KR100604322B1 - DNA scanner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비용을 절감하고 안정적인 성능을 발휘하며, 광원 선택이 용이하고 고출력의 램프로부터 비롯되는 열 문제를 해결할 수 있으며, 유전자 칩으로부터 정보를 읽는데 걸리는 시간을 단축할 수 있고, 고전압의 전원 장치를 사용함에 따른 전기적인 노이즈 문제를 해결할 수 있는 유전자 판독기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 형광물질이 도포된 유전자 칩이 놓이는 스테이지; 상기 유전자 칩에 특정 파장의 빛을 조사하는 레이저 광원; 및 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛을 받아 상기 형광물질에서 발현된 형광을 검출하는 검출하여 영상처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라를 포함하고, 상기 레이저 광원에서 조사된 빛이 상기 스테이지 상의 상기 유전자 칩 상에 소정의 유효 조명 영역을 형성하도록 상기 레이저 광원과 상기 스테이지가 소정 거리 이격되어 배치되거나, 별도의 조명 광학계를 사용하여 균일한 광강도로 유효 조명 영역을 형성하는 유전자 판독기를 제공한다. The present invention can reduce the cost, achieve stable performance, easily select the light source, solve the thermal problem resulting from the high-power lamp, reduce the time taken to read information from the gene chip, and provide a high voltage power supply. It is an object of the present invention to provide a genetic reader that can solve the electrical noise problem of use. In order to achieve the object of the present invention, in the present invention, a stage on which a gene chip coated with a fluorescent material is placed; A laser light source for irradiating light of a specific wavelength to the gene chip; And a CCD camera which receives light emitted from the laser light source, detects fluorescence expressed in the fluorescent material, and converts the detected light into a digital signal for image processing, wherein the light emitted from the laser light source is the gene on the stage. The laser light source and the stage may be spaced apart from each other by a predetermined distance to form a predetermined effective illumination area on a chip, or a gene reader may be provided to form the effective illumination area with uniform light intensity using a separate illumination optical system.
Description
도 1은 종래의 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면.1 is a view showing the configuration of a conventional gene reader.
도 2는 종래의 유전자 판독기의 다른 예를 보여주는 도면.2 shows another example of a conventional gene reader.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.3 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.4 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.5 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.6 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.7 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a fifth embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.8 is a view schematically showing the configuration of a gene reader according to a sixth embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1, 100: 레이저 광원 3: 유전자 칩1, 100: laser light source 3: gene chip
4: 스테이지 5: 결상 광학계4: stage 5: imaging optical system
6: CCD 카메라 7, 407: 제1 입력측 렌즈6:
8: 글라스 로드 9, 409: 제2 입력측 렌즈8:
102, 202, 302, 402, 502: 조명 광학계102, 202, 302, 402, 502: illumination optical system
308: 광섬유 309: 입력측 렌즈308: optical fiber 309: input side lens
408: 플라이아이 렌즈 602: 빔 스플리터408: fly's eye lens 602: beam splitter
본 발명은 유전자 판독기 및 이를 이용한 유전자 칩의 판독 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 유전자 시료를 판독 및 분석함으로써 생물의 질병유무 등을 판단하는데 사용되는 유전자 판독기에 관한 것이다.The present invention relates to a gene reader and a method for reading a gene chip using the same, and more particularly, to a gene reader used to determine the presence or absence of a disease of a living organism by reading and analyzing a gene sample.
인체로부터 유전자 정보를 채취한 유전자 칩을 판독 및 분석하여 각종 질병이나 유전자 질환 등을 진단하는 체외진단시스템이 급속히 확산되고 있다. 이러한 체외진단시스템의 일종으로 유전자 판독기는 유전자를 판독 및 분석하기 위하여 유전자 칩에 빛을 주사하고 칩에서부터 발광되는 형광을 분석하는 장치로서 점차 그 사용이 증가하고 있다. 일반적으로 형광물질에 특정 파장의 빛을 조명하면 발생되는 형광의 파장은 조명광의 파장보다 긴 파장의 빛이 발광된다. 그러므로 유전자 판독기는 형광물질이 형광을 발하도록 하는 적합한 광원을 사용하고, 형광의 파장에 해당하는 빛만을 검출할 수 있도록 구성하는 것이 무엇보다 중요하다. In vitro diagnostic systems for diagnosing various diseases and genetic diseases by reading and analyzing the gene chips obtained from the human body are rapidly spreading. As a type of in vitro diagnostic system, a gene reader is increasingly used as a device for scanning a gene chip and analyzing fluorescence emitted from the chip to read and analyze genes. In general, the wavelength of the fluorescence generated by illuminating a specific wavelength of light to the fluorescent material emits light of a wavelength longer than the wavelength of the illumination light. Therefore, it is important to configure the gene reader to use a suitable light source for causing the fluorescent material to fluoresce and to detect only light corresponding to the wavelength of the fluorescence.
유전자 판독기에 사용되는 광학계 구성은 크게 2종류로 나뉜다. 첫 번째 방식은 광원으로 레이저를 이용하는 경우이고, 두 번째 방식은 광원으로 백색광을 사용하는 방식이다. 레이저를 광원으로 하는 경우는 광 감지기로 광증대관(Photo Multiplier Tube: PMT)을 사용하며, 유전자 칩 위에 집광시켜 조명하고, 영상을 얻고자 하는 영역에 대해 시료를 스캔(scan)하는 방식으로 영상을 얻는다. 이중 두 번째 방식인 광원으로 백색광을 이용하는 경우의 예로 미국특허 제6,140,l53호 및 한국특허 제371,560호에 대해 살펴본다. The optical system configuration used for the gene reader is divided into two types. The first method uses a laser as a light source, and the second method uses a white light as a light source. In the case of using a laser as a light source, a photo multiplier tube (PMT) is used as a light detector, and the image is collected by condensing on a gene chip and illuminating it, and scanning a sample on an area to obtain an image. Get As an example of using white light as a light source, which is the second method, US Patent No. 6,140, l53 and Korean Patent No. 371,560 will be described.
