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KR0145114B1 - Phase modulated spectrophotometry - Google Patents

Phase modulated spectrophotometry

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Publication number
KR0145114B1
KR0145114B1 KR1019910700848A KR910700848A KR0145114B1 KR 0145114 B1 KR0145114 B1 KR 0145114B1 KR 1019910700848 A KR1019910700848 A KR 1019910700848A KR 910700848 A KR910700848 A KR 910700848A KR 0145114 B1 KR0145114 B1 KR 0145114B1
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KR
South Korea
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wavelength
tissue
phase
frequency
Prior art date
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KR1019910700848A
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Inventor
챈스 브리튼
Original Assignee
브리톤 챈스
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Filing date
Publication date
Application filed by 브리톤 챈스 filed Critical 브리톤 챈스
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Abstract

본 발명은 산란성 매질내에서 흡수성 성분의 농도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the concentration of absorbent components in a scattering medium.

광소스(10)는 산란성매질(20)에 연결되고, 매질을 통과하여 이동된후 검출기(16)에 의하여 검출된다.The light source 10 is connected to the scattering medium 20, moved through the medium, and detected by the detector 16.

기준신호(18)는 농도가 측정된 신호로부터 위상이동검출신호를 만드는 검출신호와 혼합된다.The reference signal 18 is mixed with a detection signal that produces a phase shift detection signal from the signal whose concentration is measured.

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

위상변조 분광측광법Phase Modulated Spectrophotometry

[관련출원][Related Applications]

본 출원은 계류중인 출원들, Britton Chane의 1988년 11월 2일 출원된 출원번호 제266,166호 살아있는 조직내의 산화상태를 감시하는데 이용되는 광학결합 시스템, 1998년 11월 2일 출원된 출원번호 제266,019호 피실험자(subject)의 신진대사상태측정용 휴대용 혈색소계 및 1998년 12월 21일 출원된 출원번호 제287,847호 생체내에서 산발된 전자 기복사의 감쇠특성을 이용하여 알려진 흡수물의 조직색소의 농도를 측정하는 방법 및 장치와 관련된 출원이다.This application discloses pending applications, Britton Chane, filed Nov. 2, 1988, filed No. 266,166. Optical coupling system used to monitor oxidation status in living tissue, filed Nov. 2, 1998, filed No. 266,019. The tissue hemoglobin concentration of known absorbents was measured using the attenuation characteristics of a portable hemoglobinometer for measuring metabolic status in a subject and an electron attenuation scattered in vivo, filed December 21, 1998, application No. 287,847. An application related to a method and apparatus for measuring.

[발명의 배경][Background of invention]

조직내에서 헤모글로빈과 미오글로빈(myoglobin)변화를 검출하는 기본적인 이중파장원리의 적용은 고양이의 슬와근에 관한 연구에서의 G.A. Millikan의 저술과, 인체의 귓볼에서 헤모글로빈의 환원을 검출한 Millikan과 Pappenheimer의 저술에서 시작되었다.The application of the basic double-wavelength principle to detect hemoglobin and myoglobin changes in tissues has been described in G.A. It was written by Millikan and by Millikan and Pappenheimer, who detected the reduction of hemoglobin in the earlobe of the human body.

다파장을 이용한 기구들이 개발되었다.Multiwavelength instruments have been developed.

이러한 기구들은 다파장 레이저 다이오드광원이나 시분할 필터기술중의 하나를 이용하며, 배경신호, 산화 및 환원된 치토크롬(cytochrome)신호, 및 산화와 환원된 헤모글로빈신호를 해석(deconvulte)하는 여러 알고리즘을 통하여 높은 정밀도를 가진 결과가 발견되었다.These instruments use either a multi-wavelength laser diode light source or one of time-division filter technology, and through several algorithms that deconvulte background signals, oxidized and reduced cytochrome signals, and oxidized and reduced hemoglobin signals. Results with high precision have been found.

이러한 기술들은 산소-복합체이며 개발된 알고리즘에 적합한 파장을 갖는 광원을 획득하기 어렵거나 광자를 셀수있을만큼의 낮은 광수준을 갖는다.These techniques are oxygen-composites and have low light levels that make it difficult to obtain a light source with a wavelength suitable for the algorithm developed or that can count photons.

일반적으로 80,000달러의 가격이며 신생아와 성인에 관한 많은 양의 실험데이타를 제시한다.It is typically priced at $ 80,000 and provides a large amount of experimental data on newborns and adults.

이러한 방법의 근본적문제는 광학적인 경로길이가 처음부터 알려진 것이 아니라 헤모글로빈이 제거되고 치토크롬을 즉시 연구할수 있는 동물모델을 참고로하여 측정되어진 것이다.The fundamental problem with this method is that the optical path length is not known from the outset, but rather is measured by reference to an animal model from which hemoglobin is removed and the chitochrome can be studied immediately.

동물로부터 인간에 대한 이러한 데이타의 전용은 경로길이가 직접적으로 측정되는 시간-분해 분광법의 발명이전에 해결되어야할 하나의 어려운 문제이다.The transfer of such data from animals to humans is one difficult problem to be solved before the invention of time-resolved spectroscopy in which path lengths are directly measured.

상기의 살아있는 조직내의 산화상태를 검사하는데 이용되는 광학결합시스템을 참고하라.See the optical coupling system used to examine the oxidation state in living tissue above.

조직내 헤모글로빈의 연속파 분광검사법(Continuous Wave Spectroscopy:CWS)은 조직내 저산소증의 조기경고뿐 아니라매우 간단하며 민감하다는 이점을 보여준다.Continuous wave spectroscopy (CWS) of hemoglobin in tissues has the advantage of being very simple and sensitive as well as early warning of hypoxia in tissues.

광학적 경로길이를 측정하고 헤모글로빈농도의 변화양을 재고 헤모글로빈과 치토크롬의 실제농도치를 측정하기 위하여 조직내 피코세컨드의 시간-분해분광검사법(TRS)을 적용하는 것은 조직내 저산소증의 임상연구에 매우 적합한 것이라고 할 수 있다.Applying picosecond time-analytical spectroscopy (TRS) in tissues to measure the optical path length and the amount of change in hemoglobin concentration and the actual concentrations of hemoglobin and chitochrome is well suited for clinical studies of hypoxia in tissues. It can be said.

더욱이 연속 광분광측정법과 연관되어 사용되어 시간-분해 분광검사법은 광자가 조직을 통과하여 이동하는 광학적 경로길이를 재는 수단을 제공한다.Moreover, used in conjunction with continuous spectrophotometry, time-resolved spectroscopy provides a means of measuring the optical path length that a photon travels through tissue.

이러한 경향(징후)가 많은 상황에서 커다란 가치가 있는한 연속적 광과 펄스화된 광기술로 헤모글로빈농도를 측정하는 능력은 임상연구에 대한 적용가능성을 획기적으로 증대시킨다.As long as these trends are of great value, the ability to measure hemoglobin levels with continuous light and pulsed light technology dramatically increases the applicability to clinical research.

1988년 11월 2일의 미합중국 특허출원 제266,166호 살아있는 조직내의 산화상태를 검사하는데 이용되는 광학결합시스템 및 1988년 12월 21일의 미합중국 특허출원 제287,847호 생체내에서 산발된 전자기파방사의 감쇠특성을 이용하여 알려진 흡수물의 조직색소의 농도를 결정하는 방법 및 장치를 참고하라.US Patent Application No. 266,166, filed November 2, 1988, optical coupling system used to examine the oxidation state in living tissue, and electromagnetic radiation emission attenuation characteristics in vivo, US Patent Application No. 287,847, Dec. 21, 1988 See Methods and Apparatus for Determining Concentrations of Tissue Pigments of Known Absorbents Using "

[발명의 요약][Summary of invention]

산란매질을 통하여 입력에서 출력까지의 광자이동의 시간지연과 양립하는 시간특성의 임의의 값에서 반송주파수를 선택하는 시간-분해 편광분광법에 적용할 수 있는 이중파장 분광측정법의 원리들이 발견되었다.Principles of dual wavelength spectroscopy have been found that can be applied to time-resolved polarization spectroscopy in which the carrier frequency is selected from any value of the time characteristic that is compatible with the time delay of photon transfer from input to output through the scattering medium.

본 발명은 변조파형을 산란매질에 전송하고 그것을 통하여 이동된후 검출하는 방법과 장치를 제공한다.The present invention provides a method and apparatus for transmitting a modulated waveform to a scattering medium and detecting it after being moved through it.

검출된 파형은 변형되고 초기파형과 비교될수 있다.The detected waveform can be modified and compared with the initial waveform.

예를 들면 파형은 산란매질을 통과중에 지연에 의하여 위상이동이 된다.For example, the waveform is phase shifted by a delay while passing through the scattering medium.

따라서 바람직한 구체예에서 파형의 위상은 변조되고 위상이동이 검출된다. 파장이 알려진 두 개의 상이한 파장을 갖는 방사된 전자기파의 파장의 차이에 의하여 헤모글로빈과 같은 흡수성성분의 농도를 측정할수 있다.Thus in a preferred embodiment the phase of the waveform is modulated and phase shift is detected. The concentration of an absorbent component, such as hemoglobin, can be measured by the difference in the wavelength of the emitted electromagnetic waves having two different wavelengths.

따라서, 본 발명의 목적은 시간, 주파수 및 위상변조와 같은 신호변조기술을 사용하여 광자이동을 조사할수 있는 방법과 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for irradiating photon shift using signal modulation techniques such as time, frequency and phase modulation.

