KR101296168B1 - Bio diagnosis system, apparatus and kit - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오 진단 시스템, 장치 및 키트에 관한 것이다. 개시된 기술의 일측면은 복수의 종류의 바이오 물질들, 및 이들에 대응하는 복수의 종류의 형광체들을 구비하는 단일 스팟을 포함하는 대상 스팟; 상기 복수의 종류의 형광체들을 여기시킬 수 있는 광을 상기 대상 스팟에 제공하는 광원; 복수의 필터 영역들을 포함하며, 상기 복수의 필터 영역들 중 각 필터 영역은 상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광체들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시키는 광학 플라즈모닉 필터; 및 복수의 센서 영역들을 포함하며, 상기 복수의 센서 영역들 중 각 센서 영역은 상기 복수의 필터 영역들 중에서 상기 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 광 센서를 구비하는 바이오 진단 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention relates to biodiagnostic systems, devices and kits. One aspect of the disclosed technology includes a subject spot including a single spot having a plurality of kinds of biomaterials and a plurality of kinds of phosphors corresponding thereto; A light source providing light to the target spot capable of exciting the plurality of kinds of phosphors; An optical plasmonic for selectively passing light provided from phosphors of a kind corresponding to each filter region among the plurality of kinds of phosphors, wherein each of the plurality of filter regions includes a plurality of filter regions; filter; And a plurality of sensor regions, each sensor region of the plurality of sensor regions providing an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions. It is to provide a bio diagnostics system having a.

Description

바이오 진단 시스템, 장치 및 키트{Bio diagnosis system, apparatus and kit}Bio diagnosis system, apparatus and kit

본 발명은 바이오 진단 시스템, 장치 및 키트에 관한 것이다.The present invention relates to biodiagnostic systems, devices and kits.

도 8은 종래기술에 의한 바이오 진단 시스템에 사용되는 멀티 스팟 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 기판(820) 위에 멀티 스팟들(810a, 810b, 810c, 810d)이 배치되어 있다. 멀티 스팟들 중에서 제1 스팟(810a)은 기판(820)에 고정된 제1 수용체들(811a), 제1 수용체들(811a)과 결합된 제1 바이오 물질들(812a), 및 제1 바이오 물질들(812a)과 결합된 형광체들(813)을 구비한다. 같은 방식으로 제2, 제3 및 제4 스팟들(810b, 810c, 810d)은 각각 제2, 제3 및 제4 수용체들(811b, 811c, 811d), 제2, 제3 및 제4 바이오 물질들(812b, 812c, 812d), 및 형광체들(813)을 구비한다. 따라서 멀티 스팟들(810a, 810b, 810c, 810d)의 개수는 측정하고자 하는 바이오 물질들(812a, 812b, 812c, 812d)의 개수와 일치한다. 제1 바이오 물질들(812a)의 존재 유무 또는 농도를 측정하기 위해서는 제1 스팟(810a)에 포함된 형광체들(813)이 방출하는 광을 측정한다. 같은 방식으로 제2, 제3 및 제4 바이오 물질들(812b, 812c, 812d)의 존재 유무 또는 농도를 측정하기 위해서는 각각 제2, 제3 및 제4 스팟(810b, 810c, 810d)에 포함된 형광체(813)이 방출하는 광을 측정한다. 8 is a view for explaining the multi-spot method used in the conventional bio-diagnostic system. Referring to FIG. 8, multi-spots 810a, 810b, 810c, and 810d are disposed on the substrate 820. Among the multi-spots, the first spot 810a may include first receptors 811a fixed to the substrate 820, first biomaterials 812a coupled to the first receptors 811a, and first biomaterials. Phosphors 813 coupled with the electrodes 812a. In the same manner, the second, third and fourth spots 810b, 810c, 810d are respectively the second, third and fourth receptors 811b, 811c, 811d, the second, third and fourth biomaterials. 812b, 812c, 812d, and phosphors 813. Therefore, the number of multi-spots 810a, 810b, 810c, and 810d corresponds to the number of biomaterials 812a, 812b, 812c, and 812d to be measured. In order to measure the presence or concentration of the first biomaterials 812a, light emitted by the phosphors 813 included in the first spot 810a is measured. In the same manner, the second, third and fourth spots 810b, 810c, and 810d included in the second, third, and fourth biomaterials 812b, 812c, and 812d, respectively, may be used to measure the presence or concentration. The light emitted by the phosphor 813 is measured.

상술한 종래기술에 의한 바이오 진단 시스템은 개선의 여지가 있다. 첫째, 멀티 스팟 방식에 의할 경우, 각 스팟에 포함된 수용체들의 개수를 정확히 제어하기 어렵다는 문제점이 있다. 이는 정량 분석을 어렵게 한다. 보다 구체적으로, 측정 대상이 되는 바이오 물질들의 개수가 동일하더라도, 수용체들의 개수가 증가하면 측정되는 광의 세기가 증가할 수 있으며, 수용체들의 개수가 감소하면 측정되는 광의 세기가 감소할 수 있다. 따라서 광의 세기만으로 바이오 물질의 농도를 계산할 수 없게 된다. 멀티 스팟 방식에 의할 경우, 제1 스팟에 포함된 수용체들과 제2 스팟에 포함된 수용체들은 별도의 과정을 통하여 형성되므로, 제1 스팟에 포함된 수용체들의 개수와 제2 스팟에 포함된 수용체들의 개수를 동일하게 만드는 것 또한 용이하지 아니하다. 이는 제1 스팟으로부터 방출되는 광의 세기 및 제2 스팟으로부터 방출되는 광의 세기를 측정하더라도 제1 바이오 물질들의 농도 및 제2 바이오 물질들의 농도의 비율을 정확히 계산하는 것을 어렵게 만든다. 둘째, 멀티 스팟 방식에 의할 경우, 여러 스팟들을 형성하여야 하고, 여러 스팟들로부터 방출되는 광들을 측정하여야 하므로, 바이오 진단에 소요되는 시료의 양, 시간 및 비용 등을 증가시킨다는 문제점을 가진다. The biodiagnostic system according to the prior art described above has room for improvement. First, when the multi-spot method, it is difficult to accurately control the number of receptors included in each spot. This makes quantitative analysis difficult. More specifically, even if the number of biomaterials to be measured is the same, as the number of receptors increases, the intensity of the measured light may increase, and when the number of receptors decreases, the intensity of the measured light may decrease. Therefore, it is not possible to calculate the concentration of the biomaterial only by the light intensity. In the multi-spot method, since the receptors included in the first spot and the receptors included in the second spot are formed through separate processes, the number of receptors included in the first spot and the receptors included in the second spot It is also not easy to make the number of the same. This makes it difficult to accurately calculate the ratio of the concentration of the first biomaterials and the concentration of the second biomaterials even if the intensity of the light emitted from the first spot and the intensity of the light emitted from the second spot are measured. Second, in the case of the multi-spot method, several spots must be formed and light emitted from the various spots must be measured, thereby increasing the amount, time, and cost of a sample for bio diagnosis.

따라서, 개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기의 종래기술의 문제점들을 해결하여, 보다 정확한 정량 분석을 가능하게 하고, 동시 다중 분석을 가능하게 하고, 바이오 진단에 소요되는 시료의 양, 시간 및 비용 등을 감소시킬 수 있는 바이오 진단 시스템, 장치 및 키트를 제공하는 데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the disclosed technology is to solve the problems of the prior art, to enable more accurate quantitative analysis, to enable simultaneous multiplex analysis, the amount, time and cost of the sample required for biodiagnosis, etc. It is to provide a bio-diagnostic system, apparatus and kits that can reduce.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 일측면은 복수의 종류의 바이오 물질들, 및 이들에 대응하는 복수의 종류의 형광체들을 구비하는 단일 스팟을 포함하는 대상 스팟; 상기 복수의 종류의 형광체들을 여기시킬 수 있는 광을 상기 대상 스팟에 제공하는 광원; 복수의 필터 영역들을 포함하며, 상기 복수의 필터 영역들 중 각 필터 영역은 상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광체들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시키는 광학 플라즈모닉 필터; 및 복수의 센서 영역들을 포함하며, 상기 복수의 센서 영역들 중 각 센서 영역은 상기 복수의 필터 영역들 중에서 상기 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 광 센서를 구비하는 바이오 진단 시스템을 제공하는 데 있다.One aspect of the disclosed technology to achieve the above technical problem is a target spot including a single spot having a plurality of kinds of biomaterials, and a plurality of kinds of phosphors corresponding thereto; A light source providing light to the target spot capable of exciting the plurality of kinds of phosphors; An optical plasmonic for selectively passing light provided from phosphors of a kind corresponding to each filter region among the plurality of kinds of phosphors, wherein each of the plurality of filter regions includes a plurality of filter regions; filter; And a plurality of sensor regions, each sensor region of the plurality of sensor regions providing an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions. It is to provide a bio diagnostics system having a.

