KR101127210B1 - Apparatus and Methed for Surface Plasmon Resonance Imaging Ellipsometry - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기 및 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측방법에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 광을 P파와 S파의 조합으로 이루어진 선편광으로 방출하고, 방출된 선편광을 위상지연하여 타원 편광 입사광을 제공하는 타원 편광 제공부; 타원 편광 제공부에서 발생된 타원 편광 입사광이 입사되고, 타원 편광 입사광에 의해 표면 플라즈몬 공명이 여기되고, 플라즈몬 소장 장 내에 시료를 포함하며, 타원 편광 입사광이 반사되어 시료의 특성에 따라 편광된 반사광을 방출하는 표면 플라즈몬 공명 센서; 및 플라즈몬 공명 센서에서 방출된 반사광이 입사되고, 시료의 형상 및 플라즈몬 공명 센서의 공명 조건을 관찰할 수 있도록 반사광을 검출하는 검출수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기이다. The present invention relates to a surface plasmon resonance imaging ellipsometer and a surface plasmon resonance imaging ellipsometer. More specifically, the elliptical polarization providing unit for emitting light as a linear polarized light consisting of a combination of P wave and S wave, and phase-delayed the emitted linear polarized light to provide an elliptically polarized incident light; The elliptically polarized incident light generated by the elliptically polarized light providing unit is incident, the surface plasmon resonance is excited by the elliptically polarized incident light, the sample is contained in the small plasmon intestine, and the elliptically polarized incident light is reflected to polarize the reflected light according to the characteristics of the sample. Emitting surface plasmon resonance sensor; And detection means for detecting the reflected light so that the reflected light emitted from the plasmon resonance sensor is incident and the shape of the sample and the resonance condition of the plasmon resonance sensor can be observed. The surface plasmon resonance imaging ellipsometer comprises a.
결상 타원 계측기, 표면 플라즈몬 공명, 편광기, P파, S파, 위상지연수단, 프리즘, 금속박막, 세로발, 기질 Image ellipsometer, surface plasmon resonance, polarizer, P wave, S wave, phase delay means, prism, metal thin film, longitudinal foot, substrate
Description
본 발명은 표면 플라즈몬 공명 효과와 타원 계측법을 이용하여 세포를 시료로 하여 기질에 접합되어 있는 세포의 세포부착을 관찰할 수 있는 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기 및 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측방법에 대한 것이다. The present invention relates to a surface plasmon resonance imaging ellipsometer and surface plasmon resonance imaging ellipsometric method that can observe the cell adhesion of the cells bonded to the substrate by using the surface plasmon resonance effect and the elliptic measurement method.
측정기술 중 편광상태 변화의 측정에 기초하여 시료의 물성정보를 획득하는 타원계측방법이 있다. 일반적으로 특정물체에 입사되고, 반사 또는 투과되는 빛의 편광상태는 해당 물체의 물성과 구조에 기초하는 특성을 나타낸다고 알려져 있다. 이러한 빛의 편광특성을 이용하여 해당물체의 특성(예를 들면, 표면의 구조, 막구조 등)을 특정하는 것을 편광 광학측정기라고 한다. Among the measurement techniques, there is an elliptic measurement method for acquiring physical property information of a sample based on a measurement of a change in polarization state. In general, the polarization state of light incident on a specific object, reflected or transmitted is known to exhibit properties based on the physical properties and structure of the object. Using the polarization characteristics of the light to specify the characteristics of the object (for example, the surface structure, the film structure, etc.) is called a polarization optical meter.
보통 선편광 상태의 빛은 시료(30)에 입사되고, 반사된 후 타원편광 상태를 갖게 된다. 이와 같이, 수득된 타원 편광 상태의 빛으로부터 해당 시료(30)의 물성과 표면구조에 관한 데이터를 수득하는 것을 타원계측(ellipsometry)이라 한다. 타원계측은 타원계측기라는 장치구조에 의해 구현된다. 이러한 타원계측기에서 측정 하고자 하는 것은 해당분야에서 주로 ψ와 △로 표시되는 파장에 대한 타원계측각이다.Normally, light in a linearly polarized state is incident on the
타원계측각은 시료(30)의 물성정보를 나타내는 주요 데이터이다. 도 1a 및 도 1b는 통상적인 타원계측기의 구조를 간단히 도시한 것이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 타원계측기는 입사광 경로상에 광원부(10), 분광기(11), 편광기(12) 그리고, 반사광 경로에 검광자(13) 및 광감지기(14) 등을 포함하여 구성된다. 광원부(10)로부터 빛이 출사되면 분광기(11), 편광기(12)를 거쳐 시료(30) 위에 입사된다. 이때 광원부(10)로부터 출사되는 빛은 백색광으로 모든 파장의 빛이 포함되어 있다. 분광기(11)는 이중 하나의 파장을 갖는 빛을 필터링한다. 편광기(12)는 특정 편광상태 예를 들면 선편광 상태로 빛을 편광시킨다.The elliptic measurement angle is main data indicating the physical property information of the
선편광된 상태로 시료(30)에 반사되고, 광 감지기(14)에서 이를 감지함으로써 시료(30)에 대한 물성이나 구조에 대한 데이터를 수득할 수 있다. 분광기(11)에서 미리 백색광을 분광하여 측정광으로 사용하므로 파장정보를 미리 알 수 있다. 따라서, 분광 이후 반사된 빛의 편광 상태를 통해 타원계측각을 산출하는데, 타원계측각은 일반적으로 최종 편광 데이터를 수득하고, 이를 기초로 분광된 입사광에 대한 반사광의 진폭의 비와 위상차에 관해 수학적으로 정리함으로써 구할 수 있다. Reflected by the
도 1b는 분광기(11)가 반사광 경로에 배치된 종래 타원계측기를 도시한 것이다. 타원계측기는, 입사광 경로상에 배열되는 광원부(10), 편광기(12)와 반사광 경로상에 배열되는 검광자(13), 분광기(11) 및 광감지기(14) 등을 포함하여 구성된다. 이러한 타원계측기 구조에서는 광원부(10)의 백색광이 편광기(12)를 통과하면 서 선편광 상태로 조성되고, 시료(30)에 반사된 이후, 타원 편광상태를 갖게 된다. 그리고 검광자(13)를 거쳐 다시 선편광되고, 분광기(11)에 입사될 경우 필터링되어 소정파장의 빛만이 광감지기(14)에서 감지된다. 이때에는 반사 이후 분광이 실시되므로, 측정이 완료되면서 파장정보를 수득할 수 있다. 그리고, 앞서 언급된 바와 같이, 반사 이후 편광상태를 기초로 소정의 수학적 계산을 통해 타원계측각을 획득할 수 있다. 1B shows a conventional ellipsometer with a
또한, 최근 세포에 대한 연구에서는 세포를 정확히 관찰할 수 있는 것이 중요하다. 특히, 세포는 세포부착(cell adhesion)에 의해 세포외 기질에 접합되어 있다. 이러한 세포부착은 과거 세포를 지지하는 역할만으로 이해하였으나, 최근 외부 자극을 전달하는 시작점으로 재생의학, 암연구 등에서 더욱 중요한 역할을 하고 있어 관찰할 필요성이 높아지고 있다. Also, in recent research on cells, it is important to be able to observe the cells accurately. In particular, cells are conjugated to extracellular matrix by cell adhesion. Such cell adhesion has been understood only as a supporter of cells in the past, but as a starting point for transmitting external stimuli, it plays a more important role in regenerative medicine and cancer research.
