KR101493210B1 - Apparatus for analyzing sample and Analysis Method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 시료 분석 장치는 시료가 통과되는 채널, 상기 채널의 농도를 광학적으로 확인하는 측정부, 상기 측정부에서 감지된 데이터를 분석하여 측정시간 이후의 샘플의 분리를 모니터링 할 수 있는 분석부를 포함하고, 상기 분석부는 시료를 푸리에 방정식을 이용하여 분석하는 것을 특징으로 한다.The sample analyzing apparatus of the present invention includes a channel through which a sample passes, a measuring unit for optically confirming the concentration of the channel, and an analyzer for analyzing data sensed by the measuring unit and monitoring separation of samples after the measuring time And the analysis unit analyzes the sample using a Fourier equation.

Description

시료 분석 장치 및 이를 이용하는 시료 분석 방법{Apparatus for analyzing sample and Analysis Method using the same}[0001] The present invention relates to a sample analyzing apparatus and a sample analyzing method using the same,

본 발명은 광원을 이용하여 시료 내 특정 분자의 농도 분포를 측정하는 신호분석법에 관한 것이다.
The present invention relates to a signal analysis method for measuring a concentration distribution of a specific molecule in a sample using a light source.

시료 중에 함유된 성분이나 시료의 구성성분을 분석하기 위한 방법은 종래에 많이 나와 있습니다. 그 일예로서, 전기영동 분리법이 있습니다.Methods for analyzing the components contained in the sample and the components of the sample have been conventionally shown. An example is electrophoretic separation.

전기영동 분리법은 각 분자들의 전기적 특성을 이용한 분리 방법으로서, 각 분자들의 이동속도는 인가한 전기장의 크기에 비례하기 때문에 균일한 전기장이 형성되는 경우에 각 분자들은 시간과 위치에 무관하게 동일한 속도로 움직이는 특성을 갖는다. Electrophoretic separation is a separation method using the electrical characteristics of each molecule. Since the moving velocity of each molecule is proportional to the magnitude of the applied electric field, when a uniform electric field is formed, each molecule is at the same velocity It has moving characteristics.

즉, 각 분자들의 이동도의 차이를 이용하여, 시료 내 분자의 농도 분포를 획득 할 수 있습니다.That is, the concentration distribution of molecules in a sample can be obtained by using the difference in mobility of each molecule.

이를 위해서, 시료가 이동하기 위한 채널의 길이가 길게 제작하여야, 충분히 분자들의 이동도 차이를 확실히 구분할 수 있었습니다.For this purpose, the length of the channel for the sample to be moved must be made long enough to clearly distinguish the difference in the mobility of the molecules.

또한, 단일 위치에서 시료의 이동도를 측정함으로서, 측정결과가 부정확한 경우가 많은 문제점이 있었습니다.
Also, by measuring the mobility of the sample at a single location, many of the measurement results were inaccurate.

한국공개특허 10-2012-0100563호Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0100563

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 측정하고자 하는 시료 내의 서로 다른 분자 이동도 차이를 이용하여 시료의 성분 및 시료 내 분자의 농도분포를 정확하게 분석할 수 있는 시료 분석방법을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of analyzing the concentration of molecules in a sample, And a method of analyzing the sample.

본 발명의 시료 측정 장치는 시료가 통과되는 채널(110), 시료의 농도를 광학적으로 확인하는 측정부(120), 및 상기 측정부에서 감지된 데이터를 분석하여 측정시간 이후의 샘플의 분리를 모니터링 할 수 있는 분석부(130)를 포함하고, 상기 분석부(130)는 시료를 푸리에 방정식을 이용하여 분석하는 것을 특징으로 한다.The sample measuring apparatus of the present invention includes a channel 110 through which a sample passes, a measuring unit 120 optically confirming the concentration of the sample, and a controller 120 for analyzing the data sensed by the measuring unit, And the analyzer 130 analyzes the sample using the Fourier equation.

또한, 상기 채널(110)은 내경이 50~400um인 것을 특징으로 한다.Also, the channel 110 has an inner diameter of 50 to 400 um.

또한, 상기 채널(110)의 길이는 1~10cm인 것을 특징으로 한다.Also, the channel 110 has a length of 1 to 10 cm.

또한, 상기 채널(110)은 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다..In addition, the channel 110 may have a circular or polygonal cross-section.

또한, 상기 측정부(120)는 상기 채널(110)에 광원을 조사시키는 적어도 하나 이상의 조사부(121);와 상기 조사부(121)와 대응되는 부분에 위치하며, 상기 조사부(121)에서 발생되는 광원이 상기 채널(110)을 통과하여 투입되는 광원을 감지하는 적어도 하나 이상의 디텍터(122);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The measuring unit 120 may include at least one irradiating unit 121 for irradiating a light source to the channel 110 and a light source 121 disposed at a position corresponding to the irradiating unit 121, And at least one detector (122) for detecting a light source passing through the channel (110).

또한, 상기 측정부(120)는 복수개의 상기 조사부(121)를 포함하는 조사부모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The measuring unit 120 may include an irradiator module including a plurality of irradiators 121.

또한, 상기 시료분석장치(100)는 복수개의 상기 디텍터(122)를 포함하는 디텍터모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sample analyzer 100 includes a detector module including a plurality of the detectors 122.

