KR100368430B1 - 진단용 디엔에이 칩 스캐닝 시스템과 그 시스템에서의바이러스 반응결과 자동 출력방법과 그 방법이 기록된기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스캔된 DNA 칩 영상정보를 이용하여 특정 바이러스의 감염 반응결과를 자동 출력하여 주기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로,

사전에 DNA 칩 메이커로부터 제공된 여러 DNA 칩에 대한 정보(PROBE의 위치 및 진단에 필요한 정보)를 사전에 라이브러리(LIBRARY)화하여 이 라이브러리에 포함되어 있는 DNA 칩일 경우 해당 칩에 대한 정보를 읽어들이는 단계와; DNA 칩 스캐너를 통해 입력되는 섹션별 진단용 DNA 칩 영상정보를 캡쳐하는 단계와; 캡쳐된 DNA 칩 영상정보의 명암 불균형을 제거하기 위한 영상 평탄화 단계와; 평탄화된 DNA 칩 영상정보에서 마커의 위치를 탐색하는 단계와; 탐색된 각각의 마커 위치를 기준으로 상기 DNA 칩 상에 존재하는 각각의 프로브 영역을 추출하는 단계와; 추출된 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부를 검사하는 단계와; 상기 검사결과에 따라 감염여부정보를 각각의 프로브 위치에 마킹하여 표시부상에 출력하여 주는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

진단용 디엔에이 칩 스캐닝 시스템과 그 시스템에서의 바이러스 반응결과 자동 출력방법과 그 방법이 기록된 기록매체{DNA CHIP SCANNER SYSTEM FOR MEDICAL DIAGNOSIS, AND METHOD FOR DISPLAY DIAGNOSIS RESULTS}

본 발명은 진단용 DNA 칩의 스캔(scan) 시스템에 관한 것으로, 특히 스캔된 영상정보를 이용하여 특정 바이러스의 감염 반응결과를 자동 출력하여 주기 위한 시스템과 그 방법 및 그 방법이 기록된 기록매체에 관한 것이다.

DNA 칩이란 유전자 검색용으로서 많은 종류의 DNA를 고밀도로 붙여 놓은 것을 말하는 것으로, 기존의 분자생물학적 지식에 현대의 기계 및 전자공학의 기술을 접목하여 만들어진 정보 획득 도구의 하나이다. DNA 칩은 특정 질환을 야기하는 요소의 서열을 분석하고 그와 대응하는 유전자의 구조를 만들고 이를 칩 위에 결합시킴으로서 다양한 정보를 얻을 수 있다. DNA 칩의 장점은 동시에 많은 양의 유전자를 빠른 시간 안에 검색할 수 있다는 것이다.

일반적으로 DNA칩은 올리고뉴클레오티드(Oligonucleotide) 타입과 cDNA 타입으로 분류할 수 있다. 올리고뉴클레오티드 타입은 프로브(Probe)의 길이가 짧은 것으로서 특정 바이러스의 감염여부를 진단하기 위한 용도로 많이 활용되고 있는데, 그 대표적인 것이 바로 HPV(자궁경부암) 칩이다. 그리고 cDNA타입은 프로브의 길이가 긴 것으로 프로브 제작방법은 복제를 통해 이루어지며 연구용으로 활용되고 있다.

진단용 DNA칩을 이용하는 궁극적인 목적은 특정 바이러스에 대한 감염여부를 판단하기 위한 것인데, 이러한 감염여부 판단과정은 일반적으로 진단자의 판단에 의해 이루어지고 있다. 즉, 진단자측에서는 우선 반응할 표적 DNA(즉, 환자의 조직샘플)를 PCR 증폭한 후 이를 진단용 DNA칩과 반응(hybridizaton)시킨다. 그리고 DNA칩을 세척시킨 후에 DNA 칩 스캐너를 이용하여 형광물질의 발현정도를 감지하기 위한 영상정보를 얻어 이를 시각적으로 확인함으로서 특정 바이러스에 대한 감염여부를 판단한다.

이러한 경우 불균등 조명, 미약한 신호 등에 의해 형광물질의 발현정도가 미약하게 감지되는 경우에는 진단자가 올바르게 바이러스의 감염여부를 판단할 수 없게 되므로 진단오류 발생 가능성이 높아지는 단점이 있다.