이러한 세로발을 관찰하기 위하여 종래에 표면 플라즈몬 공명(SPR, Surface Plasmon Resonance) 효과를 발생시키는 SPR 센서를 이용한 현미경이 사용되었다. SPR 센서는 TM(Transverse Magnetic) 모드로 편광된 광이 공명조건을 만족하는 각도로 금속박막(23)에 입사하는 경우에 발생하는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 센서이다. 금속박막(23)에 입사하는 광원(10)의 파수백터(wavevector)와 표면 플라즈몬의 파수백터(wavvector)사 서로 일치하게 되는 공명조건에서는 입사되는 빛의 에너지가 거의 모두 표면 플라즈몬 모도로 흡수되기 때문에, 결과적으로 금속표면에서 전반사되는 빛의 세기가 최소가 된다. In order to observe the longitudinal foot, a microscope using an SPR sensor that generates a surface plasmon resonance (SPR) effect has been conventionally used. The SPR sensor is a sensor using surface plasmon resonance generated when light polarized in TM (Transverse Magnetic) mode is incident on the metal
이때, 상기 금속 표면 위에 존재하는 유전물질의 미세한 굴절률의 변화가 공 명조건을 변화시키게 되는데, 이러한 공명조건의 변화를 측정함으로써 생화학적 상호작용들을 정량분석할 수 있다. 표면 플라즈몬 공명센서는 생체 분자의 상호작용을 형광물질과 같은 표지자 없이 측정할 수 있는 대표적인 비표지 방식 바이오 센서로 알려져 있다. In this case, the change of the minute refractive index of the dielectric material on the metal surface changes the resonance condition. By measuring the change of the resonance condition, biochemical interactions can be quantitatively analyzed. Surface plasmon resonance sensors are known as representative unlabeled biosensors that can measure the interaction of biomolecules without markers such as fluorescent materials.
도 2a 내지 도 2c는 표면 플라즈몬 공명 센서의 개략적인 구조를 도시한 것이다. SPR 센서는 일반적으로 프리즘(21)과 평판형 투명 유전체 기판(22)과 금속박막(23)으로 이루어져, 광원(10)에서 발생된 광을 편광기(12)를 거쳐 TM모드로 편광시킨 후, 프리즘(21)을 거쳐 금속박막(23)으로 입사한 후, 금속박막(23)에 반사되어 프리즘(21)으로 방출되는 반사광을 검출수단(24)에서 검출하도록 구성된다. 프리즘(21)을 통해 입사된 광에 의해서, 금속박막(23)에서 표면 플라즈몬 공명이 발생하는데, 표면 플라즈몬의 공명 조건 변화를 검출수단(24)에서 검출된 반사광의 분석을 통해 검출함으로써, 금속박막(23)의 표면에 위치한 시료(30)에 의한 유효 굴절률 또는 유효 두께의 변화를 측정한다. 2A to 2C show a schematic structure of the surface plasmon resonance sensor. The SPR sensor generally consists of a
보다 구체적으로, 도 2a에 도시된 SPR 센서는 광원(10)에서 발생한 단파장의 입사광을 편광기(12)를 통해 TM모드로 편광시켜 프리즘(21)으로 입사시키는데 구동부(미도시)를 통해 광원(10)을 움직여 입사각도를 변화시킴으로써, 금속박막(23) 위에 존재하는 시료(30)의 유효굴절률 또는 유효두께의 변화에 의한 SPR 각도의 변화를 측정한다. 그리고, 도 2b에 도시된 SPR 센서는 광원(10)으로부터 발생된 단파장의 입사광의 입사각도를 고정하되, 입사광을 이차원 평면 형태로 확장하여 제공하고, 수광소자를 CCD와 같은 1차원 수광소자로 구현함으로써, 금속박막(23) 위의 각 점마다 나타나는 시료(30)로 인한 서로 다른 유효 굴절률 또는 유효 두께변화를 상대적인 명암차이로 표현한다. 이는 일반적으로 다채널 센서 시스템의 한 형태로 응용된다. More specifically, the SPR sensor illustrated in FIG. 2A polarizes the incident light of the short wavelength generated in the
또한, 도 2c에 도시된 SPR 센서는 광원(10)으로부터 발생된 단파장의 입사광이 프리즘(21)의 모든 평면에 수직으로 입사할 수 있도록 렌즈(25)를 이용하여 입사광의 초점을 조절한 것으로. 도 2a에서와 같이, 금속박막(23) 하부에 존재하는 시료(30)로 인한 유효 굴절률 또는 유효 두께 변화를 SPR 각도 변화로 측정한다. In addition, the SPR sensor illustrated in FIG. 2C adjusts the focus of the incident light using the
그러나, 이러한 통상의 SPR 센서를 이용한 계측장치에서는 기질에 접합된 세포부착의 위치 및 형태를 정확하게 측정하기 어려운 문제가 있다. 따라서, 항원, 항체의 결합을 이용하여 세포에 형광물질을 결합하여 측정하는 기술 등이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 형광물질을 세포에 염색하는 것은 많은 시간과 기술이 요구되고, 형광물질에 의해 세포가 이상 행동을 보일 수 있는 문제가 있다. 따라서, 세포를 자연상태로 그대로 두고 관찰하기 위한 방법이 요구되고 있다. However, in the conventional measuring device using the SPR sensor, there is a problem that it is difficult to accurately measure the position and shape of the cell adhesion bonded to the substrate. Therefore, techniques for binding and measuring fluorescent substances to cells using binding of antigens and antibodies are used. However, staining the fluorescent material on the cell requires a lot of time and technology, and there is a problem that the cell may exhibit abnormal behavior by the fluorescent material. Therefore, there is a need for a method for observing cells in their natural state.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 결상 타원계측기의 원리에 표면 플라즈몬 공명원리를 결합함으로써 시료의 형상을 보다 선명하게 관찰할 수 있게 된다. 본 발명은 최근 재생의학, 암연구 등에서 관찰의 필요성이 높아지고 있는 세포부착의 위치를 정확하게 관찰할 수 있게 된다. Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, it is possible to observe the shape of the sample more clearly by combining the principle of the surface plasmon resonance with the principle of the imaging ellipsometer. The present invention can accurately observe the position of the cell attachment, the necessity of observation in recent regenerative medicine, cancer research and the like.