또한, 상기 조사부(121)와 상기 디텍터(122)는 상기 채널(110) 상에 서로 대응되는 위치에 위치하는 것을 특징으로 한다.The irradiation unit 121 and the detector 122 are located on the channel 110 at positions corresponding to each other.

또한, 상기 조사부(121)는 가시광선 영역의 파장대를 갖는 것을 특징으로 한다.The irradiation unit 121 is characterized by having a wavelength band in the visible light region.

또한, 상기 시료분석장치(100)는 시료의 형광표지를 더 포함하며, 형광표지의 파장대에 의해 상기 조사부(121)의 조사 파장이 결정되는 것을 특징으로 한다.The sample analyzer 100 further includes a fluorescent label of the sample, and the irradiation wavelength of the irradiation unit 121 is determined by the wavelength band of the fluorescent label.

또한, 상기 디텍터(122)는 시간에 따른 시료의 흡광도, 반사도, 굴절도, 전기신호 중 선택되는 하나의 측정값을 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the detector 122 measures one selected measurement value among the absorbance, reflectance, refraction, and electric signal of the sample with respect to time.

또한, 상기 분석부(130)는 측정시간 이후의 분리를 나타내는 모니터링 시간을 예측하는 모니터링부(131)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The analysis unit 130 may further include a monitoring unit 131 for predicting a monitoring time indicating separation after the measurement time.

또한, 상기 모니터링부(131)은 시간의 경과에 따라 발생할 수 있는 분리율의 증가를 시간 예측율로 나타내는 것을 특징으로 한다.In addition, the monitoring unit 131 is characterized by indicating an increase in the separation rate that can occur over time as a time predictive rate.

또한, 상기 시간 예측율은 실제 측정시간의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the time prediction rate is 20% or more of the actual measurement time.

또한, 상기 시료분석장치(100)는 상기 채널(110)에서 크로마토그래피 또는 전기영동 분리법을 이용하여 시료가 분리되는 것을 특징으로 한다.In addition, the sample analyzer 100 is characterized in that the sample is separated using the chromatography or electrophoretic separation method in the channel 110.

또한, 상기 분석부(130)는 푸리에 함수인In addition, the analysis unit 130 may be a Fourier function

Figure 112013008739667-pat00001
Figure 112013008739667-pat00001

를 이용하여 시료 내의 분자 성분 및 농도 분포를 분석하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.And analyzing the molecular component and the concentration distribution in the sample using the sample analyzer.

{

Figure 112013008739667-pat00002
: n번째의 데이터{
Figure 112013008739667-pat00002
: nth data

t : 시간t: time

Figure 112013008739667-pat00003
Figure 112013008739667-pat00003

Figure 112013008739667-pat00004
Figure 112013008739667-pat00004

w : 각주파수w: Angular frequency

k : 파수}k: wave number}

시료 분석 장치를 이용하여 시료를 분석하는 방법에 있어서, 시료가 통과하는 채널(110)에 조사부(121)에서 광원을 조사하는 조사단계(S10), 상기 조사단계(S10)에서 투입된 광원이 채널(110)의 시료를 통과하여, 디텍터(122)에서 광원을 감지하는 광원감지단계(S20) 및 상기 광원감지단계(S30)에서 감지된 광원데이터를 상기 분석부(130)에서 푸리에 방정식을 이용하여 분석하는 광원분석단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A method for analyzing a sample using a sample analyzer, comprising the steps of: irradiating a light source with an irradiation unit (121) to a channel (110) through which a sample passes; irradiating a light source A light source sensing step S20 for sensing the light source at the detector 122 and a light source sensing step S30 for passing the light source data through the analyzer 130 using the Fourier equation And a light source analyzing step.

본 발명의 시료 분석 장치 및 이를 이용한 시료 분석 방법은 푸리에 분석법을 이용하여 시료가 통과되는 이동로의 길이를 짧게 제작하여도 서로 다른 분자의 이동도 차이를 푸리에 방정식을 이용하여 시료의 성분 및 시료 내 분자의 농도분포를 정확하게 분석할 수 있는 효과가 있다.
The sample analyzer of the present invention and the sample analyzing method using the same are capable of measuring the mobility difference of different molecules even if the length of the passage through which the sample passes is shortened by using the Fourier analysis method, The concentration distribution of the molecules can be accurately analyzed.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시료 분석 장치 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시료 분석 장치 개략도 및 각 디텍터에서 분석된 데이터를 그래프로 나타낸 도면.
도 3은 종래의 시료 분석 장치를 이용하여 결과를 나타내는 그래프와 본 발명의 시료 분석 장치를 이용하여 결과를 나타내는 그래프를 비교할 수 있는 도면.
도 4는 본 발명의 시료 분석 장치를 이용한 시료 분석 방법의 단계도.1 is a schematic diagram of a sample analyzing apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic diagram of a sample analyzer according to an embodiment of the present invention and a graph showing data analyzed in each detector. FIG.
FIG. 3 is a graph comparing the graph showing the results using the conventional sample analyzer and the graph showing the results using the analyzer of the present invention. FIG.
4 is a step diagram of a sample analysis method using the sample analyzer of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 시료 분석 장치와 이를 이용한 시료 분석 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a sample analyzing apparatus and a sample analyzing method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시료 분석 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a sample analyzer according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 채널(110), 측정부(120), 분석부(130)를 포함한다.And includes a channel 110, a measurement unit 120, and an analysis unit 130 according to an embodiment of the present invention.

