KR100793962B1 - 생분자 검출 장치 및 이를 이용한 생분자 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
생분자 검출 장치 및 이를 이용한 검출 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 생분자 검출 장치는 기재 상에 생분자가 고정되는 생분자 칩; 상기 생분자 칩에 광을 조사하는 광원; 및 상기 광원으로 부터 생분자 칩으로 조사된 광에 의해 상이 형성되는 스크린;을 포함하고, 상기 생분자 칩은 상기 생분자가 적어도 그 가장자리의 일부에 고정되고 상기 광원으로 부터 조사된 광이 통과하는 슬릿을 구비하고 있다. 본 발명에 따르면, 소형화 및 휴대화가 용이하고, 생분자의 검출 결과를 신속하고 정확하게 알 수 있으며 양산성이 향상된 생분자 검출 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
생분자, 광, 스크린
Description
도 1은 종래 생분자 검출 방법을 대략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 검출 방법에 의하여 검출된 생분자 검출 장치를 대략적으로 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 검출 장치를 대략적으로 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 생분자 칩의 확대도, 및
도 5는 본 발명에 따른 생분자 검출 방법의 원리를 대략적으로 도시한 도면이다.
{도면의 주요 부호의 설명}
100...생분자 칩 120...생분자
200...스크린
본 발명은 생분자 검출 장치 및 생분자 검출 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 생분자 칩을 통과한 광의 회절 및/또는 굴절 정도를 분석하여 생분자 칩에 고정된 생분자의 종류를 분석할 수 있는 생분자 검출 장치 및 생분자 검출 방법에 대한 것이다.
최근 의료 산업 및 생명 공학 산업이 발달함에 따라 질병 진단, 유전자 검사, 돌연변이의 탐색, 병원균의 검출, 신약개발 등 폭넓은 분야에서 생분자 검출 장치에 대한 필요성이 증가되고 있다.
생분자 검출 장치는 생분자 칩과 생분자 칩의 주변 장치들로 구성되는 것이 일반적이다.
생분자 칩이란 기재 상에 생분자가 고정되어 있는 생물학적 마이크로 칩을 뜻하며, 기재 상에 고정되는 생분자의 종류에 따라서 DNA 칩, 단백질 칩 등으로 구분될 수도 있다. 특히, 칩 상에 고정되어 미지 시료 중 표적 생분자와 혼성화함으로써 표적 생분자에 대한 정보를 분석해 낼 수 있도록 하는 생분자를 프로브(probe)라고 한다. 생분자 칩과 관련되어 개발이 요구되는 기술 분야로는 기재 상에 생분자를 고정(immobilization)시키는 기술, 생분자 칩상에 고정된 생분자와 결합하는 시료를 도입하여 혼성화(hybridization)시키는 기술, 미지 생분자가 고정된 생분자 칩을 분석하여 생분자의 존재 및 종류를 알아내는 검출 기술 등이 있다.
도 1 및 도 2는 종래 흔히 사용되는 생분자 검출 방법 및 장치에 대한 도면이다. 동 도면들은 레이저 유발 형광 검출법에 의한 생분자 검출 방법 및 장치를 도시하고 있다.
이 방법에 따르면, 먼저 표적 생분자와 형광 물질을 결합시킨 후 표적 생분자를 칩 상에 고정된 프로브 생분자와 혼성화시킨다. 그 다음, 미결합 표적 생분자를 제거하고, 생분자 칩상에 광원을 조사하여 형광 물질의 발광량을 측정하고 그 데이터를 분석하여 프로브와의 혼성화여부를 구별한다. 그러나 이 방법은 표적 생분자를 형광 물질과 결합시키는 전처리 과정이 필요하고, 이 전처리 과정에 의해서 표적 생분자의 오염 등이 염려되는 문제점이 있다. 또한, 고가의 장비를 이용해야 하며, 소형화 및 휴대화가 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시료의 오염 염려가 없고, 소형화 및 휴대화가 용이하며, 구성이 간단하여 양산성을 향상시킬 수 있는 생분자 검출 장치 및 생분자 검출 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생분자 검출 장치는 기재 상에 생분자가 고정되는 생분자 칩;
상기 생분자 칩에 광을 조사하는 광원; 및
상기 광원으로 부터 생분자 칩으로 조사된 광에 의해 상이 형성되는 스크린;을 포함하고,
상기 생분자 칩은 상기 생분자가 적어도 그 가장자리의 일부에 고정되고 상기 광원으로 부터 조사된 광이 통과하는 상기 광원으로 부터 조사된 광이 통과하는 슬릿을 구비한다.