또한, 본 발명은 세포에 특정 형광물질 등을 염색하지 않고, 세포를 자연상태 그대로의 관찰하여 형상을 측정하게 된다. 따라서, 표면 플라즈몬 공명의 장점과 타원계측의 장점을 모두 구비하여 기존의 타원계측기 또는 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광학현미경에 비하여 더 높은 콘트라스트(contrast)를 제공하게 된다.In addition, the present invention is to measure the shape by observing the cells in their natural state without staining the specific fluorescent material and the like. Therefore, it has both the advantages of surface plasmon resonance and the advantages of elliptic measurement to provide higher contrast compared to an optical microscope using an ellipsometer or surface plasmon resonance.
표면 플라즈몬 공명 센서의 금속박막에 표면 플라즈몬 공명이 여기되고, 시료의 형상과 특성에 따른 공명 조건의 변화를 측정하고, P파와 S파를 모두 사용하고, 위상지연시킨 타원 편광 입사광을 사용함으로써 시료의 특성에 따라 편광된 타원계측각을 측정하고, 세포부착 형상을 흑백 명암의 이미지로 실시간 측정함으로써 본 발명의 목적을 달성하게 된다. The surface plasmon resonance is excited by the metal thin film of the surface plasmon resonance sensor, the change of the resonance condition according to the shape and characteristics of the sample is measured, and both the P wave and the S wave are used, and the phase delayed elliptical polarized incident light is used. The object of the present invention is achieved by measuring the ellipsometric angle polarized according to the characteristics, and real-time measurement of the cell attachment shape as an image of black and white contrast.
본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명의 목적은, 광을 P파와 S파의 조합으로 이루어진 선편광으로 방출하고, 방출된 선편광을 위상지연하여 타원 편광 입사광을 제공하는 타원 편광 제공 부; 타원 편광 제공부에서 발생된 타원 편광 입사광이 입사되고, 타원 편광 입사광에 의해 표면 플라즈몬 공명이 여기되고, 표면 플라즈몬 소장 장 내에 시료를 포함하며, 타원 편광 입사광이 반사되어 시료의 특성에 따라 편광된 반사광을 방출하는 표면 플라즈몬 공명 센서; 및 플라즈몬 공명 센서에서 방출된 반사광이 입사되고, 시료의 형상 및 플라즈몬 공명 센서의 공명 조건의 변화를 관찰할 수 있도록 반사광을 검출하는 검출수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기로써 달성될 수 있다. An object of the present invention, an elliptical polarization providing unit for emitting light as a linear polarized light consisting of a combination of a P wave and an S wave, and phase-delayed the emitted linear polarized light to provide an elliptically polarized incident light; The elliptically polarized incident light generated by the elliptically polarized light providing unit is incident, the surface plasmon resonance is excited by the elliptically polarized incident light, the sample is included in the surface plasmon small intestine, and the elliptically polarized incident light is reflected and polarized according to the characteristics of the sample. A surface plasmon resonance sensor that emits light; And detection means for detecting the reflected light so that the reflected light emitted from the plasmon resonance sensor is incident and the change in the shape of the sample and the resonance condition of the plasmon resonance sensor can be observed. As the surface plasmon resonance imaging ellipsometer, comprising: Can be achieved.
타원 편광 제공부는, 타원 편광 입사광을 표면 플라즈몬 센서의 표면 플라즈몬 공명각도에 맞추어 제공되는 것을 특징으로 할 수 있다. The elliptical polarization providing unit may be provided to match the elliptical polarization incident light to the surface plasmon resonance angle of the surface plasmon sensor.
타원 편광 제공부는, 광원; 광원에서 방출된 광을 P파와 S파의 조합으로 이루어진 선편광을 발생시키는 편광기; 및 편광기에서 방출된 선편광을 위상지연하여 타원 편광 입사광을 형성하는 위상지연수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다 The elliptical polarization providing unit includes a light source; A polarizer for generating linearly polarized light consisting of a combination of P and S waves emitted from a light source; And phase retardation means for retarding the linearly polarized light emitted from the polarizer to form an elliptically polarized incident light.
표면 플라즈몬 공명 센서는, 입사면에서 타원 편광 입사광이 입사되며, 반사면에서 타원 편광 입사광이 반사되어, 방사면으로 반사광을 방출하는 프리즘; 및 반사면 하부에 위치하고, 프리즘에 입사된 타원 편광 입사광에 의해 표면 플라즈몬 공명이 여기되는 금속박막;을 포함하고, 시료는, 배양수에 존재하고, 금속박막 하면에 부착된 기질과 복수의 세포부착에 의해 기질과 연결된 세포를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The surface plasmon resonance sensor includes: a prism in which elliptical polarized incident light is incident on the incident surface, and elliptical polarized incident light is reflected on the reflective surface, and emits reflected light to the radiation surface; And a metal thin film disposed under the reflective surface and excited by the surface plasmon resonance by the elliptically polarized incident light incident on the prism, wherein the sample is present in the culture water and adheres to the substrate and the plurality of cells attached to the bottom surface of the metal thin film. It may be characterized in that it comprises a cell connected to the substrate by.