또한 기존의 SCANNER에는 특정 DNA CHIP에 대한 진단 기능이 없으므로 SCANNING 과정과 진단 과정이 명확히 분리되어 몹시 번거로울 뿐만 아니라 시험자가 해당 CHIP에 대한 지식이 없는 경우 타 기관에 의뢰하지 않으면 즉시 진단 결과를 알 수 없는 단점이 있다.

따라서 SCANNER를 통해 영상 정보를 획득하고 이를 신호 처리한 뒤 자체 진단할 수 있는 기능이 통합된 DNA CHIP 진단 시스템의 개발이 절실히 요구되는 바이다.

이에 본 발명의 목적은 진단용 DNA 칩 스캐너를 통해 획득된 영상정보를 신호 처리하여 특정 바이러스에 대한 감염여부를 자체 진단한 뒤 자동 출력하여 줄수 있는 시스템과 그 방법 및 그 방법이 기록된 기록매체를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 진단용 DNA 칩을 이용하여 특정 바이러스에 대한 감염여부 판단에 있어 진단오류를 최소화할 수 있는 진단용 디엔에이 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법 및 그 방법이 기록된 기록매체, 그리고 일체화된 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 진단용 DNA 칩의 일 구성 예를 보이기 위한 평면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템 구성 예시도.

도 3은 도 2중 진단용 DNA칩 스캐너의 메카니즘 구성도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진단용 DNA칩의 바이러스 반응결과 자동 출력과정 흐름도.

도 5a 내지 도 5d는 도 4중 배경 평탄화 과정을 설명하기 위한 원 영상과 한 라인의 프로파일 예시도.

도 6a와 도 6b는 도 4중 마커(marker) 탐색과정을 설명하기 위한 화면 예시도.

도 7은 도 4중 감염 반응 검사과정에서 나타나는 바이러스 발현 위치 좌표 예시도.

도 8은 도 4중 진단용 DNA칩의 바이러스 감염 반응결과를 표시부상에 출력한 예시 화면도.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 슬라이드에 대한 바이러스 감염 반응결과 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은;

저장되어 있는 칩 라이브러리로부터 선택된 칩에 대한 정보를 불러오는 단계와;

DNA 칩 스캐너를 통해 입력되는 진단용 DNA 칩 영상정보를 섹션별로 캡쳐하는 단계와;

캡쳐된 DNA 칩 영상정보의 명암 불균형을 제거하기 위한 영상 평탄화 단계와;

평탄화된 DNA 칩 영상정보에서 마커가 존재할 것으로 추정되는 영역을 탐색영역으로 설정하고, 설정 영역에서 각각의 픽셀을 기준으로 하여 규정거리 이격되어 있는 예상 마커들의 밝기 평균값과 배경부분의 밝기 평균값을 산출하고, 이중 밝기 평균값이 최대의 피크를 나타내는 기준 픽셀을 최상단 마커의 일 픽셀로 판단하여 마커의 위치를 탐색하는 단계와;

탐색된 각각의 마커 위치를 기준으로 상기 DNA 칩 상에 존재하는 각각의 프로브 영역을 추출하는 단계와;

추출된 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부를 검사하는 단계와;