상기 슬릿은 단일 슬릿 또는 다중 슬릿으로 구성할 수 있다.
상기 기재는 광이 투과할 수 없는 불투명한 실리콘 웨이퍼, 유리, 및 플라스틱으로 구성된 그룹 중에서 선택된 재질이다. 상기 기재가 유리인 경우 불투명막이 처리된 유리인 것이 바람직하다.
상기 슬릿은 그 직경이 1×10-3m이하이고, 바람직하게는 상기 슬릿은 그 직경이 1×10-20m 내지 1×10-6m의 범위 이내이다.
상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 0.5m 이하이고, 바람직하게는 상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 1×10-4m 내지 1×10-1m의 범위 이내이다.
상기 생분자는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬으로 구성된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
상기 생분자 검출 장치는 상기 스크린에 연결되어 상기 스크린에 투시된 상 을 분석하는 분석 시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 분석 시스템은 상기 스크린으로부터 데이타를 입력받는 입력 장치, 생분자에 대한 정보를 구비한 데이타 베이스, 상기 입력된 데이타와 상기 데이타 베이스의 정보를 분석하는 분석장치, 및 상기 생분자에 대한 정보를 표시하는 표시 장치를 포함한다.
상기 분석 시스템의 표시 장치는 액정표시장치, 결과물을 출력할 수 있는 프린터, 감광 물질, 조명 램프, 및 결과물을 표시하는 라이트로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 생분자 검출 장치의 광원은 LED광, 레이저광, 레이저 다이오드, 자연광, 형광, 필라멘트계 전구 광, 자외선, 또는 적외선이다.
상기 생분자 칩에 고정되는 생분자는 외부로 부터 도입되는 시료와 결합할 수 있는 생분자인 것이 바람직하다.
본 발명의 또다른 목적을 달성하기 위한 생분자 검출 방법은 슬릿이 구비된 기재의 상기 슬릿의 적어도 일부에 생분자를 고정시켜서 생분자 칩을 제조하는 단계;
상기 슬릿으로 상기 슬릿에 대해 수직한 방향으로 광을 조사하는 단계;
상기 슬릿을 통과한 광에 의해 스크린에 상을 형성하도록 하는 단계; 및
상기 형성된 상을 분석하는 단계;를 포함한다.
상기 생분자의 고정은 상기 기재를 생분자를 포함하는 용매 중에 침지시켜서 고정시키는 것이 바람직하다.
상기 슬릿은 단일 슬릿 또는 다중 슬릿이다.
상기 기재는 광이 투과할 수 없는 불투명한 실리콘 웨이퍼, 유리, 및 플라스틱으로 구성된 그룹 중에서 선택될 수 있고, 상기 기재가 유리인 경우는 불투명막이 처리된 유리인 것이 바람직하다.
상기 슬릿은 그 직경이 1×10-3m이하이고, 특히, 1×10-20m 내지 1×10-6
m의 범위 이내인 것이 바람직하다.
상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 0.5m 이하이고, 특히, 1×10-4m 내지 1×10-1m의 범위 이내인 것이 바람직하다.
상기 생분자는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬으로 구성된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
상기 스크린의 상의 분석은 상기 스크린에 연결된 분석 시스템에 의해 분석하는 것이 바람직하다.
분석 시스템에 의해서 분석할 경우 분석 결과를 액정표시장치, 결과물을 출력할 수 있는 프린터, 감광 물질, 조명 램프, 및 결과물을 표시하는 라이트로 구성된 그룹 중에서 선택되는 표시 장치로 표시하는 것이 바람직하다.
상기 광원은 LED광, 레이저광, 레이저 다이오드, 자연광, 형광, 필라멘트계 전구 광, 자외선, 또는 적외선이다.
상기 생분자 칩에 고정되는 생분자가 외부로 부터 도입되는 시료와 결합할 수 있는 생분자일 수 있고, 이 경우, 상기 생분자 칩을 제조하는 단계 후에 상기 외부로 부터 도입되는 시료를 상기 고정된 생분자에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 외부로 부터 도입되는 시료는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬 및 상기 고정된 생분자로 구성된 그룹 중에서 선택될 수 있다.
