WO2019009456A1 - 암 수술용 테라헤르츠 프로브 도파로 - Google Patents

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WO2019009456A1
WO2019009456A1 PCT/KR2017/007455 KR2017007455W WO2019009456A1 WO 2019009456 A1 WO2019009456 A1 WO 2019009456A1 KR 2017007455 W KR2017007455 W KR 2017007455W WO 2019009456 A1 WO2019009456 A1 WO 2019009456A1
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tube
waveguide
thz wave
core
thz
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PCT/KR2017/007455
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French (fr)
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전태인
박현상
이상준
노삼규
김준오
오승재
지영빈
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한국해양대학교 산학협력단
연세대학교 산학협력단
한국표준과학연구원
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Publication date
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
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    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths

Definitions

  • the following embodiments relate to a terahertz probe waveguide and more particularly to a high sensitivity probe module integrated with a terahertz (THz) wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) and a waveguide (WG) To a terahertz probe waveguide for cancer surgery.
  • Tx terahertz
  • Rx receiver
  • WG waveguide
  • THz (THz) electromagnetic waves ( ⁇ 0.3 mm) are generated between microwave (f ⁇ 100 GHz / ⁇ > ⁇ 1 mm) and infrared (f> ⁇ 10 THz / ⁇ ⁇ 10 ⁇ m) Located in the unexplored region of the spectrum, called the THz Gap.
  • THz (THz) wave band is located midway between the microwave and the light wave band. It has both the linearity of light and the permeability of electromagnetic wave. It has the characteristic that it easily permeates material that can not be transmitted by microwave or light wave and absorbs well have.
  • the terahertz (THz) wave has been applied to various industries such as medicine, biology, biochemistry, food engineering, pollution monitoring and security search, and its importance is also increasing.
  • THz wave waveguide, filter, and resonator can be developed for various application technologies such as information technology, life technology, environmental technology, space technology and military technology.
  • Terahertz (THz) wave device is a field of THz photonics, a new science technology that meets electronics and optics.
  • THz photonics has been started, especially low energy ( ⁇ 4 meV) - non-invasive which is harmless to the human body, is rapidly spreading to new concept analysis and diagnostic apparatus as the core source technology of the next-generation bio-medical industry.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0008709 relates to a voltage-free transceiver operating in this terahertz band, wherein a THz wave transmitter (Tx) and a receiver (Receiver, Rx) are formed on a single substrate, Voltage transceiver operating in the THz band capable of transmitting and detecting THz waves.
  • Tx THz wave transmitter
  • Rx receiver
  • Voltage transceiver operating in the THz band capable of transmitting and detecting THz waves.
  • Embodiments describe a terahertz probe waveguide and more specifically to a technique for a high sensitivity probe module integrating a terahertz (THz) wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) and a waveguide (WG) to provide.
  • Tx terahertz
  • Rx receiver
  • WG waveguide
  • Embodiments provide a terahertz probe waveguide for cancer detection, including a glioma through a terahertz (THz) wave, by providing a terahertz (THz) probe-waveguide (WG) have.
  • a terahertz probe waveguide for cancer detection including a glioma through a terahertz (THz) wave, by providing a terahertz (THz) probe-waveguide (WG) have.
  • a terahertz probe waveguide includes a tube in which an inner space portion is formed; A core portion accommodated in the inner space portion of the tube and disposed axially spaced apart from the tube by a predetermined distance; And a transceiver chip formed on the rear side of the core unit and having a THz wave transmitter and a receiver Rx formed on the substrate to transmit and detect a THz wave, The THz waves guided to the outside of the front end of the tube and transmitted from the transceiver chip can be transmitted.
  • the insulating plate is formed of at least one or more plates arranged in an inner space of the tube so that the core is inserted into the inner space of the tube, The part can be fixed.
  • the insulating plate may be made of at least one of Teflon, silicon, and quartz.
  • the tube is made of a metal material and the tube and the core are in the form of a coaxial cable in which the core is axially disposed within the tube of metallic material, So that the THz wave transmission loss of the core portion can be reduced.
  • the tube may have a cylindrical shape, and the diameter of the front end may be gradually reduced to improve the THz wave transmission efficiency.
  • a cap formed on the front end of the tube and made of an insulating material for contacting the front end side of the core part with the cancerous tumor.
  • the needle tip can be connected to or disconnected from the front end of the core portion through the cap and can be replaced.
  • the transceiver chip has a THz wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) formed on a single substrate, and can transmit and detect a THz wave in a single chip.
  • Tx THz wave transmitter
  • Rx receiver
  • a cancer detection device including a terahertz probe waveguide includes: a gripable case; A tube accommodated in at least a part of the case and having an inner space portion formed therein; A core portion accommodated in the inner space portion of the tube and disposed axially spaced apart from the tube by a predetermined distance; And a transceiver chip formed on a rear side of the core unit and having a THz wave transmitter and a receiver Rx formed on the substrate to transmit and detect a THz wave, Wherein the front end of the core portion is guided to the outside of the front end of the tube and is transmitted from the transceiver chip to the transceiver chip, The THz waves are transmitted to detect cancer including brain glioma.
  • an LED module is formed at an end of the case to inform the user of the presence or absence of cancer detection, including brain glaucoma, through light.
  • the insulating plate includes at least one or more than two or more insulating plates arranged in the inner space of the tube and having a hole formed therein in the form of a plate of an insulating material, The core portion can be fixed.
  • the tube has a cylindrical shape and a front end thereof is gradually reduced in diameter in order to increase THz wave transmission efficiency and the tube and the core portion are coaxially disposed in the tube of the metallic material, (coaxial) cable type, which can reduce THz wave transmission loss.
  • a cap formed on the front end of the tube and made of an insulating material to prevent a loss of the THz wave on the front end side of the core part; And a needle tip formed to penetrate the cap and connected to a front end of the core portion.
  • the needle tip is in contact with the body during surgery and is interchangeable with or connected to the front end of the core through the cap.
  • a terahertz probe waveguide comprising: a tube in which an inner space portion is formed; And a transceiver chip formed on the rear side of the tube and having a THz wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) formed on the substrate to transmit and detect a THz wave, the tube having a cylindrical shape
  • Tx THz wave transmitter
  • Rx receiver
  • the front end portion of the transceiver chip is gradually reduced in diameter to increase THz wave transmission efficiency and the THz wave transmitted from the transceiver chip can be transmitted to the front end portion through the inner space portion of the tube.
  • WG THz probe-waveguide
  • THz probe-waveguide (WG) integration module can be used to diagnose cancer of all parts of the body accessible to the THz probe, the thickness and characteristics of the thin film can be analyzed.
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining a cancer detection apparatus including a terahertz probe waveguide according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a terahertz probe waveguide according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a transceiver chip according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a view for explaining a terahertz probe waveguide according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a waveguide directly connected to a transceiver chip according to an embodiment.
  • the following embodiments relate to a technology relating to a high sensitivity probe module in which a THz wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) are integrated with a waveguide (WG), and a terahertz (THz)
  • Tx THz wave transmitter
  • Rx receiver
  • THz terahertz
  • a terahertz probe waveguide can be provided for detecting cancer through the probe.
  • the embodiments are applicable not only to the diagnosis of cancer for all parts of the body to which the THz probe is accessible, but also to industry that can analyze the thickness and characteristics of thin films as in semiconductor processing .
  • a lens-type couple can be used as a surgeon guiding probe using a very small and highly efficient single-chip transceiver ([Tx / Rx]) type, And provide a boundary value. It can also be used as a real-time biopsy probe.
  • WG waveguide
  • a very small and highly efficient single chip transceiver [Tx / Rx]) can be used as a real-time biopsy probe for lesions such as cancer or for lesions such as prostate cancer, breast cancer, Can be used as a real-time biopsy probe to complement a biopsy using a conventional microscope in a situation where it is difficult to use the biopsy.