또한, 개시된 기술의 일측면은 복수의 종류의 바이오 물질들, 및 이들에 대응하는 복수의 종류의 형광체들을 구비하는 단일 스팟이 투입될 수 있는 바이오 진단 장치에 있어서, 상기 복수의 종류의 형광체들을 여기시킬 수 있는 광을 상기 단일 스팟에 제공하는 광원; 복수의 필터 영역들을 포함하며, 상기 복수의 필터 영역들 중 각 필터 영역은 상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광체들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시키는 광학 필터; 및 복수의 센서 영역들을 포함하며, 상기 복수의 센서 영역들 중 각 센서 영역은 상기 복수의 필터 영역들 중에서 상기 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 광 센서를 구비하는 바이오 진단 장치를 제공하는 데 있다. In addition, an aspect of the disclosed technology is a bio-diagnostic apparatus in which a single spot having a plurality of kinds of biomaterials and a plurality of kinds of phosphors corresponding thereto may be injected, wherein the plurality of kinds of phosphors are excited A light source for providing light to the single spot; An optical filter for selectively passing light provided from phosphors of a kind corresponding to each filter region among the plurality of kinds of phosphors; And a plurality of sensor regions, each sensor region of the plurality of sensor regions providing an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions. It is to provide a bio diagnostic apparatus having a.

또한, 개시된 기술의 일측면은 시료 패드, 콘주게이트 패드, 신호발생 패드 및 흡수 패드를 구비하는 바이오 진단 키트에 있어서, 상기 신호발생 패드에는 측정 대상이 되는 복수의 종류의 바이오 물질들과 결합할 수 있는 복수의 종류의 수용체들이 단일 스팟 방식으로 고정되어 있으며, 상기 콘주게이트 패드에는 상기 복수의 종류의 바이오 물질들과 결합될 수 있는 복수의 종류의 형광체들이 제공되어 있는 바이오 진단 키트를 제공하는 데 있다. In addition, one aspect of the disclosed technology is a bio diagnostic kit including a sample pad, a conjugate pad, a signaling pad, and an absorption pad, wherein the signaling pad can be combined with a plurality of types of biomaterials to be measured. The present invention provides a bio diagnostic kit in which a plurality of types of receptors are fixed in a single spot method, and the conjugate pad is provided with a plurality of types of phosphors that can be combined with the plurality of types of biomaterials. .

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시 예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technique may have the following effects. It is to be understood, however, that the scope of the disclosed technology is not to be construed as limited thereby, as it is not meant to imply that a particular embodiment should include all of the following effects or only the following effects.

일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템, 장치 및 키트는 보다 정확한 정량분석을 가능하게 하고, 동시 다중 분석을 가능하게 하고, 바이오 진단에 소요되는 시료의 양, 시간 및 비용 등을 감소시킬 수 있다는 장점을 가진다. The biodiagnostic system, apparatus, and kit according to an embodiment may enable more accurate quantitation, simultaneous multiple analysis, and reduce the amount, time, and cost of a sample for biodiagnosis. Have

또한, 일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템 및 장치는 복수의 LED들로부터 제공되는 광들은 통과시키지 아니하고, 복수의 종류의 형광체들로부터 방출되는 광들을 선택적으로 통과시킴으로써, 광원이 광을 제공하는 것과 광센서가 측정하는 것이 동시에 수행될 수 있다는 장점을 가진다. In addition, the bio-diagnostic system and apparatus according to an embodiment does not pass the light provided from the plurality of LEDs, but selectively passes the light emitted from the plurality of kinds of phosphors, thereby providing a light and The advantage is that the sensor can measure at the same time.

또한, 일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템 및 장치는, 광학 플라즈모닉 필터를 사용함으로써, 기존의 염료 또는 안료를 사용한 광학 필터에 비하여 투과율과 선택도를 증가시키고, 보다 정확한 측정을 가능하게 한다는 장점을 가진다. In addition, the bio-diagnostic system and apparatus according to the embodiment, by using an optical plasmonic filter, increases the transmittance and selectivity compared to the optical filter using a conventional dye or pigment, and has the advantage of enabling more accurate measurement Have

또한, 일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템 및 장치는, 광학 플라즈모닉 필터가 복수의 셀들을 가지고, 각 셀이 서로 다른 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 복수의 필터 영역들을 가짐으로써, 보다 균일한 측정을 가능하도록 한다는 장점을 가진다. In addition, the bio-diagnostic system and apparatus according to an embodiment, the optical plasmonic filter has a plurality of cells, each cell has a plurality of filter regions for selectively passing light of different wavelengths, more uniform measurement Has the advantage of enabling.

도 1은 일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 대상 스팟(110)을 형성하는 과정의 일례 특허 신속진단키트 방식으로 대상 스팟(110)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 수용체, 바이오 물질 및 형광체의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 광학 플라즈모닉 필터(130)에 적용될 수 있는 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)의 배치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래기술에 의한 바이오 진단 시스템에 사용되는 멀티 스팟 방식을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram schematically illustrating a biodiagnosis system according to an exemplary embodiment.
2 to 5 illustrate an example of a process of forming the target spot 110 shown in FIG. 1. Referring to FIG.
6 is a view for explaining an example of the receptor, the biomaterial and the phosphor shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c that may be applied to the optical plasmonic filter 130 of FIG. 1.
8 is a view for explaining the multi-spot method used in the conventional bio-diagnostic system.

도 1은 일 실시 예에 따른 바이오 진단 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 바이오 진단 시스템은 대상 스팟(110) 및 바이오 진단 장치를 구비한다. 바이오 진단 장치는 광원(120), 광학 플라즈모닉 필터(130), 광 센서(140), 연산 장치(150) 및 하우징(160)을 구비한다.1 is a diagram schematically illustrating a biodiagnosis system according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 1, the bio diagnostic system includes a target spot 110 and a bio diagnostic apparatus. The bio diagnostic apparatus includes a light source 120, an optical plasmonic filter 130, an optical sensor 140, a computing device 150, and a housing 160.

대상 스팟(110)은 단일 스팟임에도 불구하고 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c), 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c), 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)을 구비한다. 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c)은 기판(114)에 고정되어 있다. 도면에는 세 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c)이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며 수용체들의 종류의 개수는 2 이상일 수 있다. 기판(114)은 예로서 유리, 플라스틱, 실리콘 재질일 수 있다. Although the target spot 110 is a single spot, a plurality of types of receptors 111a, 111b and 111c, a plurality of types of biomaterials 112a, 112b and 112c, and a plurality of types of phosphors 113a and 113b 113c). A plurality of types of receptors 111a, 111b, 111c are fixed to the substrate 114. Although three types of receptors 111a, 111b, and 111c are illustrated in the figure, the present invention is not limited thereto, and the number of types of receptors may be two or more. The substrate 114 may be, for example, glass, plastic, or silicon.