이하, 본 발명에 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 사용하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 생분자 검출 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3에 따르면, 광원과 슬릿(110)이 구비된 생분자 칩(100) 및 스크린(200)이 생분자 검출 장치에 구비되어 있다.
광원은 생분자 칩(100)의 슬릿(110)에 대하여 수직한 방향으로 조사되고, 슬릿(110)을 통과한 광은 슬릿(110)을 지나면서 회절을 하게 되므로 이 회절에 의하여 상쇄 및/또는 보강 간섭 현상에 의하여 스크린(200)에 상을 형성하게 된다.
도 4는 생분자 칩(100)을 단면을 확대하여 도시한 것이다.
생분자 칩(100)은 슬릿(110)의 가장자리에 고정된 생분자(120)을 포함한다. 생분자(120)는 표적 생분자일 수도 있지만, 표적 생분자와 혼성화하기 위한 프로브일 수도 있다. 생분자(120) 자체가 표적 생분자이거나 프로브이거나 본 발명에 따른 생분자 검출 장치를 이용하여 표적 생분자를 검출하는 원리는 같다.
본 발명에 따른 검출 장치를 이용하여 생분자를 검출하는 방법은 슬릿을 통과하는 빛의 회절 원리를 이용한다.
도 5는 본 발명의 검출 장치에 이용되는 원리를 개략적으로 도시한 것이다. 도 5를 참조하면, 생분자 칩(100)의 슬릿(110)의 양 가장자리에 있는 생분자(120) 간 직선 거리(d) 사이의 무수한 점들은 호이겐스의 원리에 의해 동일 위상으로 구면파들을 방출한다.
슬릿(110)의 폭을 D, 생분자(120)간 직선 거리를 d, 생분자(120)간 직선 거리의 수직 이등분선 및 그 수직 이등분점과 스크린 상의 임의의 점 P가 이루는 각을 θ, 수직 이등분점과 P간의 거리를 Ym이라고 한다. 또한, 수직 이등분점에서 P까지의 거리를 r1 및 생분자(120)의 가장자리에서 P까지의 거리를 r2라고 할 때 광의 경로차는 다음 식 1과 같다.
또한, 이에 의하여 스크린에 투시되는 광의 상쇄간섭조건은 다음 식 2와 같다.
상기에서 θ는 1보다 작고, θ=±mλ/d 또는 Ym=±mλ/d·L이다. 여기서, m은 스크린의 중심으로부터 스크린상의 회절무늬가 배치된 순서를 의미하는 것으로, "0, 1, 2, 3, …"으로 표현되는 값이다. 또한, L은 생분자칩(100)에서 스크린까지의 일직선거리로, 생분자(120)간 직선 거리d의 수직 이등분점에서 스크린까지의 일직선거리와 동일하다.
이러한 수학식에 의해서 스크린에 투영되는 상의 위치를 계산함으로써 생분자 칩(100)에 고정된 생분자(120)의 길이를 알 수 있고, 이 값에 의해서 생분자 칩(100)에 고정된 생분자(120)의 종류를 검출할 수 있다.
또는 생분자 칩(100)에 고정된 생분자(120)가 투명도가 있는 경우에는 광원에서 조사된 광이 슬릿(110)을 통과할 때 생분자(120)도 통과하면서 일부가 굴절하게 된다. 이 굴절률을 상술한 회절에 의한 상쇄 및/또는 보강간섭 값과 함께 계산함으로써 생분자(12)를 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 생분자 검출 장치는 생분자 칩, 광원, 스크린을 포함하여 형성된다.
생분자 칩은 기재와 기재 상에 고정된 생분자를 포함하며, 이 생분자는 기재 에 형성되어 있는 슬릿의 가장자리에 고정된다.
기재는 광원으로 부터 조사되는 광이 슬릿을 통과할 때 기재의 다른 벽면을 투과하지 못하도록 불투명한 재질로 제조되어야 한다. 흔히 생분자 칩에 이용되는 기재로는 실리콘 웨이퍼, 유리, 플라스틱 등이 있다. 실리콘 웨이퍼와 플라스틱의 경우 불투명한 재질을 사용하는 것이 일반적이다.