상기 채널(110)은 시료가 이동하기 위한 통로 역할을 한다.The channel 110 serves as a passage for moving the sample.

상기 채널(110)은 시료가 모세관력에 의해서 이동할 수 있는 단면적을 가지는 바람직하다. 이를 위해서, 상기 채널(110)은 지름이 500

Figure 112013008739667-pat00005
이하이며, 바람직하게는 50~400
Figure 112013008739667-pat00006
인 것이 바람직하다.The channel 110 preferably has a cross-sectional area such that the sample can move by the capillary force. To this end, the channel 110 has a diameter of 500
Figure 112013008739667-pat00005
Or less, and preferably 50 to 400
Figure 112013008739667-pat00006
.

상기 채널(110)은 지름이 너무 작을 경우, 충분한 시료가 흐르지 못하고, 너무 클 경우 모세관력이 작용하지 않는다.When the diameter of the channel 110 is too small, a sufficient sample can not flow. When the channel 110 is too large, the capillary force does not act.

또한, 상기 채널(110)은 단면이 도면에 도시된 바와 같이 직사각형으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.In addition, the channel 110 may have a rectangular cross-section as shown in the drawing, but it is not limited thereto and may be formed in a circular or polygonal shape.

또한, 상기 채널(110)의 길이는 1~10cm이며, 바람직하게는 3~8cm인 것을 특징으로 한다.Also, the length of the channel 110 is 1 to 10 cm, preferably 3 to 8 cm.

상기 채널(110)의 길이가 1cm이하일 경우, 시료가 이동하는 거리가 충분하지 않아, 측정하는데 문제점이 있으며, 10cm이상일 경우 장치의 부피가 커지는 문제점이 있다.
When the length of the channel 110 is 1 cm or less, there is a problem in that the distance for moving the sample is insufficient, and when the length is 10 cm or more, the volume of the apparatus becomes large.

상기 측정부(120)는 시료의 농도를 광학적으로 확인하는 역할을 한다. 또한, 상기 측정부(120)는 적어도 하나 이상의 조사부(121)와 적어도 하나 이상의 디텍터(122)를 포함한다.The measuring unit 120 serves to optically confirm the concentration of the sample. The measuring unit 120 includes at least one irradiating unit 121 and at least one detector 122.

상기 조사부(121)는 상기 채널(110)에 광원을 조사하는 역할을 한다.The irradiation unit 121 irradiates a light source to the channel 110.

상기 조사부(121)에서 조사되는 광원은 가시광선 영역의 파장대를 가지며, 바람직하게는 300mm ~ 600nm 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.The light source irradiated by the irradiating unit 121 has a wavelength band in the visible light region, and preferably has a wavelength of 300 to 600 nm.

또한, 상기 측정부(120)는 복수개의 상기 조사부(121)를 포함하는 조사부모듈을 포함할 수 있다.The measurement unit 120 may include an irradiation unit module including a plurality of irradiation units 121.

상기 조사부모듈은 단순히 복수개의 상기 조사부(121)를 포함하고 있는 모듈로서, 일반적으로 사용되기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다. The irradiation module is merely a module including a plurality of irradiation units 121, and the detailed description is omitted because it is generally used.

상기 디텍터(122)는 상기 조사부(121)와 대응되는 부분에 위치하여, 상기 조사부(121)에서 발생되는 광원이 상기 채널(110)을 통과하여 투입되는 광원을 감지한다. The detector 122 is located at a position corresponding to the irradiation unit 121 and detects a light source through which the light source generated by the irradiation unit 121 passes through the channel 110.

또한, 상기 측정부(120)는 복수개의 상기 디텍터(122)를 포함하는 디텍터모듈을 포함할 수 있다.The measurement unit 120 may include a detector module including a plurality of the detectors 122.

상기 디텍터모듈은 단순히 복수개의 상기 디텍터(122)를 포함하고 있는 모듈로서, 일반적으로 사용되기 때문에 상세한 설명은 생략하도록 한다. The detector module includes a plurality of detectors 122 and is generally used, so that a detailed description thereof will be omitted.

이때, 상기 디텍터(122)는 시료의 흡광도, 반사도, 굴절도, 전기신호 중 선택되는 하나의 측정값을 측정한다.At this time, the detector 122 measures one selected measurement value among the absorbance, reflectance, refraction, and electric signal of the sample.

상기 시료 분석 장치(100)는 시료의 형광표지를 더 포함하며, 상기 형광표지의 파장대에 의해 상기 조사부(121)의 조사 파장이 결정된다.The sample analyzer 100 further includes a fluorescent label of the sample, and the wavelength of the irradiation light of the irradiation unit 121 is determined by the wavelength band of the fluorescent label.

즉, 상기 형광표지는 상기 조사부(121)와 광원이 조사되는 상기 채널(110)의 사이에 위치하여, 상기 조사부(121)에서 조사되는 광원이 상기 형광표지를 통과하면서 조사 파장이 결정되게 된다.That is, the fluorescent mark is located between the irradiation unit 121 and the channel 110 irradiated with the light source, and the irradiation wavelength is determined while the light source irradiated from the irradiation unit 121 passes through the fluorescent mark.

