부터 타이밍 또는 클록 데이터를 수신하는 레이저 드라이버(1070)를 포함한다.

일부 양태에서, 이미징 시스템은 치료제를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 진단제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 치료제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 영상화제의 안전 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 또는 이들의 임의의 조합을 수행하도록 구성된다. 일부 양태에서, 조영제 또는 영상화제의 안전성 또는 생리학적 효과는 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 또는 조직에서의 농도의 측정, 치료 윈도우, 범위 및 최적화, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 양태에서, 방법은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제를 투여하는 단계를 포함하고, 이미징은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제를 검출하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 포함한다.

본 개시내용의 시스템 및 방법은 단독으로 또는 동반 진단제, 치료제 또는 영상화제와 조합하여 사용될 수 있다(이러한 진단제, 치료제 또는 영상화제가 형광단 단독이든 화학 작용제 또는 다른 모이어티, 소분자, 치료제, 약물, 화학요법제, 단백질, 펩티드, 나노입자, 항체 단백질 또는 전술한 것의 단편 및 전술한 것의 임의의 조합에 접합, 융합, 연결, 또는 달리 부착되든; 또는 단독으로, 화학 작용제 또는 다른 모이어티, 소분자, 치료제, 약물, 화학요법제, 펩티드, 나노입자, 항체 단백질 또는 전술한 것의 단편 및 전술한 것의 임의의 조합에 접합되거나, 융합되거나, 연결되거나, 또는 다른 방식으로 부착되는 형광단 또는 다른 검출가능한 모이어티와 함께 별도의 동반 진단제, 치료제 또는 영상화제로서 사용되든). 이러한 동반 진단제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 비롯한 작용제를 이용하며, 이러한 작용제는 진단 또는 이미징 효과를 갖거나 그를 의도한다. 동반 진단제 및 동반 영상화제, 및 치료제에 사용되는 작용제는 본원에 설명된 진단, 치료 및 영상화제 또는 다른 공지된 작용제를 포함한다. 본원에 개시된 것 또는 다른 공지된 작용제와 같은 치료 제품의 사용을 향상시키기 위해 진단 테스트가 사용된다. (생체내, 계내, 생체외 또는 시험관내 중 어느 것이든) 진단 이미징을 이용하는 테스트와 같은 대응하는 진단 테스트를 이용하는 치료 제품의 개발은 진단, 치료, 치료를 위한 환자 집단의 식별, 및 대응하는 요법의 치료 효과의 향상을 돕는다. 본 개시의 시스템 및 방법은 또한, 본원에 개시된 것들 또는 다른 공지된 작용제 같은 치료 제품을 검출하고, 요법의 적용을 보조하고 이를 측정하여 작용제의 안전성 및 생리학적 효과를 평가, 예를 들어, 치료제의 생체이용률, 흡수, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 및/또는 조직에서의 농도의 측정치를 측정하여 치료 윈도우, 범위 및 최적화를 평가하는 등을 위해 사용된다. 이러한 시스템 및 방법은 이러한 작용제의 치료, 이미징 및 진단 응용의 맥락에서 이용된다. 테스트는 또한, 치료 제품 개발을 보조하여 규제 판단을 위해 FDA에서 이용할 데이터를 획득한다. 예를 들어, 이러한 테스트는 치료를 위한 적합한 하위집단을 식별하거나 심각한 부작용의 증가된 위험 때문에 특정한 치료를 받지 않아야 하는 집단을 식별할 수 있어서, 가장 반응 가능성이 높은, 또는 특정 부작용에 대한 다양한 위험 정도의 환자를 식별함으로써 의료 요법을 개별화 또는 개인화하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 일부 실시예에서, 본 개시는 치료 또는 이미징 제품으로서 치료 및/또는 영상화제의 안전하고 효과적인 사용과 연계하여 사용되는 (치료 및/또는 영상화제 자체를 검출하는 데 사용되거나, 동반 진단제 또는 영상화제를 검출하기 위해 사용되는(이런 동반 진단제 또는 영상화제가 치료 및/또는 영상화제에 연결되든 또는 치료 및/또는 영상화제와 연계하여 사용하기 위한 펩티드에 연결된 개별 동반 진단제 또는 영상화제로서 사용되든)) 본원에서의 시스템 및 방법을 포함하는 치료 제품 및 진단 디바이스의 공동 개발을 포함한다. 동반 디바이스의 비제한적인 예는, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇 및 디바이스와 같은, 수술 기기를 포함하며, 이들은 생물학적 진단 또는 이미징에 사용되거나 X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 의료 초음파 촬영 또는 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 의료 사진, 및 양전자 방출 단층 촬영(PET) 및 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT)과 같은 핵 의학 기능 이미징 기술의 이미징 기술을 비롯한, 방사선학을 포함한다. 일부 실시예에서, 동반 진단제 및 디바이스는 피험체에 대한 동반 진단제의 투여 이후에 제거되는 조직 또는 세포로부터의 신호의 검출, 또는 피험체로부터의 그 제거 이후의 조직 또는 세포에 직접 동반 진단제 또는 동반 영상화제를 적용한 이후에 신호를 검출하는 것을 비롯하여, 생체외에서 수행되는 테스트를 포함한다. 생체외 검출에 사용되는 디바이스의 예는 형광 현미경, 유동 세포계 등을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, 동반 진단제의 이러한 사용을 위한 본원에서의 시스템 및 방법은 단독으로 또는 기존의 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇과 나란히, 그에 더하여, 그와 조합하여, 그에 부착되거나 그에 통합되어, 사용된다. 일부 양태에서, 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇 중 적어도 하나는 KINEVO 시스템(예를 들어, KINEVO 900), QEVO 시스템, CONVIVO 시스템, OMPI PENTERO 시스템(예를 들어, PENTERO 900, PENTERO 800), INFRARED 800 시스템, FLOW 800 시스템, YELLOW 560 시스템, BLUE 400 시스템, OMPI LUMERIA 시스템 OMPI Vario 시스템(예를 들어, OMPI Vario 및 OMPI VARIO 700), OMPI Pico 시스템, OPMI Sensera, OPMI Movena, OPMI 1 FC, EXTARO 300, TREMON 3DHD 시스템, CIRRUS 시스템(예를 들어, CIRRUS 6000 및 CIRRUS HD-OCT), CLARUS 시스템(예를 들어, CLARUS 500 및 CLARUS 700), PRIMUS 200, PLEX Elite 9000, AngioPlex, VISUCAM 524, VISUSCOUT 100, ARTEVO 800(및 Carl Zeiss A/G로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, 광 간섭 단층 촬영(OCT) 시스템, 및 수술 로봇 시스템); PROVido 시스템, ARvido 시스템, GLOW 800 시스템, Leica ARveo, Leica M530 시스템(예를 들어, Leica M530 OHX, Leica M530 OH6), Leica M720 시스템(예를 들어, Leica M720 OHX5), Leica M525 시스템(예를 들어, Leica M525 F50, Leica M525 F40, Leica M525 F20, Leica M525 OH4), Leica M844 시스템, Leica HD C100 시스템, Leica FL 시스템(예를 들어, Leica FL560, Leica FL400, Leica FL800), Leica DI C500, Leica ULT500, Leica Rotatable Beam Splitter, Leica M651 MSD, LIGHTENING, Leica TCS 및 SP8 시스템(예를 들어, Leica TCS SP8, SP8 FALCON, SP8 DIVE, Leica TCS SP8 STED, Leica TCS SP8 DLS, Leica TCS SP8 X, Leica TCS SP8 CARS, Leica TCS SPE), Leica HyD, Leica HCS A, Leica DCM8, Leica EnFocus, Leica Proveo 8, Leica Envisu C2300, Leica PROvido, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 레이카 마이크로시스템즈(Leica Microsystems) 또는 레이카 바이오시스템즈(Leica Biosystems)로부터의 수술 로봇 시스템; 해그-스트레이트(Haag-Streit) 5-1000 시스템, 해그-스트레이트 3-1000 시스템, 해그-스트레이트 HI-R NEO 900, 해그-스트레이트 알레그라(Haag-Streit Allegra) 900, 해그-스트레이트 알레그라 90, 해그-스트레이트 EIBOS 2, 및 해그-스트레이트로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 및 수술 로봇 시스템; 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 다 빈치(da Vinci) 수술 로봇 시스템, 및 인튜이티브 서지컬로부터의 임의의 다른 수술용 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 하이델버그 엔지니어링 스페트럴리스(Heidelberg Engineering Spectralis) OCT 시스템, 및 하이델버그 엔지니어링으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Topcon 3D OCT 2000, DRI OCT Triton, TRC 시스템(예를 들어, TRC 50DX, TRC-NW8, TRC-NW8F, TRC-NW8F Plus, TRC-NW400), IMAGEnet Stingray 시스템(예를 들어, Stingray, Stingray Pike, Stingray Nikon), IMAGEnet Pike 시스템(예를 들어, Pike, Pike Nikon), 및 탑콘(Topcon)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 캐논(Canon)의 캐논 CX-1, CR-2 AF, CR-2 PLUS AF, 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템 및 수술 로봇 시스템; Welch Allyn 3.5V 시스템(예를 들어, 3.5V, 3.5V Autostep), CenterVue DRS, Insight, PanOptic, RetinaVue 시스템(예를 들어, RetinaVue 100, RetinaVue 700), Elite, Binocular Indirect, PocketScope, Prestige 동축 플러스(coaxial-plus), 및 웰치 알린(Welch Allyn)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 메트로닉 INVOS 시스템, 및 메드트로닉(Medtronic)으로부터의 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 수술 로봇 시스템; 칼 스토르츠(Karl Storz) ENDOCAMELEON, IMAGE1 시스템(예를 들어, OPAL1 NIR 이미징 모듈을 갖거나 갖지 않는 IMAGE1 S, IMAGE1 S 3D), 실버(SILVER) SCOPE 시리즈 기기(예를 들어, 위경, 십이지장경, 결장경) 및 임의의 다른 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT 시스템, 및 칼 스토르츠로부터의 수술 로봇 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

또한, 일부 실시예에서, 본원에서의 이미징, 진단, 검출 및 치료 방법은 전술한 바와 같은 이러한 기존의 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 수술 로봇, 현미경, 외시경, 또는 내시경과 나란히, 그에 더하여, 그와 조합하여, 그에 부착하여, 또는 그에 통합하여 본원에 설명된 시스템을 이용하여 수행된다.

일부 실시예에서, 본원의 시스템의 컴포넌트는, 예를 들어, 나사, 너트 및 볼트, 클램프, 바이스, 접착제, 밴드, 타이들, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 체결구를 사용하여 위치되고 결합된다.

일부 실시예에서, 시스템(1000) 및 그 안의 컴포넌트는 그 전체 크기를 최소화하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템(1000)의 소형화는 그 작동성을 개선시키고, 감도를 유지하며, 휴대성, 저장, 사용의 용이성, 및 가격적정성을 개선시킨다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템(1000)의 소형화는 시스템(1000)을 이용하고 조작하는 간병인의 능력 및 속도를 개선한다. 또한, 시스템(1000) 및 그 내부의 컴포넌트의 전체 크기를 최소화함으로써, 큰 시스템 체적, 저장, 비용, 통합을 피하고, 이미징 시스템의 상업적 적용가능성에 대한 인간 인자 및 일반적인 유용성을 개선한다.

이미징 플랫폼

도 21a 내지 도 25에 따른, 본원에 제공된 다른 양태는 형광단을 포함하는 샘플에 의해 방출된 방출 광을 이미징하기 위한 이미징 플랫폼이다. 도 21a 및 도 21b는 이미징 시스템이 수술 현미경(101)에 동작적으로 결합되는 예시적인 이미징 플랫폼(4000)을 나타낸다. 도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이, 플랫폼(4000)은 본원의 이미징 시스템(1000) 및 이미징 스테이션(2000)을 포함한다. 플랫폼(4000)은 본원의 이미징 시스템(1000)과 이미징 스테이션(2000)을 통신가능하게 결합하는 이미징 케이블(3000)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000), 이미징 스테이션(2000) 및 이미징 케이블(3000)은 각각 개별 컴포넌트이다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000), 이미징 스테이션(2000) 및 이미징 케이블(3000) 중 적어도 2개는 단일 컴포넌트로 조합된다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션(2000)은 이미지 센서 및 입력 디바이스로부터 이미지 프레임을 수신하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션은 도 21a에 도시된 바와 같이 '카트 기반'이다. 다른 실시예에서, 이미징 스테이션은 작은 바퀴형 유닛(small wheeled unit)에 포함되거나, 현미경에 매달려 있거나, 현미경 상의 다른 곳에 놓이거나 매달려 있거나, 현미경 옆의 바닥에 배치되거나, 트레이/폴/테이블 상에 배치된다. 또는, 이미징 스테이션은 도 21b에 도시된 바와 같이 현미경에 매달리고 트레이에 매달리는 것과 같은 다수의 위치에 배치되도록 설계될 수 있다.

일부 실시예에서, 이미징 스테이션(2000)은 이미징 케이블, 무선 연결, 또는 둘 모두를 통해 이미징 시스템(1000)으로부터 이미지 프레임을 수신한다. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결(예를 들어, 단파 무선, 단파장 UHF 무선파), Wi-Fi 연결(예를 들어, 무선 LAN(local area network), 무선 광대역 인터넷), RFID(radio-frequency identification) 연결(예를 들어, 이에 의해 태그 또는 스마트 기술 라벨로 인코딩된 디지털 데이터가 무선파를 통해 판독기에 의해 캡처되고, 여기서 RFID는 트랜스폰더; 무선 수신기 및 송신기를 포함함) 또는 이들의 임의의 조합를 포함한다. 일부 실시예에서, 플랫폼(4000)은 이미징 케이블을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템(1000)은 이미징 케이블(3000)을 통해 이미지 스테이션(2000)으로부터 파워를 더 수신한다.

일부 실시예에서, 입력 디바이스는 마우스, 트랙패드, 조이스틱, 터치스크린, 키보드, 마이크로폰, 카메라, 스캐너, RFID 판독기, 블루투스 디바이스, 제스처 인터페이스, 음성 인터페이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 도 22는 이미징 스테이션(2000)의 예시적인 개략도를 도시한다. 일부 실시예에서, 플랫폼(4000)은 여기 광을 방출하도록 구성된 레이저, 가시 광을 방출하도록 구성된 백색 광 또는 둘 모두를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션(2000)은 전력 시스템, CPU, 디스플레이(예를 들어, HDMI, DP)를 위한 인터페이스, 및 이미징 시스템(1000)을 연결하기 위한 인터페이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션(2000)은 전력 시스템, CPU, 디스플레이를 위한 인터페이스(예를 들어, HDMI, DP), 및 이미징 시스템(1000)을 연결하기 위한 인터페이스만을 포함한다.

일부 실시예에서, 도 24 내지 도 28에 따르면, 플랫폼(4000)은 레이저 모니터 인터로크(5301)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크(5301)는 레이저 드라이버로의 파워를 차단할 수 있는 릴레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 도 24에 도시된 바와 같이, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 레이저 모니터 센서(들)(5101)로부터 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서(들)(5101)는 여기 광 파워 게이지, 확산 빔 형상 센서(5101) 또는 둘 모두를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 여기 광 파워 게이지, 확산 빔 형상 센서(5101), 또는 둘 모두로부터 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 여기 광 파워 게이지, 확산 빔 형상 센서(5101), 또는 둘 모두로부터 실시간으로 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 레이저가 온 모드에 있을 때에만 여기 광 파워 게이지, 확산 빔 형상 센서(5101), 또는 둘 모두로부터 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 둘 모두로부터 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 빔 형상 게이지로부터 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 시스템은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 추가 빔 형상 게이지를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 1차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 2차원 어레이로 배열된다. 일부 실시예에서, 제1 빔 형상 게이지, 제2 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 확산 빔 형상의 중심으로부터 확산 빔 형상의 폭의 약 5% 내지 약 50% 내에 위치한다.

일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 다음의 경우 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성된다: 여기 광의 측정된 파워(본원에 "여기 파워"라고도 지칭되는 "여기 광의 파워")가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우 또는 둘 모두. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는, 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두에, 1 초, 0.9 초, 0.8 초, 0.7 초, 0.6 초, 0.5 초, 0.25 초, 0.1 초, 0.05 초, 0.01 초, 0.005 초, 0.001 초, 0. 초, 0. 초, 0. 5 초, 0.1 초, 0. 05 초, 0.01 초 이하(그 안의 증분을 포함함) 미만내에 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 이상의 빔 형상 게이지로부터 데이터를 수신하고, 여기서 레이저 모니터 전자 기기(5102)는, 빔 형상 게이지 각각에 의해 측정된 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 미리 결정된 값만큼 상이한 경우, 1 초, 0.9 초, 0.8 초, 0.7 초, 0.6 초, 0.5 초, 0.25 초, 0.1 초, 0.05 초, 0.01 초, 0.005 초, 0.001 초, 0. 초, 0. 초, 0. 5 초, 0.1 초, 0. 05 초, 0.01 초 이하(그 안의 증분을 포함함) 미만 내에 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 값은 양의 값이고, 여기서 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 빔 형상 게이지 각각에 의해 측정된 여기 광 편차의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워 + 미리 결정된 값보다 크면 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 값은 음의 값이고, 여기서 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 빔 형상 게이지 각각에 의해 측정된 여기 광 편차의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워 + 음의 미리 결정된 값 미만이면 레이저(5304)를 턴오프하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 값은 음의 미리 결정된 값 및 양의 미리 결정된 값 둘 모두를 포함하고, 음의 미리 결정된 값은 양의 미리 결정된 값보다 크다. 일부 실시예에서, 미리 결정된 값은 음의 미리 결정된 값 및 양의 미리 결정된 값 둘 모두를 포함하고, 음의 미리 결정된 값은 양의 미리 결정된 값보다 작다. 일부 실시예에서, 양의 미리 결정된 값, 음의 미리 결정된 값, 또는 둘 모두는 레이저 클래스 파워, 원하는 조명 형상, 또는 둘 모두에 기초한다.

일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 미리 결정된 범위(예를 들어, 이러한 범위는 여기 파워에 대한 상한 및 하한을 설정함)에 대한 여기 파워가 그 범위 내의 최고 미리 결정된 값을 초과했는지 또는 그 범위 내의 최저 미리 결정된 값 미만인지를 결정한다. 레이저 모니터 전자 기기(5102)가 미리 결정된 범위에 대해 최고 미리 결정된 값을 초과하는(즉, "너무 높은" 값) 여기 파워를 검출하거나 최저 미리 결정된 값 미만의(즉, "너무 낮은" 값) 여기 파워를 검출하는 경우에, 레이저가 셧오프된다. 유사하게, 레이저 셧오프를 야기하는 미리 결정된 범위는, 측정된 파워를 파워 값의 범위에 대해 테스트하기보다는, 예를 들어, 파워 측정치의 시간 도함수의 크기를 최대 허용 값에 대해 비교함으로써, 여기 파워의 변화율을 이용하여 평가될 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 미리 결정된 최대값에 대한 여기 파워의 변화율의 크기(예를 들어, 여기 파워의 변화율의 크기에 대한 상한)가 최고 미리 결정된 레이트를 초과하는지를 결정한다. 레이저 모니터 전자 기기(5102)가 최고 미리 결정된 레이트를 초과하는(즉, "너무 높은" 레이트) 여기 파워 변화를 검출하는 경우에, 레이저가 셧오프된다. 미리 결정된 레이트를 초과하는 것은 인간 또는 동물에서의 생체내 또는 계내 응용에 관한 응용에서 잠재적으로 해롭고, 최고 미리 결정된 레이트를 초과하는 것에 응답하는 레이저 셧오프는 이러한 응용에서 이미징 시스템의 중요한 안전 특징이다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 미리 결정된 범위에 대한 여기 파워가 본원에 설명된 바와 같은 여기 파워 값 및/또는 여기 파워 레이트의 미리 결정된 범위의 개념을 조합할 수 있는지를 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)가 미리 결정된 최대값(예를 들어, 여기 파워의 변화율의 크기에 대한 상한)에 대한 여기 파워의 변화율의 크기가 최고 미리 결정된 레이트를 초과한 것으로 결정할 때, 레이저는 밀리초, 마이크로초, 또는 피코초 이하 내에 셧오프된다.

일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 빔 형상이, 적어도 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상 내의 적어도 하나의 다른 위치에서의 확산 빔의 파워에 비교한 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상 내의 한 위치에서의 확산 빔의 파워에 기초하여 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 적어도 2개의 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상을 따른 상이한 위치에서 확산 빔 형상을 따라 측정된다는 것을 이해할 것이다.

도 28은 제1 확산 빔 형상 게이지가, 빔 프로파일의 중심에 위치되고, 제2 확산 빔 형상 게이지가 빔 형상이 최대값의 대략 절반이어야 하는 경우에 위치되는 실시예를 도시한다. 적어도 2개 및 최대 다수의 빔 형상 게이지가 이용될 수 있다는 것을 추가로 이해할 것이다. 확산 빔 형상을 따른 임의의 위치에서 다수의 파워 측정이 취해지고 비교될 수 있다는 것을 추가로 이해할 것이다. 예를 들어, 측정된 이러한 위치는, 측정된 2개 이상의 위치가 빔 형상을 따라 적어도 2개의 분리되고 구별되는 위치를 포함한다면, 확산 빔 형상의 에지를 포함하는 임의의 2개 이상의 위치(에지가 빔 형상이 설정된 빔 형상의 최대값보다 작도록 설계된 위치에 있는지 여부) 또는 확산 빔 형상을 따른 다른 임의의 위치를 측정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는, 확산 빔 형상을 따른 하나 이상의 위치 또는 영역에서의 확산 빔의 파워와 비교되는 단일의 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상을 따른 적어도 하나의 위치에서의 확산 빔의 파워에 기초하여 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 이러한 단일 확산 빔 게이지는 동일 위치를 여러 번 측정할 수 있거나, 확산 빔 형상을 따르는 영역 내의 임의의 위치를 측정하는 확산 빔 게이지일 수 있다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 중심에서의 확산 빔의 파워, 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워, 또는 둘 모두에 기초하여 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 중심에서의 확산 빔의 파워를 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워와 비교함으로써 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는, 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 중심에서의 확산 빔의 파워와 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워가 확산 빔 형상이 적어도 제2 미리 결정된 값만큼 설정 빔 형상으로부터 벗어날 때, 빔 형상이 설정 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 확산 빔 형상 게이지 중 2개 이상 사이의 파워 차이가 (예를 들어, 제2 미리 결정된 값만큼) 충분히 상이할 때 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)가 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정할 때, 레이저는 밀리초, 마이크로초, 또는 피코초 이하 내에 셧오프된다.

일부 실시예에서, 설정된 여기 광 파워보다 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 더 낮은 여기 광의 측정된 파워(즉, 여기 파워)는 레이저(5304)가 올바르게 기능하고 있지 않다는 것, 광학 경로의 적어도 일부가 손상되었다는 것, NIR 또는 IR 광의 적어도 일부가 시스템으로부터 누설된다는 것, 또는 이들의 임의의 조합의 표시이다. 이와 같이, 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워보다 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 더 낮은 경우, 레이저 모니터 전자 기기(5102)에 의해 레이저(5304)를 턴오프하여 시스템이 완전히 여기되지 않은 샘플의 이미지 프레임을 캡처하는 것을 방지하거나, 시스템의 손상을 방지하거나, 또는 둘 모두가 이루어진다. 일부 실시예에서, 설정된 여기 광 파워를 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 초과하는 여기 광의 측정된 파워는 레이저(5304)가 설계 및/또는 안전 한계를 초과하고 있고 올바르게 기능하고 있지 않다는 표시이다. 이와 같이, 여기 광의 측정된 파워가 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 설정된 여기 광 파워를 초과하는 경우, 레이저 모니터 전자 기기(5102)에 의해 레이저(5304)를 턴오프하여 시스템, 환자, 시스템 사용자, 또는 이들의 임의의 조합에 대한 손상을 방지한다. 일부 실시예에서, 설정된 빔 형상으로부터 적어도 또는 최대 제2 미리 결정된 값만큼 벗어난 빔 형상은 확산기가 고장났다는 것, 레이저(5304)가 시준된 빔으로서 방출되고 있다는 것, 또는 둘 모두를 나타낸다. 일부 실시예에서, 시준된 빔으로서 방출된 레이저(5304)는 시스템의 컴포넌트를 손상시키고 및/또는 시스템의 사용자를 손상시킬 수 있다.

도 24는 레이저 모니터링 시스템(5000)의 하나의 실시예의 제1 개략도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 레이저 모니터 센서는 센서 데이터를 레이저 모니터 전자 기기(5102)로 송신하고, 레이저 모니터 전자 기기는 센서 데이터의 적어도 일부를 이미징 케이블(3000)을 통해 이미징 스테이션 내의 레이저 모니터 인터로크(5301)로 송신한다. 또한 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크(5301)는 레이저 전원(5302)과 레이저 드라이버(5303) 사이의 중개자로서 작용하고, 여기서 레이저 드라이버(5303)는 레이저(5304)를 지향시키고, 레이저 빔이 이미징 시스템에 전달된다. 일부 실시예에서, 센서 데이터는, 여기 광의 측정된 파워, 확산 빔 형상, 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워, 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 확산 빔 형상을 결정한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 적어도 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는지를 결정한다. 도 26은 예시적인 직사각형 빔 형상의 이미지를 도시한다. 도 27은 예시적인 원형 빔 형상의 이미지를 나타낸다.

일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값, 제2 미리 결정된 값, 또는 둘 모두는 CFR(Code of Federal Regulations), IEC 60825, 또는 둘 모두에서의 레이저 안전 지침 중 하나 이상의 레이저 안전 지침의 분류 등급에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값, 제2 미리 결정된 값 또는 둘 모두는 IEC 60825의 클래스 1, 1M, 2, 2M, 34, 3B, 또는 4 레이저에 관한 규정에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기(5102)는, 분류 등급 중 하나 이상에 대한 하나 이상의 안전 한계에 대한 레이저 안전 지침이 초과되기 전에, 레이저 모니터 인터로크(5301)를 통해, 레이저를 턴오프하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크(5301)에 대해 요구되는 시간은 입사 레이저 파워, 레이저 감쇠 시간, 드라이버 지연 시간, 또는 이들의 임의의 조합에 의존한다. 도 28은 빔 형상 내의 포토다이오드의 배치의 예시적인 그래프를 나타낸다. 20 도 확산기에 대한 상대 파워 백분율 대 반각(half-angle)이 도시되어 있으며, 여기서 100% 파워는 클래스 IIIR 레이저에 대해 출력되는 최대 파워에 대응한다. 또한, 도시된 바와 같이, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다.

도 25는 레이저 모니터링 시스템(2500)의 다른 실시예의 개략도를 도시한다. 거기에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 레이저 모니터링 설계는 이미징 시스템(2510), 이미징 케이블(2550), 및 이미징 스테이션(2560)을 포함한다. 일부 실시예에서, 도시된 바와 같이, 이미징 시스템(2510)은 헤드 제어 조립체(2520), 레이저 파워 센서(2511), 빔 형상 센서(2512), 및 레이저 활성 표시자(2513)를 포함한다. 일부 실시예에서, 헤드 제어 조립체(2520)는 헤드 제어 프로세서(PCBA)(2530) 및 레이저 모니터 전자 기기(2540)를 포함한다. 일부 실시예에서, 헤드 제어 조립체(2520)는 헤드 제어 프로세스 인쇄 회로 보드 조립체(PCBA)(2530), 및 레이저 모니터 전자 기기(2540)를 포함한다. 일부 실시예에서, 헤드 제어 PCBA(2520)는 디지털 IO(2532) 및 ADC를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 전자 기기는 파워 회로(2541)에 대한 윈도우 임계값, 형상 회로(2542)에 대한 윈도우 임계값, 전력 낮음 로직 회로(2543), 및 OR 연산자(2544)를 포함한다. 일부 실시예에서, 이미징 스테이션(2560)은, 레이저(2571), 레이저 드라이버(2572), 및 레이저 모니터 PCBA(2573)를 포함하는 NIR 소스(2570)를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 PCBA(2573)는 레이저 인터로크 릴레이(2574) 및 레이저 파워 설정 포트(2575)를 포함한다.

일부 실시예에서, 디지털 IO(2532)는 전력 낮음 로직 컴포넌트(2543)에 파워를 공급하기 위해 레이저 트리거를 송신한다. 일부 실시예에서, ADC(2531)는 센서 출력을 모니터링한다. 일부 실시예에서, ADC(2531)는 모니터링 및/또는 로깅되는 CPU에 디지털 값을 공급하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, ADC(2531)는 진단을 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 버그가 레이저 모니터 시스템의 성능을 손상시킬 수 없도록, 레이저 모니터 전자 기기(2540)는 어떠한 소프트웨어도 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 파워 회로(2541)에 대한 윈도우 임계값과 형상 회로(2542)에 대한 윈도우 임계값 중 적어도 하나는 레이저 파워 센서(2511)로부터 여기 광의 파워(즉, 여기 파워), 빔 형상 센서(2512)로부터 측정된 빔 형상, 또는 둘 모두를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 파워가 너무 낮은 경우, 파워 회로(2541)에 대한 윈도우 임계값은 통지를 전력 낮음 로직(2543)으로 송신한다. 일부 실시예에서, 레이저 형상 파워가 너무 낮으면, 형상 회로(2542)에 대한 윈도우 임계값은 전력 낮음 로직(2543)에 통지를 송신한다. 일부 실시예에서, 레이저 파워가 너무 높은 경우, 파워에 대한 윈도우 임계값(2541)은 (OR) 연산자(2544)로 통지를 송신한다. 일부 실시예에서, 레이저 형상 파워가 너무 높은 경우, 형상(2542)에 대한 윈도우 임계값은 (OR) 연산자(2544)로 통지를 송신한다. 일부 실시예에서, (OR) 연산자(2544)는 레이저 비활성화 신호를 레이저 인터로크(2574)에게 송신한다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 솔리드 스테이트 릴레이, 기계적 릴레이, 레이저(2571), 레이저 드라이버(2572) 또는 둘 모두에 대한 '비활성화' 입력이다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 레이저(2541)에의 파워를 차단시키는 회로이다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 레이저(2571), 레이저 드라이버(2572), 또는 둘 모두에 대한 '비활성화' 입력으로서 작용한다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 레이저(2571)로의 파워를 차단하는 회로를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 이미징 스테이션(2560) 또는 이미징 시스템(2510) 내에 있다. 일부 실시예에서, 레이저 활성 로직(2545)은 하나 이상의 레이저 활성 표시자(2513)에 레이저 활성 신호를 제공한다. 일부 실시예에서, 레이저 활성 로직(2545)은 (OR) 연산자(2544)로부터 신호를, 디지털 IO 디바이스(2532)로부터 레이저 트리거를, 또는 양자 모드를 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 드라이버(2572)는 레이저 모니터 PCBA(2573) 내의 레이저 파워 설정 전위차계(2575)로부터 파워 설정 제어를 더 수신한다. 일부 실시예에서, 레이저 인터로크(2574)는 (OR) 연산자(2544)에 기초하여 파워를 레이저 드라이버(2572)에게 송신하거나 송신하지 않는다. 일부 실시예에서, 레이저 드라이버(2572)는 레이저(2571)에 파워를 공급한다.

방출 광의 이미징 방법

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부를 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 샘플로부터의 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부를 순차적으로 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터를 통해 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 vis-컷 장파장 통과 필터를 포함한다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 그를 통한 가시 광의 적어도 일부의 투과를 적어도 부분적으로 감소시킨다. 일부 실시예에서, 장파장 통과는 NIR 또는 IR 광의 대부분을 필터링한다. 일부 실시예에서, 장파장 통과 필터는 NIR 또는 IR 광의 적어도 약 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99%(그 안의 증분을 포함함)를 투과시킨다. 일부 실시예에서, 편광기는 단파장 통과 이색의 전방/후방 표면의 반사로부터의 고스팅 효과를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 방법은 편광기를 통해 방출 광 및 반사된 가시 광을 지향시키는 단계를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 방법은 이미징 조립체로부터 편광기를 제거하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 이미징 조립체에 편광기를 추가하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예에서, 레이저는 오프 모드 및 온 모드를 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 785 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 800 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는다.

일부 실시예에서, 예를 들어, 도 27에 도시된 바와 같이, 여기 광은 원형 여기 확산기에 의해 확산된 광의 적어도 일부이다. 일부 실시예에서, 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 도 26에 도시된 바와 같이, 여기 광은 직사각형 여기 확산기에 의해 확산된 것의 적어도 일부이다. 일부 실시예에서, 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도, 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도이다. 일부 실시예에서, 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 제2 확산 각도는 약 8 도이다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광의 적어도 일부는 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 샘플로 지향된다. 일부 실시예에서, 반사된 가시 광은 노치 빔 분할기에 의해 이미징 조립체로 지향된다. 일부 실시예에서, 노치 빔 분할기는 노치 대역을 차단하고 반사한다. 일부 실시예에서, 반사된 가시 광은 노치 빔 분할기, 핫 미러 또는 둘 모두에 의해 이미징 조립체로 지향된다. 일부 실시예에서, VIS를 제외한 NIR 또는 IR만을 반사한다. 일부 실시예에서, 핫 미러는 가시 광으로부터 NIR 또는 IR 광의 파장을 필터링 제거한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광의 적어도 일부는 제1 방향으로 샘플로 지향되고, 방출 광 및 반사된 가시 광은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 지향된다.

일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 여기 광의 적어도 일부를 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 785 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부를 편광시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 확산된 여기 광의 적어도 일부를 필터링하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광을 필터링하는 단계는 약 720 nm 미만, 약 720 nm, 725 nm, 730 nm, 735 nm, 740 nm, 750 nm, 755 nm, 760 nm, 770 nm, 780 nm, 800 nm 또는 그 이상(그 안의 증분을 포함함) 미만의 파장을 필터링하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광의 적어도 일부는 적외선 또는 근적외선 여기 광이다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부를 필터링하는 단계는 방출 광 및 반사된 가시 광을 감쇠시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방출 광 및 반사된 가시 광의 적어도 일부를 감쇠시키는 단계는 근적외선 파장을 제외한 모든 파장을 차단하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 레이저를 모니터링하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저를 모니터링하는 단계는 여기 광의 적어도 일부의 파워를 측정하는 것, 확산 빔 형상을 측정하는 것, 또는 둘 모두를 수행하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 광의 파워(즉, 여기 파워)는 여기 광 모니터에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 확산된 여기 광의 확산 빔 형상은 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 둘 모두에 의해 측정된다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 1-d 또는 2-d 어레이로 배열된 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 빔 형상 게이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 2개 이상의 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔의 형상으로 다수의 위치에서 확산 빔의 강도를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터는 여기 광의 재지향된 부분을 수신함으로써 여기 광의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 중심에서 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 확산 빔 형상의 에지에서 확산 빔의 파워를 측정한다. 일부 실시예에서, 여기 광 모니터, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 레이저를 턴오프하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 레이저 모니터에 의해 레이저를 턴오프하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 다음의 경우에 레이저를 턴오프하는 단계를 더 포함한다: 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두. 일부 실시예에서, 방법은, 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우, 또는 둘 모두에, 1 초, 0.9 초, 0.8 초, 0.7 초, 0.6 초, 0.5 초, 0.25 초, 0.1 초, 0.05 초, 0.01 초, 0.005 초, 0.001 초, 0. 초, 0. 초, 0. 5 초, 0.1 초, 0. 05 초, 0.01 초 이하(그 안의 증분을 포함함) 미만내에 레이저를 턴오프시키는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 중심에서의 확산 빔의 파워와 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워 사이의 비교에 기초하여 레이저를 턴오프하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 방법은, 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 중심에서의 확산 빔의 파워와 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 확산 빔 형상의 에지에서의 확산 빔의 파워에 기초하여, 빔 형상이 설정 빔 형상으로부터 적어도 제2 미리 결정된 값만큼 벗어난 경우 레이저를 턴오프하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 확산 빔 형상 센서는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 이상의 빔 형상 게이지를 포함한다. 일부 실시예에서, 2개 이상의 확산 빔 형상 게이지는 2개 이상의 위치에서의 확산 빔의 강도를 확산 빔의 형상으로 측정한다.

일부 실시예에서, 설정된 여기 광 파워보다 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 더 낮은 여기 광의 측정된 파워는 레이저가 올바르게 기능하고 있지 않다는 것, 광학 경로의 적어도 일부가 손상되었다는 것, NIR 또는 IR 광의 적어도 일부가 시스템으로부터 누설된다는 것, 또는 이들의 임의의 조합의 표시이다. 이와 같이, 여기 광의 측정된 파워가 설정된 여기 광 파워보다 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 더 낮은 경우, 레이저 모니터 전자 기기에 의해 레이저를 턴오프하여 시스템이 완전히 여기되지 않은 샘플의 이미지 프레임을 캡처하는 것을 방지하거나, 시스템의 손상을 방지하거나, 또는 둘 모두가 이루어진다. 일부 실시예에서, 설정된 여기 광 파워를 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 초과하는 여기 광의 측정된 파워는 레이저가 설계 및/또는 안전 한계를 초과하고 있고 올바르게 기능하고 있지 않다는 표시이다. 이와 같이, 여기 광의 측정된 파워가 적어도 제1 미리 결정된 값만큼 설정된 여기 광 파워를 초과하는 경우, 레이저 모니터에 의해 레이저를 턴오프하여 시스템, 환자, 시스템 사용자, 또는 이들의 임의의 조합에 대한 손상을 방지한다.

일부 실시예에서, 레이저를 턴오프하는 것은 임의의 소프트웨어 에러에 대한 이중 안전구조(fail-safe)의 역할을 한다. 일부 실시예에서, 여기 광의 파워, 확산 빔 형상, 또는 둘 모두는 레이저가 턴온될 때에만 측정되어, 레이저가 오프될 때 제1 미리 결정된 값 미만인 여기 광의 위양성을 방지한다. 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값, 제2 미리 결정된 값, 또는 둘 모두는 CFR(Code of Federal Regulations), IEC 60825, 또는 둘 모두에서의 레이저 안전 지침 중 하나 이상의 레이저 안전 지침의 분류 등급에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 제1 미리 결정된 값, 제2 미리 결정된 값 또는 둘 모두는 IEC 60825의 클래스 1, 1M, 2, 2M, 34, 3B, 또는 4 레이저에 관한 규정에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 방법은 분류 등급 중 하나 이상에 대한 하나 이상의 안전 한계에 대한 레이저 안전 지침이 초과되기 전에 레이저를 턴오프하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 모니터 인터로크에 대해 요구되는 시간은 입사 레이저 파워, 레이저 감쇠 시간, 드라이버 지연 시간, 또는 이들의 임의의 조합에 의존한다.

일부 실시예에서, 방법은, 프로세서에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 의해, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하는 단계는 이미징 케이블, 무선 연결, 또는 둘 모두에 의해 수행된다. 일부 실시예에서, 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 하단 윈도우를 세정하는 단계를 더 포함한다.

조명 및 여기 소스

일부 실시예에서, 시스템은 형광단을 여기시키거나 형광 태깅된 조직을 여기시키거나 이미징된 조직의 영역에서 형광을 자극하기 위해 여기 빔을 생성하도록 구성된 하나 이상의 여기 소스를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 외과의사와 같은 사용자가 샘플 및 비형광 양태를 관찰할 수 있게 하기 위해 가시 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 조명 광원을 포함한다.

하나 이상의 조명원은 여기 광원으로서 작용할 수 있다. 하나 이상의 여기 소스는 조명 광원으로서 작용할 수 있다. 조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 가시 광원을 포함할 수 있다. 가시 광은 다수의 백색 광 또는 가시 광 스펙트럼 소스에 의해 생성될 수 있다. 조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 광대역 소스, 협대역 레이저, 광대역 소스, 협대역 광원, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 비간섭성 광 또는 간섭성 광일 수 있다.

조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 백열 램프, 가스 방전 램프, 크세논 램프, LED, 할로겐 램프, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 광대역 소스는 NIR 또는 IR 스펙트럼 광을 방출할 수 있다. 광대역 소스는 노치 필터에 결합된 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.

조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 가시, 적색, 적외선(IR), 근적외선(NIR), 자외선 또는 청색 광일 수 있다. 여기 광은 약 620 내지 700 nm 범위 내의 파장을 갖는 적색 광, 약 650 내지 약 700 nm의 파장을 갖는 적색 광, 약 710 내지 약 800 nm의 파장을 갖는 근적외선 또는 적외선 광, 약 780 내지 약 850 nm의 파장을 갖는 근적외선 또는 적외선 광, 약 10 내지 400 nm의 파장을 갖는 자외선 광, 약 200 내지 약 400 nm의 파장을 갖는 자외선 광, 약 380 내지 460 nm의 파장을 갖는 청색 광, 또는 약 400 내지 450 nm의 파장을 갖는 청색 광을 포함할 수 있다.

조명원 및 여기 소스 중 적어도 하나는 이미징 시스템에 의해 제어되거나 제어되지 않을 수 있다. 비제어 소스는, 예를 들어, 현미경 광원, 주변 광원, 또는 둘 모두일 수 있다. 여기 광원은 대역 통과 필터에 결합된 레이저 또는 광대역 소스(예를 들어, 발광 다이오드(LED))를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 여기 소스는 약 720, 750, 785, 790, 792, 또는 795 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 소스는 IR-A(약 800-1400 nm), IR-B(약 1400 nm-3 ㎛) 및 IR-C(약 3 ㎛-1 mm) 스펙트럼의 광 파장을 포함하는 적외선 스펙트럼 내의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 소스는 약 650 nm 내지 4000 nm, 700 nm 내지 3000 nm, 700-800 nm, 750 nm 내지 950 nm, 760 nm 825 nm, 775 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 795 nm, 785 nm 내지 795 nm, 780 nm 내지 790 nm, 785 nm 내지 792 nm, 790 nm 내지 795 nm의 근적외선(NIR) 스펙트럼 내에 있는 파장, 또는 이들 전술한 NIR 또는 IR 범위 중 임의의 것 내의 임의의 파장을 갖는다.

일부 실시예에서, 여기 소스는 타겟(예를 들어, 형광 염료로 태깅된 조직)이 형광을 발하고 형광 방출을 생성하게 하는 레이저를 포함한다. 여기 소스는 온 상태와 오프 상태 사이에서 교대할 수 있다. 가시 광은 여기 소스에 더하여 타겟 조직을 조명하기 위해 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법에 가시 광원이 존재하는 경우, 이는 광이 여기 소스와 동기하여 턴온/오프될 수 있도록 온 및 오프 상태를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 예컨대 수술 현미경 또는 수술 또는 검사 광으로부터의 외부 가시 광이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 외부 광은 온 및 오프 상태를 갖지만 여기 소스의 광과 동기화되지 않는다. 다른 실시예에서, 외부 광원은 연속적으로 온 또는 연속적으로 오프될 수 있다.

일부 양태에서, 전술한 레이저 모니터 시스템은 별도의 형광 이미징 타겟에 대한 필요 없이, 적외선 이미징이 정상적으로 기능하고 있는 것을 확인하는 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 양태에서, 도 24에 도시된 바와 같은 레이저 모니터링(5000) 또는 도 25에 도시된 바와 같은 레이저 모니터링(2500)의 실시예는 레이저 빔 형상 파라미터를 모니터링함으로써 타겟 조직을 정확하게 조명하는 것을 돕는다. 빔 형상 파라미터로부터, 여기 소스의 동작 및 정확도가 추론될 수 있다.

도 8a는 광원의 조명 광전 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 하나 이상의 빔 분할기, 이색 필터, 이색 미러, 또는 이들의 사용을 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템 및 방법은 일차 이색 미러 및 이차 이색 미러를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템 및 방법은 하나 이상의 단파장 통과 이색 미러 및/또는 하나 이상의 장파장 통과 이색 미러를 포함한다. 일부 실시예에서, 빔 분할기 또는 이색 미러는, 본원에서, 짧은 파장을 반사하면서 긴 파장을 장파장 통과시키거나(예를 들어, 장파장 통과 필터 또는 콜드 미러) 또는 긴 파장을 반사하면서 짧은 파장을 단파장 통과시키는 것(예를 들어, 단파장 통과 필터 핫 미러)을 가능하게 하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 본원에서의 가시 광은 긴 파장(예를 들어, 700 nm 미만, 또는 800 nm 미만)으로 고려되는 반면, NIR 또는 IR 광은 짧은 파장(예를 들어, 780 nm 초과)이다. 일부 실시예에서, 본원에서의 미러 또는 필터는 필터링 기능(즉, 선택적 투과 기능) 및/또는 미러링 기능(즉, 선택적 반사 기능)을 포함한다.

