KR100919820B1 - 광화학 합성 장치 - Google Patents

광화학 합성 장치

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KR100919820B1 KR1020070120900A KR20070120900A KR100919820B1 KR 100919820 B1 KR100919820 B1 KR 100919820B1 KR 1020070120900 A KR1020070120900 A KR 1020070120900A KR 20070120900 A KR20070120900 A KR 20070120900A KR 100919820 B1 KR100919820 B1 KR 100919820B1
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Abstract

광화학 합성 장치를 제공한다. 이 장치는 기판이 로딩되고 원료 물질들을 구성하는 반응 분자들이 공급되는 반응 챔버, 기판 상부에 배치되어 반응광을 제공하는 광원 및 광원과 기판 사이에 배치되어 반응광이 기판으로 투과될 수 있는 영역을 가변적으로 조절하는 투과 영역 제어 장치를 포함한다. 이때, 반응광은 높은 결맞음 정도를 갖는 레이저일 수 있다.

Description

광화학 합성 장치{Photosynthesis Apparatus}
본 발명은 광화학 합성 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2006-S-007-02, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].
최근의 생명 공학 기술의 진보에 따라, 핵산(nucleic acid), 폴리펩티드(polypeptide) 및 탄수화물(carbohydrate)과 같은, 생체 분자들(bio-molecule)을 분석하기 위한 분석 칩들(이하, 생체 분자 분석 칩)이 요구되고 있다. 예를 들면, 유전자 분석 칩은 시료 내의 목적 유전자(target gene)가 존재하는지를 분석하거나 단염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism)의 분석을 위해 사용된다. 이를 위해, 상기 유전자 분석 칩은 목적 유전자(target gene)에 대응되도록 형성된 프로브 유전자(probe gene)를 구비한다.
하지만, 알려진 것처럼, 염기들 사이의 결합은 대응되는 염기 쌍들 사이에서만 가능하기 때문에, 프로브 유전자를 구성하는 염기들의 순서(sequence)은 목적 유전자의 염기 순서에 대응되도록 배열돼야 한다. 이에 따라, 상기 유전자 분석 칩을 제작하기 위해서는, 염기들이 형성되는 영역의 위치를 선택적으로 제어할 수 있는 기술이 요구된다. 마이크로 로봇을 이용한 스폿팅(spotting) 기술, 전기를 이용하는 전자 어드레싱(electronic addressing) 기술 및 빛을 이용하는 광 리소그래피(photolithography) 기술 등은 이러한 기술적 요구를 충족시키기 위해 제안된 방법들이다.
상기 스폿팅 기술은 물질층들이 형성되는 기판 상에서의 위치를 제어하기 위해, 마이크로 로봇, 마이크로 피펫(micropipette) 또는 잉크 젯 노즐 등을 사용한다. 하지만, 이 기술은 기계적인 방법에 기초하기 때문에, 칩의 집적도를 증가시키기 어렵고 복잡한 생화학적 구조를 갖는 시료를 분석하기에는 한계를 갖는다.
상기 전자 어드레싱 기술은 물리화학적 결합 또는 전기화학적 증착을 통해 생체 분자를 소정의 전극에 국소적으로 형성하는 방법이다. 예를 들면, 미국특허번호 제5,605,662호에 개시된 것처럼, 전극 어레이에 인가되는 전압을 제어할 경우, 극성을 갖는 생체 분자(예를 들면, DNA)는 물리화학적 결합을 통해 전압이 인가되는 전극들에 선택적으로 부착될 수 있다. 하지만, 전극 어레이는 작은 크기로 제작되기 어렵고, 하나의 기판 상에 여러 전극 어레이들을 형성하는 것이 어렵기 때문에, 이러한 물리화학적 전자 어드레싱 기술을 통해서는 높은 집적도를 구현하기 어려울 것으로 예상된다. 또한, 전극 주변의 pH를 전기화학적으로 변화시키는 방법이 미국특허번호 제6,090,302호에 개시되고 있지만, 이 방법은 낮은 수율과 낮은 셀 순도의 문제를 갖는다.
한편, 상기 광 리소그래피 기술은 빛이 투과될 수 있는 영역을 정의하는 포토 마스크를 사용하여, 광화학 합성이 일어나는 영역의 위치를 제어하는 기술이다. 상기 광화학 합성을 통한 물질층의 성장은 빛이 조사되는지의 여부에 따라 결정되기 때문에, 염기들이 형성되는 영역들의 위치는 상기 포토 마스크에 의해 결정된다. 하지만, 종래 기술에 따르면, 상기 포토 마스크는 빛이 투과될 수 있는 영역을 정의하기 위해 크롬 등으로 이루어지는 고정된 차광 패턴을 사용하기 때문에, 이 기술에서는, 사용되는 염기의 종류가 바뀔 때마다 상기 포토 마스크를 변경하는 것이 요구된다. 이에 따라, 이 방법에 기초하여 유전자 분석 칩을 제작하기 위해서는, 대략 수십 내지 수 백장의 포토마스크들이 필요하다. 이에 더하여, 상기 포토 마스크는 그 구조의 변경이 불가능하기 때문에, 새로운 분석 칩을 제조하기 위해서는 수십 내지 수백장의 포토마스크들이 새로 제작돼야 한다. 이런 이유에서, 포토 마스크를 사용하는 종래의 광 리소그래피 기술을 통해서는, 저렴한 비용으로 생체 분자 분석 칩(특히, 유전자 분석 칩)을 제작하기 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 광화학 합성이 일어나는 영역들의 위치를 정밀하게 한정할 수 있는 광화학 합성 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 광화학 합성이 일어나는 영역들의 위치를 용이하게 변경할 수 있는 광화학 합성 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 저렴한 비용으로 광화학 합성이 일어나는 영역들의 위치를 결정할 수 있는 광화학 합성 장치를 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료 물질을 기판의 소정 영역에 선택적으로 형성할 수 있는 광화학 합성 장치를 제공한다. 구체적으로, 이 장치는 상기 기판이 로딩되고 상기 원료 물질들을 구성하는 반응 분자들이 공급되는 반응 챔버, 상기 기판 상부에 배치되어 반응광을 제공하는 광원, 및 상기 광원과 상기 기판 사이에 배치되어 상기 반응광이 상기 기판으로 투과될 수 있는 영역을 가변적으로 조절하는 투과 영역 제어 장치(device for controlling transmitting region)를 포함한다. 이때, 상기 반응광은 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 갖는 레이저이다.