  • in-vivo real-time diagnosis of diseases such as pancreatic cancer, prostate cancer, etc. that are difficult to diagnose and biopsy (biopsy) by using fluorescent materials such as breast cancer and digestive cancer It is applicable to other cancer diseases.
  • THz medical diagnostic apparatus that incorporates a new concept THz photonics into the bio-medical industry.
  • the core components of the THz medical diagnostic device are the THz transmitter-receiver (Tx-Rx), the transmitter / receiver (Tx / Rx) individual elements are fabricated and integrated into a single chip transceiver (Couple- [Tx / Rx]
  • a core device can be provided.
  • a THz semiconductor growth technique with a super short charge lifetime ( ⁇ ⁇ ps) is proposed using MBE growth technique.
  • ⁇ ⁇ ps is proposed using MBE growth technique.
  • MQW multiple quantum well
  • THz A high-sensitivity probe module integrated with a single-chip transceiver ([Tx / Rx]) and a waveguide (WG) has been developed to provide a cancer diagnostic medical instrument including a glioma. (Tx / Rx) / THz probe-waveguide (Tx / Rx) and waveguide (WG) efficiently combined with optical fiber and ultra-small and high efficiency single chip transceiver (WG) modules, and 3) optimize the performance of medical devices for THz cancer surgery.
  • Tx / Rx THz probe-waveguide
  • WG waveguide
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining a cancer detection apparatus including a terahertz probe waveguide according to an embodiment.
  • a cancer detection apparatus 110 including a terahertz probe waveguide includes a case 111, a tube 112, a core portion 113, and a transceiver chip 114 Lt; / RTI > According to the embodiment, the cancer detecting apparatus 110 including the terahertz probe waveguide may further include an insulating plate 115. Furthermore, the cancer detecting device 110 including the terahertz probe waveguide may further include a needle tip configured to pass through the cap and the cap.
  • the cancer detection device 110 including the terahertz probe waveguide may be used as a medical device for a cancer surgery guide and a biopsy by combining various electronic devices such as a signal generator 120 required for signal processing.
  • the signal generator 120 may provide a laser beam to a cancer detection device 110 that includes a terahertz probe waveguide and may include a Lock-in Amplifier 121, an All-fiber Ultrafast Laser 122, and a Current Amplifier 123), and the like.
  • the case 111 is Jerusalemable, and a space for accommodating the tube 112 and the like can be formed therein.
  • the case 111 may have a cylindrical shape penetrating the inside of the case 111 to accommodate at least a part of the tube 112.
  • the case 111 may have various shapes, such as a cylindrical shape, as well as a tube 112 for receiving and facilitating gripping.
  • an optical fiber is formed in the inner space on the rear side of the case 111, and a laser beam guided to the optical fiber for detecting cancer including brain glioma can be incident on the rear surface of the transceiver chip 114.
  • the LED module 116 may be formed at the end of the case 111 to inform the user of the presence or absence of the detection of cancer including the brain glare through light. That is, the LED module 116 may be attached to the end of the case 111 to quickly inform the medical staff about the presence or absence of the cancer, so that the presence or absence of the cancer can be indicated by the color of light or blinking.
  • the tube 112 can be accommodated in at least a part of the case 111, and the internal space portion can be formed and the core portion 113 can be disposed.
  • the intermediate portion and the rear end of the tube 112 may be housed in the case 111, and the front end may protrude outward.
  • the front end portion and / or the rear end portion of the tube 112 is gradually reduced in diameter toward the front end portion and / or the rear end portion from the center portion May be a losing form.
  • the core portion 113 is accommodated in the inner space portion of the tube 112 and may be axially spaced apart from the tube 112 by a predetermined distance.
  • the core 113 may be made of a metal material.
  • the tube 112 and the core portion 113 can form one waveguide.
  • the front end of the core part 113 is guided to the outside of the front end of the tube 112 and the THz wave transmitted from the transceiver chip 114 is transmitted to detect cancer including brain glioma.
  • the tube 112 and the core 113 are formed in the form of a coaxial cable in which the core 113 is axially disposed in the tube 112 made of a metal material so as to reduce the THz wave transmission loss of the waveguide .
  • the tube 112 may also be in the form of a cylinder without a center conductor.
  • the center conductor may mean the core portion 113, that is, the tube 112 may be formed in a cylindrical shape without the core portion 113.
  • the transceiver chip 114 is formed on the rear side of the core unit 113.
  • a THz wave transmitter and a receiver Rx are formed on the substrate to transmit and detect THz waves.
  • An optical fiber is arranged on the rear side of the transceiver chip 114, so that a laser beam guided to the optical fiber can be incident on the transceiver chip 114 for detecting cancer including brain glioma.
  • the transceiver chip 114 has a THz wave transmitter Tx and a receiver Rx formed on a single substrate and can transmit and detect THz waves in a single chip.
  • the optical fiber for inputting the laser beam may be provided from the signal generator 120, which is a separate medical device.
  • the insulating plate 115 is formed in the shape of a plate of an insulating material, and a hole may be formed in the insulating plate 115 to penetrate the core portion 113.
  • the insulating plate 115 may be made of Teflon, silicon, and a quartz plate.
  • At least one or more insulation plates 115 may be formed on the inner side of the tube 112 to fix the core 113 to the inner space of the tube 112.
  • the cancer detection device 110 including the terahertz probe waveguide may further include a needle tip to be inserted into the cap and the cap.
  • the cap may be formed at the front end of the tube 112 and may be made of an insulating material such as silicon for contact between the front end side of the core portion 113 and the cancerous tumor.
  • a needle tip may be inserted into the cap and connected to the front end of the core portion 113.
  • Such a needle tip is in contact with a body such as the brain at the time of surgery, and is connectable or detachable with the front end of the core portion 113 through the cap.
  • the tip of the terahertz probe waveguide can be a disposable needle tip that is sealed with an insulator with little THz wave loss and only the front part is replaceable.
  • the portion of the brain or the like which is in contact with the body can be treated as a disposable product to protect the patient from contamination and infection.
  • a cap capable of protecting the front end of the terahertz probe waveguide can be constituted.
  • the measured signal can have a minimum of 1nA current, 1THz bandwidth, and 1000: 1 S / N.
  • the coupling efficiency between pulse laser and optical fiber is maximized by minimizing the distortion of the ultrashort pulses propagating through the optical fiber, and by minimizing the distortion of the THz ultra-high efficiency single-chip transceiver ([Tx / Rx]) THz wave generation efficiency can be optimized.
  • an all-fiber laser source > 20 mW, ⁇ 500 fs
  • suitable for generating THz waves can be provided.
  • the length can be shortened and the diameter of the needle tip can be designed to be about 1 mm, but the size is not limited.
  • the cancer detection device 110 including the terahertz probe waveguide can generate and detect a THz wave signal, and can act as a guide for cancer surgery.
  • the size of the terahertz probe waveguide can be designed within 15 cm in length and within 1 cm in diameter.
  • the length of the signal cable provided from the signal generator 120 as a medical instrument can be designed to be 2 m at maximum and can be accessed from the signal generator 120 to all positions of the operating table.
  • Embodiments provide cell-level high resolution analysis and diagnostic techniques using ultra-sensitive THz-probes by enabling miniaturization, high sensitivity, and high resolution techniques that were limited when applied to biomedical and medical diagnostics using THz waves .
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a terahertz probe waveguide according to an embodiment.
  • a terahertz probe waveguide 200 may include a tube 210, a core 220, and a transceiver chip 230.
  • the terahertz probe waveguide 200 may further include an insulating plate 250 and may further include a needle tip (not shown) to be inserted into the cap 240 and the cap 240, Lt; / RTI >
  • the components of the terahertz probe waveguide 200 according to an embodiment have the same or similar functions as the components of the apparatus for detecting a cancer including the terahertz probe waveguide 200 according to the embodiment described in FIG. 1 ≪ / RTI >
  • the terahertz probe waveguide 200 according to the embodiment may be a component that performs the same or similar function as the component of the cancer detection apparatus including the terahertz probe waveguide 200 according to the embodiment.