본 발명의 특별한 목적은 PCr/Pr비가 감소하기 시작되는 점에서 헤모글로빈과 같은 흡수성 색소의 임계치를 측정하도록 연속파 분광검사법(CWS)과 연관되어 위상변조 분광측정법(PMS)이 사용될수 있는 방법과 장치를 제공하는데 있다.It is a particular object of the present invention to provide methods and apparatus in which phase modulated spectroscopy (PMS) can be used in conjunction with continuous wave spectroscopy (CWS) to measure the threshold of absorbent pigments such as hemoglobin at the point where PCr / Pr ratio begins to decrease To provide.

본 발명의 다른 목적은 특정한 구체예로서 경제적이며 상업적으로 가능성있도록 시간분해분광법의 장범을 임상적으로 응용하도록 하는 이중파장 위상변조시스템을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a dual wavelength phase modulation system for clinically applying the advantages of time resolved spectroscopy in a specific embodiment economically and commercially.

[도면의 간단한 설명][Brief Description of Drawings]

제1a도는 본 발명에 의한 간략화된 단일파장 위상변조 분광광도계를 도시한 것이다.Figure 1a shows a simplified single wavelength phase modulated spectrophotometer according to the present invention.

제1b도는 본 발명에 의한 이중파장 위상변조 분광광도계의 구체예의 블록다이아그램이다.FIG. 1B is a block diagram of a specific example of a dual wavelength phase modulation spectrophotometer according to the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 위상변조 분광광도계의 다른 구체예의 블록다이아그램이다.2 is a block diagram of another embodiment of a phase modulation spectrophotometer according to the present invention.

제3도는 본 발명의 분광광도계의 바람직한 구체예의 블록다이아그램이다.3 is a block diagram of a preferred embodiment of the spectrophotometer of the present invention.

제4도는 본 발명의 분광광도계의 다른 구체예의 블록다이아그램이다.4 is a block diagram of another embodiment of the spectrophotometer of the present invention.

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

한 신호의 시간, 주파수 또는 위상은 변조될수 있다.The time, frequency or phase of a signal can be modulated.

위상변조는 상기한 시간분해분광법(TRS)기술에서 편리하게 실행할 수 있다.Phase modulation can be conveniently performed in the above-described time-resolved spectroscopy (TRS) technique.

제1b도에, 위상변조의 원리를 사용한 단일파장 분광광도계가 도시되있다.In Fig. 1b, a single wavelength spectrophotometer using the principle of phase modulation is shown.

이 구체예에서 200MHz에서 동작하는 주파수발생기(17)에 의하여 4mW 레이저 다이오드(11)가 여기되고 파장 760nm의 광(光)을 방사한다.In this embodiment, the 4 mW laser diode 11 is excited by the frequency generator 17 operating at 200 MHz and emits light of wavelength 760 nm.

광은 광섬유(15)를 통하여 피실험자(20)에게 전도된다.Light is conducted to the test subject 20 through the optical fiber 15.

광은 조직을 통하여 이동된 후에 검출된다.Light is detected after it is moved through tissue.

이 검출기는 광전자 증배관과 전압공급장치(16)로 구성되는 것이 바람직하다.This detector is preferably composed of a photomultiplier tube and a voltage supply device 16.

이 장치는 Hamamatus R928이다.This device is a Hamamatus R928.

주파수발생기(17)는 또한 50KHz발진기(19)로부터 입력신호를 수신하고 200.05MHz의 기준파형을 검출기(16)로 입력한다.The frequency generator 17 also receives an input signal from the 50 KHz oscillator 19 and inputs a reference waveform of 200.05 MHz to the detector 16.

따라서 검출기(16)의 출력파형(22)은 예를 들어 50KHz의 주파수차이가 나는 반송주파수이다.Therefore, the output waveform 22 of the detector 16 is a carrier frequency with a frequency difference of 50 KHz, for example.

검출기(16)의 파형(22)과 발진기(19)의 기준파형은 위상 및 진폭검출기(24)로 공급된다.The waveform 22 of the detector 16 and the reference waveform of the oscillator 19 are supplied to the phase and amplitude detector 24.

이구체예에서 위상 및 진폭검출기(24)는 록-인(lock-in) 증폭기이다.In this embodiment, phase and amplitude detector 24 is a lock-in amplifier.

록-인 증폭기의 출력은 검출된 신호의 위상이동 및 진폭을 나타내는 신호들이다.The outputs of the lock-in amplifiers are signals representing the phase shift and amplitude of the detected signal.

이 신호들은 그후에 분석되며 헤모글로빈과 같은 흡수성 성부느이 상대농도와 관련된다.These signals are then analyzed and absorbent fathers such as hemoglobin are associated with relative concentrations.

제1a도에서 헬륨-네온레이저광원(10)에 200MHz에서 작동하는 광대역 음향광학변조기(12)가 연결된다.In FIG. 1a a broadband acoustic optical modulator 12 operating at 200 MHz is connected to the helium-neon laser light source 10.

음향광학변조기(12)의 주파수는 레이저(10)에 의해 방사되는 광을 변조한다.The frequency of the acoustic optical modulator 12 modulates the light emitted by the laser 10.

광은 광섬유가이드(14)를 통하여 도시된 피실험자(20)의 이마나 조사될 다른 부분으로 전도된다.Light is conducted through the optical fiber guide 14 to the forehead of the illustrated subject 20 or another portion to be irradiated.

입력파형의 위치로부터 약3-6cm의 신호가 이례로 Hamamatus R928 검출기(16)에 수신된다.A signal about 3-6 cm from the position of the input waveform is exceptionally received by the Hamamatus R928 detector 16.

다이노드(dynode)들은 220.050MHz신호로 변조되므로 50Hz의 헤테로다인 신호가 얻어지며 PAR SR510과 같은 록-인 증폭기(24)에 공급된다.Since the dynodes are modulated with a 220.050 MHz signal, a heterodyne signal of 50 Hz is obtained and supplied to a lock-in amplifier 24 such as the PAR SR510.

위와같이 록-인 증폭기용의 기준주파수가 두주파수의 차인 50Hz로부터 얻어진다.As above, the reference frequency for the lock-in amplifier is obtained from 50 Hz, the difference between the two frequencies.

전송파형과 검출파형사이의 위상이동이 고도로 정밀하게 측정되며 (26)에서 도시되는 출력파형은 뇌 또는 다른 조직을 통한 광의 전달에서의 변화를 사용자가 추적할수 있도록 스트립챠트 레코더에 아날로그신호로 도시된다.The phase shift between the transmission waveform and the detection waveform is measured with high precision and the output waveform shown at 26 is shown as an analog signal to the strip chart recorder so that the user can track the change in the transmission of light through the brain or other tissue. .

그 후 신호는 대수적으로 변환된다.The signal is then converted algebraically.

그 결과는 헤모글로빈과 같은 흡수성 성분의 농도의 변화와 선형적인 관계가 있다.The result has a linear relationship with the change in concentration of absorbent components such as hemoglobin.

제2도를 참고하면 본 발명에 의하여 제작된 이중파장 위상변조 분광광도계의 간략화된 구체예의 블록다이아그램이 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, a block diagram of a simplified embodiment of a dual wavelength phase modulated spectrophotometer made in accordance with the present invention is shown.

제1b도의 단일파장시스템과는 달리 이 구체예는 절대기저(absolute basis)에서 흡수성성분의 농도측정을 가능하게 한다.Unlike the single wavelength system of FIG. 1B, this embodiment enables the measurement of the concentration of absorbent components on an absolute basis.

제2도의 구체예는 광이 두 개으 이산된 파장으로 피실험자에 전달되는 것 이외에는 제1b도에 도시된것과 유사하다.The embodiment of FIG. 2 is similar to that shown in FIG. 1B except that light is transmitted to the subject at two discrete wavelengths.

제2도는 본 발명의 장치의 제2구체예를 도시한 것이다.2 shows a second embodiment of the apparatus of the present invention.

이 구체예에서 레이저 다이오드광은 진폭변조되고 광자의 이동에 의한 위상이동이 광학검출기, 혼합기 및 위상검출기에 의해 측정된다.In this embodiment the laser diode light is amplitude modulated and the phase shift due to the photon's movement is measured by an optical detector, mixer and phase detector.

이중주파수 시분할 시스템은 220Hz용 켄우드모델 #321과 같은 안정발진기들(30)(32)로 구성된다: 발진기시스템이 바람직하게 사용되면 144MHz부터 440MHz까지의 파형을 발생할 수 있다.(켄우드 TM721A).The dual frequency time division system consists of stable oscillators 30, 32, such as Kenwood Model # 321 for 220 Hz: If the oscillator system is preferably used, it may generate waveforms from 144 MHz to 440 MHz (Kenwood TM721A).

상기한 144,220 및 440MHz의 주파수가 처음의 목적과 다른 부분에 적용하는데 적합하지만 주파수를 연속하여 변화시키는것도 가능하다.The above mentioned frequencies of 144,220 and 440MHz are suitable for application to other parts than the original purpose, but it is also possible to continuously change the frequency.

발진기(30)(32)는 50Hz차이로 설정되고 주파수차이는 도시된 기준위상신호(36)를 얻기위해 혼합기(34)에 의하여 검출된다.Oscillators 30 and 32 are set to 50 Hz difference and the frequency difference is detected by mixer 34 to obtain the reference phase signal 36 shown.