반사광은 시료의 특성에 따라 선편광 또는 타원편광이고, 검출 수단은, 반사면에서 반사된 반사광의 선편광을 검광자를 이용하여 소거시키는 검광자; 및 검광 자에서 소거된 잔여 반사광을 측정하여 시료의 형상을 관찰 및 분석하는 디텍터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The reflected light is linearly polarized or elliptically polarized light depending on the characteristics of the sample, and the detecting means includes: an analyzer for canceling the linearly polarized light of the reflected light reflected from the reflecting surface by using the analyzer; And a detector for observing and analyzing the shape of the sample by measuring the residual reflected light erased by the analyzer.
위상지연수단은, 빠른축을 기준으로 느린축의 편광성분의 위상을 λ/4 만큼 지연시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The phase delay means may be characterized by delaying the phase of the polarization component of the slow axis by? / 4 relative to the fast axis.
표면 플라즈곤 공명 센서는, 반사면과 금속박막 사이에 평판형 투명 유전체 기판을 더 포함하고, 타원 편광 입사광은 금속박막과 평판형 투명 유전체 기판의 경계면에서 반사되는 것을 특징으로 할 수 있다.The surface plasmon resonance sensor may further include a flat transparent dielectric substrate between the reflective surface and the metal thin film, and the elliptically polarized incident light may be reflected at the interface between the metal thin film and the flat transparent dielectric substrate.
광원은, 텅스텐-할로겐 램프, 레이저 또는 LED인 것을 특징으로 할 수 있다.The light source may be a tungsten-halogen lamp, a laser or an LED.
검광자 전단에 구비되고, 반사광이 입사되는 대물렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.It may be characterized in that it further comprises an objective lens provided in front of the analyzer, the reflected light is incident.
프리즘은 삼각 기둥 형상으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The prism may be formed in a triangular pillar shape.
프리즘과 평판형 투명 유전체 기판은 동일한 소재로 일체로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.The prism and the flat transparent dielectric substrate may be formed integrally with the same material.
금속박막은, 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고, 음의 유전상수를 갖는 금속인 것을 특징으로 할 수 있다.The metal thin film may be characterized in that the electron is easily released by an external stimulus and is a metal having a negative dielectric constant.
프리즘 및 평판형 투명 유전체 기판은, 배양수보다 고 굴절률을 갖는 투명한 광학 폴리머로 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.The prism and the flat transparent dielectric substrate may be provided with a transparent optical polymer having a refractive index higher than that of the culture water.
선편광 또는 타원편광의 반사광은 기질과 세포를 연결하는 세포부착의 위치정보와 물성정보를 갖고, 디텍터는, 선편광 또는 타원편광의 반사광을 타원 편광 입사광이 반사되는 지점별 위치에 기초하여 결상면에 각축방향을 따라 결상시키는 광검지 수단; 및 광검지 수단으로부터 전송되는 데이터를 기초로 지점별 위치에 상응하는 타원 계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건의 변화를 산출하여 세포부착의 위치 및 시료의 형상을 관찰하도록, 광검지 수단에 전기적으로 연결되는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The reflected light of linearly or elliptically polarized light has positional information and physical property information of the cell attachment that connects the substrate and the cells. Photodetecting means for forming an image along a direction; And a computer electrically connected to the photodetecting means to observe the position of the cell attachment and the shape of the sample by calculating a change in elliptic measurement angle and surface plasmon resonance condition corresponding to the point-by-point position based on the data transmitted from the photodetection means. It may be characterized by including;
광검지수단은 CCD형 고체촬상소자인 것을 특징으로 할 수 있다.The light detecting means may be a CCD solid-state image pickup device.
또 다른 카테고리로서, 본 발명의 목적은, 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측방법에 있어서, 광원에서 발생된 광이 편광기에 입사되어 입사된 광을 P파 및 S파의 조합으로 이루어진 선편광으로 발생시키는 단계; 선편광을 위상지연수단에 의해 위상지연하여 타원 편광 입사광을 발생시키는 단계; 타원 편광 입사광이 플라즈몬 공명 센서의 프리즘 입사면에 입사되어 굴절되고, 배양수에 존재하는 시료 상부에 위치한 금속박막에 반사되어 표면 플라즈몬 공명이 여기되고, 시료의 물성에 따라 편광된 반사광을 프리즘의 방사면으로 방출시키는 단계; 선편광된 반사광 성분을 검광자에 의해 소거시키는 단계; 및 검출수단이 반사광을 입사광이 반사되는 지점 위치에 기초하여 결상면의 각축방향을 따라 결상시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈몬 공명 결상 타원 계측방법으로써 달성될 수 있다. In another category, an object of the present invention is to provide a surface plasmon resonance imaging ellipsoid measuring method, comprising: generating light incident from a light source into a polarizer and generating incident light as linearly polarized light consisting of a combination of P and S waves; Retarding the linearly polarized light by the phase delay means to generate elliptically polarized incident light; The elliptical polarized incident light is incident on the prism incidence plane of the plasmon resonance sensor and refracted, and is reflected by a metal thin film located above the sample present in the culture water to excite the surface plasmon resonance. Releasing to the slope; Canceling by the analyzer the linearly polarized reflected light component; And forming, by the detection means, the reflected light along the angular axis direction of the imaging plane based on the point position at which the incident light is reflected.
타원 편광 입사광은 표면 플라즈몬 센서의 표면 플라즈몬 공명각도에 갖추어 입사되는 것을 특징으로 할 수 있다.The elliptical polarized incident light may be incident on the surface plasmon resonance angle of the surface plasmon sensor.
타원 편광 입사광 발생 단계는, 빠른 편광축을 기준으로 느린 편광축의 편광성분의 위상을 위상지연시키는 것을 특징으로 할 수 있다.The elliptically polarized incident light generating step may be characterized in that the phase delay of the phase of the polarization component of the slow polarization axis relative to the fast polarization axis.
금속박막은 외부자극에 의해 전자의 방출이 쉽고, 음의 유전상수를 갖는 금 속인 것을 특징으로 할 수 있다.The metal thin film may be characterized in that the metal is easy to emit electrons by an external stimulus and has a negative dielectric constant.