본 발명에 따르면, 상기 반응광은 상기 원료 물질의 상기 기판으로의 부착을 유도하는 파장을 갖는다. 또한, 상기 원료 물질은 유전자 발현 진단(gene expression) 및 단일염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism) 분석을 위한 DNA 모노머들 및 엑티베이터(activator) 용액, 단백질 합성을 위한 아미노산들 및 단백질들, 폴리머 합성을 단위체들(monomers) 및 중합체들(polymers), 그리고 세정액(cleaning solution) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 원료 물질은 상기 반응광에 의해 광탈착(photo-deprotection)될 수 있는 보호기를 가질 수 있다.
상기 투과 영역 제어 장치는 2차원적으로 배열된 투과영역들을 구비하되, 상기 투과영역들의 광투과도(Transmittance)는 전기적 신호에 응답하여 제어된다. 예를 들면, 상기 투과 영역 제어 장치는 액정층의 광투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 이용하는 액정 표시 장치일 수 있다. 이 경우, 상기 액정 표시 장치는 2차원적으로 배열된 화소들, 상기 화소들의 광투과도를 제어하는 동작 전압을 생성하는 화소 제어부 및 상기 화소들에 연결되어 상기 화소들에 상기 동작 전압을 전달하는 배선들을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원료 물질은 DNA 모노머들 중의 적어도 한가지를 포함할 수 있으며, 상기 반응광은 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 갖는 자외선 대역의 레이저일 수 있다. 이 경우, 상기 동작 전압은 상기 자외선 대역의 레이저에 의한 상기 액정층의 손상을 예방할 수 있는 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 동작 전압은 상기 액정층이 완전 투과 모드 및 완전 차단 모드에서 동작하도록 선택될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투과 영역 제어 장치는 좁은(예를 들면, 대략 0도 내지 45도) 시야각을 갖도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 시야각은 대략 0도 내지 10도일 수 있다.
한편, 상기 광원과 상기 기판 사이에는 상기 반응광의 진행 방향, 세기 및 상기 기판으로의 입사 각도 중의 적어도 하나를 제어하는 반응광 제어부가 더 배치될 수 있다. 이때, 상기 반응광 제어부는 상기 반응광이 상기 기판의 상부면에 실질적으로 수직하게 입사되는 평행광을 형성하도록 구성될 수 있다.
상술한 기술적 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명은 원료 물질을 기판의 소정 영역에 선택적으로 형성하기 위한 광화학 합성 장치를 제공한다. 이 장치는 반응광을 생성하는 적어도 하나의 광원, 복수개의 기판들이 각각 로딩되는 복수개의 반응 챔버들, 상기 기판들로 상기 반응광을 가이드하는 반응광 제어부, 및 상기 반응광 제어부와 상기 기판 사이에 배치되어 상기 반응광이 상기 기판으로 투과될 수 있는 영역을 가변적으로 조절하는 투과 영역 제어 장치를 포함한다. 이때, 상기 반응광 제어부는, 상기 반응광이 복수의 기판들로 제공되도록, 상기 반응광을 분할하는 광분배기들(beam splitter)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응광 제어부는, 입사광을 이에 평행한 방향 및 이에 수직한 방향으로 각각 진행하는 투과광 및 반사광으로 분할하는, 복수개의 하프 미러들(또는 일부투과 반사경)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 하프 미러들은 상기 광원 또는 다른 하프 미러로부터 전송되는 상기 투과광 또는 상기 반사광을 상기 기판 또는 또 다른 하프 미러로 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 반응광 제어부는 상기 기판들로 입사되는 상기 반응광의 세기가 실질적으로 같아지도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 광분배기들은 상기 기판들 각각에 대응되어 배치되고, 적어도 하나의 상기 기판과 이에 대응되는 광분배기 사이에는 적어도 하나의 감쇠기(attenuator)가 배치될 수 있다. 이때, 상기 감쇠기는 상기 기판으로 입사되는 상기 반응광의 진행 경로 상에 배치되는 상기 광분배기의 수가 많을수록 낮은 감쇠률을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 반응광 제어부는, 상기 반응광과 상기 기판들 사이에, 소정의 순서로 상기 기판들에 입사되는 제 1 반응광 경로 및 상기 순서의 역순으로 상기 기판들에 입사되는 제 2 반응광 경로를 형성하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 반응광은 상기 원료 물질의 상기 기판으로의 부착을 유도하는 파장을 가지면서, 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 갖는 레이저일 수 있다. 또한, 상기 원료 물질은 유전자 발현 진단(gene expression) 및 단일염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism) 분석을 위한 DNA 모노머들 및 엑티베이터(activator) 용액, 단백질 합성을 위한 아미노산들 및 단백질들, 폴리머 합성을 단위체들(monomers) 및 중합체들(polymers), 그리고 세정액(cleaning solution) 중의 적어도 하나일 수 있으며, 상기 원료 물질은 상기 반응광에 의해 광탈착(photo-deprotection)될 수 있는 보호기를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 투과 영역 제어 장치는 2차원적으로 배열된 투과영역들을 구비하되, 상기 투과영역들의 광투과도(Transmittance)는 전기적 신호에 응답하여 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 투과 영역 제어 장치는 액정층의 광투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 이용하는 액정 표시 장치일 수 있다. 이때, 상기 액정 표시 장치는 2차원적으로 배열된 화소들 및 상기 화소들의 광투과도를 제어하는 동작 전압을 생성하는 화소 제어부를 구비하며, 상기 화소 제어부는 화소들의 위치 및 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 원료 물질의 종류에 따라 상기 화소들의 광투과도를 조절한다. 이를 통해, 상기 원료 물질은 상기 기판 상에 서로 다른 적층 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 원료 물질은 DNA 모노머들 중의 적어도 한가지를 포함하고, 상기 반응광은 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 갖는 자외선 대역의 레이저일 수 있다. 이때, 상기 동작 전압은 상기 자외선 대역의 레이저에 의한 상기 액정 표시 장치의 손상을 예방할 수 있는 범위에서 선택되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 동작 전압은 상기 액정층이 완전 투과 모드 및 완전 차단 모드에서 동작하도록 선택될 수 있다.