  • the components of the cancer detection device including the terahertz probe waveguide 200 include components that are the same as or similar to the components of the terahertz probe waveguide 200 according to one embodiment can do. Each component will be described in more detail below.
  • the tube 210 may have an inner space formed therein and the core 220 may be disposed.
  • the tube 210 may have a cylindrical shape, and the front end of the tube 210 may have a shape in which the diameter of the tube 210 gradually decreases in order to increase the THz wave transmission efficiency.
  • the tube 210 can be used as a metal material or another material, but the inside can be treated with a metal surface.
  • the core portion 220 is accommodated in the inner space portion of the tube 210 and may be axially spaced apart from the tube 210 by a predetermined distance.
  • the transceiver chip 230 is formed on the rear or rear end 222 of the core 220 and a THz wave transmitter Tx and a receiver Rx are formed on the substrate to transmit and detect the THz wave.
  • the optical fiber 260 is disposed on the rear side of the transceiver chip 230, so that the laser beam guided to the optical fiber 260 can be incident on the transceiver chip 230.
  • the transceiver chip 230 has a THz wave transmitter Tx and a receiver Rx formed on a single substrate and can transmit and detect a THz wave in a single chip.
  • the insulating plate 250 is formed in a plate shape of an insulating material, and a hole is formed in the insulating plate 250 to accommodate the core portion 220.
  • the insulating plate 250 may be formed at least one inside the tube 210 to fix the core 220 to the inner space of the tube 210.
  • the insulating plate 250 may be formed of a Teflon plate, and the thickness of the Teflon plate may be approximately 3 mm.
  • the material and the thickness of the Teflon plate are not limited.
  • the insulating plate 250 may be made of silicon, and a quartz plate.
  • the terahertz probe waveguide 200 may further comprise a needle tip to be inserted into the cap 240 and the cap 240.
  • the cap 240 may be formed at the front end of the tube 210 and may be made of an insulating material for contact between the front end side of the core portion 220 and the cancerous tumor.
  • a needle tip is inserted into the cap 240 and can be connected to the front end of the core portion 220. This needle tip is interchangeable with or connected to the front end of the core portion 220 through the cap 240.
  • These terahertz probe waveguides can improve the S / N ratio of the THz near-field signals of ultra-small, high-efficiency single-chip transceivers ([Tx / Rx]) to more than 5,000: 1 and provide ultra-high efficiency single-chip transceivers [ Rx]), it is possible to keep the THz wave loss below -6dB at each step by designing the waveguide direct-coupled THz probe module.
  • the terahertz probe waveguide can maximize the generation and detection efficiency of THz waves by using a stable all-optical fiber (all-fiber) ultrasound laser source.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a transceiver chip according to an exemplary embodiment.
  • a transceiver chip 230 is formed on the rear side of a waveguide, and a THz wave transmitter Tx and a receiver Rx are formed on a substrate to transmit and detect a THz wave.
  • the optical fiber 260 is disposed on the rear side of the transceiver chip 230 so that the laser beam 261 guided to the optical fiber 260 can be incident on the transceiver chip 230.
  • the transceiver chip 230 has a THz wave transmitter Tx and a receiver Rx formed on a single substrate and can transmit and detect a THz wave in a single chip.
  • the transceiver chip 230 may be a THz wave generator (not shown) that operates on a semi-insulating (SI) substrate that is insulated or semi-insulating and operates without a bias voltage, Or a detector or a receiver Rx that is located at a predetermined distance from the transmitter Tx and detects a THz wave (Patent Document 1).
  • the transmitter Tx is constituted by a metal line having a constant thickness and line width
  • the receiver Rx may include a second active layer located on the substrate and a photoconductive antenna located on the second active layer.
  • the voltage-free transmitter / receiver (Tx / Rx) operating in the THz waveband does not use a bias voltage, so a signal-to-noise ratio is remarkably improved and a pulse laser light source having a low peak power can be used. It can be used safely even when it is applied to medical diagnostic equipment which should be targeted to human body.
  • FIG. 4 is a view for explaining a terahertz probe waveguide according to another embodiment.
  • a terahertz probe waveguide according to another embodiment is schematically shown, and is partially cut to explain the inside.
  • the terahertz probe waveguide according to another embodiment may be formed of a cylindrical waveguide 410 having no central conductor therein.
  • the terahertz probe waveguide may comprise a tube and a transceiver chip.
  • the terahertz probe waveguide may further comprise a needle tip inserted into the cap and the cap.
  • the terahertz probe waveguide comprises a tube on which an inner space is formed and a rear side of the tube, and a THz wave transmitter (Tx) and a receiver (Rx) are formed on the substrate And a transceiver chip for transmitting and detecting a THz wave.
  • the tube is formed in a cylindrical shape, and the front end is gradually reduced in diameter to increase the THz wave transmission efficiency, and the THz wave transmitted from the transceiver chip can be transmitted to the front end portion through the inner space portion of the tube.
  • the terahertz probe waveguide according to another embodiment may include the same or similar components as those of the terahertz probe waveguide 200 according to the embodiment described in FIG.
  • a terahertz probe waveguide according to another embodiment may be fabricated in the same manner as the tube 210, the transceiver chip 230, the cap 240, and the needle tip of the terahertz probe waveguide 200 according to one embodiment. Or may include components that perform similar functions.
  • the terahertz probe waveguide according to another embodiment is formed in the form of a cylindrical waveguide 410 having no center conductor, in which case the transmission loss is relatively small and the guiding characteristic is excellent.
  • the cylindrical waveguide 410 without a central conductor can be configured such that its diameter gradually decreases toward the front end portion and / or the rear end portion from the central portion.
  • the THz wave transmission efficiency of the waveguide can be increased.
  • a conventional metal wire waveguide has a very low THz wave transmission loss and can transmit a TEM mode without a cutoff frequency, but has poor guiding characteristics.
  • the tube of the terahertz probe waveguide according to another embodiment is formed much smaller than the terahertz probe waveguide according to the embodiment of Fig. 2, so that the THz wave transmission loss of the waveguide can be reduced.
  • the inner diameter of the cylinder of the tube of the terahertz probe waveguide according to another embodiment may be approximately 2 to 3 mm.
  • the inner diameter of the cylinder of the tube of the terahertz probe waveguide according to an embodiment may be about 10 mm.
  • the waveguide includes a tube and a core portion, and the tube and the core portion may be configured in the form of a coaxial cable. That is, the core portion is formed in a coaxial cable shape in which a core portion is disposed axially in a tube of a metal material, thereby reducing the THz wave transmission loss of the waveguide.
  • the guiding characteristic is very good, but there is a THz wave transmission loss due to the insulating material. Therefore, in this embodiment, by providing a structure for supporting the core portion which is the center metal by additionally configuring the insulating plate, it is possible to design the probe portion of the THz medical system which reduces the transmission loss by coping with the insulating material with air (empty space). In order to overcome the cut-off frequency of TE11 mode according to the structure, the diameter of the cylinder of the tube can be designed to be sufficiently large.
  • the THz wave transmission and efficiency characteristics of the waveguide structure can be evaluated and analyzed to construct a database for the THz probe-waveguide (WG) module.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a waveguide directly connected to a transceiver chip according to an embodiment.
  • [3x3] array 2D multi-dipole antennas are disposed around the core 520 to measure the entire THz field can do.
  • [3x3] array 2D multi-dipole antennas can be placed on the backside of the transceiver chip 510.
  • An algorithm capable of processing data obtained from such a 3x3 2D array Rx chip can improve field strength up to three times as much as data processing by a single antenna.
  • the new THz Couple - Tiny / High Efficiency Single Chip Transceiver ([Tx / Rx]) core device is expected to contribute to the performance advancement of all the next generation THz wave application devices for medical diagnosis.
  • brain glioma is the most common disease among the brain tumors in Korea.
  • Glioblastoma is the most common disease (12.6% 2 years after surgery) with the worst prognosis.