복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)은 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c)과 결합되어 있다. 예로서 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c) 중 각 종류의 수용체들은 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c) 중에서 각 종류의 수용체들에 대응하는 종류의 바이오 물질들과 결합된다. 그 예로서 제1 종류의 바이오 물질들(112a)는 제1 종류의 수용체들(111a)와 결합되어 있으며, 제2 종류의 바이오 물질들(112b)는 제2 종류의 수용체들(111b)와 결합되어 있으며, 제3 종류의 바이오 물질들(112c)는 제3 종류의 수용체들(111c)와 결합되어 있다. 예로서 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)과 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c) 사이의 결합은 생화학적 반응에 의하여 형성될 수 있으며, 생화학적 반응의 예로서 핵산 염기간의 상보적인 결합, 압타머와 타겟물질 간의 결합 및 항원-항체 반응 등이 있다. The plurality of types of biomaterials 112a, 112b and 112c are coupled to the plurality of types of receptors 111a, 111b and 111c. For example, each type of receptors among the plurality of types of receptors 111a, 111b, and 111c may be formed of a biomaterial corresponding to each type of receptors among the plurality of types of biomaterials 112a, 112b, and 112c. Combined. As an example, the first type of biomaterials 112a is associated with the first type of receptors 111a, and the second type of biomaterials 112b is associated with the second type of receptors 111b. The third type of biomaterials 112c are coupled to the third type of receptors 111c. For example, the bond between the plurality of types of biomaterials 112a, 112b and 112c and the plurality of types of receptors 111a, 111b and 111c may be formed by a biochemical reaction, and as an example of a biochemical reaction. Complementary binding between nucleic acid bases, binding between aptamers and targets, and antigen-antibody reactions.

복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)은 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)과 결합되어 있다. 예로서 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c) 중 각 종류의 형광체들은 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c) 중에서 각 종류의 형광체들에 대응하는 종류의 바이오 물질들과 결합된다. 그 예로서 제1 종류의 바이오 물질들(112a)는 제1 종류의 형광체들(113a)와 결합되어 있으며, 제2 종류의 바이오 물질들(112b)는 제2 종류의 형광체들(113b)와 결합되어 있으며, 제3 종류의 바이오 물질들(112c)는 제3 종류의 형광체들(113c)와 결합되어 있다. 예로서 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)과 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c) 사이의 결합 또한 생화학적 반응에 의하여 형성될 수 있다. The plurality of types of biomaterials 112a, 112b and 112c are combined with the plurality of types of phosphors 113a, 113b and 113c. For example, each type of phosphors among the plurality of types of phosphors 113a, 113b, and 113c may include a kind of biomaterials corresponding to each kind of phosphors among the plurality of types of biomaterials 112a, 112b, and 112c. Combined. As an example, the first type of biomaterials 112a are combined with the first type of phosphors 113a, and the second type of biomaterials 112b are combined with the second type of phosphors 113b. The third type of biomaterials 112c are combined with the third type of phosphors 113c. For example, a bond between the plurality of kinds of biomaterials 112a, 112b and 112c and the plurality of kinds of phosphors 113a, 113b and 113c may also be formed by a biochemical reaction.

복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)은 예로서 AMCA, FITC, Cy3, Rhodamine, PE, Cy5들 중에서 선택된 형광체들일 수 있으며, 이에 한정되지 아니한다. 예로서 제1, 제2 및 제3 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)은 각각 제1, 제2 및 제3 파장(λea, λeb, λec)의 광원에 의하여 여기되며, 각각 제4, 제5 및 제6 파장(λfa, λfb, λfc)의 광을 방출한다. 제4, 제5 및 제6 파장(λfa, λfb, λfc)은 서로 다른 파장이며, 제1, 제2 및 제3 파장(λea, λeb, λec)은 서로 동일한 파장이여도 무방하다. The plurality of types of phosphors 113a, 113b, and 113c may be, for example, phosphors selected from AMCA, FITC, Cy3, Rhodamine, PE, and Cy5, but is not limited thereto. For example, the first, second, and third kinds of phosphors 113a, 113b, and 113c are excited by light sources of the first, second, and third wavelengths λea, λeb, and λec, respectively. Light of the fifth and sixth wavelengths λfa, λfb, and λfc is emitted. The fourth, fifth and sixth wavelengths λfa, λfb, and λfc are different wavelengths, and the first, second, and third wavelengths λea, λeb, and λec may be the same wavelengths.

도면에는 모든 수용체들(111a, 111b, 111c)에 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)이 결합된 예가 도시되어 있으나, 제공되는 시료(측정대상이 되는 바이오 물질들(112a, 112b, 112c)을 포함한 용액)에 따라 일부의 수용체들에만 바이오 물질들이 결합되어 있거나, 모든 수용체들에 바이오 물질이 결합되지 아니할 수도 있다. 도면에는 6개의 수용체들(111a, 111b, 111c)이 도시되어 있으나, 실제 수용체들의 개수는 이보다 훨씬 많은 경우가 흔하다. In the drawing, an example in which the biomaterials 112a, 112b, and 112c are coupled to all the receptors 111a, 111b, and 111c is illustrated. However, the sample (the biomaterials 112a, 112b, and 112c to be measured) is provided. The biomaterial may be bound to only some receptors or not to all receptors. Although six receptors 111a, 111b, 111c are shown in the figure, the actual number of receptors is often much higher than this.

광원(120)은 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)을 여기시킬 수 있는 광을 대상 스팟(110)에 제공한다. 광원(120)은 예로서 제1 종류의 형광체들(113a)을 여기시키는 제1 파장(λea)의 광을 제공하는 제1 LED(121a), 제2 종류의 형광체들(113b)을 여기시키는 제2 파장(λeb)의 광을 제공하는 제2 LED(121b), 제3 종류의 형광체들(113c)을 여기시키는 제3 파장(λec)의 광을 제공하는 제3 LED(121c)를 구비할 수 있다. 파장에 대한 선택도를 높이기 위하여, 제1, 제2 및 제3 LED들(121a, 121b, 121c) 각각은 레이저 다이오드일 수 있다. 도면에는 광원(120)이 기판(114)의 위 즉 기판(114)의 양면들 중에서 대상 스팟(110)이 위치한 면의 위에 위치한 예가 도시되어 있으나, 기판(114)이 투명 기판인 경우에는 도면과 달리 광원(120)이 기판(114)의 아래에 위치할 수도 있다. The light source 120 provides light to the target spot 110 to excite the plurality of kinds of phosphors 113a, 113b, and 113c. The light source 120 is, for example, a first LED 121a that provides light of a first wavelength λea that excites the first kind of phosphors 113a and a second thing that excites the second kind of phosphors 113b. A second LED 121b for providing light of two wavelengths λeb and a third LED 121c for providing light of a third wavelength λec for exciting the third kind of phosphors 113c may be provided. have. In order to increase the selectivity with respect to the wavelength, each of the first, second and third LEDs 121a, 121b, 121c may be a laser diode. In the drawing, an example in which the light source 120 is positioned on the substrate 114, that is, on the surface on which the target spot 110 is located on both surfaces of the substrate 114, is illustrated in the case where the substrate 114 is a transparent substrate. Alternatively, the light source 120 may be located under the substrate 114.

광학 플라즈모닉 필터(130)는 복수의 필터 영역(131a, 131b, 131c)를 구비한다. 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c) 중 각 필터 영역은 복수의 종류의 형광물질들(113a, 113b, 113c) 중에서 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광물질들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시킨다. 예로서, 제1 필터 영역(131a)은 제1 형광체들(113a)에 의하여 방출되는 제4 파장(λfa)의 광을 선택적으로 통과시키며, 제2 필터 영역(131b)은 제2 형광체들(113b)에 의하여 방출되는 제5 파장(λfb)의 광을 선택적으로 통과시키며, 제3 필터 영역(131c)은 제3 형광체들(113c)에 의하여 방출되는 제6 파장(λfc)의 광을 선택적으로 통과시킨다. The optical plasmonic filter 130 includes a plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c. Each filter region of the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c selectively receives light provided from fluorescent materials of a type corresponding to each filter region among the plurality of kinds of fluorescent materials 113a, 113b, and 113c. Pass it through. For example, the first filter region 131a selectively passes the light having the fourth wavelength λfa emitted by the first phosphors 113a, and the second filter region 131b is the second phosphors 113b. Selectively pass the light of the fifth wavelength λfb emitted by the second filter, and the third filter region 131c selectively passes the light of the sixth wavelength λfc emitted by the third phosphors 113c. Let's do it.