한편, 상기 반응광 제어부는 상기 반응광이 상기 기판들의 상부면에 실질적으로 같은 세기를 가지면서 실질적으로 수직하게 입사되는 평행광을 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반응광이 투과될 수 있는 영역들의 위치를 가변적으로 제어하는 투과 영역 제어 장치가 제공된다. 액정 표시 장치가 상기 투과 영역 제어 장치로 사용될 수 있다. 본 발명에 따르면, 반응광이 투과될 수 있는 영역들의 위치는 액정 표시 장치의 완전 차단 모드 및 완전 투과 모드를 사용하여 제어된다.
또한, 본 발명에 따른 광화학 합성 장치는 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 갖는 레이저를 광원으로 사용한다. 레이저의 이러한 높은 결맞음 정도는 상기 투과 영역 제어 장치에 의해 정의되는 투과 영역이, 실질적인 면적 변화없이, 기판 상으로 전사되도록 만들기 때문에, 상기 투과 영역 제어 장치를 통과하면서 발생할 수 있는 반응광의 단면적 변화는 감소될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명에 따르면, 상기 투과 영역 제어 장치는 좁은 시야각을 갖기 때문에, 상기 반응광의 단면적 변화를 줄일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 반응광을 제어하는 반응광 제어부는 광 분배기들을 구비한다. 광화학 합성은 이러한 광분배기들의 사용을 통해 복수개의 반응 챔버들에서 동시에 수행될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 광화학 합성 장치는 높은 생산성을 가질 수 있다. 이때, 상기 투과 영역 제어 장치를 통해 독립적으로 투과 영역을 제어할 수 있기 때문에, 각각의 반응 챔버들에서는 서로 다른 제품을 생산하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광화학 합성 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 액정 표시 장치를 투과 영역 제어 장치로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 광화학 합성 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광화학 합성 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 반응광 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광화학 합성 장치들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 광화학 합성 장치를 사용하여 제작된 유전자 진단 칩들을 촬영한 사진들이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 또한, 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막을 다른 영역 또는 막과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광화학 합성을 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 이 실시예에 따른 광화학 합성을 위한 장치(100)는 광원(150), 반응 챔버(110), 상기 반응 챔버(110) 및 상기 광원(150) 사이에 배치되는 기판(120), 그리고 상기 기판(120)과 상기 광원(150) 사이에 배치되는 투과 영역 제어 장치(130)를 포함한다.
상기 기판(120)은 상기 반응 챔버(110) 상에 로딩되고, 상기 반응 챔버(110)로는 광화학 합성을 위한 원료 물질들(115)이 공급된다. 이를 위해, 상기 반응 챔버(110)에는 상기 원료 물질들(115)의 유입 및 유출을 위한 배관들(도시하지 않음)이 연결되고, 상기 배관들은 상기 원료 물질들(115)이 저장된 용기(도시하지 않음) 및 사용된 원료 물질들이 전달되는 회수 용기 또는 다른 반응 챔버로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 광화학 합성을 위한 장치(100)는 유전자 발현 또는 단일염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism) 분석을 위한 칩들의 제조를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 원료 물질(115)은 DNA 모노머들, 엑티베이터(activator) 용액, 및 세정액(cleaning solution) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 DNA 모노머들의 5' 곁가지에는, 빛에 의한 선택적 합성을 위해, 광탈착 특성을 갖는 NPPOC[2-(2-nitrophenyle)-ethoxycarbony], MeNPOC[((alpha-methyl-2-nitropipheronyl)-oxy)carbonyl] 보호기 분자(protecting molecule)가 부착될 수 있다. 상기 보호기 분자가 상기 반응광(155)에 의해 탈착되지 않을 경우, 해당 DNA 모노머는 다른 DNA 모노머와 결합(couple)되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 광화학 합성을 위한 장치(100)는 단백질 또는 폴리머를 선택적으로 합성하기 위한 방법으로도 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 원료 물질(115)은 단백질 합성을 위한 아미노산들 및 단백질들 또는 폴리머 합성을 위한 단위체들(monomers) 및 중합체들(polymers)을 포함할 수 있다. 한편, 상술한 원료 물질들(115)은 본 발명이 적용될 수 있는 기술 분야를 개략적으로 설명하기 위해 예시되었지만, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 원료 물질들의 종류에 한정되지는 않으며, 광화학 합성에 기초한 다양한 기술 분야들에 적용될 수 있다.