상기 검사결과에 따른 감염여부정보를 각각의 프로브 위치에 마킹하여 표시부상에 출력하여 주는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 작업자에 의해 슬라이드 ID, 즉 스캔 완료하여 저장한 DNA 칩의 식별정보가 입력되는 경우 그에 해당하는 DNA 칩(슬라이드)의 챔버 넘버와 프로브 넘버가 기재되어 있고, 해당 프로브 넘버에 바이러스 감염여부정보가 마킹되어 있는 결과화면만을 표시하여 주는 단계;를 더 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 1은 일반적인 진단용 DNA 칩 중의 하나인 HPV DNA 칩의 구성을 보이기 위한 평면도를 예시한 것으로 4개의 챔버를 가지는 구성을 예시한 것이다. 도 1의 (a)에 도시한 진단용 DNA 칩에는 두 개의 섹션(section)이 하나의 챔버를 구성하고 있으며, 슬라이드내에는 4개의 챔버가 위치하고 있다. 즉, 8개의 섹션이 위치해 있는 것이다. 이와 같이 4개의 챔버 각각은 개개의 환자에게 할당되며, 진단오류를 예방하기 위해 각 챔버에는 두 개의 섹션이 위치하고 있다. 따라서 한 환자의 샘플조직은 섹션 1-1과 섹션 1-2와 반응시키는 형태를 가지게 된다. 도 1에서는 자궁경부암 진단용 DNA 칩을 예시하여 도시한 것이지만 각 질병 진단에 따라 DNA 칩은 서로 다른 수의 챔버를 가지게 된다. 한편 도 1의 (b)에는 각 섹션을 구성하는 마커(marker)와 프로브(probe)의 배치 구성을 예시한 것으로, 각 섹션에는 광원에 의해 항상 반응하는 참조 시약이 일정한 간격으로 인쇄되어 있는 마커가 위치한다. 마커는 형광 촬영시 일정한 배열을 하고 있는 원형 물체들로 영상화된다. 이러한마커를 기준으로 정해진 거리에는 프로브들이 인쇄되어 있다. 이러한 프로브들에는 각각 일련번호가 할당되어 있으며, 환자의 조직 샘플과 반응하여 바이러스에 감염되었다면 형광 발현하는 특성을 가진다. 이와 같은 배열에 따라서 마커의 위치를 알면 각 프로브의 정확한 위치를 알 수 있으므로 각 프로브가 바이러스에 대해 반응했는지의 여부를 열악한 환경에서도 후술하는 바에 의해 정확히 측정할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템 구성 예시도를 도시한 것으로, 본 발명의 방법을 구현하기 위한 시스템은 크게 DNA 칩 스캐너(100)와 진단 시스템인 컴퓨터 시스템(200)으로 구성할 수 있다. DNA 칩 스캐너(100)는 후술하기로 하고, 컴퓨터 시스템(200)에 대하여 설명하면, 우선 제어부(220)는 메모리(230)에 저장된 프로그램 데이터, 즉 도 4에 도시한 바와 같은 흐름도에 따라 DNA 칩 영상을 리드하여 특정 바이러스에 대한 반응여부결과를 표시부(260) 혹은 프린터(도시하지 않았음)등을 통해 외부로 출력하여 주는 역할을 수행한다. 그리고 작업자 명령에 의해 보조기억장치(270)에 저장된 반응여부결과를 독출하여 통신부(240)를 통해 진단 의뢰자에게 전송하여 주는 역할도 수행한다.

인터페이스부(I/F부)(210)는 DNA 칩 스캐너(100)와 컴퓨터 시스템(200) 사이에 데이터의 송수신이 이루어지도록 지원하며, 메모리(230)에는 DNA 칩 스캐너(100)의 구동을 제어하기 위한 구동 프로그램 및 본 발명의 실시예에 따른 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력 프로그램 데이터가 저장된다. 또한 상기 메모리(230)에는 사전에 DNA 칩 메이커로부터 제공된 여러 DNA 칩에 대한 정보(프로브의 위치 및 진단에 필요한 정보)를 사전에 라이브러리(LIBRARY)화한 정보가 저장된다. 이러한 메모리(230)는 램과 롬을 적어도 포함한다.

통신부(240)는 컴퓨터 시스템(200)과 외부 네트워크(인터넷망)를 연결시켜 주는 역할을 수행하며 일반적인 모뎀으로 구현할 수 있다. 입력부(250)는 키보드 및 마우스 등과 같은 데이터 입력장치로서 작업자에 의한 명령을 제어부(220)로 전송하여 주는 역할을 수행한다. 그리고 표시부(260)는 제어부(220)의 제어에 따라 발생한 표시데이터들을 외부에 표시하여 주며, 보조기억장치(270)는 제어부(220)의 제어에 따라 감염여부정보가 마킹된 표시정보 혹은 캡쳐된 DNA 칩 영상정보를 저장한다.