예로서 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)이 서로 다른 파장의 광을 선택적으로 통과시키기 위하여, 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)은 서로 다른 주기적인 금속 패턴을 가진다. 서로 다른 주기적인 금속 패턴을 가짐으로써 서로 다른 파장의 광을 통과시키는 기술의 예는 대한민국공개특허 제2011-0075539호 등에 개시되어 있다. 다른 예로서 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)은 서로 동일한 주기적인 금속 패턴을 가지나, 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)에 서로 다른 전압이 인가됨에 따라, 서로 다른 파장의 광을 선택적으로 통과시킨다. 이러한 기술의 예는 미국공개특허 제2010/0046060호에 개시되어 있다.For example, the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c have different periodic metal patterns so that the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c selectively pass light having different wavelengths. An example of a technique for passing light having different wavelengths by having different periodic metal patterns is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2011-0075539. As another example, the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c may have the same periodic metal pattern, but different voltages may be applied to the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c. Pass light selectively. Examples of such techniques are disclosed in US 2010/0046060.

복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)은 서로 동일한 면적을 가질 수도 있으며, 서로 다른 면적을 가질 수도 있다. 예로서, 요구되는 감도가 더 높을수록 더 넓은 면적의 필터 영역이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 종류의 바이오 물질들(112a)에 대하여 요구되는 감도가 가장 높고, 제2 및 제3 바이오 물질들(112b, 112c)로 갈수록 점점 더 낮은 감도가 요구되는 경우에, 제1 필터 영역(131a)가 가장 넓은 영역을 차지하고, 제2 및 제3 필터 영역(131b, 131c)로 갈수록 점점 더 좁은 영역을 차지한다.The plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c may have the same area or may have different areas. As an example, the higher the required sensitivity, the larger the filter area can be used. More specifically, when the sensitivity required for the first kind of biomaterials 112a is the highest, and increasingly lower sensitivity is required toward the second and third biomaterials 112b, 112c, the first The filter region 131a occupies the widest region, and occupies an increasingly narrow region toward the second and third filter regions 131b and 131c.

광센서(140)는 복수의 센서 영역들(141a, 141b, 141c)을 포함한다. 복수의 센서 영역들(141a, 141b, 141c) 중 각 센서 영역은 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c) 중에서 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 연산장치(150)에 제공한다. 예로서, 제1 센서 영역(141a)은 제1 필터 영역(131a)을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하며, 제2 센서 영역(141b)은 제2 필터 영역(131b)을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하며, 제3 센서 영역(141c)은 제3 필터 영역(131c)을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공한다. 광센서(140)는 예로서 씨모스 이미지 센서일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 전기적 신호는 예로서 전류 또는 전압일 수 있다.The optical sensor 140 includes a plurality of sensor regions 141a, 141b, and 141c. Each sensor region of the plurality of sensor regions 141a, 141b, and 141c may calculate an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c. To 150. For example, the first sensor region 141a provides an electrical signal corresponding to the light passing through the first filter region 131a, and the second sensor region 141b receives the light passing through the second filter region 131b. And an electrical signal corresponding to the third sensor region 141c and an electrical signal corresponding to the light passing through the third filter region 131c. The optical sensor 140 may be, for example, a CMOS image sensor, but is not limited thereto. The electrical signal may for example be a current or a voltage.

도면에는 광학 플라즈모닉 필터(130) 및 광센서(140)가 기판(114)의 위 즉 기판(114)의 양면들 중에서 대상 스팟(110)이 위치한 면의 위에 위치한 예가 도시되어 있으나, 기판(114)이 투명 기판인 경우에는 도면과 달리 광학 플라즈모닉 필터(130) 및 광센서(140)가 기판(114)의 아래에 위치할 수도 있다. 도면에는 광학 플라즈모닉 필터(130) 및 광센서(140)가 별도로 제작되어 결합된 예가 도시되어 있으나, 광학 플라즈모닉 필터(130) 및 광센서(140)는 하나의 반도체 기판에 집적될 수도 있다. The drawing shows an example where the optical plasmonic filter 130 and the optical sensor 140 are positioned on the substrate 114, that is, on the surface on which the target spot 110 is located among the two surfaces of the substrate 114. In the case of a transparent substrate, the optical plasmonic filter 130 and the optical sensor 140 may be positioned below the substrate 114, unlike the drawing. In the drawing, an example in which the optical plasmonic filter 130 and the optical sensor 140 are separately manufactured and combined is illustrated, but the optical plasmonic filter 130 and the optical sensor 140 may be integrated on a single semiconductor substrate.

복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)가 방출하는 제4, 제5 및 제6 파장(λfa, λfb, λfc)이 광원(120)에서 제공되는 제1, 제2 및 제3 파장(λea, λeb, λec)과 다른 경우에는, 광원(120)이 복수의 종류의 형광물질(113a, 113b, 113c)에 광을 제공하는 것과 광센서(140)가 광학 플라즈모닉 필터(130)를 통과한 광을 측정하는 것이 동시에 수행될 수 있다. 이는 광원(120)에서 제공되는 제1, 제2 및 제3 파장(λea, λeb, λec)의 광은 광학 플라즈모닉 필터(130)를 통과하지 못하고 광센서(140)에 영향을 끼치지 못할 것이기 때문이다. Fourth, fifth and sixth wavelengths λfa, λfb, and λfc emitted by the plurality of kinds of phosphors 113a, 113b, and 113c may be provided by the light source 120. λea, λeb, λec), the light source 120 provides light to a plurality of kinds of fluorescent materials 113a, 113b, 113c and the optical sensor 140 passes through the optical plasmonic filter 130 Measuring one light can be performed at the same time. This is because light of the first, second and third wavelengths λea, λeb, and λec provided from the light source 120 may not pass through the optical plasmonic filter 130 and may not affect the optical sensor 140. Because.

연산 장치(150)는 복수의 센서 영역들(141a, 141b, 141c)로부터 제공되는 복수의 전기적 신호들로부터 복수의 종류의 바이오 물질들(112a, 112b, 112c) 중 적어도 한 종류의 바이오 물질들의 존재 여부 또는 농도에 대응하는 신호를 제공한다. 존재 여부 또는 농도에 대응하는 신호는 바이오 진단 장치에 부착된 표시 장치(미도시)에 제공되고 표시될 수 있다. 또한, 존재 여부 또는 농도에 대응하는 신호는 전자 기기(미도시) 예로서 스마트폰과 같은 무선 단말기 또는 PC 등에 전달될 수 있다. 전자 기기는 전달된 신호에 대응하는 정보를 전자 기기에 연결된 표시장치에 표시할 수 있다. 또한, 전자 기기는 전달된 신호에 대응하는 정보를 관련 서버로 전달할 수 있다. The computing device 150 is capable of the presence of at least one type of biomaterials of the plurality of types of biomaterials 112a, 112b, 112c from the plurality of electrical signals provided from the plurality of sensor regions 141a, 141b, 141c. Provides a signal corresponding to whether or not the concentration. A signal corresponding to the presence or concentration may be provided and displayed on a display device (not shown) attached to the bio diagnostic device. In addition, a signal corresponding to the presence or concentration may be transmitted to an electronic device (not shown), for example, a wireless terminal such as a smartphone or a PC. The electronic device may display information corresponding to the transmitted signal on the display device connected to the electronic device. In addition, the electronic device may transmit information corresponding to the transmitted signal to the related server.

예로서 연산 장치(150)는 제1 센서 영역(141a)으로부터 제공되는 전기적 신호로부터 제1 종류의 바이오 물질들(112a)의 농도를 계산하고 제공할 수 있다. 또한, 연산 장치(150)는 제2 센서 영역(141b)으로부터 제공되는 전기적 신호로부터 제2 종류의 바이오 물질들(112b)의 농도를 계산하고 제공할 수 있다. 또한, 연산 장치(150)는 제3 센서 영역(141c)으로부터 제공되는 전기적 신호로부터 제3 종류의 바이오 물질들(112c)의 농도를 계산하고 제공할 수 있다. By way of example, the computing device 150 may calculate and provide a concentration of the first type of biomaterials 112a from electrical signals provided from the first sensor region 141a. In addition, the computing device 150 may calculate and provide a concentration of the second type of biomaterials 112b from the electrical signal provided from the second sensor region 141b. In addition, the computing device 150 may calculate and provide a concentration of the third type of biomaterials 112c from the electrical signal provided from the third sensor region 141c.