200Hz 전자스위치(38)는 차례로 약75-60nm 및 800-10nm 사이에서 작동하는 레이저 다이오드(40)(42)를 여기하며 바람직한 직경이 약 3mm인 광섬유가이드(44)(46)를 통하여 전도되는 220 MHz변조광을 피실험자(20)의 머리표면이나 조사할 다른 부위로 방사한다.The 200 Hz electronic switch 38 excites laser diodes 40 and 42 which in turn operate between about 75-60 nm and 800-10 nm and 220 which are conducted through optical fiber guides 44 and 46 with a preferred diameter of about 3 mm. The MHz modulated light is emitted to the head surface of the test subject 20 or another part to be irradiated.

220MHz대에서의 만족한 작동상태를 얻기위하여 가장 효과적인 검출기(48)는 Hamamatus R928이라는 사실이 발견되었다.It has been found that the most effective detector 48 is Hamamatus R928 to achieve a satisfactory operating state at 220 MHz.

그러나 더욱 유리한 장치는 두 가지상태의 초소형채널 플레이트 광전자증배관(48)으로서 120 피코세컨드 전송시간범위 및 고이득을 갖는 초소형채널튜브인 Hamamatus R1645u 이다.A more advantageous device, however, is the Hamamatus R1645u, a microchannel tube with a 120 picosecond transmission time range and a high gain as the miniature channel plate photomultiplier tube 48 in two states.

5×105(57㏈)의 전류증폭능력을 가진 이 튜브는 시간분해분광법(TRS)연구에서 펄스화된 시간측정에 사용되는 것들과 유사하며, 이러한 목적에 이상적인 것으로 간주된다.This tube with a current amplification capability of 5 x 105 (57 kW) is similar to those used for pulsed time measurements in time resolved spectroscopy (TRS) studies and is considered ideal for this purpose.

미합중국 특허출원 제287,487호 생체내에서 전자기복사의 감쇠특성을 이용하여 알려진 조직색소의 농도를 측정하는 방법 및 장치를 참고하라.See US Patent Application No. 287,487 for a method and apparatus for measuring the concentration of known tissue pigments using the attenuation characteristics of electromagnetic radiation in vivo.

광전자증배관(48)은 고이득을 얻기위하여 출력전압이 약3400V인 고전압원에 연결된다.The photomultiplier tube 48 is connected to a high voltage source having an output voltage of about 3400V to obtain high gain.

광전자증배관(48)은 광섬유가이드(44)(46)에 의하여 뇌나 다른 조직부분에 연결되거나 도시된 바와 같이 대지전위로부터 격리된 하우징에 직접 연결되어 위치할수 있다.The photomultiplier tube 48 may be located by being connected to a brain or other tissue part by the optical fiber guides 44 and 46 or directly connected to a housing isolated from the earth potential as shown.

위에서 설명된 바와 같이 검출기(48)는 피실험자(20)에게 부착되고 혼합기(52)에 연결되어 이렇게하여 검출기(48)의 220MHz 출력신호를 발진기(32)의 220.050MHz신호와 혼합하여 50KHz로 하향변환한다.As described above, the detector 48 is attached to the subject 20 and connected to the mixer 52, thereby mixing the 220 MHz output signal of the detector 48 with the 220.050 MHz signal of the oscillator 32 to downconvert to 50 KHz. do.

록-인 증폭기(54)는 출력파형의 위상을 측정하며 또한 신호의 대수치를 얻는다.The lock-in amplifier 54 measures the phase of the output waveform and also obtains the logarithm of the signal.

그 후 이 신호는 두 파장의 각각에서 신호들 사이의 차이를 측정하는 이차 위상검출기/록-인 증폭기(56)에 공급되며, 이 신호는 헤모글로빈과 같은 흡수성색소의 농도에 직접적으로 비례한다.This signal is then fed to a secondary phase detector / lock-in amplifier 56 that measures the difference between the signals at each of the two wavelengths, which is directly proportional to the concentration of absorbing pigment, such as hemoglobin.

이 구체예는 성인의 뇌뿐 아니라 신생아에게도 사용할수 있다.This embodiment can be used in newborns as well as in the adult brain.

시분할된, 이중파장 레이저 다이오드 위상변조 분광광도계의 바람직한 구체예가 제3도에 도시되어 있다.A preferred embodiment of a time division, dual wavelength laser diode phase modulation spectrophotometer is shown in FIG.

이 구체예에서 한 쌍의 레이저 다이오드(110)(102)가 안정주파수 발진기(104)(켄우드 321)에 의하여 220MHz에서 병렬로 여기된다.In this embodiment a pair of laser diodes 110, 102 are excited in parallel at 220 MHz by a stable frequency oscillator 104 (Kenwood 321).

각각의 다이오드(100)(102)는 바람직하게는 760nm 및 800nm인 상이한 파장의 전자기파를 방사한다.Each diode 100, 102 emits electromagnetic waves of different wavelengths, preferably 760 nm and 800 nm.

전자기파의 방사는 바람직하게는 약 60Hz인 변조주파수에서 단일의 광섬유탐침을 비추는 진동미러(105)에 의하여 시분할된다.The radiation of electromagnetic waves is time-divided by a vibration mirror 105 which illuminates a single optical fiber probe at a modulation frequency which is preferably about 60 Hz.

미러(105)의 운동과 60Hz위상검출기(120)(아래에 설명됨)의 동기는 60Hz 록-인 증폭기(120)에서 기준전압을 전기적 결합하여 달성할수 있다.The motion of the mirror 105 and the synchronization of the 60 Hz phase detector 120 (described below) can be achieved by electrically coupling the reference voltage in the 60 Hz lock-in amplifier 120.

따라서 각파장에서의 전자기파 방사는 방사와 검출사이에서 동기화된다.Thus, electromagnetic radiation at each wavelength is synchronized between radiation and detection.

제3도의 분광광도계와 제2도의 구체예에서 후자의 구체예는 하나의 레이저의 여기동력을 부호화하는 반송파 변조시스템을 사용하고 반면에 제3도의 구체예는 동일주파수로 여기된 두 레이저로부터의 출력광 사이를 연속적으로 스위칭한다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다.The latter embodiment in the spectrophotometer of FIG. 3 and the embodiment of FIG. 2 uses a carrier modulation system that encodes the excitation power of one laser, while the embodiment of FIG. 3 outputs from two lasers excited at the same frequency. Those skilled in the art will appreciate that they switch continuously between lights.

시분할된 760/800nm광은 광섬유(106)을 통하여 피실험자(20)에게 인가된다.Time-divided 760/800 nm light is applied to the subject 20 through the optical fiber 106.

수 센티미터 떨어져서 비교적 면적이 넓은 이차섬유를 포함하는 것이 바람직한 출력탐침(108)이 피실험자를 통과한 광을 포착하고 적절한 광전자 증배관(Hamamatsu R928)이나 초소형채널 플레이트검출기(Hamamatus R1645U)인 광자검출기(110)를 조명한다.The output probe 108, which preferably includes secondary fibers that are relatively centimeters away, captures light passing through the subject and is a suitable photoelectron detector (Hamamatsu R928) or a microchannel plate detector (Hamamatus R1645U). ).

집속광은 입력과 출력사이에서 광자의 이동시 시간지연에 의하여 입력발진으로부터 위상이동된다.The focused light is phase shifted from the input oscillation by time delay when the photons move between the input and output.

220.030MHz 파형을 발생하는 이차발진기(114)가 혼합기(112)에 연결된다.A secondary oscillator 114 generating a 220.030 MHz waveform is coupled to the mixer 112.

검출기(110)의 220.000MHz출력은 또한 혼합기에 연결된다.The 220.000 MHz output of the detector 110 is also connected to the mixer.

그 결과 위상변조주파수는 30KHz로 하향이동되며, 이것은 록-인 검출에 편리한 주파수이다.As a result, the phase modulation frequency is shifted downward to 30KHz, which is a convenient frequency for lock-in detection.

이 신호는 록-인 증폭기가 바람직한 것은 위상검출기(116)에 입력된다.This signal is input to phase detector 116, preferably a lock-in amplifier.

위상검출기(116)의 이차입력신호는 기준위상으로 사용되는 비이동된30KHz신호를 얻기위한 혼합기(118)에 220MHz발진기(104)와 220.030MHz발진기(114)의 입력신호를 연결하여 얻을수 있다.The secondary input signal of the phase detector 116 can be obtained by connecting the input signals of the 220 MHz oscillator 104 and the 220.030 MHz oscillator 114 to a mixer 118 for obtaining a non-moved 30 KHz signal used as the reference phase.

따라서 록-인 증폭기(116)는 주파수 발생기(104)(114)로부터 직접 얻은 기준위상과 피실험자(20)를 통과하는 광자이동에 의하여 얻어진 위상변조된 입력에 의해 동작한다.The lock-in amplifier 116 thus operates on a reference phase obtained directly from the frequency generators 104 and 114 and a phase modulated input obtained by photon shift through the test subject 20.

출력신호의 위사은 800nm에서 광전파에 따른 위상과 760nm에서의 광전파에 따른 위상사이에서 변화한다.The weft of the output signal changes between the phase according to the light wave at 800 nm and the phase according to the light wave at 760 nm.

록-인 증폭기(116)의 출력은 따라서 60Hz의 파형이며 진폭은 두 파장에서 위상정보를 운반한다.The output of the lock-in amplifier 116 is thus a waveform of 60 Hz and its amplitude carries phase information at two wavelengths.

위상차검출기(116)의 출력신호는 60Hz진동미러(105)를 구동하는 것과 동일한 파형에 연결된다.The output signal of the phase difference detector 116 is connected to the same waveform as driving the 60 Hz vibration mirror 105.