한편 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템은;

적어도 진단용 DNA칩이 거치되는 X/Y 테이블과, 상기 진단용 DNA 칩에 소정 광을 조사하기 위한 광원 및 형광발현 감지부(CCD 카메라)를 포함하며 진단용 DNA 칩의 영상정보를 획득하기 위한 스캐너(100)와;

상기 스캐너(100)를 통해 획득된 DNA 칩 영상정보에서 마커의 위치를 탐색하고, 탐색된 위치를 기준으로 프로브 영역을 추출하여 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부를 검사하고, 그 결과를 각각의 프로브 위치에 마킹한 바이러스 반응 표시데이터를 출력하여 주기 위한 제어부(220)와;

상기 제어부(220)로부터 출력되는 바이러스 반응 표시데이터를 표시하여 주기 위한 표시부(260)와;

상기 DNA 칩을 구성하는 섹션 및 챔버들 중 하나 이상의 스캔을 선택하기 위한 데이터 입력부(250) 및 통신부(240), 그리고 메모리 수단인 보조기억장치(270)를 일체화하여 단일 시스템으로 구현할 수도 있다.

이하 도 3을 참조하여 진단용 DNA칩 스캐너(100)의 메카니즘 구성을 설명하면,

진단용 DNA 칩 스캐너(100)는 크게 광원(white light source)(104)과 형광발현 감지부(CCD camera)(102) 및 DNA 칩 슬라이드(118)가 거치되는 XY테이블(120)로 구성된다.

컴퓨터 시스템(200)의 제어부(220)에 의해 온/오프 제어되는 백색 광원(104)으로부터 광이 조사되면 적외선 필터(106)를 통해 소정 대역의 신호만이 필터 세트(108)에 위치한 여기 필터(excitation filter)(112)를 통해 여기된 후 광경로(116)를 통해 DNA 칩(118)에 조사된다. 이때 상기 XY테이블(120)상에 위치한 DNA 칩(118)은 환자의 샘플조직과 반응 및 세척이 완료된 상태로서 상기 여기된 광에너지 의해 형광 발현하게 되는데, 이때 CCD 카메라(102)는 송출 필터(emission filter)(110) 및 줌 렌즈(114)를 통해 형광발현하고 있는 DNA 칩 영상을 촬영하여 I/F부(110)를 통해 컴퓨터 시스템(200)으로 전송한다. 이러한 경우 컴퓨터 시스템(200)으로 전송되는 신호는 CCD 카메라(102)에서 1차 신호 처리된 영상신호로서 각 화소마다 그레이레벨을 가진다.

이하 상술한 CCD 카메라(102)로부터 출력되는 DNA 칩 영상을 후처리하여 특정 바이러스에 대한 반응결과를 자동 출력하여 주는 컴퓨터 시스템(200)의 동작을도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진단용 DNA칩의 바이러스 반응결과 자동 출력과정 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 5a 내지 도 5d는 도 4중 배경 평탄화 과정을 설명하기 위한 원 영상과 한 라인의 프로파일 예시도를, 도 6a와 도 6b는 도 4중 마커(marker) 탐색과정을 설명하기 위한 화면을 예시한 것이다. 그리고 도 7은 도 4중 감염 반응 검사과정에서 나타나는 바이러스 발현 위치 좌표를 예시한 것이며, 도 8은 도 4중 진단용 DNA칩의 바이러스 감염 반응결과를 표시부상에 출력한 화면을, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 슬라이드에 대한 바이러스 감염 반응결과 예시도를 각각 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 우선 제어부(220)는 입력부(150)를 통해 진단하고자 하는 DNA 칩의 정보를 작업자로부터 입력받으면 DNA 칩 라이브러리로부터 선택된 칩에 대한 정보(프로브의 위치 및 진단에 필요한 정보)를 읽어들인후 선택된 칩의 바이러스 반응결과를 표시하여 주기 위한 절차를 아래와 같이 수행한다. 참고적으로 진단하고자 하는 DNA 칩에 대한 정보는 DNA 칩상에 마킹되어 있는 바코드를 통해 이루어질 수도 있다.

먼저 제어부(220)는 입력부(150)를 통해 슬라이드 스캔 명령(300단계)이 있으면 310단계로 진행하여 백색 광원을 점등 제어한다. 그리고 작업자에 의해 선택된 명령에 따라 XY테이블(120)을 이동시키기 위한 모터를 구동(320단계)시킨다. 이때 상기 작업자에 의해 선택된 명령이란 DNA 칩중 하나의 섹션만을 스캔할 것인지 아니면 전체 챔버를 스캔할 것인지를 선택하는 명령이다. 이는 사용자 인터페이스기능의 한 예로서 다양하게 변형될 수 있으며, 변형 예에 따라 다양하게 스캔이 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 하나의 섹션만을 우선 스캔하는 것으로 하여 설명하기로 한다.