기재를 유리로 제조할 경우, 불투명한 유리를 사용할 수 있다. 또는 투명한 유리를 사용하는 경우에는 유리 표면에 불투명한 막으로 접착하거나 또는 유리 표면을 코팅함으로써 불투명하게 만들어서 사용하는 것이 바람직하다.
기재에 형성되는 슬릿은 단일 슬릿인 것이 바람직하다. 이중 슬릿인 경우, 계산이 보다 복잡해 지므로 검출 결과를 쉽게 도출할 수 있는 단일 슬릿을 사용한다.
본 발명에 따른 생분자 검출 장치는 소형화 및 휴대화를 용이하게 하는 것을 목적으로 하므로, 장치의 크기가 작고 무게가 적은 것이 바람직하다. 따라서, 장치에 사용되는 생분자 칩 역시 마이크로프로세서를 이용하여 제조하는 것이 바람직하다.
생분자 칩에 형성되는 슬릿의 크기는 칩의 크기 및 생분자의 크기 등을 고려할 경우 직경이 0.001m이하일 것이 요구된다. 바람직하게는 나노 수준으로서 1×10-20m 내지 1×10-6m의 범위 이내일 것이 요구된다. 그러나, 정밀 기술이 발달함에 따 라서 이보다 더 작은 슬릿을 구비한 생분자 칩을 제조하는 것이 가능하다면 슬릿의 크기가 반드시 이에 한정될 필요는 없다.
생분자 칩에 고정되어 있는 생분자는 검출이 필요한 생분자라면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 특히, 본 발명은 생분자가 고정될 기재를 마련하여 미지 시료 중의 표적 생분자를 임의로 고정시킨 후 이를 본 발명에 따른 장치를 이용해서 표적 생분자를 검출할 수도 있고, 또는 생분자에 프로브를 고정시켜서 표적 생분자를 임의로 프로브와 혼성하게 한 다음 본 발명에 따른 장치를 이용해서 표적 생분자를 검출할 수도 있다.
생분자 칩에 고정될 생분자가 표적 생분자이건 프로브이건 사용할 수 있는 생분자의 예를 들면 다음과 같다. 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 또는 호르몬이며, 다만, 이 외에도 그 존재 여부가 알려진 임의의 생분자라면 이용할 수 있으며, 본 발명에 따라 검출될 수 있는 생분자가 이에 한정되는 것은 아니다.
기재에 생분자를 고정시키는 방법은 공지의 방법을 사용할 수 있다. 바람직하기로는 생분자가 존재하는 용액 중에 기재를 침지시켜서 생분자가 기재의 슬릿의 소정 영역에 고정되도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 생분자 칩의 슬릿과 수직한 방향에 위치한 광원에서 슬릿에 대해서 수직하게 통과하도록 광을 조사한다.
본 발명에 따른 생분자 검출 장치에 사용할 수 있는 광원은 LED광, 레이저광, 레이저 다이오드, 자연광, 형광, 필라멘트계 전구광, 자외선, 또는 적외선이지만, 이 외에도 생분자를 변성시키지 않고 광의 회절에 의한 값을 계산할 수 있는 광원이라면 어느 것이라도 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 생분자 검출 장치가 사용되는 환경에 따라서 사용 환경의 매질이 물과 같은 액상일 경우에는 광원 대신에 초음파를 이용하는 것도 가능할 것이다.
본 발명에 따른 생분자 검출 장치에서 생분자 칩과 스크린과의 간격은 0.5m이하인 것이 바람직하다. 장치 자체를 소형화하고 휴대하기 용이하게 하기 위해서는 칩과 스크린과의 간격이 좁은 것이 바람직하다. 특히 바람직하기로는 1×10-4m 내지 1×10-1m의 범위 이내이다.
도 3에서 도시한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 광원과 스크린(200)은 생분자 칩(100)을 사이에 두고 반대편에 위치하고 있지만, 제조 공정에 따라서 스크린이 광원과 같은 편에 위치할 수도 있다.
본 발명에 따른 생분자의 검출은 스크린에 투시된 상을 분석하여 값을 계산 함으로써 가능하다. 분석 값의 계산을 용이하도록 하기 위해서 본 발명에 따른 장치는 스크린에 연결되어 투시된 상을 분석하는 분석 시스템을 더 포함할 수 있다.