배양수에 존재하는 시료는 금속박막 하면에 부착된 기질과 복수의 세포부착에 의해 기질과 접합된 세포를 포함하고, 결상 단계는, 광검지수단이 선편광 반사광을 입사광이 반사되는 지점별 위치에 기초하여 결상면이 각축방향을 따라 결상시키는 단계; 및 컴퓨터가 광검지 수단으로부터 전송되는 데이터를 기초로 파장과 지점별 위치에 상응하는 타원계측각과 표면 플라즈몬 공명 변화를 산출하여 기질에 접합된 세포부착의 위치, 형상 및 시료의 형상을 관찰하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The sample present in the culture water comprises a substrate attached to the lower surface of the metal thin film and a cell bonded to the substrate by a plurality of cell attachments. The imaging step is performed by the optical detection means based on the point-by-point position where the incident light is reflected by the linearly polarized light. To form an image along the angular axis; And calculating, by the computer, the ellipsometric angle and the surface plasmon resonance change corresponding to the wavelength and the point-by-point position based on the data transmitted from the photodetector to observe the position, the shape of the cell adhesion bonded to the substrate, and the shape of the sample. It may be characterized in that it further comprises.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 결상 타원계측기의 원리에 표면 플라즈몬 공명원리를 결합함으로써 시료의 형상을 보다 선명하게 관찰할 수 있게 된다. 본 발명은 최근 재생의학, 암연구 등에서 관찰의 필요성이 높아지고 있는 세포부착의 위치를 정확하게 관찰할 수 있게 된다. Therefore, according to the embodiment of the present invention as described above, by combining the surface plasmon resonance principle to the principle of the imaging ellipsometer it is possible to more clearly observe the shape of the sample. The present invention can accurately observe the position of the cell attachment, the necessity of observation in recent regenerative medicine, cancer research and the like.
기존에 관찰하기 어려웠던 기질과 세포를 접합하고 있는 복수의 세포부착들의 정확한 위치와 형상을 관찰할 수 있게 된다. 모든 반응의 시작점으로 작용하는 이러한 세포부착들의 위치와 형상, 움직임을 정확히 관찰할 수 있게 됨으로써, 의학분야의 연구에 발전을 기대할 수 있다. It is possible to observe the exact location and shape of a plurality of cell attachments that adhere to the substrate and cells, which were difficult to observe in the past. By observing the location, shape, and movement of these cell attachments, which act as the starting point for all reactions, the development of medical research can be expected.
또한, 본 발명은 세포에 특정 형광물질 등을 염색하지 않고, 세포를 자연상태 그대로의 관찰하여 형상을 측정할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 표면 플라즈몬 공명의 장점과 타원계측의 장점을 모두 구비하여 기존의 타원계측기 또는 표면 플 라즈몬 공명을 이용한 광학현미경에 비하여 더 높은 콘트라스트(contrast)를 제공할 수 있는 효과를 구비하게 된다. In addition, the present invention has the advantage that the shape can be measured by observing the cells in their natural state, without staining the specific fluorescent material and the like. Therefore, it has both the advantages of surface plasmon resonance and the advantages of elliptic measurement to provide a higher contrast (contrast) compared to an optical microscope using an existing ellipsometer or surface plasmon resonance.
또한, 입사광으로써 P파와 S파를 모두 사용하고, 선편광을 위상지연시킨 타원 편광 입사광을 사용하여 시료의 형상에 따라 편광된 타원계측 원리를 이용하여 기존의 표면 플라즈몬 공명 센서를 이용한 광학현미경보다 관찰하고자하는 부분을 보다 선명한 명암비로써 나타낼 수 있는 장점이 있다. In addition, using the elliptical measurement principle polarized according to the shape of the sample using both the P wave and the S wave as the incident light and the elliptically polarized incident light with the phase delay of the linear polarization, the optical plasmon resonance sensor was observed. There is an advantage that can be expressed as a sharper contrast ratio.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. Are all within the scope of the appended claims.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, this includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. do. In addition, "including" a certain component does not exclude other components unless specifically stated otherwise, it means that may further include other components.
<표면 <Surface 플라즈몬Plasmon 공명 resonance 결상Open phase 타원 계측기의 구성 및 원리> Composition and Principle of Elliptical Instrument>