다른 예로서 제1 종류의 바이오 물질들(112a)은 알려진 농도를 가지는 기준 바이오 물질들에 해당하고, 제2 및 제3 종류의 바이오 물질들(112b, 112c)은 측정하고자 하는 바이오 물질들일 수 있다. 이 경우, 제2 종류의 바이오 물질들(112b)의 농도는 제1 센서 영역(141a)으로부터 제공되는 전기적 신호 및 제2 센서 영역(141b)으로부터 제공되는 전기적 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 제3 종류의 바이오 물질들(112c)의 농도는 제1 센서 영역(141a)으로부터 제공되는 전기적 신호 및 제3 센서 영역(141c)으로부터 제공되는 전기적 신호에 기초하여 결정될 수 있다. 형광체들이 방출하는 광의 세기가 바이오 물질들의 농도에만 함수 관계를 가지면 이상적일 것이나, 실제로는 형광체들이 방출하는 광의 세기는 대상 스팟(110)의 면적, 대상 스팟(110)에 고정된 수용체들의 개수 등으로부터 영향을 받을 수 있다. 따라서 이미 농도를 알고 있는 기준 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호와 측정 대상에 해당하는 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 측정 대상 바이오 물질들의 농도를 계산하면 측정 대상 바이오 물질들의 보다 정확한 농도가 구해질 수 있다. As another example, the first type of biomaterials 112a may correspond to reference biomaterials having a known concentration, and the second and third types of biomaterials 112b and 112c may be biomaterials to be measured. . In this case, the concentration of the second kind of biomaterials 112b may be determined based on an electrical signal provided from the first sensor region 141a and an electrical signal provided from the second sensor region 141b. In addition, the concentration of the third kind of biomaterials 112c may be determined based on an electrical signal provided from the first sensor region 141a and an electrical signal provided from the third sensor region 141c. It would be ideal if the intensity of light emitted by the phosphors had a function only on the concentration of the biomaterials, but in practice the intensity of light emitted by the phosphors was determined from the area of the target spot 110, the number of receptors fixed to the target spot 110, and the like. May be affected. Therefore, when the concentration of the biomaterials to be measured is calculated using the electrical signals corresponding to the reference biomaterials that already know the concentration and the electrical signals corresponding to the biomaterials to be measured, more accurate concentrations of the biomaterials to be measured are obtained. Can be saved.

일례로 기준 바이오 물질들의 농도를 아는 경우에 측정 대상이 되는 대상 바이오 물질들의 농도는 Ct = K * (St/Sr) * Cr에 의하여 구해질 수 있다. For example, when the concentration of the reference biomaterials is known, the concentration of the target biomaterials to be measured may be obtained by Ct = K * (St / Sr) * Cr.

상기 수학식에서 Ct는 대상 바이오 물질들의 농도, Cr은 기준 바이오 물질의 농도를 의미한다. K는 상수이며, 실험을 통하여 구해질 수 있다. St는 대상 바이오 물질들에 부착된 형광체들이 방출하는 광의 세기이며, 대응하는 전기적 신호(예: 전류 또는 전압)의 세기에 비례한다. Sr는 기준 바이오 물질들에 부착된 형광체들이 방출하는 광의 세기이며, 대응하는 전기적 신호(예: 전류 또는 전압)의 세기에 비례한다. 상기 수학식은 이상적인 경우에 해당하며, 실제로는 배경 노이즈 등 다양한 노이즈 소스에 의하여 상기 수학식과 다른 결과가 얻어질 수 있다. In the above equation, Ct is the concentration of the target biomaterials, Cr is the concentration of the reference biomaterial. K is a constant and can be obtained through experiments. St is the intensity of light emitted by the phosphors attached to the target biomaterials and is proportional to the intensity of the corresponding electrical signal (eg, current or voltage). Sr is the intensity of light emitted by the phosphors attached to the reference biomaterials and is proportional to the intensity of the corresponding electrical signal (eg, current or voltage). The above equation corresponds to an ideal case, and in fact, a result different from the above equation may be obtained by various noise sources such as background noise.

하우징(160)은 대상 스팟(110), 광원(120), 광학 플라즈모닉 필터(130) 및 광 센서(140)를 외부의 광으로부터 차단한다. 외부로부터 제공되는 광은 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)이 방출하는 광과 동일한 파장을 가지는 광을 포함할 수 있고, 이는 광학 플라즈모닉 필터(130)를 통과하여 광센서(140)에 제공됨으로써 노이즈로 작용할 수 있다. 따라서 외부의 광이 차단되어야 바이오 진단 장치가 보다 정확한 측정을 할 수 있다. 하우징(160)은 대상 스팟(110)의 출입을 위한 문(미도시)을 구비할 수 있다. The housing 160 blocks the target spot 110, the light source 120, the optical plasmonic filter 130, and the light sensor 140 from external light. The light provided from the outside may include light having the same wavelength as the light emitted by the plurality of kinds of phosphors 113a, 113b, and 113c, which passes through the optical plasmonic filter 130 and passes through the optical sensor 140. Can act as noise. Therefore, the external light must be blocked so that the bio diagnostic device can measure more accurately. The housing 160 may include a door (not shown) for entering and exiting the target spot 110.

대상 스팟(110)이 광센서(140)보다 넓은 경우에, 바이오 진단 시스템은 광학 렌즈(미도시)를 더 구비할 수 있다. 광학 렌즈는 대상 스팟(110)과 광학 플라즈모닉 필터(130) 사이에 위치하거나, 광학 플라즈모닉 필터(130)와 광센서(140) 사이에 위치하여, 입사되는 광을 모으는 기능을 수행한다. When the target spot 110 is wider than the light sensor 140, the bio diagnostic system may further include an optical lens (not shown). The optical lens is positioned between the target spot 110 and the optical plasmonic filter 130 or between the optical plasmonic filter 130 and the optical sensor 140 to perform the function of collecting incident light.

복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c) 중에서 대상 스팟(110)의 중심부에 위치한 필터 영역(131b)은 상대적으로 더 많은 광을 받고, 대상 스팟(110)의 주변부에 위치한 필터 영역들(131a, 131c)은 상대적으로 더 적은 광을 받을 수 있다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여, 바이오 진단 시스템은 대상 스팟(110)과 광학 플라즈모닉 필터(130) 사이에 위치하는 디퓨저(diffuser, 미도시)를 더 구비할 수 있다. 디퓨저는 입사되는 광을 분산시킴으로써, 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)이 받는 광의 균일성을 높이는 기능을 수행한다.
Among the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c, the filter region 131b positioned at the center of the target spot 110 receives relatively more light, and the filter regions 131a positioned at the periphery of the target spot 110. , 131c may receive relatively less light. In order to prevent such a phenomenon, the bio diagnostic system may further include a diffuser (not shown) positioned between the target spot 110 and the optical plasmonic filter 130. The diffuser serves to increase uniformity of light received by the plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c by dispersing incident light.