분석 시스템은 데이타를 입력받는 입력 장치, 생분자에 대한 정보가 저장되어 있는 데이타 베이스, 분석 장치 및 그 결과를 표시하는 표시 장치를 포함하여 구성된다.
이러한 분석 시스템은 컴퓨터 주변장치로서 공급될 수도 있고, 소형화된 단말기로서 공급될 수도 있다. 분석 시스템은 검출 결과를 정확하고 신속하면서도 쉽게 식별할 수 있는 장치로 표시할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 액정 표시장치, 결과물을 출력할 수 있는 프린터, 감광 물질, 조명 램프 또는 결과물을 표시하는 라이트와 같은 표시 장치를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 검출 방법을 이용해서 검출한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
{실시예}
실리콘 웨이퍼로 된 기재를 미지의 표적 생분자가 존재하는 시료 중에 침지시켜서 생분자 칩을 제조하였다. 기재의 슬릿의 간격은 1.03×10-6m이었다. 표적 생분자가 고정된 후 기재의 슬릿의 간격은 1.00×10-6m였다.
이 생분자 칩의 슬릿을 향해서 파장이 5×10-7m인 광을 조사하였다.
생분자 칩과 스크린과의 거리는 0.1m였다.
광을 조사하고 난 후, 스크린에 투시된 상의 위치를 계산하였다. 그 결과, 스크린에 조사된 Ym의 값의 변화는 다음과 같다.
| 상쇄 위치 | 생분자 고정 전(m) | 생분자 고정 후(m) | 차이 |
| Y1 | 0.0485 | 0.0500 | 0.0015 |
| Y2 | 0.0971 | 0.1000 | 0.0029 |
| Y3 | 0.1456 | 0.1500 | 0.0044 |
상기 위치 차이에 의한 값을 상술한 수학식에 의해서 계산한 결과 생분자의 높이는 30nm였다.
이 30nm의 높이를 갖는 생분자를 검색한 결과 이 생분자가 글루코오즈 옥시다아제라는 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 검출 방법을 이용하여 용이하게 표적 생분자를 검출할 수 있었다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 생분자 검출 장치 및 생분자 검출 방법에 따르면, 휴대하기 용이한 소형의 간단한 장치로서 미지의 용액 중에 검출하고자 하는 생분자의 존재를 용이하게 검출할 수 있고, 또한 검출 결과를 신속하고 정확하게 알 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명에 따른 생분자 검출 장치는 간단한 구 성에 의하므로, 양산성을 향상시킬 수 있어서 의료 분야 및 환경 분야에 응용하는데 유용하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
Claims (30)
- 기재 상에 생분자가 고정되는 생분자 칩;상기 생분자 칩에 광을 조사하는 광원; 및상기 광원으로 부터 생분자 칩으로 조사된 광에 의해 상이 형성되는 스크린;을 포함하고,상기 생분자 칩은 상기 생분자가 적어도 그 가장자리의 일부에 고정되고 상기 광원으로 부터 조사된 광이 통과하는 슬릿을 구비한 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 슬릿은 단일 슬릿인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 기재는 광이 투과할 수 없는 불투명한 실리콘 웨이퍼, 유리, 및 플라스틱으로 구성된 그룹 중에서 선택된 재질인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 기재는 불투명막이 처리된 유리인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 슬릿은 그 직경이 1×10-3m이하 인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 슬릿은 그 직경이 1×10-20m 내지 1×10-6m의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 0.5m 이하인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 7항에 있어서,상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 1×10-4m 내지 1×10-1m의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 생분자는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 스크린에 연결되어 상기 스크린에 투시된 상을 분석하는 분석 시스템;을 더 포함하며,상기 분석 시스템은,상기 스크린으로부터 데이타를 입력받는 입력 장치;생분자에 대한 정보를 구비한 데이타 베이스;상기 입력된 데이타와 상기 데이타 베이스의 정보를 분석하는 분석장치; 및,상기 생분자에 대한 정보를 표시하는 표시 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 11항에 있어서,상기 표시 장치는 액정표시장치, 결과물을 출력할 수 있는 프린터, 감광 물질, 조명 램프, 및 결과물을 표시하는 라이트로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광원은 LED광, 레이저광, 레이저 다이오드, 자연광, 형광, 필라멘트계 전구 광, 자외선, 및 적외선으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 고정되는 생분자가 외부로 부터 도입되는 시료와 결합할 수 있는 생분자인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 장치.