  • Many traditional target anticancer drugs for brain glioma therapy have proved effective in preclinical studies, but failed during clinical trials, and new directional target selection and approaches are needed for the diagnosis and treatment of brain gliomas.
  • There are gender, mutation type, and complete excision of brain glioma lesion which are good prognostic factors for brain glioma treatment.
  • a good prognostic factor is the complete removal of brain glioma through surgical operation. This is the best treatment.
  • ppIX Protoporphyrin IX
  • Fluorescence imaging technology is most effectively used.
  • the probability of fluorescence expression is as low as 66% in grade 3 brain gliomas and 0% in grade 2 brain glaucoma.
  • the use of a contrast agent causes side effects such as light discoloration and photosensitivity. Therefore, it is urgently necessary to develop a technique for diagnosing low-grade brain glioma and describing the boundary without using contrast agent.
  • the imaging technique using the THz electromagnetic wave which is sensitive to the difference between the water and the fat, is capable of diagnosing and delineating cancer such as low grade brain glioma during surgery that is impossible with conventional techniques, Because it is not used, there is no side effect of contrast agent, and FDA approval is very high, so it is a practical technology that can be used in clinical practice.

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Abstract

암 수술용 테라헤르츠 프로브 도파로가 제시된다. 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는, 내부 공간부가 형성되는 튜브; 상기 튜브의 내부 공간부에 수용되며, 상기 튜브와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치되는 코어부; 및 상기 코어부의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩을 포함하고, 상기 코어부의 전단은, 상기 튜브의 전단의 외측으로 안내되며 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 전달될 수 있다.

Description

암 수술용 테라헤르츠 프로브 도파로
아래의 실시예들은 테라헤르츠 프로브 도파로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테라헤르츠(THz)파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)와 도파로(waveguide, WG)를 집적한 고감도 프로브(Probe) 모듈을 제공하는 암 수술용 테라헤르츠 프로브 도파로에 관한 것이다.
테라헤르츠(Terahertz, THz) 전자기파(λ ~ 0.3 mm)는 마이크로파(microwave, f < ~ 100 GHz / λ > ~ 1 mm)와 적외선(infrared, f > ~ 10 THz / λ < ~ 10 ㎛) 사이에 위치한 미개척 스펙트럼 영역으로, 테라헤르츠 갭(THz Gap)로 불린다. 테라헤르츠(THz)파 대역은 마이크로파와 광파 대역의 중간에 위치하고 있어 빛의 직진성과 전자기파의 투과성을 모두 가지고 있으며, 마이크로파나 광파가 투과할 수 없는 물질을 쉽게 투과하고 수분에 잘 흡수되는 특성을 가지고 있다. 이에 테라헤르츠(THz)파는 의학, 의공학, 생화학, 식품공학, 공해감시 및 보안검색 등 다양한 산업에 적용되고 있으며, 그 중요성도 증대되고 있다.
이에 따라 정보기술, 생명기술, 환경기술, 우주기술 및 군사기술 등 다양한 응용기술에 적용하기 위하여 테라헤르츠(THz)파 도파관, 필터, 공진기 등과 같은 수동소자가 개발될 수 있다. 테라헤르츠(THz)파 소자는 전자공학(electronics)과 광학(optics)이 만나는 새로운 과학기술인 테라헤르츠 포토닉스(THz photonics) 영역으로 최근 그 응용이 본격화되고 있는데, 특히 저에너지(~ 4 meV)-비침습적으로 인체에 무해하여 차세대 바이오-의료(bio-medical) 산업의 핵심 원천기술로서 신개념의 분석 및 진단기기에 그 응용이 급속도로 확산되고 있다.
한국공개특허 10-2016-0008709호는 이러한 테라헤르츠 대역에서 동작하는 무전압 트랜스시버에 관한 것으로, 단일 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter, Tx) 및 수신기(Receiver, Rx)를 형성함으로써 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있는 THz 대역에서 동작하는 무전압 트랜스시버에 관한 기술을 기재하고 있다.
실시예들은 테라헤르츠 프로브 도파로에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 테라헤르츠(THz)파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)와 도파로(waveguide, WG)를 집적한 고감도 프로브(Probe) 모듈에 관한 기술을 제공한다.
실시예들은 테라헤르츠(THz) 프로브(probe)-도파로(WG) 집적화 모듈을 제공함으로써, 테라헤르츠(THz)파를 통한 뇌교종(glioma)을 포함하는 암검출을 위한 테라헤르츠 프로브 도파로를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는, 내부 공간부가 형성되는 튜브; 상기 튜브의 내부 공간부에 수용되며, 상기 튜브와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치되는 코어부; 및 상기 코어부의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter, Tx) 및 수신기(Receiver, Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩을 포함하고, 상기 코어부의 전단은, 상기 튜브의 전단의 외측으로 안내되며 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 상기 THz파가 전달될 수 있다.
절연물질의 판 형상으로 이루어지며 내부에 홀(hole)이 형성되어 상기 코어부가 수용되는 절연판을 더 포함하고, 상기 절연판은 상기 튜브의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 상기 튜브의 내부 공간부에 상기 코어부를 고정시킬 수 있다.
상기 절연판은, 테프론(Teflon), 실리콘(silicon), 및 수정(quartz) 소재 중 적어도 어느 하나의 판으로 이루어질 수 있다.
상기 튜브는, 금속 소재로 이루어지고, 상기 튜브 및 상기 코어부는 금속 소재의 상기 튜브의 내에 상기 코어부가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어지거나, 상기 튜브는 중심 도체가 없는 원통 형태로 이루어져 상기 코어부의 THz파 전송 손실을 줄일 수 있다.
상기 튜브는, 원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아질 수 있다.
상기 튜브의 전단에 구성되며 상기 코어부의 전단 측과 암 종양의 접촉을 위해 절연소재로 이루어지는 캡을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 캡에 삽입되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
*상기 니들 팁(needle tip)은, 상기 캡을 통해 상기 코어부의 전단과 연결 또는 분리 가능하여 교체될 수 있다.
상기 트랜시버 칩은, 단일 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되고, 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있다.
다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치는, 파지 가능한 케이스; 상기 케이스의 적어도 일부에 수용되며, 내부 공간부가 형성되는 튜브; 상기 튜브의 내부 공간부에 수용되며, 상기 튜브와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치되는 코어부; 및 상기 코어부의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter, Tx) 및 수신기(Receiver, Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩을 포함하고, 상기 케이스는, 내부가 관통된 형상으로 이루어져, 뇌교종을 포함하는 암 검출을 위해 광섬유로 유도된 레이저 빔을 상기 트랜시버 칩의 후면으로 입사시키며, 상기 코어부의 전단은, 상기 튜브의 전단의 외측으로 안내되며 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 상기 THz파가 전달되어 뇌교종을 포함하는 암 검출이 가능하다.
상기 케이스는, 끝단에 LED 모듈이 형성되어 뇌교종을 포함하는 암 검출 유무를 빛을 통해 알릴 수 있다.
절연물질의 판 형상으로 이루어지며 내부에 홀(hole)이 형성되어 상기 코어부가 수용되는 절연판을 더 포함하고, 상기 절연판은, 상기 튜브의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 상기 튜브의 내부 공간부에 상기 코어부를 고정시킬 수 있다.
상기 튜브는, 금속 소재의 원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지고, 상기 튜브 및 상기 코어부는 금속 소재의 상기 튜브의 내에 상기 코어부가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어져, THz파 전송 손실을 줄일 수 있다.
상기 튜브의 전단에 구성되며 상기 코어부의 전단 측 THz파 손실을 방지하기 위해 절연소재로 이루어지는 캡; 및 상기 캡을 관통하여 구성되며 상기 코어부의 전단과 연결되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 니들 팁(needle tip)은, 수술시 신체와 접촉되며, 상기 캡을 통해 상기 코어부의 전단과 연결 또는 분리되어 교체 가능하다.