상기 분석부(130)는 상기 디텍터(122)에서 감지된 시료의 데이터를 분석하는 것을 특징으로 한다.The analyzer 130 analyzes the data of the sample detected by the detector 122.

상기 분석부(130)는 상기 측정부(120)에서 측정시간 이후의 분리를 나타내는 모니터링 시간을 예측하여 화면에 표시하는 모니터링부(131)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The analysis unit 130 may further include a monitoring unit 131 for predicting a monitoring time indicating a separation of measurement time from the measurement unit 120 and displaying the monitoring time on a screen.

또한, 상기 모니터링부(131)는 시간의 경과에 따라 발생할 수 있는 분리율의 증가를 시간 예측율로 나타낸다. 이때, 상기 시간 예측율은 실제 측정시간의 20%이상인 것을 특징으로 한다.
Also, the monitoring unit 131 indicates an increase in the separation rate that can occur over time as a time prediction rate. At this time, the time prediction rate is 20% or more of the actual measurement time.

종래의 시료 분석 장치는 채널을 길게 형성하여, 시료의 분자들 간의 이동도 차이에 의해서 충분히 분자들 사이에 분리된 후 시료의 흡광도를 분석하여 분자의 농도 분포를 얻은데 반해, 본 발명은 상기 분석부(130)는 푸리에 방정식을 이용하여 시료를 분석하여, 상대적으로 짧은 채널(110)을 형성하여도 시료의 분자 농도분포를 얻을 수 있다. 상기 분석부(130)의 푸리에 방정식을 이용하는 것에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
In the conventional sample analyzer, the channels are formed to be long, the molecules are separated sufficiently between the molecules due to the difference in the mobility between the molecules, and then the absorbance of the sample is analyzed to obtain the concentration distribution of the molecules. The unit 130 analyzes the sample using the Fourier equation and obtains the molecular concentration distribution of the sample even if a relatively short channel 110 is formed. The use of the Fourier equation of the analysis unit 130 will be described later in detail.

상기 측정부(120)는 복수개의 상기 조사부(121)를 포함하는 조사부모듈과 복수개의 상기 디텍터(122)를 포함하는 디텍터모듈을 포함한다. 또한, 상기 조사부(121)와 상기 디텍터(122)는 서로 대응되게 설치되며, 서로 다른 위치에서 시간에 따른 분자의 농도 분포를 얻을 수 있다.The measuring unit 120 includes an irradiator module including a plurality of irradiators 121 and a detector module including a plurality of the detectors 122. In addition, the irradiation unit 121 and the detector 122 are provided so as to correspond to each other, and the concentration distribution of molecules can be obtained over time at different positions.

또한, 상기 복수개의 조사부는 광학적으로 넓은 영역을 조사할 수 있는 하나의 모듈로 대체가 가능하며, 더 나아가서 상기 복수개의 디텍터는 Linear CCD와 같이 하나의 모듈에서 다중 영역을 측정 가능한 것도 사용이 가능하다. 하지만 본질적으로 이는 하나의 모듈에서 다중 측정을 하는 것으로 복수개의 조사부와 복수개의 디텍터를 구성한 것이라고 보는 것이 바람직하다.
In addition, the plurality of irradiation units can be replaced by one module capable of irradiating an optically large area, and further, the plurality of detectors can be used for measuring multiple regions in one module such as a linear CCD . In essence, however, it is desirable to consider a plurality of irradiation units and a plurality of detectors by performing multiple measurements in one module.

본 발명은 분자의 이동도 차이를 이용하여 분자의 성분 및 농도 분포를 구하는 것으로서, 이를 위한 여러 가지 분석기법이 있다.The present invention is to obtain the composition and concentration distribution of molecules using the difference in mobility of molecules, and there are various analytical techniques for this.

대표적으로 분자의 이동도 차이를 이용하는 분석기법중에 크로마토그래피와 전기영동도 분리법을 들 수 있다.Typically, chromatographic and electrophoretic separation methods are among the analytical techniques that use the difference in mobility of molecules.

크로마토그래피(chromatography)는 정지상과 이동상을 사용하여, 시료의 분자 이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법이다. 예를 들어서, 채널(110) 속에 정지상으로 쓰일 물질을 채우고, 그 위에 시료와 함께 이동상을 흘려주면 정지상 사이사이로 시료와 이동상이 내려가게 되며, 이때 빠르게 흘러가는 분자가 있고, 그렇지 못한 분자도 있다.Chromatography is a method of separating by using the difference of the molecular movement speed of the sample using the stationary phase and the mobile phase. For example, if a substance to be used as a stationary phase is filled in the channel 110, and a mobile phase is flowed thereon with the sample, the sample and the mobile phase move down between the stationary phases, and there are molecules that flow quickly.

전기영동(electrophoresis) 분리법은 각 분자들의 전기적 특성을 이용한 분리 방법으로서, 각 분자들의 이동속도는 인가한 전기장의 크기에 비례하기 때문에 균일한 전기장이 형성되는 경우에 각 분자들은 시간과 위치에 무관하게 동일한 속도로 움직이는 특성을 갖는다. The electrophoresis separation method is a separation method using the electrical characteristics of each molecule. Since the moving speed of each molecule is proportional to the magnitude of the applied electric field, when a uniform electric field is formed, each molecule is independent of time and position And has the property of moving at the same speed.

