KR101025770B1 - 바이오 칩 스캐너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이 코드 리더 기능을 구비한 바이오 칩 스캐너를 제공하기 위한 것으로, 형광 물질이 표식된 목적 바이오 소자와 결합되고, 소정의 데이터가 표기된 바아 코드가 형성된 바이오 칩에 빛을 조사하는 광원부와, 상기 광원부와 바이오 칩 사이에 위치하고, 상기 형광 물질을 여기시킬 수 있는 파장대를 투과시키는 복수개의 필터링 부재를 가지며, 상기 각 필터링 부재를 선택할 수 있도록 구비된 입사 필터부와, 상기 바이오 칩의 형광 물질로부터 발광된 파장대를 투과시키는 복수개의 필터링 부재와, 상기 바이오 칩의 바아 코드에서 반사된 빛을 투과시키는 중성 농도 필터링 부재를 갖고, 상기 각 필터링 부재 및 중성 농도 필터링 부재를 선택할 수 있도록 구비된 출사 필터부와, 상기 출사 필터부를 통과한 빛을 감지하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 스캐너에 관한 것이다.

Description

바이오 칩 스캐너{Bio chip scanner}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바이오 칩 스캐너에 대한 사시도.

도 2는 도 1의 검사부를 발췌하여 도시한 부분 사시도.

도 3은 도 1 및 도 2의 입사 필터부의 평면도.

도 4는 도 1 및 도 2의 출사 필터부의 평면도.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

1: 검사부 2: 이송부

11: 광원부 12: 입사 필터부

13: 광학계 14: 출사 필터부

15: 감지부 100: 바이오 칩

123a,123b: 여기 필터 143a,143b: 발광 필터

124: 차광 필터 144: 중성 농도 필터

본 발명은 바이오칩 스캐너에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오 칩의 바이오 소자 및 바아 코드의 판독이 가능하도록 한 바이오 칩 스캐너에 관한 것이다.

바이오칩은 작은 기판 위에 DNA, 단백질 등의 생물분자들을 결합시켜 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석해낼 수 있는 생물학적 마이크로 칩이다. 이러한 바이오칩은 과학기술 연구 및 신약 개발 프로세스, 임상 진단 등의 분야에 혁신적 변화를 주도할 것으로 예견되고 있다.

바이오칩은 크게 마이크로 어레이(Micro-array)형 칩과, 마이크로 플루이딕스(Micro-fluidics)형 칩으로 구분된다.

마이크로 어레이형 칩은 수천 혹은 수만 개 이상의 DNA나 단백질 등을 일정 간격으로 배열해 분석 대상 물질을 처리하여 그 결합 양상을 분석할 수 있는 바이오 칩으로, DNA칩이나, 단백질칩(Protein Chip) 등이 대표적이다. 단백질 칩은 대부분의 생명현상이 단백질 수준에서 발생하기 때문에 그 활용가치가 높은 바이오칩이다. 그러나 효소, 항체, 수용체 등과 같은 필요한 단백질의 확보가 힘들고 변성되거나 깨지기 쉬운 단백질의 특성으로 인해 단백질 칩의 개발과 상용화는 DNA 칩에 뒤진 실정이다.

마이크로 플루이딕스 칩은 랩온어칩이라고 불리기도 하며, 미량의 분석 대상 물질을 흘려보내면서 칩에 집적되어 있는 각종 생물분자 혹은 센서와 반응하는 양상을 분석할 수 있는 바이오칩으로 최근에는 분석물질의 분리, 합성, 정량분석 등이 가능한 칩도 개발 중에 있다.

상기와 같은 바이오칩은 순도가 높은 작은 유리기판 위에 미세한 구멍을 뚫 고 그 미세한 구멍 속에 생물의 기능을 가진 핵산이나 DNA와 같은 바이오 소자를 집어 넣어, 빛, 자기, 전기, 가스, 기압, 다른 물질의 근점 등으로 인한 입력의 자극에 대한 그 바이오 소자의 출력 반응을 이용한다.

이 중 빛을 이용한 것으로, 바이오칩 스캐너가 있다. 바이오 칩 스캐너는 칩에 내장되어 있는 목적 바이오 소자에 미리 형광 물질로 표식을 해두고, 이 목적 바이오 소자의 형광 물질로부터 빛이 발광될 수 있도록, 칩 표면에 특정 파장의 빛을 주사하며, 이에 따라 형광 물질로부터 발광된 빛의 이미지를 정량 분석할 수 있도록 구성된다.

한편, 이러한 바이오칩은 통상, 칩 상에 개략적인 정보를 입력한 바아 코드를 표시해 놓는 데, 이러한 바아 코드는 별도의 리더기를 통해 그 데이터를 읽어내고 있다.