320단계에서 작업자에 의해 선택된 섹션을 스캔하기 위하여 XY테이블(120)이 이동되었다면 이후 제어부(220)는 DNA 칩 스캐너(100)를 통해 입력되는 진단용 DNA 칩 영상정보의 한 화면을 캡쳐(330단계)한다. 이와 같이 캡쳐된 DNA 칩 영상정보의 예가 도 5a 내지 도 5d에 도시되어 있다. 도 5a는 원 영상을 나타낸 것이며 도 5b는 원 영상에서의 한 라인 프로파일을 나타낸 것이다. 도 5a에 도시한 원 영상을 참조해 보면 영상 내 명암이 불균형하다는 것을 알 수 있다. 따라서 이러한 원 영상에 대한 배경 평탄화 작업을 340단계에서 수행한다. 이러한 배경 평탄화 작업은 top-hat 필터를 사용하여 영상을 스무딩(smoothing)하고 원 영상과 써브트랙션함으로서 원 영상을 평탄화시킬 수 있다. 상기 Top-Hat 필터는 일정한 크기의 마스크로 원 영상을 이로전(erosion)하고 그 결과 영상을 같은 크기의 마스크로 다일레이션(dilation)하는 역할을 수행한다. 따라서 마스크의 크기를 추출하고자 하는 대상의 크기만큼 제한하여 이용하면 원 영상의 추출하고자 하는 대상이 최대한 손실되지 않는 범위내에서 도 5c에 도시한 바와 같이 명암이 평탄화된 영상을 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 배경 평탄화 작업이 완료되면 이후 제어부(220)는 마커를 탐색(350단계)한다. 마커 탐색 과정을 좀 더 상세히 설명하면, 우선 DNA 칩 스캐너(100)에서는 동일 배율로 영상을 획득하기 때문에 영상내의 도트(dot)는 항상 일정한 크기와 일정한 간격으로 나타난다. 칩에서 도트의 발현 유무는 마커의 위치를 기준으로 미리 알고 있는 위치정보를 사용하여 판단할 수 있기 때문에, 마커의 정확한 위치를 알아내는 것이 발현 유무 판단에 있어서 가장 중요하다 할 것이다. 정확한 마커의 위치를 알아내는 방법에는 그레이레벨에서의 명암값에 의한 방법과 그레디언트 영상에서의 투영에 의한 방법, 그리고 모폴로지를 이용한 방법이 있을 수 있다. 대체적으로 획득되는 영상이 많은 잡영을 가지고 있으므로 미리 알고 있는 위치정보를 적절히 이용하여 잡영에 적응적으로 대처할 수 있는 명암값에 의한 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

그레이레벨에서의 명암값에 의한 탐색방법을 설명하면, 우선 제1단계로서 DNA 칩 스캐너(100)를 통해 캡쳐된 DNA 칩 영상정보에서 마커가 존재할 것으로 추정되는 영역을 탐색영역으로 설정한다. 마커 위치는 이미 알고 있는 것이므로 캡쳐된 칩 영상정보에서 추정되는 마커 위치의 주변 영역을 탐색영역으로 설정하면 된다. 이후 제2단계로서 상기 설정된 탐색영역에서 각각의 픽셀을 첫 번째 마커의 좌측상단 픽셀로서 순차적으로 가정하고, 가정된 위치를 기준으로 하여 규정 거리 이격되어 있는 예상 마커들의 밝기 평균값과 배경부분의 평균값을 산출한다. DNA 칩상에서 최상단 마커로부터 이격되어 있는 두 번째, 세 번째 마커의 위치는 이미 정해져 있기 때문에, 가정된 위치에 이미 정해져 있는 위치값을 가산하여 주면 두 번째와 세 번째 및 네 번째 마커의 위치를 알 수 있다. 이를 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 예상 마커로 정의한 것이다. 상술한 제2단계의 방법으로 전체 탐색영역의 픽셀들을 대상으로 얻은 임의의 마커들의 밝기 평균값과 배경 평균값과의차를 픽셀에 인가하고 비주얼하게 영상으로 나타내면, 도 6b에 도시한 영상과 같이 한 픽셀을 기준점으로 하여 응집 분포하는 것을 볼 수 있다. 도 6a는 원 영상을 참고적으로 나타낸 것이다.