따라서, 크로마토그래피 또는 전기영동 분리법을 이용하여 채널에서 각각 다른 위치에서 시료의 흡광도를 프로파일하여, 동일한 속도 요소를 추출하여 완전히 분리가 이루어지지 않은 상태에서도 정확한 농도 분포를 얻을 수 있다.Therefore, by using the chromatographic or electrophoretic separation method, the absorbance of the sample can be profiled at different positions in the channel, and the same velocity component can be extracted to obtain an accurate concentration distribution even when the separation is not completely performed.

또한, 시료를 전기영동 분리법 또는 크로마토그래피을 이용하는 방법과 장치는 종래에 많이 출원되어 있으며, 공개된 발명이기 때문에, 전기영동장비의 상세한 구성요소는 생략하도록 한다.
In addition, since a method and an apparatus using electrophoretic separation or chromatography of a sample have been conventionally filed and disclosed in detail, detailed components of the electrophoresis apparatus are omitted.

이하, 본 발명의 시료 분석 장치를 이용하여 시료를 분석하는 법에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of analyzing a sample using the sample analyzer of the present invention will be described in detail.

푸리에 변환은 파형을 기본 주파수와 그 정배수의 각 주파수로 분해하는 것을 말한다. 즉, 일정형태의 그래프의 파형 중에서 어느 주파수 성분이 얼마만큼 포함되어 있는지를 계산하는 방법을 뜻한다.Fourier transform refers to decomposing a waveform into fundamental frequencies and angular frequencies of the same number. That is, it means a method of calculating how many frequency components are included in the waveform of a certain graph.

모든 파형은 이 푸리에 변환을 통해 기본파와 고주파의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 하나의 파형이 이어지면 그 파형이 어떤 주파수 성분으로 구성되어 있는지를 이 푸리에 변환을 통해 알 수 있다.All the waveforms can be represented by the sum of the fundamental wave and the high frequency wave through this Fourier transform. Therefore, if one waveform is continued, it is possible to know through which Fourier transform the waveform is composed.

또한, 기본파나 고주파도 파형으로서는 정현파이기 때문에 아무리 복잡한 파형이라도 각각의 주파수의 정현파 합성을 통해 만들어지는 것을 푸리에 변환이 나타내고 있다. 따라서, 기본파와 고조파의 주파수 및 진폭을 알 수 있다면, 이것을 합성해서 하나의 파형으로 나타낼 수도 있다.In addition, Fourier transform indicates that even complex waveforms are generated by sinusoidal synthesis of respective frequencies because they are sinusoidal waves as waveforms of fundamental waves and high frequency waves. Therefore, if the frequency and amplitude of the fundamental wave and the harmonic wave can be known, they can be synthesized and represented by a single waveform.

도 2에 나타난 그래프와 같이 신호의 양상은 표면적으로는 상이하게 보이지만, 이는 각 분자들의 등속운동에 의해 형성된 결과이다. 따라서, 여러 위치에서 측정된 신호를 푸리에 분석하여 같은 속도를 가지고 있는 기저함수를 추출함으로써 각 분자들의 농도분포를 구할 수 있다.
As shown in the graph shown in Fig. 2, the signal pattern appears to be different on the surface, but this is the result formed by the constant-velocity motion of each molecule. Therefore, the concentration distribution of each molecule can be obtained by Fourier analysis of signals measured at various positions and extracting basis functions having the same velocity.

일반적으로 파동은

Figure 112013008739667-pat00007
로 표현이 가능하다, 이때 파동 위상속도는
Figure 112013008739667-pat00008
이므로, 측정된 신호를 구성하는 기저 함수들의 속도는 푸리에 변환을 통해 얻는 각 기저함수의 주파수와 공간주파수로부터 구할 수 있다. 이때, 상기 w는 각주파수(angular frequency), 상기 k는 파수(wave number), t는 시간을 뜻한다.In general,
Figure 112013008739667-pat00007
The wave phase velocity can be expressed as
Figure 112013008739667-pat00008
Therefore, the velocity of the basis functions constituting the measured signal can be obtained from the frequency and spatial frequency of each basis function obtained through the Fourier transform. In this case, w denotes an angular frequency, k denotes a wave number, and t denotes time.

각각의 디텍터에서 감지하는 데이터는 아래의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.The data detected by each detector can be expressed as shown in Equation 1 below.

[식 1][Formula 1]

Figure 112013008739667-pat00009
Figure 112013008739667-pat00009

이때, 상기

Figure 112013008739667-pat00010
은 n번째 위치하는 디텍터를 의미하며, t는 시간을 의미한다.
At this time,
Figure 112013008739667-pat00010
Denotes the nth detector, and t denotes time.

상기 식 1에서 얻은 데이터는 도 2에 나타난바와 같이, 위치에 따라서 다양 형태를 가지는 그래프를 가질 수 있다. 이는 시료 내의 각각 분자의 속도가 상이하여, 디텍터의 위치에 따라서 그래프가 상이하게 나타난다.
As shown in FIG. 2, the data obtained in Equation (1) may have a graph having various shapes depending on the position. This is because the velocity of each molecule in the sample is different, and the graph is different depending on the position of the detector.