따라서, 바이오 칩의 정보를 읽어들일 때에는 별도의 바아 코드 리더기를 통해 기본적인 데이터를 파악하고, 바이오 칩의 내용은 바이오 칩 스캐너를 통해 파악해야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바이 코드 리더 기능을 구비한 바이오 칩 스캐너를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

형광 물질이 표식된 목적 바이오 소자와 결합되고, 소정의 데이터가 표기된 바아 코드가 형성된 바이오 칩에 빛을 조사하는 광원부;

상기 광원부와 바이오 칩 사이에 위치하고, 상기 형광 물질을 여기시킬 수 있는 파장대를 투과시키는 복수개의 필터링 부재를 가지며, 상기 각 필터링 부재를 선택할 수 있도록 구비된 입사 필터부;

상기 바이오 칩의 형광 물질로부터 발광된 파장대를 투과시키는 복수개의 필터링 부재와, 상기 바이오 칩의 바아 코드에서 반사된 빛을 투과시키는 중성 농도 필터링 부재를 갖고, 상기 각 필터링 부재 및 중성 농도 필터링 부재를 선택할 수 있도록 구비된 출사 필터부; 및

상기 출사 필터부를 통과한 빛을 감지하는 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 칩 스캐너를 제공한다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 입사 필터부는 상기 광원부로부터 조사되는 빛을 차단하는 차광 부재를 더 구비하고, 상기 입사 필터부는 상기 각 필터링 부재 및 상기 차광 부재를 선택할 수 있도록 구비될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바이오 칩 스캐너가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1에 있어서, 검사부를 구성요소별로 개략적으로 도시하였다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 바이오 칩 스캐너는 검사부(1)를 구비한다.

상기 검사부(1)는 이송부(2)의 지그(21)에 안착된 바이오 칩(100)을 검사하는 것으로, 상기 검사부(1)에는 상기 바이오 칩(100)상으로 빛을 주사하는 광원부(11)와, 입사 필터부(12)와, 출사 필터부(14)와, 감지부(15)가 구비되어 있다.

상기 광원부(11)는 바이오 칩(100) 상에 조명광을 주사하는 것으로, 이에는 레이저 빔 조사장치나 할로겐 램프 등이 이용될 수 있다.

상기 광원부(11)의 출사측에는 입사 필터부(12)가 위치하는 데, 이 입사 필터부(12)는 상기 광원부(11)로부터 조사된 빛 중에서 소정의 파장대만을 필터링하는 것으로, 여기서, 상기 입사 필터부(12)를 통하여 필터링된 빛의 파장대는 상기 목적 바이오 소자에 표식된 형광 물질을 여기시킬 수 있는 파장대를 의미한다.

상기 입사 필터부(12)는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 원형 플레이트 형상의 필터 휠(121: filter wheel)과, 이 필터 휠(121)에 형성되어 있는 복수개의 개구(122)로 구비된다. 각 개구(122)에는 여기 필터들(excitation filter)(123a)(123b)이 개재되어 있고, 중심축(125)을 중심으로 회전하면서 원하는 여기 필터들을 선택할 수 있도록 형성되어 있다.

입사 필터부(12)를 통과한 빛은 바이오 칩(100)의 목적 바이오 소자의 형광물질을 여기시키고, 이 형광물질로부터 발한 빛은 감지부(15)의 방향으로 향하게 된다.

이렇게 바이오 칩(100)에서 발한 빛은 소정의 광학계(13)를 거쳐 출사 필터 부(14)로 유입된다.

상기 광학계(13)는 복수개의 렌즈로 구성되어 광학 데이터를 조절한다.

출사 필터부(14)는 상기 바이오 칩(100)상의 목적 바이오 소자의 형광 물질로부터 발한 빛 중에서 소정의 파장대만을 투과시키는 것으로, 여기서, 상기 출사 필터부(14)를 통하여 필터링된 빛의 파장대는 형광 물질의 발광 파장대를 의미한다.

상기 출사 필터부(14)는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 원형 플레이트 형상의 필터 휠(141)과, 이 필터 휠(141)에 형성되어 있는 복수개의 개구(142)로 구비된다. 각 개구(142)에는 발광 필터들(emission filter)(143a)(143b)이 개재되어 있고, 중심축(145)을 중심으로 회전하면서 원하는 필터링 부재들을 선택할 수 있도록 형성되어 있다.

상기 출사 필터부(14)를 통과한 빛은 감지부(15)에 의해 감지되어지는데, 상기 감지부(15)로는 광증대관(PMT : Photo-Multiplier)나 CCD 카메라 등이 이용될 수 있다. 상기 감지부(15)에 의해 이미지가 취득되어지는데, 상기와 같이 취득된 이미지는 이미지 처리 판독부에 의해 판독되어 질병 진단 등이 이루어지게 된다.