한편 각 픽셀을 기준으로 하여 얻어진 예상 마커들의 밝기 평균값이 최대인 지점이 바로 마커의 위치가 되기 때문에, 제3단계에서는 상기 설정된 탐색영역에서 각각의 픽셀을 기준으로 하여 산출된 예상 마커들의 밝기 평균값이 최대의 피크를 나타내는 픽셀을 최상단 마커의 좌측상단 픽셀로 판단하면 최종적으로는 마커 위치를 정확하게 탐색할 수 있게 되는 것이다.

그러나 임의의 잡영이 마커의 그레이레벨 보다 월등히 높은 수치의 밝기 값을 갖는 경우 잘못된 위치에서 마커들의 평균값이 높아져 오검출될 가능성도 있기 때문에, 각각의 마커들의 평균값을 구해서 가장 낮은 평균값을 판단기준으로 사용할 수도 있다.

상술한 바와 같이 평탄화된 DNA 칩 영상정보에서 마커 위치의 탐색이 이루어졌으면 360단계에서는 탐색된 각각의 마커 위치를 기준으로 상기 DNA 칩상에 존재하는 프로브 영역들을 추출한다. 정확한 마커의 위치가 검색되었으면 바이러스 도트의 위치, 즉 프로브 영역 위치도 일정한 분포로 존재하기 때문에 도 7에 도시한 바와 같이 허용오차 범위 내에서 정상적으로 추출할 수 있다.

프로브 영역이 추출되었으면 추출된 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 실험에 의해 얻어진 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부 반응을 검사(370단계)한다. 잡영이 추출영역에 존재할 수도 있기 때문에 잡영에 의한 간섭에 어느 정도 신뢰성을 부여하기 위해서 히스토그램의 최대치 부근 및 최소치 부근의 픽셀들을 제외하고 중간 부분의 값들을 선정하여 평균값 계산에 반영하는 것이 바람직하다. 만약 370단계의 검사결과 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값이 임계치를 초과하면 감염으로 판단하고 바이러스 감염여부정보를 각각의 프로브 위치에 마킹하여 표시부상에 출력(380단계)하여 준다. 감염여부정보를 마킹하는 방법은 특정 바이러스에 대하여 반응(즉, 감염)하였을 경우 도 9에 도시한 바와 같이 해당 프로브 넘버에 마킹하고 반응하지 않은 경우에는 마킹하지 않음으로서 구현할 수 있다. 이때 주의할 것은 두 개의 섹션결과가 동일할 경우에만 감염여부정보를 마킹한다는 것이다.

도 8은 도 4중 진단용 DNA칩의 감염 반응결과를 표시부상에 출력한 예시 화면을 도시한 것으로, DNA 칩을 구성하는 모든 섹션에 대한 DNA 칩 영상정보를 표시할 수도 있고, 선택된 섹션에 대한 칩 영상정보 혹은 바이러스 감염여부정보가 마킹된 표시정보를 표시할 수도 있다. 도 8에서는 좌측에 전체 섹션에 대한 칩 영상정보를 표시하고 있으며, 우측에는 작업자에 의해 선택된 섹션 2-2의 바이러스 발현 위치 영상이 표시되어 있다. 그리고 하단에는 슬라이드 ID와 그 슬라이드를 구성하는 챔버 넘버 및 프로브 넘버가 기재되어 있는 서브화면(결과 뷰(view)임)이 표시되어 있다. 도 8을 참조해 볼 때 메뉴 구성은 스캔, 칩, 보기, 도움말, 툴(tool)로 이루어진다. 스캔은 자동 스캔과 수동 스캔으로 구분할 수 있는데, 자동 스캔은 슬라이드를 챔버와 섹션별로 스캔하여 결과를 출력하는 것이며, 수동 스캔은 작업자에 의해 선택된 섹션만을 스캔하는 것으로 같은 챔버의 섹션이 스캔되어야 결과를 출력하도록 프로그램되어 있다. 그리고 상기 스캔 항목에는 로딩 및 BMP 이미지 저장항목이 있으므로, 작업자의 저장명령(410단계)에 따라 제어부(220)는 캡쳐된 DNA 칩 영상정보 혹은 감염여부정보가 마킹된 표시정보중 하나를 보조기억장치(270)에 저장할 수 있다. 툴 항목은 모터와 광원을 제어하기 위한 툴들로 구성되어 있다.