[식 2][Formula 2]

Figure 112013008739667-pat00011

Figure 112013008739667-pat00011

상기 조사부를 총 n개를 사용하였다면, 푸리에 변환을 통해 상기 식 2를 얻을 수 있다.
If a total of n irradiation units are used, Formula 2 can be obtained through Fourier transform.

[식 3][Formula 3]

Figure 112013008739667-pat00012

Figure 112013008739667-pat00012

상기 식 2를 시간에 대해 푸리에 변환을 하면 상기 식 3을 얻을 수 있다.When the Fourier transform is applied to the equation (2) with respect to time, the equation (3) can be obtained.

각 기저함수의 속도는

Figure 112013008739667-pat00013
(w= angular frequency, k : wave number) 이므로, 식 3을 속도의 함수로 나타내기 위해 아래와 같이 극좌표계로 변환하여 아래의 식 4를 얻을 수 있다.The velocity of each basis function is
Figure 112013008739667-pat00013
(w = angular frequency, k: wave number), the following equation 4 can be obtained by converting to the polar coordinate system as shown below to express Equation 3 as a function of velocity.

Figure 112013008739667-pat00014
Figure 112013008739667-pat00014

[식 4][Formula 4]

Figure 112013008739667-pat00015

Figure 112013008739667-pat00015

상기 식 4는

Figure 112013008739667-pat00016
평면의 각 점에서의 분포를 나타내는 것으로, 이를 모든 z에 대해서 적분하면 아래와 같이
Figure 112013008739667-pat00017
만의 함수를 얻는다.
Equation (4)
Figure 112013008739667-pat00016
It represents the distribution at each point of the plane, and when it is integrated for all z,
Figure 112013008739667-pat00017
To get a function.

[식 5][Formula 5]

Figure 112013008739667-pat00018

Figure 112013008739667-pat00018

마지막으로

Figure 112013008739667-pat00019
이므로, v에 따른 분포함수는 아래의 식 6과 같이 얻을 수 있다.
Finally
Figure 112013008739667-pat00019
, The distribution function according to v can be obtained as shown in Equation 6 below.

[식 6][Formula 6]

Figure 112013008739667-pat00020

Figure 112013008739667-pat00020

종래에는 시료의 분자 이동도 차이를 확실히 구분하기 위해서, 시료가 통과하는 채널의 길이를 길게 제작하여, 각각 분자들 간에 이동도의 차이가 확실히 드러나는 구간에 데이터를 분석하여 각 분자 성분 및 농도 분포를 구할 수 있었다.Conventionally, in order to clearly distinguish the molecular mobility of the sample, the length of the channel through which the sample passes is made long, and the data is analyzed in a section where the mobility difference between the molecules is clearly revealed, I could get it.

하지만, 본 발명의 시료 분석 장치(100)는 상기 식 5를 이용하여, 시료가 통과하는 채널(110)의 길이를 길게 제작하지 않아도, 시료 내의 분자 성분 및 농도 분포를 정확하게 측정할 수 있다. 도 3의 (a)는 종래의 시료분석장치를 이용하여 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 시료 분석 장치를 mathcad를 이용하여 결과를 나타내는 그래프를 비교할 수 있는 도면이다.However, the sample analyzer 100 of the present invention can accurately measure the molecular component and the concentration distribution in the sample even if the length of the channel 110 through which the sample passes is not made long using Equation (5). FIG. 3 (a) is a graph showing the results using a conventional sample analyzer, and FIG. 3 (b) is a graph showing a comparison result of a sample analyzing apparatus of the present invention using a mathcad.

도 3에 나타난 바와 같이, 상기 분석부(130)에서 푸리에 방정식을 이용하여 시료 내의 분자 성분 및 농도 분포에 대한 데이터를 얻을 수 있다.As shown in FIG. 3, the analysis unit 130 can obtain data on the molecular components and concentration distributions in the sample using the Fourier equation.


시간
time 분리율Separation rate 비교예Comparative Example 실시예Example 427427 40%40% 70%70% 493493 60%60% 80%80% 566566 80%80% 100%100% 10241024 100%100% 100%100%

상기 [표 1]은 전기영동법을 이용하여 혈액 내 당화혈색소 HbA1C와 HbA0의 시간에 따른 분리율를 나타내는 표이며, 상기 [표 1]은 도 3의 분리율을 표로 나타낸 것으로서, (a)가 종래발명인 시료 분석 장치의 비교예를 시간에 따른 분리율을 모니터링한 것이고, (b)는 본 발명의 시료 분석 장치의 시간에 따른 분리율을 모니터링한 것이다.Table 1 is a table showing the time-dependent separation rates of HbA1c and HbA0 in the blood using electrophoresis. Table 1 shows the separation ratios of FIG. 3, wherein (a) (B) shows the time-dependent separation rate of the sample analyzer according to the present invention.

상기 채널(110)의 내경이 100μm인 용융실리카 모세관에 pH 3.5~5.0 사이의 말산-아르기닌 완충용액(malic acid-arginine buffer) 환경에서 66.7 V/cm의 전압 하에서 진행된 결과이다.The result is that the channel 110 was operated at a voltage of 66.7 V / cm in a malic acid-arginine buffer environment with a pH of 3.5-5.0 to a fused silica capillary having an inner diameter of 100 μm.

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 본 발명을 적용한 실시예의 경우 비교예가 되는 전통적 전기영동법에 비해 분리효율이 월등히 좋아지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the separation efficiency is significantly improved as compared with the conventional electrophoresis method in which the present invention is applied to the comparative example.