상기 광원(150)은 소정 파장의 빛을 생성하도록 구성되며, 상기 광원(150)에서 생성되는 빛(155)(이하, 반응광)은 상기 원료 물질들(115)이 상기 기판(120)의 하부면에 부착되는 결합 반응을 위한 반응 에너지를 제공한다. 이를 위해, 상기 광원(150)은 소정의 임계 주파수(critical frequency)보다 큰 주파수를 갖거나 소정의 임계 세기(critical intensity)보다 큰 세기의 반응광(155)을 생성할 수 있도록 구성된다. 이에 더하여, 본 발명에 따르면, 상기 원료 물질의 결합 반응이 일어나는 영역을 정밀하게 한정하기 위해, 상기 광원(150)은 상기 반응광(155)이 높은 결맞음 정도(degree of coherence)를 가질 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 상기 반응광(155)은 자외선 대역의 파장(구체적으로는 310nm 내지 370nm의 파장)을 갖는 레이저일 수 있다. 하지만, 상기 반응광(155)의 파장 및 세기는 사용되는 원료 물질(115)의 종류에 따라 선택될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 본 발명에 따른 광화학 합성 장치(100)는 상기 반응광(155)이 상기 투광 영역 제어 장치(130)보다 크거나 같은 면적을 가지고 상기 투광 영역 제어 장치(130)로 입사되도록 구성된다.
상기 투과 영역 제어 장치(130)는 상기 반응광(155)의 투과 가능 영역을 결정한다. 즉, 상기 기판(120) 상에 상기 반응광(155)이 도달할 수 있는 영역은 상기 투과 영역 제어 장치(130)에 의해 결정된다. 상술한 것처럼, 광화학 합성에 있어서, 상기 원료 물질(115)과 상기 기판(120) 사이의 결합 반응은 상기 반응광(155)이 조사되는가에 따라 결정되기 때문에, 상기 반응광(155)의 투과 영역을 결정하는 상기 투과 영역 제어 장치(130)는 광화학 합성이 일어나는 영역의 위치를 결정한다. 다시 말해, 광화학 합성을 통해 성장되는 물질층(200)의 평면적 위치는 상기 투과 영역 제어 장치(130)에 의해 결정되고, 그 수직적 구조는 상기 공급되는 원료 물질(115)을 변경함으로써 결정될 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 투과 영역 제어 장치(130)는 상기 투과 영역을 사용자의 필요에 따라 변경할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 상기 투과 영역 제어 장치(130)는 2차원적으로 배열된 투과 영역들을 구비하며, 상기 투과 영역들 각각의 광투과도(Transmittance)는 전기적으로 제어된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투과 영역 제어 장치(130)는 인가 전압에 의해 광투과도가 제어되는 액정층을 구비하는 액정 표시 장치일 수 있다.
종래의 포토 마스크 역시 패터닝된 크롬 패턴들을 구비함으로써 상기 반응광(155)이 투과될 수 있는 영역을 결정하지만, 투과 영역의 자유로운 변경은 포토 마스크를 통해 구현될 수 없었다. 이에 따라, 종래에는 합성되는 물질층이 서로 다른 분자 구조를 갖도록 만들기 위해, 공급되는 원료 물질의 종류에 따라 포토 마스크를 변경하는 것이 필요했다. 이와 달리, 본 발명에 따른 투과 영역 제어 장치(130)는 상술한 것처럼 사용자의 필요에 따라 투과 영역을 가변적으로 제어할 수 있기 때문에, 이러한 포토 마스크의 교체 없이 광화학 합성이 일어나는 영역의 위치를 제어할 수 있다.
도 2는 액정 표시 장치를 상기 투과 영역 제어 장치로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 광화학 합성을 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다. 아래에서는, 설명의 간결함을 위해, 유전자 발현 또는 단일염기 다형성 분석을 위한 칩의 제조를 위한 광화학 합성 장치를 예로 들어 설명한다. 하지만, 도 1을 참조하여 설명된 것처럼, 본 발명에 따른 광화학 합성 장치는 이에 한정되지 않고 광화학 합성 메커니즘에 기초하는 다양한 기술 분야에서 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 이 실시예에 따른 투과 영역 제어 장치(130)는 2차원적으로 배열되면서 전기적 신호에 응답하여 광투과도가 제어되는 화소들(PX) 및 상기 화소들(PX)의 광투과도를 제어하는 동작 전압을 생성하는 화소 제어부(도시하지 않음)를 구비하는 액정 표시 장치(140)일 수 있다.
상기 DNA 모노머의 보호기는 높은 투과도를 갖는 화소(PX(ON)) 아래의 영역들(201, 202, 204)에서는 상기 반응광(155)에 의한 탈착되고, 상기 반응광(155)의 투과가 차단된 화소(PX(OFF)) 아래의 영역들(203)에서는 탈착되지 않는다. 이에 따라, 상기 원료 물질(115)에 포함된 DNA 모노머는, 도시된 것처럼, 높은 투과도를 갖는 화소(PX(ON)) 아래의 영역들(201, 202, 204)에서만 선택적으로 성장될 수 있다.