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기의 구성에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기는 광원(10), 편광기(12), 위상지연수단(40)으로 구성된 타원 편광 제공부 및 프리즘(21)과 금속박막(23)으로 구성된 표면 플라즈몬 공명 센서(20)(SPR 센서) 및 검광자(60), 디텍터로 구성된 검출수단(70)을 포함한다. Hereinafter will be described the configuration of the surface plasmon resonance imaging ellipsometer according to a preferred embodiment of the present invention. First, Figure 3 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the surface plasmon resonance imaging ellipsometer according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the surface plasmon resonance imaging ellipsometer comprises an elliptical polarization providing unit composed of a
타원 편광 제공부의 광원(10)에서 발생된 광을 P파와 S파가 혼합된 선편광을 발생시키게 된다. 통상의 SPR센서(20)를 이용한 현미경의 경우 P파만을 사용하지만, 본 발명은 P파와 S파를 모두 사용하게 된다. 광원(10)은 예를 들어, 텅스텐-할로겐 램프(QTH lamp), 레이저, LED(light-emitting diode)등이 있다. The light generated from the
도 4a는 편광기(12)에 의해 선편광된 S파와 P파를 도시한 그래프이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, S파의 방향과 P파의 방향은 수직을 이루며, 파장은 동일하다. 4A is a graph showing S and P waves linearly polarized by the
그리고, 편광기(12)에서 출사한 P파와 S파는 위상지연수단(40)에 입사된다. 위상지연수단(40)은 S파의 위상값을 변화시켜 타원 편광상태를 유도하게 된다. 시 료(30)의 종류에 따라 타원 편광된 빛이 보다 큰 실효성을 갖는 측정광으로 기능한다고 알려져 있는바 S파를 위상지연시켜 타원 편광 입사광(41)을 발생시키게 된다. The P wave and the S wave emitted from the
도 4b는 P파와 λ/4 만큼 위상을 지연시킨 S파를 도시한 것이다. 따라서, 본 발명은 P파와 S파를 사용하여 S파를 위상지연시켜 타원 편광된 빛을 입사광(41)으로써 이용하게 된다. 4B shows the P wave and the S wave whose phase is delayed by [lambda] / 4. Therefore, in the present invention, the P wave and the S wave are used to phase-delay the S wave to use the elliptically polarized light as the
타원 편광 입사광(41)은 SPR 센서(20)에 입사되어 표면 플라즈몬 공명 현상을 여기시키게 된다. 그리고, 시료(30)의 형상과 두께 등의 물성에 따라 입사광(41)이 편광되어 선편광 또는 타원편광의 반사광(51)이 방출되게 된다. 본 발명은 이러한 표면 플라즈몬 공명 현상과 타원 계측의 원리를 모두 이용하여 시료(30)의 형상 및 물성정보를 획득하게 된다. 타원 편광 제공부에서 SPR 센서(20)로 제공되는 타원 편광 입사광(41)의 입사각도는 SPR센서(20)의 표면 플라즈몬 공명각도(θSPR)가 된다. 따라서, 타원 편광 제공부로부터 공명각도(θSPR)로 입사되는 타원 편광 입사광(41)에 의해서, SPR 센서(20)에 표면 플라즈몬 공명이 여기 된다. The elliptical polarized incident light 41 is incident on the
SPR 센서(20)의 상세구조를 살펴보면, 프리즘(21)과 프리즘(21)의 반사면 하부에 구비된 금속박막(23)을 포함한다. 그리고, 프리즘(21)과 금속박막(23) 사이에 평판형 투명 유전체 기판(22)을 더 포함할 수 있다. 프리즘(21)은 타원 편광 제공부로부터 공명각도(θSPR)로 입사면을 통해 입사되는 타원 편광 입사광(41)을 평판형 투명 유리기판(22)과 금속박막(23)의 경계면으로 전달한다. 그리고, 경계면에서 전반사되어 시료(30)의 특성에 따라 편광된 선편광 반사광(51)을 방사면으로 방출 하는 광학적 커플링 기능을 수행하게 된다. 더 구체적으로 프리즘(21)은 삼각기둥형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 평면형 투명 유전체 기판(22)과 프리즘(21)은 인덱스 매칭 오일 등을 통해 결합하거나, 동일한 재료(예를 들어, 고 굴절율의 투명 폴리머 소재)로 일체로 형성될 수 있다. Looking at the detailed structure of the
그리고, 금속박막(23)은 표면 플라즈몬을 지지하는 금속으로 이루어져, 공명각도(θSPR)로 입사된 타원 편광 입사광(41)에 의해 표면 플라즈몬 공명이 발생한다. 보다 구체적으로, 금속박막(23)은 금(Au), 은(Ag), 구리(Gu), 알루미늄(Al) 등과 같이 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고, 음의 유전상수를 갖는 금속을 수십 나노미터(nm, 예를들면, 30~50nm)의 두께로 형성하여 이루어진다. 상기 금속 중에서, 가장 예리한 SPR 공명 피크를 보이는 은(Ag)과, 우수한 표면 안정성을 나타내는 금(Au)이 보편적으로 이용된다. The metal
도 3에 도시된 바와 같이, 금속박막(23)의 하부면에 시료(30)가 접합되게 된다. 시료(30)는 세포외 기질(31)(ECM, Extracellular Matrix)과 복수의 세포부착(32)들(cell adhesions)에 의해 세포외 기질(31)에 접합된 세포(33)를 포함한다. 시료(30)는 배양수(82)에 존재하여 상태가 지속적으로 보존된다. 도 5는 SPR 센서(20)의 금속박막(23) 하부면에 접합된 시료(30)를 보다 구체적으로 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시료(30)를 구성하는 세포(33)는 복수의 세포부착(32)들에 의해 기질(31)에 접합되어 있고, 기질(31)은 금속박막(23) 하부면에 접합되어 있다. 시료(30)는 배양수(82)가 포함된 인큐베이터(80)에 존재하여 상태를 유지하고 있다. 인큐베이터(80)와 기질(31)은 가스켓(81)에 의해 결합된다. As shown in FIG. 3, the
타원 편광 입사광(41)이 표면 플라즈몬 공명각도(θSPR)로 입사되어 금속박막(23)에 표면 플라즈몬 공명 현상이 여기되고, 시료(30) 내에 플라즈몬 소산 장에 의해 신호가 증폭되게 된다. 플라즈몬 공명이 최대가 되면 증폭 역시 최대의 효과를 얻을 수 있다. The elliptically polarized incident light 41 is incident at the surface plasmon resonance angle θ SPR to excite the surface plasmon resonance phenomenon in the metal