도 1에는 미국특허 제6,140,l53호에 개시된 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 1 is a diagram showing the configuration of a gene reader disclosed in US Pat. No. 6,140, l53.
도 1에 도시된 것과 같이, 미국특허 제6,140,l53호에 개시된 유전자 판독기는 광 감지기(array detector)(18)의 바람직한 실시예로 CCD 카메라(Charge-Coupled Device camera)를 사용하고, 광원(light source)(20)으로 백색광(white light)을 내는 램프(lamp)를 사용한다. 또한, 반사경(reflector)(22)이 포함된 램프에서 나온 빛의 열을 제거하기 위한 방열 필터(hot filter)와, 선택된 파장의 광만 투과시키는 입력 필터(input filter)와, 유전자 칩이 있는 위치를 조명하기 위한 오목 거울(concave mirror)(32)로 구성된 조명 광학계를 구비한다. 그 외에 유전자 칩에서 발광되는 형광만 통과시키는 출력 필터(output filter)(42)와, CCD 카메라에 영상을 결상시키는 결상 렌즈(imaging lens)(38, 40)를 구비한다. As shown in FIG. 1, the gene reader disclosed in US Pat. No. 6,140, l53 uses a CCD-Charge-Coupled Device camera as a preferred embodiment of an
유전자 판독기에서 유전자 칩을 조명하는 조명광의 균일도는 유전자 칩으로부터 얻은 영상을 판독 및 분석하는데 대단히 중요한 역할을 한다. 그런데 램프에 서 나오는 빛의 경우에는 그 균일도가 매우 나쁘기 때문에 원하는 조명 균일도를 얻기 위해서는 다른 수단이 필요하게 되는 단점이 있다. The uniformity of illumination light illuminating the gene chip in the gene reader plays an important role in reading and analyzing the images obtained from the gene chip. However, since the uniformity of the light emitted from the lamp is very bad, there is a disadvantage that another means is required to obtain the desired illumination uniformity.
광원으로 백색광을 이용하는 다른 예가 한국특허 제371,560호에 개시되어 있다. Another example of using white light as a light source is disclosed in Korean Patent No. 371,560.
도 2에는 한국특허 제371,560호에 개시된 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 2 is a view showing the configuration of the gene reader disclosed in Korean Patent No. 371,560.
도 2에 도시된 것과 같이, 한국특허 제371,560호에 개시된 유전자 판독기는 유전자 칩이 있는 시료에 예각으로 경사지게 배치된 광원부(12)인 램프, 상기 램프로부터 나온 광의 양과 초점을 조절하기 위한 입사광 조절 렌즈(13a), 상기 입사 광 조절 렌즈(13a)를 통과한 빛 중 형광물질을 발광시키는 파장대의 빛만 슬라이드 상으로 통과시키는 입사광 여과기(13b), 형광 물질의 발광 파장대의 빛만 통과시키는 반사광 여과기(16a), 상기 반사광 여과기(16a)를 통과한 빛을 집중시키는 반사광 조절렌즈(16b) 및 반사광을 감지하는 CCD 카메라(17)를 구비한다. 이러한 유전자 판독기는 앞서 설명한 미국특허 제6,140,153호에서 오목 거울을 입사광 조절렌즈로 대치한 것으로 볼 수 있다. As shown in FIG. 2, the gene reader disclosed in Korean Patent No. 371,560 is a lamp, which is a
그런데 상기 입사광 조절렌즈는 램프로부터 나온 광의 양과 초점을 조절하기 위한 것으로 별도의 장치가 없이는 광의 균일도를 얻기가 어렵다. 그러므로 원하는 광 균일도를 얻지 못한 경우에는 얻어진 영상의 질에 문제가 되어 유전자 칩의 정확한 정보를 얻기에 어려움이 있다. By the way, the incident light adjusting lens is for adjusting the amount and focus of the light emitted from the lamp, it is difficult to obtain the uniformity of light without a separate device. Therefore, if the desired optical uniformity is not obtained, it is a problem in the quality of the obtained image, which makes it difficult to obtain accurate information of the gene chip.
앞서 기술한 선행 특허들에서는 광원을 레이저(laser)로 사용하는 경우에는 광검출기로 PMT를 사용하고, 광원을 백색광으로 사용하는 경우에는 광검출기로 CCD 카메라를 사용한다. 또한, 레이저와 PMT의 조합의 경우 조명광을 시료에 포커싱(focusing)하고, 이에 따라 발생되는 형광은 CCD 카메라로 검출하는 경우에는 영상을 얻고자 하는 일정한 영역을 조명하고 한꺼번에 원하는 영역에서 발생되는 형광을 검출한다. 그런데, 이 경우에는 시료로 사용되는 유전자 칩을 여기(excitation)시키기 위해 특정 파장의 광을 조사해야 하며, 이를 위해서는 특정 파장의 광을 얻기 위한 필터가 조명 광학계에 포함되어야 한다. 또한 조명광이 필터를 투과한 후에는 시료에서 발현되는 형광의 파장이 포함하지 않아야 한다. 그러므로 이러한 필터를 설계, 제작하기 위해서는 고도의 기술이 필요하며, 장비의 제조원가를 상승시키는 요인이 된다. In the foregoing patents, PMT is used as a photodetector when a light source is used as a laser, and a CCD camera is used as a photodetector when a light source is used as white light. In addition, in the case of the combination of laser and PMT, the illumination light is focused on the sample, and the fluorescence generated accordingly is illuminated by a CCD camera to illuminate a certain area to obtain an image and to simultaneously detect the fluorescence generated in a desired area. Detect. In this case, however, light of a specific wavelength must be irradiated to excite the gene chip used as a sample, and for this purpose, a filter for obtaining light of a specific wavelength must be included in the illumination optical system. Also, after the illumination light passes through the filter, it should not include the wavelength of fluorescence expressed in the sample. Therefore, designing and manufacturing such a filter requires a high level of technology, which increases the manufacturing cost of the equipment.