위상검출기의 출력은 위상검출기 출력파형의 피크(peak)에서 각각 60Hz파형의 반대위상을 집적회로망에 차례로 연결하는 진동편변조에 스위치를 접속하는 방법으로 얻을수 있다.The output of the phase detector can be obtained by connecting a switch to a vibration modulation that sequentially connects the opposite phase of the 60 Hz waveform to the integrated network at the peak of the phase detector output waveform.

출력은760nm 및 800nm 위상이동에 대응하는 60Hz파형의 두 부분의 진폭차이를 기록하는 차등증폭기로 입력된다.The output is input to a differential amplifier that records the amplitude difference between two parts of the 60 Hz waveform corresponding to 760 nm and 800 nm phase shifts.

이 위상차출력은 0.05내지 1Hz로 적절히 여과되고 이중파장 시간분해 분광법에 의하여 헤모글로빈 농도변화의 실행시간을 기록한다.This retardation output is properly filtered at 0.05 to 1 Hz and records the execution time of the change in hemoglobin concentration by double wavelength time resolution spectroscopy.

제3도에 예시된 시스템의 이점은 피실험자에게 향한 단일 광가이드입력신호가 동일발진주파수에서 연속적으로 작동하는 두 개의 레이저 다이오드로부터 동작될수 있도록 허용하는 것이다.The advantage of the system illustrated in Figure 3 is to allow a single light guide input signal to the subject to be operated from two laser diodes operating continuously at the same oscillation frequency.

따라서 여기와 관련된 주파수의 위조위상차는 최소화 된다.Therefore, the counterfeit phase difference of the frequency related to excitation is minimized.

즉 760nm 및 800nm 신호사이에서 차등위상이동이 예상되지 않는다. 따라서 30KHz가 차이나는 신호가 이러한 두 파장사이의 실제의 위상지연을 표시할 것이다.That is, no differential phase shift is expected between the 760nm and 800nm signals. Thus, a signal with a difference of 30 KHz will indicate the actual phase delay between these two wavelengths.

더욱이 이 영역의 위상소음은 차동검출기(116)에 의하여 최소화된다.Moreover, phase noise in this region is minimized by the differential detector 116.

광전자배전관검출기(110)는 혼합기능이 검출기로부터 분리되므로서 충분히 고속형이 될 수 있다.The photoelectron tube detector 110 can be sufficiently high speed as the mixing function is separated from the detector.

두 신호의 위상 및 진폭의 차이를 유도하는 록-인 증폭기 기술은 이러한 형의 장치에 대하여 가능한 최고의 신호대 잡음비를 가진다.Lock-in amplifier technology, which derives the difference in phase and amplitude of the two signals, has the highest possible signal-to-noise ratio for this type of device.

록-인 기술과 결합된 시분할된 이중파장 분광광도법의 원리는 일반적으로 이중파장 분광광도법에 채택된 원리에 따른다.The principle of time-division dual wavelength spectrophotometry combined with lock-in techniques generally follows the principle adopted for dual wavelength spectrophotometry.

그러나 본 발명은 220.000MHz의 반송주파수가 약5 나노세컨드로 관측되는 특성시간을 가진 입력 및 출력사이의 광자이동시간을 측정할수 있을만큼 충분히 빠른 매우 개량된 장치를 제공한다.However, the present invention provides a very improved device which is fast enough to measure the photon travel time between the input and the output having a characteristic time where a carrier frequency of 220.000 MHz is observed at about 5 nanoseconds.

그러므로 실험에서 관찰된 바와 같이 공개된 시스템의 감도는 나노초당 약70°또는 경로길이의 센티미터 변화당 3°로 높은 결과가 나왔다.Therefore, as observed in the experiments, the sensitivity of the published system is high, about 70 ° per nanosecond or 3 ° per centimeter change in path length.

이중파장 분광광도법의 원리를 시간분해 분광광도법에 적용은 입력부터 출력까지의 광자이동의 시간지연과 양립할 수 있는 시간특성의 값에서 반송주파수를 선택할수 있다.The application of the principle of dual wavelength spectrophotometry to time resolved spectrophotometry allows the carrier frequency to be selected from a value of time characteristic compatible with the time delay of photon transfer from input to output.

개시된 장치는 대조된 바와 같이 모든 가능한 경로길이에 대하여 광자이동을 측정한 연속광 방식에 비하여 이례로 대략 1m인 특정한 거리의 광자이동에 있어서 흡수율변화를 매우 정밀히 측정하는 결과를 성취하였다.The disclosed apparatus achieved a very precise measurement of the change in absorptivity in photon travel at a particular distance of approximately 1 m, compared to the continuous light method where photon travel was measured for all possible path lengths as contrasted.

대략 1m의 경로길이는 뇌출혈 연구를 위한 두뇌의 모든 부분을 전찰할수 있도록 바람직하게 선택된다.The path length of approximately 1 m is preferably selected to allow scanning all parts of the brain for brain hemorrhage studies.

명백하게 높은 주파수는 입출력 외형에 대하여 더욱 세분화되는 두뇌의 작은 부분을 선택할 것이다.Obviously high frequencies will choose a small portion of the brain that is more granular with respect to input and output appearance.

인체조직과 같은 다층 산란매질에서 전송되는 광자의 경로길이를 측정하는 유일하게 알려진 방법은 비행시간과 굴절율을 측정하고, 그것으로부터 이동거리를 계산할수 있다.The only known method of measuring the path length of a photon transmitted in a multilayer scattering medium such as human tissue is to measure flight time and refractive index and calculate the travel distance from it.

두뇌내부의 이 경로길이는 센티미터이므로, 이동시간은 나노세컨드나 그보다 더 적다.The path length in the brain is centimeters, so travel time is nanoseconds or less.

이 시간 영역에서 이러한 주기를 직접적으로 측정하는데에는 여러 가지 근본적인 결점이 있다.There are several fundamental shortcomings in measuring this period directly in this time domain.

요구되는 시간분해도가 명확할수록 검출대역폭은 증가되어야 한다.The clearer the required time resolution, the greater the detection bandwidth should be.

신호전력은 기껏해야 상수인데 비하여 소음전력은 대역폭의 증가에 비례하여 종대된다.Signal power is constant at best, while noise power is proportional to the increase in bandwidth.

펄스화된 동작이나 연속적인 동작의 양자에 대하여 평균 출력전압이 거의 동일한 레이저 다이오드와 같은 소스(source)에서 신호전력은 실제로 펄스폭이 감소함에 따라 하락한다.For sources such as laser diodes, where the average output voltage is approximately equal for both pulsed and continuous operation, the signal power actually drops as the pulse width decreases.

탐침퍼스들간의 시간이 반사광이 약0으로 감소할수 있을 정도로 충분해야 하기 때문에 펄스열의 충격계수(duty cycle)은 실제적으로 낮다.The duty cycle of the pulse train is practically low because the time between the probes must be sufficient to reduce the reflected light to about zero.

이것은 저평균 신호전력이나 고 피크(peak)전력의 사용을 의미하며 조사되는 조직을 감싸는 피부에 손상을 줄 수 있다.This implies the use of low average signal power or high peak power, which can damage the skin surrounding the irradiated tissue.

최후로, 비용과 적당한 전자회로의 구성의 어려움은 연속파 시스템보다 펄스화된 시스템에서 현저히 크다.Finally, the cost and difficulty of constructing a suitable electronic circuit is significantly greater in pulsed systems than in continuous wave systems.

시간-영역측정에 대한 다른 방법으로서 시간강도를 대신하여 CW시스템이 위상측정치를 채택할수 있으며 단일주파수에서 탐침과 반사광사이의 위상이동측정치에 기초하여 간단히 계산함으로써 특성감쇠시간을 계산 할수 있다.As an alternative to time-domain measurements, the CW system can adopt phase measurements instead of time intensity, and the characteristic decay time can be calculated by simply calculating based on the phase shift measurements between the probe and the reflected light at a single frequency.

이러한 시스템은 협대역변조, 검출 및 탐침회로의 고평균전력의 이점을 가지며 신호 대 잡음비 및 데이타 인식시간에서 현저한 이점을 가진다.Such a system has the advantage of the high average power of narrowband modulation, detection and probe circuits and a significant advantage in signal-to-noise ratio and data recognition time.

이러한 시간측정기술에 대한 고려할만한 문헌이 있으며 특히 레이다, 시간원기 및 분광법 등에 적용되는 것이다.Considerable literature on these timing techniques exists, particularly for radar, time-base and spectroscopy.

이러한 응용에 가장 밀접한 관계가 있는 것은 아마 형광감쇠운동학의 위상분해측정법에 관한 문헌일 것이다.Perhaps most closely related to this application is the literature on the phase resolution measurement of fluorescence attenuation kinetics.

본 발명의 장치의 또 다른 구체예가 제4도에 도시되어 있다.Another embodiment of the apparatus of the present invention is shown in FIG.

이 시스템은 NMR 기술보다는 통신기술에 더욱 의존하고 있으며 본질적으로는 요구되는 변조주파수이동에 비례하여 측파대들이 변조된 단일측파대 시스템이다.This system relies more on communication technology than on NMR technology and is essentially a single sideband system in which sidebands are modulated in proportion to the required modulation frequency shift.

이 설계는 현재 존재하는 전송/수신용 주파수당 약300달러인, 라디오 주파수 트랜스미터/리시버에 매우 의지하고 있다.This design relies heavily on radio frequency transmitters / receivers, which currently cost about $ 300 per transmit / receive frequency.

상기한 시스템의 블록다이아그램이 제4도에 도시되어 있다.A block diagram of such a system is shown in FIG.