한편 바이러스 반응검사결과를 표시하고 있는 상태에서 인쇄출력요구가 있으면 400단계에서 표시데이터를 프린터로 전송하여 줌으로서 반응검사결과를 용지상에 인쇄하여 볼 수 있으며, 저장요구(410단계)에 따라 원 영상 혹은 감염여부정보가 마킹된 표시정보를 저장(420단계)할 수 있고, 종료명령 입력(430단계)에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 종료할 수 있다.

이상에서는 DNA 칩을 스캔하고 스캔된 칩 영상정보로부터 특정 바이러스에 대한 반응 검사결과정보를 마킹하여 표시하기 까지의 과정을 설명하였다.

만약 보조기억장치(270)에 단순히 스캔된 원 영상이 저장되었다고 하면 슬라이드 오픈 요청(440단계)시 선택된 슬라이드를 로딩한 후 460단계 내지 500단계를 수행하여 반응검사결과를 표시할 수도 있다. 즉, 처리되지 않은 슬라이드 원 영상에 대하여 배경 평탄화, 마커 탐색, 프로브 영역 추출 및 감염 반응 검사를 수행한후 그에 따른 반응검사결과를 표시하여 준다.

참고적으로 도 8에 도시한 전체 슬라이드 뷰(view)에서 임의의 섹션을 선택하면 해당 섹션이 표시되고, 왼쪽 마우스 버튼을 클릭하면 각 바이러스의 영역이 그려지고 마우스를 영역에 위치시키면 영역의 평균값이 디스플레이되도록 프로그램할 수도 있다. 또한 오른쪽 마우스를 클릭하면 모폴로지 연산을 통해서 최소 도트 사이즈 이하의 잡영들이 제거된 영상을 표시할 수도 있다. 그리고 도 9에서와 같이 결과 뷰만을 선택하여 볼 수도 있는데, 도 9에서는 특정 슬라이드의 챔버 1의 프로브 넘버 35와 16이 바이러스에 감염된 결과를 보여 주고 있으며, 챔버 4에 대해서도 프로브 넘버 44가 바이러스에 감염된 결과를 보여 주고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 방법에 의하면 진단자는 단순히 표시부(260)상에 표시되는 정보(결과 뷰)만으로도 특정 바이러스에 대한 감염여부결과를 용이하게 획득할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 단순히 표시부상에 표시되는 결과 뷰(view)만으로도 특정 바이러스에 대한 감염여부결과를 손쉽게 알 수 있기 때문에, 특정 바이러스에 대한 감염여부 판단에 있어 진단오류를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한 일체화된 진단용 DNA 칩P 스캐닝 시스템을 제공함으로써 칩 스캐닝과 반응 여부 진단의 과정을 한 번에 처리할 수 있으며, 해당 DNA 칩에 대해 잘 모르는 시험자라 할 지라도 진단 결과를 바로 획득할 수 있다.

한편 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면 본 발명의 실시 예에서는 설명되지 않았지만, 별 다른 변형없이 진단 의뢰자에게 네트워크를 통해 진단결과를 온라인 전송하여 줄 수도 있으며, 단순히 DNA 칩 영상정보를온라인 상에서 전송 받은 후 이에 대한 진단결과만을 온라인으로 재전송하여 줄 수도 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

1. 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법에 있어서,

   DNA 칩 라이브러리로부터 진단하고자 하는 칩의 정보를 리드하는 단계와;

   DNA 칩 스캐너를 통해 입력되는 섹션별 진단용 DNA 칩 영상정보를 캡쳐하는 단계와;

   캡쳐된 영상정보의 명암 불균형을 제거하기 위한 영상 평탄화 단계와;

   평탄화된 DNA 칩 영상정보에서 마커가 존재할 것으로 추정되는 영역을 탐색영역으로 설정하고, 설정 영역에서 각각의 픽셀을 기준으로 하여 규정거리 이격되어 있는 예상 마커들의 밝기 평균값과 배경부분의 밝기 평균값을 산출하고, 이중 밝기 평균값이 최대의 피크를 나타내는 기준 픽셀을 최상단 마커의 일 픽셀로 판단하여 마커의 위치를 탐색하는 단계와;