레이저를 광원으로 사용하고 PMT를 광검출기로 사용하는 기술은 레이저의 단파장 특성을 이용할 수 있어 조명 광학계 구성에 있어 특정한 파장의 광을 선택하기 위한 필터를 사용하지 않아도 되는 장점이 있으나, 광검출기로 PMT를 사용하기 때문에 시료에 조명광을 포커싱하고 원하는 영역만큼 스캔하는 구성을 가진다. 이러한 시스템에서는 균일한 2차원 영상을 얻기 위해서 스캔을 위한 기구 및 제어에 고도의 기술을 요한다. 간단한 예로 스캔 속도가 일정하게 제어되지 않으면 PMT에서 검출되는 광 강도가 불균일하여 좋은 영상을 얻기 어렵다. 또한, 포커싱된 광의 강도 분포는 레이저의 가장 일반적인 강도 분포인 가우시안(Gaussian) 분포를 가진다. 따라서, 스캔 방향으로는 속도제어를 통해 균일한 강도 분포를 어느 정도 얻을 수 있으나 스캔 방향에 수직한 방향에 대해서는 가우시안 분포의 광의 특성에 따라 정밀한 위치 제어를 하더라도 스티칭(stitching)에 따른 불균일도는 극복하는데 상당한 기술적인 어려움이 존재한다. 그리고 스캔을 통해 각 점들이 이어져 영상을 구성함에 따라 CCD 카메라를 이용하여 영상을 한 번에 캡쳐(capture)하는데 비해 긴 시간을 요한다. 이는 유전자 칩으로부터 정보를 얻는데 시간이 많이 걸리는 것을 의미한다. The technology of using laser as a light source and PMT as a photodetector can take advantage of the short wavelength characteristics of the laser, so there is no need to use a filter for selecting light of a specific wavelength in the construction of the illumination optical system. Because of using, it has a configuration that focuses the illumination light on the sample and scans as much as the desired area. Such systems require a high level of skill in the instruments and controls for scanning to obtain uniform two-dimensional images. As a simple example, if the scan speed is not controlled constantly, it is difficult to obtain a good image due to uneven light intensity detected by the PMT. In addition, the intensity distribution of the focused light has a Gaussian distribution, which is the most common intensity distribution of the laser. Therefore, the uniform intensity distribution can be obtained to some extent through the speed control in the scan direction, but the unevenness due to stitching is overcome in the direction perpendicular to the scan direction even if the precise position control is performed according to the characteristics of the light of the Gaussian distribution. There are considerable technical difficulties in this. In addition, as each dot is connected to form an image through scanning, it takes a long time compared to capturing the image at once using a CCD camera. This means that it takes a long time to get information from the gene chip.
그리고, PMT를 사용함으로 PMT를 구동하기 위한 고전압의 전원장치를 필요로 한다. 이는 고전압으로 인해 만들어지는 노이즈(noise)로 인해 장비 내부에 있는 여러 가지 전자회로에 악영향 을 미칠 수 있다. 이로 인해 전원장치를 분리해서 장비 외부에 설치하기도 하는 문제점을 안고 있다. In addition, the use of a PMT requires a high voltage power supply for driving the PMT. This can adversely affect the various electronic circuits inside the equipment due to the noise generated by the high voltage. Because of this, there is a problem that the power supply is separated and installed outside the equipment.
유전자 판독기는 기본적으로 형광을 발현하는 파장의 빛을 유전자 칩 위에 조사해야 하며, 시료로부터 발현되는 파장의 광은 조명광에 포함되지 않아야 한다. 왜냐하면 광검출기에 검출되는 광은 오직 시료에서 발현되는 광만 검출되어야 하며 그 외의 모든 광은 광학적인 노이즈이기 때문이다. 이러한 관점에서 볼 때 백색광과 CCD 카메라로 구성된 유전자 판독기가 가지는 가장 큰 약점은 백색광은 레이저와는 달리 모든 파장의 광을 포함하고 있었다는 것이다. 따라서 특정 파장의 광만 시료에 조사될 수 있도록 하기 위하여 광학적인 필터를 사용하여야 한다. 특별히 시료에서 발현되는 파장은 완벽하게 제거되어야 하며 동시에 조명 광의 효율을 높이기 위해 시료를 발현시키는데 필요한 특정 파장의 광의 투과율은 최대가 되도록 설계하여야 한다. 이를 위하여 고도의 필터 설계 및 제작 기술을 요한다. 또한, CCD 카메라 앞단에서는 시료에서 발현된 광의 파장을 가지는 광만 투과시키는 필터 가 추가되어야 한다. 이 경우에도 레이저를 광원으로 사용하는 경우에는 레이저의 단파장 특성으로 인해 하이 패스 필터(high pass filter)면 되지만, 백색광을 사용하는 경우에는 조명 광학계에 사용하는 필터와 연계하여 필터를 설계 및 제작해야 하는 어려움이 있다. 즉, 백색광과 CCD 카메라를 결합한 유전자 판독기는 필터의 설계 및 제작 기술이 전체 시스템의 성능을 좌우하는 중요한 변수가 된다. 또한 백색광의 경우에는 고출력의 램프를 사용하므로 인한 발열이 문제가 되어 여러 가 지 복잡한 냉각 시스템이 필요하며, 램프의 수명도 레이저에 비해 매우 짧아 자주 교체해 주어야 하는 문제점을 안고 있다. 그리고 램프의 발광 특성이 조명 광학계 설계에 어려움을 가중시킨다. The gene reader should basically irradiate light on the gene chip with the wavelength of fluorescence, and the light of the wavelength expressed from the sample should not be included in the illumination light. This is because the light detected by the photodetector should only detect the light expressed in the sample, and all other light is optical noise. From this point of view, the biggest drawback of a gene reader consisting of white light and a CCD camera is that white light contained all wavelengths of light, unlike lasers. Therefore, an optical filter should be used to ensure that only a specific wavelength of light is irradiated onto the sample. In particular, the wavelength of the sample shall be completely removed and at the same time designed to maximize the transmittance of the light of the specific wavelength required to express the sample in order to increase the efficiency of the illumination light. This requires advanced filter design and fabrication techniques. In addition, a filter must be added at the front of the CCD camera to transmit only the light having the wavelength of light expressed in the sample. In this case, when using a laser as a light source, a high pass filter is required due to the short wavelength characteristics of the laser.However, in the case of using white light, a filter must be designed and manufactured in conjunction with a filter used in an illumination optical system. There is difficulty. In other words, a gene reader that combines white light and a CCD camera becomes an important variable in which the design and fabrication technology of the filter determines the performance of the entire system. In addition, in the case of white light, a high power lamp is used, which causes heat generation, which requires various complicated cooling systems, and the lamp has a shorter lifespan than a laser, which requires frequent replacement. In addition, the light emission characteristics of the lamp add difficulty to the design of the illumination optical system.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 광원의 빈번한 교체에 따른 비용을 절감하고, 잦은 교체에 따른 광 강도의 변화 등에 따른 문제점들이 해결하여 안정적인 성능을 발휘하는 유전자 판독기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 조명 광학계의 구성을 단순화하여 복잡한 조명 광학계를 사용하는 경우에 생기는 원가 상승 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. The present invention to solve the above problems, to reduce the cost of frequent replacement of the light source, and to solve the problems caused by the change in the light intensity due to frequent replacement, the object of the present invention to provide a stable performance of the gene reader do. It is also an object of the present invention to simplify the configuration of the illumination optical system and to solve the cost increase problem that occurs when a complicated illumination optical system is used.