또 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 내부 공간부가 형성되는 튜브; 및 상기 튜브의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩을 포함하고, 상기 튜브는, 원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지며, 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 상기 튜브의 내부 공간부를 통해 전단부로 전달될 수 있다.
실시예들에 따르면 테라헤르츠(THz) 프로브(probe)-도파로(WG) 집적화 모듈을 제공함으로써, 테라헤르츠(THz)파를 통한 뇌교종(glioma)을 포함하는 암 검출을 위한 소형화, 고감도, 고해상도의 테라헤르츠 프로브 도파로를 제공할 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면 테라헤르츠(THz) 프로브(probe)-도파로(WG) 집적화 모듈을 통해 THz 프로브가 접근 가능한 신체의 모든 부위에 대한 암 진단에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 공정 등에서 박막(thin film)의 두께 및 특성을 분석할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 트랜시버 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 트랜시버 칩에 직결된 도파로를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 테라헤르츠(THz)파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)와 도파로(waveguide, WG)를 집적한 고감도 프로브(Probe) 모듈에 관한 기술에 관한 것으로, 테라헤르츠(THz)파를 통한 암 검출을 위한 테라헤르츠 프로브 도파로를 제공할 수 있다. 더욱이, 실시예들은 THz 프로브가 접근 가능한 신체의 모든 부위에 대한 암 진단에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 공정에서와 같이 박막(thin film)의 두께 및 특성을 분석할 수 있는 산업계에서도 활용 가능하다.
특히, 기존 뇌교종 수술에서의 암 진단 시 진단할 수 없었던 결과를 제공할 수 있고, 외과 수술용 유도 프로브로 활용할 수 있다. 예를 들어 렌즈(Lens)형 커플(Couple) 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx]) 형식을 이용하여 외과 수술 가이딩 프로브로 활용되거나 외과 수술시 가시적으로 분별이 어려운 종양 등의 변병을 구분하고 경계 값을 제공하는 프로브로 활용될 수 있다. 또한, 실시간 생체검사(biopsy) 프로브로 활용될 수 있다. 예를 들어 도파로(WG)형 커플(Couple)초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])은 암 등의 병변의 실시간 생체검사(biopsy) 프로브로 활용되거나 전립선암이나 유방암, 폐암 등의 병변을 실시간으로 생체검사(biopsy)하여 기존 현미경(microscope)를 이용한 생체검사(biopsy)의 사용이 어려운 상황에서 이를 보완하는 실시간 생체검사(biopsy) 프로브로 활용될 수 있다. 더욱이, 유방암, 소화기암 등 형광물질을 이용하여 진단 및 생체검사(biopsy)하는 질환에 대해 무표지 진단하거나 췌장암, 전립선암 등 진단 및 생체검사(biopsy)이 어려운 질환에 대한 in-vivo 실시간 진단 등 다른 암 질환에도 적용 가능하다.
실시예들에 따르면 신개념 테라헤르츠 포토닉스(THz photonics)를 바이오, 의료산업에 접목한 차세대 THz 의료진단기기를 개발할 수 있다. THz 의료진단기기의 핵심부품은 THz 송신기-수신기(Tx-Rx)로, 송신기/수신기(Tx/Rx) 개별소자를 제작하고 이를 집적하여 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버(Couple-[Tx/Rx]) 핵심소자를 제공할 수 있다. 이를 위하여 MBE 성장기법을 이용하여 극초단 전하수명(τ < ps)을 가지는 THz 반도체 성장기술을 제공하고, 수신기(Rx)용 sub-ps 전하수명의 기판 제작 및 효율의 극대화를 위하여 낮은 온도에서 성장하는 저온성장(LTG) 기술과 다중양자우물(MQW) 구조를 활용할 수 있다.
THz 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])와 도파로(WG)를 집적한 고감도 프로브(Probe) 모듈을 개발하여 뇌교종(glioma)을 포함하는 암 수술 의료진단기기의 제공을 위해, 1) 광섬유와 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx]) 및 도파로(WG)를 효율적으로 결합하고, 2) 다양한 종류의 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])/THz 프로브-도파로(WG) 모듈 제공하고, 3) THz 암 수술용 의료장비의 성능을 최적화할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 케이스(111), 튜브(112), 코어부(113), 및 트랜시버 칩(114)을 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 절연판(115)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 더욱이 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 캡 및 캡을 관통하여 구성되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 신호처리에 필요한 신호 발생기(120) 등의 각종 전자장비를 결합하여 암 수술 가이드용 및 생체검사(biopsy)용 의료기기로 사용될 수 있다. 예컨대, 신호 발생기(120)는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)에 레이저 빔을 제공할 수 있으며, Lock-in Amplifier(121), All-fiber Ultrafast Laser(122) 및 Current Amplifier(123) 등을 포함할 수 있다.
케이스(111)는 파지 가능하며, 내부에 튜브(112) 등을 수용하기 위한 공간이 형성될 수 있다. 예컨대 케이스(111)는 내부가 관통된 원통 형상으로 이루어져 튜브(112)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 여기에서 케이스(111)는 원통 형상뿐 아니라 내부에 튜브(112) 등을 수용하고 파지를 용이하게 하는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 케이스(111) 후측의 내부 공간에는 광섬유가 구성되어 뇌교종을 포함하는 암 검출을 위해 광섬유로 유도된 레이저 빔을 트랜시버 칩(114)의 후면으로 입사시킬 수 있다.
또한, 케이스(111)의 끝단에 LED 모듈(116)이 형성되어 뇌교종을 포함하는 암 검출 유무를 빛을 통해 알릴 수 있다. 즉, 암의 유무를 의료진에게 신속히 알리기 위해 케이스(111)의 끝단에 LED 모듈(116)을 부착하여 빛의 색 또는 깜빡임 등으로 암의 유무를 표시할 수 있다.
튜브(112)는 케이스(111)의 적어도 일부에 수용될 수 있고, 내부 공간부가 형성되어 코어부(113)가 배치될 수 있다. 예컨대 튜브(112)의 중단부 및 후단부가 케이스(111)에 수용되고, 전단부는 외부로 돌출될 수 있다.
이러한 튜브(112)는 금속 소재의 원통 형상으로 이루어질 수 있으며, 이때 튜브(112)의 전단부 및/또는 후단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 중심부에서 전단부 및/또는 후단부로 갈수록 직경이 점차 작아지는 형상일 수 있다.
코어부(113)는 튜브(112)의 내부 공간부에 수용되며, 튜브(112)와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치될 수 있다. 그리고 코어부(113)는 금속 소재로 이루어질 수 있다. 여기에서 튜브(112) 및 코어부(113)는 하나의 도파로를 형성할 수 있다.
코어부(113)의 전단은 튜브(112)의 전단의 외측으로 안내되며 트랜시버 칩(114)으로부터 전송된 THz파가 전달되어 뇌교종을 포함하는 암 검출이 가능하다.
이와 같이 튜브(112) 및 코어부(113)는 금속 소재의 튜브(112)의 내에 코어부(113)가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어져, 도파로의 THz파 전송 손실을 줄일 수 있다. 또한, 튜브(112)는 중심 도체가 없는 원통 형태로 이루어질 수도 있다. 여기에서 중심 도체는 코어부(113)를 의미할 수 있으며, 즉, 튜브(112)는 코어부(113)가 없는 원통 형태로 이루어질 수 있다.
트랜시버 칩(114)은 코어부(113)의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter, Tx) 및 수신기(Receiver, Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출할 수 있다. 이러한 트랜시버 칩(114)의 후측에는 광섬유가 구성됨으로써, 뇌교종을 포함하는 암 검출을 위해 광섬유로 유도된 레이저 빔을 입사시킬 수 있다.
이러한 트랜시버 칩(114)은 단일 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되고, 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있다.
한편, 레이저 빔을 입사시키는 광섬유는 별도로 구비되는 의료기기인 신호 발생기(120)로부터 제공될 수 있다.