인간의 눈은 약 350 nm 내지 최대 약 750 nm의 파장에서 "가시 광" 스펙트럼 내의 컬러를 볼 수 있지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 사용된 광의 강도에 따른 변화를 인식할 것이다. 수술 현미경의 접안경 및 가시 광 이미징 시스템에 의해 사용자에게 제공되는 광은 전형적으로 이 가시 범위 내의 파장을 포함할 것이다. 일부 실시예에서, 여기 빔은 접안경으로 투과되고 가시 이미징 시스템 및 검출기와 함께 사용되는 파장 중 적어도 일부보다 더 짧은 파장, 예를 들어 300 내지 400 nm 범위의 파장을 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 빔은 접안경으로 투과되고 가시 이미징 시스템 및 검출기와 함께 사용되는 파장 중 적어도 일부보다 더 긴 파장, 예를 들어 약 750 nm 초과의 파장을 포함한다. 일부 실시예에서, 여기 파장은 약 750 nm보다 큰 파장을 포함한다. 예를 들어, 이색 미러/필터는 약 700 nm의 전이 파장을 포함할 수 있다. (이러한 광학 요소는 예를 들어 700 nm SP 이색 필터로도 지칭될 수 있다.) 예를 들어, 단파장 통과(SP) 이색 필터는 약 700의 전이 주파수보다 작은 파장을 갖는 광이 필터를 통과하게 하도록 구성될 수 있다. 이 필터는, 사용자에게 보여지는 이미지가 색채 왜곡, 색조 불균형, 또는 둘 모두가 실질적으로 없도록, 가시 광의 90% 초과를 투과시키는 데 사용될 수 있다. 필터는 이 필터가 없는 현미경과 비교하여 접안경을 통해 보여지는 이미지의 감쇠를 매우 적게 나타내도록 설계될 수 있으며, 이는, 일부 실시예에 따르면, 더 나은 사용자 경험을 생성하고 외과의사가 감소된 광의 양- 다른 방식에서는 형광 측정을 방해할 수 있음 -으로 수술 필드를 더 잘 시각화할 수 있게 한다. 단파장 통과 필터는 대안적으로 대역통과 또는 노치 필터일 수 있다는 점이 이해된다. 예를 들어, 하나의 대략 "~" 700 nm SP 이색 필터는 VIS(가시 광)에 대해 투과 대역 Tavg =>90%를 갖는 FF720-SDi01 필터를 포함할 수 있으며, 이는 720 nm SP 이색 필터가 400 nm과 700 nm 사이에서 >90%의 가시 광을 투과시키면서 형광 방출 대역에서 >99%를 반사한다는 것을 의미한다. ~700 nm SP 이색 필터는 약 700 nm 초과의 거의 모든 광을 반사하면서, 약 700 nm보다 더 짧은 광의 대부분(예를 들어, 90% 초과)이 이색 필터를 통과하게 한다. 일부 실시예에서, 이러한 SP 이색 필터는 가시 광 필터링에서 매우 효율적이며, (예를 들어, 필터 상의 입사광, 예를 들어, 가시 광, 또는 NIR 또는 IR 광이 45°각도에 있을 때) VIS(가시 광)에 대해 투과 대역 Tavg =>99%로 99% 이상 효율을 갖는다. 다른 실시예에서, SP 이색 필터는 VIS(가시 광)에 대해 투과 대역 Tavg =>50%, >60%, > 65%, >75%, >80%, >85%, >90%, >90.5%, >91%, >91.5%, >92%, >92.5%, >93%, >93.5%, > 94%, >94.5%, >95%, >95.5%, >96%, >96.5%, >97%, >97.5%, >98%, >98.5%, >99%, >99.5%, >99.6%, >99.7%, >99.8%, 또는 >99.9%로 >50%, >60%, > 65%, >75%, >80%, >85%, >90%, >90.5%, >91%, >91.5%, >92%, >92.5%, >93%, >93.5%, > 94%, >94.5%, >95%, >95.5%, >96%, >96.5%, >97%, >97.5%, >98%, >98.5%, >99%, >99.5%, >99.6%, >99.7%, >99.8%, 또는 >99.9%의 효율 이상을 포함한다. 또한, 일부 실시예에서, ~700 nm SP 이색 필터는, 전술한 것 중 임의의 것을 포함하는 효율로 투과 광이 통과할 수 있게 하면서, 또한 형광 방출 대역에서 >75%, >80%, >85%, >90%, >90.5%, >91%, >91.5%, >92%, >92.5%, >93%, >93.5%, >94%, >94.5%, >95%, >95.5%, >96%, >96.5%, >97%, >97.5%, >98%, >98.5%, >99%, >99.5%, >99.6%, >99.7%, >99.8%, 또는 >99.9%를 반사할 수 있다.

도 2는 전방 코팅(202) 및 이색 반사 또는 다른 코팅(202)의 균형을 맞추기 위해 반사 방지 또는 다른 코팅(203) 또는 다른 코팅을 가지는 이색 필터(6)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 이색 필터(6)는 입사광(201)이 45°에 있도록 배치된다. 입사광(201)은 약 700 nm 미만의 파장을 가질 수 있고, 양 표면(202 및 203)을 통해 투과하여, 광선(206)을 초래할 수 있다. 입사광(201)의 1% 미만이 광선(205)으로 도시된 반사 방지 코팅(203)에 의해 반사된다. 이색 반사 코팅(202)을 가지는 이색 필터(205)의 전방 표면으로부터 빠져나오는 광은 입사광(201)의 강도의 약 99% 초과의 강도 및 약 700 nm 초과의 파장을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 또는 다른 코팅은 특정 파장 범위 내의 광을 투과시키도록 선택될 수 있다. 다양한 스펙트럼 특성을 갖는 하나 이상의 코팅이 적용될 수 있음이 이해된다.

일부 실시예에서, 이색 필터(6)는 입사 가시/NIR 또는 IR 광 경로에 대해 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 41°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70° 또는 75°에 배치된다. 일부 실시예에서, 이색 필터(6)는 입사 가시 광/NIR 또는 IR 광 경로에 대해 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 51°, 또는 52°에 배치된다. 일부 실시예에서, 반사는 필터의 전방-코팅된 표면(202) 상에서 주로 발생한다. 파장에 의한 광의 더 양호한 분리를 얻기 위해, 필터의 후면은 반사 방지 코팅(203)으로 코팅되고, 따라서 <700 nm의 광의 반사를 추가로 감소시킨다. 일부 실시예에서, 여전히 소량의(5-10%) 가시 광(< 약 700 nm)이 필터의 전방뿐만 아니라 후방으로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 가시 광(< 약 700 nm)의 1%-5%, 3%-10%, 5%-12%, 10%-15%, 최대 20% 이하가 필터의 전방뿐만 아니라 후방으로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 이러한 소량, 즉 누설된 가시 광은 가시 광 이미징을 위한 본원의 시스템 및 방법에서 사용될 때 유리하다.

이미징 제어

사용자/외과의사에 의해 제어되는 이미징 파라미터는 다음을 포함한다: 초점, 확대, 감도(가시 및 NIR 이미지의 경우), NIR 이미징 온/오프, 및 디스플레이된 뷰(예를 들어, 오버레이, 나란히, 모자이크). 이 리스트는 모두를 총망라한 것은 아니다.

이미징 파라미터는 이미징 스테이션 상의 GUI를 이용하여 조작자에 의해 제어될 수 있다.

이미징 파라미터는 또한 외과의사에 의해 제어될 수 있다. 외과의사를 위한 제어부는 이미징 시스템 상에, 또는 이미징 헤드에 연결된 제어 '패드' 상에, 또는 이미징 스테이션에 연결된 제어 패드 상에 위치될 수 있다. 연결은 유선 또는 무선(예를 들어, 블루투스)일 수 있다.

일부 이미징 파라미터는 예를 들어, 전자 데이터 교환(EDI) 인터페이스를 통해 현미경으로부터 직접 판독될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 현미경의 초점 및/또는 확대 설정이 변경될 때, 새로운 설정이 이미징 스테이션에 통신되고, 이미징 스테이션은 후속하여 이미징 시스템에 대한 설정을 업데이트한다.

이 EDI 인터페이스는 예를 들어 수술용 내비게이션 시스템과 통신하기 위해 사용되는 기존 인터페이스일 수 있다. 이는 또한 새로운/신규/전용 인터페이스(예를 들어, 유선 또는 무선)일 수 있다.

샘플

샘플은 조직 샘플과 같은 생체외 생물학적 샘플을 포함할 수 있다. 대안적으로, 샘플은 수술을 받는 피험체의 생체내 또는 계내 조직을 포함할 수 있다.

샘플은 마킹 염료를 포함할 수 있다. 마킹 염료는, 자외선(UV) 염료, 청색 염료, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 형광단에 대한 예시적인 UV 및 청색 염료는 다음을 포함한다: ALEXA FLUOR 350 및 AMCA 염료(예를 들어, AMCA-X 염료), 7-아미노쿠마린 염료의 유도체, ALEXA FLUOR 350 염료의 디알킬아미노쿠마린 반응성 버전, ALEXA FLUOR 430(그리고 400 nm 내지 450 nm을 흡수하는 반응성 UV 염료는 수용액에서 500 nm 초과의 주목할만한 형광을 가짐), Marina Blue 및 Pacific Blue 염료(6,8-디플루오로-7-히드록시쿠마린 형광단에 기초하며, 460 nm 근처에서 밝은 청색 형광 방출을 나타냄), 히드록시쿠마린 및 알콕시쿠마린 유도체, Zenon ALEXA FLUOR 350, Zenon ALEXA FLUOR 430 및 Zenon Pacific Blue, Pacific Orange 염료의 숙시미딜 에스테르, Cascade Blue 아세틸 아지드 및 다른 피렌 유도체, ALEXA FLUOR 405 및 그의 유도체, 피렌 숙시미딜 에스테르, Cascade Yellow 염료, PyMPO 및 피리딜옥사졸 유도체, 아미노나프탈렌계 염료 및 댄실 클로라이드, 다폭실 염료(예를 들어, 다폭실 술포닐 클로라이드, 아민-반응성 다폭실 숙시미딜 에스테르, 카르복실산-반응성 다폭실(2-아미노에틸)술폰아미드), 바이메인 염료(예를 들어, 바이메인 메르캅토아세트산) 및 그의 유도체, NBD 염료 및 그의 유도체, QsY 35 염료 및 그의 유도체, 플루오레세인 및 그의 유도체. 마킹 염료는 적외선 염료, 근적외선 염료 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 형광단을 위한 예시적인 적외선 및 근적외선 염료는 다음을 포함한다: DyLight-680, DyLight-750, VivoTag-750, DyLight-800, IRDye-800, VivoTag-680, Cy5.5, 또는 인도시아닌 녹색(ICG) 및 전술한 것들 중 임의의 유도체, 시아닌 염료, 아크라딘 오렌지색 또는 황색, ALEXA FLUOR 및 그의 임의의 유도체, 7-액티노마이신 D, 8-아닐리노나프탈렌-1-술폰산, ATTO 염료 및 그의 임의의 유도체, 아우라민-로다민 염색제 및 그의 임의의 유도체, 벤산트론, 바이메인, 9-10-비스(페닐에티닐)안트라센, 5,12-비스(페닐에티닐)나타센, 비스벤즈이미드, 브레인보우, 칼세인, 카르보디플루오레세인 및 그의 임의의 유도체, 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 및 그의 임의의 유도체, DAPI, DiOC6, DyLight Fluors 및 그의 임의의 유도체, 에피코코논, 에티듐 브로마이드, FlAsH-EDT2, 플루오 염료 및 그의 임의의 유도체, FluoProbe 및 그의 임의의 유도체, 플루오레세인 및 그의 임의의 유도체, 푸라 및 그의 임의의 유도체, GelGreen 및 그의 임의의 유도체, GelRed 및 그의 임의의 유도체, 형광 단백질 및 그의 임의의 유도체, m 이소폼 단백질 및 그의 임의의 유도체, 예컨대 예를 들어 엠체리(mCherry), 헤타메틴 염료 및 그의 임의의 유도체, 회흐스트(hoeschst) 염색, 이미노쿠마린, 인디안 황색, 인도 -1 및 그의 임의의 유도체, 라우르단, 루시퍼 옐로우 및 그의 임의의 유도체, 루시페린 및 그의 임의의 유도체, 루시페라제 및 그의 임의의 유도체, 메르코시아닌 및 그의 임의의 유도체, 나일 염료 및 그의 임의의 유도체, 페릴렌, 플록신, 피코 염료 및 그의 임의의 유도체, 프로피엄 아이오다이드, 피라닌, 로다민 및 그의 임의의 유도체, 리보그린, RoGFP, 루브렌, 스틸벤 및 그의 임의의 유도체, 술포로다민 및 그의 임의의 유도체, SYBR 및 그의 임의의 유도체, 시냅토-pHluorin, 테트라페닐 부타디엔, 테트라나트륨 트리스, 텍사스 레드, 티탄 황색, TSQ, 우벨리페론, 비올란트론, 황색 형광 단백질 및 YOYO-1. 다른 적합한 형광 염료는 플루오레세인 및 플루오레세인 염료(예를 들어, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료(예를 들어, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민(ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민(TMR) 등), 쿠마린 및 쿠마린 염료(예를 들어, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸 쿠마린(AMCA) 등), 오레곤 그린 염료(예를 들어, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, SPECTRUM RED, SPECTRUM GREEN, 시아닌 염료(예를 들어, CY-3, Cy-5, CY-3.5, CY-5.5 등), ALEXA FLUOR 염료(예를 들어, ALEXA FLUOR 350, ALEXA FLUOR 488, ALEXA FLUOR 532, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 568, ALEXA FLUOR 594, ALEXA FLUOR 633, ALEXA FLUOR 660, ALEXA FLUOR 680 등), BODIPY 염료(예를 들어, BODIPY FL, BODIPY R6G, BODIPY TMR, BODIPY TR, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665 등), IRDyes(예를 들어, IRD40, IRD 700, IRD 800 등) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 추가적인 적합한 검출가능한 작용제는 국제 특허 출원 번호 PCT/US2014/ 77에 공지되고 설명되어 있다.

본원의 시스템 및 방법에 의한 샘플의 검출에 사용되는 마킹 염료는, 임의의 클래스의 염료(예를 들어, 자외선(UV) 염료, 청색 염료, 적외선 염료, 또는 근적외선 염료)를 임의의 조합으로 이용하여 주어진 샘플 내의 하나 이상의 염료, 2개 이상, 3개, 4개, 5개 또는 최대 10개 이상의 이러한 염료를 포함할 수 있다.

카메라 및 센서

시스템은 형광 광 및 가시 광을 캡처하기 위한 하나 이상의 이미징 센서를 포함할 수 있다.

도 12를 참조하면, 특정 실시예에서, 이미징 시스템(100)은 근적외선(NIR) 형광 및 가시 광의 실질적 동시 취득을 위한 2개의 개별 카메라를 포함한다. 이 실시예에서, 이미징 시스템은 수술 현미경에 부착될 수 있다.

도 5a 내지 도 5d, 도 6a 및 도 6b, 도 18 내지 도 20을 참조하면, 이미징 시스템(100)의 실시예는 근적외선(NIR) 형광 및 가시 광의 취득을 위한 단일 카메라를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 700 내지 약 800 nm의 파장을 갖는다. 일부 실시예에서, 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는다. 이 실시예에서, 이미징 시스템은 수술 현미경에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(8)는 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장만이 통과하게 한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(8)는 약 400 nm 내지 720 nm의 파장만이 통과하게 한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터는 여기 레이저가 현미경 눈 내로 다시 누설되는 것을 방지한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(8)는 현미경(27)으로부터의 조명을 필터링하여, NIR 또는 IR 성분을 감소시킨다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터는 현미경 이미징 경로로부터 NIR 또는 IR 성분을 제거하도록 구성된 이색 필터이다. 일부 실시예에서, 노치 필터(2)는 약 785 nm의 파장을 갖는 여기를 제거한다. 일부 실시예에서, VIS-컷(23) 및 노치 필터(2)는 단일 필터로 조합된다. 일부 실시예에서, VIS-컷(23) 또는 노치 필터(2)는 단일 카메라 이미지의 컬러 보정을 위해 650 내지 800 nm을 차단한다. 적색, 녹색 및 청색 픽셀은 650 nm을 지난 광에 민감하기 때문에, 단일 카메라에 대해 이러한 추가적인 차단 대역이 요구된다. 따라서, 컬러와 일반적으로 마젠타 색조의 혼합이 존재한다. 일부 실시예에서, 편광기(22)는 고스팅을 감소시키면서 동시에 편광기에 입사하는 광을 어느 정도 감쇠시킨다. 도 5d에 도시된 바와 같은 필터는 임의의 대안적인 순서로 배열될 수 있다.

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 하나 이상의 이미지 센서 검출기, 렌즈, 또는 카메라를 포함한다. 일부 실시예에서, 본원에서의 검출기는 본원에서의 하나 이상의 이미지 센서, 렌즈, 및 카메라(들)를 포함한다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 단일 카메라, 2개의 카메라, 또는 2개 이상의 카메라를 사용한다. 다른 실시예에서, 적어도 하나의 카메라는 적외선 또는 NIR 카메라이다. 다른 실시예에서, 적어도 하나의 카메라는 VIS/NIR 카메라 또는 VIS/IR 카메라이다.

일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 및 도 6b, 및 도 18에서와 같이, 가시 및 NIR 또는 IR 신호 둘 모두를 감지하도록 구성되는 VIS/NIR 카메라만을 포함하는 단일 카메라 이미징 시스템이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 특정 실시예에서, 필터링된 가시 광은 미러(18)에서 장파장 통과 이색 필터(19)로 반사되고, 거기서 다시 반사되어 이미징 시스템의 단일 VIS/NIR 렌즈(20) 및 카메라(21)로의 필터링된 형광 신호와 조합된다.

일부 실시예에서, 본원에서의 2개의 카메라 이미징 시스템은 다음 중 하나 이상을 허용하여 유리하다: 파장 또는 시간 의존적이지 않은 필터링을 가능하게 하는, VIS 및 NIR 또는 IR 이미징 경로의 완전한 분리; 가시 광 감산으로부터의 시간적 아티팩트의 감소(예를 들어, 높은 주변 광에서, 다크 프레임(DRK)은 적외선 또는 NIR 신호에 비해 상당히 더 높은 밝기 레벨일 수 있음); 적외선 또는 NIR 채널에서의 감도의 대응하는 손실 없이 이색 필터로부터의 고스팅 감소(예를 들어, 편광기는 NIR 또는 IR 광 경로에는 없고, 가시 광 경로에만 있음); 및 현미경으로부터의 백색 광, 또는 수술 필드의 다른 조명원의 밝기에 대한 제약이 없음.

일부 실시예에서, 단일 카메라 설계의 경우, NIR 또는 IR을 통과시키면서 백색 광의 강도를 낮추기 위해 가시 광 필터, 중성 밀도 필터 또는 LCD 필터 또는 통과하는 광의 총량(예를 들어, 도 5d의 23)을 수동적으로 또는 능동적으로 감소시키는 임의의 다른 광학 요소가 필요하다. 일부 실시예에서, 셔터(예를 들어, LCD 셔터, 또는 '필터 휠'), 전자 가변 광학 감쇠기(EVOA), 광학 '초퍼', 또는 편광기의 조합이, NIR 또는 IR이 아니라, 가시 광을 선택적으로 감쇠시키기 위해 여기 신호에 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 물리적으로 이동하는 필터는 NIR 또는 IR이 아니라, 가시 광을 선택적으로 감쇠시키기 위하여 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 필터는 VIS 및 적외선 또는 NIR 이미지의 상대 강도와 대응하는 형광 신호의 동적 범위를 설정한다.

일부 실시예에서, 본원에서의 2개의 카메라 이미징 시스템은 다음 중 하나 이상을 허용하여 유리하다: 카메라로부터의 다수의 더 작고 더 긴 데이터 케이블의 사용을 허용하는, 카메라의 요구되는 프레임 레이트의 감소; 하나 이상의 데이터 케이블이 있을 수 있음에 기인한, 주어진 케이블을 통한 대역폭의 감소; 고가의 고속 카메라 및 프레임 그래버 카드를 제거에 의한 시스템 비용의 감소; NIR 또는 IR 카메라의 감도를 감소시키지 않으면서 VIS 카메라의 큰 피사계 심도(depth of field)를 위해 VIS 및 적외선 또는 NIR 카메라 각각에 대한 독립적인 애퍼처의 허용; 단일 카메라 이미징 시스템에서와 같이 VIS 및 NIR 또는 IR에서의 최적 투과를 위해 색지움 렌즈(동일한 이미징 평면에 초점을 맞추기 위해 적외선 또는 NIR 및 VIS 파장에 대해 보정됨) 및 광대역 코팅의 사용을 필요로 하지 않음. 일부 실시예에서, 하나의 케이블만이 사용되며, 허브는 2개의 카메라 데이터로부터의 데이터를 하나의 통신 채널로 다중화한다.

일부 실시예에서, 단일 카메라 또는 2-카메라 이미지 시스템이 응용에서의 세부사항에 적어도 부분적으로 기초하여 선택된다. 일부 실시예에서, 본원의 2-카메라 이미징 시스템은 유리하게는 상이한 감도(예를 들어, 적외선 또는 NIR에 대한 매우 높은 감도 및 가시성에 대한 정상 감도)를 허용하며, 이는 조직이 염료를 점유할 수 있지만 고농도로 점유하지는 않는 경우의 응용에서 유용할 수 있다. 감도 범위는 디스플레이된 초당 프레임(fps)과 관련된 노출 시간에 의해 정의된다. '실시간' 프레임 레이트는 대략 25fps이다. 일부 경우에서, 예를 들어, 형광 화합물 또는 약물의 높은 흡수로 조직, 샘플 또는 종양을 관찰할 때, 25fps에 대한 연관된 노출 시간은 형광 방출을 검출하기에 충분히 민감할 것이다. 더 높은 감도는 더 긴 노출을 취함으로써 달성될 수 있으며, 이는 더 느린 프레임 레이트로 이어진다. 일부 응용에서, 초당 2 프레임만큼 느린 프레임 레이트 또는 약 25 fps보다 더 긴 임의의 노출이 조직, 또는 샘플 내의 자가형광을 캡처하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 프레임 레이트는 노출 시간의 역수의 함수이다. 노출 시간, 및 후속 fps 레이트는 응용에 대한 감도 요구를 충족시키기 위해 실시간으로 조정될 수 있다. 본원에서의 2-카메라 이미지 시스템은, 가시 이미지를 포화시키는 일 없이, 적외선 또는 NIR 이미지의 최적의 감도를 위해 각각의 카메라의 노출을 변화시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 현미경 부착물 또는 외시경으로서 사용된다. 본원의 목적을 위해, 외시경은, 신체 구조 내에 위치해 있는 동안 이미지를 캡처하는 내시경과는 대조적으로, 신체 외부의 위치로부터 이미지를 수집하는 시스템이다. 일부 실시예에서, 외시경은 마이크로수술, 또는 수술 로봇 부착(surgical robot attachment)을 수행하기 위한 비디오 망원경 수술 모니터 시스템이거나 오픈 필드 응용(open field application)(들)을 위한 독립형 이미징 시스템이다. 일부 실시예에서, 단일 카메라 이미징 시스템은 유리하게도 예를 들어 내시경에 대한 전체 설정을 소형화하는 능력을 포함한다. 단일 카메라 이미징 시스템 또는 2-카메라 이미징 시스템은 유연한 또는 단단한 내시경의 앞에 부착될 수 있다(예를 들어, 내시경의 광학기기 및 센서는 타겟을 향해 원위 단부에 위치하는 반면, 내시경의 본체는 다른 내시경에서와 같이 광학적인 대신에 센서로부터의 전기 신호를 운반할 것이다). (내시경의 단부 상의 광 가이드 이외에) 내시경의 단부 또는 팁에 위치된 전기 센서도 이미지를 카메라에 운반하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원의 단일-카메라 또는 2-카메라 이미징 시스템은 내시경을 이용한 최소 침습 수술 접근법에서 사용된다.

일부 실시예에서, 본원에서의 이미지 센서는 CCD(charge-coupled device) 또는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서를 포함한다.

본원에서 사용되는 센서의 비제한적인 예시적인 실시예는 Basler acA1920-155 카메라 내의 Sony IMX 174 CMOS 칩이다. 이 특정 실시예에서, 카메라는 1/1.2 인치 영역 센서, 약 5.86 ㎛의 픽셀 크기, 및 1936 x 1216(2.3 MP)의 해상도를 포함한다.

일부 실시예에서, 사용되는 카메라는 표준 CMOS 또는 CCD 카메라이다. 일부 실시예에서, CMOS 및 CCD 카메라는 약 1920x1080p의 HD(High Definition) 해상도를 갖는다. 일부 실시예에서, 카메라 CMOS 및 CCD 카메라는 1920x1080p 미만의 해상도를 갖는다. 일부 실시예에서, 카메라 CMOS 및 CCD 카메라는 1920x1080p를 초과한 해상도를 갖는다. 일부 실시예에서, 카메라 해상도는 HD보다 낮으며, 예를 들어 1080 픽셀보다 작다. 일부 실시예에서, 카메라 해상도는 HD(High Definition) 해상도 또는 그 이상, 예를 들어, 1920 내지 4000 픽셀, 4K(Ultra HD/UHD), 8K, 또는 그 이상의 픽셀 수이다. 일부 실시예에서, 시스템 및 방법은 여기서 EMCCD, ICCD 등과 같은 특수 카메라를 요구하지 않는다. 일부 실시예에서, 특수 카메라는 감도, 해상도, 또는 이미징과 연관된 다른 파라미터를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 표 1은 본원에 가시 광 및 NIR 또는 IR 카메라의 예시적인 실시예의 정보를 나타낸다.

표 1.

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 하나 이상의 광 센서(들)(예를 들어, 포토다이오드, 또는 다른 적합한 센서)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광 센서는 시스템 및 방법에서의 안전 계산 및 모니터링을 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 광 센서(들)는 시준 렌즈 이후의 프리즘에, 이색 필터(6) 뒤에, 여기 파이버의 근위 단부에 및/또는 전체 및 상대 파워 측정을 위해 여기 경로 내의 임의의 위치에 위치된다. 일부 실시예에서, 여기 소스의 조명의 형상을 모니터링하기 위해 2개 또는 임의의 다른 수의 포토다이오드가 핫 미러 뒤에 위치됨으로써, NIR 또는 IR 소스 및/또는 확산기 성능을 보장한다.

일부 실시예에서, 일차원 또는 2차원 센서 어레이, 또는 대안적으로 CMOS 어레이는 여기 소스의 조명을 모니터링하여 확산기 성능을 보장하기 위해 핫 미러 뒤에 위치된다.

광학 광 가이드(optical light guides)

복수의 광학기기는 조직을 조명하고 그로부터 방출된 가시 광 및 형광 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 가이드는 존재하지 않고 레이저는 자유 공간에서 이동한다.

복수의 광학기기는 다음을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 리스트로부터 선택된 컴포넌트를 포함할 수 있다: 필터, 광학 송신 메커니즘, 렌즈, 미러, 및 확산기. 필터는 여기 소스로부터의 광을 차단하도록 구성될 수 있다. 필터는 대역 통과 필터, 클린업 필터, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 대역 통과 필터는 광의 파장을 제어하도록 구성될 수 있다. 클린업 필터는 특정 파장 및/또는 특정 입사각을 가지는 광이 통과하게 할 수 있다. 클린업 필터는 협대역 대역통과 필터를 포함할 수 있다. 미러는 유전체 미러를 포함할 수 있다.

광학 송신 메커니즘은 자유 공간, 또는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광학 광 가이드는 광섬유, 광섬유 케이블, 액체 광 가이드, 도파관, 고체 광 가이드, 플라스틱 광 가이드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광섬유는 실리케이트 유리, 플라스틱, 석영 또는 여기 레이저 광을 투과시킬 수 있는 임의의 다른 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학기기 중 적어도 하나는 시스템에 추가적인 동축 광을 제공하도록 구성되는 동축 광 주입 메커니즘을 포함한다. 동축 광 주입 메커니즘은 복수의 광학기기 중 하나 이상에 관통 홀을 포함할 수 있다. 임의의 유형의 광학 송신 메커니즘이 이 시스템의 실시예 중 임의의 실시예에서 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 광학 송신 메커니즘은 적외선 또는 근적외선 광을 송신하도록 구성될 수 있다. 광학 광 가이드는 스플라이싱된 또는 스플라이싱되지 않은 광섬유를 포함할 수 있다. 광섬유의 직경은 수집 광학기기의 물리학을 포함하여, 파워의 양 및 여기 소스 내의 방사체의 수에 의존할 수 있다.

일부 실시예에서, 광섬유는 약 10 um 내지 약 1,000 um의 단면 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 광섬유는, 약 10 um 내지 약 25 um, 약 10 um 내지 약 50 um, 약 10 um 내지 약 75 um, 약 10 um 내지 약 100 um, 약 10 um 내지 약 200 um, 약 10 um 내지 약 300 um, 약 10 um 내지 약 400 um, 약 10 um 내지 약 500 um, 약 10 um 내지 약 600 um, 약 10 um 내지 약 800 um, 약 10 um 내지 약 1,000 um, 약 25 um 내지 약 50 um, 약 25 um 내지 약 75 um, 약 25 um 내지 약 100 um, 약 25 um 내지 약 200 um, 약 25 um 내지 약 300 um, 약 25 um 내지 약 400 um, 약 25 um 내지 약 500 um, 약 25 um 내지 약 600 um, 약 25 um 내지 약 800 um, 약 25 um 내지 약 1,000 um, 약 50 um 내지 약 75 um, 약 50 um 내지 약 100 um, 약 50 um 내지 약 200 um, 약 50 um 내지 약 300 um, 약 50 um 내지 약 400 um, 약 50 um 내지 약 500 um, 약 50 um 내지 약 600 um, 약 50 um 내지 약 800 um, 약 50 um 내지 약 1,000 um, 약 75 um 내지 약 100 um, 약 75 um 내지 약 200 um, 약 75 um 내지 약 300 um, 약 75 um 내지 약 400 um, 약 75 um 내지 약 500 um, 약 75 um 내지 약 600 um, 약 75 um 내지 약 800 um, 약 75 um 내지 약 1,000 um, 약 100 um 내지 약 200 um, 약 100 um 내지 약 300 um, 약 100 um 내지 약 400 um, 약 100 um 내지 약 500 um, 약 100 um 내지 약 600 um, 약 100 um 내지 약 800 um, 약 100 um 내지 약 1,000 um, 약 200 um 내지 약 300 um, 약 200 um 내지 약 400 um, 약 200 um 내지 약 500 um, 약 200 um 내지 약 600 um, 약 200 um 내지 약 800 um, 약 200 um 내지 약 1,000 um, 약 300 um 내지 약 400 um, 약 300 um 내지 약 500 um, 약 300 um 내지 약 600 um, 약 300 um 내지 약 800 um, 약 300 um 내지 약 1,000 um, 약 400 um 내지 약 500 um, 약 400 um 내지 약 600 um, 약 400 um 내지 약 800 um, 약 400 um 내지 약 1,000 um, 약 500 um 내지 약 600 um, 약 500 um 내지 약 800 um, 약 500 um 내지 약 1,000 um, 약 600 um 내지 약 800 um, 약 600 um 내지 약 l,000 um, 또는 약 800 um 내지 약 1,000 um의 단면 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 광섬유는, 약 10 um, 약 25 um, 약 50 um, 약 75 um, 약 100 um, 약 200 um, 약 300 um, 약 400 um, 약 500 um, 약 600 um, 약 800 um, 또는 약 1,000 um의 단면 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 광섬유는, 적어도 약 10 um, 약 25 um, 약 50 um, 약 75 um, 약 100 um, 약 200 um, 약 300 um, 약 400 um, 약 500 um, 약 600 um, 또는 약 800 um의 단면 직경을 가진다. 일부 실시예에서, 광섬유는, 최대 약 25 um, 약 50 um, 약 75 um, 약 100 um, 약 200 um, 약 300 um, 약 400 um, 약 500 um, 약 600 um, 약 800 um, 또는 약 1,000 um의 단면 직경을 가진다.

일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 약 0.005m 내지 약 10m의 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 약 0.005 m 내지 약 0.01 m, 약 0.005 m 내지 약 0.05 m, 약 0.005 m 내지 약 0.1 m, 약 0.005 m 내지 약 0.5 m, 약 0.005 m 내지 약 1 m, 약 0.005 m 내지 약 2 m, 약 0.005 m 내지 약 3 m, 약 0.005 m 내지 약 4 m, 약 0.005 m 내지 약 6 m, 약 0.005 m 내지 약 8 m, 약 0.005 m 내지 약 10 m, 약 0.01 m 내지 약 0.05 m, 약 0.01 m 내지 약 0.1 m, 약 0.01 m 내지 약 0.5 m, 약 0.01 m 내지 약 1 m, 약 0.01 m 내지 약 2 m, 약 0.01 m 내지 약 3 m, 약 0.01 m 내지 약 4 m, 약 0.01 m 내지 약 6 m, 약 0.01 m 내지 약 8 m, 약 0.01 m 내지 약 10 m, 약 0.05 m 내지 약 0.1 m, 약 0.05 m 내지 약 0.5 m, 약 0.05 m 내지 약 1 m, 약 0.05 m 내지 약 2 m, 약 0.05 m 내지 약 3 m, 약 0.05 m 내지 약 4 m, 약 0.05 m 내지 약 6 m, 약 0.05 m 내지 약 8 m, 약 0.05 m 내지 약 10 m, 약 0.1 m 내지 약 0.5 m, 약 0.1 m 내지 약 1 m, 약 0.1 m 내지 약 2 m, 약 0.1 m 내지 약 3 m, 약 0.1 m 내지 약 4 m, 약 0.1 m 내지 약 6 m, 약 0.1 m 내지 약 8 m, 약 0.1 m 내지 약 10 m, 약 0.5 m 내지 약 1 m, 약 0.5 m 내지 약 2 m, 약 0.5 m 내지 약 3 m, 약 0.5 m 내지 약 4 m, 약 0.5 m 내지 약 6 m, 약 0.5 m 내지 약 8 m, 약 0.5 m 내지 약 10 m, 약 1 m 내지 약 2 m, 약 1 m 내지 약 3 m, 약 1 m 내지 약 4 m, 약 1 m 내지 약 6 m, 약 1 m 내지 약 8 m, 약 1 m 내지 약 10 m, 약 2 m 내지 약 3 m, 약 2 m 내지 약 4 m, 약 2 m 내지 약 6 m, 약 2 m 내지 약 8 m, 약 2 m 내지 약 10 m, 약 3 m 내지 약 4 m, 약 3 m 내지 약 6 m, 약 3 m 내지 약 8 m, 약 3 m 내지 약 10 m, 약 4 m 내지 약 6 m, 약 4 m 내지 약 8 m, 약 4 m 내지 약 10 m, 약 6 m 내지 약 8 m, 약 6 m 내지 약 10 m, 또는 약 8 m 내지 약 10 m의 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 약 0.005m, 약 0.01m, 약 0.05m, 약 0.1m, 약 0.5m, 약 1m, 약 2m, 약 3m, 약 4m, 약 6m, 약 8m, 또는 약 10m의 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 적어도 약 0.005m, 약 0.01m, 약 0.05m, 약 0.1m, 약 0.5m, 약 1m, 약 2m, 약 3m, 약 4m, 약 6m, 또는 약 8m의 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 최대 약 0.01m, 약 0.05m, 약 0.1m, 약 0.5m, 약 1m, 약 2m, 약 3m, 약 4m, 약 6m, 약 8m, 또는 약 10m의 길이를 갖는다. 광학 광 가이드의 길이는 광학 광 가이드가 직선화될 때 광학 광 가이드의 입력측과 출력측 사이의 최소, 평균, 또는 최대 거리로서 측정될 수 있다.

일부 실시예에서, 레이저 모듈은 광학 광 가이드 내로 지향되는 여기 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 적외선 소스는 광학 광 가이드 내로 지향되는 여기 광을 생성한다. 일부 실시예에서, 근적외선 소스는 광학 광 가이드 내로 지향되는 여기 광을 생성한다.

일부 실시예에서, 확산기의 적어도 일부는, 예를 들어, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, NIR 미러 내의 홀 내에 끼워진다. 이 특정 실시예에서, 광원의 광학 요소(예를 들어, 시준기(17), 클린업 필터(16), 미러(15), 확산기(14), 여기 조립체, 광학 여기 조립체, 또는 광학 스캐폴드) 중 하나 이상은 NIR 미러의 홀 외부에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원의 광학 요소(예를 들어, 시준기(17), 클린업 필터(16), 미러(15), 및 확산기(14)) 중 하나 이상은 NIR 미러의 홀 내부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 광원의 광학 요소(예를 들어, 시준기(17), 클린업 필터(16), 미러(15), 및 확산기(14)) 중 하나 이상은 NIR 미러(예를 들어, 미러(4))의 표면 내부에, 또는 미러에 바로 근접하여 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 확산기로부터 드레이프까지의 거리는 약 130 mm이다. 시스템(1000)의 다양한 양태에 따르면, 미러(15)는 유전체, NIR 미러, 핫 미러, 턴 미러, 금속 코팅된 미러, 유전체 미러, 브래그 미러, 결정질 미러, 제1 표면 미러, 포물면 미러, 가변 반사율 미러, 변형가능 미러, 레이저 미러, 레이저 라인 미러, 파이버 루프 미러, 반도체 가포화 흡수체 미러, 슈퍼미러 또는 다른 적합한 미러일 수 있다.

일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 이미징 시스템에 여기 광을 도입하기 위한 광학 스캐폴드를 포함한다. 일부 실시예에서, 이러한 스캐폴드는 NIR 유전체 미러(4)와 같은 핫 미러, 유전체 미러, 은 미러, 금 미러 등을 포함한다. 여기 광은 미러 내의 홀을 통해 이미징 시스템에 삽입될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 조명원을 포함한다. 하나 이상의 조명원은 이미징된 조직의 영역에서 형광을 자극하기 위해 여기 빔을 생성하도록 구성된 협대역 레이저와 같은 형광 여기 광원을 포함할 수 있다. 대안적으로, 또는 조합하여, 형광 여기 소스는 형광 여기 파장을 생성하기 위해 노치 필터에 결합된 발광 다이오드(LED)와 같은 광대역 소스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 다수의 여기 광원을 포함한다. 하나 이상의 조명원은 가시 광으로 이미징된 조직의 영역을 조명하기 위한 가시 광 조명원을 포함할 수 있다. 또한, 광대역 소스가 조명원으로서 사용될 수 있다. 광대역 소스는 백색 광, 적외선 광, 백열 램프, 가스 방전 램프, 크세논 램프, LED, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 광대역 소스는 형광 여기를 위한 NIR 또는 IR 스펙트럼 광 및 조명을 위한 가시 광을 방출할 수 있다. 복수의 광학기기는 타겟을 조명하고 가시 광 및 형광 방출 광을 수집하도록 구성될 수 있다. 복수의 광학기기는 여기 소스로부터 광을 제거하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 시스템은 타겟으로부터 반사된 형광 방출 광 및 가시 조명 광을 캡처하기 위한 하나 이상의 이미징 센서를 포함할 수 있다.

도 4 및 도 6a를 참조하면, 특정 실시예에서, 타겟 또는 샘플은 주 조명(12a) 및/또는 반대쪽 조명(12b)에 의해 조명된다. 타겟 또는 샘플로부터의 가시 광은 일차 이색 단파장 통과 필터(6)에 의해 필터링되고, 단파장 통과 필터(6)에서의 소량의 입사광(즉, 누설된 가시 광), 예를 들어, 5-10%만이 이차 이색 필터(5)를 통과하여 가시 렌즈(11a) 및 카메라(10a)에 도달한다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(6)에서의 입사광의 1%-5%, 3%-10%, 5%-12%, 10%-15%, 최대 20% 이상은 이차 이색 필터(5)를 통과하고 가시 렌즈(11a) 및 카메라(10a)에 도달한다. 가시 카메라의 비제한적인 예시적인 실시예는 Basler acA1920-155uc이다. NIR 또는 IR 카메라의 비제한적인 예시적인 실시예는 acA1920-155um이다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(6)에서의 입사광의 1%-5%, 3%-10%, 5%-12%, 10%-15%, 최대 20% 또는 그 이상이 이차 이색 필터(5)를 통과하고, 이후 고스팅을 제거하기 위한 편광기, 중성 밀도 필터(선택적) 및 단파장 통과 필터(여기 광 및 형광 방출의 임의의 트레이스를 제거하기 위해)를 사용하여 필터링되고, 도 6a의 미러에 의해 추가로 반사된다.

일부 실시예에서, 일차 이색 단파장 통과 필터(6) 및 이차 이색 필터(5)는 이색 필터와 유사한 단파장 통과 기능을 수행하도록 구성되는 임의의 빔 분할기, 프리즘, 필터, 미러, 또는 다른 광학 컴포넌트이다.

도 4를 계속 참조하면, 동일한 실시예에서, 타겟 또는 샘플로부터의 형광 광의 거의 모두는 일차 이색 단파장 통과 필터(6)에 의해 반사된 다음, 이차 이색 단파장 통과 필터(5)에 의해 반사되고, 따라서 일차 이색 필터에서 가시 광의 대부분으로부터 분리된 다음, 이차 이색 필터에서 누설된 가시 광으로부터 분리된다. 이 실시예에서, 형광 광은 NIR 미러(4)에서 반사되고 NIR 렌즈(11b) 및 NIR 카메라(10b)에 도달하기 전에 장파장 통과 필터(3)에 의해 추가로 필터링된다. 추가적인 NIR 장파장 통과 필터(3.5)가 NIR 렌즈와 카메라 사이에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, NIR 렌즈와 카메라 사이에는 어떠한 추가적인 NIR 장파장 통과 필터도 없다. 일부 실시예에서, 전술한 필터는 적외선 필터이다. 장파장 통과 필터(3)의 비제한적인 예시적인 실시예는 에드문드(Edmund) UV/VIS 컷 이미징 필터이다. NIR 장파장 통과 필터(3.5)의 비제한적인 예시적인 실시예는 808 nm 장파장 통과 셈록 에지 베이직(Semrock Edge Basic)이다.

일부 실시예에서, 본원에서의 이색 필터/미러(예를 들어, 5, 6, 및/또는 8)는 입사각(AOI)을 포함한다. 입사각은 0 도, 45 도 또는 임의의 다른 각도이다. 일부 실시예에서, 입사각은 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 또는 임의의 다른 각도이다. 이색 필터(5, 6)의 비제한적인 예시적인 실시예는 각각 셈록의 에드문드 45AOI 핫 미러 및 720 nm SP 필터(FF720-SDi01-55x55)이다.

일부 실시예에서, 이색 필터(6)는 여기 소스로부터의 반사를 감소시키기 위한 높은 표면 품질, 및 45 +/- 10 도의 AOI에서 반사하는, 여기를 위한 큰 원뿔 각도의 반사를 허용하기에 충분히 짧은 파장 에지를 갖는, 지정된 양의 VIS 반사를 허용하도록 특별히 구성되는 필터이다. 일부 실시예에서, 이색 필터는 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 또는 임의의 다른 각도 +/- 10 도의 AOI에서 반사하는, 여기에 대한 큰 원뿔 각도의 반사를 허용한다. 일부 실시예에서, 이색 필터(6)는 후방 표면으로부터의 누설된 가시 광의 이차 반사로 인해 가시 광 이미지에서 고스팅(도 7b 내지 도 7c)을 야기한다. 이 광은 제1 표면에 의해 방출된 광과 상이한 편광을 갖는다. 이는 선택된 표면으로부터(고스팅) 이미지를 제거하기 위해 편광기의 사용을 허용한다. 일부 실시예에서, 편광기는 하나의 표면(일반적으로 일차 반사 표면)이 실질적인 편광 효과를 갖는 경우에만 작동한다. 후면 상의 AR 코팅은, 동일한 감쇠 이외에, 편광될 때 어떠한 재량도 나타내지 않을 것이다. 도 7c는 도 7b의 우상단 및 우하단 코너의 분해도를 도시한다. 이 실시예에서, 고스팅은 편광기, LC 감쇠기, 또는 유사한 기능의 다른 광학 요소의 사용에 의해 상당히 감소되거나 심지어 제거된다.

일부 실시예에서, 이색 필터(5)는 다음을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 기능을 가진다: 여기 빔을 반사하는 기능; 2) 적외선 또는 NIR 형광을 반사하는 기능; 3) 가시 이미지를 VIS 카메라에 송신하는 기능. 일부 실시예에서, 이 요소는 적외선 또는 NIR 및 VIS 경로의 분할을 위해 사용된다.

도 8b는 광원으로부터의 조명이 뒤따르는 광의 경로의 예시적인 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 시스템은 45 AOI 핫 미러(6)와 현미경(27) 사이에 위치된 0-AOI 핫 미러(8)를 포함한다. 이 실시예에서, 핫 미러(8)는 여기가 현미경 내로 누설되는 것을 감소시키기 위한 안전 필터로서 구성되고(예를 들어, 785 nm), VIS_DRK 프레임(이미징 환경에 존재하는 주변 광 또는 다른 광을 포함할 수 있는, 여기 소스가 오프 상태일 때 캡처되는 프레임)에서 혼합될 조직의, 현미경 광으로부터의 NIR 또는 IR 조명을 제거하고 실제 NIR 또는 IR 형광으로부터의 감산을 필요로 한다. 일부 실시예에서, 전술한 기능은 적외선 광에 적용된다. 일부 실시예에서, 전술한 기능은 적외선 범위 또는 NIR 범위의 여기 소스의 광에 적용된다. 일부 실시예에서, 전술한 기능은 적외선 범위 또는 NIR 범위의 적외선 소스(예를 들어, 대역 통과 필터를 갖춘 광대역 소스(예를 들어, 발광 다이오드(LED))에 적용된다.

일부 실시예에서, 본원에서의 이색 필터 또는 이색 미러 중 하나 이상은 파장 특정 빔 분할기로서 기능한다. 일부 실시예에서, 본원에서의 이색 필터는 수동 파장 특정 빔 분할 또는 빔 분리를 수행하도록 구성되는 임의의 광학 요소이다.