좀 더 상세하게는, 상기 [표 1]에서 나타난 바와 같이, 493초에서 비교예는 60%의 분리율을 가지고 있으나, 본 발명의 실시예는 80%의 분리율을 가지고 있다. 이는, 비교예의 566초에 측정한 분리율과 동일한 수치로서, 측정시간이 감소함을 알 수 있다.More specifically, as shown in Table 1 above, the comparative example has a separation rate of 60% at 493 seconds, but the embodiment of the present invention has a separation rate of 80%. This is the same value as the separation rate measured in 566 seconds of the comparative example, indicating that the measurement time is reduced.

또한, 본 발명의 실시예의 시료 분석 장치는 566초 때, 100%의 분리율을 가지고 있어, 종래의 발명인 비교예는 1024초때 100%의 분리율과 비교해볼때 거의 2배 가까이 시간을 절약할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the sample analyzing apparatus of the present invention has a separation rate of 100% at 566 seconds, the comparative example of the prior art is advantageous in that the separation time is about twice as much as the separation rate of 100% at 1024 seconds have.

따라서 본 발명에 의해 분리율의 증가를 시간 예측율로 정의할 수 있으며, 상기 실시예의 결과를 통해 20% 이상의 시간 예측율의 증가를 확인 할 수 있다. 다르게 표현하자면, 20% 이상의 분리율 향상을 동일 시간에 구현할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, an increase in the separation rate can be defined as a time prediction rate, and an increase in the time prediction rate of 20% or more can be confirmed through the results of the embodiment. In other words, a separation efficiency improvement of 20% or more can be realized at the same time.

도 4는 본 발명의 시료 분석 장치를 이용하여 분석 방법 단계도이다.4 is an analysis method step diagram using the sample analyzer of the present invention.

본 발명의 시료 분석 방법은 조사단계(S10), 광원감지단계(S20), 및 광원분석단계(S30)를 포함한다.The sample analyzing method of the present invention includes an irradiating step (S10), a light source sensing step (S20), and a light source analyzing step (S30).

상기 조사단계(S10)는 시료가 상기 채널(110)에 투입되고, 상기 채널(110)을 이동하는 시료에 상기 조사부(121)에서 광원을 조사하는 단계이다.The irradiating step S10 irradiates the sample to the channel 110 and irradiates the sample to the irradiating unit 121 with the light source.

이때, 상기 시료는 상기 채널에서 크로마토그래피 또는 전기영동 분리법을 이용하여 시료의 분자가 분리된다.At this time, the sample is separated from the sample by chromatography or electrophoresis separation in the channel.

상기 광원감지단계(S20)는 상기 조사단계(S10)에서 투입된 광원이 상기 채널(110)의 시료를 통과하여, 상기 디텍터(122)에서 광원을 감지하는 단계이다.The light source sensing step S20 is a step in which the light source injected in the irradiation step S10 passes through the sample of the channel 110 and the light source is sensed by the detector 122. [

이때, 상기 디텍터(122)는 시료의 흡광도, 반사도, 굴절도, 전기신호 중 선택되는 하나의 측정값을 감지하는 것이 바람직하다.At this time, the detector 122 senses one selected measurement value among the absorbance, reflectance, refraction, and electric signal of the sample.

상기 광원분석단계(S30)은 상기 광원감지단계(S20)에서 상기 디텍터(130)에서 감지된 광원데이터를 상기 분석부(130)에 전달하여, 상기 분석부(130)에서 전달 받은 데이터를 푸리에 방정식을 이용하여 분석하는 단계이다.The light source analysis step S30 may include transmitting the light source data sensed by the detector 130 to the analysis unit 130 in the light source sensing step S20 and converting the data received from the analysis unit 130 into Fourier's equation .

이때, 상기 분석부(130)는 푸리에 함수인At this time, the analysis unit 130 calculates the Fourier function

Figure 112013008739667-pat00021
Figure 112013008739667-pat00021

{

Figure 112013008739667-pat00022
: n번째의 데이터{
Figure 112013008739667-pat00022
: nth data

t : 시간t: time

Figure 112013008739667-pat00023
Figure 112013008739667-pat00023

Figure 112013008739667-pat00024
Figure 112013008739667-pat00024

w : 각주파수w: Angular frequency

k : 파수}k: wave number}

를 이용하여 시료 내의 분자 성분 및 농도 분포를 분석한다.
To analyze the molecular composition and concentration distribution in the sample.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100 : 시료 분석 장치
110 : 채널
120 : 측정부
121 : 조사부 122 : 디텍터
130 : 분석부
S10~S30 : 시료 분석 방법 단계100: sample analyzer
110: channel
120:
121: irradiator 122: detector
130:
S10 to S30: sample analysis method step

Claims (17)

시료가 통과되며 길이가 1~ 10cm 인 채널(110);
시료의 농도를 광학적으로 확인하는 측정부(120); 및
상기 채널의 길이 내에서 샘플의 분석이 가능하도록 상기 측정부에서 감지된 데이터를 분석하여 측정시간 이후의 샘플의 분리를 푸리에 함수를 이용하여 예측하여 모니터링 할 수 있는 분석부(130); 를 포함하며,
상기 푸리에 함수는,
Figure 112014036964276-pat00033