그리고, 다양한 형광체를 사용함에 따른 광원 선택을 원활하고 신속하게 할 수 있는 유전자 판독기를 제공하는 것을 목적으로 하고, 백색광을 사용하는 경우에 생기는 고출력의 램프로부터 비롯되는 열 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a gene reader capable of smoothly and quickly selecting a light source by using various phosphors, and to solve the heat problem resulting from a high-power lamp generated when white light is used. .
또한, 본 발명에서는 유전자 칩으로부터 정보를 읽는데 걸리는 시간을 단축할 수 있고, 고전압의 전원 장치를 사용함에 따른 전기적인 노이즈 문제를 해결할 수 있는 유전자 판독기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a gene reader that can shorten the time it takes to read information from a gene chip, and can solve the electrical noise problem by using a high voltage power supply device.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 형광물질이 도포된 유전자 칩이 놓이는 스테이지; 상기 유전자 칩에 특정 파장의 빛을 조사하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛을 받아 상기 형광물질에서 발현된 형광을 검출하여 영상처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라; 및 상기 레이저 광원으로부터 나온 빛이 상기 유전자 칩 상의 소정 영역을 균일하게 조명하도록 빛을 균일하게 확산시키는 조명 광학계를 포함하는 유전자 판독기를 제공함으로써 달성된다. An object of the present invention as described above, the stage in which the gene chip coated with a fluorescent material is placed; A laser light source for irradiating light of a specific wavelength to the gene chip; A CCD camera which receives the light irradiated from the laser light source and detects the fluorescence expressed in the fluorescent material and converts it into a digital signal for image processing; And illumination optics for uniformly diffusing light such that light from the laser light source uniformly illuminates a predetermined region on the gene chip.
여기서, 상기 조명 광학계는, 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛의 진행 방향에 평행하게 배치되어 빛이 통과하면서 전반사에 의해 확산되는 글라스 로드와, 상기 글라스 로드 내부에서 반사되면서 균일하게 확산된 빛을 유전자 칩 위에 일정한 크기로 조명하는 입력측 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다. The illumination optical system may include a glass rod arranged in parallel with a traveling direction of light emitted from the laser light source and diffused by total reflection as light passes, and light uniformly diffused while being reflected inside the glass rod. It is preferable to include an input side lens for illuminating at a constant size above.
여기서, 상기 스테이지에 놓인 유전자 칩을 원하는 위치로 이송하는 스테이지 구동부; 형광물질이 도포된 상기 유전자 칩에서 발현되는 형광만 투과시키도록 상기 스테이지와 상기 CCD 카메라 사이에 배치되는 출력 필터; 상기 유전자 칩에서 발현된 형광의 이미지를 상기 CCD 카메라에 결상시키도록 상기 스테이지와 상기 CCD 카메라 사이에 배치되는 결상 렌즈; 및 상기 CCD 카메라로 얻은 영상 디지털 데이터를 판독하는 화상 데이터 처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다. Here, the stage driving unit for transferring the gene chip placed on the stage to a desired position; An output filter disposed between the stage and the CCD camera to transmit only fluorescence expressed in the gene chip coated with a fluorescent material; An imaging lens disposed between the stage and the CCD camera to form an image of the fluorescence expressed in the gene chip on the CCD camera; And an image data processing unit for reading the image digital data obtained by the CCD camera.
한편, 상기 조명 광학계는 광섬유를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 조명 광학계는 광섬유 내부에서 반사되면서 균일하게 확산된 빛을 유전자 칩 위에 일정 한 크기로 조명하는 입력측 렌즈를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the illumination optical system may include an optical fiber. In this case, the illumination optical system may further include an input side lens for illuminating the light uniformly diffused on the gene chip while being reflected inside the optical fiber.
한편, 상기 조명 광학계는, 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛을 확산시키는 제1 입력측 렌즈; 상기 제1 입력측 렌즈를 통과한 빛의 강도 분포를 균일하게 만드는 플라이아이 렌즈; 및 상기 플라이아이 렌즈를 투과한 빛을 소정의 유효 조명 영역에 조명하는 제2 입력측 렌즈를 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 조명 광학계는, 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛의 강도 분포를 균일하게 만드는 빔 익스펜더를 포함하거나, 상기 레이저 광원으로부터 조사된 빛의 강도 분포를 균일하게 만드는 콜리메이터를 포함할 수 있다. On the other hand, the illumination optical system, the first input side lens for diffusing the light emitted from the laser light source; A fly's eye lens which makes the intensity distribution of light passing through the first input side lens uniform; And a second input side lens that illuminates light passing through the fly's eye lens in a predetermined effective illumination region. In this case, the illumination optical system may include a beam expander that makes the intensity distribution of the light irradiated from the laser light source uniform, or may include a collimator that makes the intensity distribution of the light irradiated from the laser light source uniform.