도 2 내지 5는 도 1에 도시된 대상 스팟(110)을 형성하는 과정의 일례 특허 신속진단키트 방식으로 대상 스팟(110)을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 2 to 5 illustrate an example of a process of forming the target spot 110 shown in FIG. 1. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 시료 패드(210), 콘주게이트 패드(220), 신호발생 패드(230) 및 흡수 패드(240)을 구비한 신속진단키트를 준비한다. 콘주게이트 패드(220)에는 바이오 물질들에 선택적으로 부착될 수 있도록 처리된 복수의 종류의 형광체들(113a, 113b, 113c)들이 제공된다. 신호발생 패드(230)에는 복수의 종류의 수용체들(111a, 111b, 111c)들이 고정되어 있다. 수용체들(111a, 111b, 111c)은 서로 혼합되어 신호발생 패드(230) 위에 임의로 배치된다. 도 3을 참조하면, 측정 대상이 되는 바이오 물질들(112a, 112b) 및 완충용액을 포함하는 시료가 시료 패드(210)에 제공된다. 시료는 모세관 형상 및 흡수 패드(240)의 흡수력 등에 의하여 시료 패드(210)로부터 흡수 패드(240)로 이동한다. 도 4를 참조하면, 시료가 콘주게이트 패드(220)으로 이동함에 따라, 시료에 포함된 바이오 물질들(112a, 112b)은 콘주게이트 패드(220)에 제공된 형광체들(113a, 113b)과 결합한다. 도 5를 참조하면, 형광체들(113a, 113b)과 결합된 바이오 물질들(112a, 112b)는 신호발생 패드(230)에 고정된 수용체들(111a, 111b)와 결합한다. 잔여 형광체들과 잔여 바이오 물질들은 완충용액과 함께 흡수 패드(240)로 이동한다. Referring to FIG. 2, a quick diagnosis kit including a sample pad 210, a conjugate pad 220, a signal generating pad 230, and an absorption pad 240 is prepared. The conjugate pad 220 is provided with a plurality of kinds of phosphors 113a, 113b, and 113c which are processed to be selectively attached to biomaterials. A plurality of types of receptors 111a, 111b, and 111c are fixed to the signaling pad 230. Receptors 111a, 111b, 111c are mixed with each other and randomly placed on signaling pad 230. Referring to FIG. 3, a sample including biomaterials 112a and 112b and a buffer solution to be measured is provided to the sample pad 210. The sample moves from the sample pad 210 to the absorbent pad 240 by the capillary shape and the absorbent force of the absorbent pad 240. Referring to FIG. 4, as the sample moves to the conjugate pad 220, the biomaterials 112a and 112b included in the sample combine with the phosphors 113a and 113b provided in the conjugate pad 220. . Referring to FIG. 5, the biomaterials 112a and 112b coupled with the phosphors 113a and 113b bind to the receptors 111a and 111b fixed to the signaling pad 230. Residual phosphors and residual biomaterials are transferred to the absorption pad 240 together with the buffer solution.

도 5의 신호발생 패드(230)가 도 1의 기판(114)에 대응한다. 또한, 도 5의 신호발생 패드(230)에 부착된 복수의 종류의 수용체들, 복수의 종류의 바이오 물질들 및 복수의 종류의 형광체들이 도 1의 대상 스팟(110)에 대응한다. 하나의 스팟에 복수의 종류의 수용체들을 형성하는 단일 스팟 방식은 복수의 종류의 수용체들의 혼합물을 이용하여 하나의 스팟만을 형성하면 되므로, 수용체들의 종류에 따라 별도의 스팟을 형성하는 멀티 스팟 방식에 비하여, 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 절감된다는 장점을 가진다. 멀티 스팟 방식에 의할 경우, 각 스팟에 존재하는 수용체의 개수를 동일하게 유지하기가 쉽지 아니하다. 이에 비하여 단일 스팟 방식에 의한 경우, 단일 스팟 내에 존재하는 각 종류의 수용체들의 개수를 대체로 동일하게 유지할 수 있다. 이는 농도를 아는 기준 바이오 물질에 대응하는 전기적 신호와 측정 대상이 되는 바이오 물질에 대응하는 전기적 신호에 기반하여 측정 대상이 되는 바이오 물질의 농도를 계산하는 것을 가능하게 한다.
The signaling pad 230 of FIG. 5 corresponds to the substrate 114 of FIG. 1. In addition, a plurality of types of receptors, a plurality of types of biomaterials, and a plurality of types of phosphors attached to the signaling pad 230 of FIG. 5 correspond to the target spot 110 of FIG. 1. Since the single spot method of forming a plurality of types of receptors in one spot only needs to form one spot using a mixture of a plurality of types of receptors, the single spot method may be used in comparison with the multi-spot method of forming a separate spot according to types of receptors. This has the advantage that the manufacturing process is simplified and manufacturing costs are reduced. By the multi-spot method, it is not easy to keep the same number of receptors present in each spot. In contrast, in the case of a single spot method, the number of receptors of each kind present in a single spot may be substantially the same. This makes it possible to calculate the concentration of the biomaterial to be measured based on the electrical signal corresponding to the reference biomaterial that knows the concentration and the electrical signal corresponding to the biomaterial to be measured.

도 6은 도 1에 도시된 수용체, 바이오 물질 및 형광체의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하면, 도 1의 바이오 물질은 항원(620)에 대응하며, 도 1의 수용체는 항원(620)에 결합되는 제1 항체(610)에 대응한다. 도 1의 형광체는 IgG 항체(660)에 부착된 형광체(630)에 대응한다. 형광체(630)는 IgG 항체(660)를 통하여 나노 입자(640)에 결합된다. 나노 입자(640)는 예로서 PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)), 유기화합물, 무기 소재 또는 실리카 소재일 수 있다. 나노 입자(640)로서 금속 소재가 사용되는 경우 표면 플라즈몬 공명으로 인하여 발광형상이 발생할 수 있으므로 금속 소재를 사용하지 아니함이 바람직하다. 나노 입자(640)는 제2 항체(650)을 통하여 대응하는 항원(620)에 선택적으로 결합된다. 나노 입자(640)에는 3개의 IgG 항체들(660)이 결합되고, 각 IgG 항체(660)에는 형광체(630)가 결합되므로, 단일 항원(620)에 결합되는 형광체(630)의 개수가 증가한다. 이는 측정의 정확성을 증가시킨다. 나노 입자(640)의 표면에는 비특이적 결합을 최소화하기 위한 차단 시약(blocking reagent, 670)이 코팅된다.
6 is a view for explaining an example of the receptor, the biomaterial and the phosphor shown in FIG. Referring to FIG. 6, the biomaterial of FIG. 1 corresponds to the antigen 620, and the receptor of FIG. 1 corresponds to the first antibody 610 bound to the antigen 620. The phosphor in FIG. 1 corresponds to phosphor 630 attached to IgG antibody 660. Phosphor 630 is coupled to nanoparticles 640 via IgG antibody 660. Nanoparticles 640 may be, for example, polylactic-co-glycolic acid (PLGA), organic compounds, inorganic materials, or silica materials. When the metal material is used as the nanoparticles 640, the light emitting shape may occur due to surface plasmon resonance, and thus, the metal material is not used. Nanoparticle 640 is selectively bound to the corresponding antigen 620 through second antibody 650. Since three IgG antibodies 660 are bound to the nanoparticle 640, and a phosphor 630 is bound to each IgG antibody 660, the number of phosphors 630 bound to a single antigen 620 increases. . This increases the accuracy of the measurement. The surface of the nanoparticles 640 is coated with a blocking reagent 670 to minimize nonspecific binding.

도 7은 도 1의 광학 플라즈모닉 필터(130)에 적용될 수 있는 복수의 필터 영역들(131a, 131b, 131c)의 배치의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 광학 플라즈모닉 필터(130)는 복수의 필터 셀들(710)을 구비한다. 각 필터 셀(710)은 제1 필터 영역(711a), 제2 필터 영역(711b) 및 제3 필터 영역(711c)를 구비한다. 제1 필터 영역(711a)는 도 1의 제1 필터 영역(131a)에 대응하며, 제2 필터 영역(711b)는 도 1의 제2 필터 영역(131b)에 대응하며, 제3 필터 영역(711c)는 도 1의 제3 필터 영역(131c)에 대응한다. 도 7과 같이 전체 영역을 복수의 필터 셀들(710)로 나누고, 각 필터 셀들(710)이 복수의 필터 영역들(711a, 711b, 711c)을 구비하도록 하면, 측정의 정확성을 보다 증가시킨다. 만일 전체 영역을 크게 3개의 필터 영역들로 나누면, 가운데 있는 필터 영역은 대상 스팟의 중심부에 위치하게 되므로 좀 더 많은 광을 받게 되고, 양 끝에 있는 필터 영역들은 대상 스팟의 주변부에 위치하게 되므로 좀 더 적은 광을 받게 된다. 따라서, 이와 같은 배치를 가질 경우, 측정의 정확도가 낮아진다. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a plurality of filter regions 131a, 131b, and 131c that may be applied to the optical plasmonic filter 130 of FIG. 1. Referring to FIG. 7, the optical plasmonic filter 130 includes a plurality of filter cells 710. Each filter cell 710 includes a first filter region 711a, a second filter region 711b, and a third filter region 711c. The first filter region 711a corresponds to the first filter region 131a of FIG. 1, the second filter region 711b corresponds to the second filter region 131b of FIG. 1, and the third filter region 711c. ) Corresponds to the third filter region 131c of FIG. 1. As shown in FIG. 7, when the entire area is divided into a plurality of filter cells 710 and each filter cell 710 includes a plurality of filter areas 711a, 711b, and 711c, measurement accuracy is further increased. If the whole area is divided into three filter areas, the middle filter area is located at the center of the target spot and receives more light, and the filter areas at both ends are located at the periphery of the target spot. Less light is received. Therefore, with such an arrangement, the accuracy of the measurement is lowered.