이 구체예에서 220MHz에서 작동하는 제 일의 표준통신 트랜스미터/리시버(트랜시버)가 레이저 다이오드(202)를 여기하는 파형발생을 위한 전송모드에서 사용된다.In this embodiment the first standard communication transmitter / receiver (transceiver) operating at 220 MHz is used in the transmission mode for waveform generation that excites the laser diode 202.

트랜시버(200)는 3KHz의 단일측파대(single side band)변조를 제공하는 단일측파대모드에서 사용된다.The transceiver 200 is used in single sideband mode, which provides single side band modulation of 3KHz.

이러한 반송파신호는 트랜시버(200)호 귀환되고 제 이의 트랜시버(204)로부터 입력을 수신하는 위상검출기/필터(208)로 공급된다.This carrier signal is fed back to the transceiver 200 and fed to a phase detector / filter 208 that receives an input from a second transceiver 204.

전기한 레이저 다이오드(202)는 광섬유(216)을 통하여 피실험자(20)에 전도되는 광을 방사한다.The foregoing laser diode 202 emits light conducted to the test subject 20 through the optical fiber 216.

단측파대 변조신호는 두뇌를 통과하며 이동지연에 의하여 위상변조된다.Single-sideband modulated signals pass through the brain and are phase-modulated by motion delays.

광은 피실험자를 통하여 이동하며 산란되고 흡수되며 광 결합기/섬유 어셈블리(218)에 수신된다.Light travels through the subject, is scattered, absorbed and received by the optical coupler / fiber assembly 218.

수신된 광은 그 후에 다른 구체예에서 상술한 바와 같은 광전자증배관 또는 초소형채널 플레이트형중 하나인 검출인(220)로 전송된다.The received light is then sent to a detector 220 which is either a photomultiplier tube or a microchannel plate type as described above in another embodiment.

검출기(220)의 출력은 제이 트랜시버(204)의 RF입력에 연결된다.The output of the detector 220 is connected to the RF input of the J transceiver 204.

예를 들면 트랜시버는 SSB수신모드로 사용되며 위상변조된 3KHz통이 얻어지며 위상검출기필터(208)에 연결된다.For example, the transceiver is used in SSB reception mode and a phase modulated 3KHz pass is obtained and connected to the phase detector filter 208.

출력은 제 이의 SSB트랜시버로 입력되는 3KHz위상이동신호이다.The output is a 3KHz phase shift signal input to the second SSB transceiver.

위상결합을 확실하게 하기 위하여 제일 트랜시버(200) 및 제이 트랜시버(204)는 위상동기루프를 구성된다.The first transceiver 200 and the second transceiver 204 form a phase locked loop to ensure phase coupling.

3KHz 반송파 파형도 또한 주파수분할기(206)에 의하여 220MHz로 동기되고, 그것에 의하여 220MHz 및 3KHz의 위상을 동기시키고 위상이동을 정확히 측정하게 한다.The 3 KHz carrier waveform is also synchronized to 220 MHz by the frequency divider 206, thereby synchronizing the phases of 220 MHz and 3 KHz and accurately measuring the phase shift.

제4도에서 보는 바와 같이 트랜스미터 발진기(200)의 축력은 약7×105으로 분할되어 3KHz신호를 발생한다.As shown in FIG. 4, the axial force of the transmitter oscillator 200 is divided into about 7 × 10 5 to generate a 3 KHz signal.

따라서 위상검출기/필터(208)의 출력은 위상이동에 연계되며 피실험자내의 흡수를 나타낸다.Thus, the output of the phase detector / filter 208 is associated with phase shift and represents absorption in the subject.

반송주파수는 초기에 200MHz로 선택된다.The carrier frequency is initially selected at 200 MHz.

수 나노세컨드의 감소시간동안 위상이동을 검출하기에 충분히 높은 것이다.It is high enough to detect phase shift during a reduction time of several nanoseconds.

그러나 시판되고 혼합기의 대역폭내에 존재할 정도로 충분히 적은 것이다.However, it is small enough to be commercially available and present within the mixer's bandwidth.

다이오드-링 혼합기가 용이하게 36GHz 까지 높힐수 있지만 동적인(트랜지스터브리지 또는 선형배율기)설계보다 현저히 낮은 다이내믹영역을 가진다.Diode-ring mixers can easily be as high as 36GHz but have a significantly lower dynamic range than dynamic (transistor bridge or linear multiplier) designs.

거대 다이내믹영역은 이러한 형의 분광광도계 시스템에는 곤란하다.Large dynamic ranges are difficult for this type of spectrophotometer system.

개개의 부반송 주파수에서 병렬로 다중 광파장을 전송하고 검색하며, 예를 들면록-인 증폭기와 같은, 시판되는 위상감도검출기의 주파수 버무이내에서 위상검출을 하는 헤테로다인 시스템이 선택된다.A heterodyne system is selected that transmits and retrieves multiple optical wavelengths in parallel at individual subcarrier frequencies, and performs phase detection within the frequency range of a commercially available phase sensitive detector, such as, for example, a lock-in amplifier.

이러한 장치는 우수한 잡음지수, 선형성, 다이내믹영역, 및 위상과 진폭의 정확도를 가진다.Such devices have excellent noise figure, linearity, dynamic range, and accuracy of phase and amplitude.

수행성능도 RF반송주파수에서 직접적으로 작동하는 다른 위상검출기보다 매우 우수하다.Performance is also superior to other phase detectors operating directly at the RF carrier frequency.

RF주파발진기로부터 주파수분할에 의하여 록-인 증폭기용 기준신호의 발생은 반송파에 대하여 모든 부반송파 및 모든 변조신호에 적당한 위상간섭성을 제공한다.Generation of the reference signal for the lock-in amplifier by frequency division from the RF frequency oscillator provides adequate phase coherence for all subcarriers and all modulated signals for the carrier.

파장간의 위상측정을 필요하지 않다.No phase measurement between wavelengths is required.

분할에 의한 주파수발생도 또한 주어진 주발진기에 대하여 최소의 위상잡음가능성을 제공한다.Frequency generation by division also provides the possibility of minimum phase noise for a given main oscillator.

다중 지수함수적감쇠의 측정과 같이 추가반송주파수가 필요하면 이 설계에서는 1~N개의 RF스위치 및 부수적인 RF발진기를 추가하는 것으로 충분하다.If additional carrier frequencies are required, such as measuring multiple exponential decays, it is sufficient for this design to add 1 to N RF switches and additional RF oscillators.

높은 방사성, 광섬유와 결합의 용이성, 좁은 출력 스펙트럼 및 파장안정도, 긴 수명 및 RF주파수에서의 변조의 용이성 때문에 열원으로서 레이저 다이오드가 선택된다.Laser diodes are chosen as heat sources because of their high radiation, ease of coupling with optical fibers, narrow output spectrum and wavelength stability, long lifetime and ease of modulation at RF frequencies.

시스템의 신호 대 잡음비를 최대화하고 레이저의 비선형에 의한 상호변조왜곡의 방지를 위하여 단일측파대 억압반송파 변조가 사용된다.Single sideband suppression carrier modulation is used to maximize the signal-to-noise ratio of the system and to prevent intermodulation distortion due to the nonlinearity of the laser.

중간주파수는 10내지 100KHz의 범위내에서 선택된다.The intermediate frequency is selected in the range of 10 to 100 kHz.

SSB 필터의 Q를 실현가능하도록 충분히 높아야 한다. 그러나 시판되는 록-인 증폭기의 범위내에 존재하도록 충분히 적어야 한다.It must be high enough to realize the Q of the SSB filter. However, it should be small enough to be within the range of commercially available lock-in amplifiers.

레이저의 열흡수원은 온도제어에 사용되는 펠티어 냉각기 및 귀환제어가 바람직하다.The heat absorption source of the laser is preferably a Peltier cooler used for temperature control and feedback control.

온도제어는 레이저파장을 안정화 시키고 다이오드의 혀용도(거의 ±10nm)를 포함하는 출력파장을 충분히 동조하도록 하기 위해 필요하다.Temperature control is necessary to stabilize the laser wavelength and to sufficiently tune the output wavelength, including the tongue usage of the diode (almost ± 10 nm).

그러나 위상이동의 후-복조검출은 정파장이나 진폭이 요구되지 않으므로 배제한다.However, post-demodulation detection of phase shift is excluded because no constant wavelength or amplitude is required.

광학시스템은 레이저, 레이저광을 광섬유와 결합하는 렌즈어셈블리, 피실험자로부터의 광을 피실험자로 전송하는 광섬유다발(들), 광섬유 디발(들)의 말단의 섬유-피실험좌 결합기 및 광검출 어셈블리당 하나의 광하그이 아이솔레이터로 구성된다.The optical system includes a laser, a lens assembly that combines the laser light with the optical fiber, an optical fiber bundle (s) that transmits light from the subject to the subject, a fiber-to-test seat coupler at the ends of the optical fiber deval (s), and a photodetector assembly. The photohague consists of an isolator.

아이솔레이터는 광학기구나 피실험자로부터 반사에 의하여 레이저공동으로 유입되는 광학적 귀환을 방지하기 위하여 필요하다.The isolator is necessary to prevent the optical feedback flowing into the laser cavity by reflection from the optical instrument or the test subject.

이러한 구한은 -60㏈로서 매우 낮은것이지만 레이저원에서 진폭 및 위상잡음을 일으키는 것은 잘 알려진 사실이다.This estimate is very low at -60 Hz, but it is well known to cause amplitude and phase noise in the laser source.