한편, 상기 레이저 광원은 상기 복수 개의 레이저 광선 소스를 포함하고, 상기 복수 개의 레이저 광선 소스로부터 발사되는 레이저 광선의 경로를 하나로 모으는 빔 스플리터가 상기 레이저 광원과 상기 조명 광학계의 사이에 배치되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the laser light source may include the plurality of laser beam sources, and a beam splitter for collecting the paths of the laser beams emitted from the plurality of laser beam sources into one may be arranged between the laser light source and the illumination optical system. have.
여기서, 상기 복수 개의 레이저 광선 소스는 각각 다른 파장의 빛을 발사하고, 상기 복수 개의 레이저 광선 소스를 선택적으로 작동시키는 셔터를 더 포함하는 것이 바람직하다. Here, the plurality of laser beam sources preferably further include shutters for emitting light of different wavelengths and selectively operating the plurality of laser beam sources.
한편, 상기 CCD 카메라는 상기 유전자 칩에서 발현된 형광의 이미지를 유효 조명 영역 별로 복수 개 결상하고, 상기 화상 데이터 처리부는 상기 CCD 카메라에서 결상된 복수 개의 형광 이미지를 서로 연결하여 전체 유전자 칩의 형광 이미지를 편집하는 것이 바람직하다. On the other hand, the CCD camera forms a plurality of images of the fluorescence expressed in the gene chip for each effective lighting region, and the image data processor connects the plurality of fluorescence images formed in the CCD camera to each other, thereby fluorescence images of the entire gene chip. It is desirable to edit it.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 3 is a view showing the configuration of a gene reader according to a first embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전자 판독기는 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키는 조명 광학계(102), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4), 상기 유전자 칩에서 발현되는 형광만을 투과시키는 결상 광학계(5) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 3, the gene reader according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 레이저 광원(1)으로부터 나온 빛은 조명 광학계(102)를 거쳐 유전자 칩(3)을 조명한다. 이때 유전자 칩(3)을 조명하는 조명 광학계(102)는 광 강도를 균일하게 만들어 상기 유전자 칩(3)을 조명하여야 한다. 따라서 상기 조명 광학계는 조명광의 강도 분포를 균일하게 하는 기능을 하여야 한다. 레이저 광원(1)에서 나온 특정 파장의 빛은 조명 광학계(102)를 거치면서 균일한 강도분포의 조명으로 바뀌어 유전자 칩(3)을 조명한다. 상기 조명 광학계(102)는 레이저 광선을 확산시키는 오목 렌즈와 이 오목 렌즈에서 확산된 빛을 다시 원래의 방향으로 직진시키는 볼록 렌즈의 결합으로 구성될 수 있다. Light from the
유전자 칩(3)에서는 미리 도포된 형광물질에 의해 형광이 발현되는데 이 형광은 조명된 빛과는 다른 파장의 빛이다. 이를 CCD 카메라(6)의 렌즈로 수집하여 CCD에 결상시킨다. 그리고 이 빛의 강도는 조명광의 강도에 비해 현저히 낮은 값 을 가지므로 아주 약한 강도의 조명광도 CCD 카메라(6)의 렌즈를 통해 CCD에 입사되어서는 안 된다. 그러므로 CCD 카메라(6)의 렌즈와 CCD 사이, 또는 CCD 카메라(6) 렌즈와 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4)의 사이에는 필터가 놓여 원하는 파장의 광만 통과되도록 시스템을 구성한다. 상기 필터는 결상 광학계(5)를 구성하게 되며, 낮은 파장의 빛만을 통과시키는 로우 패스 필터(low pass filter)일 수 있다. 결상된 영상은 유전자 칩(3)에서 발현된 형광의 강도 분포에 따라 각각 다른 정보를 포함하고 있으며, 이를 통계적인 처리 과정을 통해 원하는 정보를 얻는다. In the
통상 유전자 칩(3)의 평면적은 레이저 광원(1)으로부터 나와 조명 광학계(102)를 거치는 빛의 FOV(Field of View)보다 넓기 때문에, 유전자 칩(3)의 전체 영역의 정보를 얻기 위해서는, FOV에 해당하는 영역의 영상을 얻고 이어서 인접한 영역의 영상을 순차적으로 얻어 이를 스티칭 과정을 통해 결합하여 전체 영역의 영상을 얻게 된다. 이를 위해서는 유전자 칩(3)이 놓은 스테이지(4)는 정밀하게 제어되어 레이저 광원(1)으로부터 나온 빛이 유전자 칩(30의 전체 영역을 순차적으로 스캔할 수 있게 하여야 한다. 이렇게 얻은 전체 영역의 영상으로부터 통계적인 처리과정을 거쳐 유전자 칩(3)에 대한 정보를 얻고, 이를 통해 질병의 유무 등을 진단한다. In general, the planar area of the
한편, 위에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 유전자 판독기를 설명하면서, 조명 광학계(102)를 포함하는 구성만을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 레이저 광선이 가지는 특성 중의 하나가 직진성이지만, 자연광에 비해 발 산각도가 작을 뿐 레이저 광선도 긴 경로를 가지면 어느 정도의 발산각을 가지면서 빛이 퍼져 넓은 영역을 조명한다. 따라서 유전자 판독기에서 조명광으로 사용되는 레이저의 경우에도 유전자 칩(3)과 레이저 광원(1)과의 거리를 적당히 유지하면 유효 조명 영역 내에서 필요한 균일도를 얻을 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 구성 중 조명 광학계를 생략하고, 상기 유전자 칩(3)과 상기 레이저 광원(1) 사이의 거리를 조절하여 원하는 성능의 유전자 판독기를 구성할 수 있다. Meanwhile, while the gene reader according to the first embodiment of the present invention has been described above, only the configuration including the illumination