상기 액정 표시 장치(140)는 편광판들(132, 138) 및 이들 사이에 개재된 액정층(134)을 구비하며, 상기 액정층(134)의 광투과도를 제어하기 위해 상기 화소들(PX) 각각에 배치되는 구동 소자(도시하지 않음) 및 상기 구동 소자들을 연결하는 배선들(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 이에 더하여, 상기 액정층(134)의 상부 및 하부에는 각각, 액정의 배열을 제어하기 위한, 배향막들(도시하지 않음)이 더 배치될 수 있으며, 상기 액정층(134)의 상부 또는 하부에는 상기 화소들(PX)을 정의하는 차광 패턴들(136)이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 액정 표시 장치(140)는 상기 반응광(155)에 의한 상기 액정층(134) 및 상기 편광판들(132, 138)의 열화를 예방할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 상기 액정 표시 장치(140)는 상기 반응광(155)에 의한 열적 스트레스를 줄이기 위한 온도 조절 장치(도시하지 않음)를 더 구비할 수 있다. 상기 온도 조절 장치는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용하는 냉각 장치일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 화소 제어부는 상기 반응광(155)에 의한 상기 액정층(134)의 열화를 방지할 수 있는 동작 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 본 발명자들이 실시한 실험에 따르면, 완전 차단 모드 및 완전 투과 모드를 구현하는 동작 전압이 상기 액정층에 인가될 경우, 상기 액정층의 실질적인 열화없이 상기 반응광(155)의 투과도를 제어할 수 있는 것으로 확인되었다. 구체적으로, 이 실험은 편광판들이 제거된 액정표시장치들에 350nm 파장의 자외선을 160mW/cm2의 단위 면적당 복사선속(radiant flux per unit area)의 조건으로 조사하고, 상기 자외선이 조사된 액정표시장치에 상기 편광판들을 다시 부착한 후, 자외선-가시광선 분광광도계(Ultraviolet-Visible spectrophotometer)를 사용하여 자외선에 조사된 액정표시장치들의 전압-투과도 특성을 측정하였다. 각각의 액정표시장치들에 자외선을 조사한 시간을 2분, 8분 및 80분이었다.
실험 결과에 따르면, 대략 2.5~3V의 전압 조건의 범위(이하, 완전 차단 모드)에서는, 상기 액정표시장치의 투과도는 대략 0이었으며, 자외선이 조사된 시간 및 이 범위 내에서의 전압 변화에 무관하였다. 또한, 대략 0~1.5V의 전압 조건(이하, 완전 투과 모드)에서는, 상기 투과도가 초기 대략 0.5에서 대략 0.35로 감소하였지만 시간이 경과함에 따라 대략 0.42로 복원되었으며, 이 범위 내에서의 전압 변화에 무관하였다. 이와 달리, 1.5~2.5V의 전압 조건의 범위(이하, 그레이 스케일 모드)에서는, 상기 투과도는 급격하게 변하였을 뿐만 아니라 특히 인가 전압에 크게 민감하게 변하였다.
다양한 색상을 구현하는 통상적인 액정표시장치의 목적을 위해서는, 상기 그레이 스케일 모드의 안정성은 충족돼야 하는 중요한 기술적 요건이다. 하지만, 광화학 합성 반응은 상기 반응광(155)이 상기 기판(120)에 조사되는지의 여부에 의해 결정되기 때문에, 이를 위한 상기 액정표시장치(140)는 상기 반응광(155)을 완전히 차단할 수 있는 전압 조건 및 상기 반응광(155)이 안정적으로 투과될 수 있는 전압 조건을 가질 수 있으면 충분하다. 이런 점에서, 광화학 합성 기술에서는 중요한 기술적 요건은 상기 그레이 스케일 모드의 안정성이 아니라 상기 완전차단모드의 안정성이다. 상술한 발명자들의 실험결과는 액정표시장치가 이러한 기술적 요구를 충족시킬 수 있음을 증명한다.
한편, 상기 그레이 스케일 모드에서의 투과도는 상술한 것처럼 자외선 조사 시간 및 인가 전압에 민감하기 때문에, 상기 기판(120)으로 조사되는 광의 세기를 안정적으로 조절하기 어렵다. 이에 비해, 상기 완전투과모드의 경우, 상술한 것처럼 인가전압 및 자외선 조사 시간에 크게 영향을 받지 않기 때문에, 상기 반응광의 세기를 안정적으로 조절하는 것이 가능하다. 이런 점에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 액정 표시 장치는 상기 완전차단모드 및 상기 완전투과모드를 구현하는 동작 전압의 조건들에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 완전차단모드 및 상기 완전투과모드를 위한 동작 전압의 범위는 사용되는 액정 물질의 종류 및 구조, 사용되는 액정 표시 장치의 구조 등에 의해 변경될 수 있음은 자명하다.
이에 더하여, 통상적인 액정 표시 장치의 기술 분야에서는, 넓은 시야각을 확보하기 위한 다양한 기술들이 제안되었다. 하지만, 넓은 시야각은 상기 투과 영역의 공간적 한정(spatial confinement)를 어렵게 만들기 때문에, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는 좁은(예를 들면, 대략 0도 내지 대략 45도의) 시야각을 갖도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 시야각은 대략 0도 내지 10도일 수 있다. 이런 점에서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 동작 방법에서는 통상적인 액정표시장치와 동일하지만, 그 구조에서는 통상적인 액정표시장치와 구별된다. 이런 점에서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 상기 액정층(134) 및 상기 배향막의 종류 및 구조는 좁은 시야각 특성을 구현할 수 있도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광화학 합성을 위한 장치를 설명하기 위한 도면이다. 이 실시예는 반응광 제어부의 추가를 제외하면, 앞서 설명한 실시예와 유사하다. 따라서, 간결함을 위해, 중복되는 내용에 대한 설명은 생략한다.
도 3을 참조하면, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 광원(150) 및 상기 투과 영역 제어 장치(130)사이에 배치되어, 상기 반응광(155)의 광학적 특성 및 경로를 제어할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 반응광(155)의 진행 방향, 세기 및 상기 기판(120)으로의 입사 각도 중의 적어도 하나를 제어하도록 구성될 수 있다. 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 거울, 감쇄기, 프리즘, 회절 격자 및 광분배기 등과 같은 다양한 광학적 부품들 중의 적어도 하나가 이러한 목적을 구현하기 위해 사용될 수 있다.