도 4를 참조하면, 특정 실시예에서, NIR 또는 IR 이미징 경로는 800 nm보다 더 짧은 파장(<800 nm에 대한 OD6 차단보다 큼)의 모든 광을 반사하는 장파장 통과(LP) 필터(3)(예를 들어, 0 도의 입사각을 갖는 유전체 코팅된 필터)를 포함한다. 이 LP 필터의 주요 기능은 샘플로부터 반사된 여기 광을 제거하고 따라서 센서가 형광 신호를 이미징할 수 있게 하는 것이다. 일부 실시예에서, LP 필터는 형광 광으로부터 VIS 광을 추가로 필터링한다. 일부 실시예에서, 단일 카메라로, 장파장 통과 필터는 가시 이미지뿐만 아니라 형광 이미지 둘 모두를 센서 상에 두면서 여기 광만을 차단하는 노치 필터(대역 통과 레이저 클린업 필터보다 스펙트럼 대역이 더 넓음)로 대체될 수 있다.

일부 실시예에서, >90%가 이색 필터(5)에 의해 반사되기 때문에, 형광은 VIS 카메라에 거의 또는 전혀 도달하지 않는다. 일부 실시예에서, 단파장 통과 필터(1)는 VIS 카메라로의 여기 누설을 감소시키기 위한 것이다. VIS 카메라는 센서(도 4에 도시되지 않음)의 앞에 배치된 추가적인 핫 미러를 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 이색 필터(5)는 VIS 및 NIR 또는 IR 이미징 경로에 대한 일차 분할자이다. 일부 실시예에서, 본원에서의 하나 이상의 SP 및 LP 유전체 필터는 주로 이미징 렌즈 내로의 여기의 감쇠를 위한 것이다.

일부 실시예에서, 가시 광이 완전히 투명한 것처럼 통과하는 반면, 조직으로부터의 형광 신호는 이색 단파장 통과 필터에 의해 반사된다. 반사된 형광 광은 미러 상에 다시 반사되기 전에 제2 단파장 통과 이색에 의해 추가로 반사될 수 있고, 렌즈 및 센서에 도달하기 위해 변경되지 않는(예를 들어, "변경되지 않는"은 원하지 않는 여기를 저지하면서 1%, 2%, 3%, 4%, 또는 5% 미만의 감쇠를 의미함) 장파장 통과 필터를 통과한다.

일부 실시예에서, 가시 광의 95% 또는 훨씬 더 많은 양이 이색 단파장 통과 필터(6)를 통과하고, 단지 작은 양만이 필터에 의해 반사(누설)된다. 누설된 가시 광은 일반적 미러가 그것을 반사하기 전에 이차 이색 필터(5)를 통해 변경되지 않고 통과할 수 있다. 이어서, 도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 가시 광은 렌즈 및 이미징 센서에서 수신되기 전에 이색 장파장 통과 필터에 의해 다시 반사될 수 있다.

일부 실시예에서, 가시 광의 작은 부분이 이색 미러의 전방 표면 및 후방 표면 둘 모두로부터 반사된다. 이색 미러의 두께로 인해, 후방 표면 반사는 더 긴 광학 경로 길이를 가지며, 센서 상에 오프셋 상태로 정합되어, 도 7b 내지 도 7c에 도시된 바와 같이 이미지가 두 배로 나타나는 고스팅 효과를 초래한다. 일부 실시예에서, 전방 표면으로부터의 광은 후방 표면으로부터 반사된 광에 비해 편광이 90° 회전된다. 일부 실시예에서, 하나의 표면은 편광될 수 있고, 다른 표면은 편광되지 않을 수 있거나, 하나의 반사는 차단될 수 있지만, 다른 반사는 차단되지 않는다. 따라서, 이러한 고스팅 효과는 도 6a에 도시된 바와 같은 편광기(2)를 이용하여 제거될 수 있다. 대안적으로, 도 6b의 액정 감쇠기(2a)는 가시 광의 가변 감쇠를 위해 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 도 6b에서, LC 감쇠기는 입사광을 편광시키고(예를 들어, LC가 2개의 편광기 사이에 개재됨에 따라, 선형 편광된 광을 수용하고, 다른 축은 저지하며), 따라서 고스팅을 감소시킨다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 고스팅을 감소시키기 위해 LC의 앞 또는 뒤에 위치한 편광기를 포함한다. 일부 실시예에서, 교차된 편광기의 각각의 부재는 LC의 한 측면에 배치된다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 고스팅을 감소시키기 위해 LC에 추가적인 편광기를 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에서의 LC 감쇠기는 고유하게 편광되고, 따라서 LC의 편광을 제어함으로써, 이색 미러의 전방 또는 후방 반사가 제거될 수 있고, 이에 의해 고스팅을 제거할 수 있다. 그러나, 편광기가 반사된 근적외선 광의 앞에 있다면 본원의 시스템 및 방법에서 편광기 또는 유사한 디바이스를 이용하는데 있어서 상당한 단점이 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 편광기 또는 유사한 요소는 적외선 형광 신호로부터 광자를 감소시키고, 이는 원하지 않는 형광 신호 손실을 야기한다. 적외선 형광 신호에 영향을 주거나 감소시키지 않고 고스팅을 감소시키기 위해, 일부 실시예에서, 편광기 또는 유사한 디바이스는 적외선 또는 NIR 광이 아니라 가시 광에만 사용된다. 일부 실시예에서, 고스팅을 최소화하기 위해, 편광기의 배치는 적외선 또는 NIR 신호와 별개의 이미지 경로에 있다. 일부 실시예에서, 편광기는 렌즈, 카메라 또는 미러의 앞에 그 사이에 어떠한 추가적인 광학 요소들도 없이 배치된다. 일부 실시예에서, 편광기는 적어도 일차 및/또는 이차 이색 필터/미러 뒤에 배치된다. 일부 실시예에서, 편광기는 노치 필터 및/또는 VIS-컷 필터만을 사이에 두고 렌즈, 카메라 또는 미러 앞에 배치된다. 도 4, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 특정 실시예에서, 편광기(2), 감쇠기(2a) 또는 유사한 디바이스는, 혼합 가시 및 적외선 광이 핫 미러(5)(이는 단파장 통과(SP) 이색 필터임)를 사용하여 분할되도록 배치되며, 여기서, 가시 광(청색 화살표)은 필터(5), 그리고, 그런 다음, 편광기(2)를 통해 이차 가시 광 렌즈(11a) 및 가시 카메라(10a) 상으로, 또는 미러(18) 상으로 통과하고, 이 미러는 다시 한번 단일 센서(21) 상으로 다시 반사하며, 가시 광을 센서 상에 반사하는 다른 장파장 통과 이색 필터(19)를 갖는다.

도 5a를 참조하면, 하나의 실시예에서, 고스팅을 제거하기 위한 편광기(2), 필요시 가시 광을 선택적으로 추가로 감쇠시키지만 IR 또는 NIR 광을 제거하지는 않는 선택적인 VIS-컷 필터(중성 밀도 필터 또는 LCD 필터 또는 통과하는 광의 총량을 수동적으로 또는 능동적으로 감소시키는 임의의 다른 광학 요소)(23)- 대안적으로, 동기화된 '셔터'(예를 들어, LCD, 또는 '필터 휠', 또는 광학 '초퍼', 전자 가변 광학 감쇠기(EVOA))가 이러한 감쇠(예를 들어, 800-950 nm의 범위에서 1% 가시 광 투과 및 약 100% NIR 또는 IR 투과)를 제공하기 위해 사용될 수 있음 - 및 여기 소스로부터 광을 제거하기 위한 노치 필터(22)에 의해 필터링된 후, 가시 광이 VIS/NIR 렌즈(20) 및 카메라(21)에 직접 도달한다. 동일한 실시예에서, 형광 광은 일차 이색 미러(6)에서 반사된 이후에, 편광기(2)에 의해 감쇠되고, VIS-컷 필터(23) 및 노치 필터(22)를 통해 투과되어 단일 VIS/NIR 카메라(21)에 도달한다. 일부 실시예에서, 일차 이색 미러(6)는 약 35mm 내지 약 40mm, 또는 약 23mm 내지 약 54mm의 길이를 갖는다. 일부 실시예에서, 일차 이색 미러(6)는 약 29mm 내지 약 35mm, 또는 약 23mm 내지 약 38mm의 높이를 갖는다. 일부 실시예에서, 이색 단파장 통과 미러(6)로부터 VIS 또는 NIS 렌즈까지의 거리는 약 50mm 미만이다. 일부 실시예에서, 이색 단파장 통과 미러로부터 VIS 또는 NIS 렌즈까지의 거리는 약 1,000 mm 미만이다. 다양한 다른 실시예에서, 이색 미러(6)는 더 작거나 더 큰 치수를 가질 수 있는 반면, 미러(6)의 소형화가 바람직하다.

도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 미러(25, 26)는 미러-1(25)의 홀을 통한 동축 조명을 허용하는데 사용될 수 있고, 가시 광 및 형광 광은 둘 모두 이들이 편광기(22)에 도달하기 전에 한 쌍의 미러에서 두 번 반사된다.

일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 도 4에서와 같이, 가시 또는 NIR 또는 IR 신호를 개별적으로 감지하도록 구성되는 2-카메라 이미징 시스템이다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은, 도 6a 및 도 6b에서와 같이, 가시 또는 NIR 또는 IR 신호 둘 모두를 감지하도록 구성된 단일-카메라 이미징 시스템이다. 일부 실시예에서, 2-카메라 이미징 시스템은 (불리한 이미징 아티팩트 또는 VIS-컷 필터의 사용 없이) 높은 레벨의 가시 주변 광이 이미징 환경에 존재할 때 적외선 또는 NIR 및 가시 광 이미지 둘 모두를 제공할 수 있다. 이러한 높은 레벨의 주변 광의 비제한적인 예는 다음을 포함한다: 수술실 내의 윈도우, 고강도 수술용 램프, 및 이미징 동안 온(ON) 상태에 있을 필요가 있는 수술실 내의 조명. 일부 실시예에서, 도 4에 도시된 컴포넌트 중 적어도 하나는 표시된 배향에서 페이지에 수직으로 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, NIR 미러(4)는 유전체 미러이다. 일부 실시예에서, 광섬유(13)는 굴곡된다. 일부 실시예에서, 광섬유(13)는 굴곡되지 않는다.

도 13은 본원에서의 이미징 시스템을 사용하는 동시 가시 광 및 형광 이미징을 위한 하나 이상의 방법 단계의 예시적인 개략도를 도시한다. 이 특정 실시예에서, 형광 여기 광, 예를 들어, 적외선 광은 샘플(131)로부터 형광을 유도하기 위해 광원에 의해 제공된다. 일부 실시예에서, 광원은 NIR 또는 IR 이미징을 위해 형광 광의 광학 경로를 따라 유전체 미러 내의 홀을 통해 투과되거나 "주입"될 수 있다. 이 실시예에서, 광원으로부터의 적외선 또는 NIR 광은 복수의 광학기기(132)를 통해 샘플로 지향되고, 샘플로의 적외선 광은 형광 이미지(들)에서의 음영을 감소시키기 위해 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축이다. 본원에서의 복수의 광학기기는 다음 중 하나 이상을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다: 이색 필터(dichroic filter), 핫 미러(hot mirror), 빔 분할기(beam splitter), 유전체 미러, 편광기(polarizer), 감쇠기(attenuator), 노치 필터(notch filter), 중성 밀도 필터(neutral-density filter), 단파장 통과 필터(shortpass filter)(예를 들어, 700 nm 또는 780 nm보다 더 짧은 파장, 또는 700 nm 내지 800 nm 사이의 임의의 파장), 및 장파장 통과 필터(longpass filter)(예를 들어, 700 nm 또는 780 nm보다 더 긴 파장). 이 실시예에서, 복수의 광학기기는 타겟의 형광 신호 및 반사된 가시 광 이미지를 수집한다. 그 다음, 본원의 이미징 시스템은 샘플(133)의 형광 이미지 및 가시 광 이미지를 캡처한다. 형광 이미지와 가시 광 이미지는 반드시 동일한 프레임 레이트로 캡처될 필요는 없다. 형광 이미지(들) 및 가시 광 이미지(들)는 합성 이미지를 형성하기 위해 프로세서에 의해 처리될 수 있다. 샘플의 합성 이미지, 형광 이미지 및/또는 가시 광 이미지는 디지털 디스플레이(134)를 이용하여 사용자에게 디스플레이될 수 있다.

도 4, 도 5a 내지 도 5d, 및 도 6a 및 도 6b는 이미지 시스템의 렌즈, 카메라, 및 다른 요소에 관한 편광기 또는 감쇠기의 비제한적인 예시적 위치를 도시한다. 일부 실시예에서, 편광기 또는 감쇠기는 여기서 광학 트레인의 다른 위치에 배치될 수 있는 하나 이상의 편광기 또는 감쇠기를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 본원에 설명되는 시스템 및 방법은 노치 필터, 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같은 노치 필터(22)를 포함한다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 이색 미러와 이미징 센서 사이의 광학 경로에 있다. 도 5a 내지 도 5d, 및 선택적으로 도 4, 도 6a 및 도 6b, 및 도 16에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 노치 필터는 일차 이색 미러와 이미징 센서 사이에 있다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 편광기와 이미징 센서 사이에 있다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 여기 소스의 광의 적어도 일부(예를 들어, >90%, >90.5%, >91%, >91.5%, >92%, >92.5%, >93%, >93.5%, >94%, >94.5%, >95%, >95.5%, >96%, >96.5%, >97%, >97.5%, >98%, >98.5%, >99%, >99.5%, >99.6%, >99.7%, >99.8%, 또는 >99.9% 또는 그 이상)를 필터링하도록 구성되고 렌즈는 나머지 형광 광을 센서 상에 포커싱하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 레이저 클린업 필터와 같은 대역 통과 필터보다 항상 더 넓은 스펙트럼 대역폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 0 도 AOI에서 약 20 nm 및 10 도 AOI에서 10 nm의 스펙트럼 폭을 포함한다. 일부 실시예에서, 노치 필터는 0 도 AOI에 대해 770-800 nm에 대해 >OD3이다. 일부 실시예에서, 즉, 비-제로 AOI의 경우, 필터 노치 대역저지는 더 짧은 파장으로 이동하고, 이에 의해, 각각의 10 도마다 5 nm만큼 이동한다. 일부 실시예에서, 노치 필터에 대한 입사각은 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, 70°, 75°, 80°, 85°, 또는 90° 또는 임의의 다른 각도이다. AOI에 따라, 파장 대역저지가 그에 따라 이동하는 것으로 이해된다.

일부 실시예에서, 광학계(optical system)의 대물 렌즈로부터 이미징되는 조직까지의 작동 거리는 0.1 cm(1 mm) 미만, 0.2 cm(2 mm) 미만, 0.3 cm(3 mm) 미만, 0.4 cm(4 mm) 미만, 0.5 cm(5 mm) 미만, 0.6 cm(6 mm) 미만, 0.7 cm(7 mm) 미만, 0.8 cm(8 mm) 미만, 0.9 cm(9 mm) 미만, 1 cm 미만, 2 cm 미만, 3 cm 미만, 4 cm 미만, 5 cm 미만, 6 cm 미만, 7 cm 미만, 8 cm 미만, 9 cm 미만, 10 cm 미만, 20 cm 미만, 30 cm 미만, 40 cm 미만, 50 cm 미만, 또는 그 이상이다.

일부 실시예에서, 작동 거리는 약 0.1 cm 내지 약 50 cm이다. 일부 실시예에서, 작동 거리는 약 0.1 cm 내지 약 0.2 cm, 약 0.1 cm 내지 약 0.5 cm, 약 0.1 cm 내지 약 0.7 cm, 약 0.1 cm 내지 약 0.9 cm, 약 0.1 cm 내지 약 1 cm, 약 0.1 cm 내지 약 5 cm, 약 0.1 cm 내지 약 10 cm, 약 0.1 cm 내지 약 20 cm, 약 0.1 cm 내지 약 30 cm, 약 0.1 cm 내지 약 40 cm, 약 0.1 cm 내지 약 50 cm, 약 0.2 cm 내지 약 0.5 cm, 약 0.2 cm 내지 약 0.7 cm, 약 0.2 cm 내지 약 0.9 cm, 약 0.2 cm 내지 약 1 cm, 약 0.2 cm 내지 약 5 cm, 약 0.2 cm 내지 약 10 cm, 약 0.2 cm 내지 약 20 cm, 약 0.2 cm 내지 약 30 cm, 약 0.2 cm 내지 약 40 cm, 약 0.2 cm 내지 약 50 cm, 약 0.5 cm 내지 약 0.7 cm, 약 0.5 cm 내지 약 0.9 cm, 약 0.5 cm 내지 약 1 cm, 약 0.5 cm 내지 약 5 cm, 약 0.5 cm 내지 약 10 cm, 약 0.5 cm 내지 약 20 cm, 약 0.5 cm 내지 약 30 cm, 약 0.5 cm 내지 약 40 cm, 약 0.5 cm 내지 약 50 cm, 약 0.7 cm 내지 약 0.9 cm, 약 0.7 cm 내지 약 1 cm, 약 0.7 cm 내지 약 5 cm, 약 0.7 cm 내지 약 10 cm, 약 0.7 cm 내지 약 20 cm, 약 0.7 cm 내지 약 30 cm, 약 0.7 cm 내지 약 40 cm, 약 0.7 cm 내지 약 50 cm, 약 0.9 cm 내지 약 1 cm, 약 0.9 cm 내지 약 5 cm, 약 0.9 cm 내지 약 10 cm, 약 0.9 cm 내지 약 20 cm, 약 0.9 cm 내지 약 30 cm, 약 0.9 cm 내지 약 40 cm, 약 0.9 cm 내지 약 50 cm, 약 1 cm 내지 약 5 cm, 약 1 cm 내지 약 10 cm, 약 1 cm 내지 약 20 cm, 약 1 cm 내지 약 30 cm, 약 1 cm 내지 약 40 cm, 약 1 cm 내지 약 50 cm, 약 5 cm 내지 약 10 cm, 약 5 cm 내지 약 20 cm, 약 5 cm 내지 약 30 cm, 약 5 cm 내지 약 40 cm, 약 5 cm 내지 약 50 cm, 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 10 cm 내지 약 30 cm, 약 10 cm 내지 약 40 cm, 약 10 cm 내지 약 50 cm, 약 20 cm 내지 약 30 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 20 cm 내지 약 50 cm, 약 30 cm 내지 약 40 cm, 약 30 cm 내지 약 50 cm, 또는 약 40 cm 내지 약 50 cm이다. 일부 실시예에서, 작동 거리는 약 0.1 cm, 약 0.2 cm, 약 0.5 cm, 약 0.7 cm, 약 0.9 cm, 약 1 cm, 약 5 cm, 약 10 cm, 약 20 cm, 약 30 cm, 약 40 cm, 또는 약 50 cm이다. 일부 실시예에서, 작동 거리는 적어도 약 0.1 cm, 약 0.2 cm, 약 0.5 cm, 약 0.7 cm, 약 0.9 cm, 약 1 cm, 약 5 cm, 약 10 cm, 약 20 cm, 약 30 cm, 또는 약 40 cm이다. 일부 실시예에서, 작동 거리는 최대 약 0.2 cm, 약 0.5 cm, 약 0.7 cm, 약 0.9 cm, 약 1 cm, 약 5 cm, 약 10 cm, 약 20 cm, 약 30 cm, 약 40 cm, 또는 약 50 cm이다.

동축 조명

일부 실시예에서, 조명 신호가 이미징 경로 내의 미러 내의 홀을 통해 주입될 때, 본원에서의 시스템 및 방법은 동축 조명 및 광 수집을 가능하게 한다. 종래의 이미징 시스템과는 달리, 본원에서의 이미징 시스템의 동축 조명은 관찰되는 샘플에 음영을 드리우지 않고 기관, 기관의 하부구조, 타겟, 조직 및 세포의 시각화를 가능하게 한다. 음영을 회피하는 것은 기관, 기관의 하부구조, 타겟, 조직 및 세포의 이미지 내의 가시, 적외선, 및 근적외선 광 둘 모두로부터의 방해를 방지하는 데 유익하다. 또한, 이러한 음영은 조직으로부터의 형광 신호를 방해하고 위음성(false negative)을 야기할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 이 문제를 피하기 위해 동축 조명을 이용한다. 도 3b는 도 3a의 개별 조명 및 이미징 축과 비교하여, 동축 조명 및 이미징 축을 도시한다. 이러한 특정 실시예에서, 동축 조명은 음영, 따라서 위음성(형광 없음)을 감소시킴으로써 조직의 가시성을 개선하며, 따라서 시스템에 의해 관찰되고 있는 기관, 타겟, 조직 또는 세포의 조직 공동, 기관 및 하부구조의 이미징을 개선한다.

일부 실시예에서, 조명 신호는 도 18에 도시된 바와 같이 노치 이색 필터(5)에 의해 이미징 축에 주입된다. 이 광학 필터는 여기를 반사하면서 가시 및 형광 신호를 송신하고, 이에 의해 여기를 동축으로 효율적으로 주입한다. 필터(5)에 대한 입사각은 예를 들어 22.5 도, 45 도일 수 있다.

일부 실시예에서, 현미경의 이미징 축, 본원에서의 이미징 시스템의 이미징 축, 및 여기 축은 모두 서로 동축이다. 일부 실시예에서, 이미지 축 및 여기 축은 동일한 공통 축을 공유한다.

일부 실시예에서, 이미징 축은 우측 안구 축의 중심에 정렬되거나 좌측 안구 축에 정렬되며, 따라서 예를 들어 우측 안구 축 또는 좌측 안구 축과의 동심 시야를 가능하게 한다. 대안적으로, 여기에 대응하는 광 빔은 좌측 및 우측 대물 렌즈 사이의 위치로부터 조직을 향해 연장될 수 있고, 형광 카메라의 이미징 축은 여기 축과 동축으로 조직으로부터 센서를 향해 연장될 수 있다. 이미지는 반드시 동일한 이미지 크기를 포함하지는 않을 수 있고, 동일하거나 상이한 이미지 크기를 포함할 수 있다. 각각의 동축 빔의 중심점은 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같은 동축으로 고려되도록 빔 둘 모두가 서로의 적합한 허용오차 내에 있도록 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 바와 같은 동축 이미징은 이미지 센서(예를 들어, 카메라의)의 이미징 축, 또는 현미경의 좌측 및 우측 접안경 및 대물 렌즈와 같은 본원에 개시된 이미징 시스템의 다른 이미징 축과 실질적으로 중첩하거나 실질적으로 평행한 조명 및 여기 축(예를 들어, 가시 및 NIR/IR)에 대응한다. 이미징 축은 가시 및/또는 형광 이미징, 예컨대 NIR/IR 광 이미징을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 시스템은 1) 현미경의 접안경을 통해 사용자가 보는 이미지에 대응하는 가시 광에 대한 이미징 축, 2) 샘플로부터 수신되는 적외선 또는 NIR 광과 같은 형광 광 이미징 축, 및 3) 샘플로 지향되는 여기 광 빔 축이 모두 서로 동축인(즉, 이들은 동일한 공통 축을 공유하거나, 또는 적어도 본원에 개시된 바와 같은 적합한 허용오차 내에 있는) 것을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 실질적으로 중첩하거나 평행한 것은 2개의 축 사이의 교차 각도가 30 도 미만, 20 도, 10 도 미만, 5 도 미만, 2 도 미만, 1 도 미만, 0.1 도 미만, 또는 0.01 도 미만 또는 약 0 도인 것을 포함한다. 실질적으로 중첩하는 것은 서로의 허용가능한 허용오차 이내, 예를 들어 서로의 1mm, 0.5mm, 0.25mm 또는 0.1mm 이내와 동축인 빔에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 실질적으로 중첩하거나 평행한 것은 10 도 미만, 5 도 미만, 2 도 미만, 1 도 미만, 0.1 도 미만, 또는 0.01 도 미만 또는 약 0 도인 2개의 축 사이의 교차 각도를 포함한다. 광학계의 대물 렌즈로부터 이미징되는 조직까지의 작동 거리는 약 수 밀리미터(1 cm 미만)(예를 들어, 내시경) 내지 200-500 mm(예를 들어, 현미경) 또는 그 이상(예를 들어, 오픈 필드 이미징 시스템)의 범위 내에 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 동축 이미징은 입체 이미징을 포함하지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에 개시되는 바와 같은 동축 이미징은 2개 이상의 광학 경로의 중첩을 포함하며, 적어도 하나는 조명을 위한 것이고, 적어도 하나의 다른 것은 이미징을 위한 것이다. 또한, 일부 실시예에서, 2개 이상의 광학 경로는, 예를 들어, 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플에 홈(home), 표적화(target), 이동(migrate), 이에 의해 유지(retain), 그에 축적(accumulate), 및/또는 그에 결합(bind)되거나, 그에 지향되는 2개 이상의 형광단으로부터의, 다수의 적외선 또는 근적외선 파장의 동축 시각화를 가능하게 하도록 동축으로 정렬될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상, 또는 5개 이상의 이러한 경로가 동축으로 위치된다. 일부 실시예에서, 적외선 또는 근적외선 광은 적외선 또는 근적외선 광학 경로를 따라 샘플에 전달되고 샘플로부터 수신된 형광 광은 형광 광학 경로를 따라 수신되고, 형광 광학 경로는 빔 분할기에서 적외선 광학 경로와 중첩된다. 일부 실시예에서, 2개의 축 사이의 교차 각도는 10 도 이하, 5 도 이하, 2 도 이하, 1 도 이하, 0.1 도 이하, 또는 0.01 도 이하 또는 약 0 도를 포함한다.

일부 실시예에서, 본원에서의 동축 이미징은 동심 시야(반드시 동일한 이미지 크기는 아니지만, 이미징 시스템(예를 들어, 현미경, 이미징 시스템 등)의 중심점이 정렬됨)를 포함한다. 동축 이미징 시스템에서는, 작동 거리가 변함에 따라 사용자가 인지할 수 있는 시차가 없다. 동축 이미징 시스템에서, 동축성의 정확도의 변동으로 인한 이미징 이동은 약 0.3 도 미만이다. 동축 이미징 시스템의 일부 실시예에서, 동축성의 정확도의 변동으로 인한 이미징 이동은 약 0.05, 0.1, 0.05, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 또는 0.6 도보다 작다. 일부 실시예에서, 본원의 이미징 시스템의 이미징 축은 예를 들어 내시경 응용을 참조하여 우측/좌측 안구 축의 중심에 정렬된다.

원하지 않는 광의 제거

일부 실시예에서, 카메라 또는 센서에 도달하는 미광은 이미징 시스템 외부로부터, 광 채널 중 하나 이상으로부터, 주변 광(예를 들어, 실내 조명, 윈도우), 또는 다른 발광 장비(예를 들어, 수술실 장비, 뉴로내비게이션 장비, 내시경, 외시경, 현미경, 헤드램프, 및 루페)로부터 도달한다. 일부 실시예에서, 미광은 연속적으로 또는 펄스의 패턴으로 방출된다. 일부 실시예에서, 미광은 가시, 적외선, 또는 둘 모두이다.

이러한 원하지 않는 광은 형광 이미지의 대비를 감소시킨다. 또한, 디바이스에 의한 시각적 조명은 형광 여기를 방해한다. 예를 들어, 디바이스에 의한 가시 광 조명은 형광단을 여기시키고 VIS 광 이미지에서 형광을 야기할 수 있고, 차이를 보기 위해 감산될 때 레이저의 턴온 및 턴오프가 사용된다. 주변 광 격리는 비가시 파장, 가시 파장, 적외선 파장, 또는 이들의 임의의 조합으로부터의 간섭을 감소시킴으로써 이미지 품질을 크게 개선시킨다. 그러나, 많은 현재의 디바이스는 이러한 미광에 대해 차폐하는 광 격리 컴포넌트가 없고, 이러한 주변 광을 제거하거나 감소시키기 위해 어두운 방에서 사용되어야 한다.

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템은 미광을 차단, 필터링 또는 감쇠시키는 감쇠기를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 감쇠기는 필터, 실드, 후드, 슬리브, 광 슈라우드, 드레이프 포트, 배플, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 물리적 감쇠기는 이러한 미광 또는 주변 광을 차단 및/또는 필터링 제거한다. 일부 실시예에서, 감쇠기는 본원의 시스템의 외부에 있거나 시스템에 부착된다. 일부 실시예에서, 감쇠기는 시야(FOV)보다 큰 입사각에서 광을 차단한다. 일부 실시예에서, 입구 개구에서의 드레이프 포트는 이미징 시스템의 외부 FOV의 적어도 일부를 차단하도록 크기가 정해진다. 일부 실시예에서, 하우징 및/또는 광기계적 마운트는 이미징 시스템 내에서 광의 반사를 방지하기 위해 흑화(blackened)된다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템의 광 채널은 광 필터를 이용한다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템의 광 채널은 측정될 신호를 제거하는 배플을 이용하지 않는다. 일부 실시예에서, 소스는 이미징 헤드에서의 출사 전에 광학 경로의 투명 개구보다 큰 각도를 가질 때, 이미징 헤드 내에서 산란한다. 일부 실시예에서, 광학 경로는 입사 방사선을 흡수하는 배플을 포함한다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 레이저 온/오프 레이트의 동기화 및 최적화를 통해 시각 및 형광 광 사이의 간섭을 제거한다. 일부 실시예에서, 레이저의 파워는 형광을 야기하도록 샘플에 의해 흡수되기에 충분히 높으면서, 디바이스 내의 표유 여기(stray excitation)를 감소시키기 위해 최소화된다.

하나 이상의 미광 슈라우드 또는 배플이 카메라 센서와 렌즈 조립체 사이에 사용될 수 있다. 광학계는 렌즈에 대해 카메라 센서를 이동(고정)시킴으로써 포커싱된다. 이는 이미징 시스템 인클로저 내의 임의의 미광에 특히 민감한 센서와 렌즈 사이의 가변 갭을 필요로 한다. 하나의 튜브가 카메라 C-마운트 위에 나사 고정되고 다른 튜브가 렌즈 지지부 위에 나사 고정되는 간단한 동심 튜브 설계를 이용하여, 이 갭을 미광으로부터 가릴 수 있다. 슈라우드 표면은 고흡수성 페인트로 페인팅되고 센서가 초점 범위의 최대 범위에 있을 때에도 중첩될 수 있다. 다른 실시예는 본 개시의 방법 및 시스템을 향상시키기 위해 이러한 광을 차단, 필터링 또는 감쇠시키는 실드, 후드, 슬리브, 광 슈라우드, 배플, 부트(boot) 또는 다른 물리적 감쇠기를 포함할 수 있다. 이러한 실드, 후드, 슬리브, 광 슈라우드, 배플, 부트 또는 다른 물리적 감쇠기는 본 개시의 시스템의 외부에 있거나 그에 부착될 수 있다.

카메라 센서를 고정 렌즈에 대해 이동시킴으로써 시스템을 포커싱하는 데 필요한 센서와 렌즈 사이의 갭을 통해 미광이 이미징 시스템 인클로저 내로 부주의하게 진입될 수 있다. 예를 들어, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 16에서 그리고 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 시스템 중 임의의 것이 미광 또는 주변 광에 대한 문제를 제거하기 위해 전술한 바와 같이 또는 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 바와 같이 이용될 수 있다. 이와 같이, 시스템은 카메라 센서와 렌즈 조립체 사이에 광 슈라우드를 더 포함할 수 있다. 광 슈라우드는 트레이, 커버, 배플, 슬리브, 후드, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 광 슈라우드는 본 개시의 방법 및 시스템을 향상시키기 위해 이러한 미광 또는 주변 광을 차단, 필터링 또는 감쇠시킬 수 있다. 광 슈라우드는 본 개시의 시스템의 외부에 있거나 그에 부착될 수 있다. 광 슈라우드는 본 개시의 시스템 내부에 있을 수 있거나 그 시스템 내에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 슈라우드는 제1 튜브 및 제2 튜브를 포함하고, 제1 튜브는 카메라에 부착되고, 제2 튜브는 렌즈 지지부에 부착된다. 제1 튜브 및 제2 튜브는 동심일 수 있다. 제1 튜브 및 제2 튜브는 센서가 초점 범위의 최대 범위에 있을 때 중첩될 수 있다. 광 슈라우드는 카메라의 c-마운드를 통해 카메라에 부착될 수 있다. 광 슈라우드는 체결구를 통해 제1 튜브, 제2 튜브, 또는 둘 모두에 부착될 수 있다. 체결구는 접착제, 나사, 볼트, 너트, 클램프, 타이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 광 슈라우드의 표면은 고흡수성 페인트로 페인팅되거나 그것으로 형성될 수 있다. 임의의 수의 재료 및 유형의 실드, 후드, 슬리브, 광 슈라우드, 배플 또는 다른 물리적 감쇠기가 미광을 제거하거나 감소시키기 위해 사용될 수 있다.

현미경

일부 실시예에서, 본원에서의 이미징 시스템은 입체적이다. 일부 실시예에서, 본원의 이미징 시스템은 입체적이 아니다. 일부 실시예에서, 본원에서의 이미징 시스템은 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇이다.

본원에서의 시스템을 기존의 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇에 조합 또는 통합시키는 것은 다음에 의해 달성될 수 있다: (전체적으로 또는 부분적으로) 함께 수용(co-housing)하는 것, 개시된 시스템의 하나 이상의 양태 또는 컴포넌트를 기존 시스템에 조합하는 것, 또는 개시된 시스템의 하나 이상의 양태 또는 컴포넌트를 기존 시스템에 통합하는 것. 이러한 조합은, 본원에 개시된 시스템 및 방법의 다른 특징 중에서도, 음영 및/또는 고스팅을 감소시키고, 공초점 개선을 이용하고, 동축 이미징을 향상시키고, 이미지 선명도를 증가시키고, 이미징을 최적화하고, 광학 경로의 중첩을 가능하게 하고, 수술 작업 흐름을 개선할 수 있다. 또한, 이러한 조합 또는 통합은 빔 분할기, 이색 필터, 이색 미러, 편광기, 감쇠기, 렌즈 셔터링, 프레임 레이트, 또는 본원에 개시된 시스템의 임의의 다른 특징, 또는 이들의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 또한, 이러한 조합 또는 통합은 하나 이상의 필터의 누설(결함)을 감소시키거나, 가시 및 형광 광원의 온/오프 레이트를 이용하거나, 둘 모두를 수행할 수 있다.

또한, 본원의 시스템 외부의, 예를 들어, 현미경으로부터의 조명은 매우 밝을 수 있고(예를 들어, ~400W), 이는 형광 방출의 강도와 비교하여 가시 광 반사의 강도 사이의 차이가 상당할 수 있다는 것을 의미한다. 단일 센서를 갖는 실시예에서, 예를 들어, 도 5d에 도시된 바와 같이, 이는 센서의 동적 범위의 약 절반을 채우도록 가시 이미지를 얻기 위해 효율적인 센서를 사용하는 이미징에 대해, 센서의 더 높은 이득 또는 더 긴 노출과 같은 증가된 감도 설정이 가시 스펙트럼에서의 광의 포화, 및 따라서, 이색 필터 또는 이색 미러로부터의 가시 광의 작은 반사를 초래할 수 있기 때문에 불리할 수 있다. 일부 실시예에서, 효율적인 센서는 약 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 또는 그 이상을 초과하는 양자 효율을 갖는다. 일부 실시예에서, 효율적인 센서는 약 60 dB 내지 약 90 dB의 동적 범위를 갖는다. 일부 양태에서, 센서 범위는 약 60 dB 내지 약 73 dB 또는 약(73 dB 내지 약 90 dB)의 범위이다. 또 다른 양태에서, 센서는 약 73 dB +/- 10 dB, 73 dB +/- 5 dB 또는 73 dB +/- 3 dB의 동적 범위를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 이색 필터, 이색 미러, 또는 둘 모두는 외과의사의 안구에서 보여지는 광을 디밍(dim)하지 않기 위해 입사 가시 광의 대부분을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 입사 가시 광의 적어도 일부는 이색 필터, 이색 미러, 또는 둘 모두로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 입사 가시 광의 약 0.5% 내지 약 8%는 이색 필터, 이색 미러, 또는 둘 모두로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 입사 가시 광의 적어도 약 0.5%는 이색 필터, 이색 미러, 또는 둘 모두로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 입사 가시 광의 최대 약 8%가 이색 필터, 이색 미러, 또는 둘 모두로부터 반사된다. 일부 실시예에서, 반사된 입사 가시 광의 양은 광의 파워와 직접 상관된다.

일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 액체 광 가이드 또는 다른 광 가이드이다. 일부 실시예에서, 광학 광 가이드는 파이버로부터의 발산 출력 광을 시준하는 렌즈에 결합한다. 시준 렌즈로부터의 시준된 광은 그 후 여기 소스 광의 스펙트럼 대역폭을 더 감소시키기 위해 레이저 클린업 필터일 수 있는 대역 통과 필터를 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 광은 그 다음에 확산기를 사용하여 확산된다. 이어서, 이러한 확산된 광은 현미경의 시야 및/또는 수술 필드의 시야와 매칭되는 방식으로 조직 상에 조명된다.

일부 실시예에서, 확산기는 조명 원뿔을 가시 광(VIS)의 이미징 시야, 근적외선(NIR) 또는 적외선 형광의 이미징 시야, 현미경 이미징 시야, 또는 이들의 임의의 조합에 매칭시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, NIR 미러(4)의 홀은, 가시 광의 이미징 축(VIS), 근적외선(NIR) 또는 적외선 형광의 이미징 축, 현미경 이미징 축, 또는 이들의 임의의 조합과 매칭하도록 크기조정, 성형, 및/또는 위치된다. 이러한 구성은 외과의사가 수술 현미경의 눈을 통해 조작하고 있는 조직이 이미징 시스템에 의해 완전히 조명되고 캡처되는 것을 보장한다.

일부 실시예에서, 수술 현미경의 조명 경로는 본원에서의 이색 필터, 핫 미러와 독립적이다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 확산기(14)는 미러(4) 내의 홀을 빠져나가는 광 빔의 형상을 결정한다. 다른 실시예에서, 홀의 크기는 특정 각도의 원뿔로 광을 확산시킬 수 있는 확산기의 선택에 의해 지배된다. 다른 실시예에서, 미러 내의 홀은 동축 조명을 달성하도록 크기가 정해지고 위치되며, 이에 의해, 이미징 축이 미러 각도에 입사하고 조명은 미러 내의 홀을 통과한다. 홀 크기는 다음 중 하나 이상에 의해 결정될 수 있다: 1) 확산기에 입사하는 시준된 빔의 최종 크기를 결정하는 파이버의 개구수(NA) 및/또는 코어 크기; 2) 확산기 상의 특징 크기(특징의 최소 수(즉, 1, 2, 3, 4, 또는 5개 이하의 특징, 10, 15, 20, 25, 30개 미만의 특징)가 조명되어 양호한 빔 품질을 산출할 수 있음); 3) NIR 렌즈의 f/# 및 초점 거리- 이는 NIR 또는 IR 이미징 경로를 시각적으로 방해하지 않도록 최대 홀 크기 및 검출기에서 보여지는 감도의 대응하는 감소를 직접 결정할 수 있음 -; 또는 4) 레이저 클래스 레벨 및 최대 허용 가능 노출은 열 위험이 있는 망막의 면적에 기초하며, 확산기 상의 빔이 작을수록, 망막의 후면 상에 조명되는 면적이 더 작아지고, 따라서 주어진 분류(예를 들어, 예로서, 생물학적 손상을 유발할 가능성에 따라 4개의 넓은 위험 클래스(1, 2, 3a, 3b, 4) 중 하나로 레이저를 할당하는 ANSI Z136.1 표준(Z136.1-2000)에 따른 이러한 레이저 분류)에 대한 조직에서의 레이저 파워가 더 낮아짐.

도 4에 도시된 바와 같이, 이색 필터 또는 이색 미러(5)는 샘플로부터의 가시 및 적외선 이미지가 동축이 되도록 위치되어, 이미징 시스템이 디스플레이 상에 가시 및 적외선 이미지를 중첩하게 할 수 있다. 또한, 이색 필터 또는 이색 미러(6)는 현미경의 이미징 시야가 이미징 시스템에 의해 캡처된 가시 및 적외선 이미지와 동축이 되도록 위치될 수 있다. 이러한 정렬은 이미징 시스템이 현미경을 통해 외과의사에게 보여지는 것과 동일한 시야를 디스플레이하게 한다.

일부 실시예에서, 현미경으로부터의 백색 또는 가시 광 조명은 본원의 이미징 시스템에 의해 제어 또는 스트로빙(strobed)될 수 없다. 일부 실시예에서, 2-카메라 이미징 시스템은 이들이 시간적으로 역다중화될 수 없는 경우에 비다중화된 이미징 경로(예를 들어, NIR 및 가시 이미지가 중첩되지 않음)를 가능하게 하여 유리하다. 일부 실시예에서, 이미징 시스템은 역다중화를 위한 가시 광의 스트로빙을 허용하고, 따라서 단일 카메라 시스템 또는 2-카메라 둘 모두가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 조명 및 주변 광 레벨에 대한 제어가 이용가능한 경우, 단일 카메라 이미징 시스템이 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 본원에서의 이미지 시스템은 이미징 시스템을 서비스하기 위한(예를 들어, 마이크로컨트롤러 펌웨어의 필드 재프로그래밍을 가능하게 하기 위한) 해치를 포함한다. 일부 실시예에서, 해치는 이미징 시스템의 헤드 상에 위치된다. 일부 실시예에서, 해치는 후면 패널 상에 위치된다.

일부 실시예에서, 예를 들어, 도 1b, 도 10a 내지 도 10c, 도 15 및 도 29에 도시된 이미지가 본원의 시스템 및 방법에 의해 생성될 수 있고 별개의 모니터 상에 디스플레이된다. 일부 실시예에서, 외과의사는 디스플레이되는 이미지의 유형을 선택할 수 있다: 형광 이미지가 상단에 오버레이된 가시 광 이미지; 또는 가시 광 이미지가 의사 컬러, 예를 들어, 회색 또는 적색으로 디스플레이되고, 형광 이미지는 상이한 의사 컬러, 예를 들어, 주변 비형광 조직의 맥락을 유지하면서 높은 대비를 달성하기 위해 청록색(청색 + 녹색)으로 디스플레이되는 것. 일부 실시예에서, 가시 이미지만이 또는 형광 이미지만이 디스플레이될 수 있다. 일부 실시예에서, 상이한 디스플레이 유형의 이미지는 디스플레이를 위해 나란히 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 가시 단독, 형광 단독 및 오버레이된 가시 및 형광 이미지가 동시에 디스플레이된다. 일부 실시예에서, 이미지 디스플레이는 모니터로 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 이미지 또는 비디오는 단순히 외과의사의 현미경, 또는 증강 현실 안경, 가상 현실 안경에 쉽게 디스플레이될 수 있거나, 또는 심지어 로봇 수술과 같은 응용을 위해 원격으로 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 적외선 또는 NIR 프레임이 준비되어 있지 않다면, 가시 프레임은 메모리/버퍼로부터 하나 이상의 이전 NIR 또는 IR 프레임을 취할 수 있다.

비제한적인 예시적인 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 2개의 카메라를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 캡처 레이트가 동일하지 않더라도 가시 및 IR 또는 NIR 프레임 둘 모두를 동시에 표시한다. 일부 실시예에서, 적외선 카메라는 조직이 여기 소스의 광에 의해 여기될 때 조직으로부터 생성된 형광 광을 캡처한다. 일부 실시예에서, 도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 여기 소스의 광은 연속적 "온" 상태가 아니다. 여기 소스의 광은 디지털 처리 디바이스를 사용하여, 빠르게 턴온/오프되거나, 자동으로 또는 수동으로 스트로빙될 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 소스의 광은 기계적 수단; 예를 들어, 셔터 또는 필터 휠, 전자 가변 광학 감쇠기(EVOA), 또는 광학 '초퍼', 또는 편광기의 조합을 사용하여 온/오프 변조될 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 카메라 내의 각각의 프레임의 캡처와 동기화된다. 여기 소스가 온 또는 오프될 때의 시간은 동적으로 실시간으로 제어될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 여기 소스는 1 내지 10, 1-2, 1-4, 1-5, 1-6, 1-8, 1-20, 1-50, 1-60, 1-100 또는 NIR 또는 IR 프레임(즉, 적외선 카메라에 의해 캡처된 프레임)에 대한 임의의 다른 프레임 범위에 대해 온 상태이다. 여기 광은 VIS_DRK 프레임 중 하나 이상에 대해 턴오프될 수 있다. VIS_DRK 프레임은 여기 소스가 오프 상태일 때 캡처되고, 센서/카메라는 조직으로부터 유래되지 않은 일반적으로 수술실 또는 다른 이미징 환경 내의 주변 광인 모든 광을 캡처한다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임은 주변 또는 미광으로부터 아티팩트를 제거하기 위해 모든 NIR 또는 IR 프레임으로부터 감산된다. 그 후, 이 특정 실시예에서, 모든 제1 프레임이 가산되고 단일 프레임으로서 디스플레이된다. 일부 실시예에서, 본원에서의 이러한 이미지 프레임 처리(감산 및/또는 추가)는 사용자에게 프레임 캡처에 대한 큰 제어를 제공한다. 한 예시적인 실시예에서, NIR 또는 IR 이미지의 4개의 프레임은 1개의 다크 프레임에 대응한다(도 9). 다른 실시예에서, 임의의 수의 1 이상의 NIR 또는 IR 프레임 다음에 1 VIS_DRK 프레임이 뒤따를 수 있다.

