안과 질환 진단 길 활짝… 이중 초점 메타렌즈 광음향 현미경 나와

[감사]

듀얼초점 메타렌즈를 결합해 서로 다른 깊이의 광음향 영상을 선택적으로 획득하는 광음향 현미경 시스템의 모식도. (사진=포스텍 제공)

안과 질환 진단 길 활짝… 이중 초점 메타렌즈 광음향 현미경 나와
포스텍 노준석·김철홍 교수팀 개발


포스텍 노준석 교수와 김철홍 교수 공동연구팀이 렌즈나 부품을 움직이지 않고 전압만으로 초점을 바꿔가며 서로 다른 깊이의 조직을 고해상도로 촬영할 수 있는 ‘이중 초점 메타렌즈 광음향 현미경’을 개발했다.

연구는 국제 학술지인 ‘라이트: 사이언스 앤 어플리케이션 (Light: Science & Applications)’에 게재됐다.

기존 광음향 현미경은 높은 해상도를 얻기 위해 빛을 좁게 모을수록 선명하게 촬영할 수 있는 깊이 범위가 제한돼 두께가 있는 생체 조직을 깊이별로 관찰하는 데 어려움이 있었다.

연구팀은 빛의 회전 방향에 따라 초점 깊이가 달라지는 메타렌즈와 전압으로 빛의 회전 방향을 바꾸는 액정 셀을 결합해, 장치의 물리적 이동 없이 초점을 빠르게 전환할 수 있도록 했다.

이를 통해 약 1.2mm에 이르는 깊이 범위를 마이크로미터 수준의 해상도로 촬영했으며, 살아 있는 쥐의 눈에서 서로 다른 깊이에 위치한 혈관을 선명하게 관찰하는 데도 성공했다.
특히 깊이에 따라 혈관의 상태를 정밀하게 살펴야 하는 안과 질환의 진단과 연구에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

또한 별도의 구동 장치 없이 전압만으로 초점을 조절할 수 있어 향후 소형·고정밀 의료 영상 장비를 비롯한 다양한 영상 기술로의 확장도 예상된다.

노준석 교수는 “메타렌즈의 편광 다중화를 이용해 광학 부품을 움직이지 않고 고해상도 초점을 깊이 방향으로 바꿀 수 있다”며 “부품을 움직이지 않아 장치를 더 작고 안정적으로 만들 수 있어 다양한 의료·산업용 영상 장비로 확장될 여지도 크다”고 전했다.

/언론인홀리클럽 공동취재단