다발을 고정시키기 위한 섬유는 명목상 100MHz의 변조주파수에서 유도되는 위상의 불확실성이 관심의 대상인 위상이동보다 매우 작은것이므로 분산은 충분히 적어야 한다.The fiber for anchoring the bundles should be sufficiently small in dispersion since the uncertainty of the phase induced at the nominal modulation frequency of 100 MHz is much smaller than the phase shift of interest.

동시에 코어직경과 레즈의 구경은 가능한 큰 것이 바람직하다.At the same time, it is desirable that the diameter of the core and the size of the legs be as large as possible.

이것은 레이저-섬유결합을 간단하고 단단히하게 하며 피실험자로 부터 집속되는 반사광신호를 크게 증대시킨다.This makes the laser-fiber coupling simple and tight and greatly increases the reflected light signal from the subject.

이러한 이유로서 보통이 넘는 대역폭-길이에도 불구하고 단일모드섬유는 제외한다.For this reason, single-mode fibers are excluded despite their unusual bandwidth-length.

다중모드섬유에 대하여는 소스, 길이 및 여기서 고려되는 파장에 대하여는 형식적인 분산이면 충분하다.For multimode fibers, formal dispersion is sufficient for the source, length and wavelengths considered here.

그러므로 도파관 및 분산배질을 무시한다.Therefore, waveguides and dispersions are ignored.

일차 스탭-인덱스(step-index)섬유를 고려하면, 간단한 방사선 광학은 형식적 분산을 결정하는 것이 코어의 구경이 아니라 개구의 수치라는 것을 보여준다.Considering the primary step-index fibers, simple radiation optics show that determining formal dispersion is the numerical value of the opening, not the aperture of the core.

100-피코세컨드의 허용가능한 시간불확실성과 2m의 전체스텝-인데스 섬유길이에 대하여는 대략 0.17이나 2이하의 개구가 요구된다.For an acceptable time uncertainty of 100-picoseconds and a total step-dess fiber length of 2 m, an aperture of approximately 0.17 or less is required.

시판중인 모든 스텝-인데스 다중모드섬유는 대형의 개구를 가지고 있다. 그러나 이상적인 개량된 인덱스 다중모드섬유에는 페르마트(Fermat)의 원리에 의하면 최대방사선량에 대한 형식적인 분산이 없으며, 시판되는 개량된 인덱스섬유의 실제 대역폭-길이가 이 연구용의 주관심사인 파장에서 100MHz-km를 초과한다. 그러므로 코어크기가 100마이크론, 개구가 0.3 및 배역폭-길이가 100MHz-km인 개량된 인덱스 섬유를 선택한다.All commercially available Step-Indes multimodal fibers have large openings. However, the ideal modified index multimodal fiber has no formal dispersion of maximum radiation dose according to Fermat's principle, and the actual bandwidth-length of commercially available improved index fiber is 100 MHz at wavelengths for which this is the main concern for this study. exceeds -km Therefore, an improved index fiber with a core size of 100 microns, an aperture of 0.3 and a bandwidth-length of 100 MHz-km is chosen.

이 섬유는 또한 다발을 설치할수 있을 정도로 저렴하다(0.5달라/m).This fiber is also inexpensive enough to install bundles ($ 0.5 / m).

검출광학기기는 검출기의 능동지역에 결합된 교차부의 섬유 다발, 레이저파장만 통과시키며 실내광에 의하여 검출기의 포화를 방지하는 광학 대역통과 또는 콤(comb)필터 및 검출기 자체로 구성된다.The detection optics consists of an optical bandpass or comb filter and the detector itself that only pass the fiber bundle, the laser wavelength at the intersection coupled to the active region of the detector and prevent saturation of the detector by room light.

처음에 GaAs(Cs)광음극을 가진 광전자증배관이 사용된다.Initially photomultipliers with GaAs (Cs) photocathodes are used.

이 검출기는 실리콘 광음극을 가진 PMT와 비교하여 약 30 및 실리콘항복 광다이오드와 비교하여 약 300의 이득을 가지며, 항복 광다이오드의 농동영역보다 매우 작은 영역을 포함하지 않는다. 그러나 광전자증배관 또한 이러한 적용에는 여분의 대역폭을 가지며 다이노드열의 중간으로부터 신호를 축출하는 것이 요구되며 따라서 이득이 감소된다.This detector has a gain of about 30 compared to a PMT with a silicon photocathode and about 300 compared to a silicon yielding photodiode and does not include an area that is much smaller than the non-turbulent region of the yielding photodiode. However, photomultipliers also have extra bandwidth for this application and require the extraction of signals from the middle of the dynode row, thus reducing the gain.

신호대 잡음비가 충분하면 이 시스템은 PMT대신 항복 광다이오드를 대체하여서 용이하게 변형할수 있으며 배용을 경감하고 대역폭, 신뢰성 및 견고성을 증대시킨다.If the signal-to-noise ratio is sufficient, the system can be easily modified by replacing the breakdown photodiode instead of PMT, reducing the allocation and increasing bandwidth, reliability and robustness.

항복 광다이오드 검출기는 또한 크기가 소형이며 저렴한 가격 때문에 모의 실험용으로 사용될수 있다.The breakdown photodiode detector is also small and can be used for simulation because of its low cost.

바꾸어말하면 좀더 큰 검출대역폭 및 고이득이 동시에 요구되면 초소형채널 플레이트 광전자증배관을 사용할수 있다.In other words, ultra-small channel plate photomultipliers can be used if larger detection bandwidth and higher gain are required simultaneously.

여기서의 불리한점은 비용이 증대되고 GaAs(Cs)에 비교하여 대략 30정도의 광음극감도가 낮아진다.The disadvantage here is that the cost is increased and the photocathode sensitivity of about 30 is lower than that of GaAs (Cs).

가변적인 이득상태후에 검출기의 출력신호는 IF주파수로 헤테로다인을 발생하여 귀환하고 두 위상 록-인 증폭기로 공급된다.After a variable gain, the detector's output signal is fed back to the IF frequency by generating a heterodyne and fed to a two phase lock-in amplifier.

광학파장(IF주파수)당 하나의 록-인 증폭기가 사용된다.One lock-in amplifier is used per optical wavelength (IF frequency).

비용이 증대되는 반명에 약1.41(2)율로 데이타 인식기간을 감소시킨다. 그리고 각각의 파장에서 상대 흡수동력학에 관하여 불필요한 가정을 피한다.The cost increase increases the data recognition period by about 1.41 (2). And avoid unnecessary assumptions about relative absorption kinetics at each wavelength.

전체 시스테은 IEEE 4.888, 아날로그-디지탈, 디지탈-아날로그 및 양방향성 디지탈 인터페이스를 가진 IBM-호환성 컴퓨터를 사용하여 제어할수 있다.The entire system can be controlled using IBM-compatible computers with IEEE 4.888, analog-digital, digital-analog, and bidirectional digital interfaces.

이러한 모든 것은 IBM용의 저렴한 플러그-인 카드를 사용하여 설치할수 있다.All of this can be installed using low-cost plug-in cards for IBM.

컴퓨터를 사용하여 조정하는 것은 시험 및 모의 실험용의 자동동작의 가능성, 시스템이 개량됨에 따라서 간편하게 재구성, 속도, 정확도 및 데이타의 후처리의 용이성, 특별히 정적해석에 있어서의 중요한 이점을 가진다.Adjustments using a computer have important advantages in the possibility of automatic operation for testing and simulation, ease of reconstruction, speed, accuracy and post-processing of data as the system is improved, especially in static analysis.

간편한 장치를 선택하여서 본 발명의 임상적인 실험을 간단히 할 수 있다.By selecting a simple device, the clinical experiment of the present invention can be simplified.

자체의 부반송파에 의하여 각각 보호화된 다중파장위상변조기술은 제3도의 바람직한 구체예에서 예시된것과 같이 용이하게 수행될수 있다.The multi-wavelength phase modulation technique, each protected by its subcarrier, can be easily performed as illustrated in the preferred embodiment of FIG.

시스템의 출력은 그 후 시스템의 연속파기술을 대신하고 동시에 헤모글로빈과 치토크롬의 여러상태 등의 복조용 대수의 이점을 갖는다.The output of the system then replaces the continuous wave technology of the system and at the same time has the advantage of demodulation logarithms such as the hemoglobin and the various states of the chitochrome.

커다란 이점은 광학적 경로길이가 알려진것이며 가정하지 않는다는 것이다. 따라서 위상변조는 TRS기술의 편리한 이행수단이며, 감쇠가 지수함수적이며 긴 경로이동이 포함되는 5 나노세컨드의 지연시간을 강조할수 있기 때문이다.The big advantage is that the optical path length is known and not assumed. Therefore, phase modulation is a convenient means of implementing TRS technology, and it can emphasize the 5 nanosecond delay time that the attenuation is exponential and includes long path shifts.