를 이용하여 시료 내의 분자 성분 및 농도 분포를 분석하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
{
Figure 112014036964276-pat00034
: n번째의 데이터
t : 시간
Figure 112014036964276-pat00035

Figure 112014036964276-pat00036

w : 각주파수
k : 파수}
A channel 110 having a length of 1 to 10 cm through which the sample passes;
A measuring unit 120 for optically confirming the concentration of the sample; And
An analysis unit 130 for analyzing the data sensed by the measurement unit so that the sample can be analyzed within the length of the channel and estimating and monitoring the separation of samples after the measurement time using a Fourier function; / RTI >
The Fourier function,
Figure 112014036964276-pat00033

And analyzing the molecular component and the concentration distribution in the sample using the sample analyzer.
{
Figure 112014036964276-pat00034
: nth data
t: time
Figure 112014036964276-pat00035

Figure 112014036964276-pat00036

w: Angular frequency
k: wave number}
제 1항에 있어서,
상기 채널(110)은 내경이 50~ 400㎛ 인 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the channel (110) has an inner diameter of 50 to 400 mu m.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 채널(110)은 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the channel (110) has a circular or polygonal cross section.
제 1항에 있어서,
상기 측정부(120)는
상기 채널(110)에 광원을 조사시키는 적어도 하나 이상의 조사부(121);와
상기 조사부(121)와 대응되는 부분에 위치하며, 상기 조사부(121)에서 발생되는 광원이 상기 채널(110)을 통과하여 투입되는 광원을 감지하는 적어도 하나 이상의 디텍터(122);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
The measuring unit 120 measures
At least one irradiation unit 121 for irradiating a light source to the channel 110;
And at least one detector 122 located at a position corresponding to the irradiation unit 121 and sensing a light source that is generated by the irradiation unit 121 and passes through the channel 110 .
제 5항에 있어서,
상기 측정부(120)는 복수개의 상기 조사부(121)를 포함하는 조사부모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the measurement unit (120) includes an irradiation unit module including a plurality of irradiation units (121).
제 6항에 있어서,
상기 시료 분석 장치(100)는 복수개의 상기 디텍터(122)를 포함하는 디텍터모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the sample analyzer (100) comprises a detector module including a plurality of the detectors (122).
제 5항에 있어서,
상기 조사부(121)와 상기 디텍터(122)는 상기 채널(110) 상에 서로 대응되는 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the irradiation unit (121) and the detector (122) are located at positions corresponding to each other on the channel (110).
제 5항에 있어서,
상기 조사부(121)는 가시광선 영역의 파장대를 갖는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the irradiation unit (121) has a wavelength band in a visible light region.
제 5항에 있어서,
상기 시료 분석 장치(100)는 시료의 형광표지를 더 포함하며, 형광표지의 파장대에 의해 상기 조사부(121)의 조사 파장이 결정되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the sample analyzer (100) further comprises a fluorescent label of the sample, and the irradiation wavelength of the irradiation unit (121) is determined by the wavelength band of the fluorescent label.
제 5항에 있어서,
상기 디텍터(122)는 시간에 따른 시료의 흡광도, 반사도, 굴절도, 전기신호 중 선택되는 하나의 측정값을 측정하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the detector (122) measures one selected measurement value among the absorbance, reflectivity, refraction index, and electrical signal of the sample with respect to time.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 분석부(130)는 상기 모니터링 시간을 화면에 표시하는 모니터링부(131)를 더 포함하며,
상기 모니터링부(131)는 시간의 경과에 따라 발생할 수 있는 분리율의 증가를 시간 예측율로 나타내는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
The analysis unit 130 may further include a monitoring unit 131 for displaying the monitoring time on a screen,
Wherein the monitoring unit (131) indicates an increase in separation rate that can occur over time as a time prediction rate.
제 13항에 있어서,
상기 시간 예측율은 실제 측정시간의 20% 이상인 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.

14. The method of claim 13,
Wherein the temporal prediction rate is 20% or more of an actual measurement time.

제 1항에 있어서,
상기 시료 분석 장치(100)는 상기 채널(110)에서 크로마토그래피 또는 전기영동 분리법을 이용하여 시료가 분리되는 것을 특징으로 하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sample analyzer (100) separates the sample using the chromatographic or electrophoretic separation method in the channel (110).
삭제delete 제 1항의 시료 분석 장치를 이용하여 시료를 분석하는 방법에 있어서,
시료가 통과하는 채널(110)에 조사부(121)에서 광원을 조사하는 조사단계(S10);
상기 조사단계(S10)에서 투입된 광원이 채널(110)의 시료를 통과하여, 디텍터(122)에서 광원을 감지하는 광원감지단계(S20); 및
상기 광원감지단계(S20)에서 감지된 광원데이터를 상기 분석부(130)에서 푸리에 방정식을 이용하여 분석하는 광원분석단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 분석 방법.A method for analyzing a sample using the sample analyzer of claim 1,
An irradiating step (S10) of irradiating a light source at the irradiation part (121) to the channel (110) through which the sample passes;
A light source sensing step (S20) of sensing the light source in the detector (122) through the sample of the channel (110) in the step of irradiating (S10); And
A light source analyzing step of analyzing the light source data sensed in the light source sensing step S20 by using the Fourier equation in the analyzer 130;
And analyzing the sample.
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