절연판(115)은 절연물질의 판 형상으로 이루어지며, 내부에 홀(hole)이 형성되어 코어부(113)가 관통될 수 있다. 예컨대, 절연판(115)은 테프론(Teflon), 실리콘(silicon), 및 수정(quartz) 소재의 판으로 이루어질 수 있다. 그리고 절연판(115)은 튜브(112)의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 튜브(112)의 내부 공간부에 코어부(113)를 고정시킬 수 있다.
더욱이 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 캡 및 캡에 삽입되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
캡은 튜브(112)의 전단에 구성되며 코어부(113)의 전단 측과 암 종양의 접촉을 위해 실리콘(silicon) 등의 절연소재로 이루어질 수 있다.
니들 팁(needle tip)은 캡에 삽입되며 코어부(113)의 전단과 연결될 수 있다. 이러한 니들 팁(needle tip)은 수술시 뇌 등의 신체와 접촉되며, 캡을 통해 코어부(113)의 전단과 연결 또는 분리되어 교체 가능하다.
다시 말하면, 테라헤르츠 프로브 도파로의 끝 부분은 THz파 손실이 거의 없는 절연체로 밀봉하고 앞 부분만 교체 가능하도록 일회용 니들 팁(needle tip)을 사용할 수 있다. 이에 따라 뇌 등의 신체와 접촉되는 부분을 일회용으로 처리하여 오염 및 감염으로부터 환자를 보호할 수 있다.
이와 같이 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)를 의료용으로 사용하기 위해 테라헤르츠 프로브 도파로의 전단을 보호할 수 있는 캡을 구성할 수 있다.
이때 측정된 신호는 최소 1nA 전류, 1THz 대역폭, 그리고 1000:1 S/N를 확보할 수 있다. 한편 펄스레이저와 광섬유 간의 결합효율 연구를 통하여 극초단 펄스의 광섬유 결합효율을 최대화하고, 광섬유를 진행하는 극초단 펄스의 왜곡을 최소화하여 THz 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])에서의 THz파 발생 효율을 최적화 할 수 있다. 예를 들어 THz파 발생에 적합한 전광섬유(all-fiber) 레이저 광원(>20 mW, <500 fs)을 제공할 수 있다.
그리고 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)의 소형화를 위해 길이를 짧게 구성하고 니들 팁(needle tip)의 직경을 약 1mm로 설계할 수 있으나, 그 크기에 제한은 없다.
예컨대 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치(110)는 THz파 신호를 발생 및 검출할 수 있도록 하여 암 수술 가이드 역할을 할 수 있다. 그리고 테라헤르츠 프로브 도파로의 크기는 길이가 15 cm 이내이고 직경이 1cm 이내로 설계될 수 있다. 의료기기인 신호 발생기(120)로부터 제공되는 신호 케이블(cable)의 길이는 최대 2m로 설계하여 신호 발생기로(120)부터 수술대의 모든 위치로 접근할 수 있도록 할 수 있다.
실시예들에 따르면 THz파를 이용하여 생체분석 및 의료진단에 적용될 때 제한되었던 소형화, 고감도, 및 고해상도 기술을 가능하게 함으로써, 초고감도 THz-프로브를 이용한 세포 수준의 고분해능 분석 및 진단기술을 제공할 수 있다.
이와 같이 집속된 전계가 초고전계를 형성하는 특성을 활용하여 기존에 인가할 수 없었던 THz 초고전계의 생체로의 조사가 가능해지므로 다양한 새로운 생체 현상을 관측할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)를 개략적으로 나타내는 것으로, 내부를 설명하기 위해 일부 절개된 도면이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)는 튜브(210), 코어부(220), 및 트랜시버 칩(230)을 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 테라헤르츠 프로브 도파로(200)는 절연판(250)을 더 포함하여 이루어질 수 있으며, 캡(240) 및 캡(240)에 삽입되는 니들 팁(needle tip)(미도시)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
*여기에서 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)의 구성요소는 도 1에서 설명한 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)를 포함하는 암 검출 장치의 구성요소와 동일하거나 유사한 기능을 하는 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)의 튜브(210), 코어부(220), 트랜시버 칩(230), 절연판(250), 캡(240), 니들 팁(needle tip)은 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)를 포함하는 암 검출 장치의 구성요소와 동일하거나 유사한 기능을 하는 구성요소일 수 있다. 반대로, 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)를 포함하는 암 검출 장치의 구성요소는 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)의 구성요소와 동일하거나 유사한 기능을 하는 구성요소를 포함할 수 있다. 아래에서 각 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
튜브(210)는 내부 공간부가 형성되어 코어부(220)가 배치될 수 있다. 이러한 튜브(210)는 금속 소재의 원통 형상으로 이루어질 수 있으며, 이때 튜브(210)의 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지는 형상일 수 있다. 이 때 튜브(210)는 금속 소재 또는 다른 소재로 사용 가능하나, 내부는 금속 표면으로 처리될 수 있다.
코어부(220)는 튜브(210)의 내부 공간부에 수용되며, 튜브(210)와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치될 수 있다.
코어부(220)의 전단(221)은 튜브(210)의 전단의 외측으로 안내되며 트랜시버 칩(230)으로부터 전송된 THz파가 전달되어 뇌교종 등의 암 검출이나 반도체 공정 등에서 박막(thin film)의 두께 및 특성을 분석할 수 있다.
이와 같이 도파로를 형성하는 튜브(210) 및 코어부(220)는 금속 소재의 튜브(210)의 내에 코어부(220)가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어져, 도파로의 THz파 전송 손실을 줄일 수 있다.
트랜시버 칩(230)은 코어부(220)의 후측 또는 후단(222)에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출할 수 있다. 이러한 트랜시버 칩(230)의 후측에는 광섬유(260)가 구성됨으로써, 광섬유(260)로 유도된 레이저 빔을 입사시킬 수 있다.
이러한 트랜시버 칩(230)은 단일 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되고, 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있다.
절연판(250)은 절연물질의 판 형상으로 이루어지며, 내부에 홀(hole)이 형성되어 코어부(220)가 수용될 수 있다. 절연판(250)은 튜브(210)의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 튜브(210)의 내부 공간부에 코어부(220)를 고정시킬 수 있다. 예컨대, 절연판(250)은 테프론(Teflon) 판으로 이루어질 수 있으며, 테프론(Teflon) 판의 두께는 대략 3mm로 이루어질 수 있으나, 그 재질 및 그 두께에 제한은 없다. 다른 예로, 절연판(250)은 실리콘(silicon), 및 수정(quartz) 소재의 판으로 이루어질 수도 있다.
더욱이, 테라헤르츠 프로브 도파로(200)는 캡(240) 및 캡(240)에 삽입되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
캡(240)은 튜브(210)의 전단에 구성되며 코어부(220)의 전단 측과 암 종양의 접촉을 위해 절연소재로 이루어질 수 있다.
니들 팁(needle tip)은 캡(240)에 삽입되며 코어부(220)의 전단과 연결될 수 있다. 이러한 니들 팁(needle tip)은 캡(240)을 통해 코어부(220)의 전단과 연결 또는 분리되어 교체 가능하다.
실시예들에 따르면 테라헤르츠(THz)파를 통한 뇌교종(glioma)을 포함하는 암 검출을 위한 소형화, 고감도, 고해상도의 테라헤르츠 프로브 도파로를 제공할 수 있다. 또한, 테라헤르츠(THz) 프로브(probe)-도파로(WG) 집적화 모듈을 통해 THz 프로브가 접근 가능한 신체의 모든 부위에 대한 암 진단에 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 공정 등에서 박막(thin film)의 두께 및 특성을 분석할 수 있다.
이러한 테라헤르츠 프로브 도파로는 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])의 THz 근접장 신호의 S/N비를 최대 5,000:1 이상으로 향상시킬 수 있고, 초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx])에 도파로 직결 THz 프로브 모듈을 설계함으로써 각각의 단계에서 THz파 손실을 -6dB 이하로 유지할 수 있다.