Claims (32)

광을 생체조직으로 입력하기 위한 광학입력포트에 결합되며 변조된 광을 방사하기 위한 변조수단에 결합된 광원수단, 광학검출부에 의해 수신된 광을 검출하기 위한 광학검출수단 및, 생체조직의 분광검사를 위해 구비된 위상검출수단을 포함하는 신호처리수단을 갖는 분광장치에 있어서, 상기 광원수단 및 상기 변조수단은 100MHz의 제1변조주파수를 갖는 변조파형에서 선택된 파장의 광을 방사하도록 구비되고, 상기 제1변조주파수는 생체조직에서 상기 광학입력포트로부터 상기 광학검출포트까지의 광자이동의 시간지연과 양립할수 있는 시간특성을 가지며 ; 상기 광학입력포트는 상기 광학검출포트로부터 수센티미터 떨어져 위치하고 ; 상기 광학검출수단은 상기 입력포트로부터 상기 검출포트로 상기 검사조직에서의 이동경로를 거쳐 이동하여 선택된 상기 파장의 광자를 검출하고 검출된 파형을 제공하도록 구비되며 ; 상기 위상검출수단은 상기 광학검출수단으로부터 상기 검출된 파형을 수신하도록 구비되어 상기 검출된 파형을 상기 변조된 파형과 비교하여 상기 선택된 파장에서의 위상이동을 판단하도록 구비되고 ; 사익 위상이동은 상기 검사된 조직에서 광자이동의 광학 경로길이를 나타내고, 상기 검사된 조직의 산란 및 흡수성을 표시하는 것을 특징으로 하는 장치.Light source means coupled to an optical input port for inputting light into biological tissue and coupled to modulating means for emitting modulated light, optical detecting means for detecting light received by the optical detector, and spectroscopic examination of biological tissue A spectroscopic apparatus having a signal processing means comprising a phase detecting means provided for the light source, wherein the light source means and the modulating means are provided to emit light of a wavelength selected from a modulation waveform having a first modulation frequency of 100 MHz, The first modulation frequency has a time characteristic compatible with the time delay of photon migration from the optical input port to the optical detection port in a biological tissue; The optical input port is located a few centimeters away from the optical detection port; The optical detection means is provided to move from the input port to the detection port through a movement path in the inspection tissue to detect photons of the selected wavelength and provide a detected waveform; The phase detection means is provided to receive the detected waveform from the optical detection means, and compares the detected waveform with the modulated waveform to determine phase shift at the selected wavelength; Syrup phase shifting is indicative of the optical path length of photon shift in the examined tissue, and indicates scattering and absorption of the examined tissue. 제1항에 있어서, 추가로, 상기 변조수단은 단일측대 변조기를 포함하고 상기 위상검출수단은 록-인 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein said modulating means comprises a single sideband modulator and said phase detecting means comprises a lock-in amplifier. 제2항에 있어서, 추가로, 사익 단일측대 변조기에 연결되어 제2주파수에서 제2 파형을 발생하는 제2발진수단을 포함하고, 상기 단일측대 변조기 및 사익 광학검출수단은 중간주파수에서 상기 검출된 파형을 발생하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.3. The apparatus of claim 2, further comprising second oscillation means coupled to a wing single sideband modulator for generating a second waveform at a second frequency, wherein the single side modulator and the wing optical detection means detect the detected edge at an intermediate frequency. Apparatus, characterized in that it is provided to generate a waveform. 제1항에 있어서, 추가로, 사익 변조수단은 양측대 변조기를 포함하고 상기 위상 검출수단은 록-인 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, further comprising: the wing modulator comprises a sideband modulator and the phase detection means comprises a lock-in amplifier. 제4항에 있어서, 추가로, 상기 양측대 변조기에 연결되어 제2주파수에서 제2파형을 발생하는 제2발진수단을 포함하고, 사익 양측대 변조기 및 상기 광학검출수단은 중간주파수에서 상기 검출된 파형을 발생하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.5. The apparatus of claim 4, further comprising: second oscillating means coupled to said bilateral band modulator for generating a second waveform at a second frequency, wherein the two-wing bimodal modulator and said optical detection means are detected at an intermediate frequency. Apparatus, characterized in that it is provided to generate a waveform. 제3항또는 제5항에 있어서, 상기 중간주파수는 3KHz내지 100KHz의 범위인 것을 특징으로 하는 장치.6. The apparatus of claim 3 or 5, wherein the intermediate frequency is in the range of 3 KHz to 100 KHz. 제1항에 있어서, 추가로, 상기 변조수단 및 상기 위상검출수단은 상기 제1주파수의 상기 파형을 발생하기 위한 제1트랜시버 수단 및 상기 검출수단으로부터 상기 검출된 파형을 수신하고 상기 제1트랜시버 수단으로부터 상기 파형을 수신하므로써 위상 록 루프를 구비하도록 하는 제2트랜시버 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus according to claim 1, wherein said modulating means and said phase detecting means further receive said detected waveform from said first transceiver means and said detecting means for generating said waveform of said first frequency and said first transceiver means. And second transceiver means for receiving a waveform from the waveform to provide a phase lock loop. 제7항에 있어서, 상기 제1트랜시버 수단 및 제2트랜시버 수단은 단일측대파 변조기로서 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.8. The apparatus of claim 7, wherein the first transceiver means and the second transceiver means operate as a single sideband modulator. 제8항에 있어서, 추가로, 상기 제1트랜시버 수단에 페이지 록되고 상기 위상 검출수단이 상기 위상이동을 검출하는 중간주파수를 발생하는 주파수 분리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.9. An apparatus according to claim 8, further comprising a frequency separator which is page locked to said first transceiver means and said phase detecting means generates an intermediate frequency for detecting said phase shift. 제1항에 있어서, 추가로, 상기 광원수단은 추가로 가시광선 내지 자외선 영역에서 제2파장을 방사하도록 구비되고, 상기 방사된 광은 상기 제1변조주파수를 갖는 파형에서 변조되며 ; 상기 광학 검출수단은 추가로 상기 입력포트로부터 상기 검출포트로 상기 검사조직에서의 이동경로를 거쳐 이동하여 선택된 상기 제2파장의 광자를 검출하고 검출된 상기 제2파형을 제공하도록 구비되며 ; 상기 위상검출수단은 추가로 상기 상기 검출된 파형을 상기 변조된 제2파형과 비교하여 선택된 제2파장에서의 위상이동을 판단하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the light source means is further provided to emit a second wavelength in the visible to ultraviolet region, wherein the emitted light is modulated in a waveform having the first modulation frequency; The optical detecting means is further provided to move from the input port to the detection port through a movement path in the inspection tissue to detect photons of the selected second wavelength and provide the detected second waveform; And said phase detecting means is further configured to compare said detected waveform with said modulated second waveform to determine phase shift at a selected second wavelength. 제1항에 있어서, 추가로, 상기 변조기는 제2변조주파수를 갖는 제2변조파형을 발생하도록 구비되며, 상기 제2변조주파수는 생체조직에서 상기 광학입력포트로부터 상기 광학검출포트까지의 광자이도으이 시간지연과 양립할 수 있는 시간특성을 가지며 ; 상기 광학수단은 상기 제2변조주파수의 상기 파형에 의해 변조된 광을 방사하며 ; 상기 광학검출수단은 상기 입력포트로부터 상기 검출포트로 상기 제2변조주파수에서 상기 검사조직에서의 이동경로를 거쳐 이동하한 상기 제2주파수에서 광자를 검출하도록 구비되며 ; 상기 위상검출수단은 상기 검출된 제2파형을 상기 변조된 제2파형과 비교하여 상기 제2변조주파수에서의 위상을 판다하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.The optical modulation system of claim 1, wherein the modulator is configured to generate a second modulation waveform having a second modulation frequency, the second modulation frequency being from the optical input port to the optical detection port in a biological tissue. It has a time characteristic that is compatible with time delay; The optical means emits light modulated by the waveform of the second modulation frequency; The optical detecting means is provided to detect photons at the second frequency moved down from the input port to the detection port at a second modulation frequency through a movement path in the test tissue; And said phase detecting means is adapted to compare the detected second waveform with said modulated second waveform to dig a phase at said second modulation frequency. 제10항에 있어서, 사익 파장은 흡수성색소에 민감하고, 상기 장치는 상기 두 개의 파장에서 판단된 상기 위상이동의 비율을 판단하는 처리기를 추가로 포함하는 것을 특지으로 하는 장치.11. The apparatus of claim 10, wherein the wing wavelength is sensitive to absorbing pigments, and the apparatus further comprises a processor for determining the ratio of phase shift determined at the two wavelengths. 제12항에 있어서, 상기 색소는 헤모글로빈이고 상기 처리기는 추가로 상기 위상이동의 비율에 기초하여 상기 조직 내에서의 헤모글로빈 농도를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.The device of claim 12, wherein the pigment is hemoglobin and the processor further determines the hemoglobin concentration in the tissue based on the rate of phase shift. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1변조주파수는 144MHz내지 440MHz의 범위인 것을 특징으로 하는 장치.8. The apparatus of any one of claims 1, 2, 4 and 7, wherein the first modulation frequency is in the range of 144 MHz to 440 MHz. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1변조주파수는 약220MHz인 것을 특징으로 하는 장치.8. The apparatus of any one of claims 1, 2, 4 and 7, wherein the first modulation frequency is about 220 MHz. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항,중 어느 한항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 위상이동으로부터 검사된 조적의 산란 및 흡수성 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.8. Apparatus according to any one of claims 1, 2, 4 and 7, wherein said processing means provides scattering and absorptive indications of the masonry inspected from said phase shift. 제1항, 제2항, 제4항, 제7항,중 어느 한항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 검출된 신호의 진폭으로부터 검사된 조직의 산란 및 흡수성 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.8. Apparatus according to any one of claims 1, 2, 4 and 7, wherein said processing means provides scattering and absorptive indications of the tissue examined from the amplitude of the detected signal. 