도 4에는 본 발명의 제2 실시예를 보여주는 도면이 도시되어 있다. 4 is a view showing a second embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유전자 판독기는, 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키기 위해 레이저 글라스 로드(laser glass rod)(8)를 포함하는 조명 광학계(202), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 4, the gene reader according to the second embodiment of the present invention includes a laser
도 4에 도시된 것과 같이, 상기 조명 광학계(202)는 제1 입력측 렌즈(7), 글라스 로드(8) 및 제2 입력측 렌즈(9)를 포함한다. 상기 레이저 글라스 로드(8)는 내부를 통과하는 레이저 광선이 글라스 로드(8) 내에서 내부 전반사의 과정을 거쳐 균일한 광선이 되도록 한다. 레이저 광원(1)에서 나온 빛은 제1 입력측 렌즈(7)에 의해 포커싱되어 글라스 로드(8)에 입사된다. 이렇게 입사된 빛은 내부 전반사를 통해 서로 믹싱(mixing)되어 글라스 로드(6)를 빠져 나올 때는 광 분포가 균일해진다. 이러한 분포의 광을 제2 입력측 렌즈(9)를 통해 원하는 크기의 조명광으로 정형화해서 유전자 칩(3)을 조명한다. 이러한 균일한 조명광에 의해 유전자 칩(3)에서 발현된 형광은 렌즈와 CCD 카메라(6)에 의해 모아지고 디지털 영상신호로 변환 되어 외부의 저장매체(미도시)에 저장된다. 이렇게 저장된 영상은 통계적인 영상처리 과정을 거쳐 DNA 내에 저장된 유전자 정보를 얻는다. As shown in FIG. 4, the illumination
상기 글라스 로드(8)는 그 단면 형상이 다각형이거나 원형으로 이루어 질 수 있는데, 측면은 내부 전반사가 가능하도록 거울면으로 이루어진다. 바람직하게는 내부 벽면이 거울로 이루어진 사각형 단면으로 이루어진다. 그밖에, 결상 광학계(5)와 관련된 사항은 상기 제1 실시예에서와 동일하다. The
도 5에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 5 is a view showing the configuration of a gene reader according to a third embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유전자 판독기는, 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키기 위해 광섬유(light fiber)(308)를 포함하는 조명 광학계(302), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 5, the gene reader according to the third embodiment of the present invention includes a
상기 조명 광학계(302)는 광섬유(308)와 입력측 렌즈(309)로 구성될 수 있다. 레이저 광원(1)과 커플링된 광섬유(308)에 영사된 빛은 광섬유(308) 내에서 내부 전반사를 통해 여러 가지 형태로 믹싱되어 균일한 분포의 광을 만든다. 이러한 원리는 앞의 제2 실시예에서 설명된 글라스 로드(8) 내에서의 내부 전반사와 동일하다. 광섬유(308)에서 나온 빛은 직접 유전자 칩(3)을 조명할 수도 있고, 입력측 렌즈(309)에 의해 상기 유전자 칩(3)의 일정 영역에 포커싱될 수도 있다. The illumination
상기 광섬유(308)는 상기 레이저 광원(1)에 바로 커플링(coupling)되어 있을 수도 있고, 레이저 광원(1)과 광섬유(308) 사이에 별도의 볼록 렌즈를 배치하여 상 기 광섬유(308)에 레이저 광선을 집광시켜 입사시킬 수도 있다. 한편, 상기 광섬유(308)는 단일 코어를 가지거나, 여러 개의 광섬유가 다발로 이루어진 것일 수 있다. 그 밖의 사항은 앞의 제1 및 제2 실시예에서와 동일하다. The
도 6에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 6 is a view showing the configuration of a gene reader according to a fourth embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유전자 판독기는, 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키기 위해 플라이아이 렌즈(fly's eye lens)(408)를 포함하는 조명 광학계(402), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 6, the gene reader according to the fourth embodiment of the present invention includes a
상기 조명 광학계(402)는 제1 입력측 렌즈(407), 플라이아이 렌즈(408) 및 제2 입력측 렌즈(409)를 포함한다. 레이저 광원(1)에서 나온 빛은 상기 제1 입력측 렌즈(407)를 거쳐 상기 플라이아이 렌즈(408)에 입사되고 후단의 상기 제2 입력측 렌즈(409)에 의해 집광되어 상기 유전자 칩(3)을 조명한다. 상기 플라이아이 렌즈(408)는 장방형의 단면형상을 각각 가지는 다수의 미소렌즈로 구성되고, 미소렌즈의 긴 측의 방향은 광원의 초점의 배열방향에 대응된다. 이에 따라 광원과 초점으로부터의 2광속이 서로 다른 방향으로 플라이아이 렌즈에 조사되어 플라이아이 렌즈에 의해 형성되는 유효광원은 각 미소렌즈에 의해 한 쌍의 광원이 형성되는 것을 특징으로 하는 강도분포를 가진다. 그리하여 종래의 유효광원에 비해서 X방향과 Y방향의 강도분포간의 차이가 적어지게 되고, 광원으로부터 방출된 빛의 균일도(uniformity)를 향상시키는 기능을 한다. The illumination
그 밖의 사항은 앞서 기술한 제1 내지 제3 실시예에서와 동일하다. Other matters are the same as in the first to third embodiments described above.