도 5는 입사각도와 타원 편광 입사광(41)의 반사율간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 표면 플라즈몬 공명각도(θSPR)에서 금속박막(23)에 입사되는 타원 편광 입사광(41)의 파수백터와 표면 플라즈몬의 파수백터가 서로 일치하게 되는 공명조건에서는 입사되는 빛 에너지가 모두 표면 플라즈몬 모두로 흡수되기 때문에, 금속박막(23) 표면에서 전반사되는 빛의 세기, 반사율이 최소가 된다. 5 is a graph showing the relationship between the incident angle and the reflectance of the elliptically polarized incident light 41. As shown in FIG. 5, in a resonance condition in which the wave vector of the elliptically polarized incident light 41 incident on the metal
표면 플라즈몬 공명이 최대가 되는 공명각도(θSPR)는 프리즘(21)의 굴절률, 평판형 투명 유전체기판(22)의 굴절률, 배양수(82)(물)의 굴절률, 금속박막(23)의 굴절률, 타원 편광 입사광(41)의 파장에 의해 결정된다. 그리고, 이러한 시료(30)의 형상(특히, 세포부착(32)의 위치)에 따른 굴절률의 미세한 변화가 공명조건, 공명각도(θSPR)를 변화시키게 되는데, 이러한 공명 조건의 변화를 측정하여 타원 편광 입사광(41)이 최대 공명 현상이 있어나는 공명각도(θSPR)로 입사하도록 제어하게 된다. The resonance angle θ SPR at which the surface plasmon resonance is maximized is the refractive index of the
또한, 공명각도(θSPR)는 동일한 파장 조건 하에서 금속박막(23) 위의 유전체의 굴절률에 비례하므로 측정 대상에 따라서, 측정 범위 및 감도가 달라질 수 있다. 검출수단(70)에서는 이러한 공명각도(θSPR)의 변화를 검출하여 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측기를 제어할 수 있게 된다. 즉, 후에 설명될 검출수단(70)에서 표면 플라즈몬 공명 조건변화를 분석하여 금속박막(23) 표면에 위치한 시료(30)에 의한 유효굴절률, 유효두께의 변화를 측정하여 시료(30)를 분석하고, 형상을 명암비로 관팔하게 된다. In addition, since the resonance angle θ SPR is proportional to the refractive index of the dielectric on the metal
또한, 본 발명은 표면 플라즈몬 공명 현상과 타원 편광 계측 모두를 이용한 것으로 타원 편광 입사광(41)이 SPR 센서(20)의 반사면에 반사되어 시료(30)의 바닥 두께, 물성특성, 세포부착(32) 위치, 시료(30)의 형상, 굴절률에 따라 편광된 선편광 반사광(51)을 방출하게 된다. 따라서, 위상지연수단(40)에 의해 편광된 타원 편광 입사광(41)이 시료(30)가 접합된 금속박막(23)에 반사되면, 반사된 지점의 시료(30)의 위치정보와 함께 해당 반사 지점의 시료(30)의 물성정보에 따라 편광된 선편광 반사광(51)을 수득할 수 있다. 시료(30)에서 세포부착(32)이 접합된 부분의 기질(31)과 세포부착(32)이 접합되지 않은 부분의 기질(31)이 서로 다른 편광을 하게되므로 검출수단(70)에서 반사광을 분석함으로써 세포부착(32)의 위치와 형태를 알 수 있게 된다. In addition, the present invention uses both the surface plasmon resonance phenomenon and the elliptically polarized light measurement, the elliptically polarized incident light 41 is reflected on the reflective surface of the
그리고, 선편광 반사광(51)의 반사경로에 배치되는 것은 검광자(60)와 디텍터이다. 검광자(60)는 입사경로에 설치된 편광기(12)와 대응되는 구조를 갖는다. 따라서, 검광자(60)에 의해 선편광 반사광(51)을 다시 타원 편광하여 타원편광 반사광를 디텍터에서 검출하여 시료(30)를 관찰하게 된다. 디텍터는 광검지수단과 광검지수단과 전기적으로 연결된 컴퓨터를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 광검지수단은 CCD형 고체촬상소자로 구성된다. CCD형 고체촬상소자에는 타원 편광 반사광이 결상되게 된다. 결상된 모습은 시료(30)의 물성정보, 형상, 두께에 따라 서로 다르게 편광된 타원계측각에 따라 달라지게 된다. The
도 7은 CCD형 고체촬상소자의 결상면에 결상된 시료(30)의 형상을 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, CCD형 고체촬상소자의 결상면에 관찰되는 시료(30)의 형상은 세포부착(32)이 접합된 기질부분(91)과 세포부착(32)이 접합되어 있지 않은 기질부분(90)의 타원 계측각이 다르기 때문에, 구별되어 관찰된다. 세포부착(32)이 존재하는 위치에서는 시료(30)가 불균일한 형태를 갖기 때문에 CCD형 고체 촬상소자에서는 흰색으로 나타나게 되고, 세포부착(32)이 존재하지 않는 부분은 어둡게 나타나게 된다. 또한, 본 발명은 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하기 때문에 이러한 명함비가 종래 기술에 비해보다 선명하게 나타나기 때문에 세포에 형광물질이나 별도의 작업없이 그대로 관찰할 수 있게 된다. Fig. 7 shows the shape of the
CCD형 고체촬상소자는 분석용 컴퓨터에 전기적으로 연결되어, 수득한 광학 데이터를 컴퓨터에 전송하게 된다. 컴퓨터에는 타원계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건 변화를 곧바로 산출할 수 있는 소정의 해석 프로그램이 내장되어 있으므로, 이를 통해 광학 데이터를 기초로 타원계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건 변화를 즉각적으로 산출할 수 있는 구조가 마련된다. The CCD solid-state image pickup device is electrically connected to the analysis computer, thereby transferring the obtained optical data to the computer. The computer has a built-in analysis program that can calculate the ellipsometric angle and the surface plasmon resonance condition change immediately, so that the structure can immediately calculate the ellipsometric angle and the surface plasmon resonance condition change based on the optical data. do.
<표면 <Surface 플라즈몬Plasmon 공명 resonance 결상Open phase 타원 계측방법> Elliptic Measurement Method>
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 프라즈몬 공명 결상 타원 계측방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 프라즈몬 공명 결상 타원 계측방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a method for measuring surface ellipsoidal resonance ovals according to an embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 8 illustrates a flowchart of a method for measuring surface plasmon resonance imaging ellipses according to an embodiment of the present invention.