- 슬릿이 구비된 기재의 상기 슬릿의 적어도 일부에 생분자를 고정시켜서 생분자 칩을 제조하는 단계;상기 슬릿으로 상기 슬릿에 대해 수직한 방향으로 광을 조사하는 단계;상기 슬릿을 통과한 광에 의해 스크린에 상을 형성하도록 하는 단계; 및상기 형성된 상을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 생분자의 고정은 상기 기재를 생분자를 포함하는 용매 중에 침지시켜서 고정시키는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 슬릿은 단일 슬릿인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 기재는 광이 투과할 수 없는 불투명한 실리콘 웨이퍼, 유리, 및 플라스틱으로 구성된 그룹 중에서 선택된 재질인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 기재는 불투명막이 처리된 유리인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 슬릿은 그 직경이 1×10-3m이하 인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 20항에 있어서,상기 슬릿은 그 직경이 1×10-20m 내지 1×10-6m의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 0.5m 이하인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 22항에 있어서,상기 생분자 칩과 상기 스크린과의 간격은 1×10-4m 내지 1×10-1m의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 생분자는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당 류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬으로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 상의 분석은 상기 스크린에 연결된 분석 시스템에 의해 분석하는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 25항에 있어서,상기 분석 시스템은 액정표시장치, 결과물을 출력할 수 있는 프린터, 감광 물질, 조명 램프, 및 결과물을 표시하는 라이트로 구성된 그룹 중에서 선택되는 표시 장치로 분석 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 광원은 LED광, 레이저광, 레이저 다이오드, 자연광, 형광, 필라멘트계 전구 광, 자외선, 및 적외선으로 구성되는 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 15항에 있어서,상기 고정되는 생분자가 외부로 부터 도입되는 시료와 결합할 수 있는 생분자인 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 생분자 칩을 제조하는 단계 후에 상기 외부로 부터 도입되는 시료를 상기 고정된 생분자에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
- 제 28항에 있어서,상기 외부로 부터 도입되는 시료는 항원, 항체, 뉴클레오티드, 킬레이트 화합물, 효소, 박테리아, 효모, 진균, 바이러스, 박테리아 필리, 박테리아 프라젤러 물질, 핵산, 다당류, 지질, 단백질, 탄수화물, 호르몬 및 상기 고정된 생분자로 구성된 그룹 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생분자 검출 방법.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020066359A (ko) * | 2001-02-09 | 2002-08-16 | 고나미 가부시끼가이샤 | 촬영 게임 장치 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5196350A (en) * | 1991-05-29 | 1993-03-23 | Omnigene, Inc. | Ligand assay using interference modulation |
| WO1993003347A1 (en) * | 1991-07-26 | 1993-02-18 | Cirrus Diagnostics, Inc. | Automated immunoassay analyzer |
| JPH10268265A (ja) * | 1997-03-25 | 1998-10-09 | Sharp Corp | 液晶表示装置 |
| ATE246041T1 (de) * | 1998-02-11 | 2003-08-15 | Univ Houston Office Of Technol | Vorrichtung zur durchführung chemischer und biochemischer reaktionen unter anwendung von photoerzeugten reagenzien |
| EP1372828A4 (en) * | 2001-03-24 | 2008-10-29 | Aviva Biosciences Corp | BIOCHIPS WITH ION TRANSPORTATION STRUCTURES AND USE METHOD |
| DE10142691B4 (de) * | 2001-08-31 | 2006-04-20 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Nachweis biochemischer Reaktionen sowie eine Vorrichtung hierfür |
| US7399445B2 (en) * | 2002-01-11 | 2008-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Chemical sensor |
| US6747643B2 (en) * | 2002-06-03 | 2004-06-08 | Omnigon Technologies Ltd. | Method of detecting, interpreting, recognizing, identifying and comparing n-dimensional shapes, partial shapes, embedded shapes and shape collages using multidimensional attractor tokens |
| US20050095599A1 (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-05 | Pittaro Richard J. | Detection and identification of biopolymers using fluorescence quenching |
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