일부 실시예에서, 가시(VIS) 및 NIR 또는 IR 여기는 동일한 광대역 소스에 의해 제공된다. 도 16은 이미징 시스템 외부에 있는 대안적인 조명 경로를 도시한다. 시스템은 광대역 소스, AR 코팅된 광대역 필터, 제1 단파장 통과 필터, 제2 단파장 통과 필터, 제1 필터, 제2 저역 통과 필터, 편광기, 가변 필터, NIR 미러, VIS 렌즈, NIR 렌즈, VIS 센서, NIR 센서, 및 PC 마더보드를 포함할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, NIR 또는 IR 형광 신호는 윈도우를 통해 지향되고, 제1 단파장 통과 필터에 의해 재지향되고, 제2 단파장 통과 필터 및 NIR 미러에 의해 더 재지향되고, 거기에서 제1 저역 통과 필터, NIR 렌즈, 제2 저역 통과 필터를 통과하여 NIR 센서에 도달한다. 또한, 가시 광은 제1 단파장 통과 필터로 반사되고, 반사된 가시 광의 일부는 제1 단파장 통과 필터로 전달되어 제1 단파장 통과 필터를 통해 통과하고, 반사된 가시 광의 일부는 제1 단파장 통과 필터 내지 제2 단파장 통과 필터에 의해 제2 단파장 통과 필터, 편광기 및 VIS 렌즈로 재지향되어 그를 통과하고, VIS 센서에 도달한다. 또한, 다른 양태에서, 제1 단파장 통과 필터(6)에 입사하는 가시 광의 일부는 반사되고 제2 필터(5)를 통해, 단파장 통과 필터(VIS-CUT)(23)를 통해, 편광기(22), VIS 렌즈(20)를 통해, 마지막으로 VIS 카메라(21)로 투과된다. 그 후, VIS 센서 및 NIR 또는 IR 센서는 수신된 광에 기초하여 PC 마더보드와 통신할 수 있다. VIS 센서 및 NIR 또는 IR 센서는, 도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, USB3 케이블, CoaXPress와 같은 직렬 동축 케이블, 광섬유, 직렬 케이블, USB C 케이블, 카메라 링크와 같은 병렬 케이블, 또는 이들의 임의의 조합을 통해 PC와 통신할 수 있다.

윈도우는 먼지 입자 및 다른 이물질로부터의 보호부의 역할을 할 수 있다. 윈도우는 완전히 투명할 수 있고, 모든 또는 대부분의 파장이 통과할 수 있게 한다. 윈도우는 반사 방지 코팅을 가질 수 있다. 윈도우는 필터를 가질 수 있다. 필터는 광대역 필터일 수 있다. 일부 실시예에서, 윈도우는 AR 코팅된 광대역 필터이다. 또한, 이 윈도우는 형광 대역의 파장을 방출하는 다른 주변 시스템에 의한 간섭을 감소시키기 위해 노치 필터링을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 단파장 통과 필터 및 제2 단파장 통과 필터 중 적어도 하나는 이색 필터, 간섭 필터, 핫 미러, 또는 유전체 미러 또는 펠리클 유형 미러를 포함한다. 이러한 필터는 유전체 미러, 핫 미러(유전체 미러의 유형), 간섭 필터(예를 들어, 이색 미러 또는 필터)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 제2 단파장 통과 필터를 포함하지 않는다. 제1 단파장 통과 필터와 제2 단파장 통과 필터는 일치(congruent)할 수 있고, 둘 모두의 필터는 동일한 대역의 파장이 통과할 수 있게 한다. 제1 단파장 통과 필터와 제2 단파장 통과 필터는 일치하지 않을 수 있고, 둘 모두의 필터는 파장의 상이한 대역이 통과하게 하고, 이에 의해 파장의 상이한 대역은 중첩하거나 중첩하지 않는다. 제1 단파장 통과 필터와 제2 단파장 통과 필터 중 적어도 하나는 맞춤형 제작될 수 있거나 상업적으로 이용가능한 필터로부터 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 단파장 통과 필터는 필터 뒤의 투과된 광의 파워 모니터링을 포함한다. 빔 형상 및/또는 빔 파워를 모니터링하기 위해 하나 이상의 포토다이오드 또는 포토다이오드의 어레이가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 포토다이오드는 핫 미러를 통한 광의 투과의 모니터링을 가능하게 하기 위해 핫 미러 뒤에 배치된다.

일부 실시예에서, 편광기는, 흡수성 편광기, 빔 분할 편광기, 복굴절 편광기, 니콜 프리즘, 월라스톤 프리즘, 박막 편광기, 와이어-그리드 편광기, 원형 편광기, 선형 편광기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시예에서, 가변 필터는 감쇠기, 교차 편광기, 필터 휠, 액정, 광학 초퍼, 또는 셔터 또는 원하는 파장의 광을 능동적으로 선택하거나 투과/차단하는 임의의 다른 광학 컴포넌트를 포함한다. 가변 필터는 하나의 파장 대역을 선택적으로 차단하거나 감쇠시키는 반면, 다른 파장 대역을 투과시킨다. 가변 필터는 NIR 또는 IR 형광 신호를 모호하게 하지 않으면서 가시 광을 선택적으로 차단하거나 필요에 따라 디밍한다. 일부 실시예에서, 시스템은 가변 필터를 포함하지 않는다.

일부 실시예에서, NIR 미러는 유전체 미러, 은 미러, 금 미러, 알루미늄 미러, 핫 미러 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. NIR 미러는 이색 미러를 포함할 수 있다. NIR 미러는 코팅된 미러를 포함할 수 있다. NIR 미러는 NIR 미러의 뒤로부터의 레이저의 투과를 허용하는 홀을 포함할 수 있다. NIR 미러는 여기 파장(들)을 투과시키면서 형광 신호를 반사하여, 광학기기 내의 물리적 홀을 제거하는 필터를 포함할 수 있다. 또한, NIR 미러는 여기 파장(들)을 투과시키는 "홀"에 필요한 영역을 최소화하면서 형광 신호에 대한 반사 영역을 최적화하는 광학기기의 상이한 영역에 적용된 상이한 코팅을 포함할 수 있다. 투과를 위한 작은 영역은 하나 이상의 파장에서의 최대 투과를 위해 최적화되는 반면 여전히 형광 대역에서 실질적인 반사를 허용한다.

일부 실시예에서, VIS 렌즈, NIR 렌즈, 및 VIS/NIR 렌즈 중 적어도 하나는 고정 초점 거리 렌즈를 포함한다. VIS 렌즈 및 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 약 10mm 내지 약 70mm의 초점 거리를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, VIS 렌즈와 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 35 mm 렌즈를 포함한다. 대안적으로, VIS 렌즈 및 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 가변 초점 거리를 포함한다. 렌즈의 크기는 시스템의 시야와 직접 상관될 수 있다. 렌즈의 크기는 또한 센서의 최적 크기를 결정할 수 있다. VIS 렌즈 및 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 고정된 F-수를 가질 수 있다. 대안적으로, VIS 렌즈 및 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 가변 F-수를 가질 수 있다. VIS 렌즈 및 NIR 렌즈는 동일한 F-수를 가질 수 있다. VIS 렌즈 및 NIR 렌즈는 상이한 F-수를 가질 수 있다. VIS 렌즈는 NIR 렌즈보다 더 큰 F-수를 가질 수 있다. NIR 렌즈는 VIS 렌즈보다 더 큰 F-수를 가질 수 있다. VIS 렌즈 및 NIR 렌즈 중 적어도 하나는 약 0.5 내지 약 11의 F-수를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, VIS 렌즈는 약 5.6의 F-수를 갖고 NIR 렌즈는 약 1.65의 F-수를 갖는다. 일부 경우에서, 더 높은 F-수는 더 높은 이미지 품질을 가능하게 한다. 일부 경우에, 더 낮은 F-수는, 각각, VIS 또는 NIR 렌즈에 대한 더 높거나 더 낮은 F-수의 적용가능성에 따라, 더 높은 이미지 품질을 가능하게 한다. NIR 및 VIS 렌즈의 고유한 f/#는 초점을 유지하면서 시스템 오프셋 및 최적화를 가능하게 할 수 있다. NIR 및 VIS 렌즈 상의 반사 방지 코팅은 동일한 광대역 코팅일 수 있거나 NIR 또는 IR 또는 VIS 투과를 위해 개별적으로 최적화될 수 있다. 선택적으로, NIR 및 VIS 렌즈 둘 모두는 VIS 및 NIR 또는 IR에 대해 각각 구체적으로 컬러 보정될 수 있거나, VIS 및 NIR 또는 IR 보정 둘 모두에 대해 최적화되어, 체적 및 비용을 감소시킬 수 있다.

일부 실시예에서, VIS 센서, NIR 센서, 및 NIR/VIS 센서 중 적어도 하나는 가시 센서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서, 또는 CCD(Charge-Coupled Device) 센서를 포함한다. 일부 실시예에서, VIS 센서 및 NIR 센서 중 적어도 하나는 IMX174 센서, CMV2000 센서, 또는 IMX134 센서, 고해상도 백 플레인 센서, 또는 휴대폰 센서를 포함한다. 일부 실시예에서, VIS 센서 및 NIR 센서 중 적어도 하나는 상업적으로 이용가능한 카메라 내의 컴포넌트를 포함한다. 센서의 픽셀 크기 및 폼 팩터는 시스템에 의해 요구되는 광학 체적 및 시야에 의해 결정될 수 있다. 센서의 픽셀 크기 및 폼 팩터는 시스템 설계 사양에 의해 결정될 수 있다. 다른 실시예는 이미징 스테이션에서 또는 데이터 송신 이전에 통합된, 완전한 카메라로서 또는 보드 레벨에서 동작하는 임의의 CCD 또는 CMOS 센서를 포함할 수 있다. 이러한 처리는 FPGA를 통해 또는 다른 수단에 의해 이미징 시스템에서 형성될 수 있다. VIS 카메라는 또한 RGB 컬러 정보를 디코딩하기 위해 바이에르 필터 모자이크 또는 다른 컬러 필터 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 컬러 필터 어레이는 픽셀 센서 어레이를 넘어서는 추가적인 인코딩을 위한 형광 대역(들)을 포함할 수 있다. 센서의 다른 예는 후방 조명 센서, 다수의 센서 어레이들(필터 어레이들을 갖거나 갖지 않음, 예를 들어, 모노크롬), 또는 냉각된 어레이들을 포함할 수 있다. 일부 경우에, NIR 센서는 모노크롬 센서이다. 일부 경우에, NIR 센서는 컬러 필터 어레이를 가진다. 추가적인 설계는 상이한 형광 대역(들)을 선택하거나 다른 방출 디바이스로부터의 간섭을 감소시키는 필터 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 특정 픽셀은 VIS 카메라에 대한 정렬을 위해 필터링되어, 해상도를 향상시키고, 스펙트럼 정보를 디코딩할 수 있다.

일부 실시예에서, PC 마더보드는 상업적으로 이용가능한 PC 마더보드를 포함한다. 일 예에서, PC ASUS ROG STRiX Z370-G micro-ATX 마더보드, 또는 MSI Pro Solution Intel 170A LGA 1151 ATX 마더보드가 상업적으로 이용가능하다.

일부 실시예에서, 광대역 소스는 가시 내지 NIR 또는 IR 스펙트럼을 방출하며, 크세논 램프, 크세논 전구, LED 조명, 레이저, 할로겐 램프, 할로겐 전구, 태양광, 형광 조명, 또는 이들의 임의의 조합이다. 광대역 소스는 균형잡힌 백색 광을 제공하도록 구성되어야 하고, 검출가능한 형광을 방출하기 위해 형광단의 흡수 대역에서 충분한 파워를 가져야 한다. 일부 경우에서, 광대역 소스는 필터링되지 않는다. 일부 경우에서, 광대역 소스는 차단되지 않는다. 광대역 광원은 나체 상태(naked)이거나, 방해받지 않거나 제어되지 않을 수 있다. 일부 경우에서, 광대역 광원은 셔터 또는 필터를 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 4, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 및 도 6b, 그리고 도 16, 도 18에 도시된 시스템을 비롯한, 본 개시의 시스템 및 방법 중 임의의 것이 이러한 광대역 소스와 함께 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 광대역 소스는 필터링되거나 셔터링되거나, 그렇지 않으면 소스로부터의 입/출력은 다양한 이미지를 캡처하기 위해 동기화된다. 예를 들어, 필터 또는 셔터 내의 광학 컴포넌트는 결과적인 VIS 및 NIR 또는 IR 조명이 동축이고 동일한 시야 내에 있는 것을 보장한다. 예를 들어, 도 4, 도 5a 내지 도 5d, 6a 및 도 6b, 및 도 16, 도 18에 도시된 시스템을 포함하는, 본 개시의 시스템 및 방법 중 임의의 것이 이러한 필터링된 또는 셔터링된 광대역 소스와 함께 이용될 수 있다.

일부 실시예에서, 이러한 필터링된 또는 셔터링된 광대역 소스는 필터, 필터 휠, 전자 가변 광학 감쇠기(EVOA), 광학 '초퍼', 편광 셔터, 변조기를 포함할 수 있다. 이러한 필터링 또는 셔터링은 광대역 소스로부터의 광의 특정 파장만의 통과를 가능하게 한다. 이러한 필터링 또는 셔터링은 1) 가시 광이 방출되지 않고 흡수 대역 내의 비가시 광이 통과되는 NIR 또는 IR 전용, 2) 흡수 대역 이내가 최소화된 가시 광 전용, 또는 3) 주변 광 전용(셔터 또는 "오프")으로서 이미지 프레임을 코딩할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원은 이미징 시스템 외부에 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원은 수술 현미경 내에 있을 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원은 이미징 시스템 싱크 아웃(sync OUT), 광원 싱크 인(sync IN), 이미징 시스템 싱크 인, 광원 싱크 아웃, 또는 이들의 임의의 조합과 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 필터링된 광과 카메라 프레임 캡처 사이의 동기화는 마스터/슬레이브 관계를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 광원은 광원 앞에 있는 필터에 기초하여 마스터로서 작용할 수 있다. 이러한 경우에서, 광원은 셔터 상태(예를 들어, 온/오프, 싱크 인/아웃 등)에 기초하여 마스터로서 작용할 수 있다. 이러한 경우에서, 광원은 프레임 캡처를 시작하고 중지하기 위해 카메라에 신호를 송신할 수 있다. 대안적으로, 도 9의 조명 패턴에 따라, 카메라에 의해 캡처된 각각의 프레임은 프로토콜을 통해 광원/필터/셔터로 통신될 수 있다. 프로토콜은 TTL(Transistor Logic)을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 도 4 내지 도 6 및 도 7에 도시된 광학 설계에서도 구현될 수 있다. 이러한 배열은 도 16에 도시된 조명 경로 축의 배치와 관련하여 더 구현될 수 있다. 일반적으로, 가시 및 형광 이미지는 1-카메라 또는 2-카메라 방식을 비롯한 많은 취득 방식에 의해 캡처될 수 있다.

다른 실시예에서, VIS 및 NIR 또는 IR 여기는 가스 방전 램프, 크세논 램프, LED, LASER, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 제공된다. 일부 경우에, 이러한 넓은 여기 소스는 필터링되지 않고 차단되지 않아서 광대역 여기 소스는 나체 상태이거나, 방해받지 않거나 제어되지 않는다(즉, 셔터 또는 필터를 포함하지 않는다). 예를 들어, 도 4, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 및 도 6b, 도 16 및 도 18에 도시된 시스템을 비롯한, 본 개시의 시스템 및 방법 중 임의의 것이 이러한 광대역 소스와 함께 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 광대역 소스로부터의 VIS 및 NIR 또는 IR 여기 파장을 선택적으로 필터링하기 위해 필터, 대역통과 필터, 필터 휠, 전자 가변 광학 감쇠기(EVOA), 광학 '초퍼', 편광기 셔터, 변조기, 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함한다. 예를 들어, 필터 휠은 단파장 통과 필터, 장파장 통과 필터 또는 이들 둘 모두를 가질 수 있고, 단파장 통과 필터는 IR 파장을 차단하면서 가시 조명이 통과하게 한다. 대안적으로, 장파장 통과 필터는 IR 파장이 통과하는 것을 허용하면서 가시 파장을 차단할 수 있다. 또한, 단파장 통과 필터는 ND(neutral density) 필터와 함께 IR 광을 차단하는데 사용되어, VIS 및 NIR 또는 IR 둘 모두가 광대역 여기 소스로부터 통과하게 할 수 있다. 예를 들어, 도 4, 도 5a 내지 도 5d, 도 6a 및 도 6b, 도 16 및 도 18에 도시된 시스템을 비롯한, 본 개시의 시스템 및 방법 중 임의의 것이 이러한 광대역 여기 소스와 함께 사용될 수 있다. 일부 경우에서, 시스템이 NIR 또는 IR 및 VIS 채널을 해독할 수 없는 단일-카메라를 이용하는 경우 모든 VIS 및 NIR 또는 IR 여기 파장이 차단될 수 있다. 모든 VIS 및 NIR 또는 IR 여기 파장을 차단하는 것은 외과의사를 산만하게 할 수 있는 광 깜박거림을 야기할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 필터, 광/카메라에 대한 싱크, 또는 둘 모두를 포함하지 않는다. 이러한 경우에, 미광이 시스템에 의해 방출될 수 있다.

광대역 소스는 검출되는 조직 또는 세포 또는 형광단의 소스에 따라 "있는 그대로" 또는 셔터링되거나 필터링된 광대역 소스로서 사용될 수 있다. 빔 또는 검출 경로를 형성하는 조명 광학기기는 현미경의 시야(FOV)에 기초하여 최적화 또는 선택될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 이미징 케이블 변형 경감부를 더 포함한다. 이미징 케이블 변형 경감부는 이미징 시스템, 이미징 스테이션, 이미징 케이블, 또는 이들의 임의의 조합에 부착될 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 2-부품 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 이미징 시스템에 또는 이미징 스테이션의 제조 동안 이미징 케이블 위에 클램프를 포함할 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 이미징 시스템의 제조 동안 기존의 종단 케이블 위에 슬리브를 포함할 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 3D 인쇄될 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 상업적으로 이용가능한 변형 경감부를 포함할 수 있다. 이미징 케이블 주위의 슬리브는 상업용 또는 맞춤형 변형 경감부의 그립을 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 슬리브는 고무, 실리콘, 플라스틱, 목재, 탄소 파이버, 유리섬유, 열가소성 엘라스토머, 직물, 다른 폴리머, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어질 수 있다.

이미징 케이블 변형 경감부는 이미징 케이블 변형 경감부가 이미징 케이블을 따라 병진하는 것을 방지하도록 구성된 정지부를 더 포함할 수 있다. 정지부는 그로밋, 나사, 타이, 클램프, 스트링, 접착제, O-링, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이미징 케이블은 통합된 변형 경감부를 포함할 수 있다. 이미징 케이블은 설정된 플렉스(flex) 등급을 가질 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 이미징 시스템 병진, 현미경 병진 또는 이들 양자 동안 수술 현미경의 임의의 부분에 대한 결속을 방지, 최소화 또는 방지 및 최소화하도록 구성될 수 있다. 이미징 케이블 변형 경감부는 케이블 손상을 방지하고 컴포넌트 수명을 증가시키기 위해 이미지 케이블의 비틀림을 허용하고 제한하도록 구성될 수 있다. 변형 경감부의 내부 표면은 케이블을 천공하지 않도록 매끄러울 수 있다. 현미경의 자동 균형은 이미징 케이블 변형 경감부의 추가적인 무게를 수용할 수 있다.

카메라 중 하나 이상으로부터의 이미지 데이터는 수동 또는 활성 구리 와이어들보다는 광학 직렬 통신을 사용하여 송신될 수 있다. 광학 직렬 통신은 일반적으로 더 큰 케이블 유연성 및 더 긴 케이블 길이들을 허용한다. 다른 실시예에서, 이러한 케이블은 전기 송신, 광학 송신 또는 이들 둘 모두를 가능하게 할 수 있다. 또한, 초점 스테이지 이동을 수용하기 위해 직각 커넥터 및 높은 유연성을 갖는 수동 케이블이 포함될 수 있다.

이미징 시스템은 하나 이상의 로킹 키를 포함할 수 있다. 로킹 키는 이미징 시스템을 현미경 상에 안전하게 로킹하도록 구성될 수 있다. 로킹 키는 어떠한 도구도 필요로 하지 않고서 이미징 시스템을 현미경 상에 안전하게 로킹하도록 구성될 수 있다. 로킹 키는 로킹 키의 손실을 방지하기 위해 하나 이상의 끈을 통해 이미징 시스템에 영구적으로 고정될 수 있다. 도 11은 이미징 시스템의 로크 및 키에 대한 예시적인 실시예를 도시한다. 본원에서의 이미징 시스템의 이미징 시스템은 2개의 독립적인 키에 의해 현미경 상에 고정되며, 각각의 키는 헤드를 스코프에 구속하기에 충분할 수 있다. 일부 경우에서, 이러한 키 메커니즘은 현미경 상의 임의의 기존 하드웨어의 제거를 위한 도구를 필요로 하지 않아서, 수술 절차 이전 또는 이후에 디바이스의 신속하고 용이한 삽입 또는 제거를 허용한다. 로킹 메커니즘은 또한 이미징 헤드를 현미경에 고정하기 위해 레버 시스템 또는 다른 기계적 시스템으로 구성될 수 있다.

본원의 시스템은 포토다이오드를 더 포함할 수 있다. 본원의 시스템은 복수의 포토다이오드를 더 포함할 수 있다. 포토다이오드는 언더파워 및 오버파워 이벤트 둘 모두에 대해 레이저 상의 인터로크를 연속적으로 모니터링하고 직접 트립할 수 있다. 포토다이오드는 확산기 고장을 나타낼 수 있는 빔 형상 불일치를 검출할 수 있다. 포토다이오드는 레이저 빔 경로 내의 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 위치에 배치될 수 있다. 포토다이오드는 확산기 이전에 배치될 수 있다. 포토다이오드는 확산기 고장을 나타낼 수 있는 빔 형상 불일치를 검출하기 위해 확산기 이후에 배치될 수 있다. 레이저 분류는 확산기의 특정 레이저 빔 스폿 크기를 요구한다. 보다 큰 빔 스폿 크기는 안전한 방출 레벨을 유지하면서 높은 레이저 파워를 가능하게 하지만, 보다 작은 빔 스폿 크기는 빔을 이미징 경로 내로 지향시키는 데 필요한 장애물을 감소시키고 형광에 대한 증가된 감도를 제공한다. 배플은 반사 또는 미광을 감소시킨다. 이색(16) 상의 초승달 형상의 배플은 현미경 조명 광이 VIS 또는 NIR 카메라로 다시 반사되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 광학 여기 조립체로부터의 반사를 감소시키기 위해 다른 배플이 사용될 수 있다. 본원의 시스템은 확산기 또는 광학 여기 조립체에 부착된 배플, 후드 또는 둘 모두를 더 포함할 수 있다. 배플, 후드, 또는 둘 모두는 노치 필터, 또는 카메라 렌즈 상의 LP 필터에 의해 수신된 광학 여기 조립체로부터의 미광을 감소시킬 수 있다. 스코프로부터의 VIS 광을 위한 배플은 달 형상을 가질 수 있다. 배플, 후드, 또는 둘 모두는 톱햇 확산기 프로파일의 긴 꼬리가 카메라 렌즈 상의 필터를 큰 입사각으로 조명하고, 필터를 통해 투과되고, 이에 의해, 미광이 이미징 검출기에 도달할 수 있는 것을 추가로 방지할 수 있다. 배플, 후드 또는 둘 모두는 필터에 대한 설계 입사각(AOI)을 초과하는 것을 방지한다.

도 4에 도시된 시스템은 상이한 f-수를 갖는 대물 렌즈를 이용할 수 있다. NIR 또는 IR 감도를 최적화하는 것은 가시 카메라 이미지에서 더 큰 피사계 심도를 허용한다. 또한, 이러한 구성은 더 작은 광학 체적을 갖는 더 낮은 비용의 렌즈를 허용한다. NIR 또는 IR 해상도 요건은 가시 광선과 비교하여 낮을 수 있고 400-1000 nm로부터의 색채 보정이 요구되지 않는다. 일부 실시예에서, 시스템의 NIR 또는 IR 해상도는 VIS 해상도 이하이다. 이러한 감소된 해상도는 체적의 최적 설계를 가능하게 할 수 있다. 전형적으로, VIS 광은 NIR 또는 IR 광보다 더 풍부하므로, 시스템은 각각 더 양호한 NIR, IR, 또는 다른 신호 대 노이즈비를 획득하기 위해 NIR, IR 또는 다른 범위에서 광의 광자의 캡처를 최대화하도록 설계될 수 있다. NIR 또는 IR 신호 대 노이즈비를 증가시키는 것은, NIR 센서의 해상도를 낮추는 것을 포함한 다수의 방식으로 이루어질 수 있다(즉, 더 낮은 해상도 센서의 이용은 더 효율적인(더 양호한 신호 대 노이즈) NIR 또는 IR 광자의 수집을 최적화하기 위해 더 큰 픽셀 크기를 가진다). 대안적으로, NIR 또는 IR 신호 대 노이즈비는 더 빠른 렌즈(더 작은 F-수)를 이용하여 증가될 수 있다. 일반적으로, NIR 또는 IR 해상도는 이러한 실시예에서 VIS 해상도 이하일 수 있지만, 그러나, NIR 센서가 충분히 민감한 경우, 보다 작은 픽셀 크기가 사용될 수 있고 여전히 충분한 NIR 또는 IR 신호 대 노이즈비를 획득할 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예에서, 시스템 NIR 또는 IR 해상도는 VIS 해상도보다 크다. 초점 거리 및 F-수는 시스템에서 NIR 또는 IR 해상도 또는 VIS 해상도에 더 영향을 미칠 수 있고, 이는 그에 따라 조정되고 최적화될 수 있다는 것을 인식할 수 있다.

본원의 시스템은 현미경 없이 이미징 시스템의 사용을 허용하도록 구성된 생체외 도킹 스테이션을 더 포함할 수 있다. 생체외 도킹 스테이션은 안전한 조명, 이미징 및 가시 및 NIR 또는 IR 조명의 제어를 가능하게 하기 위해, 인클로저와 분리된 광기계적 터브/트레이/프레임을 포함할 수 있다. 생체외 도킹 스테이션은 일 예에서 생체외 조직 샘플 또는 형광 기준 또는 교정 타겟을 이미징하기 위한 제어된 이미징을 가능하게 한다.

본원의 시스템은 도 1a에 도시된 바와 같은 드레이프(150)를 더 포함할 수 있다. 드레이프는 현미경 헤드의 적어도 일부를 둘러싸서 그 안에서 살균성을 유지하도록 구성될 수 있다. 드레이프는 샘플을 관찰하기 위한 투명 윈도우를 포함할 수 있다. 드레이프(150)는 현재의 수술실 드레이핑 시스템과 호환될 수 있다. 드레이프는 상업적으로 이용가능한 살균 드레이프일 수 있고; 예컨대 VisionGuard 광학 렌즈를 갖는 Zeiss OPMI Sterile Drape(REF: 3 6- -000)일 수 있다. 일부 실시예에서, 표유 여기가 드레이프 윈도우로부터 현미경을 향해 반사되는 것이 방지된다. 일부 실시예에서, 본원의 시스템은 드레이프가 천공되는 것을 방지하기 위해 둥근 외부 에지를 포함한다. 일부 실시예에서, 드레이프는 수술 필드와 본원에 설명되는 이미징 시스템 사이의 살균성 경계를 유지한다. 일부 실시예에서, 드레이프는 현미경, 이미징 시스템 또는 이들 양자의 하단 윈도우의 적어도 일부를 커버하는 살균 원형 윈도우를 포함한다.

일부 경우에서, 현미경 상의 이미징 시스템은 현미경에의 헤드에 대한 용이하고 정밀한 부착을 가능하게 하도록 구성되는 플랜지, 리브, 가이드, 클램프 중 하나 이상을 더 포함한다. 일부 경우에서, 현미경 상의 이미징 시스템은 이미징 시스템 및 현미경의 부착 동안 매끄러운 통합 및 최소의 케이블 간섭을 가능하게 하는 형상, 윤곽, 또는 둘 모두를 갖는다. 일부 경우에서, 이미징 시스템은 현미경에 대한 이미징 시스템의 적합한 연결을 설명하거나 주석을 달기 위해 화살표, 심볼, 텍스트 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함할 수 있다. 화살표, 심볼, 텍스트 또는 이들의 임의의 조합이 이미징 시스템에 부착되거나 직접 기계가공될 수 있다. 다른 실시예에서, 이미징 시스템, 이미징 케이블 또는 이들 양자의 형상은 효율적인 움직임 및 감소된 항력을 위해 구성될 수 있다. 또한, 이미징 시스템은 스코프(예를 들어, 상단/하단 윈도우)에 대한 헤드의 연결의 밀봉성을 향상시키는 밀봉을 포함할 수 있으며, 디바이스의 매끄러운 동작 및 청결성을 유지하는 것을 돕는다.

일부 경우에서, 이미징 시스템은 부착 및 제거의 용이함을 촉진하기 위해 특정 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경, 또는 수술 로봇에 적응된 마운트를 더 포함한다. 이러한 마운트는 이미징 시스템의 본체를 다양한 이러한 스코프 및 기기에 피팅하는 것을 가능하게 하는 개별 어댑터(또는 이미징 시스템에 일체화됨)일 수 있으며, 따라서 이미징 시스템은 본원에 설명된 바와 같은 것 중 하나 이상과 같은 임의의 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 기기, 내시경 또는 수술 로봇 중 하나 이상에 적응될 수 있다.

일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 여기 소스 활성 표시자를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나의 여기 소스 활성 표시자는 디바이스의 전방에 있고 다른 여기 소스 활성 표시자는 디바이스의 하단에 있다.

일부 실시예에서, 헤드가 현미경에 삽입될 때, 반대쪽 조명이 자동으로 비활성화된다. 본원의 시스템은 수술 동안 관찰되거나 노출되는 조직과 같은, 이미징 베드 내의 골, 함몰부 및 불균일한 표면 내의 음영의 형성을 방지하기 위한 제2 조명원을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 경우에서, 제2 조명원은 추가적인 광학 컴포넌트와의 간섭을 방지하기 위해 주기적으로 디밍되거나 턴오프된다.

형광이 없이 샘플을 관찰하기 위해, VIS_DRK 프레임이 현미경 조명에 의해 야기되는 임의의 형광으로부터 감산될 수 있다. VIS_DRK 프레임은 기계적으로, 전자적으로, 또는 이미지 처리 소프트웨어에 의해 적용될 수 있다.

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 가시 및 NIR 또는 IR 신호 둘 모두를 감지하도록 구성되어 있는 VIS/NIR 또는 VIS/IR 카메라만을 포함한다. 일부 실시예에서, 가시 및 NIR 또는 IR 신호에 대한 감도는 상이하다.

일부 실시예에서, 단일 스테이지 상에 2개의 카메라가 있다. 일부 실시예에서, 두 카메라는 동일한 영역을 보고 함께 포커싱하고 있다. 일부 실시예에서, 시야, 조리개, 초점 거리, 피사계 심도, 또는 두 카메라의 임의의 다른 파라미터는 동일하다. 일부 실시예에서, 시야, 조리개, 초점 거리, 피사계 심도, 또는 두 카메라의 임의의 다른 파라미터는 동일하지 않다(예를 들어, 조리개). 일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 NIR 또는 IR 카메라만을 포함한다. 일부 실시예에서, 가시 프레임, 트리거 프레임(또는 NIR 또는 IR 프레임), 및 VIS_DRK 프레임의 캡처는 동일한 시퀀스에 있을 수 있다.

일부 실시예에서, 상이한 여기 파장으로 소스를 조명하기 위한 노치 필터 및 여기 소스의 추가적인 쌍(들)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 프레임 1, 2, 3, 4, 및 5(따라서, 각각의 프레임이 상이한 파장에 의해 여기되고- 예를 들어, 프레임마다 상이한 형광단을 여기시키고, 또한 하나의 가시 (백색) 및 하나의 VIS_DRK 프레임을 여기시킴), 따라서 1, 2, 3, 4, 및 5의 시퀀스는 단일 프레임에서 3개의 상이한 형광단(및 하나의 백색, 하나의 DRK)을 동시에 시각화하는 것을 가능하게 한다. 이러한 유연성에 의해, 상이한 파장에서(예를 들어, 동일한 분자 상에서 및/또는 테스트되는 동일한 샘플에서) 방출하는 다수의 형광단의 검출을 가능하게 하기 위해 임의의 수의 프레임 및 형광단이 이미징될 수 있다. 따라서, 본원에서의 시스템 및 방법은 NIR 또는 IR 형광단인 염료 뿐만 아니라, 또한 광을 방출하는 다양한 소스(예를 들어, 녹색, 적색 및 적외선 파장을 방출하는 염료)에 적용된다. 예를 들어, 펩티드에 접합될 수 있는 다양한 염료가 본원의 시스템 및 방법으로 이미징될 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플이 어떻게 이미징될 수 있는지는(예를 들어, 정상 조직 내의 비-특이적 염료(조영제)를 사용하거나 사용하지 않고, 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플을 홈(home), 표적화, 이동, 이에 의해 유지, 그에 축적 및/또는 그에 결합되거나, 그에 지향되는 표적 분자 상의 상이한 염료를 사용함) 본원의 시스템 및 방법을 사용하여 조정 또는 테스트될 수 있다.

본원의 시스템 및 방법을 사용하여, 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플 내의 자가형광이 검출될 수 있다. 또한, 그의 자가형광 프로파일에 기초하여, 상이한 생물학적 구조(예를 들어, 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플)가 다양한 파장에서 구별될 수 있다. 이러한 자가형광은 외인성 조영제 또는 영상화제, 또는 이들의 임의의 조합을 도입함으로써 향상되고 추가로 구별될 수 있다. 또한, 본원에서의 시스템 및 방법을 사용하여, 이러한 형광단이 단독이든, 화학 작용제 또는 다른 모이어티, 나노입자, 소분자, 치료제, 약물, 화학요법제, 펩티드, 항체 단백질 또는 전술한 것의 단편에, 그리고 전술한 것의 임의의 조합에, 접합, 융합, 연결 또는 달리 부착되든 간에, 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플에 홈, 타겟화, 이동, 그에 의해 유지, 그에 축적, 및/또는 그에 결합 또는 그에 지향되는 형광단이 검출될 수 있다. 예를 들어, 인간 혈청 알부민(HSA)이 형광단에 접합될 수 있고, 이에 의해 혈관계 내에서의 그의 보유 및 그의 반감기를 증가시킬 수 있다. 펩티드, 항체, 또는 항체 단편은 이들 구조가 수술 또는 진단 절차의 기간 동안 안정적으로 라벨링되도록, 관심있는 특정한 조직, 예를 들어 혈관 내피 또는 신경을 타겟으로 하도록 조작될 수 있다. 질병 조직 또는 검출될 다른 조건의 존재시에 이들이 활성화될 때까지 비형광성인 접합체가 생성될 수 있다.

예는 죽상경화 플라크, 종양 미세환경, 또는 비정상 조직 또는 염증의 다른 영역을 검출하기 위해 이용될 수 있는 카뎁신 또는 기질 단백분해효소에 의해 절단되는 펩티드 모이어티를 포함한다. 예를 들어, 형광단은 650 nm 내지 4000 nm의 파장에서 방출하는 형광제이며, 이러한 방출은, 본원의 시스템 및 방법을 이용하여 기관, 기관 하부구조, 조직, 타겟, 세포 또는 샘플 내의 이러한 작용제를 검출하는데 이용된다. 일부 실시예에서, 형광단은, DyLight-680, DyLight-750, VivoTag-750, DyLight-800, IRDye-800, VivoTag-680, Cy5.5, 또는 ICG(indocyanine green) 및 전술한 바의 임의의 유도체를 포함한, 본 개시에서 접합 분자(또는 각각의 클래스의 분자)로서 이용될 수 있는 형광 염료의 비제한적인 예로 구성된 그룹으로부터 선택된 형광제이다. 일부 실시예에서, 근적외선 염료는 종종 시아닌 염료를 포함한다. 본 개시에서 접합 분자로서 사용하기 위한 형광 염료의 추가적인 비제한적인 예는 아크라딘 오렌지색 또는 황색, ALEXA FLUOR 및 그의 임의의 유도체, 7-액티노마이신 D, 8-아닐리노나프탈렌-1-술폰산, ATTO 염료 및 그의 임의의 유도체, 아우라민-로다민 염색제 및 그의 임의의 유도체, 벤산트론, 바이메인, 9-10-비스(페닐에티닐)안트라센, 5,12-비스(페닐에티닐)나타센, 비스벤즈이미드, 브레인보우, 칼세인, 카르보디플루오레세인 및 그의 임의의 유도체, 1-클로로-9,10-비스(페닐에티닐)안트라센 및 그의 임의의 유도체, DAPI, DiOC6, DyLight Fluors 및 그의 임의의 유도체, 에피코코논, 에티듐 브로마이드, FlAsH-EDT2, 플루오 염료 및 그의 임의의 유도체, FluoProbe 및 그의 임의의 유도체, 플루오레세인 및 그의 임의의 유도체, 푸라 및 그의 임의의 유도체, GelGreen 및 그의 임의의 유도체, GelRed 및 그의 임의의 유도체, 형광 단백질 및 그의 임의의 유도체, m 이소폼 단백질 및 그의 임의의 유도체, 예컨대 예를 들어 엠체리(mCherry), 헤타메틴 염료 및 그의 임의의 유도체, 회흐스트 염색, 이미노쿠마린, 인디안 황색, 인도 -1 및 그의 임의의 유도체, 라우르단, 루시퍼 옐로우 및 그의 임의의 유도체, 루시페린 및 그의 임의의 유도체, 루시페라제 및 그의 임의의 유도체, 메르코시아닌 및 그의 임의의 유도체, 메틸렌 블루 및 그의 임의의 유도체, 나일 염료 및 그의 임의의 유도체, OS680, OS750, 페릴렌, 플록신, 피코 염료 및 그의 임의의 유도체, 프로피엄 아이오다이드, 피라닌, 로다민 및 그의 임의의 유도체, 리보그린, RoGFP, 루브렌, 스틸벤 및 그의 임의의 유도체, 술포로다민 및 그의 임의의 유도체, SYBR 및 그의 임의의 유도체, 시냅토-pHluorin, 테트라페닐 부타디엔, 테트라나트륨 트리스, 텍사스 레드, 티탄 황색, 토포테칸, TSQ, 우벨리페론, 비올란트론, 황색 형광 단백질 및 YOYO-1을 포함한다. 다른 적합한 형광 염료는 플루오레세인 및 플루오레세인 염료(예를 들어, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4',5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료(예를 들어, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민(ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민(TMR) 등), 쿠마린 및 쿠마린 염료(예를 들어, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸 쿠마린(AMCA) 등), 오레곤 그린 염료(예를 들어, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, SPECTRUM RED, SPECTRUM GREEN, 시아닌 염료(예를 들어, CY-3, Cy-5, CY-3.5, CY-5.5 등), ALEXA FLUOR 염료(예를 들어, ALEXA FLUOR 350, ALEXA FLUOR 488, ALEXA FLUOR 532, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 568, ALEXA FLUOR 594, ALEXA FLUOR 633, ALEXA FLUOR 660, ALEXA FLUOR 680 등), BODIPY 염료(예를 들어, BODIPY FL, BODIPY R6G, BODIPY TMR, BODIPY TR, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665 등), IRDyes(예를 들어, IRD40, IRD 700, IRD 800 등) 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 추가적인 적합한 검출가능한 작용제는 국제 특허 출원 번호 PCT/US2014/77에 설명되어 있다.

또한, 본원의 시스템 및 방법을 사용하여, 검출가능한 표지 및 친화성 핸들 둘 모두로서 작용할 수 있는 형광 비오틴 접합체를 사용하여 본원의 시스템 및 방법을 사용하여 기관, 기관 하부구조, 조직, 또는 샘플 내의 이러한 작용제를 검출할 수 있다. 상업적으로 이용가능한 형광 비오틴 접합체의 비제한적 예는 Atto 425-비오틴, Atto 488-비오틴, Atto 520-비오틴, Atto-550 비오틴, Atto 565-비오틴, Atto 590-비오틴, Atto 610-비오틴, Atto 620-비오틴, Atto 655-비오틴, Atto 680-비오틴, Atto 700-비오틴, Atto 725-비오틴, Atto 740-비오틴, 플루오레세인 비오틴, 비오틴-4-플루오레세인, 비오틴-(5-플루오레세인) 접합체, 및 비오틴-B-피코에리트린, ALEXA FLUOR 488 비오시틴, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 549, 루시퍼 옐로우 카다베린 비오틴-X, 루시퍼 옐로우 비오시틴, 오레곤 그린 488 비오시틴, 비오틴-로다민 및 테트라메틸로다민 비오시틴을 포함한다. 일부 다른 예에서, 접합체는 화학발광 화합물, 콜로이드 금속, 발광 화합물, 효소, 방사성 동위원소, 및 상자성 라벨을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 설명된 펩티드-활성제 융합체는 또 다른 분자에 부착될 수 있다. 예를 들어, 펩티드 서열은 또한 또 다른 활성제(예를 들어, 소분자, 나노입자, 펩티드, 폴리펩티드, 폴리뉴클레오티드, 항체, 앱타머(aptamer), 사이토카인, 성장 인자, 신경전달물질, 전술한 것 중 임의의 것의 활성 단편 또는 변형, 형광단, 방사성동위원소, 방사성핵종 킬레이트화제, 아실 부가생성물, 화학적 링커, 또는 당 등)에 부착될 수 있다. 일부 실시예에서, 펩티드는 활성제와 융합되거나, 또는 공유 또는 비-공유 연결될 수 있다.

본 개시내용의 시스템 및 방법은 단독으로 또는 동반 진단제, 치료제 또는 영상화제와 조합하여 사용될 수 있다(이러한 진단제, 치료제 또는 영상화제가 형광단 단독이든 화학 작용제 또는 다른 모이어티, 소분자, 나노입자, 치료제, 약물, 화학요법제, 펩티드, 항체 단백질 또는 전술한 것의 단편 및 전술한 것의 임의의 조합에 접합, 융합, 연결, 또는 달리 부착되든; 또는 단독으로, 화학 작용제 또는 다른 모이어티, 소분자, 나노입자, 치료제, 약물, 화학요법제, 펩티드, 항체 단백질 또는 전술한 것의 단편 및 전술한 것의 임의의 조합에 접합되거나, 융합되거나, 연결되거나, 또는 다른 방식으로 부착되는 형광단 또는 다른 검출가능한 모이어티와 함께 별도의 동반 진단제, 치료제 또는 영상화제로서 사용되든). 이러한 동반 진단제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 비롯한 작용제를 이용할 수 있으며, 이러한 작용제는 진단 또는 이미징 효과를 갖거나 그를 위해 의도된다. 동반 진단제 및 동반 영상화제, 및 치료제에 사용되는 작용제는 본원에 설명된 진단, 치료 및 영상화제 또는 다른 공지된 작용제를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 것 또는 다른 공지된 작용제와 같은 치료 제품의 사용을 향상시키기 위해 진단 테스트가 사용될 수 있다. (생체내, 계내, 생체외 또는 시험관내 중 어느 것이든) 진단 이미징을 이용하는 테스트와 같은 대응하는 진단 테스트를 이용하는 치료 제품의 개발은 진단, 치료, 치료를 위한 환자 집단의 식별, 및 대응하는 요법의 치료 효과의 향상을 도울 수 있다. 본 개시의 시스템 및 방법은 또한, 본원에 개시된 것들 또는 다른 공지된 작용제 같은 치료 제품을 검출하고, 요법의 적용을 보조하고 이를 측정하여 작용제의 안전성 및 생리학적 효과를 평가, 예를 들어, 치료제의 생체이용률, 흡수, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 및/또는 조직에서의 농도의 측정치를 측정하여 치료 윈도우, 범위 및 최적화를 평가하는 등을 위해 사용될 수 있다. 이러한 시스템 및 방법은 이러한 작용제의 치료, 이미징 및 진단 응용의 맥락에서 이용될 수 있다. 테스트는 또한, 치료 제품 개발을 보조하여 규제 판단을 위해 FDA에서 이용할 데이터를 획득한다. 예를 들어, 이러한 테스트는 치료를 위한 적합한 하위집단을 식별하거나 심각한 부작용의 증가된 위험 때문에 특정한 치료를 받지 않아야 하는 집단을 식별할 수 있어서, 가장 반응 가능성이 높은, 또는 특정 부작용에 대한 다양한 위험 정도의 환자를 식별함으로써 의료 요법을 개별화 또는 개인화하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 일부 실시예에서, 본 개시는 치료 또는 이미징 제품으로서 치료 및/또는 영상화제의 안전하고 효과적인 사용과 연계하여 사용되는 (치료 및/또는 영상화제 자체를 검출하는 데 사용되거나, 동반 진단제 또는 영상화제를 검출하기 위해 사용되는(이런 동반 진단제 또는 영상화제가 치료 및/또는 영상화제에 연결되든 또는 치료 및/또는 영상화제와 연계하여 사용하기 위한 펩티드에 연결된 개별 동반 진단제 또는 영상화제로서 사용되든)) 본원에서의 시스템 및 방법을 포함하는 치료 제품 및 진단 디바이스의 공동 개발을 포함한다. 동반 디바이스의 비제한적인 예는, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇 및 디바이스와 같은, 수술 기기를 포함하며, 이들은 생물학적 진단 또는 이미징에 사용되거나 X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 의료 초음파 촬영 또는 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피, 의료 사진, 및 양전자 방출 단층 촬영(PET) 및 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT)과 같은 핵 의학 기능 이미징 기술의 이미징 기술을 비롯한, 방사선학을 포함한다. 동반 진단제 및 디바이스는 피험체에 대한 동반 진단제의 투여 이후에 제거되는 조직 또는 세포로부터의 신호의 검출, 또는 피험체로부터의 그 제거 이후의 조직 또는 세포에 직접 동반 진단제 또는 동반 영상화제를 적용한 이후에 신호를 검출하는 것을 비롯하여, 생체외에서 수행되는 테스트를 포함할 수 있다. 생체외 검출에 사용되는 디바이스의 예는 형광 현미경, 유동 세포계 등을 포함한다. 또한, 동반 진단제의 이러한 사용을 위한 본원에서의 시스템 및 방법은 단독으로 또는 기존의 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇과 나란히, 그에 더하여, 그와 조합하여, 그에 부착되거나 그에 통합되어 사용될 수 있다.