광원(10)에서 방출된 광이 편광기(12)에 입사되고, 편광기(12)는 입사된 광을 P파와 S파의 조합으로 이루어진 선편광을 발생시키게 된다(S10). 그리고, 위상지연수단(40)은 입사된 선편광을 위상지연하여 타원 편광 입사광(41)을 발생시키게 된다(S20). 구체적 실시예에서는 P파의 위상은 그대로 유지한 채 S파를 λ/4만큼 위상지연시켜 타원 편광하게 된다. 위상지연수단(40)을 통과한 광은 타원 편광 입사광(41)으로써 SPR 센서(20)에 입사하게 된다.타원 편광 입사광(41)은 SPR 센서(20)의 표면 플라즈몬 공명각도(θSPR)에 갖추어 입사된다(S30). The light emitted from the
타원 편광 입사광(41)이 플라즈몬 공명 센서(20)의 프리즘(21) 입사면에 굴절되고, 배양수(82)에 존재하는 시료(30) 상부에 존재하는 금속박막(23)에 반사되어 표면 플라즈몬 공명이 여기된다. 그리고, 시료(30)의 위치와 형상 및 물성에 따라 편광된 선편광 반사광(51)을 방출시키게 된다(S40). The elliptical polarized incident light 41 is refracted by the incident surface of the
앞서 설명한 바와 같이, 배양수(82)에 존재하는 시료(30)는 금속박막(23) 하면에 부착된 기질(31)과 복수의 세포부착(32)에 의해 상기 기질(31)과 접합된 세포(33)를 포함한다. 입사되는 타원 편광 입사광(41)은 시료(30)의 형상, 기질(31) 에 접합된 세포부착(32)의 위치에 따라 편광되어 시료(30)의 위치정보, 물성정보를 갖는 선편광 반사광(51)으로 방출된다. As described above, the
그리고, 프리즘(21)의 방사면을 통해 방출된 선편광 반사광(51)은 검광자(60)에 입사된다. 검광자(60)에 의해 선편광 반사광(51)을 다시 타원 편광되여 타원 편광 반사광를 발생시키게 된다(S50). 광검지수단은 타원 편광 반사광의 파장과 상기 타원 편광 입사광(41)이 반사되는 지점별 위치에 기초하여 타원 편광 반사광을 결상면의 각축방향을 따라 결상시키게 된다(S60). 광검지수단은 CCD형 고체 촬상소자로 구성됨이 바람직하고, 세포부착(32)이 접합되어 있는 기질(31)과 세포부착(32)이 접합되지 않은 부분의 기질(31)로 구분하여 시료(30)를 관찰할 수 있도록 결상면에 결상된다. Then, the linearly polarized reflected light 51 emitted through the radiation surface of the
구체적으로 관찰된 시료(30)의 형상은 세포부착(32)이 접합된 기질부분(91)과 세포부착(32)이 접합되어 있지 않은 기질부분(90)의 타원 계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건이 다르기 때문에, 구별하여 관찰할 수 있게 된다. 세포부착(32)이 존재하는 위치(91)에서는 시료(30)가 불균일한 형태를 갖기 때문에 CCD형 고체 촬상소자에서는 흰색으로 나타나게 되고, 세포부착(32)이 존재하지 않는 부분(90)은 어둡게 나타나게 된다. 또한, 본 발명은 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하기 때문에 이러한 명함비가 보다 선명하게 나타나게 된다. 따라서, 세포에 형광물질이나 별도의 작업없이 그대로 관찰할 수 있게 된다. Specifically, the observed shape of the
CCD형 고체촬상소자는 분석용 컴퓨터에 전기적으로 연결되어, 수득한 광학 데이터를 컴퓨터에 전송하게 된다. 컴퓨터에는 타원계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건의 변화를 곧바로 산출할 수 있는 소정의 해석 프로그램이 내장되어 있으므로, 이를 통해 광학 데이터를 기초로 타원계측각과 표면 플라즈몬 공명 조건변화를 즉각적으로 산출하게 된다.The CCD solid-state image pickup device is electrically connected to the analysis computer, thereby transferring the obtained optical data to the computer. The computer has a built-in analysis program that can calculate the change of the ellipsometric angle and the surface plasmon resonance condition immediately, thereby immediately calculating the ellipsometric angle and the surface plasmon resonance condition change based on the optical data.
도 1a는 제 1 실시예에 따른 종래 타원계측기의 구성도,1A is a configuration diagram of a conventional ellipsometer according to a first embodiment,
도 1b는 제 2 실시예에 따른 종래 타원계측기의 구성도,1B is a block diagram of a conventional ellipsometer according to a second embodiment,
도 2a는 제 1 실시예에 따른 종래의 SPR센서를 이용한 광학현미경의 구성도,2A is a block diagram of an optical microscope using a conventional SPR sensor according to the first embodiment,
도 2b는 제 1 실시예에 따른 종래의 SPR센서를 이용한 광학현미경의 구성도,2b is a block diagram of an optical microscope using a conventional SPR sensor according to the first embodiment,
도 2c는 제 1 실시예에 따른 종래의 SPR센서를 이용한 광학현미경의 구성도,Figure 2c is a block diagram of an optical microscope using a conventional SPR sensor according to the first embodiment,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측장치의 구성도,3 is a block diagram of a surface plasmon resonance imaging ellipsoid measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 4a는 편광기에서 발생된 P파와 S파의 시간-크기 그래프,4a is a time-magnitude graph of P and S waves generated in a polarizer,
도 4b는 위상지연수단에서 S파가 λ/4만큼 위상지연된 P파와 S파의 시간-크기 그래프,4b is a time-magnitude graph of the P wave and the S wave in which the S wave is delayed by λ / 4 in the phase delay unit;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측장치의 시료부분을 구체적으로 도시한 구성도,5 is a block diagram showing in detail the sample portion of the surface plasmon resonance imaging ellipsometer according to an embodiment of the present invention,
도 6은 SPR센서에 입사되는 타원 편광 입사광의 입사각과 반사율과의 관계 및 공명 각도 변화를 도시한 그래프,6 is a graph showing the relationship between the incident angle and the reflectance of the elliptical polarized incident light incident on the SPR sensor and the change in the resonance angle;
도 7은 CCD 고체형 촬상장치의 결상면에 결상된 시료의 형상7 is a shape of a sample formed on an image forming surface of a CCD solid-state imaging device.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 결상 타원 계측방법의 흐름도를 도시한 것이다. 8 illustrates a flowchart of a method for measuring surface plasmon resonance ovals according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10:광원10: light source
11:분광기11: spectrometer
12:편광기12: polarizer
13:종래기술의 검광자13: Prospector of the prior art
14:광감지기14: Light detector
20:SPR 센서20: SPR sensor
21:프리즘21: Prism
22:평판형 유전체 기판22: flat dielectric substrate
23:금속박막23: metal thin film
24:종래기술의 검출수단24: Detection means of the prior art
25:렌즈25: Lens
30:시료30: Sample
31:기질31: Substrate
32:세포부착32: Cell adhesion
33:세포33: cell
40:위상지연수단40: phase delay means
41:타원 편광 입사광41: Elliptically polarized incident light
50:대물렌즈50: objective lens
51:선편광 반사광51: linearly polarized reflected light
60:검광자60: The prospector
70:검출수단70: detection means
80:인큐베이터80: incubator
81:가스켓81: gasket
82:배양수82: culture water
90:세포부착이 접합되지 않은 기질부분90: substrate part to which cell adhesion is not conjugated
91:세포부착이 접합된 기질부분91: Substrate portion with cell adhesion
λ:파장λ: wavelength
θSPR:공명각도θ SPR : Resonance Angle
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