   탐색된 각각의 마커 위치를 기준으로 상기 DNA 칩 상에 존재하는 각각의 프로브 영역을 추출하는 단계와;

   추출된 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 미리 저장된 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부를 검사하는 단계와;

   상기 검사결과에 따라 감염여부정보를 각각의 프로브 위치에 마킹하여 표시부상에 출력하여 주는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법.
2. 청구항 1에 있어서, 작업자 명령에 의해 상기 감염여부정보가 마킹된 표시정보를 진단 의뢰자인 컴퓨터 시스템으로 전송하여 주는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 DNA 칩 라이브러리는 DNA 칩 메이커로부터 제공된 여러 DNA 칩에 대한 정보로서 적어도 각 칩의 프로브 위치 및 바이러스 진단을 위해 필요한 정보를 포함하며 메모리에 저장되어짐을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 DNA 칩을 구성하는 모든 챔버들 중 작업자에 의해 선택된 챔버들에 대하여 각 프로브 위치상에 바이러스 감염여부정보를 마킹한 표시정보만을 표시하여 주는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 작업자에 의해 슬라이드 ID가 입력되는 경우 그에 해당하는 슬라이드의 챔버넘버 및 프로브 넘버가 기재되어 있고, 해당 프로브 넘버에 바이러스 감염여부정보가 마킹되어 있는 결과화면만을 표시하여 주는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩의 바이러스 반응결과 자동 출력방법.
6. 삭제
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 방법을 구현하기 위한 프로그램 데이터가 기록된 컴퓨터로 실행 가능한 기록매체.
8. 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템에 있어서,

   적어도 진단용 DNA칩이 거치되는 X/Y 테이블과, 상기 진단용 DNA 칩에 소정 광을 조사하기 위한 광원 및 형광발현 감지부를 포함하며 진단용 DNA 칩의 영상정보를 획득하기 위한 스캐너와;

   여러 DNA 칩에 대하여 각 칩의 프로브 위치 및 바이러스 진단을 위해 필요한 정보들이 DNA 칩 라이브러리로 저장되어 있는 메모리와;

   상기 DNA 칩 라이브러리로부터 진단하고자 하는 칩에 대한 정보를 읽어들인후 상기 스캐너를 통해 획득된 DNA 칩 영상정보에서 마커의 위치를 탐색하고, 탐색된 위치를 기준으로 프로브 영역을 추출하여 각각의 프로브 영역에 분포하는 그레이레벨 평균값을 임계치와 비교하여 바이러스의 감염여부를 검사하고, 그 결과를 각각의 프로브 위치에 마킹한 바이러스 반응 표시데이터를 출력하여 주기 위한 제어부와;

   상기 제어부로부터 출력되는 바이러스 반응 표시데이터를 표시하여 주기 위한 표시부와;

   상기 DNA 칩을 구성하는 섹션 및 챔버들중 하나 이상의 스캔을 선택하기 위한 데이터 입력부;를 포함함을 특징으로 하는 DNA 칩 스캐닝 시스템.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 바이러스 반응 표시데이터를 네트워크를 통해 외부장치로 전송하기 위한 통신부를 더 포함함을 특징으로 하는 DNA 칩 스캐닝 시스템.
10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 스캐너를 통해 획득된 DNA 칩 영상정보와 감염여부정보가 마킹된 바이러스 반응 표시 데이터를 저장하기 위한 메모리 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 DNA 칩 스캐닝 시스템.
11. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 제어부는;

    상기 데이터 입력부로부터 슬라이드 ID가 입력되는 경우 그에 해당하는 슬라이드의 챔버넘버 및 프로브 넘버가 기재되어 있고, 해당 프로브 넘버에 바이러스 반응 표시데이터가 마킹되어 있는 결과화면만을 표시하여 줌을 특징으로 하는 DNA칩 스캐닝 시스템.
12. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 제어부는;

    상기 데이터 입력부로부터 특정 챔버의 지정이 있는 경우 해당 챔버에 대하여 각 프로브 위치상에 바이러스 반응 표시데이터를 마킹한 표시정보만을 표시하여 주는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 진단용 DNA 칩 스캐닝 시스템.