임의의 추가적인 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇 시스템이 사용될 수 있다. 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 또는 수술 로봇 시스템은, 예를 들어, Carl Zeiss A/G, Leica Microsystems, Leica Biosystems, Haag-Streit(5-1000 또는 3-1000 시스템) 또는 Intuitive Surgical(예를 들어: da Vinci 수술 로봇 시스템), 또는 이러한 시스템의 임의의 다른 제조자에 의해 제공될 수 있다.

본원의 시스템 및 방법은 주어진 샘플(예를 들어, 기관, 기관 하부구조, 조직, 또는 샘플)에서 하나 이상의 검출가능한 작용제, 친화성 핸들, 형광단, 또는 염료, 2개 이상, 3개, 4개, 5개 및 최대 10개 이상의 이러한 검출가능한 작용제, 친화성 핸들, 형광단, 또는 염료를 검출하는 데 사용될 수 있다.

이미지 처리

일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 신호 강도에 기초하여 필요에 따라 NIR 또는 IR 프레임의 강화 및 드롭을 허용한다. 일부 실시예에서, 위에서 언급된 처리를 수행하기 전에 얼마나 많은 NIR 또는 IR 프레임이 캡처될 필요가 있는지가 결정될 수 있다. 조직으로부터의 형광 광이 매우 밝은 경우, 4개 이상의 프레임 대신에 2개 또는 3개의 프레임만이 모든 디스플레이된 프레임에 대해 가산될 필요가 있을 수 있다. 반대로, 신호가 매우 낮으면, NIR 또는 IR 형광 이미지 강도가 충분하기 전에 6-9개 이상의 NIR 또는 IR 프레임이 캡처될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 시스템은 필요에 따라 NIR 또는 IR 프레임을 강화하거나 떨어뜨릴 수 있고, 이미징 시스템의 감도를 동적으로 변경할 수 있다.

도 9를 참조하면, 특정 실시예에서, 수술 현미경의 조명으로부터의 가시 광은 항상 온(즉, 연속파(CW))인 반면 NIR 또는 IR 레이저는 규칙적으로 온과 오프 사이에 스위칭된다. 이 실시예에서, 레이저 광은 NIR 또는 IR 프레임의 모든 4개의 프레임마다 온되어, 이러한 4개의 프레임으로부터의 형광 광이 디스플레이된 NIR 또는 IR 이미지에 대해 추가되고, 여기 소스 광은 다음에 NIR 또는 IR 이미지로부터 제거될 기준선 주변 광 이미지를 제공하기 위해 VIS_DRK 프레임에 대해 턴오프된다.

일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임 노출 시간 및 이득 값은 NIR 또는 IR 프레임의 것과 매칭된다. NIR 또는 IR 프레임 노출에 비해 VIS_DRK 프레임 노출에 유연성이 있다. 수학적으로, 이는 정확한 매칭일 수 있다. 다른 경우에, VIS_DRK 프레임은 상이한 노출을 가질 수 있고 스케일링에 의해 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 디지털적으로 매칭될 수 있다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 프레임의 노출은 VIS_DRK 프레임 노출의 배수(더 길거나 더 짧음)일 수 있고, 이미지 처리 동안 수학적으로 NIR 또는 IR 프레임 노출과 매칭되도록 스케일링될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 프레임에 대한 노출 시간은 동적으로 변경될 수 있다.

일부 실시예에서, 가시 카메라는 프레임을 고정된 프레임 레이트로 캡처하고, 선택적으로 각각의 가시 이미지가 캡처된 이후에, NIR 또는 IR 프레임 버퍼가 검사되고, 버퍼가 가장 최근의 캡처된 NIR 또는 IR 이미지로 업데이트되는 경우, NIR 또는 IR 이미지가 가시 광 이미지에 추가된다. 일부 실시예에서, (경우에 따라) 더 오래된 NIR 또는 IR 이미지가 버퍼 내에 있을 때, 더 오래된 NIR 또는 IR 이미지가 새로운 VIS 이미지와 함께 디스플레이하기 위해 사용되고, 따라서 가시 및 적외선 형광 이미지 간에 비동기 프레임 캡처가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 이는, 디스플레이된 이미지(가시 및 형광 이미지)의 프레임 레이트가 일관적으로 전체 비디오 레이트이면서, 더 빠르거나 더 느릴 수 있는, 형광 이미지와 가시 이미지의 프레임 캡처 레이트의 독립성을 허용하여 유리하다. 일부 실시예에서, 본원에서의 시스템 및 방법에 의해 제공되는 비디오 레이트는 유리하게도 사용자가 그의 가시성, 선명도, 동작 및 사용을 실시간으로 최대화하기 위해 이미지를 미세 조정하거나 단순히 조절할 수 있게 해준다.

일부 실시예에서, 본원의 시스템 및 방법은 카메라 프레임 캡처를 위해 트랜지스터-트랜지스터-로직(TTL) 트리거 신호를 사용한다. 일부 실시예에서, 카메라 프레임 캡처를 위한 TTL 트리거의 듀티 사이클은 여기 소스의 조명을 구동하기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 카메라 프레임 캡처로부터의 하나 이상의 TTL 트리거는 여기 소스의 조명을 구동하기 위해 사용된다.

일부 실시예에서, NIR 또는 IR 이미지 및/또는 가시 광 이미지에 대해 다양한 이미지 처리 기술이 사용될 수 있고, 그로써 컬러 맵 또는 윤곽선 이미지의 디스플레이를 용이하게 한다.

일부 실시예에서, 본원에서의 이미지는 디지털 처리 디바이스, 프로세서 등에 의해 처리된다. 일부 실시예에서, 본원에서의 이미지 처리는 다음을 포함한다: 이미지 재구성, 이미지 필터링, 이미지 세그먼트화, 2개 이상의 이미지의 추가, 이미지(들)로부터의 하나 이상의 이미지의 감산, 이미지 정합, 의사 컬러링, 이미지 마스킹, 이미지 보간, 또는 임의의 다른 이미지 핸들링 또는 조작.

일부 실시예에서, 본원에서의 이미지는 디지털 디스플레이에 디스플레이되고 디지털 처리 디바이스, 프로세서 등에 의해 제어된다. 일부 실시예에서, 본원에서의 디지털 처리 디바이스, 프로세서 등은 외과의사 또는 다른 사용자가 디스플레이될 이미지 유형(들)을 선택할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 이미지 처리가 이미징 시스템에서의 카메라 중 하나 이상의 카메라 내에 위치해 있는 ASIC(application specific integrated circuit)에 의해 수행되어, 이미징 시스템으로부터 송신될 완전히 처리된 합성 이미지를 제공한다. 이미지 처리를 위한 ASIC의 사용은 케이블에 대한 대역폭 요구 및 '디스플레이 측' 상의 후속 처리 요구를 감소시킨다.

일부 실시예에서, 거짓 또는 의사 컬러링이 NIR 또는 IR 이미지 또는 가시 광 이미지에 대해 사용된다. 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 특정 실시예에서, 가시 광 이미지는 상이하게, 예를 들어, 흑색(도 10a)으로, 트루 컬러(도 10b)로서 또는 대안의 컬러(예를 들어, 적색)(도 10c)로서 컬러링되는 반면, NIR 또는 IR 이미지는 배경 가시 광에 비해 이미지에 대한 조영제를 증가시키기 위해 거짓 컬러링을 포함한다. 이러한 실시예에서, 형광 광 및 가시 광 둘 모두를 갖는 중첩된 합성 이미지는 종양 조직(106a, 106b)을 보여준다. 각각의 종양 조직 샘플(106a, 106b)은 상이한 신호 강도를 갖는 것으로 도시된다. 이러한 신호 강도의 차이는 형광 염료(들)의 상이한 수준의 조직 흡수에 의해 야기된다.

도 7a를 참조하면, 시스템 및 방법은 가시 이미지 또는 형광 이미지에 중첩된 형광 이미지를 단독으로 관찰하거나, 가시 및 NIR 또는 IR 이미지를 나란히 관찰하는 옵션을 제공하고, 따라서 이미지 시각화에 대한 사용자 유연성을 제공한다. 일부 실시예에서, 이미지, 가시 또는 형광 이미지는 3차원 체적 이미지(들)를 만들기 위해 적층될 수 있는 2차원 이미지 프레임이다.

일부 실시예에서, 종양 및 종양 경계가 외과의사 또는 임의의 다른 의료 전문가에 의해 더 잘 시각화될 수 있도록, 종양은 이미지 처리 동안 가시 광 및/또는 NIR 또는 IR 이미지에서 자동으로, 반자동으로, 또는 수동으로 윤곽화된다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 이미지는 1차원 형광 신호 프로파일이 생성되도록 x 축 및/또는 y 축을 따라 적분된다.

형광단 여기의 이미지를 형성하기 위한 방법, 시스템 및 매체

레이저 유도 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 컴퓨터 구현 방법이 본원에 제공된다. 또한, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 디지털 처리 디바이스, 실행가능한 명령어들을 수행하도록 구성된 운영 체제, 메모리, 및 레이저 유도 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 디지털 처리 디바이스에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 구현 시스템이 본원에 제공된다. 또한, 레이저 유도 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체가 본원에 제공된다.

일부 실시예에서, 방법은 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 단계, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계, 제1 VIS 이미지를 생성하는 단계, 및 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 제1 NIR 또는 IR 이미지와 제1 VIS 이미지를 오버레이하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하고, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하고, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하고, 제1 VIS 이미지를 생성하고, 제1 중첩된 이미지를 형성하기 위해 제1 NIR 또는 IR 이미지와 제1 VIS 이미지를 오버레이한다. 이러한 이미지의 여러 예가 도 29a 내지 도 29i에 도시되어 있다. 다양한 양태에 따르면, 이들 이미지는 수술을 수행하면서 시스템을 생체내 또는 계내 응용에서 사용하면서 사용 동안 외과의사가 볼 수 있는 것의 예시이다. 특히, 도 29a 내지 도 29c는 환자의 종양 또는 이상(abnormality)의 계내 조직 샘플의 예시적인 가시 이미지를 도시한다. 도 29a는 예시적인 가시 광(VIS) 이미지가 어떠한지를 도시한다. 도 29b는 예시적인 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. 도 29c는 예시적인 오버레이된 이미지를 도시한다.

도 29d 내지 도 29f 및 도 29g 내지 도 29i는, 본원의 이미징 시스템 및 방법을 이용하여 취득된 혈관 병변, 혈관 기형 또는 혈관 이상의 계내 조직 샘플의 예시적인 가시적 이미지를 도시한다. 특히, 도 29d 내지 도 29f의 이미지 세트 및 도 29g 내지 도 29i의 이미지 세트는 22 mg의 토줄레리스티드를 투여한 피험체의 혈관 병변에 대한 수술 동안의 계내 또는 수술중 조직의 대표적인 이미지이다.

도 29d는 계내 시료의 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역에 대응하는 형광 신호는 혈관 병변 내의 토줄레리스티드(tozuleristide)의 존재를 나타낸다. 라벨링된 화살표는 정상 혈관("BV") 및 정상 뇌 조직("NB")의 비형광 영역을 나타낸다. 대조적으로, NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역 영역에 대응하는 형광 신호는 비정상적 혈관 병변("VL") 상의 토줄레리스티드의 존재를 표시하고, 정상 조직에서는 그렇지 않다.

도 29e는 외과의사가 형광 안내 없이 일반적으로 보는 것을 나타내는 도 29d에 대응하는 백색 광 이미지를 도시하고 있다. 화살표는 도 29d의 NIR 또는 IR 이미지에 도시된 바와 같은 동일한 위치를 표시한다. 혈관 병변("VL")은 이 이미지에서 정상 혈관("BV")과 유사한 외관을 가진다.

도 29f는 도 29d 및 도 29e의 NIR 또는 IR 형광 및 백색 광 합성 이미지를 도시하고, 화살표는 도 29d 및 도 29e에 도시된 것과 동일한 위치를 마킹하고 있다. 혈관 병변("VL")에서의 형광은 정상 혈관("BV")을 포함한 주변의 정상 조직으로부터 이를 명확히 구별하였다.

도 29g는 수술 동안의 혈관 병변의 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. 화살표는, 비형광성인, ("VL"로 라벨링된) 혈관 병변 및 ("NB"로 라벨링된) 인접한 정상 뇌를 나타낸다.

도 29h는 도 29g에 대응하는 백색 광 이미지를 도시한다. 정상 뇌는 밝은 황갈색 내지 분홍색 컬러(그레이 스케일 이미지에서는 밝은 회색)를 갖지만, 이는 형광의 부재에 의해 혈관 병변과 구별될 수 있는 정상 혈관으로 관류된다.

도 29i는 도 29g 및 도 29h에 나타낸 합성 백색 광 및 NIR 또는 IR 이미지를 나타낸 도면이다.

하나의 레이저 사이클 동안 취득되는 이미지는 "시퀀스"라고 지칭된다. 시퀀스는 일반적으로 적어도 하나의 VIS_DRK 프레임 및 하나의 NIR 프레임을 포함할 것이지만, VIS_DRK 및 NIR 프레임의 임의의 다른 조합이 가능하다. 전형적으로 응용에서, 이미징 상황은 존재하는 NIR 형광보다 비교적 훨씬 더 많은 가시 광을 갖는다. NIR 대 VIS_DRK 프레임의 비율은 NIR:(VIS_DRK)로 나타내어져 있다.

VIS_DRK(DRKgain) 및 NIR 프레임(NIRgain)이 취득될 때 이용되는 이득은 상이할 수 있다. 일반적으로, 이들은 동일할 것이고, 이는 NIR로부터 VIS_DRK의 직접적인 감산을 허용한다. 그러나, 이득이 상이한 경우, 상이한 이득을 보정하기 위해 스케일링 함수가 이용되어야 한다. 이 스케일링 함수는, 등가 입력 신호에 대해, 다음이 참이 되도록 센서의 입력 동적 범위(여기서는 입력 동적 범위라고도 설명됨)에 걸친 VIS_DRK와 NIR 카메라 이득 사이의 차이를 나타내는 함수(K(signal)_gain)이다.

NIR(signal) = K(signal)_gain　x VIS_DRK(signal)

따라서, 간단히 말해서, 이득 보정된 다크 프레임(DRK*)은 다음과 같이 계산될 수 있다;

DRK* = K_gain(VIS_DRK)

이 함수는 선형이 아닐 수 있고, 다항식, 지수 또는 다른 함수일 수 있다는 점에 유의한다. 이 보정은, 본원에 설명된 바와 같이, 상이한 노출 시간에 대한 임의의 보정 이전에 적용되어야만 한다. VIS_DRK 프레임(DRK_exp) 및 NIR 프레임(NIR_exp)에 대한 노출은 상이할 수 있다. 일반적으로, NIR_exp 대 DRK_exp의 비율은 1보다 큰 정수일 것이다: EXP_RATIO_NIR-DRK = 1, 2, 3 등. 그러나, 분수 비율들도 가능하다. 1보다 큰 분수가 유용할 수 있고; 예를 들어, 1.5, 2.5 등이다. 그러나, 1 미만의 분수(VIS_DRK 프레임의 노출이 NIR 노출보다 더 길다는 것을 나타냄)는 NIR 형광보다 비교적 훨씬 더 많은 가시 광이 있는 상황에서 유용할 가능성이 더 적다. 원시 NIR 프레임은 다음과 같은 데이터를 포함한다:

1. 타겟으로부터의 가시 광 반사

2. 환경으로부터의 주변 NIR

3. 타겟 형광단으로부터의 형광

또한, VIS_DRK 프레임은 이하의 데이터를 포함한다:

1. 타겟으로부터의 가시 광 반사

2. 환경으로부터의 주변 NIR

3. 일부 경우에서, 형광단은 표류 가시 광(stray visible light)(여기 조명이 오프될 때 의도적으로 또는 비의도적으로 제공됨)에 의해 여기될 수 있고, 타겟 형광단으로부터의 형광이 존재할 것이다.

일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임은 VIS 프레임이라고도 지칭된다. VIS_DRK 프레임 또는 VIS 프레임은 또한 환경으로부터의 주변 NIR을 포함하지만, 이 신호는 반사된 가시 광의 강도에 비해 비교적 낮다.

최종 NIR 이미지는 타겟 형광단으로부터의 NIR 형광만을 포함해야 한다. 유의할 점은, 원시 NIR 프레임이 이 정보는 물론, 반사된 가시 광 및 환경으로부터의 주변 NIR을 포함하고, VIS_DRK 프레임이 다음의 2개의 성분을 포함한다는 것이다: 반사된 가시 광 및 환경으로부터의 주변 NIR. 일부 실시예에서, 원시 NIR 프레임으로부터 VIS_DRK 프레임(이 목적을 위해 "DRK" 프레임이라고 지칭될 수 있음)을 감산하는 것은, 다크-보정 NIR 이미지(즉, NIR*)라고 지칭되는, 형광단으로부터의 형광만을 포함하는 이미지를 산출한다. 아래의 공식은 상이한 이득 및 노출에 대한 보정을 위해 전술한 항들을 이용하여 이 프로세스를 설명한다:

NIR* = NIR - (DRK* x EXP_RATIO_NIR-DRK)

시퀀스가 하나의 VIS_DRK와 하나의 NIR 프레임만을 포함하는 경우(NIR-비율: VISratio = 1), 후속 이미지 처리는 간단하다:

가시 이미지(VIS)는 VIS_DRK 프레임이다

NIR 이미지(NIR*)은 이전 공식에 따른 다크-보정 NIR 프레임이다

오버레이 이미지(OVL)는 VIS와 NIR* 이미지의 합이다

일부 실시예에서, NIR:VIS_DRK는 NIR 형광 신호에 대한 감도를 향상시키기 위해 NIR 데이터를 합산할 수 있게 하도록 1보다 크다. NIR 다크-보정을 위해 어느 VIS_DRK 프레임을 사용할지 여부를 결정하는 것이 전반에 걸쳐 설명된다. 또한, 시퀀스가 복수의 NIR 프레임과 VIS_DRK 프레임 둘 모두를 포함할 때, 시퀀스 내의 NIR 프레임과 VIS_DRK 프레임 둘 모두에 대한 기본 수량은 본원에 개시된 후속 이미지 처리 방법에 대해 정량화될 수 있다. 예를 들어, 도 30 내지 도 35에 도시된 시퀀스는 각각의 시퀀스에서 2개의 NIR 프레임의 기본 수량과 단일 VIS_DRK 프레임을 포함한다. 본원에 개시된 바와 같이, 다양한 이미징 처리 시스템 및 방법은 선행 및/또는 후속 시퀀스로부터의 NIR 및/또는 VIS_DRK 프레임을 이용할 수 있다.

일부 실시예에서, 예를 들어, 도 30에 도시된 바와 같이, 레이저가 오프 모드에 있을 때, 타겟으로부터의 가시 광 반사뿐만 아니라 주변 NIR 또는 IR 신호를 포함하는 프레임이 캡처된다. 따라서, 이 프레임은 이 실시예에서 VIS 및 VIS_DRK 프레임 둘 모두로서 사용된다. 레이저가 온 모드에 있을 때, 하나 이상의 NIR 또는 IR 프레임이 캡처된다. NIR 또는 IR 프레임은 다음 모두를 포함한다는 점에 유의한다: 반사된 가시 조명, 주변 NIR 또는 IR 이미지, 및 조직으로부터의 NIR 또는 IR 형광. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임은 하나의 보정 VIS_DRK 프레임을 감산함으로써 보정되고, 그 결과 조직으로부터의 NIR 또는 IR 형광만을 포함하는 보정된 NIR 또는 IR 프레임이 생성된다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 이미지는 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 생성된다. 일부 실시예에서, VIS 이미지는 제1 VIS 프레임과 V 수량의 후속 VIS 프레임을 가산함으로써 생성된다. 일부 실시예에서, N 수량 및 V 수량은 양의 정수들인 반면, 다른 실시예에서 N 및 V 중 하나 또는 둘 모두는 0일 수 있다.

일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임에 대한 노출 시간은 NIR 또는 IR 프레임에 대한 노출 시간과 동일하다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임에 대한 노출 시간은 NIR 또는 IR 프레임에 대한 노출 시간보다 크다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임에 대한 노출 시간은 NIR 또는 IR 프레임에 대한 노출 시간보다 작다. 일부 실시예에서, 각각의 VIS_DRK 프레임은 동일한 노출 시간을 갖는다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 프레임의 적어도 일부는 상이한 노출 시간을 갖는다. 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임은 동일한 노출 시간을 갖는다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 프레임의 적어도 일부는 상이한 노출 시간을 갖는다. 일부 실시예에서, VIS_DRK 이미지를 캡처할 때의 노출 시간은 시퀀스에서의 NIR 또는 IR 프레임과 VIS_DRK 프레임 사이의 비율로 나눈 최대 픽셀 값보다 작은 VIS_DRK 픽셀 값을 초래한다(도 30). 일 예에서, VIS_DRK 프레임에서 최대 픽셀 값으로 취해진 8비트 이미지의 경우 및 일부 실시예에서 원시 이미지 값은 약 254/4 또는 255/4(또는 약 63 카운트)의 최대값을 초과하지 않는다. 일부 실시예에서, 결과적인 VIS_DRK, NIR, 또는 IR 이미지가 너무 밝은 경우 노출 시간이 감소된다. 일부 실시예에서, 카운트 수를 감소시키는 것은 감산에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 카운트 수는 최대 픽셀 값을 감소시키는 것, 시퀀스에서 NIR 또는 IR과 VIS_DRK 프레임 사이의 비율을 감소시키는 것, 또는 둘 모두에 의해 감소된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 합산된 NIR 이미지의 포화도는 원시 이미지에서의 포화도보다 덜 중요하다.

하나의 이미지 아티팩트는 '모션 아티팩트'라고 지칭된다. 모션 아티팩트의 하나의 원인은 2개의 이미지가 감산되고 2개의 프레임이 캡처된 시간들 사이에서 시야 내의 어떤 것이 이동할 때 발생한다. 본원의 시스템 및 방법은 모션 아티팩트를 감소시키거나, 최소화하거나, 보정할 수 있다. 감산 관련 모션 아티팩트의 예는 도 15(즉, 도 15e 및 도 15f)에서 볼 수 있다. 도 15e 및 도 15f는 VIS_DRK 프레임 감산 방법에 기초하여 예시적인 묘사 또는 모션 아티팩트(1501)가 어떻게 보이는지를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 시야는 이미징 시퀀스 동안 움직인 (수술용 스폰지에 부착된) 여러 개의 실을 포함하며, 이러한 움직임의 결과로서 실의 다중 또는 반복 이미지를 보여준다. 본원에 설명되는 시스템 및 방법은 이러한 모션 아티팩트를 감소시키거나 최소화한다. 일부 실시예에서, 보정 VIS_DRK 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임이다. 그러나, 이 경우에, 제1 NIR 또는 IR 프레임은 NIR 또는 IR 프레임 노출 시간의 적어도(N-1)배만큼 보정에 사용되는 VIS_DRK 프레임으로부터 분리된다. 타겟 조직(또는 프레임 내의 객체)이 이 기간 동안 이동하는 경우, 다크-보정을 위한 감산 연산은 모션 아티팩트를 초래할 것이다. 이 문제를 해결하기 위해, 일부 실시예에서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 데 사용되는 VIS_DRK 프레임이 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임인 것으로 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 보정 VIS_DRK 프레임은 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임이다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량의 제1 부분 e에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임이고, NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량의 제2 부분에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임이다. 일부 실시예에서, (N+1)은 기본 수량 이상이다. 일부 실시예에서, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함한다.

일부 실시예에서, 방법은 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하고, 제1 NIR 또는 IR 이미지와 제1 VIS 이미지를 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성하고, 제2 NIR 또는 IR 이미지와 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 또한 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하고, 제1 NIR 또는 IR 이미지 및 제1 VIS 이미지를 오버레이하여 제1 오버레이된 이미지를 형성하고, 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성한다. 일부 실시예에서, 제2 NIR 또는 IR 이미지는 (N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임 및 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 생성된다. 일부 실시예에서, 제2 VIS 이미지는 제2 VIS 프레임 및 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 생성된다.

일부 실시예에서, 보정 VIS 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스 내의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, 보정 VIS 프레임은 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량의 제1 부분에 대한 보정 VIS 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스 내의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량의 제2 부분에 대한 보정 VIS 프레임은 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS 프레임이다. 일부 실시예에서, (N+1)은 기본 수량 이상이다. 일부 실시예에서, 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 애플리케이션은 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하고, 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 것을 더 포함한다.

일부 실시예에서, 제2 이미지는 제(N+1) 또는 제(N+2) 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 생성된다. N 수량은 원래의 또는 일차 NIR 프레임과 합산된 추가적인 NIR 프레임의 총 수 - 1이고, 결과적으로, N 수량은 0 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 VIS 이미지는 제2 VIS 프레임 및 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 생성된다. N 수량 및 V 수량은 도 39에 그래픽으로 표현되고, 여기서 V 수량은 원래의 또는 기본 VIS 프레임과 합산된 VIS 프레임의 총 수 - 1이고, 결과적으로, V 수량은 0 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 시퀀스 내의 마지막 프레임이다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 시퀀스 내의 제1 프레임이다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 시퀀스 내의 임의의 위치에 있다. 일부 실시예에서, VIS 프레임은 시퀀스 내의 제1 프레임, 시퀀스 내의 마지막 프레임이거나, VIS 프레임은 시퀀스 내의 임의의 위치이거나, 임의의 조합이다. 일부 실시예에서, 디스플레이 레이트는 시퀀스 레이트와 동일하고, 여기서 시퀀스에서의 수를 초과하는 다수의 프레임으로 형성된 이미지는 도 34 및 예 21에 예시된 바와 같이 '박스카(boxcar)' 누산기를 사용하여 합산된다.

디스플레이 레이트는, 단위 시간당 프레임(예를 들어, 초당, 밀리초당, 마이크로초당 프레임 등)로 흔히 측정되는 바와 같이 또는 헤르츠 또는 단위 시간당 사이클(예를 들어, 초당, 밀리초당, 마이크로초당 사이클 등)로 측정되는 바와 같이, 이미지가 사용자에게 디스플레이되는 레이트를 설명한다. 시퀀스 레이트는 프레임 총 수가 시퀀스에서 취득되는 레이트를 설명한다. 시퀀스 레이트와 동일하거나 같은 디스플레이 레이트는, 프레임의 시퀀스가 취득되는 것과 동일한 레이트로 디스플레이 이미지가 취득되고 디스플레이된다는 것을 의미한다.

컴퓨팅 시스템

도 17을 참조하면, 컴퓨터 시스템(1700)(예를 들어, 처리 또는 컴퓨팅 시스템)을 포함하는 예시적 기계를 묘사하는 블록도가 도시되는데, 이 기계 내에서 명령어들의 세트가 디바이스로 하여금 본 개시의 정적 코드 스케줄링을 위한 양태 및/또는 방법론 중 임의의 하나 이상을 수행하거나 또는 실행하게 야기하기 위해 실행될 수 있다. 도 17의 컴포넌트는 단지 예이며, 특정 실시예를 구현하는 임의의 하드웨어, 소프트웨어, 임베디드 로직 컴포넌트, 또는 2개 이상의 이러한 컴포넌트의 조합의 사용 또는 기능성의 범위를 제한하지 않는다.

컴퓨터 시스템(1700)은 버스(1740)를 통해 서로, 그리고 다른 컴포넌트와 통신하는 하나 이상의 프로세서(1701), 메모리(1703), 및 저장소(1708)를 포함할 수 있다. 버스(1740)는 또한, 디스플레이(1732), (예를 들어, 키패드, 키보드, 마우스, 스타일러스 등을 포함할 수 있는) 하나 이상의 입력 디바이스(1733), 하나 이상의 출력 디바이스(1734), 하나 이상의 저장 디바이스(1735), 및 다양한 유형의 저장 매체(1736)를 연결할 수 있다. 이러한 요소 모두는 직접적으로 또는 하나 이상의 인터페이스 또는 어댑터를 통해 버스(1740)에 인터페이스할 수 있다. 예를 들어, 다양한 유형의 저장 매체(1736)는 저장 매체 인터페이스(1726)를 통해 버스(1740)와 인터페이스할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1700)은, 하나 이상의 집적 회로(IC), 인쇄 회로 보드(PCB), (이동 전화 또는 PDA 같은) 모바일 핸드헬드 디바이스, 랩톱 또는 노트북 컴퓨터, 분산형 컴퓨터 시스템, 컴퓨팅 그리드, 또는 서버를 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 임의의 적합한 물리적 형태를 가질 수 있다.

컴퓨터 시스템(1700)은 기능을 수행하는 하나 이상의 프로세서(들)(1701)(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU) 또는 범용 그래픽 처리 유닛(GPGPU))를 포함한다. 프로세서(들)(1701)는 명령어, 데이터 또는 컴퓨터 어드레스의 일시적 로컬 저장을 위한 캐시 메모리 유닛(1702)을 선택적으로 포함한다. 프로세서(들)(1701)는 컴퓨터 판독가능 명령어들의 실행을 돕도록 구성된다. 컴퓨터 시스템(1700)은 프로세서(들)(1701)가 메모리(1703), 저장소(1708), 저장 디바이스(1735), 및/또는 저장 매체(1736)와 같은 하나 이상의 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 구현된 비일시적, 프로세서 실행가능 명령어들을 실행한 결과로서 도 17에 도시된 컴포넌트에 대한 기능을 제공할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 특정 실시예를 구현하는 소프트웨어를 저장할 수 있고, 프로세서(들)(1701)는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 메모리(1703)는 (대용량 저장 디바이스(들)(1735, 1736)와 같은) 하나 이상의 다른 컴퓨터 판독가능 매체로부터 또는 네트워크 인터페이스(1720)와 같은 적합한 인터페이스를 통해 하나 이상의 다른 소스로부터 소프트웨어를 판독할 수 있다. 소프트웨어는 프로세서(들)(1701)로 하여금 본원에 설명되거나 예시된 하나 이상의 프로세스 또는 하나 이상의 프로세스의 하나 이상의 단계를 수행하게 할 수 있다. 이러한 프로세스 또는 단계를 수행하는 것은 메모리(1703)에 저장된 데이터 구조를 정의하는 것 및 소프트웨어에 의해 지시된 대로 데이터 구조를 수정하는 것을 포함할 수 있다.

메모리(1703)는, 랜덤 액세스 메모리 컴포넌트(예를 들어, RAM(1704))(예를 들어, 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 강유전성 랜덤 액세스 메모리(FRAM), 상변화 랜덤 액세스 메모리(PRAM) 등), 판독 전용 메모리 컴포넌트(예를 들어, ROM(1705)), 및 이들의 임의의 조합을 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 다양한 컴포넌트(예를 들어, 기계 판독가능 매체)를 포함할 수 있다. ROM(1705)은 프로세서(들)(1701)에 단방향으로 데이터 및 명령어들을 통신하도록 작용할 수 있고, RAM(1704)은 프로세서(들)(1701)와 양방향으로 데이터 및 명령어들을 통신하도록 작용할 수 있다. ROM(1705) 및 RAM(1704)은 후술되는 임의의 적합한 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 일 예에서, 시동 동안과 같은 때에, 컴퓨터 시스템(1700) 내의 요소 사이의 정보 전달(F5-10)을 돕는 기본 루틴을 포함하는 기본 입/출력 시스템(1706)(BIOS)이 메모리(1703)에 저장될 수 있다.

고정 저장소(1708)는 선택적으로 저장 제어 유닛(1707)을 통해 프로세서(들)(1701)에 양방향으로 연결된다. 고정 저장소(1708)는 추가적인 데이터 저장 용량을 제공하고, 또한 본원에 설명된 임의의 적합한 유형의 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 저장소(1708)는, 운영 체제(1709), 실행파일(들)(1710), 데이터(1711), 애플리케이션(1712)(애플리케이션 프로그램) 등을 저장하는데 이용될 수 있다. 저장소(1708)는 또한 광학 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 메모리 디바이스(예를 들어, 플래시 기반 시스템), 또는 상기 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 저장소(1708) 내의 정보는, 적합한 경우에, 메모리(1703) 내의 가상 메모리로서 통합될 수 있다.

일 예에서, 저장 디바이스(들)(1735)는 저장 디바이스 인터페이스(1725)를 통해(예를 들어, 외부 포트 커넥터(도시되지 않음)를 통해) 컴퓨터 시스템(1700)과 제거 가능하게 인터페이스될 수 있다. 특히, 저장 디바이스(들)(1735) 및 연관된 기계 판독가능 매체는 컴퓨터 시스템(1700)에 대한 기계 판독가능 명령어들, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및/또는 다른 데이터의 비휘발성 및/또는 휘발성 저장을 제공할 수 있다. 일 예에서, 소프트웨어는, 완전히 또는 부분적으로, 저장 디바이스(들)(1735) 상의 기계 판독가능 매체 내에 상주할 수 있다. 다른 예에서, 소프트웨어는 프로세서(들)(1701) 내에 완전히 또는 부분적으로 상주할 수 있다.

버스(1740)는 매우 다양한 서브시스템을 연결시킨다. 본원에서, 버스에 대한 언급은 적합한 경우에 공통 기능을 서빙하는 하나 이상의 디지털 신호 라인을 포함할 수 있다. 버스(1740)는, 다양한 버스 아키텍처 중 임의의 것을 이용하여, 메모리 버스, 메모리 제어기, 주변 버스, 로컬 버스, 및 이들의 임의의 조합을 포함한 그러나 이것으로 제한되지 않는 몇몇 유형의 버스 구조 중 임의의 것일 수 있다. 제한이 아닌 예를 들어, 이러한 아키텍처는 ISA(Industry Standard Architecture) 버스, EISA(Enhanced ISA) 버스, MCA(Micro Channel Architecture) 버스, VLB(Video Electronics Standards Association local bus), PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스, PCI-X(PCI-Express) 버스, AGP(Accelerated Graphics Port) 버스, HTX(HyperTransport) 버스, SATA(serial advanced technology attachment) 버스, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.

컴퓨터 시스템(1700)은 또한 입력 디바이스(1733)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 컴퓨터 시스템(1700)의 사용자는 입력 디바이스(들)(1733)를 통해 명령 및/또는 다른 정보를 컴퓨터 시스템(1700)에 입력할 수 있다. 입력 디바이스(들)(1733)의 예는 영숫자 입력 디바이스(예를 들어, 키보드), 포인팅 디바이스(예를 들어, 마우스 또는 터치패드), 터치패드, 터치 스크린, 멀티-터치 스크린, 조이스틱, 스타일러스, 게임패드, 오디오 입력 디바이스(예를 들어, 마이크로폰, 음성 응답 시스템 등), 광학 스캐너, 비디오 또는 정화상 캡처 디바이스(예를 들어, 카메라), 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는 Kinect, Leap Motion 등이다. 입력 디바이스(들)(1733)는 직렬, 병렬, 게임 포트, USB, FIREWIRE, THUNDERBOLT 또는 상기의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 입력 인터페이스(1723)(예를 들어, 입력 인터페이스(1723))를 통해 버스(1740)에 인터페이스될 수 있다.

특정 실시예에서, 컴퓨터 시스템(1700)이 네트워크(1730)에 연결될 때, 컴퓨터 시스템(1700)은 네트워크(1730)에 연결된 다른 디바이스, 구체적으로는 모바일 디바이스 및 기업 시스템, 분산 컴퓨팅 시스템, 클라우드 저장 시스템, 클라우드 컴퓨팅 시스템 등과 통신할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1700)과의 통신은 네트워크 인터페이스(1720)를 통해 보내질 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스(1720)는 네트워크(1730)로부터(인터넷 프로토콜(IP) 패킷과 같은) 하나 이상의 패킷의 형태로(다른 디바이스로부터의 요청 또는 응답과 같은) 착신 통신을 수신할 수 있고, 컴퓨터 시스템(1700)은 처리를 위해 메모리(1703)에 착신 통신을 저장할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1700)은 유사하게(다른 디바이스에 대한 요청 또는 응답과 같은) 발신 통신을 하나 이상의 패킷의 형태로 메모리(1703)에 저장하고 네트워크 인터페이스(1720)로부터 네트워크(1730)로 통신될 수 있다. 프로세서(들)(1701)는 처리를 위해 메모리(1703)에 저장된 이러한 통신 패킷에 액세스할 수 있다.

네트워크 인터페이스(1720)의 예는 네트워크 인터페이스 카드, 모뎀, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 네트워크(1730) 또는 네트워크 세그먼트(1730)의 예는 분산 컴퓨팅 시스템, 클라우드 컴퓨팅 시스템, 광역 네트워크(WAN)(예를 들어, 인터넷, 기업 네트워크), 근거리 네트워크(LAN)(예를 들어, 사무실, 빌딩, 캠퍼스 또는 다른 비교적 작은 지리적 공간과 연관된 네트워크), 전화 네트워크, 2개의 컴퓨팅 디바이스 사이의 직접 연결, 피어-투-피어 네트워크, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 네트워크(1730)와 같은 네트워크는 유선 및/또는 무선 통신 모드를 이용할 수 있다. 일반적으로, 임의의 네트워크 토폴로지가 사용될 수 있다.

정보 및 데이터는 디스플레이(1732)를 통해 디스플레이될 수 있다. 디스플레이(1732)의 예는 음극선관(CRT), 액정 디스플레이(LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD), 패시브-매트릭스 OLED(PMOLED) 또는 액티브-매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이와 같은 유기 액정 디스플레이(OLED), 플라즈마 디스플레이, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 디스플레이(1732)는 버스(1740)를 통해 프로세서(들)(1701), 메모리(1703), 및 고정 저장소(1708)는 물론, 입력 디바이스(들)(1733)와 같은, 다른 디바이스와 인터페이스할 수 있다. 디스플레이(1732)는 비디오 인터페이스(1722)를 통해 버스(1740)에 연결되고, 디스플레이(1732)와 버스(1740) 사이의 데이터의 전송은 그래픽 제어(1721)를 통해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이는 비디오 프로젝터이다. 일부 실시예에서, 디스플레이는 VR 헤드셋과 같은 헤드 장착형 디스플레이(HMD)이다. 다른 실시예에서, 적합한 VR 헤드셋은, 비제한적인 예로서, HTC Vive, Oculus Rift, Samsung Gear VR, Microsoft HoloLens, Razer OSVR, FOVE VR, Zeiss VR One, Avegant glyph, Freefly VR 헤드셋 등을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 본원에 개시된 것과 같은 디바이스의 조합이다.

디스플레이(1732)에 더하여, 컴퓨터 시스템(1700)은 오디오 스피커, 프린터, 저장 디바이스, 및 이들의 임의의 조합(이들로 제한되지 않음)을 비롯한 하나 이상의 다른 주변 출력 디바이스(1734)를 포함할 수 있다. 이러한 주변 출력 디바이스는 출력 인터페이스(1724)를 통해 버스(1740)에 연결될 수 있다. 출력 인터페이스(1724)의 예는 직렬 포트, 병렬 연결, USB 포트, FIREWIRE 포트, THUNDERBOLT 포트, 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

추가적으로 또는 대안으로서, 컴퓨터 시스템(1700)은, 본원에 설명되거나 예시된 하나 이상의 프로세스 또는 하나 이상의 프로세스의 하나 이상의 단계를 실행하기 위해 소프트웨어 대신에 또는 그와 함께 동작할 수 있는, 회로에 유선 결선되거나 다른 방식으로 구현된 로직의 결과로서 기능을 제공할 수 있다. 본 개시에서 소프트웨어에 대한 언급은 로직을 포함할 수 있고, 로직에 대한 언급은 소프트웨어를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체에 대한 언급은, 적합한 경우, 실행을 위한 소프트웨어를 저장하는 회로(예컨대, IC), 실행을 위한 로직을 구현하는 회로, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 본 개시는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 둘 모두의 임의의 적합한 조합을 포함한다.

본 기술 분야의 통상의 기술자는 본원에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 회로, 및 알고리즘 단계가 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합으로서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명확하게 예시하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로, 및 단계가 일반적으로 그의 기능성의 관점에서 전술되었다.

본원에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록, 모듈, 컴퓨터 구현 양태, 및 회로는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트, 또는 본원에 설명된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있지만, 대안적으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 기계일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스의 조합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 함께 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다.

본원에 개시된 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 하드웨어로, 하나 이상의 프로세서(들)에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이 둘의 조합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM, 또는 본 기술 분야에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 결합되고, 이러한 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수 있다. ASIC는 사용자 단말기에 상주할 수 있다. 대안으로서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 존재할 수 있다.

본원의 설명에 따르면, 적합한 컴퓨팅 디바이스는, 비제한적인 예로서, 서버 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 서브-노트북 컴퓨터, 넷북 컴퓨터, 넷패드 컴퓨터, 셋톱 컴퓨터, 미디어 스트리밍 디바이스, 핸드헬드 컴퓨터, 인터넷 어플라이언스, 모바일 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기, 비디오 게임 콘솔, 및 차량을 포함한다. 통상의 기술자는 또한 선택적인 컴퓨터 네트워크 연결을 갖는 선택적 텔레비전, 비디오 플레이어 및 디지털 음악 플레이어가 본원에 설명된 시스템에서 사용하기에 적합하다는 것을 잘 인식할 것이다. 적합한 태블릿 컴퓨터는, 다양한 실시예에서, 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진, 북릿, 슬레이트, 및 컨버터블 구성을 갖는 것을 포함한다.

일부 실시예에서, 컴퓨팅 디바이스는 실행가능한 명령어들을 수행하도록 구성된 운영 체제를 포함한다. 운영 체제는, 예를 들어, 디바이스의 하드웨어를 관리하고 애플리케이션의 실행을 위한 서비스를 제공하는 프로그램 및 데이터를 포함하는 소프트웨어이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 적합한 서버 운영 체제는, 비제한적인 예로서, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD®, Linux, Apple® Mac OS X Server®, Oracle® Solaris®, Windows Server®, 및 Novell® NetWare®를 포함한다는 것을 인식할 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 적합한 개인용 컴퓨터 운영 체제가 비제한적인 예로서 Microsoft® Windows®, Apple® Mac OS X®, UNIX® VX Works®, 임베디드 Linux(예를 들어, RT Linux, QNX, LynxOS), 및 GNU/Linux®와 같은 UNIX형 운영 체제를 포함한다는 것을 잘 인식할 것이다. 일부 실시예에서, 운영 체제는 클라우드 컴퓨팅에 의해 제공된다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 또한, 적합한 모바일 스마트폰 운영 체제가, 비제한적인 예로서, Nokia® Symbian® OS, Apple® iOS®, Research In Motion® BlackBerry OS®, Google® Android®, Microsoft® Windows Phone® OS, Microsoft® Windows Mobile® OS, Linux®, Palm® WebOS®, VX Works®, 또는 임베디드 Linux(예를 들어, RT Linux, QNX, LynxOS)를 포함한다는 것을 인식할 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 또한, 적합한 미디어 스트리밍 디바이스 운영 체제가, 비제한적인 예로서, Apple TV®, Roku®, Boxee®, Google TV®, Google Chromecast®, Amazon Fire®, 및 Samsung® HomeSync®을 포함한다는 것을 인식할 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 또한 적합한 비디오 게임 콘솔 운영 체제가, 비제한적인 예로서, Sony® PS3®, Sony® PS4®, Microsoft® Xbox 360®, Microsoft Xbox One, Nintendo® Wii®, Nintendo® Wii U®, Ouya®, VX Works®, 또는 임베디드 Linux(예를 들어, RT Linux, QNX, LynxOS)를 포함한다는 것을 인식할 것이다.