분석 칩의 신뢰성 증진을 위해서는, 서로 다른 적층 구조를 갖는 상기 물질층들(200)은 각각의 분석 영역들 내에 국소적으로 형성되는 것이 요구된다. 이를 위해, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 광원(150)에서 생성된 상기 반응광(155)이 상기 기판(120)의 상부면에 실질적으로 수직하게 입사되도록 구성될 수 있다. 상기 반응광(155)이 상기 기판(120)으로 수직하게 입사될 경우, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 물질층(200)이 형성되는 영역의 면적(A2)은 해당 화소(PX)의 면적(A1)과 실질적으로 동일해지기 때문에, 상술한 물질층(200)의 국소적 형성의 요구를 충족시킬 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 광원(150)에서 생성된 반응광(155)의 단면적을 넓히는 오목 렌즈(161) 및 상기 넓혀진 반응광(156)을 평행광(157)으로 만드는 볼록 렌즈(162)를 구비할 수 있다. 이때, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 반응광(155)의 진행 경로를 변경하는 적어도 하나의 거울(163)을 더 포함할 수 있다.
한편, 각각의 분석 영역들 사이의 간격이 충분히 클 경우, 상기 반응광(155)의 입사각에 대한 요건은 완화될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 물질층(200)이 형성되는 영역의 면적은 해당 화소의 면적보다 작아질 수도 있다. 이를 위해서는 상기 반응광 제어부(160)는 상기 반응광(155)이 진행함에 따라 좁아지는 단면적을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 반응광(155)의 입사각과 관련된 기술적 요건들은 상기 반응광 제어부(160)를 구성하는 광학적 부품들의 구성 및 배치를 조절함으로써 달성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 광화학 합성을 위한 장치들을 설명하기 위한 도면들이다. 이 실시예는 복수개의 반응 챔버들에서 동시에 광화학 합성을 진행할 수 있도록 구성되며, 광원, 반응 챔버들 및 투과 영역 제어 장치들은 앞서 설명한 실시예의 그것들과 동일할 수 있다. 따라서, 간결함을 위해, 중복되는 내용들에 대한 설명은 생략한다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 이들 실시예들에 따른 광화학 합성을 위한 장치(300)는 반응광(155)을 생성하는 적어도 하나의 광원(150), 원료 물질들(도 1의 115)이 유입/유출되는 복수개의 반응 챔버들(110a, 110b, 110c, 110d) 및 상기 광원(150)과 상기 반응 챔버들(110a~110d) 사이에 배치되는 복수개의 기판들(120a, 120b, 120c, 120d)을 구비한다. 이때, 상기 기판들(120a~120d)은 상기 반응 챔버(110a~110d)로 공급되는 원료 물질과 접촉할 수 있도록, 상기 반응 챔버들(110a~110d) 각각의 상부에 하나씩 로딩된다. 이에 더하여, 상기 광원(150)과 상기 기판들(120a~120d) 사이에는 반응광 제어부(160)가 배치되고, 상기 반응광 제어부(160) 및 상기 기판들(120a~120d) 사이에는 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)이 배치된다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 반응광 제어부(160)는 입사되는 반응광(155)을 서로 다른 방향으로 진행하는 빔들로 분할하는 광 분배기들(310a, 310b, 310c, 310d)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 상기 광 분배기들(310a~310d)은 입사광(IL)을 각각 반사광(RL) 및 투과광(TL)으로 분할하는 하프 미러(half mirror)일 수 있다. 소정의 광분배기(예를 들면, 310a)를 통과한 반사광(RL) 또는 투과광(TL)은 다른 광분배기(예를 들면, 310b)로 입사되어, 다시 반사광(RL) 및 투과광(TL)으로 분할된다. 상기 반사광(RL) 또는 상기 투과광(TL) 중의 하나는 대응되는 투과 영역 제어 장치들(130a~130d) 중의 하나로 입사된다. 편의상, 도면에는 반사광(RL)이 기판으로 입사되는 실시예들 만이 도시되었지만, 상기 반응광 제어부(160)은 상기 투과광(TL)이 기판으로 입사되도록 구성될 수 있음은 자명하다.
본 발명의 이러한 구성에 따르면, 하나의 반응광(155)을 사용하여, 복수개의 반응 챔버들(110a~110d)에서 동시에 광화학 합성을 진행할 수 있기 때문에, 제품 제작의 생산성이 향상될 수 있다. 이에 더하여, 도 5b 및 도 5d에 도시된 것처럼, 상기 원료 물질들의 유입/유출을 위한 배관(105)이 상기 반응 챔버들(110a~110d)을 연결하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 원료 물질의 불필요한 소모를 줄일 수 있기 때문에, 제품 생산을 위한 비용을 줄일 수 있다. 하지만, 상기 반응챔버들(110a~110d) 각각에는, 도 5a 및 도 5c에 도시된 것처럼, 상기 원료 물질들의 유입을 위한 배관(105a) 및 유출을 위한 배관(105b)이 독립적으로 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)로 입사되는 빛의 광학적 특성을 균일하게 만들도록 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 5b에 도시된 것처럼, 상기 광 분배기들(310a~310d)과 이에 대응되는 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d) 사이에는 입사된 빛의 세기를 줄일 수 있는 감쇠기들(attenuators)(350a, 350b, 350c, 350d)이 배치될 수 있다. 상기 감쇠기(350a~350d)는 이에 입사되는 반응광의 진행 경로 상에 배치되는 광분배기들의 수가 많을수록 낮은 감쇠률을 갖는 것이 바람직하다. 상기 감쇠기(350a~350d)의 감쇠률을 조절할 경우, 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)로 입사되는 빛의 세기는 위치에 관계없이 균일해질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 5c에 도시된 것처럼, 상기 반응광 제어부(160)는 상기 반응광(155)을 반대 방향으로 진행하는 제 1 반응광(155a) 및 제 2 반응광(155b)으로 분할하는 제 1 광분배기(331) 및 상기 제 2 반응광(155b)의 진행 경로를 변경하는 거울(332)을 구비할 수 있다. 이때, 상기 제 2 반응광(155b)은 또다른 광분배기들(320a~320d)에 의해 분할되어 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)로 입사된다. 이때, 상기 제 1 반응광(155a) 및 상기 제 2 반응광(155b)의 진행 경로들이 서로 반대가 되도록 구성될 경우, 임의의 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)로 입사되는 빛의 세기는 실질적으로 동일해진다. 왜냐하면, 이러한 구성에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 반응광들(155a, 155b)의 경로 상에 배치된 광분배기들(310a~310d, 320a~320d)의 수의 합은 상기 투과 영역 제어 장치의 위치에 관계없이 같기 때문이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 도 5d에 도시된 것처럼, 상기 광화학 합성 장치(300)는 제 1 반응광(155a)을 생성하는 제 1 광원(151) 및 제 2 반응광(155b)을 생성하는 제 2 광원(152)을 구비할 수 있다. 상기 광원의 수는 2개 이상일 수 있으며, 각각의 광원들로부터 생성되는 반응광들은 동일한 광학적 특성을 가질 수 있다.