또한, 테라헤르츠 프로브 도파로는 안정적인 편광유지(Polarization maintaining) 전광섬유(all-fiber) 극초단 레이저 광원을 이용하여 THz파 발생 및 검출 효율을 극대화 할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 트랜시버 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 트랜시버 칩(230)은 도파로의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출할 수 있다. 이러한 트랜시버 칩(230)의 후측에는 광섬유(260)가 구성됨으로써, 광섬유(260)로 유도된 레이저 빔(261)을 입사시킬 수 있다.
이러한 트랜시버 칩(230)은 단일 기판 상에 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되고, 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출할 수 있다.
더욱이, 트랜시버 칩(230)은 THz파 대역에서 동작하는 무전압 송신기/수신기(Tx/Rx)는 절연성 또는 반절열성(semi-insulating, SI) 기판 상에 위치하고, 바이어스 전압이 없이 동작하는 THz파 발생기 또는 송신기(Tx)와 일정 간격 이격되게 위치하고 THz파를 검출하는 검출기 또는 수신기(Rx)를 포함할 수 있다(특허문헌 1). 여기에서 송신기(Tx)는 일정한 두께 및 선폭을 가지는 금속 선로로 구성되고, 수신기(Rx)는 기판 상에 위치하는 제2 활성층 및 제2 활성층 상에 위치하는 광전도 안테나를 포함할 수 있다. 이러한 THz파 대역에서 동작하는 무전압 송신기/수신기(Tx/Rx)는 바이어스 전압을 사용하지 않아 신호대잡음(signal-to-noise)비가 현저히 개선되고, 피크전력이 낮은 펄스 레이저 광원을 사용할 수 있으며, 인체를 대상으로 해야 하는 의료진단용 장비에 적용되는 경우에도 안전하게 사용될 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로를 개략적으로 나타내며, 내부를 설명하기 위해 일부 절개되어 있다. 이 때, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 내부에 중심 도체가 없는 원통 형태의 도파로(410)로 이루어질 수 있다.
즉, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 튜브 및 트랜시버 칩을 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 테라헤르츠 프로브 도파로는 캡 및 캡에 삽입되는 니들 팁(needle tip)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
더 구체적으로, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 내부 공간부가 형성되는 튜브, 및 튜브의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기에서, 튜브는 원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지며, 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 튜브의 내부 공간부를 통해 전단부로 전달될 수 있다.
여기에서 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 도 2에서 설명한 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)의 구성요소와 동일하거나 유사한 기능을 하는 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로(200)의 튜브(210), 트랜시버 칩(230), 캡(240), 및 니들 팁(needle tip)과 동일하거나 유사한 기능을 하는 구성요소를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로는 중심 도체가 없는 원통 형태의 도파로(410)의 형태로 이루어지고, 이 경우 전송손실이 비교적 적으며 가이딩(guiding) 특성이 우수하다. 이 때, 중심 도체가 없는 원통 형태의 도파로(410)는 중심부에서 전단부 및/또는 후단부 측으로 갈수록 직경이 점차 작아지도록 구성될 수 있다. 이에 따라 도파로의 THz파 전송 효율을 높일 수 있다. 한편, 기존의 금속 와이어(Metal wire) 형상의 도파로는 THz파 전송손실이 매우 적으며 차단 주파수가 존재하지 않고 TEM 모드(mode)의 전송이 가능하나 가이딩(guiding) 특성이 매우 좋지 않다.
여기에서, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로의 튜브는 원통의 내경이 도 2의 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로보다 아주 작게 형성되어 도파로의 THz파 전송 손실을 줄일 수 있다. 예컨대, 다른 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로의 튜브의 원통의 내경은 대략 2~3mm 정도로 이루어질 수 있다. 반면, 일 실시예에 따른 테라헤르츠 프로브 도파로의 튜브의 원통의 내경은 대략 10mm 정도로 이루어질 수 있다.
다른 예로, 도 2에서 설명한 바와 같이 도파로는 튜브 및 코어부를 포함하며, 튜브 및 코어부는 동축(coaxial) 케이블 형상으로 구성될 수 있다. 즉, 금속 소재의 튜브의 내에 코어부가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어져 도파로의 THz파 전송 손실을 줄일 수 있다.
일반적인 동축(coaxial) 케이블 형상의 경우, 가이딩(guiding) 특성이 매우 좋으나, 절연물질에 의한 THz파 전송 손실이 존재한다. 따라서 본 실시예에서는 절연판을 추가 구성하여 중심 금속인 코어부를 지탱하는 구조를 제공함으로써, 절연물질을 공기(빈 공간)로 대처하여 전송 손실을 줄이는 THz 의료 시스템의 프로브 부분을 설계할 수 있다. 구조에 따른 TE11 모드(mode)의 차단 주파수를 극복하기 위해 튜브의 원통의 지름을 충분히 크게 설계할 수 있다.
이와 같이 도파로의 구조에 따른 THz파 전송 및 효율 특성을 평가하고 분석하여 THz 프로브-도파로(WG) 모듈에 대한 데이터베이스(database)를 구축할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 트랜시버 칩에 직결된 도파로를 나타내는 도면이다.
원기둥 형태의 도파로(WG) 끝단 주위에 집속된 THz 전계(field)를 싱글 다이폴 안테나(single dipole antenna)를 이용하여 검출하면 한 지점에서의 전계(field)를 검출하는 한계를 가진다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 코어부(520) 주위에 [3x3] 배열(array) 2D의 멀티 다이폴 안테나(multi dipole antenna)들을 배치시켜 전체 THz 전계(field)를 측정할 수 있다. 여기에서 [3x3] 배열(array) 2D의 멀티 다이폴 안테나(multi dipole antenna)들은 트랜시브 칩(510)의 후면에 배치될 수 있다.
이와 같은 3x3 2D array Rx 칩(chip)으로부터 얻어진 데이터(data)를 처리할 수 있는 알고리즘을 통해 단일 안테나에 의한 데이터 처리보다 최대 3배의 전계(field) 세기를 향상시킬 수 있다.
실시예들에 따르면 신개념의 THz 커플(Couple)-초소형 고효율의 단일칩 트랜스시버([Tx/Rx]) 핵심소자는 의료진단을 위한 차세대 THz파 응용기기 전 분야의 성능 고도화에 기여할 것으로 예측된다.
특히, 뇌교종은 국내에서 발생되는 뇌종양 중 가장 발병률이 높은 질환이며 특히 교모세포종은 모든 암종을 아울러 가장 예후가 나쁜 질병(수술 후 2년 생존율 12.6%)이다. 뇌교종 치료를 위한 종래의 많은 표적 항암제들이 전임상에서 효과를 확신하였지만 임상시험 도중에 실패하였고, 이에 따라 새로운 방향의 표적 선택 및 접근법이 뇌교종의 진단 및 치료에 필요하다. 뇌교종 치료의 좋은 예후(prognosis)를 나타내는 인자로 성별, 돌연변이(mutation) 형태, 뇌교종 병변의 완전 적출 등이 있으나 인위적으로 예후를 좋게 할 수 있는 방법은 외과적 수술을 통한 뇌교종의 완전 적출이 최선의 치료법이다.
뇌교종 완적 적출을 위해 현재 수술 중 사용되는 기술로 조영제를 활용하는 뇌항법(neuro-navigation), intraoperative MRI, 형광영상 기술 등이 있으며, 이중 고가의 조영제인 글리오란을 복용하는 protoporphyrin IX(ppIX) 형광 영상 기술이 가장 유효하게 사용되고 있다. 그러나 최신 기술임에도 불구하고 형광 발현 확률이 3등급 뇌교종에서 66%, 2등급 뇌교종에서 0%에 가까워 저등급 뇌교종의 완전 적출에 어려움이 있다. 또한 조영제를 사용함으로써 광퇴색, 광과민성등의 부작용이 동반된다. 따라서 조영제를 사용하지 않으며 수술 중 저등급 뇌교종 진단 및 경계를 묘사 가능한 기술의 개발이 시급히 필요하다.
