KR101579138B1 - 형광신호 자동 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 익스팬더 모듈을 이용하여 생체물질 검출용 소자에 균일한 빛을 조사함으로써 생체물질을 정확하게 판독할 수 있고, 플레이트 이송장치를 이용하여 생체물질 플레이트를 이송하여 복수개의 생체물질 검출용 소자를 간단하게 분석할 수 있는 형광신호 자동 분석 장치에 관한 것이다.

Description

형광신호 자동 분석 장치{Automatic Analyzing Apparatus for Fluorescence}
본 발명은 생체물질을 조사하거나 분석하는 장치에 관한 것으로써, 좀 더 상세하게는 생체물질을 검출할 수 있는 소자에 레이저를 조사하여, 유전자 증폭 반응 후 생체물질 검출부와 반응하여 발생된 형광신호를 측정하여 분석하는 형광신호 자동 분석 장치에 관한 것이다.
형광신호 분석 장치는 특정 파장의 빛을 받으면 그 파장과 다른 형광신호를 방출하는 형광물질의 특성을 이용하여 생체물질의 정보를 판독하는 장치로써, 형광 신호에 의하여 구현되는 화상을 검출함으로써 생체물질의 이상 유무를 판독할 수 있다.
이와 같이 형광물질로부터 방출되는 빛에 의하여 구현되는 화상을 정확하게 판독하기 위해서는, 유전자 검출부에 조사되는 빛의 균일도가 높아야 한다. 예를 들어 빛의 균일도가 낮으면 서로 다른 영역에 배치된 같은 양의 형광물질이 빛의 조사영역에 따라서 다른 강도의 형광신호를 방출하고 이로 인하여 유전자의 이상 유무 판독이 부정확해진다.
종래의 형광신호 분석 장치는 광원, 상기 광원으로부터 방출된 빛을 일 방향으로 반사시키는 반사기, 상기 반사기에 의하여 반사된 빛이 통과하는 핫미러와 필터, 상기 필터를 통과한 빛을 반사하는 평면거울, 상기 평면거울에 의하여 반사된 빛을 반사하는 오목거울, 상기 오목거울에 의하여 반사된 빛을 조사받는 유전자 시료가 수용된 슬라이드, 상기 슬라이드를 지지하는 지지 스테이지, 상기 시료의 화상정보를 입력받는 고체촬상소자, 상기 시료와 고체촬상소자 사이에 개재된 필터와 이미징 렌즈, 상기 필터, 지지 스테이지 및 고체촬상소자와 연결된 컴퓨터, 상기 컴퓨터를 제어하기 위한 키보드와 마우스를 구비한다.
종래의 형광신호 분석 장치는 시료를 광원의 광 균일도가 낮은 경우에는 유전자 시료가 수용된 슬라이드에 조사되는 빛의 균일도도 낮게 된다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 형광신호 분석 장치는 복수개의 시료를 분석하는데 있어서 각각의 시료가 수용된 슬라이드를 투입하여 분석하는 등 시간이 오래 걸리고 사용자가 사용하기 불편한 문제점이 있었다.
미국특허 제 6,140,653호
본 방명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 생체물질을 검출하기 위한 소자에 균일한 빛을 조사함으로써, 생체물질을 정확하게 판독할 수 있고 복수개의 생체물질 검출용 소자를 간단하게 분석 할 수 있는 형광신호 자동 분석 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 형광신호 자동 분석 장치는 소정의 형상으로 제작되는 하우징(10,10'), 생체물질 플레이트(20,40)가 놓이는 플레이트(110,100'), 상기 생체물질 플레이트(20,40)에 특정 파장의 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 레이저 모듈(200), 및 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛을 받아 형광물질에서 발현되는 형광신호를 검출하여 영상 처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라(600)를 포함하고, 상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 상기 생체물질 플레이트(20,40)에 정확하게 조사하기 위해서 빛의 굴절률을 조절하는 익스팬더 모듈(300), 상기 생체물질 플레이트(20,40)를 빛을 조사하여 형광물질에서 발현되는 형광을 걸러주는 방출 필터부(400), 상기 방출 필터부(400)로부터 조사되는 형광의 이미지를 상기 CCD 카메라(600)에 결상시키는 결상 렌즈(500) 및 상기 플레이트(110,110')를 이송할 수 있는 플레이트 이송장치(100, 100')를 포함한다.
일 실시예로, 상기 생체물질 플레이트는 복수개의 검출용 소자홀(21)과 상기 검출용 소자홀(21)에 유전자 정보를 가지고 있는 생체물질 검출용 소자(30)가 위치하는 제1 생체물질 플레이트(20)를 포함하고, 상기 검출용소자홀(21)은 내측면이 검은색으로 도색되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 플레이트 이송장치(100,100')는 제1 플레이트 이송장치(100)를 포함하되, 상기 제1 플레이트 이송장치(100)는 플레이트모터(120), 상기 플레이트모터(120)에 치합되어 회전하는 플레이트벨트(130), 및 상기 플레이트벨트(130)와 상기 플레이트(110)에 치합되어, 상기 플레이트모터(120)가 회전함에 따라 상기 플레이트(110)를 이동하는 플레이트 풀리(140)를 포함한다.