이때, 상기 반응광 제어부(160)는 도 5c를 참조하여 설명한 것처럼 상기 제 1 및 제 2 반응광들(155a, 155b)이 서로 반대 방향으로 진행하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상술한 것처럼, 상기 제 1 및 제 2 반응광들(155a, 155b)의 경로 상에 배치된 광분배기들(310a~310d, 320a~320d)의 수의 합은 상기 투과 영역 제어 장치의 위치에 관계없이 같기 때문에, 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d)로 입사되는 빛의 세기는 실질적으로 동일해질 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 광 분배기들(310a~310d, 320a~320d) 또는 상기 감쇠기들(350a~350d)과 상기 투과 영역 제어 장치들(130a~130d) 사이에는, 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 거울, 감쇄기, 프리즘, 회절 격자 및 광분배기 등과 같은 다양한 광학적 부품들 중의 적어도 하나가 배치될 수 있다. 이러한 광학적 부품들은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것처럼, 상기 반응광(155)의 진행 방향, 세기 및 상기 기판(120)으로의 입사 각도 중의 적어도 하나를 제어할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 광화학 합성 장치를 사용하여 제작된 유전자 진단 칩들을 촬영한 사진들이다.
보다 구체적으로, 도 6a는 상술한 광화학 합성 장치를 사용하여 기판 상에 DNA 모노머(구체적으로는, 티민(dT))를 형성한 DNA 마이크로 어레이를 촬영한 사진이다. 합성에 사용된 투과 영역 제어 장치(130)는 액정표시장치였으며, 완전 차단 모드 및 완전 투과 모드의 두 가지 방식으로 각 영역의 투과도 차이를 구현하였다. 형성된 티민(dT) 분자들은 촬영을 위해 Cy3 형광 분자를 이용하여 표식(labeling)되었으며, DNA 모노머는 18um, 36um, 54um 및 98um의 직경을 갖도록 형성되었다.
도 6b는 인간 유두종 바이러스(human papilloma virus) 중 Type 16의 프로브 유전자(probe DNA)를 본 발명의 광화학 합성 장치를 사용하여 합성한 후, 실제 환자의 자궁 경부에서 채취한 바이러스와 혼성화(hybridization)한 결과를 스캐너로 촬영한 사진이다. 완전 일치 어레이(perfect match array)(PM)에는 인간 유두종 바이러스 중 Type 16의 프로브 유전자(CAT TAT GTG C TG CCA TAT CTA TTTT: 25mer)가 합성되었고, 불일치 어레이(mismatch array)(MM)에는 도시된 것처럼 하나의 불일치 유전자(1 base mismatch DNA)(CAT TAT GTG A TG CCA TAT CTA TTTT: 25mer)가 합성되었다. 도 6b로부터 알 수 있는 것처럼, 혼성화는 완전 일치 어레이(PM)에서만 일어나고 불일치 어레이(MM)에서는 일어나지 않았다.
도 6c는 각각의 분석 영역(즉, 스팟(spot))의 크기를 도 6b에 도시된 것보다 작게 만든 마이크로 어레이로부터 얻어진 결과를 촬영한 사진이다. 완전 일치 어레이(PM) 및 불일치 어레이(MM)를 제외한 영역은 상기 투과 영역 제어 장치(130)로 사용된 액정 표시 장치의 화소들이 합성 동안 한번도 턴온되지 않았던 배경 영역(background region)이다. 측정된 광자(photon)의 수는 완전 일치 어레이(PM), 불일치 어레이(MM) 및 배경 영역(background region)에서 각각 635, 200 및 180였다. 완전 일치 어레이(PM) 및 불일치 어레이(MM) 사이의 이러한 큰 차이는 본 발명을 통해 제작되는 유전자 분석 칩이 유효하게 동작함을 보여준다. 또한, 불일치 어레이(MM) 및 배경 영역 사이의 광자 수에서의 작은 차이는 사용된 액정 표시 장치가 상기 반응광(155)을 유효하게 차단할 수 있음을 보여준다.