디지털 처리 디바이스

일부 실시예에서, 본원에 설명되는 시스템 및 방법은 디지털 처리 디바이스, 프로세서, 또는 이들의 사용을 포함한다. 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 디바이스의 기능을 수행하는 하나 이상의 하드웨어 중앙 처리 유닛(CPU) 및/또는 범용 그래픽 처리 유닛(GPGPU), 또는 특수 목적 GPGCU를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 실행가능한 명령어들을 수행하도록 구성된 운영 체제를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 컴퓨터 네트워크에 선택적으로 연결된다. 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 월드 와이드 웹에 액세스하도록 인터넷에 선택적으로 연결된다. 또 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 클라우드 컴퓨팅 인프라스트럭처에 선택적으로 연결된다. 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 인트라넷에 선택적으로 연결된다. 다른 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 데이터 저장 디바이스에 선택적으로 연결된다.

본원의 설명에 따르면, 적합한 디지털 처리 디바이스는, 비제한적인 예로서, 서버 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 서브-노트북 컴퓨터, 넷북 컴퓨터, 넷패드 컴퓨터, 셋톱 컴퓨터, 미디어 스트리밍 디바이스, 핸드헬드 컴퓨터, 인터넷 어플라이언스, 모바일 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기, 비디오 게임 콘솔, 및 차량을 포함한다. 또한, 본원의 설명에 따르면, 디바이스는 이미징 광학기기에 근접 위치된 유닛(예를 들어, FPGA 또는 DSP)과 '백엔드' PC 사이에서 신호 처리 및 계산을 분할하는 것을 또한 포함한다. 처리의 분산은 다양한 위치 사이에서 수행될 수 있다는 것으로 이해된다.

일부 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 실행가능한 명령어들을 수행하도록 구성된 운영 체제를 포함한다. 운영 체제는, 예를 들어, 디바이스의 하드웨어를 관리하고 애플리케이션의 실행을 위한 서비스를 제공하는 프로그램 및 데이터를 포함하는 소프트웨어이다.

일부 실시예에서, 디바이스는 저장소 및/또는 메모리 디바이스를 포함한다. 저장 및/또는 메모리 디바이스는 데이터 또는 프로그램을 일시적으로 또는 영구적 기반으로 저장하는 데 사용되는 하나 이상의 물리적 장치이다.

일부 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 시각 정보를 사용자에게 송신하는 디스플레이를 포함한다.

일부 실시예에서, 디지털 처리 디바이스는 사용자로부터 정보를 수신하는 입력 디바이스를 포함한다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는 키보드이다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는, 비제한적인 예로서, 마우스, 트랙볼, 트랙 패드, 조이스틱, 게임 제어기, 또는 스타일러스를 포함하는 포인팅 디바이스이다. 일부 실시예에서, 입력 디바이스는 터치 스크린 또는 멀티-터치 스크린이다. 다른 실시예에서, 입력 디바이스는 음성 또는 다른 사운드 입력을 캡처하는 마이크로폰이다. 다른 실시예에서, 입력 디바이스는 모션 또는 시각적 입력을 캡처하기 위한 비디오 카메라 또는 다른 센서이다. 다른 실시예에서, 입력 디바이스는 Kinect, Leap Motion 등이다. 또 다른 실시예에서, 입력 디바이스는 본원에 개시된 것과 같은 디바이스의 조합이다.

도 14를 참조하면, 특정 실시예에서, 예시적인 디지털 처리 디바이스(1401)는 본원의 시스템의 이미징 및 이미지 처리 양태를 제어하도록 프로그래밍되거나 달리 구성된다. 이 실시예에서, 디지털 처리 디바이스(1401)는 단일 코어 또는 멀티 코어 프로세서, 또는 병렬 처리를 위한 복수의 프로세서일 수 있는 중앙 처리 유닛(CPU, 또한 본원에 "프로세서" 및 "컴퓨터 프로세서")(1405)을 포함한다. 디지털 처리 디바이스(1401)는 또한 메모리 또는 메모리 위치(1410)(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 플래시 메모리), 전자 저장 유닛(1415)(예를 들어, 하드 디스크), 하나 이상의 다른 시스템과 통신하기 위한 통신 인터페이스(1420)(예를 들어, 네트워크 어댑터, 네트워크 인터페이스), 및 주변 기기, 예컨대 캐시, 다른 메모리, 데이터 저장소 및/또는 전자 디스플레이 어댑터를 포함한다. 주변 기기는 저장 인터페이스(1470)를 통해 디바이스의 나머지와 통신하는 저장 디바이스(들) 또는 저장 매체(1465)를 포함할 수 있다. 메모리(1410), 저장 유닛(1415), 인터페이스(1420) 및 주변 기기는 마더보드와 같은 통신 버스(1425)를 통해 CPU(1405)와 통신한다. 저장 유닛(1415)은 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(또는 데이터 저장소)일 수 있다. 디지털 처리 디바이스(1401)는 통신 인터페이스(1420)의 도움으로 컴퓨터 네트워크("네트워크")(1430)에 동작가능하게 결합될 수 있다. 네트워크(1430)는 인터넷, 인터넷 및/또는 엑스트라넷, 또는 인터넷과 통신하는 인트라넷 및/또는 엑스트라넷일 수 있다. 일부 실시예에서 네트워크(1430)는 통신 및/또는 데이터 네트워크이다. 네트워크(1430)는 클라우드 컴퓨팅과 같은 분산 컴퓨팅을 가능하게 할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 서버를 포함할 수 있다. 네트워크(1430)는, 일부 실시예에서 디바이스(1401)의 도움으로, 피어-투-피어 네트워크를 구현할 수 있고, 이는 디바이스(1401)에 결합된 디바이스가 클라이언트 또는 서버로서 거동하는 것을 가능하게 할 수 있다.

도 14를 계속 참조하면, 디지털 처리 디바이스(1401)는 사용자로부터 정보를 수신하는 입력 디바이스(들)(1445)를 포함하고, 입력 디바이스(들)는 입력 인터페이스(1450)를 통해 디바이스의 다른 요소와 통신한다. 디지털 처리 디바이스(1401)는 출력 인터페이스(1460)를 통해 디바이스의 다른 요소와 통신하는 출력 디바이스(들)(1455)를 포함할 수 있다.

도 14를 계속 참조하면, 메모리(1410)는 랜덤 액세스 메모리 컴포넌트(예를 들어, RAM)(예를 들어, 정적 RAM "SRAM", 동적 RAM "DRAM 등) 또는 판독 전용 컴포넌트(예를 들어, ROM)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 컴포넌트(예를 들어, 기계 판독가능 매체)를 포함할 수 있다. 메모리(1410)는 또한, 디바이스 시동 동안과 같은 때에, 디지털 처리 디바이스 내의 요소 사이의 정보 전달을 돕는 기본 루틴을 비롯한 기본 입/출력 시스템(BIOS)를 포함할 수 있고, 이는 메모리(1410)에 저장될 수 있다.

도 14를 계속 참조하면, CPU(1405)는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있는 기계 판독가능 명령어들의 시퀀스를 실행할 수 있다. 명령어들은 메모리(1410)와 같은 메모리 위치에 저장될 수 있다. 명령어들은 CPU(1405)로 지향될 수 있고, 후속하여 본 개시의 방법을 구현하도록 CPU(1405)를 프로그래밍하거나 다른 방식으로 구성할 수 있다. CPU(1405)에 의해 수행되는 동작의 예는 페치, 디코드, 실행, 및 라이트 백을 포함할 수 있다. CPU(1405)는 집적 회로와 같은 회로의 일부일 수 있다. 디바이스(1401)의 하나 이상의 다른 컴포넌트가 회로에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 회로는 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 유사한 회로 또는 어레이이다.

도 14를 계속 참조하면, 저장 유닛(1415)은 드라이버, 라이브러리 및 저장된 프로그램과 같은 파일을 저장할 수 있다. 저장 유닛(1415)은 사용자 데이터, 예를 들어, 사용자 선호도 및 사용자 프로그램을 저장할 수 있다. 디지털 처리 디바이스(1401)는, 일부 실시예에서, 외부에 있는, 예컨대, 인트라넷 또는 인터넷을 통해 통신하는 원격 서버 상에 위치한, 하나 이상의 추가 데이터 저장 유닛을 포함할 수 있다. 저장 유닛(1415)은 또한 운영 체제, 애플리케이션 프로그램 등을 저장하는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 저장 유닛(1415)은 (예를 들어, 외부 포트 커넥터(도시되지 않음)를 통해) 및/또는 저장 유닛 인터페이스를 통해 디지털 처리 디바이스와 제거 가능하게 인터페이스될 수 있다. 소프트웨어는, 완전히 또는 부분적으로, 저장 유닛(1415) 내부 또는 외부의 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 내에 존재할 수 있다. 다른 예에서, 소프트웨어는 프로세서(들)(1405) 내에 완전히 또는 부분적으로 상주할 수 있다.

도 14를 계속 참조하면, 디지털 처리 디바이스(1401)는 네트워크(1430)를 통해 하나 이상의 원격 컴퓨터 시스템(1402)과 통신할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(1401)는 사용자의 원격 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 원격 컴퓨터 시스템의 예는 개인용 컴퓨터(예를 들어, 휴대용 PC), 슬레이트 또는 태블릿 PC(예를 들어, Apple® iPad, Samsung® Galaxy Tab), 전화기, 스마트폰(예를 들어, Apple® iPhone, Android-enabled device, Blackberry®), 또는 개인 휴대 정보 단말기를 포함한다. 일부 실시예에서, 원격 컴퓨터 시스템은 본원에 이미지 시스템을 사용하여 취득된 이미지의 이미지 및 신호 처리를 위해 구성된다. 일부 실시예에서, 본원의 이미징 시스템은 이미징 시스템 내의 프로세서(예를 들어, MCU, DSP 또는 FPGA에 기초함)와 원격 컴퓨터 시스템, 즉, 백엔드 서버, 또는 다른 유사한 신호 프로세서 사이의 이미지 분할 및 신호 처리를 허용한다.

도 14를 계속 참조하면, 정보 및 데이터가 디스플레이(1435)를 통해 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 디스플레이는 인터페이스(1440)를 통해 버스(1425)에 연결되고, 디스플레이와 디바이스(1401)의 다른 요소 사이의 데이터의 전송은 인터페이스(1440)를 통해 제어될 수 있다.

본원에 설명된 바와 같은 방법은, 예를 들어, 메모리(1410) 또는 전자 저장 유닛(1415)과 같은, 디지털 처리 디바이스(1401)의 전자 저장 위치에 저장된 기계(예를 들어, 컴퓨터 프로세서) 실행가능 코드를 통해 구현될 수 있다. 기계 실행가능 또는 기계 판독가능 코드는 소프트웨어의 형태로 제공될 수 있다. 사용 동안, 코드는 프로세서(1405)에 의해 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 코드는 저장 유닛(1415)으로부터 검색되고, 프로세서(1405)에 의한 준비된 액세스를 위해 메모리(1410) 상에 저장될 수 있다. 일부 상황에서, 전자 저장 유닛(1415)은 배제될 수 있고, 기계 실행가능 명령어들은 메모리(1410) 상에 저장된다.

비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체

일부 실시예에서, 본원에 개시된 플랫폼, 시스템, 매체, 및 방법은 선택적으로 네트워크화된 디지털 처리 디바이스의 운영 체제에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 프로그램으로 인코딩된 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함한다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 디지털 처리 디바이스의 유형의 컴포넌트이다. 또 다른 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 디지털 처리 디바이스로부터 선택적으로 제거가능하다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 비제한적인 예로서, CD-ROM, DVD, 플래시 메모리 디바이스, 솔리드 스테이트 메모리, 자기 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 광학 디스크 드라이브, 클라우드 컴퓨팅 시스템 및 서비스 등을 포함한다. 일부 실시예에서, 프로그램 및 명령어들은 매체 상에 영구적으로, 실질적으로 영구적으로, 반영구적으로, 또는 비일시적으로 인코딩된다.

컴퓨터 프로그램

일부 실시예에서, 본원에 개시된 플랫폼, 시스템, 매체, 및 방법은 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램, 또는 이들의 사용을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 디지털 처리 디바이스의 CPU에서 실행가능하고, 지정된 작업을 수행하도록 작성되는 명령어의 시퀀스를 포함한다. 컴퓨터 판독가능 명령어들은 특정 태스크를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 구현하는 함수, 객체, 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API), 데이터 구조 등과 같은 프로그램 모듈로서 구현될 수 있다. 본원에 제공된 개시에 비추어, 통상의 기술자라면 컴퓨터 프로그램이 다양한 언어의 다양한 버전으로 작성될 수 있다는 것을 잘 인식할 것이다.

컴퓨터 판독가능 명령어들의 기능은 다양한 환경에서 원하는 대로 조합되거나 분산될 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 하나의 명령어 시퀀스를 포함한다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 복수의 명령어 시퀀스를 포함한다. 일부 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 하나의 위치로부터 제공된다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 복수의 위치로부터 제공된다. 다양한 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 포함한다. 다양한 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은, 부분적으로 또는 전체적으로, 하나 이상의 웹 애플리케이션, 하나 이상의 모바일 애플리케이션, 하나 이상의 독립형 애플리케이션, 하나 이상의 웹 브라우저 플러그인, 확장, 애드인, 또는 애드-온, 또는 이들의 조합을 포함한다.

소프트웨어 모듈

일부 실시예에서, 본원에 개시된 플랫폼, 시스템, 매체, 및 방법은 소프트웨어, 서버, 및/또는 데이터베이스 모듈, 또는 이들의 사용을 포함한다. 본원에 제공된 개시를 고려하여, 소프트웨어 모듈은 본 기술 분야에 공지된 기계, 소프트웨어, 및 언어를 사용하여 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 기법에 의해 생성된다. 본원에 개시된 소프트웨어 모듈은 다수의 방식으로 구현된다. 다양한 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 파일, 코드의 섹션, 프로그래밍 객체, 프로그래밍 구조, 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가적인 다양한 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 복수의 파일, 코드의 복수의 섹션, 복수의 프로그래밍 객체, 복수의 프로그래밍 구조, 또는 이들의 조합을 포함한다. 다양한 실시예에서, 하나 이상의 소프트웨어 모듈은, 비제한적인 예로서, 웹 애플리케이션, 모바일 애플리케이션, 및 독립형 애플리케이션을 포함한다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 하나의 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션에 있다. 다른 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 2개 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션에 있다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 하나의 기계 상에서 호스팅된다. 다른 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 2개 이상의 기계 상에 호스팅된다. 다른 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 클라우드 컴퓨팅 플랫폼 상에 호스팅된다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 하나의 위치에서 하나 이상의 기계 상에 호스팅된다. 다른 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 2개 이상의 위치에서 하나 이상의 기계 상에 호스팅된다.

표시 및 방법

본원의 시스템 및 방법은 주어진 샘플(예를 들어, 생체외이든 또는 계내이든, 기관, 기관 하부구조, 조직, 또는 샘플) 내의 진단, 이미징, 건강 모니터링 등에서, 건강 또는 질병의 존재를 식별하기 위해 사용될 수 있다. 본원에서의 시스템 및 방법은 전술한 것의 치료에서 수술 및 다른 의료 절차를 돕기 위해 사용될 수 있다.

일부 양태에서, 본원에서의 시스템 및 방법은 검출가능한 작용제, 예컨대 형광단을 포함하는 치료제 또는 영상화제를 투여한 이후에 사용될 수 있으며, 이는 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 안구내 투여, 동맥내 투여, 복막 투여, 종양내 투여, 피내 투여, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 양태에서, 이미징은, 조직 이미징, 생체외 이미징, 수술중 이미징, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 양태에서, 샘플은 생체내 샘플, 계내 샘플, 생체외 샘플, 또는 수술중 샘플 내에 있다. 추가 양태에서, 샘플은 기관, 기관 하부구조, 조직, 종양, 또는 세포이다. 일부 양태에서, 샘플은 자가형광성이다. 일부 양태에서, 샘플의 자가형광은 종양 또는 악성에 존재하는 안구 형광단, 트립토판, 또는 단백질을 포함한다. 일부 양태에서, 이 방법은 혈관 흐름 또는 혈관 개방을 시각화하는데 이용된다.

일부 양태에서, 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조는 혈관, 림프 혈관계, 신경 혈관계 또는 CNS 구조를 포함한다. 일부 양태에서, 이미징은, 혈관 조영, 동맥 조영, 림프 조영, 또는 담관 조영이다. 일부 양태에서, 이미징은 혈관 이상, 혈관 기형, 혈관 병변, 기관 또는 기관 하부구조, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 검출하는 것을 포함한다. 일부 양태에서, 혈관 이상, 혈관 기형, 또는 혈관 병변은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 조합이다. 일부 양태에서, 기관 또는 기관 하부구조는 뇌, 심장, 폐, 신장, 간, 또는 췌장이다. 추가 양태에서, 방법은 피험체에 대해 수술을 수행하는 단계를 더 포함한다. 일부 양태에서, 수술은 혈관 성형, 심혈관 수술, 동맥류 수복, 판막 대체, 동맥류 수술, 동정맥 기형 또는 해면 기형, 정맥 기형 수술, 림프 기형 수술, 모세혈관 확장 수술, 혼합 혈관 기형 수술, 또는 척추 경막 동정맥루 수술, 수복 또는 우회, 동맥 우회, 기관 이식, 성형 수술, 눈 수술, 생식계 수술, 스텐트 삽입 또는 대체, 플라크 절제, 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포 제거, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 양태에서, 이미징은, 수술 후의 피험체의 혈관 이상, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조, 또는 세포를 이미징하는 단계를 포함한다. 추가 양태에서, 방법은 피험체에게서 암을 치료하는 단계를 더 포함한다.

일부 양태에서, 본 방법은 두개내 CNS 혈관 결함, 척추 CNS 혈관 결함, 말초 혈관 결함의 수복; 비정상적 혈관성 조직의 제거; 눈 이미징 및 수복; 문합; 재건 또는 성형 수술; 죽상경화증에서의 플라크 절제 또는 치료 또는 재협착; 신경, 신장, 갑상선, 부갑상선, 간 분절, 또는 요관과 같은 생체 기관 또는 구조의 (선택적 절제를 포함하는) 수복 또는 절제, (선택적 보존을 포함하는) 보존; 수술 동안의 식별 및 관리(때때로 보존, 때때로 선택적 절제); 사지에서의 허혈의 진단 및 치료; 또는 만성 상처의 치료를 더 포함한다. 일부 양태에서, 두개내 혈관 결함 및/또는 척추 혈관 결함은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형 또는 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 양태에서, 말초 혈관 결함은, 동맥류, 관상 동맥 우회, 또 다른 혈관 우회, 해면 기형, 동정맥 기형, 정맥 기형, 림프 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 양태에서, 비정상적 혈관성 조직은 자궁내막증 또는 종양을 포함한다.

예를 들어, 형광 혈관 조영은 뇌 및 척수에서의 특정 신경 수술 절차 동안 유용하다. 혈관 병변, 혈관 기형, 혈관 이상, 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 또는 척추 경막 동정맥루 등과 같은 혈관 결함의 수복은, 결함 아키텍처의 이미징, 수복 이전에 결함이 성공적으로 격리되었다는 확인, 및 수복된 혈관이 적합한 혈류 및 개방을 복구했다는 확인을 요구한다. 혈관 개방은 이들 조직으로의 검출되지 않은 출혈로부터 발생할 수 있는 신경학적 손상 또는 사망을 피하기 위해 CNS에서 특히 중요하다. 본원에 설명되는 시스템 및 방법을 포함하는 신경 수술 현미경, 신경 내시경, 혈관내 내시경, 및 로봇 수술 시스템 모두가 이 설정에서 사용될 수 있다. 뇌하수체 선종과 같은 CNS 종양의 제거는 치료의 안전성 및 효능을 개선하기 위해 형광 혈관 조영이 적용될 수 있는 또 다른 환경이다. 종양에 대한 혈관 유동의 시각화 및 잔류 출혈 없이 종양이 제거되었다는 검증은 둘 모두 이 기술에 대한 중요한 용도이다.

형광 혈관 조영, 담관 조영, 림프 조영 등은 다양한 외과적 중재의 지원에 유용하다. 본원에 설명된 시스템 및 방법은, 혈류 및 혈관 개방의 시각화를 위해, 동맥류 수복, 판막 대체, 동정맥 기형, 해면 기형 또는 정맥 기형, 림프 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 또는 척추 경막 동정맥루, 수복 또는 우회, 동맥 우회 등을 포함한, 다양한 심혈관 수술에서 이용될 수 있다. 본원에 설명된 시스템 및 방법은 혈관 맵핑을 위해 그리고 조직 관류의 평가를 위해 성형 수술, 외상 수술, 재건 수술 등에 사용될 수 있다. 조직 관류는, 예를 들어 대장암 수술 또는 식도절제술 이후의 위장관의 문합 및 플랩 재구성에서 특히 중요하며, 그 이유는 이러한 수술 이후의 조직 허혈이 조직의 손실 및 이식 실패 또는 누설성 문합을 초래할 수 있기 때문이다. 본원에 설명된 시스템 및 방법을 사용하는 형광 림프 조영은, 예를 들어, 림프부종를 치료하기 위한 림프 배액의 경로변경을 지원하기 위해, 림프 혈관의 흐름을 입증하는 데 유용하다.

본원에 설명된 시스템 및 방법은 다양한 수술 절차에서의 기관 또는 기관 분절의 시각화에 유용하다. 간 분절은 부분적 간절제술 동안 동맥내 염료 주입 이후에 이미징될 수 있다. 관류 및 담즙 생산이 부분 또는 전체 간 이식 이후에 평가될 수 있다. 간암 또는 전이의 절제를 포함하는 다른 간담도 수술들도 혈관 조영 또는 담관 조영에 의해 지원된다. 신장과 부신 사이의 대비는 신장 여과를 통해 세정되는 형광 염료 또는 접합체를 사용하여 달성될 수 있다. 이 절차는, 예를 들어, 부신의 제거 동안 신장 손상을 피하기 위해, 신장으로부터 부신을 구별하는 것을 도울 수 있다. 요관은 또한 이들 방법을 이용하여 식별되어 요로-복부 수술 동안에 이들에 대한 손상을 피할 수 있다. 이러한 방법을 이용하여 자궁내막증 또는 종양과 같은 비정상적 혈관성 조직이 식별되고 제거될 수 있다.

신경에 특이적으로 결합하는 표적화 모이어티와 결합되어, 본원에 설명된 형광 이미징 시스템 및 방법은 손상을 피하기 위해 수술 동안 신경을 시각화하는데 사용될 수 있다. 이는, 특히, 신경에 대한 손상이 상당한 이환율을 초래할 수 있는, 고도 신경 발달 영역에서의 수술 동안 중요하다. 예는 안면 신경, 교감 신경, 및 해면 신경을 포함한다. 예를 들어, 해면 신경은 음경 및 음핵 발기에 중요하고, 따라서 발기 기능에 중요하다. 또한, 혈관 손상 및 질환은 혈관 및 혈류에 영향을 미친다. 예를 들어, 영향받는 해면 신경 또는 음경으로의 감소된 혈류는 발기 부전을 야기할 수 있다. 또한, 음경의 해면 신경은 전립선암 수술 동안 빈번하게 손상된다. 혈관 재건 수술은 발기 부전(ED)을 가진 남자를 돕기 위해 음경으로의 혈류를 개선하는 하나의 방법이다.

비정상적인 혈관 조직에 특별히 결합하거나 축적되는 표적화 모이어티와 결합되어, 본원에 설명되는 형광 이미징 시스템 및 방법은 수술 동안 혈관 이상을 식별하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 해면종은 뇌 및 척수에서 일반적으로 발견되는 비정상 혈관의 군집이다. 이들은 때때로 해면 맥관종, 해면 혈관종, 또는 뇌 해면 기형(CCM)으로 알려져 있다. 전형적인 해면종은 산딸기 같이 보인다. 환자가 난치성 발작, 진행성 신경학적 악화, 뇌의 기능적으로 중요하지 않은 영역에서의 1회의 심각한 출혈, 또는 중요 뇌에서의 적어도 2회 심각한 출혈과 같은 심각한 증상을 경험는 경우, 해면종은 미세수술 절제 또는 정위적 방사선 수술에 의해 치료된다. 본원에서의 시스템 및 방법은 수술을 통하는 것을 포함하여, 해면 기형, 해면 맥관종, 해면 혈관종, 또는 뇌 해면 기형(CCM)을 검출, 이미징 및 치료하는데 사용될 수 있다.

유사하게, 본원에서의 시스템 및 방법은 수술을 통하는 것을 포함하여 동정맥 기형을 검출하고, 이미징하고, 치료하기 위해 사용될 수 있다. 동정맥 기형(AVM)은 정상 혈류 및 산소 순환을 방해하는, 동맥과 정맥을 연결하는 혈관의 비정상적인 엉킴이다. 동맥은 심장으로부터 뇌로 산소-풍부 혈액을 취하는 것을 담당한다. 정맥은 산소-고갈 혈액을 다시 폐 및 심장으로 운반한다. AVM 치료는 때때로 수술, 색전 및 방사선을 포함하는 치료의 조합을 필요로 한다.

안과 혈관계의 분열은 당뇨병, 녹내장, 또는 수삭 증후군과 같은 질환의 결과로서, 외상에 대해 이차적으로, 또는 자발적으로 발생한다. 본원에 설명된 시스템 및 방법은 진단 및 치료 표적화 및/또는 이러한 분열의 모니터링에 유용하다. 이들은 황반 부종, 황반 허혈, 연령 관련 황반 변성, 망막 눈물, 망막 변성, 망막 동맥 폐색, 망막 정맥 폐색 등을 포함할 수 있다. 눈 내의 종양의 치료는 종종 화학요법제의 안구내 주입을 필요로 하며, 이는 눈 내의 또는 주변의 정상 구조에 대한 손상을 최소화하면서 종양에 대한 정확한 전달을 보장하기 위해 주의 깊은 모니터링을 필요로 한다. 일부 경우에, 토포테칸과 같은 화학요법제의 내인성 형광이 모니터링될 수 있다. 다른 경우에, 트레이서 염료를 화학요법제와 함께 투여하여 이미징을 용이하게 할 수 있다.

특정 유형의 암, 예컨대 머리 및 목 암 또는 사지의 육종은 초선택적 동맥내 화학요법을 이용하여 치료될 수 있다. 이 방법은 예후 및 예비 정상 기관 기능을 개선할 수 있지만, 암 조직에 혈액을 공급하는 혈관의 정밀한 식별을 필요로 한다. 본원에 설명된 시스템 및 방법은 화학요법의 투여 이전에 적합한 동맥의 형광 이미징 및 식별에 유용하다.

이러한 시스템은 죽상경화증과 같은 심혈관 질환에서의 진단 및 치료 모니터링을 위한 혈관내 이미징에 유용할 수 있다. 루멘 치수, 플라크 부담, 리모델링, 지질 성분, 캡 두께, 신생 혈관, 및 염증과 같은 특징의 검사가 플라크 불안정성을 진단하는 데 사용되고; 다른 기술과 조합된 형광 이미징은 이러한 평가를 개선할 수 있다. 스텐트 배치에 이어, 형광 혈관 조영이 혈관 재협착을 검출하는데 이용될 수 있다.

본원에 설명된 시스템 및 방법은 조직 관류의 비-침습성 진단 및 모니터링, 예를 들어 만성 상처 또는 팔다리/사지 허혈에서 유용하다.

본원에 설명된 시스템 및 방법은 미세 혈관계 이미징에 유용하다. 예를 들어, 옥시헤모글로빈 및 데옥시헤모글로빈은 미세 혈관계 이미징에서 내인성 조영제의 역할을 할 수 있는 순차적인 2-컬러, 2-광자 흡수 특성을 갖는다. 감응 변조 전달 기법을 사용하여, 본원에 설명되는 시스템 및 방법은, 형광단 또는 다른 검출가능한 화합물을 사용하는 라벨링을 사용하거나 사용하지 않고, 마이크로미터 해상도로 적혈구에서의 헤모글로빈을 이미징할 수 있다.

본원에 설명된 시스템 및 방법은 표면 혈관의 적외선 및 근적외선 이미징을 수반하는 검출 및 방법을 포함하여, 근적외선 스펙트럼에서의 개선된 대비로, 피하 혈관계를 식별하기 위해 멀티스펙트럼 이미지를 사용할 수 있다.

본원에 설명되는 시스템 및 방법은 혈관 조영 및 관상 카테터 삽입에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 관상 혈관 조영은 심장의 혈관을 보기 위해 이미징을 사용하는 절차이다. 테스트는 일반적으로 심장으로 가는 혈류의 임의의 제한을 시각화하기 위해 행해진다. 관상 혈관 조영은 심장(heart 또는 cardiac) 카테터 삽입으로 알려진 일반적인 절차 그룹의 일부이다. 심장 카테터 삽입 절차는 심장 및 혈관 상태를 진단하고 치료하는 둘 모두를 수행할 수 있다. 심장 상태의 진단을 도울 수 있는 관상 혈관 조영은 가장 흔한 유형의 심장 카테터 삽입 절차이다. 유사하게, 본원에 설명되는 이러한 시스템 및 방법은 림프, 뇌 혈관계, 기관 혈관계, 동맥, 모세관, 정맥 등을 포함하는 다른 혈관계에 적용될 수 있다.

본원에 설명된 시스템 및 방법은, 예를 들어, 종양과 연관된 혈관형성(즉, 새로운 혈관의 형성)을 검출 및 이미징하기 위해 암을 이미징 및 검출하는데 이용될 수 있다.

본원에 설명되는 시스템 및 방법은 혈관 유래 종양을 진단, 이미징 및 검출하고, 수술을 통한 그의 치료를 돕고, 모니터링을 통해 환자의 건강을 개선하는 데 사용될 수 있다. 혈관 종양은 양성 또는 악성일 수 있다. 양성 종양은 혈액이나 림프액으로 채워진 인식가능한 혈관 채널을 형성한다. 악성 종양은 일반적으로 잘 형성된 혈관 채널 없이 더 고체이고 세포성이다. 유사하게, 본원에 설명되는 이러한 시스템 및 방법은 림프, 뇌 혈관계, 기관 혈관계, 동맥, 모세관, 정맥 등을 포함하는 다른 혈관계에 적용될 수 있다. 예시적인 혈관 유래 종양은 혈관종, 림프관종, 혈관육종을 포함하는 내피 세포의 종양, 또는 사구 종양 또는 혈관주위세포종을 포함하는 혈관을 지지하거나 둘러싸는 세포의 종양을 포함한다.

본원에 설명되는 시스템 및 방법은 심장 판막 수술, 및 수술을 통한 치료를 포함하는 심장 수술의 결과를 진단, 이미징, 모니터링 및 결정하고, 모니터링을 통해 환자의 건강을 개선하는 데 사용될 수 있다.

일부 응용에서, 본원에 개시되는 시스템 및 방법은 조영제 또는 영상화제 자체로서 형광 염료 또는 다른 형광제를 투여하거나 투여하지 않고서 조직 내의 고유 형광 또는 자가형광을 진단, 이미징 및 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 단백질 내의, 주로 트립토판으로부터 유래된 내인성 단백질 형광(λ~ 280 nm, λEM~ 350 nm뿐만 아니라 다른 방향족 아미노산 티로신 및 페닐알라닌은, 예를 들어 무-라벨 포스터 공명 에너지 전달(FRET) 기술에서 본원의 시스템 및 방법과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 파장 및 강도의 관점에서, 트립토판 형광은 형광 소광(fluorescence quenching)에 더하여 단백질 입체형태적 변화를 연구하기 위해 적용된 그의(또는 단백질의) 국소 환경에 의해 강하게 영향을 받는다. 내인성 FRET는 천연 단백질의 실시간 검출을 위해 각각 FRET 공여자 및 수용체로서 표적-특이적 형광 프로브와 함께 트립토판의 고유 형광을 이용한다. 예를 들어, 인간의 눈 수정체의 광학 축을 따라 측정된 형광 강도 프로파일은 수정체 핵소체에서의 증가된 광학 밀도에 따라 수정체 중심을 향한 형광 PTM(post-translational modification)의 농도의 증가를 나타내는 연령 관련 핵 백내장과 상관될 수 있다. 본원의 이미징 시스템 및 방법은 세포 환경에 대한 교란이 거의 없는 PTM의 시공간 정보를 제공할 수 있다. "유리" Trp 유도체인 히드록시트립토판(OH-Trp), N-포르밀키누레닌(NFK), 키누레닌(Kyn), 히드록시키누레닌(OH-Kyn) 및 그의 잔여물의 형광 수명 사이의 상당한 차이가 측정되어 눈의 질병을 이미징, 모니터링 및 진단하는데 이용될 수 있다. 또한, 안저 자가형광(fundus autofluorescence, FAF)은 망막 색소 상피에서 우세한 안구 형광단인 리포푸신의 밀도 맵을 제공하기 위해 임상 실시에서 사용되는 비-침습성 망막 이미징 방식이다. 본원에서의 이미징 시스템 및 방법은 연령 관련 황반 변성, 황반 이영양, 망막염 색막, 백색 점 증후군, 망막 약물 독성, 및 다양한 다른 망막 장애를 포함하는 다양한 망막 질환을 평가, 이미징, 진단, 및 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 자가형광은 악성 변환과 연관된 변화를 겪은 조직 내의 내인성 형광단에 의존한다. 이 변화(악성)는 자가형광의 스펙트럼 프로파일 및 강도의 변경으로서 검출될 수 있다. 결과적으로, 본원에 설명된 시스템 및 방법을 이용하여 종양의 자가형광이 검출될 수 있고, 이에 의해 본원의 시스템 및 방법은 다양한 암을 이미징하고, 진단하고, 모니터링하는 데에 유용하다. 예를 들어, 방광암은 자가형광을 발하는 예시적인 암이다. 220 내지 500 nm에서 변화하는 형광 여기 파장을 사용하여 조직 자가형광을 유도하였고, 방출 스펙트럼은 280-700 nm 범위에서 측정될 수 있다. 이들 스펙트럼은 조합되어 2차원 형광 여기-방출 행렬(EEM)을 구성한다. 정상 및 종양 방광 조직 사이에서 관찰된 EEM의 형광 강도의 상당한 변화는 질병을 나타내고, 가장 뚜렷한 차이는 280 및 330 nm의 여기 파장에 있다. 조영제, 형광 영상화제, 또는 표적-특이적 형광 작용제의 추가는 다양한 응용분야의 내인성 조직 자가형광 및 조직 자가형광의 검출, 이미징, 진단, 및 모니터링에서의 시스템 및 방법의 적용을 추가로 예시하는 데 사용될 수 있다.

표 2는 본원의 시스템 및 방법과 함께 사용하기 위한 표시 및 적용가능한 기관 혈관계의 예시적인 실시예의 정보를 보여준다.

용어 및 정의

다양한 실시예를 비교하기 위해, 이러한 실시예의 특정 양태 및 이점이 설명된다. 반드시 모든 이러한 양태 또는 이점이 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어, 다양한 실시예는 본원에 또한 교시되거나 제안될 수 있는 바와 같은 다른 양태 또는 이점을 반드시 달성하지 않고도 본원에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 이점의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 수행될 수 있다.

본원에서 사용될 때, A 및/또는 B는 A 또는 B 중 하나 이상, 및 A 및 B와 같은 이들의 조합을 포함한다. "제1", "제2", "제3" 등의 용어들이 다양한 요소, 컴포넌트, 영역 및/또는 섹션을 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소, 컴포넌트, 영역 및/또는 섹션은 이러한 용어들에 의해 제한되지 않아야 한다는 점이 이해될 것이다. 이들 용어는 단지 하나의 요소, 컴포넌트, 영역 또는 섹션을 다른 요소, 컴포넌트, 영역 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 후술되는 제1 요소, 컴포넌트, 영역, 또는 섹션은 본 개시의 교시내용으로부터 벗어나지 않으면서, 제2 요소, 컴포넌트, 영역, 또는 섹션으로 칭해질 수 있다.

본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 개시를 한정하는 것을 의도하지 않는다. 본원에서 사용될 때, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는, 문맥이 명확하게 달리 나타나지 않는 한, 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도된다. 용어들 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)", 또는 "포함한다(includes)" 및/또는 "포함하는 (including)"은, 본 명세서에서 사용될 때, 언급된 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가로 이해될 것이다.

본 명세서 및 청구항에서 사용되는 바와 같이, 달리 언급되지 않는 한, "약", 및 "대략", 또는 "실질적으로"라는 용어는 실시예에 따른 수치 값의 +/- 0.1%, +/- 1%, +/- 2%, +/- 3%, +/- 4%, +/- 5%, +/- 6%, +/- 7%, +/- 8%, +/- 9%, +/- 10%, +/- 11%, +/- 12%, +/- 14%, +/- 15%, 또는 +/- 20% 이하의 변형을 지칭한다. 비제한적인 예로서, 약 100 미터는 실시예에 따라 95 미터 내지 105 미터(100 미터의 +/- 5%임), 90 미터 내지 110 미터(100 미터의 +/- 10%임), 또는 85 미터 내지 115 미터(100 미터의 +/- 15%임)의 범위를 나타낸다.

본원에서 사용될 때, "LP"는 장파장 통과 필터를 지칭한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, LP 필터는 전이 파장보다 더 긴 파장을 투과시키고 전이 파장보다 더 짧은 파장의 범위를 반사시킨다.

본원에서 사용될 때, "SP"란 단파장 통과 필터를 지칭한다. 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같이, SP 필터는 전이 파장보다 더 짧은 파장을 투과시키고 전이 파장보다 더 긴 파장의 범위를 반사시킨다.

본원에서 사용될 때, "적외선"은 IR-A(약 800-1400 nm), IR-B(약 1400 nm-3 ㎛) 및 IR-C(약 3 ㎛-1 mm) 범위 내의 광 파장, 및 700 nm 내지 3000 nm의 근적외선(NIR) 스펙트럼을 포함하는 적외선 스펙트럼 내의 임의의 광을 의미한다. 일반적으로, NIR 또는 IR 광은 약 750 nm 내지 3000 nm의 광 파장을 포함하는 적외선 스펙트럼의 광을 포함한다.

본원에서 사용될 때, "가시"는 전형적으로 약 300 nm 내지 750 nm의 광 파장을 포함하는 인간 가시 스펙트럼 내의 임의의 광을 의미한다. 가시는 또한 직접 보여지는지 또는 현미경 또는 다른 광학 기기와 같은 기기를 통해 보여지는지 여부에 관계없이 일반적으로 인간의 눈이 보는 어떤 것을 묘사하는 데 사용된다.

본원에서 사용될 때, "동축"이란, 2개 이상의 광 빔 경로가 적합한 공차 내에서 서로 실질적으로 중첩하거나 실질적으로 평행하다는 것을 의미한다. 즉, 여기에 사용되는 광의 원뿔이 따르는 축은 이미징 축을 따라 연장된다.

본원에서 사용될 때, "핫 미러(hot mirror)", "단파장 통과 이색 필터(shortpass dichroic filter)", 및 "단파장 통과 이색 미러(shortpass dichroic mirror)"는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 바와 같은 의미를 갖는다.

본원에서 사용될 때, "콜드 미러", "장파장 통과 유전체 필터", 및 "장파장 통과 이색 미러"는 본원에서 사용될 때 본 기술 분야의 통상의 기술자가 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다.

본원에서 사용될 때, "유전체 필터" 및 "유전체 미러"는 본원에서 사용될 때 동일한 물리적 요소를 지칭할 수 있다. "유전체 필터"는 선택적 투과를 위한 디바이스를 지칭할 수 있다. "유전체 필터"는 선택적 반사를 위한 디바이스를 지칭할 수 있다.

본원에서 사용될 때, "필터" 및 "미러"는 본원에서 사용될 때 동일한 물리적 요소를 지칭할 수 있다.

달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

바람직한 실시예가 본원에 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이러한 실시예가 단지 예로서 제공된다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이제, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다수의 변형, 변경 및 대안을 안출할 수 있을 것이다. 본원에 설명된 실시예에 대한 다양한 대안이 실제로 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본원에 설명된 실시예의 다수의 상이한 조합이 가능하며, 이러한 조합은 본 개시의 일부로 고려된다. 또한, 본원에서의 임의의 하나의 실시예와 관련하여 논의된 모든 특징이 본원에서의 다른 실시예에서 사용하기 위해 쉽게 적응될 수 있다. 다음의 청구항은 본 개시의 범위를 정의하고, 이러한 청구항 및 그의 등가물의 범위 내의 방법 및 구조가 이에 의해 커버되는 것으로 의도된다.

예

다음의 예시적인 예는 본원에 설명된 소프트웨어 애플리케이션, 시스템, 및 방법의 대표적인 실시예이고, 어떤 식으로든 제한을 의도하지는 않는다.

예 1 . 소아과 뇌 종양 절제 동안의 시스템의 사용

이 예는 소아과 뇌 종양의 외과적 절제 동안 토줄레리스티드 형광의 동축 조명 및 시각화를 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 형광 이미징을 사용하여 암을 검출하기 위해 뇌 조직을 이미징하는 데 사용되었다. 피험체로부터 암을 제거하기 위해 수술을 수행하였다.

피험체 T613은 후두와(posterior fossa)/뇌간(brain stem)에서 등급 4 ATRT(Atypical Teratoid Rhabdoid Tumor)로 진단되었다. 펩티드-형광단 검출가능한 작용제(15 mg/m2 용량)인 토줄레리스티드를 수술 시작 약 13.5시간 전에 정맥내(IV) 볼러스 주입에 의해 제공하였다. 이미징 시스템은 수술의 시작 이전에 Zeiss Pentero 수술 현미경에 부착되었고, 현미경 헤드 및 암과 이미징 시스템 및 근위 이미징 케이블은 현미경 제조자의 표준 살균 드레이프에 봉입되었다. 드레이프의 커버 유리는 이미징 시스템의 하단 윈도우 조리개 위에 고정되었다.

종양이 노출된 후, 이미징 플랫폼이 초기화되고 연속적으로 사용되었다. 이미징 플랫폼은, 수술 현미경의 접안경을 통해 가시 광에서 수술 부위를 관찰하는 것과 동시에, 외과의사가 이미징 스테이션 디스플레이 상에서 개별적으로 그리고 함께 형광 및 가시 이미징을 관찰할 수 있게 하였다. 외과의사는 이미징 시스템이 눈에 띄지 않고 사용하기 쉽고, 그 사용이 수술적 일상적인 실행에 부담을 주거나 방해하지 않았다는 것을 주목했다. 또한, 이미징 플랫폼의 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경을 재배치할 필요가 없었고, 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 현미경의 접안경을 통한 수술 영역의 정상 이미징을 허용하며, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시켰다.

종양 절제의 기간 동안 비디오가 캡처되었고, 노출된 종양의 정화상이 캡처되었다. 토줄레리스티드 형광이 노출된 종양에서 계내에서 관찰되었다. 도 15a 내지 도 15f는 이미징 시스템을 사용한 종양의 근적외선(NIR) 형광 이미지(도 15b 및 도 15e) 및 백색 광 또는 가시 광 스펙트럼 조명으로 오버레이된 NIR 또는 IR 형광을 갖는 오버레이 이미지(도 15c 및 도 15f)를 갖는 종양 절제로부터 취해진 이미지를 도시한다. 종양은 NIR 또는 IR 형광 이미지에서 그리고 오버레이 이미지에서 밝은 청색-녹색 덩어리(102)로서 외과의사에게 보여진 반면(그레이-스케일에서 밝은 백색 덩어리로서 보여짐), 비-종양 뇌 조직은 형광 이미지에서 어떠한 형광도 보여주지 않았고(도 15b 및 도 15e), 가시 영역에서 정상으로 보인다(도 15a 및 도 15d). 그리고, 오버레이 이미지는 NIR 또는 IR 형광 이미지 내의 종양 질량보다 더 어둡게 보였고, 이는 비-종양 또는 정상 뇌 조직에서 식별 가능한 배경 형광이 없음을 나타낸다. 오버레이 이미지에서, 정상 뇌 조직은, 도시된 바와 같이 종양의 가시 광 이미지와 같이 정상 가시 광 또는 백색 광 하에서처럼 적색으로 보였다(도 15c 및 도 15f). 외과의사는 종양 조직만이 형광성을 보였다는 것을 주목하였다. 외과의사는 또한 정상 가시 광 하에서, "정상 조직으로부터 종양을 구별하는 것이 다소 어려웠지만", 이미징 시스템을 사용하는 NIR 또는 IR 형광을 이용하면, "종양과 정상 조직 형광 사이의 매우 양호한 구별"이 있었음을 주목하였다. 형광 조직 샘플이 입증되었고 조직병리학에 의해 생존가능한 종양인 것으로 확인되었다.

이 경우는 이미징 시스템이 정상 수술 흐름을 방해하지 않고, 가시 광 및 NIR 또는 IR 형광의 이미지 및 비디오를 캡처하기 위해 수술중 환경에서 연속적으로 사용될 수 있다는 것을 입증하였다. 데이터는 동축 조명 및 이미징 시스템이 외과의사가 수술 동안 종양 조직 내의 형광을 시각화하고 정밀하게 국소화하고 이 정보를 사용하여 절제 동안 종양 조직을 제거할 수 있게 한다는 것을 추가로 입증하였다.

예 2 . 오버레이 이미지를 생성하는 예- 제1 및 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 제1 예

이 예는 오버레이된 이미지를 형성하는 방법의 아래의 표 2에 따라 제공되고, 여기서, 기본 수량(N+1)은 3이고, N=2이고, V=0이다.