광학 플라즈모닉 필터(130)가 도 7과 같은 배치를 가지는 경우, 광 센서(140) 또한 도 7과 같은 배치를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 광 센서(140)는 복수의 센서 셀들(710)을 구비하고, 각 센서 셀(710)은 제1 센서 영역(711a), 제2 센서 영역(711b) 및 제3 센서 영역(711c)을 구비할 구 있다. 이 경우, 도 7의 제1 센서 영역(711a), 제2 센서 영역(711b) 및 제3 센서 영역(711c)은 각각 도 1의 제1 센서 영역(141a), 제2 센서 영역(141b) 및 제3 센서 영역(141c)에 대응한다. When the optical plasmonic filter 130 has the arrangement as shown in FIG. 7, the optical sensor 140 may also have the arrangement as shown in FIG. 7. More specifically, the optical sensor 140 includes a plurality of sensor cells 710, each sensor cell 710 having a first sensor region 711a, a second sensor region 711b, and a third sensor region 711c. ) In this case, the first sensor region 711a, the second sensor region 711b, and the third sensor region 711c of FIG. 7 may be formed of the first sensor region 141a, the second sensor region 141b of FIG. 1, respectively. It corresponds to the third sensor region 141c.

Claims (26)

복수의 종류의 바이오 물질들, 및 이들에 대응하는 제1 형광체들 및 제2 형광체들을 포함하는 복수의 종류의 형광체들을 구비하는 단일 스팟을 포함하는 대상 스팟;
상기 복수의 종류의 형광체들을 여기시키는 광을 상기 대상 스팟에 제공하는 광원;
복수의 필터 영역들을 포함하며, 상기 복수의 필터 영역들 중 각 필터 영역은 상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광체들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시키는 광학 플라즈모닉 필터; 및
복수의 센서 영역들을 포함하며, 상기 복수의 센서 영역들 중 각 센서 영역은 상기 복수의 필터 영역들 중에서 상기 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 광 센서를 구비하는 바이오 진단 장치.A target spot comprising a single spot having a plurality of kinds of biomaterials and a plurality of kinds of phosphors including first and second phosphors corresponding thereto;
A light source providing light to the target spot to excite the plurality of kinds of phosphors;
An optical plasmonic for selectively passing light provided from phosphors of a kind corresponding to each filter region among the plurality of kinds of phosphors, wherein each of the plurality of filter regions includes a plurality of filter regions; filter; And
And a plurality of sensor regions, wherein each sensor region of the plurality of sensor regions provides an optical sensor that provides an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions. Bio diagnostic apparatus provided. 제1 항에 있어서,
상기 대상 스팟은
기판에 고정된 복수의 종류의 수용체들;
상기 복수의 종류의 수용체들에 결합된 상기 복수의 종류의 바이오 물질들; 및
상기 복수의 종류의 바이오 물질들에 결합된 상기 복수의 종류의 형광체들을 구비하며,
상기 복수의 종류의 수용체들 중 각 종류의 수용체들은 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중에서 상기 각 종류의 수용체들에 대응하는 종류의 바이오 물질들과 결합되며,
상기 복수의 종류의 형광체들 중 각 종류의 형광체들은 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중에서 상기 각 종류의 형광체들에 대응하는 종류의 바이오 물질들과 결합된 바이오 진단 장치.The method according to claim 1,
The target spot is
A plurality of types of receptors fixed to a substrate;
The plurality of kinds of biomaterials coupled to the plurality of kinds of receptors; And
And the plurality of kinds of phosphors coupled to the plurality of kinds of biomaterials,
Receptors of each of the plurality of types of receptors are combined with biomaterials of the type corresponding to the respective types of receptors of the plurality of types of biomaterials,
And each kind of phosphors of the plurality of kinds of phosphors is combined with a kind of biomaterials corresponding to the kinds of phosphors among the plurality of kinds of biomaterials. 제1 항에 있어서,
상기 광원은
상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 제1 형광체들을 여기시키는 제1 파장의 광을 제공하는 제1 LED; 및
상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 제2 형광체들을 여기시키는 제2 파장의 광을 제공하는 제2 LED를 구비하는 바이오 진단 장치. The method according to claim 1,
The light source
A first LED providing light of a first wavelength that excites the first phosphors among the plurality of kinds of phosphors; And
And a second LED for providing light of a second wavelength that excites the second phosphors among the plurality of kinds of phosphors. 제3 항에 있어서,
상기 제1 LED 및 제2 LED 각각은 레이저 다이오드인 바이오 진단 장치.The method of claim 3,
And each of the first LED and the second LED is a laser diode. 제3 항에 있어서,
상기 광원이 상기 복수의 종류의 형광체에 광을 제공하는 것과, 상기 광 센서가 상기 복수의 필터 영역들을 통과한 광을 측정하는 것이 동시에 수행되는 바이오 진단 장치. The method of claim 3,
And the light source provides light to the plurality of kinds of phosphors and the light sensor measures light passing through the plurality of filter regions at the same time. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 필터 영역들은 서로 다른 주기적인 금속 패턴을 가짐으로써 서로 다른 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 바이오 진단 장치.The method according to claim 1,
And the plurality of filter regions have different periodic metal patterns to selectively pass light having different wavelengths. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 필터 영역들은 서로 동일한 주기적인 금속 패턴을 가지나, 상기 복수의 필터 영역들에 서로 다른 전압이 인가됨에 따라, 서로 다른 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 바이오 진단 장치. The method according to claim 1,
The plurality of filter regions have the same periodic metal pattern, but when different voltages are applied to the plurality of filter regions, the biodiagnostic apparatus selectively passes light having different wavelengths. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 필터 영역들에서 각 필터 영역의 면적은 각 필터의 감도에 비례하는 바이오 진단 장치.The method according to claim 1,
The area of each filter region in the plurality of filter regions is proportional to the sensitivity of each filter. 제1 항에 있어서,
상기 광학 플라즈모닉 필터는 복수의 필터 셀들을 포함하며, 상기 복수의 필터 셀들 중 각 필터 셀은 상기 복수의 필터 영역들을 포함하는 바이오 진단 장치.The method according to claim 1,
And the optical plasmonic filter comprises a plurality of filter cells, wherein each filter cell of the plurality of filter cells comprises the plurality of filter regions. 제9 항에 있어서,
상기 광 센서는 복수의 센서 셀들을 포함하며, 상기 복수의 센서 셀들 중 각 센서 셀은 상기 복수의 센서 영역들을 포함하는 바이오 진단 장치. 10. The method of claim 9,
The optical sensor includes a plurality of sensor cells, wherein each sensor cell of the plurality of sensor cells includes the plurality of sensor regions. 제1 항에 있어서,
상기 광 센서는 씨모스 이미지 센서인 바이오 진단 장치. The method according to claim 1,
The optical sensor is a bio diagnostic device of the CMOS image sensor. 제1 항에 있어서,
상기 복수의 센서 영역들로부터 제공되는 복수의 전기적 신호들에 따라 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중 적어도 한 종류의 바이오 물질들의 존재 여부 또는 농도에 대응하는 신호를 제공하는 연산 장치를 더 구비하는 바이오 진단 장치.The method according to claim 1,
And further comprising a computing device that provides a signal corresponding to the presence or concentration of at least one type of biomaterial among the plurality of types of biomaterials according to a plurality of electrical signals provided from the plurality of sensor regions. Diagnostic device. 제12 항에 있어서,