분광장치의 광학입력포트와 광학검출포트 사이에 위치한 생체조직내에서 광자 이동경로를 거친 광자이동의 광학 경로길이가 검사되는 조직부분의 산란 및 흡수 성질에 의해 판단되는 분광검사방법에 있어서, 상기 방법은 상기 광학입력포트가 상기 광학검출포트로부터 수센티미터 떨어져 위치케 하는 단계 ; 생체조직에서 상기 광학입력포트로부터 상기 광학검출포트까지의 광자이동의 시간지연과 양립할수 있는 시간특성을 가지는 100MHz의 제1변조주파수를 갖는 변조파형을 발생하는 단계 ; 상기 파형에 의해 변조되는 선택된 파장의 광을 발생하기 위해 상기 파형을 광원수단에 부과하는 단계 ; 상기 파장의 상기 변조된 광을 상기 입력포트로부터 상기 조직내부로 주입하는 단계 ; 상기 검출부에서, 상기 입력포트로부터 상기 조직내에서 이동 경로를 거쳐 이동하느 상기 파장의 광자를 검출하는 단계 ; 상기 파장의 상기 검출된 광자에 대응하는 검출된 파형을 위상 검출수단으로 공급하는 단계 ; 상기 검출된 파형을 상기 변조된 파형과 비교하여 검사된 조직에서 광자이동 광학 경로길이를 나타내며 상기 검사된 조직의 산란 및 흡수성을 표시하는 위상이동을 판단하는 단계로 이루어짐으로 특징으로 하는 방법.A method of spectroscopy in which the optical path length of a photon shift through a photon migration path in a biological tissue located between an optical input port and an optical detection port of the spectrometer is determined by scattering and absorption properties of a tissue part to be examined. Positioning the optical input port a few centimeters from the optical detection port; Generating a modulation waveform having a first modulation frequency of 100 MHz having a time characteristic compatible with the time delay of photon migration from the optical input port to the optical detection port in a biological tissue; Imposing the waveform on light source means to produce light of a selected wavelength modulated by the waveform; Injecting the modulated light of the wavelength into the tissue from the input port; Detecting, by the detection unit, photons of the wavelengths moving from the input port to the tissues through a movement path; Supplying a detected waveform corresponding to the detected photons of the wavelength to phase detection means; Comparing the detected waveforms with the modulated waveforms to determine a phase shift indicating a photon-shift optical path length in the examined tissue and indicating scattering and absorptivity of the examined tissue. 제18항에 있어서, 상기 발생단계는 상기 파형을 생성하는 단일측대 변조기를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, wherein said generating step uses a single side modulator to generate said waveform. 제18항에 있어서, 상기 발생단계는 상기 파형을 생성하는 양측대 변조기를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, wherein said generating step uses a bilateral side modulator to generate said waveform. 제19항또는 제20항에 있어서, 추가로 제2주파수로 발생하는 단계를 포함하며, 상기 공급단계는 상기 제2주파수에 기초한 중간주파수에서 검출된 파형을 생성하는 것을 포함하고, 상기 비교단계는 상기 중간주파수에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.21. The method of claim 19 or 20, further comprising generating at a second frequency, wherein the supplying step comprises generating a detected waveform at an intermediate frequency based on the second frequency, wherein the comparing step comprises: Characterized in that it is performed at the intermediate frequency. 제18항에 있어서, 상기 발생 및 공급단계는 상기 파형을 생성하기 위한 트랜스미터와 상기 검출된 파형을 수신하기 위한 수신기를 사용하는 것을 포함하고, 상기 트래스미터 및 상기 수신기는 패이지 룩 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, wherein generating and supplying comprises using a transmitter to generate the waveform and a receiver to receive the detected waveform, wherein the transmitter and the receiver form a page look loop. Characterized in that the method. 제21항에 있어서, 추가로 제2주파소에서 제2파형을 발생하는 단계를 포함하며, 상기 공급단계는 중간주파수에서 검출된 파형을 생성하는 것을 포함하고, 상기 비교단계는 상기 중간주파수에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.22. The method of claim 21, further comprising generating a second waveform at a second frequency, wherein the supplying step comprises generating a waveform detected at an intermediate frequency, wherein the comparing step is performed at the intermediate frequency. Characterized in that the method. 제18항에 있어서, 생체조직에서 상기 광학입력포트로부터 상기 광학검출포트까지으 광자이동의 시간지연과 양립할 수 있는 시간특성을 가지는 제2번조주파수를 갖는 변조파형을 발생하는 단계 ; 상기 제2변조주파수의 상기 파형에 의해 변조되는 선택된 파장의 광을 발생하기 위해 상기 변조파형을 광원수단에 부과하는 단계 ; 상기 제2변조주파수의 상기 파형을 갖는 상기 파장의 상기 변조된 광을 상기 입력포트로부터 상기 조직내부로 주입하는 단계 ; 상기 검출부에서, 상기 입력포트로부터 상기 조직내에서 이동 경로를 거쳐이동한 상기 파장의 광자를 검출하는 단계 ; 상기 제2변조주파수의 상기 파형에 의해 변조된 상기 파장의 상기 검출된 광자에 대응하는 검출된 파형을 상기 위상 검출수단으로 공급하는 단계 ; 상기 검출된 파형을 상기 변조된 파형과 비교하여 상기 제2변조주파수에서 검사된 조직에서 광자이동의 광학 경로길이를 나타내며 상기 검사된 조직의 산란 및 흡수성을 표시하는 위상이동을 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특지으로 한는 방법.19. The method of claim 18, further comprising: generating a modulation waveform having a second frequency in the biological tissue having a time characteristic compatible with the time delay of photon migration from the optical input port to the optical detection port; Imposing the modulation waveform on a light source means to generate light of a selected wavelength modulated by the waveform of the second modulation frequency; Injecting the modulated light of the wavelength having the waveform of the second modulation frequency into the tissue from the input port; Detecting, by the detection unit, photons of the wavelength moved from the input port through a movement path in the tissue; Supplying the detected waveform corresponding to the detected photons of the wavelength modulated by the waveform of the second modulation frequency to the phase detecting means; Comparing the detected waveform with the modulated waveform to determine a phase shift indicating an optical path length of photon shift in the tissue examined at the second modulation frequency and indicating scattering and absorptivity of the examined tissue; How to Bounty to Include. 제18항에 있어서, 제2파장의 광을 발생하는 단계 ; 상기 변조파형을 상기 제2파장의 광에 부과하는 단계 ; 상기 제2파장의 광을 검사되는 조직에 상기 제1파장의 광과 상호교대로 주입하는 단계 ; 상기 검출부에서, 상기 입력포트로부터 상기 조직내에서 이동한 상기 제2파장의 광자를 검출하는 단계 ; 상기 제2파장의 상기 검출된 광자에 대응하는 검출된 파형을 상기 위상 검출수단으로 공급하는 단계 ; 상기 제2파장의 상기 검출된 파형을 상기 변조된 파형과 비교하여 상기 검사된 조직에서 상기 제2파장의 광자이동의 광학 경로길이에 대응하여 상기 검사된 조직의 산란 및 흡수성을 표시하는 제2위상이동을 판단하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.19. The method of claim 18, further comprising: generating light of a second wavelength; Imposing the modulating waveform on the light of the second wavelength; Injecting light of the second wavelength into the tissue to be examined alternately with light of the first wavelength; Detecting, by the detector, a photon of the second wavelength that has moved within the tissue from the input port; Supplying a detected waveform corresponding to the detected photons of the second wavelength to the phase detecting means; A second phase indicating scattering and absorptivity of the examined tissue corresponding to the optical path length of the photon shift of the second wavelength in the examined tissue by comparing the detected waveform of the second wavelength with the modulated waveform Determining the movement. 제18항, 제19항, 제20항, 제22항중 어느 한하에 있어서, 사익 파장은 가시광선 내지 자외선 파장영역인 것을 특징으로 하는 방법.23. The method according to any one of claims 18, 19, 20 and 22, wherein the vane wavelength is in the visible to ultraviolet wavelength range. 제25항에 있어서, 상기 파장은 흡수성색소에 민감하고, 상기 장치는 상기 두 개의 파장에서 판단된 상기 위상이동의 비율을 판단하는 처리기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.27. The method of claim 25, wherein said wavelength is sensitive to absorbing pigments, and said apparatus further comprises a processor for determining the ratio of said phase shift determined at said two wavelengths. 제27항에 있어서, 상기 색소는 헤모글로빈이고 상기 처리기는 추가로 상기 위상이동의 비율에 기초하여 상기 조직 내에서의 헤모글로빈 농도를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 27, wherein the pigment is hemoglobin and the processor further determines the hemoglobin concentration in the tissue based on the rate of phase shift. 제18항, 제19항, 제20항, 제22항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1변조주파수는 144MHz내지 440MHz의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.23. The method of any of claims 18, 19, 20 and 22, wherein the first modulation frequency is in the range of 144 MHz to 440 MHz. 제18항, 제19항, 제20항, 제22항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1변조주파수는 약 220MHz인 것을 특징으로 하는 장치.23. The apparatus of any of claims 18, 19, 20, and 22, wherein the first modulation frequency is about 220 MHz. 제18항, 제19항, 제20항, 제22항중 어느 한항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 위상이동으로부터 검사된 조직의 산란 및 흡수성 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.23. The method of any one of claims 18, 19, 20 and 22, wherein said processing means provides scattering and absorptive indications of tissue examined from said phase shift. 제18항, 제19항, 제20항, 제22항중 어느 한항에 있어서, 상기 처리수단은 상기 검출된 신호의 진폭으로부터 검사된 조직의 산란 및 흡수성 표시를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.23. An apparatus according to any one of claims 18, 19, 20 and 22, wherein said processing means provides scattering and absorptive indications of tissue examined from the amplitude of said detected signal.
KR1019910700848A 1989-02-06 1989-08-18 Phase modulated spectrophotometry KR0145114B1 (en)

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