표 2

NIR 또는 IR 프레임(NIR1, NIR2, NIR3)은 이전의 가시 프레임(VIS1)을 감산함으로써 보정되어 다음과 같은 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 산출한다: NIR1-VIS1; NIR2-VIS1; 및 NIR3-VIS1. N=2이므로, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 처음 3개의 보정된 NIR 또는 IR 프레임의 합에 의해 생성되고, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 = (NIR1-VIS1) + (NIR2-VIS1) + (NIR3-VIS1)이다. 그 후, V=0이므로, 제1 VIS 이미지는 VIS1과 동일하다. 따라서, 제1 NIR 이미지 및 제1 VIS 이미지가 오버레이된다.

제2 오버레이된 이미지를 형성하기 위해, NIR4, NIR5, 및 NIR 6 프레임은 보정 프레임으로서 VIS2 프레임을 감산함으로써 보정되고, 여기서, 제2 NIR 또는 IR 이미지 = (NIR4-VIS2) + (NIR5-VIS2) + (NIR6-VIS2)이다. 제2 VIS 이미지는 VIS2이고, 그 후 제2 NIR 또는 IR 이미지 및 제2 VIS 이미지가 오버레이되어 제2 오버레이된 이미지를 형성한다. 이 예는 동일한 시퀀스로부터의 VIS 프레임의 감산에 의한 시퀀스 내의 NIR 또는 IR 프레임의 보정을 나타낸다.

본원에 설명된 시퀀스는 이미징 프로세스 전반에 걸쳐 연속해서 획득되는 것으로 이해된다. 또한, 시퀀스 내의 제1 프레임은 NIR 프레임 또는 VIS 프레임일 수 있고, 하나 이상의 VIS 프레임은 이들 개념을 적용함으로써 시퀀스 내에 임의의 순서로 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 양태가 도 30 내지 도 37에 예시되고 본원에 설명된다.

예 3 . 오버레이 이미지를 생성하는 예- 제1 및 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 제2 예

이 예에서, 오버레이된 이미지를 형성하는 방법이 아래의 표 3에 따라 제공되고, 여기서, 기본 수량(N+1)은 2이고, N=1이고, V=1이다.

표 3

NIR 또는 IR 프레임(NIR1, NIR2)은 다음 시퀀스(VIS2)로부터 후속하는 가시 프레임을 감산함으로써 보정되어 다음과 같은 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 산출한다: NIR1-VIS2; NIR2-VIS2. N=1이므로, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 처음 2개의 보정된 NIR 또는 IR 프레임의 합에 의해 생성되고, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 = (NIR1-VIS2) + (NIR2-VIS2)이다. V=1이므로, 제1 VIS 이미지는 VIS1+VIS2와 같다. 그 후, 제1 NIR 또는 IR 이미지와 제1 VIS 이미지가 오버레이된다.

제2 오버레이된 이미지를 형성하기 위해, NIR 또는 IR 프레임(NIR3, NIR4)은 후속 시퀀스(VIS3)로부터 가시 프레임을 감산함으로써 보정되고, 여기서, 제2 NIR 또는 IR 이미지 = (NIR3-VIS3) + (NIR4-VIS3)이다. VIS2와 VIS3을 가산함으로써 제2 VIS 이미지가 형성되고, 그 후 제2 NIR 또는 IR 이미지와 제2 VIS 이미지가 오버레이되어 제2 오버레이된 이미지를 형성한다. 이 예는 후속 시퀀스로부터의 VIS 프레임의 감산에 의한 시퀀스 내의 NIR 또는 IR 프레임의 보정을 나타낸다. 본원에 설명되는 시퀀스는 이미징 프로세스 전반에서 연속체 내에서 획득된다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 시퀀스 내의 제1 프레임은 NIR 프레임 또는 VIS 프레임일 수 있고, 하나 이상의 VIS 프레임은 이들 개념을 적용함으로써 시퀀스 내에 임의의 순서로 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 양태가 도 30 내지 도 37에 예시되고 본원에 설명된다.

예 4 . 오버레이 이미지를 생성하는 예- 제1 및 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 제3 예

이 예에서, 오버레이된 이미지를 형성하는 방법이 아래의 표 3에 따라 제공되고, 여기서, 기본 수량은 2이고, N=2이고, V=2이다.

표 3

NIR 또는 IR 프레임(NIR1, NIR2, NIR3)은 최근접 보정 VIS 프레임을 감산함으로써 보정되어 다음의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 산출한다: NIR1 -VIS1; NIR2-VIS2; 및 NIR3-VIS2. N=2이므로, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 처음 3개의 보정된 NIR 또는 IR 프레임의 합에 의해 생성되고, 제1 NIR 또는 IR 이미지는 = (NIR1-VIS1) + (NIR2-VIS2) + (NIR3-VIS2)이다. V=2이므로, 제1 VIS 이미지는 VIS1+VIS2와 같다. 그 후, 제1 NIR 또는 IR 이미지와 제1 VIS 이미지가 오버레이된다. 이 예는 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 이웃인 VIS 프레임의 감산에 의한 NIR 또는 IR 프레임의 보정을 나타낸다. NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 이웃인 감산된 VIS 프레임은 그것이 감산되는 NIR 또는 IR 프레임에 이전, 현재(즉, 동일) 또는 후속(즉, 미래) 시퀀스일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본원에 설명된 시퀀스는 이미징 프로세스 전반에 걸쳐 연속해서 획득된다는 것을 이해할 것이다. 또한, 시퀀스 내의 제1 프레임은 NIR 프레임 또는 VIS 프레임일 수 있고, 하나 이상의 VIS 프레임은 이들 개념을 적용함으로써 시퀀스 내에 임의의 순서로 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 양태가 도 30 내지 도 37에 예시되고 본원에 설명된다.

예 5 . CNS 혈관 결함의 수복에서 혈관 조영술을 위한 시스템의 사용

이 예는 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 포함하는 임의의 조영제 또는 영상화제를 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는, 피험체의 혈관 결함(예를 들어, 동정맥 기형, 해면 기형, 두개내 동맥류)의 이미징, 검출, 모니터링, 진단 또는 치료를 위한 본원의 이미징 시스템 및 방법을 이용하는 것을 설명한다. 작용제를 피험체에게 투여한다. 피험체는 인간 또는 동물이고 혈관 결함을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 신경 수술 수술 현미경, 신경 내시경, 혈관 내시경과 함께 이미징 시스템을 사용하여 또는 개방 이미징 시스템으로서 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 적합한 이미징 시스템의 선택은 외과의사에 의해 이루어지며, 수술 접근법뿐만 아니라 혈관 결함의 크기 및 위치에 의존한다. 외과의사는 결함을 노출시키고, 이미징 시스템은 초기화되어 연속적으로 사용된다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없고 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하고, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 6 . 혈액 또는 림프에서의 혈관 조영 및 동맥 조영을 위한 시스템의 사용

이 예는 피험체 내의 혈액 또는 림프의 동축 조명 및 시각화를 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은, 질병의 치료를 이미징, 모니터링, 진단, 또는 가이드하기 위해 혈관 또는 림프관을 이미징하는데 이용된다. 수술은 폐색을 제거하거나 우회하고, 혈관 결함을 수복하고, 림프부종을 치료하기 위해 순환계로의 림프 배액을 제공하거나, 또는 피험체로부터 암 또는 자궁내막증과 같은 다른 비정상 조직을 제거하기 위해 수행된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고, 제거 또는 우회를 필요로 하는 폐색, 또는 제거를 필요로 하는 종양 또는 다른 비정상 조직을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 피내, 또는 종양내 주입이다. 투여 시에, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포, 림프 조직 및 그의 세포, 종양 또는 다른 비정상적인 혈관계를 목표로 하거나, 혈액 또는 림프 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 신경 수술 수술 현미경, 신경 내시경, 혈관 내시경, 내시경, 흉강경, 망원경, 로봇 수술 시스템, 다른 수술 현미경과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 적합한 이미징 시스템의 선택은 외과의사에 의해 이루어지고 수술 접근법에 의존한다. 외과의사는 폐색, 암, 또는 다른 조직을 노출시키고, 이미징 시스템은 초기화되고 연속적으로 사용된다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없고 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하고, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 7 . 눈에서의 혈관 조영을 위한 시스템의 사용

이 예는 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 포함하는 임의의 조영제 또는 영상화제를 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는, 피험체의 안구 구조(예를 들어, 당뇨병성 황반 부종, 당뇨병성 황반 허혈, 당뇨병성 망막병증, 황반 변성, 망막 동맥 폐색, 망막 정맥 폐색, 수삭 증후군, 녹내장, 망막 탈착)의 질병, 부상 또는 기형의 이미징, 검출, 모니터링, 진단 또는 치료를 위해 본원의 이미징 시스템 및 방법을 이용하는 것을 설명한다. 작용제를 피험체에게 투여한다. 피험체는 인간 또는 동물이고 안구 구조의 질병, 부상, 또는 기형을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 안구내, 국소, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 검안경, 망막 또는 안저 카메라 시스템, OCT(optical coherence tomography) 시스템, 수술 현미경, 또는 다른 안과 이미징 시스템과 함께, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 맥락막의 안과 혈관 조영은 유사하게 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법을 이용할 수 있다. 이미징 시스템은 조작자가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하여 형광 이미징과 함께 눈 구조의 컬러 이미징을 제공하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없으며, 이는 수술 또는 진단 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 8 . 수술에서의 관류 이미징을 위한 시스템의 사용

이 예는 피험체 내의 조직 관류의 동축 조명 및 시각화를 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 결합된 조직의 치유를 촉진하기 위해 적합한 관류를 필요로 하는 수술(예를 들어, 문합, 재건 수술 또는 성형 수술) 동안 조직 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다.피험체는 인간 또는 동물이고, 폐색, 암, 또는 외상과 같은 조건을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여 시에, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나, 혈액 또는 림프 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 신경 수술 수술 현미경, 신경 내시경, 혈관 내시경, 내시경, 흉강경, 망원경, 로봇 수술 시스템, 다른 수술 현미경과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 적합한 이미징 시스템의 선택은 외과의사에 의해 이루어지고 수술 접근법에 의존한다. 외과의사는 폐색, 암, 또는 다른 조직을 노출시키고, 이미징 시스템은 초기화되고 연속적으로 사용된다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없고 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하고, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 9 . 죽상경화증에서의 플라크 불안정성 및 재협착의 검출을 위한 시스템의 이용

이 예는 피험체의 죽상경화 플라크와 재협착증의 동축 조명 및 시각화를 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 혈관 내의 죽상경화 플라크를 이미징하여 그의 안정성을 평가하고, 재협착의 진단을 위해 스텐트 삽입 혈관을 통한 혈류를 이미징하는데 이용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고, 죽상경화증을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 혈관내 내시경, 혈관 내시경, 내시경, 흉강경, 망원경, 로봇 수술 시스템, 다른 수술 현미경과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 적합한 이미징 시스템의 선택은 외과의사에 의해 이루어지고 수술 또는 진단 접근법에 의존한다. 외과의사는 플라크, 스텐트, 또는 다른 조직을 노출시키고, 이미징 시스템은 초기화되어 연속적으로 사용된다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없고 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하고, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 10 . 생체 기관 또는 구조를 이미징하는 시스템의 사용

이 예는 수술 동안 피험체 내의 생체 기관 또는 구조를 이미징하기 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 생체 기관 또는 구조(예를 들어, 신장, 요관, 갑상선, 간 또는 간 분절, 신경)와 다른 주변 조직 사이의 조영제를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG), 메틸렌 블루 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고, 생체 기관 또는 구조 근처에서 외과적 중재를 요구하는 질병 또는 조건을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 피내, 또는 종양내 주입에 의한 것이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나, 생체 기관 조직 및 그의 세포(예를 들어, 신경)를 목표로 하거나, 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 복강경, 혈관 내시경, 내시경, 흉강경, 망원경, 로봇 수술 시스템, 다른 수술 현미경과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 적합한 이미징 시스템의 선택은 외과의사에 의해 이루어지고 수술 또는 진단 접근법에 의존한다. 외과의사는 관심 영역을 노출시키고, 이미징 시스템은 초기화되고 연속적으로 사용된다. 조영제는 기관 또는 조직으로의 차등 혈류로부터(예를 들어, 부신과 대비되는 신장, 부갑상선과 대비되는 갑상선, 또는 해당 분절에 공급하는 동맥으로의 선택적 주입 이후의 간 분절), 제거 경로로부터(예를 들어, 신장 소거된 염료 또는 접합체의 투여 이후의 요관 또는 신장), 또는 기관 또는 구조에 대한 선택적 표적화로부터(예를 들어, 신경 외피 상에서 발견되는 단백질을 표적화하는 펩티드를 사용함) 발생한다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템과 동시에 관찰할 수 있게 한다. 조영제는 외과의사가 정상 조직에 대한 부상을 회피하고 적합한 경우 기관, 기관 분절, 또는 다른 조직을 선택적으로 제거할 수 있게 한다. 형광 및 가시 이미지를 관찰하기 위해 수술 현미경 또는 다른 이미징 시스템을 재배치할 필요가 없고 따라서 수술 동안 형광 이미징 시스템과 함께 수술 영역의 이미징을 제공하고, 이는 수술 작업 흐름에 대한 중단을 감소시킨다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 11 . 허혈의 진단을 위한 시스템의 사용

이 예는 조직 허혈의 이미징 및 진단을 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재는 감소된 또는 부재의 혈류, 및 허혈을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 12 . 정맥 조영 동안의 시스템의 사용

이 예는 정맥의 이미징 및 심부 정맥 혈전증(DVT) 또는 다른 정맥 이상의 진단을 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재, 차단 또는 출혈은 감소된 또는 부재 혈류, 및 DVT 또는 다른 정맥 이상을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 13 . 뇌 혈관 흐름을 모니터링하기 위한 시스템의 사용

이 예는, 뇌의 혈관 협소화(협착), 혈전 형성(혈전증), 차단(색전증) 또는 혈관 파열(출혈)의 이미징 및 진단을 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 충분한 혈류의 결여(허혈)는 뇌 조직에 영향을 미치고 뇌졸중을 야기할 수 있다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재, 차단 또는 출혈은 감소된 또는 부재 혈류, 및 허혈을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 14 . 종양에 대한 혈관 흐름을 이미징하고 모니터링하기 위한 시스템의 이용

이 예는 종양의 모니터링, 진단 및 치료를 위한 종양 혈관계의 이미징을 위한 본원에 개시되는 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 증강되고 비정상적인 형광 신호의 존재는 혈관형성, 또는 종양을 나타내는 혈관 성장의 자극을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 15 . 관상 혈관 조영 혈관 조영 및 심장 카테터 삽입을 위한 시스템의 사용

관상 혈관 조영 동안, 조영제 또는 이미징 염료가 카테터 등을 통해 피험체 동맥 내로 주입된다. 본원에 시스템 및 방법을 이용하여, 피험체의 심장을 통해 혈류가 모니터링된다. 이 테스트는 심장 혈관 조영술, 카테터 동맥 조영술, 또는 심장 카테터 삽입이라고도 알려져 있다. 이 예는 심장 혈관계의 이미징을 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고, 알려진 또는 의심되는 관상 동맥 질환을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재, 차단 또는 출혈은 감소된 또는 부재 혈류, 및 허혈을 나타낸다. 카테터 삽입, 혈관 성형, 플라크 절제, 스텐트 삽입 또는 대체, 또는 다른 치료가 이미징을 수반할 수 있다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

유사하게, 관상 혈관 조영술 동안, 조영제 또는 이미징 염료가 심장의 혈관 내로 주입된다. 본원에 시스템 및 방법을 이용하여, 피험체의 심장을 통해 혈류가 모니터링된다. 시스템은 일련의 이미지(혈관 조영)를 취하여, 심장에 혈액을 공급하는 심혈관계 및 혈관을 시각화하는 데 사용된다. 이 방법을 이용한 혈관의 이미징 및 모니터링과 동시에, 막힌 심장 동맥은 관상 혈관 조영 동안에 개방될 수 있다(혈관 성형). 관상 컴퓨터 단층 촬영 혈관 조영(CCTA)도 유사하게 이용될 수 있다.

예 16 . 뇌졸중 관상 동맥 질환 또는 울혈성 심부전을 이미징하고 모니터링하는 시스템의 사용

이 예는, 뇌졸중, 관상 동맥 질환 또는 울혈성 심부전의 이미징 및 진단을 위한, 또는 심장도검사에서의, 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 충분한 혈류의 결여(허혈)는 뇌 조직에 영향을 미치고 뇌졸중을 야기할 수 있다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재, 차단 또는 출혈은 감소된 또는 부재 혈류, 및 뇌졸중, 관상 동맥 질환 또는 울혈성 심부전을 나타내는 허혈을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 17 . 동맥류 동정맥 기형 또는 해면 기형 절제 동안의 시스템의 사용

이 예는 소아과 환자에서의 동정맥 기형 또는 해면 기형의 외과적 절제 동안의 토줄레리스티드 형광의 동축 조명 및 시각화를 위한 본원에 개시되는 이미징 시스템 및/또는 방법의 사용을 설명한다. 본 발명의 이미징 시스템은 형광 이미징을 이용하여 비정상 혈관계를 검출하기 위해 뇌 조직을 이미징하는 데 사용되었다. 피험체로부터 이상을 제거하기 위해 수술이 수행되었다.

후각상실의 이력을 가진 소아과 피험체는 MRI 상에서 중앙 증강 결절을 가진 우측 중전두회에서 3.5 cm T1-하이포인텐스, T2/FLAIR-하이퍼인텐스 덩어리를 갖는 것으로 발견되었고, 처음에 저등급 신경교종인 것으로 수술전 진단되었다. 피험체는 어떠한 신경외과수술 사전 이력도 갖지 않았다. 환자는 수술 및 이미지 수집 대략 5-6 시간 전에 IV 주입을 통해 22 mg 토줄레리스티드를 받았다. 이미징 시스템 헤드는 수술의 시작 이전에 2개의 접안경과 함께 Zeiss Pentero 수술 현미경에 부착되었다.

병변이 노출된 후, 이미징 시스템이 초기화되고 연속적으로 사용되었다. 이미징 시스템은 외과의사가 형광 및 가시 이미징을 함께 그리고 수술 현미경과 동시에 관찰할 수 있게 하였다. 우측 전두 개두술을 통해 미세수술 절제가 수행되었다. 비정상 조직은 토줄레리스티드로 눈에 띄게 형광화된 어두운 청색 오디형(mulberry) 외관을 가졌다. 주변 조직은 형광을 나타내지 않았다. 비정상 조직은 완전히 절제되었다. 환자는 결핍 없이 회복되었다. 병리학적으로 종양의 부재가 확인되었다. 병리학 데이터는 이상이 사실상 혈관이었음을 시사하였고, 토줄레리스티드 형광이 뇌 비-종양 병변에서 검출되었음을 입증하였다. ICG 단독은 주입 직후에 일시적으로 혈관을 밝히지만, 토줄레리스티드 형광은 병리학적 조직 결속 및 흡수에 의존하고 주입 후 최대 30시간까지 질병 조직을 강조할 수 있다.

절제의 기간 동안 비디오가 캡처되었고, 노출된 병변의 정화상이 캡처되었다. 토줄레리스티드 형광은 노출된 혈관 병변에서 계내에서 관찰되었다. 도 29a 내지 도 29i는 이미징 시스템을 이용하여 혈관 병변의 근적외선(NIR) 형광 이미지와 함께 혈관 병변으로부터 취해진 이미지를 도시한다. 혈관 이상은 NIR 또는 IR 형광 이미지에서 그리고 오버레이 이미지에서 밝은 녹색 덩어리("VL"로 라벨링된 화살표)로서 외과의사에게 보인 반면(그레이-스케일로 밝은 백색 덩어리로서 도시됨), 정상 뇌 조직("NB"로 라벨링됨) 및 혈관계("BV"로 라벨링됨)는 NIR 또는 IR 형광 이미지에서의 혈관 병변보다 더 어둡게 보였고, 이는 비-병변 또는 정상 뇌 조직에서 또는 정상 혈관계에서 식별 가능한 배경 형광이 없음을 나타낸다. 오버레이 이미지에서, 정상 뇌 조직 및 정상 혈관은, 정상 가시 광 또는 백색 광 하에서처럼, 분홍색 또는 밝은 황갈색 내지 적색으로 보였다. 외과의사는 비정상적인 혈관 조직만이 형광성을 보였다는 것을 주목했다. 형광 조직 샘플은 조직병리학에 의해 사실상 비-암성 및 혈관인 것으로 입증되고 확인되었다.

도 29a 내지 도 29i는 환자 내의 혈관 병변에 대한 수술 동안의 계내 또는 수술중 조직의 대표적인 이미지를 나타내고, 여기서 22 mg의 토줄레리스티드를 인간 피험체에 투여하였다. 도 29d는 계내 시료의 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역에 대응하는 형광 신호는 혈관 병변 내의 토줄레리스티드(tozuleristide)의 존재를 나타낸다. 라벨링된 화살표는 정상 혈관("BV") 및 정상 뇌 조직("NB")의 비형광 영역을 나타낸다. 대조적으로, NIR 또는 IR 이미지 내의 더 밝고 더 고휘도의 영역 영역에 대응하는 형광 신호는 비정상적 혈관 병변("VL") 상의 토줄레리스티드의 존재를 표시하고, 정상 조직에서는 그렇지 않다. 도 29e는 외과의사가 형광 안내 없이 일반적으로 보는 것을 나타내는 도 29d에 대응하는 백색 광 이미지를 도시하고 있다. 화살표는 도 29e에서 NIR 또는 IR 이미지에 도시된 것과 동일한 위치를 표시한다. 혈관 병변("VL")은 이 이미지에서 정상 혈관("BV")과 유사한 외관을 가진다. 도 29f는 도 29e 및 도 29d의 NIR 또는 IR 형광 및 백색 광 합성 이미지를 나타낸 것이고, 화살표는 도 29e 및 도 29d에 도시된 것과 동일한 위치를 마킹하고 있다. 혈관 병변("VL")에서의 형광은 정상 혈관("BV")을 포함한 주변의 정상 조직으로부터 이를 명확히 구별하였다. 도 29g는 수술 동안의 혈관 병변의 근적외선(NIR) 이미지를 도시한다. 화살표는, 비형광성인, ("VL"로 라벨링된) 혈관 병변 및 ("NB"로 라벨링된) 인접한 정상 뇌를 나타낸다. 도 29h는 도 29g에 대응하는 백색 광 이미지를 도시한다. 정상 뇌는 밝은 황갈색 내지 분홍색 컬러(그레이 스케일 이미지에서는 밝은 회색)를 갖지만, 이는 형광의 부재에 의해 혈관 병변과 구별될 수 있는 정상 혈관으로 관류된다. 도 29i는 도 29g 및 도 29h에 도시된 합성 백색 광 및 NIR 또는 IR 이미지를 나타낸 것이다.

형광 조직 샘플은 조직병리학에 의해 사실상 비-암성 및 혈관인 것으로 입증되고 확인되었다. 병리학적으로 암 또는 신생물 이상은 나타내지 않았고, 오히려 암을 나타내지 않는 혈관 이상을 확인하였다. 2개의 시료에 대해 수술중 병리학을 수행하였다. 하나는 혈관 기형과 가장 호환되는 팽창된 혈관을 보여주었고, 다른 하나는 신생물의 증거가 없는 정상 뇌 실질이었다. 참조를 위한 번호가 매겨진 주석을 갖는 19개의 절제된 시료에 대해 수행된 수술후 병리학이 아래 표 3에 나타나있다.

표 3- 병리학 시료

상당한 혈관 성분을 갖는 시료가 검사 대상으로 고려되었다. 시료 8에서, 혈관은 신경망에 의해 분리되지 않았다. 시료 3, 4, 및 5에서, 혈관 사이에 개입된 신경망은 혈관 기형의 전체적인 진단을 나타낸다.

이 경우는 이미징 시스템이 정상 수술 흐름을 방해하지 않고, 백색 광 및 NIR 또는 IR 형광의 이미지 및 비디오를 캡처하기 위해 수술중 환경에서 연속적으로 사용될 수 있다는 것을 입증하였다. 데이터는, 동축 조명 및 이미징 시스템이 외과의사가 수술 동안에 비-신생물 병리상태에서 형광을 시각화하고 정밀하게 국소화하고, 절제 동안에 비정상적인 혈관 조직을 제거하기 위해 이 정보를 이용할 수 있게 한다는 것을 추가로 입증하였다. 본원에서의 시스템 및 방법은 수술을 통하는 것을 포함하여, 해면 기형, 해면 맥관종, 해면 혈관종, 또는 뇌 해면 기형(CCM), 및 동정맥 기형을 검출, 이미징 및 치료하는데 사용될 수 있다.

예 18 . 기관 부전 또는 부상을 초래하는 정맥 또는 동맥의 폐색을 이미징하고 모니터링하기 위한 시스템의 사용

이 예는, 뇌, 심장, 폐, 신장, 간, 췌장, 또는 사지(예를 들어, 다리, 목, 및 팔)을 포함한 다양한 기관 시스템에서 동맥 또는 정맥의 폐색의 이미징 및 진단 또는 출혈 또는 색전증의 검출을 위한 본원에 개시된 이미징 시스템 및/또는 방법의 이용을 설명한다. 충분한 혈류의 결여(허혈)는 조직에 영향을 미치며, 기관 손상 또는 기관 부전, 출혈성 뇌졸중 등을 유발할 수 있다. 본 발명의 이미징 시스템은 피험체 내의 혈류를 이미징하는 데 사용된다. 인도시아닌 그린(ICG) 또는 플루오레세인을 단독으로 또는 펩티드 또는 활성제와 함께 포함하는 조영제 또는 영상화제가 피험체에게 투여된다. 피험체는 인간 또는 동물이고 만성 상처 또는 의심되는 허혈(예를 들어, 사지 또는 팔다리에서)을 갖는다. 투여는 정맥내, 피하, 비강내, 경구, 복강내, 근육내, 또는 피내이다. 투여시, 작용제는 혈관 조직 및 그의 세포를 목표로 하거나 또는 혈액 내에 선택적으로 유지된다. 작용제는 이어서, 수술 현미경, 다른 이미징 시스템과 함께, 또는 개방 이미징 시스템으로서, 이미징 시스템을 사용하여 시각화된다. 관심 조직으로부터의 형광 신호의 부재, 차단 또는 출혈은 감소된 또는 부재 혈류, 및 기관 손상 또는 기관 부전, 출혈성 뇌졸중 등을 나타내는 허혈을 나타낸다. 다른 조영제 또는 영상화제가 본원에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다.

예 19 . NIR 또는 IR 및 VIS 취득

도 30에 도시된 바와 같이, 하나의 레이저 사이클 동안에 취득된 NIR 또는 IR 및 VIS 이미지는 "시퀀스"라고 지칭되고, 여기서 각각의 시퀀스는 적어도 하나의 VIS_DRK 프레임 및 하나의 NIR 또는 IR 프레임을 포함한다. 일부 실시예에서, 원시 NIR 또는 IR 프레임은 타겟으로부터의 가시 광 반사, 환경으로부터의 주변 NIR 또는 IR, 및 타겟 형광단으로부터의 형광을 포함하고, VIS_DRK 프레임은 타겟으로부터의 가시 광 반사 및 환경으로부터의 주변 NIR 또는 IR 및 주변 광에 의해 여기된 임의의 NIR 또는 IR 형광을 포함한다. 각각의 시퀀스에서, NIR 또는 IR 프레임의 수와 VIS_DRK 프레임의 수 사이의 비는 NIR-비율:VIS비율로서 정의된다. 도 30에 도시된 예에서, NIR-비율은 다음과 같다: VISratio = 2. 일부 예에서, VIS_DRK 프레임에 대한 노출 시간은 NIR 또는 IR 프레임의 노출 시간과 동일하다. 일부 예에서, VIS_DRK 프레임에 대한 노출 시간(DRK-exp)은 NIR 또는 IR 프레임의 노출 시간(NIRexp)과 같지 않다. 일부 경우에서, NIRexp 대 DRK-exp의 비율은 1보다 큰 정수이다. 다른 경우에서, NIRexp 대 DRK-exp의 비율은 1보다 큰 분수이다.

예 20 . NIR 보정

원시 NIR 또는 IR 프레임으로부터 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것은 형광단으로부터의 형광만을 포함하는 이미지를 산출한다. NIRexp와 DRKexp 사이의 노출 비율(EXP_RATIONIR-DRK)이 1이 아니면, 이때, 다크-보정 NIR 프레임(NIR*)은 NIR 또는 IR 프레임 - VIS_DRK 프레임 x 노출 비율(EXP_RATIONIR-DRK)과 같다. (EXP_RATIONIR-DRK)는 스칼라 또는 비-스칼라일 수 있다. EXP_RATIONIR-DRK는 VIS_DRK 프레임 노출을 NIR 또는 IR 프레임 노출에 맵핑하는 맵핑 또는 임의의 다른 함수일 수 있다. 본원에 더 설명된 바와 같이, 아래의 공식도 이러한 관계를 설명한다: NIR* = NIR - (DRK* x EXP_RATIONIR-DRK). 오버레이 이미지(OVL)는 VIS와 NIR* 이미지의 합이다.

시퀀스 내의 VIS_DRK 프레임에 대한 NIR 또는 IR 프레임의 비율이 1보다 클 때(RATIOnir-vis > 1), VIS_DRK 프레임이 다크-보정 NIR 프레임(NIR*)을 생성하기 위해 감산을 위해 사용하기 위한 여러 대안이 있다. 도 31에 도시된 바와 같이, 동일한 시퀀스의 VIS_DRK 프레임이 사용될 수 있다. 대안적으로, 다음의 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임이 사용될 수 있다. 대안적으로, 도 32 및 도 33에 도시된 바와 같이, 동일, 이전, 또는 후속 시퀀스 중 어디에 있는지 여부에 관계없이, 주어진 NIR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임이 사용될 수 있다. 주어진 NIR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임을 선택하는 것은, 주어진 NIR 프레임으로부터 시간적으로 더 먼 VIS_DRK 프레임을 감산하는 접근법에 비해, 감산 관련 모션 아티팩트를 감소시킨다. 주어진 NIR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임의 감산은, 그것이 이전, 현재(즉, 동일), 또는 후속(즉, 미래) 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 감산 관련 모션 아티팩트를 감소 또는 최소화, 또는 보정하는데 있어서 이점을 제공한다는 것을 이해하여야 한다.

예 21 . NIR 또는 IR 및 VIS 프레임의 합산

취득 시퀀스가 시퀀스에서 하나 초과의 VIS_DRK 및/또는 NIR* 프레임을 가질 때, 감도를 증가시키기 위해 다수의 프레임이 합산된다. 원시 NIR 프레임으로부터 VIS_DRK 프레임(즉, 이 목적을 위해 "DRK" 프레임)을 감산하는 것은 형광단으로부터의 형광만을 포함하는 이미지를 산출한다. 이 이미지는 다크-보정 NIR 이미지(NIR*)라고 지칭된다. 예시적인 취득 시퀀스는 NIR 형광 신호에 대한 감도를 향상시키기 위해 NIR 데이터를 합산하는 것을 허용하기 위해 1보다 큰 NIR:VIS_DRK 비율을 이용한다. 이러한 경우에, 특정 VIS_DRK 프레임이 NIR 다크-보정을 위해 사용된다. 가장 간단한 모델에서, VIS_DRK 프레임은 동일한 취득 시퀀스로부터 유래한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 최근접 이웃 접근법을 이용하면, NIR-VISratio는 2인 반면, 각각의 시퀀스에 대해 2개의 NIR 또는 IR 프레임은 원래의 또는 일차 NIR 프레임과 합산되고 1개의 VIS_DRK 프레임은 원래의 또는 일차 VIS_DRK 프레임과 합산된다. 이와 같이, 각각의 다크-보정 NIR 프레임은 2개의 원시 NIR 프레임의 것과 동일한 유효 노출을 갖는다(예를 들어, NIR*12 = NIR*1 + NIR*2).

도 32에 도시된 바와 같이, NIR:VIS_DRK 비율은 2인 반면, 2개의 보정된 NIR 또는 IR 프레임이 이미지를 생성하는데 사용되는 1개의 VIS_DRK 프레임들마다 합산된다. 이와 같이, NIR* 이미지에 대한 유효 노출은 NIRexp의 2배이고, 유효 VIS 노출은 VISexp이다.

도 33에 도시된 바와 같이, 후속 디스플레이 이미지에 대해 이미지 계산이 반복될 수 있는 반면, 디스플레이 업데이트 빈도는 시퀀스 주파수의 절반일 것이고, 모든 NIR 및 VIS 이미지를 축적하기 위해 2개의 시퀀스가 요구된다.

일부 실시예에서, 이미지를 형성하는 데 필요한 NIR 또는 IR 프레임 또는 VIS_DRK 프레임의 수는 시퀀스에서 이용가능한 수보다 클 수 있다. 이러한 경우에, 요구되는 프레임의 카운트가 획득될 때까지 프레임이 취득될 수 있다. 그 다음, 디스플레이를 위한 이미지는 본원에 전술한 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 접근법은 이미지를 생성하기 위해 모든 프레임을 취득하기 위해 2개 이상의 시퀀스를 필요로 하므로, 시퀀스가 획득되는 것보다 덜 빈번하게 이미지가 디스플레이된다. 디스플레이 주파수의 이러한 감소를 방지하기 위해, 도 34에 예시된 바와 같이, 시퀀스에서의 수를 초과하는 다수의 프레임으로부터 제조된 이미지는 '박스카' 누산기를 사용하여 합산된다. 도시된 바와 같이, 디스플레이 프레임 레이트는 시퀀스 레이트와 동일한 반면, 첫 번째 디스플레이된 NIR 이미지(NIR*1-4) 내의 4개의 NIR 이미지는 NIR*1 내지 NIR*4로부터 누적된다. 이 이미지 이후에, 2개의 추가 NIR 프레임(NIR*56)이 박스카 누산기에 가산되어, 처음 2개의 NIR 프레임(NIR*12)을 밀어낸다. 이는, 4개의 원시 프레임의 합인 새로운 NIR 프레임이, 하나 걸러 하나의 시퀀스와는 대조적으로, 모든 시퀀스로 디스플레이되는 것을 허용한다. 2개의 원시 VIS_DRK 프레임의 합인 디스플레이된 VIS 이미지를 업데이트하기 위해 동일한 접근법이 사용된다. 따라서, 이 실시예에서, 이미지를 생성하는 데 필요한 프레임의 수가 단일 시퀀스에서 이용가능한 카운트를 초과하더라도, 디스플레이를 위한 이미지가 매 시퀀스마다 생성된다. 본원에 설명되고 도 34에 도시된 박스카 누적 접근법이 이용되지 않는다면, 디스플레이를 위한 이미지는 요구되는 NIR 또는 IR 또는 VIS_DRK 프레임을 획득하는 데 필요한 시퀀스의 수 이후에만 생성될 것이고, 더 느린 디스플레이 레이트로 이어진다.

예 22 . 보정된 NIR 이미지를 생성하는 추가적인 방법

보정된 NIR 이미지를 생성하는 다른 예가 도 35 및 도 36에 도시되어 있다. 이 예에서, 각각의 시퀀스에서 NIR 프레임 대 VIS_DRK 프레임의 비율이 3 이상이 되도록 시퀀스 내에 여러 NIR 프레임이 있을 수 있다. 이 예에서: "N"은 VIS_DRK 프레임 사이의 NIR 프레임의 수(즉, 레이저 온/오프 시퀀스에서의 NIR 프레임의 수)를 의미하고; "V"는 획득된 VIS_DRK 프레임의 수이고; "DIV"는, 시퀀스 내의 전체 NIR 프레임의 대략 동일한 분포를 식별하는데 이용되는 정수 나눗셈 함수를 지칭한다.

도 35에 도시된 바와 같이, N은 동일한 수의 NIR 프레임이 각각의 VIS_DRK 프레임에 시간적으로 더 가까운 것으로 분류되거나 식별될 수 있도록 짝수이다. 이 예에서, 짝수의 보정된 NIR 이미지(NIR*)이 획득될 수 있다. 제1 VIS_DRK 프레임 "VIS_DRK(V)"는 VIS_DRK(V)에 시간적으로 더 가까운 각각의 NIR 프레임으로부터 감산된다. 도시된 바와 같이, 이들 프레임은 NIR 프레임 (1) 내지 (N/2-1)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 VIS_DRK 프레임 "VIS_DRK(V+1)"은 VIS_DRK(V+1)에 시간적으로 더 가까운 각각의 NIR 프레임으로부터 감산된다. 도시된 바와 같이, 이는 NIR 프레임 (N/2+1) 내지 (N)을 포함한다. 결과적인 보정된 이미지 NIR*는, 존재한다면, 모션 아티팩트를 더 감소시키거나 제거하기 위해 선택적으로 더 처리될 수 있다.

대안적으로, 도 36에 도시된 바와 같이, N은 홀수이고, 따라서, 동일한 수의 NIR 프레임이 각각의 VIS_DRK 프레임에 시간적으로 더 가까운 것으로 분류되거나 식별될 수 있고, 추가적인 NIR 프레임은 어느 하나의 VIS_DRK 프레임을 이용하여 보정될 수 있다. 이 예에서, 홀수의 보정된 NIR 이미지(NIR*)이 획득될 수 있다. 제1 VIS_DRK 프레임 "VIS_DRK(V)"는 VIS_DRK(V)에 시간적으로 더 가까운 각각의 NIR 프레임으로부터 감산된다. 도시된 바와 같이, 이들 프레임은 NIR 프레임 (1) 내지 (N/2)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 VIS_DRK 프레임 "VIS_DRK(V+1)"은 VIS_DRK(V+1)에 시간적으로 더 가까운 각각의 NIR 프레임으로부터 감산된다. 이들 프레임은 도시된 바와 같이 NIR 프레임 (N/2+2) 내지 (N)를 포함한다. 나머지 NIR 프레임 NIR(N/2+1)은 VIS_DRK(V) 또는 VIS_DRK(V+1) 중 하나 또는 둘 모두를 이용하여 처리될 수 있다. 결과적인 보정된 이미지 NIR*는, 존재한다면, 모션 아티팩트를 더 감소시키거나 제거하기 위해 선택적으로 더 처리될 수 있다.

예 23 . 멀티스펙트럼 카메라

일부 카메라의 픽셀은 가시 및 NIR 또는 IR 파장을 동시에 이미징한다. 예를 들어, 이러한 픽셀 센서는 4개의 픽셀의 어레이들을 갖고, 예를 들어, 각각의 픽셀은 VIS-NIR 광학 스펙트럼의 상이한 부분(예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 및 NIR 또는 IR 파장)을 검출하는 반면, 가시 이미지는 4개의 픽셀 각각의 출력으로부터 생성된다. 따라서, 각각의 프레임에 대해, 카메라는 VIS 프레임 및 NIR 또는 IR 프레임을 캡처한다. 시나리오 A에서, VIS와 NIR 프레임 중 어느 것도 프레임 노출 시간에 포화되지 않는 반면, VIS와 NIR 이미지 둘 모두가 포화되는 경우, 노출 시간은 이들이 포화되지 않을 때까지 감소된다. 그러나, 단지 하나의 프레임(VIS 또는 NIR)만이 포화되면, 시나리오 B가 사용되는 반면, 포화된 프레임의 프레임 노출 시간은 프레임 중 어느 것도 포화되지 않도록 감소된다. 도 37에 도시된 바와 같이, VIS 프레임은 포화되지만 NIR 프레임은 포화되지 않는다. 이와 같이, 프레임 노출은 VIS 프레임이 포화되지 않을 때까지 감소된다. 그 다음, NIR 감도를 유지하기 위해, 여러 프레임으로부터의 NIR 데이터가 합산되어 NIR 이미지를 생성한다. 도시된 바와 같이, 가시 이미지는 제1 프레임의 VIS 성분(VIS NIR 1.1)이고, NIR 이미지는 여러 프레임의 NIR 성분(예를 들어, 1.1, 1.2,..., 1.n)의 합이다. NIR 감도는 더 적은/더 많은 NIR 프레임을 합산함으로써 조정될 수 있다. 그러나, 이러한 시나리오에 대해 레이저가 연속적으로 온 상태이므로, NIR 이미지로부터 주변 NIR을 감산할 방법이 없다.

주변 NIR을 제거하기 위해, 예를 들어, 도 38에 도시된 바와 같이, 레이저가 VIS_DRK 프레임을 생성하도록 변조되고, 레이저는 하나(또는 그 이상)의 프레임 동안 턴오프된다. 이 프레임(들)의 NIR 성분은 주변 NIR 신호, 및 주변 광에 의해 여기된 임의의 형광만을 포함한다. 임의의 다크-보정 방식(예를 들어, 시퀀스, 최근접 이웃)이 다크-보정 NIR 프레임(NIR*)을 계산하는데 사용될 수 있다. 원하는 NIR 감도를 달성하기 위해 다수의 NIR* 프레임이 합산될 수 있다. 유사하게, 원하는 VIS 이미지 감도를 달성하기 위해 다수의 프레임의 VIS 컴포넌트가 합산될 수 있다.

본 개시의 바람직한 실시예가 본원에 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예가 단지 예로서 제공된다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 이제, 본 개시를 벗어나지 않고 다수의 변형, 변경 및 대체를 안출할 수 있을 것이다. 본원에 설명된 본 개시의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 개시를 실시하는 데 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

특정 실시예 및 예가 전술한 설명에서 제공되지만, 본 발명의 주제는 구체적으로 개시된 실시예를 넘어 다른 대안적인 실시예 및/또는 용도, 및 이들의 수정 및 등가물로 확장된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구항의 범위는 후술되는 특정 실시예 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않는다. 예를 들어, 본원에 개시된 임의의 방법 또는 프로세스에서, 방법 또는 프로세스의 작용 또는 동작은 임의의 적합한 시퀀스로 수행될 수 있으며, 반드시 임의의 특정한 개시된 시퀀스로 제한되는 것은 아니다. 다양한 동작은 특정 실시예를 이해하는 데 도움이 될 수 있는 방식으로 다수의 개별 동작으로서 차례로 설명될 수 있지만; 그러나, 설명의 순서는 이러한 동작이 순서에 의존한다는 것을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본원에 설명된 구조, 시스템, 및/또는 디바이스는 통합된 컴포넌트로서 또는 별개의 컴포넌트로서 구현될 수 있다.