실시예들에 따르면 물과 지방의 성분 차이에 민감한 THz 전자기파를 이용한 영상기술은 종래의 기술로는 불가능한 수술 중 저등급의 뇌교종 등의 암을 비표지로 진단 및 경계 묘사가 가능하며, 조영제를 사용하지 않으므로 조영제의 부작용이 전무하고 FDA 승인 가능성이 매우 높으므로 실제 임상 현장에서 사용될 수 있는 실용적인 기술이다.
이와 같이 실시예들에 따르면 조영제 무사용 및 저등급 뇌교종 경계 묘사를 실현함으로써 뇌교종 등의 암 수술에 있어 종양조직의 경계 묘사 및 치료의 새로운 패러다임을 제시할 수 있을 뿐 아니라, 기존의 고가의 조영제 사용을 배제함으로써 의료비용 경감 효과가 매우 높다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 내부 공간부가 형성되는 튜브;
    상기 튜브의 내부 공간부에 수용되며, 상기 튜브와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치되는 코어부; 및
    상기 코어부의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩
    을 포함하고,
    상기 코어부의 전단은,
    상기 튜브의 전단의 외측으로 안내되며 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 전달되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  2. 제1항에 있어서,
    절연물질의 판 형상으로 이루어지며 내부에 홀(hole)이 형성되어 상기 코어부가 관통되는 절연판
    을 더 포함하고,
    상기 절연판은,
    상기 튜브의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 상기 튜브의 내부 공간부에 상기 코어부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연판은,
    테프론(Teflon), 실리콘(silicon), 및 수정(quartz) 소재 중 적어도 어느 하나의 판으로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는,
    금속 소재로 이루어지고,
    상기 튜브 및 상기 코어부는 금속 소재의 상기 튜브의 내에 상기 코어부가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어지거나, 상기 튜브는 중심 도체가 없는 원통 형태로 이루어져 THz파 전송 손실을 줄이는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 튜브는,
    원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 튜브의 전단에 구성되며 상기 코어부의 전단 측과 암 종양의 접촉을 위해 절연소재로 이루어지는 캡
    을 더 포함하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캡에 삽입되는 니들 팁(needle tip)
    을 더 포함하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 니들 팁(needle tip)은,
    상기 캡을 통해 상기 코어부의 전단과 연결 또는 분리되어 교체 가능한 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 트랜시버 칩은,
    단일 기판 상에 상기 THz파 송신기(Tx) 및 수신기(Rx)가 형성되고, 단일칩 내에서 THz파를 전송하고 검출하는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
  10. 파지 가능한 케이스;
    상기 케이스의 적어도 일부에 수용되며, 내부 공간부가 형성되는 튜브;
    상기 튜브의 내부 공간부에 수용되며, 상기 튜브와 소정간격 이격되어 축 방향으로 배치되는 코어부; 및
    상기 코어부의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩
    을 포함하고,
    상기 케이스는,
    내부가 관통된 형상으로 이루어져, 뇌교종을 포함하는 암 검출을 위해 광섬유로 유도된 레이저 빔을 상기 트랜시버 칩의 후면으로 입사시키며,
    상기 코어부의 전단은,
    상기 튜브의 전단의 외측으로 안내되며 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 전달되어 뇌교종을 포함하는 암 검출이 가능한 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 케이스는,
    끝단에 LED 모듈이 형성되어 뇌교종을 포함하는 암 검출 유무를 빛을 통해 알리는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    절연물질의 판 형상으로 이루어지며 내부에 홀(hole)이 형성되어 상기 코어부가 관통되는 절연판
    을 더 포함하고,
    상기 절연판은,
    상기 튜브의 내측에 적어도 하나 이상 구성되어 상기 튜브의 내부 공간부에 상기 코어부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 튜브는,
    금속 소재의 원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지고,
    상기 튜브 및 상기 코어부는 금속 소재의 상기 튜브의 내에 상기 코어부가 축 방향으로 배치되는 동축(coaxial) 케이블 형태로 이루어지거나, 상기 튜브는 원통 형태로 이루어져 THz파 전송 손실을 줄이는 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 뇌교종 및 각종 암 검출 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 튜브의 전단에 구성되며 상기 코어부의 전단 측 THz파 손실을 방지하기 위해 절연소재로 이루어지는 캡; 및
    상기 캡에 삽입되며 상기 코어부의 전단과 연결되는 니들 팁(needle tip)
    을 더 포함하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 니들 팁(needle tip)은,
    수술시 뇌 또는 신체와 접촉되며, 상기 캡을 통해 상기 코어부의 전단과 연결 또는 분리되어 교체 가능한 것
    을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로를 포함하는 암 검출 장치.
  16. 내부 공간부가 형성되는 튜브; 및
    상기 튜브의 후측에 구성되며, 기판 상에 THz파 송신기(Transmitter; Tx) 및 수신기(Receiver; Rx)가 형성되어 THz파를 전송하고 검출하는 트랜시버 칩
    을 포함하고,
    상기 튜브는,
    원통 형상으로 이루어지되, 전단부는 THz파 전송 효율을 높이기 위해 직경이 점차 작아지며, 상기 트랜시버 칩으로부터 전송된 THz파가 상기 튜브의 내부 공간부를 통해 전단부로 전달되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 프로브 도파로.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110448806A (zh) * 2019-08-29 2019-11-15 鲍玉珍 太赫兹波理疗终端、用于早中期帕金森的太赫兹波理疗系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102331922B1 (ko) * 2020-09-18 2021-12-01 재단법인 김해의생명산업진흥원 의료용 필름의 가교 상태 모니터링 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080309577A1 (en) * 2004-07-14 2008-12-18 Mittleman Daniel M Method for Coupling Terahertz Pulses Into a Coaxial Waveguide
JP2012228570A (ja) * 2006-09-29 2012-11-22 Vivant Medical Inc マイクロ波アンテナアセンブリおよびそれを使用する方法
KR20160006750A (ko) * 2013-05-13 2016-01-19 크리오 메디컬 리미티드 이중-기능 플라스마 및 비-이온화 마이크로파 응고 전기 수술 기기 및 이를 포함하는 전기 수술 장치
KR20160008709A (ko) * 2014-07-14 2016-01-25 한국해양대학교 산학협력단 테라헤르츠 대역에서 동작하는 무전압 트랜스시버
KR20170031813A (ko) * 2015-09-11 2017-03-22 연세대학교 산학협력단 다중 광학 융합영상 기반 실시간으로 뇌종양을 진단하는 방법 및 장치

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10529003B2 (en) * 2008-04-07 2020-01-07 Mohammad A. Mazed Optical biomodule for detection of diseases at an early onset
EP3026426A1 (en) * 2014-11-26 2016-06-01 Universität Stuttgart A measuring probe, an apparatus and a method for label free attenuated reflection infrared spectroscopy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080309577A1 (en) * 2004-07-14 2008-12-18 Mittleman Daniel M Method for Coupling Terahertz Pulses Into a Coaxial Waveguide
JP2012228570A (ja) * 2006-09-29 2012-11-22 Vivant Medical Inc マイクロ波アンテナアセンブリおよびそれを使用する方法
KR20160006750A (ko) * 2013-05-13 2016-01-19 크리오 메디컬 리미티드 이중-기능 플라스마 및 비-이온화 마이크로파 응고 전기 수술 기기 및 이를 포함하는 전기 수술 장치
KR20160008709A (ko) * 2014-07-14 2016-01-25 한국해양대학교 산학협력단 테라헤르츠 대역에서 동작하는 무전압 트랜스시버
KR20170031813A (ko) * 2015-09-11 2017-03-22 연세대학교 산학협력단 다중 광학 융합영상 기반 실시간으로 뇌종양을 진단하는 방법 및 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110448806A (zh) * 2019-08-29 2019-11-15 鲍玉珍 太赫兹波理疗终端、用于早中期帕金森的太赫兹波理疗系统
CN110448806B (zh) * 2019-08-29 2022-02-22 鲍玉珍 太赫兹波理疗终端、用于早中期帕金森的太赫兹波理疗系统

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