Claims (25)

  1. 원료 물질을 기판의 소정 영역에 선택적으로 형성하기 위한 광화학 합성 장치에 있어서,
    상기 기판이 로딩되고, 상기 원료 물질들을 구성하는 반응 분자들이 공급되는 반응 챔버;
    상기 기판 상부에 배치되어, 반응광을 제공하는 광원; 및
    상기 광원과 상기 기판 사이에 배치되어, 상기 반응광이 상기 기판으로 투과될 수 있는 영역을 가변적으로 조절하는 투과 영역 제어 장치(device for controlling transmitting region)를 포함하되,
    상기 반응광은 레이저인 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응광은 상기 원료 물질의 상기 기판으로의 부착을 유도하는 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 유전자 발현 진단(gene expression) 및 단일염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism) 분석을 위한 DNA 모노머들 및 엑티베이터(activator) 용액, 단백질 합성을 위한 아미노산들 및 단백질들, 폴리머 합성을 위한 단위체들(monomers) 및 중합체들(polymers), 그리고 세정액(cleaning solution) 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 상기 반응광에 의한 광탈착(photo-deprotection)될 수 있는 보호기를 갖는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과 영역 제어 장치는 2차원적으로 배열된 투과영역들을 구비하되, 상기 투과영역들의 광투과도(Transmittance)는 전기적 신호에 응답하여 제어되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과 영역 제어 장치는 액정층의 광투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 이용하는 액정 표시 장치이고,
    상기 액정 표시 장치는
    2차원적으로 배열된 화소들;
    상기 화소들의 광투과도를 제어하는 동작 전압을 생성하는 화소 제어부; 및
    상기 화소들에 연결되어, 상기 화소들에 상기 동작 전압을 전달하는 배선들을 구비하는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 DNA 모노머들 중의 적어도 한가지를 포함하고,
    상기 반응광은 자외선 대역의 레이저이되,
    상기 동작 전압은 상기 자외선 대역의 레이저에 의한 상기 액정 표시 장치의 손상을 예방할 수 있는 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 동작 전압은 상기 액정층이 완전 투과 모드 및 완전 차단 모드에서 동작하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과 영역 제어 장치는 0도 내지 10도의 시야각을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 기판 사이에 배치되어, 상기 반응광의 진행 방향, 세기 및 상기 기판으로의 입사 각도 중의 적어도 하나를 제어하는 반응광 제어부를 더 포함하는 광화학 합성 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응광 제어부는 상기 반응광이 상기 기판의 상부면에 수직하게 입사되는 평행광을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  12. 원료 물질을 기판의 소정 영역에 선택적으로 형성하기 위한 광화학 합성 장치에 있어서,
    반응광을 생성하는 적어도 하나의 광원;
    복수개의 기판들이 각각 로딩되는 복수개의 반응 챔버들;
    상기 기판들로 상기 반응광을 가이드하는 반응광 제어부; 및
    상기 반응광 제어부와 상기 기판 사이에 배치되어, 상기 반응광이 상기 기판으로 투과될 수 있는 영역을 가변적으로 조절하는 투과 영역 제어 장치를 포함하되,
    상기 반응광 제어부는, 상기 반응광이 복수의 기판들로 제공되도록, 상기 반응광을 분할하는 광분배기들(beam splitter)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응광 제어부는, 입사광을 이에 평행한 방향 및 이에 수직한 방향으로 각각 진행하는 투과광 및 반사광으로 분할하는, 복수개의 하프 미러들을 포함하되,
    상기 하프 미러들은 상기 광원 또는 다른 하프 미러로부터 전송되는 상기 투과광 또는 상기 반사광을 상기 기판 또는 또다른 하프 미러로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응광 제어부는 상기 기판들로 입사되는 상기 반응광의 세기가 같아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광분배기들은 상기 기판들 각각에 대응되어 배치되되,
    상기 반응광 제어부는 적어도 하나의 상기 기판과 이에 대응되는 광분배기 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠기(attenuator)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판과 이에 대응되는 광분배기 사이에 배치되는 적어도 하나의 감쇠기는 상기 기판으로 입사되는 상기 반응광의 진행 경로 상에 배치되는 상기 광분배기의 수가 많을수록 낮은 감쇠률을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 반응광 제어부는, 상기 반응광과 상기 기판들 사이에, 상기 기판들에 입사되는 제 1 반응광 경로 및 상기 제1 반응광 경로의 순서에 대해 역순으로 상기 기판들에 입사되는 제 2 반응광 경로를 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응광은 상기 원료 물질의 상기 기판으로의 부착을 유도하는 파장을 가지는 레이저인 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 유전자 발현 진단(gene expression) 및 단염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism) 분석을 위한 DNA 모노머들 및 엑티베이터(activator) 용액, 단백질 합성을 위한 아미노산들 및 단백질들, 폴리머 합성을 위한 단위체들(monomers) 및 중합체들(polymers), 그리고 세정액(cleaning solution) 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 상기 반응광에 의한 광탈착(photo-deprotection)될 수 있는 보호기를 갖는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 투과 영역 제어 장치는 2차원적으로 배열된 투과영역들을 구비하되, 상기 투과영역들의 광투과도(Transmittance)는 전기적 신호에 응답하여 제어되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 투과 영역 제어 장치는 액정층의 광투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 이용하는 액정 표시 장치이고,
    상기 액정 표시 장치는 2차원적으로 배열된 화소들 및 상기 화소들의 광투과도를 제어하는 동작 전압을 생성하는 화소 제어부를 구비하되,
    상기 화소 제어부는, 상기 원료 물질이 상기 기판 상에 서로 다른 적층 구조로 형성되도록, 화소들의 위치 및 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 원료 물질의 종류에 따라 상기 화소들의 광투과도를 조절하는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 원료 물질은 DNA 모노머들 중의 적어도 한가지를 포함하고,
    상기 반응광은 자외선 대역의 레이저이되, 상기 동작 전압은 상기 자외선 대역의 레이저에 의한 상기 액정 표시 장치의 손상을 예방할 수 있는 범위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 동작 전압은 상기 액정층이 완전 투과 모드 및 완전 차단 모드에서 동작하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
  25. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응광 제어부는
    상기 반응광이 상기 기판들의 상부면에 같은 세기를 가지고 수직하게 입사되는 평행광을 형성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광화학 합성 장치.
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