도 7에는 본 발명의 제5 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 7 is a view showing the configuration of a gene reader according to a fifth embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제5 실시예에 따른 유전자 판독기는 레이저 광원(1), 상기 레이저 광원(1)에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키기 위해 빔 익스펜더(beam expander)(502), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 7, the gene reader according to the fifth embodiment of the present invention includes a
상기 레이저 광원(1)에서 나온 빛을 빔 익스펜더(502)를 이용하여 광선의 사이즈를 크게 하고, 균일하게 만들어 유전자 칩(3)을 조명한다. 상기 빔 익스펜더(508)는 광학부품을 조합하여 레이저 광선의 직경을 확대하는 기능을 하는 광학장치로서, 빔 확대기(502)는 직경이 작은 레이저 광선을 오목렌즈로 일단 발산(diverging)되도록 한 다음, 볼록렌즈로 다시 집속하여 평행하게 만들어(collimation) 준다. 따라서, 빔 확대기는 기본적으로 오목렌즈와 볼록렌즈 2개를 나란히 조합하여 제작될 수 있고, 이때 평행광이 나오도록 렌즈 위치는 조절되어야 한다. The light emitted from the
역시 그 밖의 사항은 상술한 제1 내지 제4 실시예에서와 동일하다. The other matters are the same as in the first to fourth embodiments described above.
한편, 상기 빔 익스펜더(2)를 사용하는 대신에 콜리메이터(collimator)를 사용할 수 있으며, 상기 빔 익스펜더 또는 콜리메이터는 여러 가지 형태의 상용품이 적용될 수 있다. Meanwhile, instead of using the beam expander 2, a collimator may be used, and various types of merchandise may be applied to the beam expander or collimator.
앞서 설명한 여러 가지 실시예들에서 공통으로 사용될 수 있는 형광체는 필 요에 따라 여러 가지 형광체가 적용될 수 있고, 형광체마다 각각에 해당되는 고유한 파장을 가진 다른 종류의 광원이 사용되어야 한다. 백색광원 광원으로 사용하는 경우에는 원하는 파장을 선택하기 위하여 필터를 교체함으로써 단일 광원으로 대응이 가능하다. 그런데, 레이저를 광원으로 사용하는 시스템에서는 레이저의 단파장 특성에 의해 이것이 불가능하며, 형광체의 종류가 달라지면 특정한 파장을 가진 또 다른 레이저를 광원으로 사용하여야 한다. 이러한 경우, 복수개의 레이저로 조명 광학계를 구성하고 필요에 따라 원하는 파장을 선택할 수 있는 구조로 설계하는 것이 필요할 수 있다. Phosphors that can be used in common in the various embodiments described above may be applied to various phosphors as needed, and different kinds of light sources having unique wavelengths corresponding to each phosphor should be used. When used as a white light source light source, it is possible to respond to a single light source by replacing the filter to select the desired wavelength. However, in a system using a laser as a light source, this is not possible due to the short wavelength characteristics of the laser. When the type of phosphor is changed, another laser having a specific wavelength must be used as the light source. In this case, it may be necessary to configure the illumination optical system with a plurality of lasers and to design a structure capable of selecting a desired wavelength as needed.
도 8에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 유전자 판독기의 구성을 보여주는 도면이 도시되어 있다. 8 is a view showing the configuration of a gene reader according to a sixth embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 유전자 판독기는, 복수개의 광원(1, 100), 상기 광원(1, 100)들에서 발사된 빛을 하나로 합하여 동일한 경로로 진행하도록 하는 빔 스플리터(beam splitter)(602), 상기 광원(1, 100)들에서 발사된 광의 광균일도를 향상시키는 조명 광학계(미도시), 유전자 칩(3)이 놓이는 스테이지(4) 및 광검출기로 기능하는 CCD 카메라(6)를 구비한다. As shown in FIG. 8, the gene reader according to the sixth embodiment of the present invention may combine a plurality of
도 8에서는 2개의 광원(1, 100)을 사용하는 경우를 예시하고 있는데, 2이상의 광원을 사용하는 구성도 가능하다. 각각의 레이저 광원(1, 100)에서 나온 빛은 빔 스플리터(602)를 지나면서 하나로 통합된다. 그리고, 광원의 선택은 기구적인 또는 전자적인 셔터(shutter)(미도시)를 이용하여 이루어질 수 있다. 즉, 원하는 파장의 광원을 셔터로 선택한다. 이후의 조명 광학계 구성은 앞서 기술한 여러 가 지 방법들을 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 도 8에는 글라스 로드(8)를 조명 광학계(202)에 적용한 예를 도시하고 있으나, 빔 스플리터(602)를 사용하는 유전자 판독기에는 그 외에도 광섬유, 플라이아이 렌즈, 빔 익스펜더 또는 콜리메이터를 적용한 조명 광학계가 사용될 수 있다. 8 illustrates a case where two
이하에서는, 앞서 설명한 여러 가지 실시예들의 유전자 판독기를 사용하여 유전자 칩으로부터 유전자 정보를 읽는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of reading gene information from a gene chip using the gene reader of the various embodiments described above will be described.
본 발명에 따른 유전자 칩의 판독 방법은 (a) DNA를 채취한 유전자 칩에 형광물질을 도포하는 단계; (b) 상기 유전자 칩에 상기 형광 물질과 반응하여 형광을 발현시키는 파장의 레이저 광선을 상기 유전자 칩 상의 소정 영역에 균일하게 조명하도록 빛을 균일하게 확산시켜 조명하는 단계; (c) 상기 유전자 칩에서 발현된 형광을 CCD 카메라에 결상시키고 형광의 이미지를 디지털 데이터로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)에서 변환된 디지털 데이터를 연산 처리하는 단계를 포함한다. The method of reading a gene chip according to the present invention includes the steps of: (a) applying a fluorescent material to a gene chip from which DNA is collected; (b) uniformly diffusing light so as to uniformly illuminate a laser beam having a wavelength that reacts with the fluorescent material to express fluorescence on the gene chip in a predetermined region on the gene chip; (c) imaging the fluorescence expressed in the gene chip on a CCD camera and converting the image of the fluorescence into digital data; And (d) calculating and processing the digital data converted in step (c).