상기 복수의 종류의 바이오 물질들은 알려진 농도를 가지는 기준 바이오 물질들을 포함하고 있으며, 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중 한 종류의 바이오 물질들의 농도는 상기 복수의 전기적 신호들 중에서 상기 기준 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호 및 상기 한 종류의 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호에 기초하여 결정되는 바이오 진단 장치. The method of claim 12,
The plurality of kinds of biomaterials include reference biomaterials having a known concentration, and the concentration of one kind of biomaterials among the plurality of types of biomaterials is applied to the reference biomaterials among the plurality of electrical signals. And wherein the bio-diagnostic device is determined based on a corresponding electrical signal and an electrical signal corresponding to the one type of biomaterial. 제1 항에 있어서,
상기 대상 스팟, 상기 광원, 상기 광학 플라즈모닉 필터 및 상기 광 센서를 외부의 광으로부터 차단하는 하우징을 더 구비하는 바이오 진단 장치.
The method according to claim 1,
And a housing for blocking the target spot, the light source, the optical plasmonic filter, and the optical sensor from external light.
복수의 종류의 바이오 물질들, 및 이들에 대응하는 제1 및 제2 형광체들을 포함하는 복수의 종류의 형광체들을 구비하는 단일 스팟이 투입되는 바이오 진단 장치에 있어서,
상기 복수의 종류의 형광체들을 여기시키는 광을 상기 단일 스팟에 제공하는 광원;
복수의 필터 영역들을 포함하며, 상기 복수의 필터 영역들 중 각 필터 영역은 상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 각 필터 영역에 대응하는 종류의 형광체들로부터 제공되는 광을 선택적으로 통과시키는 광학 필터; 및
복수의 센서 영역들을 포함하며, 상기 복수의 센서 영역들 중 각 센서 영역은 상기 복수의 필터 영역들 중에서 상기 각 센서 영역에 대응하는 필터 영역을 통과한 광에 대응하는 전기적 신호를 제공하는 광 센서를 구비하는 바이오 진단 장치.In the bio-diagnostic apparatus to which a single spot comprising a plurality of kinds of biomaterials, and a plurality of kinds of phosphors including first and second phosphors corresponding thereto,
A light source providing light to the single spot to excite the plurality of kinds of phosphors;
An optical filter for selectively passing light provided from phosphors of a kind corresponding to each filter region among the plurality of kinds of phosphors; And
And a plurality of sensor regions, wherein each sensor region of the plurality of sensor regions provides an optical sensor that provides an electrical signal corresponding to light passing through a filter region corresponding to each sensor region among the plurality of filter regions. Bio diagnostic apparatus provided. 제15 항에 있어서,
상기 광원은
상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 제1 형광체들을 여기시키는 제1 파장의 광을 제공하는 제1 LED; 및
상기 복수의 종류의 형광체들 중에서 상기 제2 형광체들을 여기시키는 제2 파장의 광을 제공하는 제2 LED를 구비하는 바이오 진단 장치. The method of claim 15,
The light source
A first LED providing light of a first wavelength that excites the first phosphors among the plurality of kinds of phosphors; And
And a second LED for providing light of a second wavelength that excites the second phosphors among the plurality of kinds of phosphors. 제16 항에 있어서,
상기 광원이 상기 복수의 종류의 형광체에 광을 제공하는 것과, 상기 광 센서가 상기 복수의 필터 영역들을 통과한 광을 측정하는 것이 동시에 수행되는 바이오 진단 장치. 17. The method of claim 16,
And the light source provides light to the plurality of kinds of phosphors and the light sensor measures light passing through the plurality of filter regions at the same time. 제15 항에 있어서,
상기 광학 필터는 광학 플라즈모닉 필터를 포함하는 바이오 진단 장치.The method of claim 15,
And the optical filter comprises an optical plasmonic filter. 제15 항에 있어서,
상기 복수의 필터 영역들에서 각 필터 영역의 면적은 각 필터의 감도에 비례하는 바이오 진단 장치.The method of claim 15,
The area of each filter region in the plurality of filter regions is proportional to the sensitivity of each filter. 제15 항에 있어서,
상기 광학 필터는 복수의 필터 셀들을 포함하며, 상기 복수의 필터 셀들 중 각 필터 셀은 상기 복수의 필터 영역들을 포함하는 바이오 진단 장치.The method of claim 15,
And the optical filter includes a plurality of filter cells, wherein each filter cell of the plurality of filter cells comprises the plurality of filter regions. 제20 항에 있어서,
상기 광 센서는 복수의 센서 셀들을 포함하며, 상기 복수의 센서 셀들 중 각 센서 셀은 상기 복수의 센서 영역들을 포함하는 바이오 진단 장치. 21. The method of claim 20,
The optical sensor includes a plurality of sensor cells, wherein each sensor cell of the plurality of sensor cells includes the plurality of sensor regions. 제15 항에 있어서,
상기 복수의 센서 영역들로부터 제공되는 복수의 전기적 신호들에 따라 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중 적어도 한 종류의 바이오 물질들의 존재 여부 또는 농도에 대응하는 신호를 제공하는 연산 장치를 더 구비하는 바이오 진단 장치.The method of claim 15,
And further comprising a computing device that provides a signal corresponding to the presence or concentration of at least one type of biomaterial among the plurality of types of biomaterials according to a plurality of electrical signals provided from the plurality of sensor regions. Diagnostic device. 제22 항에 있어서,
상기 복수의 종류의 바이오 물질들은 알려진 농도를 가지는 기준 바이오 물질들을 포함하고 있으며, 상기 복수의 종류의 바이오 물질들 중 한 종류의 바이오 물질들의 농도는 상기 복수의 전기적 신호들 중에서 상기 기준 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호 및 상기 한 종류의 바이오 물질들에 대응하는 전기적 신호에 기초하여 결정되는 바이오 진단 장치. 23. The method of claim 22,
The plurality of kinds of biomaterials include reference biomaterials having a known concentration, and the concentration of one kind of biomaterials among the plurality of types of biomaterials is applied to the reference biomaterials among the plurality of electrical signals. And wherein the bio-diagnostic device is determined based on a corresponding electrical signal and an electrical signal corresponding to the one type of biomaterial. 제15 항에 있어서,
상기 단일 스팟, 상기 광원, 상기 광학 필터 및 상기 광 센서를 외부의 광으로부터 차단하는 하우징을 더 구비하는 바이오 진단 장치.
The method of claim 15,
And a housing for shielding the single spot, the light source, the optical filter, and the optical sensor from external light.
시료 패드, 콘주게이트 패드, 신호발생 패드 및 흡수 패드를 구비하는 바이오 진단 키트에 있어서,
상기 신호발생 패드에는 측정 대상이 되는 복수의 종류의 바이오 물질들과 결합하는 복수의 종류의 수용체들이 단일 스팟 방식으로 고정되어 있으며,
상기 콘주게이트 패드에는 상기 복수의 종류의 바이오 물질들과 결합되는 복수의 종류의 형광체들이 제공되어 있는 바이오 진단 키트.A bio diagnostic kit comprising a sample pad, a conjugate pad, a signaling pad, and an absorption pad,
In the signaling pad, a plurality of types of receptors that bind to a plurality of types of biomaterials to be measured are fixed in a single spot method.
The conjugate pad is provided with a plurality of kinds of phosphors coupled to the plurality of kinds of biomaterials. 제25 항에 있어서,
상기 시료 패드에는 시료가 제공될 수 있으며,
상기 흡수 패드는 상기 시료에 포함된 완충용액을 흡수함으로써, 상기 시료가 상기 콘주게이트 패드, 상기 신호발생 패드를 경유하여 상기 흡수 패드로 이동하도록 하는 이동력을 제공하는 바이오 진단 키트. 26. The method of claim 25,
The sample pad may be provided with a sample,
And the absorbent pad absorbs the buffer solution contained in the sample, thereby providing a moving force to move the sample to the absorbent pad via the conjugate pad and the signaling pad.
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