한편, 상기 바이오 칩(100)은 이의 상부에 상기 검사부(1)의 광원부(11)에 의해 빛이 주사될 수 있도록 이송부(2)에 의해 이송되어진다. 상기 이송부(2)로는 예를 들어, 통상적인 X-Y 스테이지가 이용될 수 있다. 그리고, 상기 이송부(2)의 상부에는 바이오 칩(100)이 안착되어 고정되는 지그(21)가 마련되어 있다.

상기 지그(21)에 의해 고정되어 상기 이송부(2)에 의해 이송되는 바이오 칩(100)의 상방에는 클리너부(미도시)가 마련될 수 있는 데, 이는 바이오 칩(100)상에 부착된 이물질 등을 제거할 수 있다.

상기와 같이 구성된 바이오 칩 스캐너에서, 출사 필터부(14)에는 도 2 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 필터 휠(141)의 한 개구(142)에 발광 필터(143a)(143b) 대신에 중성 농도 필터(Neutral Density filter:144, 이하, "ND 필터"라 함)를 배치시킨다.

이 ND 필터(144)는 특정한 파장 범위 내에서 각 파장에 대해 거의 같은 정도로 투과량을 감소시켜 색 균형에 영향을 주지 않게 해 주는 필터를 말하는 데, 이 ND 필터(144)에 의해 투과량이 감소될 수 있다.

바이오 칩 스캐너에 있어서, 광원부(11)로부터 조사되는 빛은 매우 강하고, 감지부(15) 또한 고감도이기 때문에, 감지부(15)가 직접 바이오 칩(100)의 바아 코드를 감지하게 되면, 바아 코드의 이미지는 흰색과 같이 포화상태가 되어 버린다. 이에 따라, 이러한 바아 코드는 이미지 처리 판독부에 의해 판독될 수 없게 된다.

따라서, 본 발명에서는 출사 필터부(14)에 ND 필터(144)를 장착하고, 바이오 칩(100)의 바아 코드를 판독할 때에는 출사 필터부(14)가 감지부(15) 직하에 이 ND 필터(144)가 배치되도록 ND 필터(144)를 선택한다. 이에 따라, 빛의 양을 감소시켜 감지부(15)가 정확한 바아 코드 이미지를 감지할 수 있도록 하고, 이를 이미지 처리 판독부에서 판독할 수 있게 되는 것이다.

한편, 광원부(11)의 출사측에 위치한 입사 필터부(12)에는 도 3에서 볼 수 있듯이, 필터 휠(121)의 한 개구(122)에 여기 필터(123a)(123b) 대신에 차광 필터(124)를 배치시킬 수 있다.

이 차광 필터(124)는 바이오 칩(100)의 형광을 감지하지 않을 때, 여기 필터(123a)(123b)가 열화되는 것을 막기 위해 광원부(11)의 조명광을 차단할 수 있는 것으로, 상기 입사 필터부(12)는 바이오 칩(100)의 형광을 감지할 때에는 여기 필터들(123a)(123b) 중 어느 하나를 선택하고, 형광을 감지하지 않을 때에는 이 차광 필터(124)를 선택하도록 구성되어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오 칩 스캐너는 바이오 칩의 바이오 소자에 대한 판독 뿐 아니라, 바이오 칩의 바아 코드 판독도 행할 수 있다.

또한, 별도의 바아 코드 리더를 구비할 필요가 없어, 장비 전체의 부피를 줄이고, 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

1. 형광 물질이 표식된 목적 바이오 소자와 결합되고, 소정의 데이터가 표기된 바아 코드가 형성된 바이오 칩에 빛을 조사하는 광원부;

   상기 광원부와 바이오 칩 사이에 위치하고, 상기 형광 물질을 여기시킬 수 있는 파장대를 투과시키는 복수개의 여기 필터를 가지며, 상기 각 여기 필터를 선택할 수 있도록 구비된 입사 필터부;

   상기 바이오 칩의 형광 물질로부터 발광된 파장대를 투과시키는 복수개의 발광 필터를 가지며, 상기 각 발광 필터를 선택할 수 있도록 구비된 출사 필터부; 및

   상기 출사 필터부를 통과한 빛을 감지하는 감지부;를 포함하며,

   상기 출사 필터부는,

   상기 감지부에서 감지되는 상기 바아 코드의 이미지가 포화 상태가 되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 감지부로 유입되는 빛의 투과량을 감소시키는 중성 농도 필터를 더 구비하며,

   상기 여기 필터와 상기 중성 농도 필터를 선택할 수 있도록 구비되는 바이오 칩 스캐너.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 입사 필터부는 상기 광원부로부터 조사되는 빛을 차단하는 차광 필터를 더 구비하고, 상기 입사 필터부는 상기 각 발광 필터 및 상기 차광 필터를 선택할 수 있도록 구비된 것을 특징으로 바이오 칩 스캐너.

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