상기 단계(b)는 레이저 광원과 상기 유전자 칩 사이의 거리를 조절하여 레이저 광선이 소정의 유효 조명 영역으로 확산되어 조명하거나, 별도의 조명 광학계를 구성하여 레이저 광선이 소정의 유효 조명 영역으로 확산되도록 한다. The step (b) is to adjust the distance between the laser light source and the gene chip so that the laser light is diffused to a predetermined effective illumination area, or to configure a separate illumination optical system so that the laser light is diffused to a predetermined effective illumination area. do.
한편, 상기 단계(b)는, 복수 개의 레이저 광선 소스를 사용하고, 상기 복수 개의 레이저 광선 소스로부터 발사되는 레이저 광선의 경로를 하나로 모으는 빔 스플리터를 사용하고, 상기 복수 개의 레이저 광선 소스를 선택적으로 작동시켜 필요한 파장의 빛을 선택적으로 조명하게 된다. On the other hand, the step (b), using a plurality of laser beam sources, using a beam splitter that aggregates the path of laser beams emitted from the plurality of laser beam sources, and selectively operating the plurality of laser beam sources It selectively illuminates the light of the required wavelength.
상기 단계(c)는 광원으로부터 나온 빛은 차단하고 형광물질이 도포된 상기 유전자 칩에서 발현되는 형광만 투과시켜 상기 CCD 카메라에 결상되도록 한다. Step (c) blocks the light from the light source and transmits only the fluorescence expressed in the gene chip to which the fluorescent material is applied so as to form an image on the CCD camera.
상기 단계(d)는, 상기 CCD 카메라에서 상기 유전자 칩에서 발현된 형광의 이미지를 유효 조명 영역 별로 복수 개 결상하고, 상기 CCD 카메라에서 결상된 복수 개의 형광 이미지를 서로 연결하여 전체 유전자 칩의 형광 이미지를 편집하는 단계를 더 포함하게 된다. In the step (d), the fluorescence image of the entire gene chip is formed by imaging a plurality of images of fluorescence expressed by the gene chip in the CCD camera for each effective lighting region, and connecting the plurality of fluorescence images formed by the CCD camera to each other. It will further comprise the step of editing.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따르면, 레이저 광원을 사용하고 이 레이저 광원으로부터 발사된 레이저 광선의 균일도를 향상시키기 위한 여러 가지 구성요소로 이루어지는 조명 광학계를 채용하고 있기 때문에, 다음과 같은 장점들을 가진다. 첫째, 광원의 수명이 길고 이에 따라 광원의 빈번한 교체에 따른 비용을 절약은 물론 잦은 교체에 따른 광 강도의 변화 등에 따른 문제점들이 해결되므로 보다 안정적인 성능을 얻을 수 있다. 둘째, 조명 광학계에 포함되는 필터가 필요하지 않아 조명 광학계 구성이 아주 단순화 될 수 있으며 이에 따른 원가 절감이 가능하다. 셋째, 고도의 기술을 요하는 백색 광원의 파장 선택용 필터가 필요하지 않으면서도 파장 선택 성능 면에서는 레이저의 본질적인 특성에 따라 백색광과는 비교할 수 없는 우수한 성능을 가진다. 넷째, 램프 형태의 광원에 비해 조명 광학계 구성이 용이하다. 다섯째, 백색광을 사용하는 경우에 생기는 고출력의 램프로부터 비롯되는 열 문제를 해결할 수 있다. 즉, 램프로부터 나오는 광의 상당부분은 열로써 손실되는데 이러한 열은 조명 광학계에 사용되는 광학부품에 손상을 입힐 수 있을 정도로 강력하다. 따라서 사용할 수 있는 광 부품에 제한을 가져다 주 며, 이러한 열 문제를 해결하기 위해서는 여러 가지 복잡한 기능들이 추가되어야 하는 어려움이 있었으나, 레이저 광원을 선택하는 경우 이러한 어려움을 피할 수 있다. As described above, according to the present invention, since it employs an illumination optical system composed of various components for using the laser light source and improving the uniformity of the laser beam emitted from the laser light source, it has the following advantages. . First, since the lifespan of the light source is long, and thus the cost of frequent replacement of the light source is reduced, problems such as change in light intensity due to frequent replacement are solved, thereby achieving more stable performance. Second, since the filter included in the illumination optical system is not necessary, the configuration of the illumination optical system can be greatly simplified, thereby reducing the cost. Thirdly, the wavelength selection performance of the white light source, which requires a high level of technology, is not required, but the wavelength selection performance is superior to that of the white light according to the essential characteristics of the laser. Fourth, it is easier to configure the illumination optical system than the lamp-type light source. Fifth, it is possible to solve the heat problem resulting from the high-power lamp generated when using white light. That is, much of the light from the lamp is lost as heat, which is strong enough to damage the optical components used in the illumination optics. Therefore, there are limitations on the optical components that can be used. In order to solve these thermal problems, many complicated functions have to be added. However, when selecting a laser light source, these difficulties can be avoided.
또한, 본 발명에 의하면, CCD 카메라를 채용하기 때문에, 필요한 영상을 FOV 범위 내에서 한꺼번에 얻을 수 있다. 또한, 이로 인해 이유로 인해 정보를 읽는데 필요한 시간을 줄일 수 있다. 그리고, PMT를 사용하는 경우 필요한 구동용 고압 전원장치가 필요하지 않다. 이러한 고전압의 전원 장치는 필연적으로 전기적인 노이즈 소스가 되어 여러 가지 문제점들을 야기시킬 수 있으나, 본 발명에 의하면 이러한 문제를 근본적으로 피할 수 있다. In addition, according to the present invention, since a CCD camera is employed, necessary images can be obtained at once within the FOV range. This also reduces the time required to read the information for any reason. In addition, when the PMT is used, a driving high voltage power supply is not necessary. Such a high voltage power supply inevitably becomes an electrical noise source and may cause various problems, but according to the present invention, this problem can be fundamentally avoided.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040067084A KR100604322B1 (en) | 2004-08-25 | 2004-08-25 | DNA scanner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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