Claims

방출 광을 이미징하기 위한 이미징 시스템에 있어서, 상기 시스템은,
(a) 여기 광을 수신하는 여기 채널;
(b) 상기 여기 광을 확산시키는 여기 확산기(excitation diffuser);
(c) 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 가시 채널(visible channel);
(d) 상기 확산된 여기 광을 상기 샘플로 지향시키고 상기 방출 광 및 반사된 가시 광이 이미징 조립체로 통과되게 하는 광학 디바이스를 포함하고; 및
(e) 상기 이미징 조립체는,
(i) 제1 노치 필터(notch filter);
(ii) 렌즈; 및
(iii) 상기 샘플로부터의 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하도록 구성되고, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하도록 구성된 이미지 센서를 포함하는, 시스템.
청구항 1에 있어서, 장파장 통과 필터(longpass filter) 또는 제2 노치 필터, 또는 장파장 통과 필터 및 제2 노치 필터를 더 포함하는, 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광은 상기 샘플로부터 노치 빔 분할기, 상기 제1 노치 필터, 상기 장파장 통과 필터, 상기 렌즈 또는 상기 제2 노치 필터, 또는 이들의 하나 이상의 조합을 통해 지향되는, 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광은 상기 샘플로부터 상기 노치 빔 분할기, 상기 제1 노치 필터, 상기 장파장 통과 필터, 상기 렌즈 및 상기 제2 노치 필터 또는 이들의 임의의 조합을 통해 지향되는, 시스템.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 약 650 nm 내지 약 1000 nm, 700 nm 내지 약 800 nm, 약 800 nm 내지 약 950 nm, 약 775 nm 내지 약 795 nm, 또는 약 785 nm, 또는 이들의 임의의 조합의 파장을 갖는, 시스템.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출된 광은 형광단에 의해 방출되는, 시스템.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 형광단이 상기 샘플 내에 있는, 시스템.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 조직, 생리학적 구조, 또는 기관 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시 광은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 갖는, 시스템.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 확산기는 원형 여기 확산기인, 시스템.
청구항 2 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 또는 상기 반사된 가시 광은 임의의 순서에 상기 장파장 통과 필터, 상기 노치 필터, 상기 렌즈, 또는 제2 노치 필터를 통해 지향되는, 시스템.
청구항 2 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광은 임의의 순서에 상기 장파장 통과 필터, 상기 노치 필터, 상기 렌즈, 또는 제2 노치 필터 또는 이들의 하나 이상의 조합을 통해 지향되는, 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도, 또는 약 8 도 내지 약 14 도의 확산 각도를 갖는, 시스템.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 확산기는 직사각형 여기 확산기인, 시스템.
청구항 14에 있어서, 상기 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 상기 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는, 시스템.
청구항 15에 있어서, 상기 제1 확산 각도, 상기 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도, 또는 약 8 도 내지 약 14 도인, 시스템.
청구항 16에 있어서, 상기 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 상기 제2 확산 각도는 약 8 도인, 시스템.
청구항 1 내지 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는 핫 미러(hot mirror), 이색 미러(dichroic mirror), 단파장 통과 필터(shortpass filter), 또는 이들의 임의의 조합인, 시스템.
청구항 18에 있어서, 상기 핫 미러는 NIR 또는 IR 광의 파장을 상기 가시 광으로부터 필터링 제거, 반사, 또는 분리하는, 시스템.
청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는 상기 확산된 여기 광을 제1 방향으로 상기 샘플로 지향시키고, 상기 방출 광 및 반사된 가시 광이 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 통과할 수 있게 하는, 시스템.
청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 노치 필터 또는 상기 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 상기 여기 광이 통과하는 것을 차단 또는 감쇠 또는 억제 또는 감소시키는, 시스템.
청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노치 필터의 폭은 여기 광의 소스의 스펙트럼 폭보다 큰, 시스템.
청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 노치 필터 또는 상기 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 통과를 차단하는 약 775 nm 내지 약 795 nm, 약 750 nm 내지 약 800 nm, 약 650 nm 내지 약 1000 nm의 중심 차단 대역을 갖고, 상기 중심 차단 대역폭은 상기 여기 광을 감쇠시키기에 충분한 폭을 갖는, 시스템.
청구항 23에 있어서, 상기 제1 노치 필터 또는 상기 제2 노치 필터 중 적어도 하나는 통과를 차단하는 약 785 nm의 중심 차단 대역을 갖고 광이 통과하는 것을 차단 또는 감쇠 또는 억제 또는 감소시키며, 상기 차단 대역폭은 여기 소스를 감쇠시키기에 충분한 폭을 갖는, 시스템.
청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 또는 상기 반사된 가시 광은 임의의 순서에 상기 장파장 통과 필터 및 상기 렌즈 단독 또는 조합을 통해 지향되는, 시스템.
청구항 1 내지 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 또는 상기 반사된 가시 광은 상기 장파장 통과 필터 및 상기 렌즈를 통해 순차적으로 지향되거나, 상기 렌즈 및 상기 장파장 통과 필터를 통해 순차적으로 지향되는, 시스템.
청구항 1 내지 26 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 조립체는 편광기를 더 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시 광을 방출하는 백색 광을 더 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 조립체와 상기 샘플 사이에 그리고 상기 여기 확산기와 상기 샘플 사이에 단파장 통과 이색 미러를 더 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단파장 통과 이색 미러는 상기 여기 파장보다 작은 파장을 투과시키고, 상기 단파장 통과 이색 미러는 상기 여기 파장 이상의 파장을 반사하는, 시스템.
청구항 1 내지 30 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단파장 통과 이색 미러는 약 350 nm 내지 약 800 nm, 약 400 nm 내지 약 720 nm의 여기 파장보다 작은 파장을 투과시키고, 상기 단파장 통과 이색 미러는 약 720 nm보다 큰 파장을 반사하는, 시스템.
청구항 30에 있어서, 상기 단파장 통과 미러와 상기 샘플 사이에 윈도우를 더 포함하는, 시스템.
청구항 32에 있어서, 상기 단파장 통과 미러는 펠리클 미러(pellicle mirror), 이색 미러, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 33 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노치 필터와 상기 샘플 사이에 윈도우를 더 포함하는, 시스템.
청구항 1 내지 34 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광인, 시스템.
청구항 1 내지 35 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장파장 통과 필터는 가시 광 감쇠기를 포함하는, 시스템.
청구항 36에 있어서, 상기 가시 광 감쇠기는 근적외선 또는 적외선 파장을 투과시키는, 시스템.
청구항 1 내지 37 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 모니터 센서를 더 포함하고, 상기 레이저 모니터 센서는
(a) 여기 광의 파워(여기 파워)를 측정하도록 구성된 여기 광 파워 게이지; 및
(b) 적어도 하나의 확산 빔 형상 게이지를 포함하는 확산 빔 형상을 측정하는 확산 빔 형상 센서를 포함하는, 시스템.
청구항 38에 있어서, 제1 확산 빔 형상 게이지 및 제2 확산 빔 형상 게이지를 더 포함하는, 시스템.
청구항 38 또는 39에 있어서, 상기 여기 광의 일부를 상기 여기 광 파워 게이지로 재지향(redirect)시키는 반사기를 더 포함하는, 시스템.
청구항 40에 있어서, 상기 반사기는 상기 여기 채널과 상기 여기 확산기 사이에 위치되는, 시스템.
청구항 38 내지 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 디바이스는 상기 확산된 여기 광의 일부가 상기 확산된 여기 광에 평행한 방향으로 통과할 수 있게 하고, 상기 확산 빔 형상 센서는 상기 확산된 여기 광의 상기 일부를 수신하는, 시스템.
청구항 38 내지 42 중 어느 한 항에 있어서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 상기 확산 빔 형상의 중심에서 상기 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 상기 확산 빔 형상의 에지에서 상기 확산 빔의 파워를 측정하는, 시스템.
청구항 38 내지 43 중 어느 한 항에 있어서, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 이상의 추가 빔 형상 게이지를 더 포함하는, 시스템.
청구항 38 내지 44 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 1차원 어레이로 배열되는, 시스템.
청구항 38 내지 44 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 2차원 어레이로 배열되는, 시스템.
청구항 38 내지 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광 파워 게이지, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 시스템.
청구항 38 내지 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광 파워 게이지, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 상기 여기 빔의 경로에 또는 광학 컴포넌트 뒤에 위치되는, 시스템.
청구항 1 내지 48 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광의 소스는 오프 모드(off mode) 및 온 모드(on mode)를 갖는, 시스템.
형광단에 의해 방출된 방출 광을 이미징하기 위한 이미징 플랫폼에 있어서, 상기 플랫폼은,
(a) 청구항 1 내지 49 중 어느 한 항의 이미징 시스템; 및
(b) 이미징 스테이션을 포함하고, 상기 이미징 스테이션은
(i) 이미지 센서로부터 이미지 프레임을 수신하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체; 및
(ii) 입력 디바이스를 포함하는, 플랫폼.
청구항 50에 있어서, 상기 이미징 스테이션은 이미징 케이블, 무선 연결 또는 이들 둘 모두를 통해 상기 이미지 시스템으로부터 상기 이미지 프레임을 수신하는, 플랫폼.
청구항 50 또는 51에 있어서, 상기 이미징 케이블을 더 포함하는, 플랫폼.
청구항 50 내지 52 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 시스템은 상기 이미징 케이블을 통해 파워를 더 수신하는, 플랫폼.
청구항 50 내지 53 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징 플랫폼은 상기 이미징 케이블을 통해 파워를 수신하는 이미징 시스템을 더 포함하는, 플랫폼.
청구항 51에 있어서, 상기 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, 셀룰러 데이터 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 플랫폼.
청구항 50 내지 55 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 디바이스는 마우스, 트랙패드, 조이스틱, 터치스크린, 키보드, 마이크로폰, 카메라, 스캐너, RFID 판독기, 블루투스 디바이스, 제스처 인터페이스, 음성 명령 인터페이스, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 플랫폼.
청구항 50 내지 56 중 어느 한 항에 있어서, 레이저 모니터 센서를 더 포함하고, 상기 플랫폼은 상기 레이저 모니터 센서로부터 데이터를 수신하는 레이저 모니터 전자 기기를 더 포함하고, 상기 레이저 모니터 전자 기기는,
(a) 여기 광의 측정된 파워(여기 파워)가 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우;
(b) 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 또는
(c) 둘 모두의 경우에 레이저를 턴오프하는, 플랫폼.
청구항 57에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 값은 미리 결정된 범위 값 또는 변화율의 미리 결정된 최대 크기 값 또는 이들 둘 모두에 의해 측정되는 여기 파워를 포함하는, 플랫폼.
청구항 57 또는 58에 있어서, 상기 제1 미리 결정된 값은 상기 미리 결정된 범위 내의 최고 미리 결정된 값을 초과하거나 또는 상기 미리 결정된 범위 내의 최저 미리 결정된 값보다 작은, 플랫폼.
청구항 57에 있어서, 상기 제2 미리 결정된 값은 하나 이상의 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 설정 빔 형상으로부터 벗어난 값을 포함하는, 플랫폼.
청구항 57 내지 60 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 미리 결정된 값은, 적어도 제2 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 상기 확산 빔 형상을 따르는 적어도 하나의 다른 지점의 확산 빔의 여기 광 파워에 비교된 제1 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 상기 확산 빔 형상을 따르는 적어도 하나의 지점의 확산 빔의 파워에 기초하여 상기 확산 빔 형상이 상기 설정된 빔 형상으로부터 벗어났다고 결정하는, 플랫폼.
청구항 57 내지 61 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 모니터 전자 기기는 상기 레이저에 공급되는 파워를 차단함으로써, 또는 여기 파워가 설정 범위 값 또는 설정 범위 레이트보다 작거나 초과한 결과로서, 또는 하나 이상의 확산 빔 형상 게이지에 의해 측정된 편차의 결과로서 상기 레이저를 턴오프하는, 플랫폼.
청구항 57 내지 62 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 모니터 전자 기기가 미리 결정된 최대값에 대한 상기 여기 파워의 변화율의 크기가 최고 미리 결정된 레이트를 초과한 것으로, 또는 상기 빔 형상이 상기 설정된 빔 형상으로부터 벗어난 것으로 결정할 때, 상기 레이저는 밀리초, 마이크로초, 또는 피코초, 또는 그 미만 내에 셧오프되는, 플랫폼.
형광단에 의해 방출된 방출 광을 이미징하는 방법에 있어서,
(a) 여기 광을 방출하는 단계;
(b) 상기 여기 광을 확산시키는 단계;
(c) 가시 광을 수신하여 샘플로 지향시키는 단계;
(d) 상기 확산된 여기 광을 상기 샘플로 지향시키는 단계;
(e) 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 이미징 조립체로 지향시키는 단계;
(f) 상기 방출 광으로부터 상기 여기 광 및 상기 반사된 가시 광을 필터링하는 단계;
(g) 상기 방출 광 및 상기 샘플로부터의 상기 반사된 가시 광 둘 모두를 검출하여 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광에 기초하여 이미지 프레임을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64에 있어서, 형광단이 상기 샘플 내에 있는, 방법.
청구항 64 또는 65에 있어서, 상기 샘플은 조직, 생리학적 구조, 또는 기관 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
청구항 64에 있어서, 상기 방출 광으로부터 상기 여기 광 및 상기 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는, 상기 샘플로부터의 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 노치 빔 분할기, 제1 노치 필터, 장파장 통과 필터, 렌즈 및 제2 노치 필터 또는 이들의 임의의 조합을 통해 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 67 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광 및 상기 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 상기 샘플로부터의 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 순차적으로 상기 노치 빔 분할기, 상기 제1 노치 필터, 상기 장파장 통과 필터, 상기 렌즈 및 상기 제2 노치 필터 또는 이들의 임의의 조합을 통해 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 68 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는, 방법.
청구항 64에 있어서, 상기 여기 광은 약 785 nm의 파장을 갖는, 방법.
청구항 64 내지 70 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가시 광은 약 400 nm 내지 약 800 nm의 파장을 갖는, 방법.
청구항 64 내지 71 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 약 800 nm 내지 약 950 nm의 파장을 갖는, 방법.
청구항 64 내지 72 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 원형 여기 확산기에 의해 확산되는, 방법.
청구항 73에 있어서, 상기 원형 여기 확산기는 약 4 도 내지 약 25 도의 확산 각도를 갖는, 방법.
청구항 64 내지 74 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 직사각형 여기 확산기에 의해 확산되는, 방법.
청구항 75에 있어서, 상기 직사각형 여기 확산기는 제1 확산 각도 및 상기 제1 확산 각도에 수직인 제2 확산 각도를 갖는, 방법.
청구항 76에 있어서, 상기 제1 확산 각도, 상기 제2 확산 각도, 또는 둘 모두는 약 4 도 내지 약 25 도인, 방법.
청구항 77에 있어서, 상기 제1 확산 각도는 약 14 도이고, 상기 제2 확산 각도는 약 8 도인, 방법.
청구항 64 내지 78 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산된 여기 광은 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 상기 샘플로 지향되는, 방법.
청구항 64 내지 78 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사된 가시 광은 핫 미러, 이색 미러, 단파장 통과 필터, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 상기 이미징 조립체로 지향되는, 방법.
청구항 80에 있어서, 상기 핫 미러는 상기 가시 광으로부터 NIR 또는 IR 광의 파장을 필터링 제거하는, 방법.
청구항 64 내지 81 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산된 여기 광은 상기 샘플로 제1 방향으로 지향되고, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 지향되는, 방법.
청구항 64 내지 82 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 775 nm 내지 약 795 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 83 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 필터링하는 단계는 약 785 nm의 파장을 갖는 광이 통과하는 것을 차단하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 84 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방출 광 및 상기 반사된 가시 광을 편광시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 85 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확산된 여기 광을 필터링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 86에 있어서, 상기 확산된 여기 광을 필터링하는 단계는 약 720 nm, 725 nm, 730 nm, 735 nm, 740 nm, 750 nm, 755 nm, 760 nm, 770 nm, 780 nm, 800 nm 또는 그 이상- 그 안의 증분을 포함함 - 미만의 파장을 필터링하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 87 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 적외선 또는 근적외선 여기 광인, 방법.
청구항 64 내지 88 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광을 모니터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 여기 광을 모니터링하는 단계는,
(a) 여기 광 모니터로 상기 여기 광의 파워를 측정하는 단계;
(b) 센서 시스템을 사용하여 상기 확산된 여기 광의 확산 빔 형상을 측정하는 단계; 또는
(c) 둘 모두에 의해 수행되는, 방법.
청구항 89에 있어서, 상기 여기 광 모니터는 상기 여기 광의 재지향된 부분을 수신함으로써 상기 여기 광의 파워를 측정하는, 방법.
청구항 89에 있어서, 제1 확산 빔 형상 게이지는 상기 확산 빔 형상의 중심에서 상기 확산 빔의 파워를 측정하고, 제2 확산 빔 형상 게이지는 상기 확산 빔 형상의 에지에서 상기 확산 빔의 파워를 측정하는, 방법.
청구항 89 내지 91 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광 모니터, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합 또는 이들의 다수의 센서들/게이지는 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 89 내지 92 중 어느 한 항에 있어서, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 그 이상의 추가 빔 형상 게이지에 의해 상기 확산 빔의 파워를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 93에 있어서, 상기 제1 빔 형상 게이지, 상기 제2 빔 형상 게이지, 상기 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 1차원 어레이로 배열되는, 방법.
청구항 93에 있어서, 상기 제1 빔 형상 게이지, 상기 제2 빔 형상 게이지, 상기 추가 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 2차원 어레이로 배열되는, 방법.
청구항 89 내지 95 중 어느 한 항에 있어서, 여기 광 파워 게이지, 상기 제1 확산 빔 형상 게이지, 상기 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 포토다이오드, 카메라, 압전 센서, 선형 센서 어레이, CMOS 센서, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 89 내지 96 중 어느 한 항에 있어서, 여기 광 파워 게이지, 제1 확산 빔 형상 게이지, 제2 확산 빔 형상 게이지, 또는 이들의 임의의 조합은 여기 빔의 경로에 또는 광학 컴포넌트 뒤에 위치하는, 방법.
청구항 64 내지 97 중 어느 한 항에 있어서,
(a) 상기 여기 광의 측정된 파워는 설정된 여기 광 파워로부터 제1 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우;
(b) 확산 빔 형상이 설정된 빔 형상으로부터 제2 미리 결정된 값만큼 벗어나는 경우; 또는
(c) 둘 모두의 경우에 여기 광을 턴오프하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 64 내지 98 중 어느 한 항에 있어서, 상기 여기 광은 오프 모드 및 온 모드를 갖는, 방법.
청구항 64 내지 99 중 어느 한 항에 있어서, 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 의해, 이미지 센서로부터 상기 이미지 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 100에 있어서, 상기 이미지 센서로부터 상기 이미지 프레임을 수신하는 단계는 이미징 케이블, 무선 연결, 또는 둘 모두에 의해 수행되는, 방법.
청구항 101에 있어서, 상기 무선 연결은 블루투스 연결, Wi-Fi 연결, 셀룰러 데이터 연결, RFID 연결, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
레이저 유도 형광단 여기로부터 제1 오버레이된(overlaid) 이미지를 형성하는 컴퓨터 구현 방법에 있어서, 상기 방법은,
(a) 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 단계- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는
(i) 상기 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS_DRK 프레임; 및
(ii) 상기 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량(primary quantity)을 포함함 -; 및
(b) 보정 VIS_DRK 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계;
(c) 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
청구항 103에 있어서,
제1 VIS_DRK 프레임과 상기 제1 VIS_DRK 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS_DRK 프레임을 가산함으로써 제1 VIS 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
청구항 104에 있어서,
상기 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 상기 보정된 NIR 또는 IR 이미지 및 상기 VIS 이미지를 오버레이하는 단계를 더 포함하는, 컴퓨터 구현 방법.
청구항 105에 있어서, 시퀀스는 홀수 또는 짝수인 NIR 프레임의 기본 수량을 포함하는, 방법.
청구항 11 내지 106 중 어느 한 항에 있어서, 시퀀스에서 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 현재 시퀀스, 이전 시퀀스, 또는 미래 시퀀스에 있는, 방법.
청구항 11 내지 107 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임이거나, (ii) NIR 또는 IR 프레임이 이전의 또는 미래의 VIS_DRK 프레임에 시간적으로 똑같이 가까운 경우에, 주어진 VIS_DRK 프레임 중 어느 하나가 보정 VIS_DRK 프레임에 사용될 수 있는, 방법.
청구항 11 내지 108 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정 VIS_DRK 프레임은 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 제1 NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 제1 NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 또는 이들의 조합인, 방법.
청구항 103 내지 109 중 어느 한 항에 있어서, 제1 VIS_DRK 이미지를 생성하는 단계는 제1 VIS_DRK 프레임을 직접 디스플레이하거나 또는 제1 VIS_DRK 프레임과 상기 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS_DRK 프레임을 누산기에서 가산함으로써 달성되는, 방법.
청구항 103 내지 110 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오버레이된 이미지는 상기 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 상기 보정된 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량 및 VIS_DRK 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이함으로써 획득되는, 방법.
청구항 103 내지 111 중 어느 한 항에 있어서, 상기 V 수량은 0 이상인, 방법.
청구항 103 내지 112 중 어느 한 항에 있어서, 시퀀스는 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS_DRK 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 상기 보정 VIS_DRK 프레임은, 상기 보정 VIS_DRK 프레임이 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전, 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임인, 방법.
청구항 103 내지 113 중 어느 한 항에 있어서, (N+1)은 상기 기본 수량 이상인, 방법.
청구항 103 내지 114 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계는 임의의 수의 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 가산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 115 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임은 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 또는 이후에 생성되거나, 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 및 이후 둘 모두에 있는 보정된 NIR 또는 IR 프레임으로부터 생성되는, 방법.
청구항 103 내지 116 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계는 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 117 중 어느 한 항에 있어서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS_DRK 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은 상기 VIS_DRK 프레임, 상기 NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트(motion artifact)를 감소시키거나 최소화하거나 보정하는, 방법.
청구항 103 내지 118 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 118 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 방법.
청구항 105 내지 120 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계는 상기 NIR 또는 IR 프레임으로부터 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 105 내지 121 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은 인자, 함수, 상수, 또는 캡처된 입력 동적 범위가 승산된 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일한, 방법.
청구항 103 내지 122 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 각각, 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 방법.
청구항 103 내지 123 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 중 하나 이상 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 중 하나 이상은 단일 이미지에 포함되는, 방법.
청구항 103 내지 124 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 단계는 상기 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 125 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 방법.
청구항 126에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함되는, 방법.
청구항 126 또는 127에 있어서, 상기 레이저가 상기 온 모드에 있을 때 상기 VIS_DRK 프레임이 캡처되는, 방법.
청구항 126 내지 128 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하는, 방법.
청구항 126 내지 128 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하지 않는, 방법.
청구항 103 내지 130 중 어느 한 항에 있어서,
(a)(N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 131에 있어서,
제2 VIS 프레임 및 상기 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 131 또는 132에 있어서,
상기 제2 보정된 NIR 또는 IR 이미지와 상기 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 133 중 어느 한 항에 있어서, N+1은 상기 기본 수량의 X배와 동일하고, X는 2보다 큰 정수이고, 애플리케이션(application)은 (N + 기본 수량 + 1)번째 또는 (N + 기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 방법.
청구항 103 내지 134 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 오버레이된 이미지, 2개 이상의 NIR 또는 IR 이미지, 또는 2개 이상의 VIS 이미지, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 135에 있어서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성되는, 방법.
청구항 135에 있어서, 하나의 디스플레이 이미지가 2개 이상의 시퀀스로부터 형성되는, 방법.
컴퓨터 구현 시스템에 있어서, 디지털 처리 디바이스를 포함하고, 상기 디지털 처리 디바이스는 적어도 하나의 프로세서, 실행가능한 명령어를 수행하도록 구성된 운영 체제, 메모리, 및 레이저 유도된 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 상기 디지털 처리 디바이스에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 상기 애플리케이션은,
(a) 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 모듈- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는
(i) 상기 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS_DRK 프레임; 및
(ii) 상기 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량을 포함함 -; 및
(b) 하나의 보정 VIS_DRK 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 모듈;
(c) 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 포함하는, 컴퓨터 구현 시스템.
청구항 138에 있어서, 디지털 처리 디바이스를 포함하고, 상기 디지털 처리 디바이스는,
제1 VIS_DRK 프레임과 상기 제1 VIS_DRK 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS_DRK 프레임을 가산함으로써 제1 VIS_DRK 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 컴퓨터 구현 시스템.
청구항 139에 있어서, 디지털 처리 디바이스를 포함하고, 상기 디지털 처리 디바이스는,
상기 NIR 또는 IR 이미지와 상기 VIS_DRK 이미지를 오버레이하여 상기 제1 오버레이된 이미지를 형성하는 모듈을 더 포함하는, 컴퓨터 구현 시스템.
청구항 138에 있어서, 시퀀스는 홀수 또는 짝수인 NIR 프레임의 기본 수량을 포함하는, 시스템.
청구항 138에 있어서, 시퀀스에서의 NIR 또는 IR 프레임에 대한 상기 보정 VIS_DRK 프레임은 현재 시퀀스, 이전 시퀀스, 또는 미래 시퀀스에 있는, 시스템.
청구항 138 내지 142 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임이거나, NIR 또는 IR 프레임이 이전의 또는 미래의 VIS_DRK 프레임에 시간적으로 똑같이 가까운 경우에, 주어진 VIS_DRK 프레임 중 어느 하나가 보정 VIS_DRK 프레임에 사용될 수 있는, 시스템.
청구항 138 내지 143 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정 VIS_DRK 프레임은 상기 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 제1 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 제1 NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 또는 이들의 임의의 조합인, 시스템.
청구항 138 또는 144에 있어서, 제1 VIS 이미지를 생성하는 것은 제1 VIS_DRK 프레임을 직접 디스플레이하거나 또는 제1 VIS_DRK 프레임과 상기 제1 VIS_DRK 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS_DRK 프레임을 누산기에서 가산함으로써 달성되는, 시스템.
청구항 138 내지 145 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오버레이된 NIR 또는 IR 이미지는 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량과 VIS 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이하여 상기 제1 오버레이된 이미지를 형성함으로써 획득되는, 시스템.
청구항 138 내지 146 중 어느 한 항에 있어서, 상기 V 수량은 0 이상인, 시스템.
청구항 138 내지 147 중 어느 한 항에 있어서, 시퀀스가 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS_DRK 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 상기 보정 VIS_DRK 프레임은, 상기 보정 VIS_DRK 프레임이 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전, 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임인, 시스템.
청구항 138 내지 148 중 어느 한 항에 있어서, (N+1)은 상기 기본 수량 이상인, 시스템.
청구항 138 내지 149 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 임의의 수의 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 가산하는 것을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 150 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임은 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 또는 이후에 생성되거나, 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 및 이후 둘 모두에 있는 보정된 NIR 또는 IR 프레임으로부터 생성되는, 시스템.
청구항 138 내지 151 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 것을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 152 중 어느 한 항에 있어서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS_DRK 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은 상기 VIS_DRK 프레임, 상기 NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시키고 최소화하는, 시스템.
청구항 138 내지 153 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 154 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 시스템.
청구항 155에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 것이 상기 NIR 또는 IR 프레임으로부터 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 것을 더 포함하는, 시스템.
청구항 155 또는 156에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은, 인자, 함수, 상수, 또는 캡처된 입력 동적 범위로 승산된 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일한, 시스템.
청구항 155 내지 157 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 각각, 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 시스템.
청구항 158에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 중 하나 이상 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 중 하나 이상은 단일 이미지에 포함되는, 시스템.
청구항 155 내지 159 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것은, 상기 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 것을 포함하는, 시스템.
청구항 155 내지 160 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 시스템.
청구항 161에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함되어 있는, 시스템.
청구항 161 또는 162에 있어서, 상기 레이저가 상기 온 모드에 있을 때 상기 VIS_DRK 프레임이 캡처되는, 시스템.
청구항 161 내지 163 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하는, 시스템.
청구항 161 내지 163 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하지 않는, 시스템.
청구항 138 내지 165 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
(N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 166 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
제2 VIS 프레임 및 상기 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 167 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
상기 제2 NIR 또는 IR 이미지와 상기 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 모듈을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 168 중 어느 한 항에 있어서, N+1은 상기 기본 수량의 X배와 동일하고, X는 2보다 큰 정수이고, 상기 애플리케이션은 (N+기본 수량+1)번째 또는 (N+기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 시스템.
청구항 138 내지 169 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 오버레이된 이미지, 2개 이상의 NIR 또는 IR 이미지, 또는 2개 이상의 VIS 이미지, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 것을 더 포함하는, 시스템.
청구항 170에 있어서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성되는, 시스템.
청구항 170에 있어서, 하나의 디스플레이 이미지가 2개 이상의 시퀀스로 형성되는, 시스템.
레이저 유도된 형광단 여기로부터 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위한 애플리케이션을 생성하기 위해 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 있어서, 상기 애플리케이션은
(a) 복수의 이미지 프레임 시퀀스를 수신하는 모듈- 각각의 이미지 프레임 시퀀스는
(i) 상기 레이저가 오프 모드 또는 온 모드에 있을 때 캡처된 VIS 프레임; 및
(ii) 상기 레이저가 온 모드에 있을 때 캡처된 NIR 또는 IR 프레임의 기본 수량을 포함함 -;
(b) 하나의 보정 VIS 프레임을 감산함으로써 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 모듈;
(c) 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제1 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 포함하는, 매체.
청구항 173에 있어서,
제1 VIS 프레임과 상기 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제1 VIS 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 174에 있어서,
상기 제1 오버레이된 이미지를 형성하기 위해 상기 NIR 또는 IR 이미지와 상기 VIS 이미지를 오버레이하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 175에 있어서, 시퀀스는 홀수 또는 짝수인 NIR 프레임의 기본 수량을 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 176 중 어느 한 항에 있어서, 시퀀스에서 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 현재 시퀀스, 이전 시퀀스, 또는 미래 시퀀스에 있는, 매체.
청구항 173 내지 177 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 보정 VIS_DRK 프레임은 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임이거나, NIR 또는 IR 프레임이 이전의 또는 미래의 VIS_DRK 프레임에 시간적으로 똑같이 가까운 경우에, 주어진 VIS_DRK 프레임 중 어느 하나가 보정 VIS_DRK 프레임에 사용될 수 있는, 매체.
청구항 173 내지 178 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정 VIS_DRK 프레임은 상기 제1 NIR 또는 IR 프레임과 동일한 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 제1 NIR 또는 IR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 후속 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 상기 NIR 프레임의 프레임 시퀀스에 대한 이전 프레임 시퀀스에서의 VIS_DRK 프레임, 또는 이들의 조합인, 매체.
청구항 173 내지 179 중 어느 한 항에 있어서, 제1 VIS_DRK 이미지를 생성하는 것은 제1 VIS_DRK 프레임을 직접 디스플레이하거나 또는 제1 VIS 프레임과 상기 제1 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS_DRK 프레임을 누산기에서 가산함으로써 달성되는, 매체.
청구항 173 내지 179 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오버레이된 NIR 또는 IR 이미지는 NIR 또는 IR 이미지(들)의 합산된 수량 및 VIS 이미지(들)의 합산된 수량을 오버레이하여 상기 제1 오버레이된 이미지를 형성함으로써 획득되는 매체.
청구항 173 내지 181 중 어느 한 항에 있어서, 상기 V의 양은 0 이상인, 매체.
청구항 173 내지 182 중 어느 한 항에 있어서, 시퀀스는 기본 수량의 NIR 프레임 및 VIS_DRK 프레임을 포함하고, 임의의 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대한 상기 보정 VIS_DRK 프레임은, 상기 보정 VIS_DRK 프레임이 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 대해 동일, 이전, 또는 후속 프레임 시퀀스 중 어디에 있는지에 관계없이, 상기 주어진 NIR 또는 IR 프레임에 시간적으로 가장 가까운 VIS_DRK 프레임인, 매체.
청구항 173 내지 183 중 어느 한 항에 있어서, (N+1)은 상기 기본 수량 이상인, 매체.
청구항 173 내지 184 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 것은 임의의 수의 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 가산하는 것을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 185 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가 보정된 NIR 또는 IR 프레임은 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 또는 이후에 생성되거나, 시간적으로 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임 이전 및 이후 둘 모두에 있는 보정된 NIR 또는 IR 프레임으로부터 생성되는, 매체.
청구항 173 내지 186 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 단계는 상기 제1 보정된 NIR 또는 IR 프레임에 선행하는 M 수량의 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산하는 단계를 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 187 중 어느 한 항에 있어서, 시간적으로 가장 가까운 또는 최근접 보정 VIS 프레임을 각각의 NIR 프레임에 감산하는 것은 상기 VIS 프레임, 상기 NIR 또는 IR 프레임, 또는 둘 모두의 캡처 사이의 움직임에 의해 야기되는 모션 아티팩트를 감소시키고 최소화하는, 매체.
청구항 173 내지 188 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 188 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 이미지 프레임 시퀀스는 주변 광 영향 하에서만 캡처되는 하나 이상의 VIS_DRK 프레임을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 190 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임을 보정하는 단계는 상기 NIR 또는 IR 프레임으로부터 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나를 감산하는 것을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 191 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 NIR 또는 IR 프레임의 신호 이득은 인자, 함수, 상수, 또는 캡처된 입력 동적 범위가 승산된 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 프레임의 신호 이득과 동일한, 매체.
청구항 173 내지 192 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 각각, 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 각각은 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 매체.
청구항 193에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임 중 하나 이상 및 상기 NIR 또는 IR 프레임 중 하나 이상은 단일 프레임에 포함되는, 매체.
청구항 173 내지 194 중 어느 한 항에 있어서, 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 단계는 상기 NIR 또는 IR 프레임의 노출과 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나의 노출 사이의 비율로 승산된 상기 VIS_DRK 프레임을 감산하는 단계를 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 195 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나는 가시 및 NIR 또는 IR 픽셀을 갖는 센서에 의해 캡처되는, 매체.
청구항 196에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임, 상기 하나 이상의 시퀀스의 VIS 프레임, 및 상기 하나 이상의 시퀀스의 NIR 또는 IR 프레임 중 적어도 하나가 단일 프레임에 포함되어 있는, 매체.
청구항 196 또는 197에 있어서, 상기 VIS 프레임은 상기 레이저가 상기 온 모드에 있을 때 캡처되는, 매체.
청구항 196 내지 198 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하는, 매체.
청구항 196 내지 198 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 VIS_DRK 프레임 중 적어도 하나는 상기 VIS 프레임을 포함하지 않는, 매체.
청구항 173 내지 200 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
(N+1)번째 또는 (N+2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 201 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
제2 VIS 프레임 및 상기 제2 VIS 프레임에 후속하는 V 수량의 VIS 프레임을 가산함으로써 제2 VIS 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 202 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애플리케이션은
상기 제2 NIR 또는 IR 이미지와 상기 제2 VIS 이미지를 오버레이하여 제2 오버레이된 이미지를 형성하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 203 중 어느 한 항에 있어서, N+1은 상기 기본 수량의 X배와 동일하고, X는 2보다 큰 정수이고, 상기 애플리케이션은 (N+기본 수량+1)번째 또는 (N+기본 수량 +2)번째 보정된 NIR 또는 IR 프레임과 N 수량의 후속 보정된 NIR 또는 IR 프레임을 가산함으로써 제2 NIR 또는 IR 이미지를 생성하는 모듈을 더 포함하는, 매체.
청구항 173 내지 204 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 오버레이된 이미지, 2개 이상의 NIR 또는 IR 이미지, 또는 2개 이상의 VIS 이미지, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 디스플레이 이미지를 형성하는 것을 더 포함하는, 매체.
청구항 205에 있어서, 각각의 시퀀스에 대해 하나의 디스플레이 이미지가 형성되는, 매체.
청구항 205에 있어서, 하나의 디스플레이 이미지가 2개 이상의 시퀀스로 형성되는, 매체.
피험체(subject)로부터의 샘플 내의 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법에 있어서, 상기 방법은 이미징 시스템을 이용하여 형광을 이미징함으로써 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 시스템은
(a) 청구항 1 내지 49 중 어느 한 항의 이미징 시스템; 또는
(b) 청구항 50 내지 63 중 어느 한 항의 이미징 플랫폼을 포함하는, 방법.
피험체로부터의 샘플 내의 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법에 있어서, 상기 방법은 이미징 시스템 방법을 이용하여 형광을 이미징함으로써 상기 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 시스템 방법은,
(a) 청구항 64 내지 102 중 어느 한 항에 따른 이미징을 위한 방법을 포함하는, 방법.
청구항 208 또는 209에 있어서, 이미징된 형광이 자가형광, 조영제 또는 영상화제(imaging agent), 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자, 또는 소분자, 또는 이들의 임의의 조합 또는 이들의 임의의 조합인, 방법.
청구항 208 내지 210 중 어느 한 항에 있어서, 이미징된 형광이 자가형광, 조영제 또는 영상화제, 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사선 감작제, 감광제, 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자, 또는 소분자, 또는 이들의 임의의 조합인, 방법.
청구항 208 내지 211 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 피험체에 조영제 또는 영상화제를 투여하는 단계를 더 포함하는, 방법.
피험체로부터 형광단 내의 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
(a) 상기 피험체에 조영제 또는 영상화제를 투여하는 단계;
(b) 이미징 시스템을 사용하여 상기 조영제 또는 영상화제를 이미징함으로써 상기 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 시스템은
(i) 청구항 1 내지 49 중 어느 한 항의 이미징 시스템; 또는
(ii) 청구항 50 내지 63 중 어느 한 항의 이미징 플랫폼을 포함하는, 방법.
피험체로부터 형광단 내의 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조를 이미징하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
(a) 상기 피험체에 조영제 또는 영상화제를 투여하는 단계;
(b) 이미징 시스템 방법을 사용하여 상기 조영제 또는 영상화제를 이미징함으로써 상기 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조의 이미지를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 시스템 방법은,
(i) 청구항 64 내지 102 중 어느 한 항에 따른 이미징을 위한 방법을 포함하는, 방법.
청구항 213 또는 214에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제는 염료, 형광단, 형광 비오틴 화합물, 발광 화합물, 화학발광 화합물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 215 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제는 단백질, 펩티드, 아미노산, 뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드 또는 이들의 임의의 조합을 더 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 215 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제는 토줄레리스티드를 더 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 217 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제는 약 200mm 내지 약 900mm의 파장을 흡수하는, 방법.
청구항 213 내지 218 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제는 DyLight-680, DyLight-750, VivoTag-750, DyLight-800, IRDye-800, VivoTag-680, Cy5.5, 또는 ICG(indocyanine green) 및 이들의 임의의 전술한 유도체; 플루오레세인 및 플루오레세인 염료(예를 들어, 플루오레세인 이소티오시아닌 또는 FITC, 나프토플루오레세인, 4', 5'-디클로로-2',7'-디메톡시플루오레세인, 6-카르복시플루오레세인 또는 FAM 등), 카르보시아닌, 메로시아닌, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 피코에리트린, 에리트로신, 에오신, 로다민 염료(예를 들어, 카르복시테트라메틸-로다민 또는 TAMRA, 카르복시로다민 6G, 카르복시-X-로다민(ROX), 리사민 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 그린, 로다민 레드, 테트라메틸로다민(TMR) 등), 쿠마린, 쿠마린 염료(예를 들어, 메톡시쿠마린, 디알킬아미노쿠마린, 히드록시쿠마린, 아미노메틸쿠마린(AMCA) 등), 오레곤 그린 염료(예를 들어, 오레곤 그린 488, 오레곤 그린 500, 오레곤 그린 514 등), 텍사스 레드, 텍사스 레드-X, SPECTRUM RED, SPECTRUM GREEN, 시아닌 염료(예를 들어, CY-3, Cy-5, CY-3.5, CY-5.5 등), ALEXA FLUOR 염료(예를 들어, ALEXA FLUOR 350, ALEXA FLUOR 488, ALEXA FLUOR 532, ALEXA FLUOR 546, ALEXA FLUOR 568, ALEXA FLUOR 594, ALEXA FLUOR 633, ALEXA FLUOR 660, ALEXA FLUOR 680 등), BODIPY 염료(예를 들어, BODIPY FL, BODIPY R6G, BODIPY TMR, BODIPY TR, BODIPY 530/550, BODIPY 558/568, BODIPY 564/570, BODIPY 576/589, BODIPY 581/591, BODIPY 630/650, BODIPY 650/665 등), IRDyes(예를 들어, IRD40, IRD 700, IRD 800 등), 7-아미노쿠마린, 디알킬아미노쿠마린 반응성 염료, 6,8-디플루오로-7-히드록시쿠마린 형광단, 히드록시쿠마린 유도체, 알콕시쿠마린 유도체, 숙시미딜 에스테르, 피렌 숙시미딜 에스테르, 피리딜옥사졸 유도체, 아미노나프탈렌계 염료, 댄실 클로라이드, 다폭실 염료, 다폭실 술포닐 클로라이드, 아민-반응성 다폭실 숙시미딜 에스테르, 카르복실산-반응성 다폭실(2-아미노에틸)술폰아미드), 바이메인 염료, 바이메인 메르캅토아세트산, NBD 염료, QsY 35 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 219 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투여는 정맥내 투여, 근육내 투여, 피하 투여, 안구내 투여, 동맥내 투여, 복막 투여, 종양내 투여, 피내(intradermal) 투여, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 220 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징은, 조직 이미징, 생체외 이미징, 수술중 이미징, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 221 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플이 생체내 샘플, 계내 샘플, 생체외 샘플, 또는 수술중 샘플 내에 있는, 방법.
청구항 213 내지 222 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 기관, 기관 하부구조, 조직, 또는 세포인, 방법.
청구항 213 내지 223 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 자가형광성(autofluoresces)인, 방법.
청구항 224에 있어서, 상기 샘플의 자가형광은 종양 또는 악성에 존재하는 안구 형광단, 트립토판, 또는 단백질을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 225 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 혈관 흐름 또는 혈관 개방을 시각화하는데 이용되는, 방법.
청구항 213 내지 226 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비정상 조직, 암, 종양, 혈관계 또는 구조는 혈관, 림프 혈관계, 신경 혈관계 또는 CNS 구조를 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 227 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징은 혈관 조영, 동맥 조영, 림프 조영, 또는 담관 조영인, 방법.
청구항 213 내지 228 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징은, 혈관 이상, 혈관 기형, 혈관 병변, 기관 또는 기관 하부구조, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포를 검출하는 것을 포함하는, 방법.
청구항 229에 있어서, 상기 혈관 이상, 혈관 기형, 또는 혈관 병변은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 조합인, 방법.
청구항 213 내지 230 중 어느 한 항에 있어서, 기관 또는 기관 하부구조는 뇌, 심장, 폐, 신장, 간, 또는 췌장인, 방법.
청구항 213 내지 231 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피험체에 대해 수술을 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 232에 있어서, 상기 수술은 혈관 성형, 심혈관 수술, 동맥류 수복, 판막 대체, 동맥류 수술, 동정맥 기형 또는 해면 기형 수술, 정맥 기형 수술, 림프 기형 수술, 모세혈관 확장 수술, 혼합 혈관 기형 수술, 또는 척추 경막 동정맥루 수술, 수복 또는 우회, 동맥 우회, 기관 이식, 성형 수술, 눈 수술, 생식계 수술, 스텐트 삽입 또는 대체, 플라크 절제, 피험체의 암 또는 질병 영역, 조직, 구조 또는 세포 제거, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 233 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미징은 수술 후의 상기 피험체의 혈관 이상, 암 또는 질병 영역, 조직, 구조, 또는 세포의 이미징을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 234 중 어느 한 항에 있어서, 피험체에게서 암을 치료하는 단계를 더 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 235 중 어느 한 항에 있어서, 두개내 CNS 혈관 결함, 척추 CNS 혈관 결함의 수복; 말초 혈관 결함의 수복; 비정상적 혈관성 조직의 제거; 눈 이미징 및 수복; 문합; 재건 또는 성형 수술; 죽상경화증에서의 플라크 절제 또는 치료 또는 재협착; 신경, 신장, 갑상선, 부갑상선, 간 분절, 또는 요관과 같은 생체 기관 또는 구조의 (선택적 절제를 포함하는) 수복 또는 절제, (선택적 보존을 포함하는) 보존; 수술 동안의 식별 및 관리(때때로 보존, 때때로 선택적 절제); 사지에서의 허혈의 진단 및 치료; 또는 만성 상처의 치료를 더 포함하는, 방법.
청구항 236에 있어서, 두개내 혈관 결함 및/또는 척추 혈관 결함은 동맥류, 동정맥 기형, 해면 기형, 정맥 기형, 림프형 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형 또는 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 236에 있에서, 상기 말초 혈관 결함은, 동맥류, 관상 동맥 우회, 또 다른 혈관 우회, 해면 기형, 동정맥 기형, 정맥 기형, 림프 기형, 모세혈관 확장, 혼합 혈관 기형, 척추 경막 동정맥루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 236에 있어서, 상기 비정상적 혈관성 조직(vascularized tissue)은 자궁내막증 또는 종양을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 239 중 어느 한 항에 있어서, X-선 방사선 촬영, 자기 공명 영상(MRI), 초음파, 내시경 검사, 엘라스토그래피, 촉각 이미징, 서모그래피(thermography), 유동 세포계측, 의료 사진, 핵 의학 기능 이미징 기술, 양전자 방출 단층 촬영(PET), 단일-광자 방출 컴퓨터 단층 촬영(SPECT), 현미경, 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 사용하는 방사선학 또는 형광 이미징을 더 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 240 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 사용하여 형광을 측정 및/또는 정량화하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 241 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합에 결합되거나 통합되는, 방법.
청구항 213 내지 242 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 수술 로봇, 수술 기기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 243 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현미경, 상기 공초점 현미경, 상기 형광 스코프, 상기 외시경, 상기 수술 기기, 상기 내시경, 또는 상기 수술 로봇 중 적어도 하나는 수술 현미경, 공초점 현미경, 형광 스코프, 외시경, 내시경, 검안경, 망막 카메라 시스템, OCT(optical coherence tomography) 시스템, 수술 로봇, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
청구항 213 내지 244 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시스템은 치료제를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 진단제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미지화 또는 평가하거나; 치료제의 안전성 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 동반 영상화제의 안전 또는 생리학적 효과를 검출, 이미징 또는 평가하거나; 또는 이들의 임의의 조합을 수행하도록 구성되는, 방법.
청구항 213 내지 245 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조영제 또는 영상화제의 안전성 또는 생리학적 효과는 생체이용률, 흡수, 농도, 존재, 분포 및 소거, 대사, 약동학, 국소화, 혈액 농도, 조직 농도, 비율, 혈액 또는 조직에서의 농도의 측정, 치료 윈도우, 범위 및 최적화, 또는 이들의 임의의 조합인, 방법.
청구항 213 내지 246 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 동반 진단제, 치료제, 또는 영상화제를 투여하는 단계를 포함하고, 상기 이미징은 상기 동반 진단제, 상기 치료제, 또는 상기 영상화제를 검출하는 것을 포함하는, 방법.
청구항 247에 있어서, 상기 동반 진단제, 상기 치료제, 또는 상기 영상화제는 화학 작용제, 방사성 표지 작용제, 방사성핵종, 방사성핵종 킬레이트화제, 방사선 감작제, 감광제 형광단, 치료제, 영상화제, 진단제, 단백질, 펩티드, 나노입자 또는 소분자를 포함하는, 방법.
형광단을 이미징하는 방법에 있어서,
(a) 광원에 의해, 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 여기 광을 방출하는 단계;
(b) 복수의 소스에 의해, 다수의 방출 대역에서 상기 샘플로부터 형광을 유도하기 위해 여기 광 또는 광을 방출하는 단계;
(c) 복수의 광학기기(optics)에 의해, 상기 여기 광을 상기 샘플로 지향시키는 단계;
(d) 복수의 광학기기에 의해, 상기 샘플로부터 상기 형광을 수신하는 단계- 상기 방출 광은 음영을 감소시키기 위해 상기 샘플로부터 수신된 형광 광과 실질적으로 동축으로 상기 샘플로 지향됨 -;
(e) 검출기 상에 상기 샘플의 형광 이미지 및 상기 샘플의 가시 광 이미지를 형성하는 단계; 및
(f) 상기 샘플의 형광 이미지 및 상기 샘플의 가시 광 이미지를 복수의 검출기 상에 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
청구항 249에 있어서, 형광단이 상기 샘플 내에 있는, 방법.
청구항 249 내지 250 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 조직, 생리학적 구조, 또는 기관 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
청구항 249 내지 251 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 전술한 청구항 중 어느 한 항에 설명된 바와 같은, 방법.