이때, 상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제1 생체물질 플레이트(20)의 하부에 위치한다.
다른 실시예로, 상기 생체물질 플레이트는 일면에 오목하게 형성되는 복수개의 상부 웰(41), 상기 상부 웰(41)의 하측에 형성되며 상기 상부 웰(41)보다 직경이 작게 형성되는 하부 웰(42), 및 상기 하부 웰(42)의 바닥에 형성되는 검출부(43)를 구비하는 제2 생체물질 플레이트(40)를 포함한다.
또한, 상기 플레이트(110')의 상면 또는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 하면에 반사코팅층(44)이 위치하여 판독에 필요한 광량을 충분히 확보할 수 있다.
이때, 상기 반사코팅층(44)은 확산반사 및 정반사 하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하며, 금속향 원소 및 금속향 원소로 이루어진 금속 화합물 또는 합금 및 산화물 중 어느 하나를 박막으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 상부 웰(41)과 상기 하부 웰(42)의 내측면이 검은색으로 도색되는 것이 바람직하다.
이때, 플레이트 이송장치는 제2 플레이트 이송장치(100')를 포함하되, 상기 제2 플레이트 이송장치(100')는 상기 플레이트(110')를 Y축으로 이동하기위한 제1 이송장치(120')와 X축으로 이동하기 위한 제2 이송장치(130')를 포함한다.
이때, 상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 상부에 위치한다.
본 발명의 측정부에 있어, 상기 방출 필터부(400)는 적어도 2개 이상의 방출 필터(410)가 장착되는 필터안착부(420); 상기 필터안착부(420)에 결합되는 필터벨트(430); 및 상기 필터벨트(430)와 연결되어 상기 필터안착부(420)를 회전시키는 필터모터부(440); 포함한다.
또한, 상기 레이저 모듈(200)은 Cy3 형광물질을 측정하기 위한 제1 레이저 모듈(210)과 Cy5 형광물질을 측정하기 위한 제2 레이저 모듈(220)을 포함한다.
또한, 상기 익스팬더 모듈(300)은 상기 제1 레이저 모듈(210)에 결합되는 제1 익스팬더 모듈(310)과 상기 제2 레이저 모듈(220)에 결합되는 제2 익스팬더 모듈(320)을 포함하고, 상기 제1 익스팬더 모듈(310)은 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 광원의 경로를 하나로 모아 가우시안 분포의 특성을 높이기 위한 제1 렌즈(311), 상기 제1 렌즈(311)가 삽입되어 고정되는 제 1렌즈 고정홀더(312), 레이저 광원의 균일도를 개선하며 원하는 크기의 크기를 출력하기 위한 제2 렌즈(313), 및 상기 제2 렌즈(313)가 삽입되어 고정되는 제 2렌즈 고정홀더(314)를 포함하고, 상기 제2 익스팬더 모듈(320)은 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 광원의 경로를 하나로 모아 가우시안 분포의 특성을 높이기 위한 제3 렌즈(321), 상기 제3 렌즈(321)가 삽입되어 고정되는 제 3렌즈 고정홀더(322), 레이저 광원의 균일도를 개선하며 원하는 크기의 크기를 출력하기 위한 제4 렌즈(323), 및 상기 제4 렌즈(323)가 삽입되어 고정되는 제 4렌즈 고정홀더(324)를 포함한다.
또한, 상기 제1 익스팬더 모듈(310)의 렌즈(311,313)는 532nm 파장대의 V-코팅이 되어 있고, 상기 제2 익스팬더 모듈(320)의 렌즈(321,323)는 VIS 코팅이 되어 있다.
본 발명의 형광신호 자동 분석 장치는 익스팬더 모듈을 이용하여 생체물질 검출용 소자에 균일한 빛을 조사함으로써 생체물질을 정확하게 판독할 수 있고, 플레이트 이송장치를 이용하여 생체물질 플레이트를 이송하여 복수개의 생체물질 검출용 소자를 간단하게 분석할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 형광신호 자동 분석 장치는 검출용소자홀의 내측면 또는 상부 웰과 하부 웰의 내측면이 검은색으로 도색되어, 빛의 난반사에 의한 노이즈를 저감하여 보다 정확하게 생체물질을 판독할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 형광신호 자동 분석 장치는 생체물질 플레이트의 하면에 반사코팅층을 부가하거나, 플레이트의 상면에 반사코팅층을 부가하여 판독에 필요한 광량을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 하우징 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 내부 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 플레이트 이송장치 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 생체물질 플레이트 단면도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생체물질 검출용 소자가 장착된 제1 생체물질 플레이트의 부분 확대 단면도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생체물질 검출용 소자 정면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 생체물질 플레이트 사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 생체물질 플레이트 부분단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 하우징의 사시도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 플레이트 이송장치 사시도.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 부분 사시도.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치의 부분측면도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 익스팬더 모듈.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 익스팬더 모듈.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 형광신호 자동 분석 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 하우징(10) 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치 내부 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 플레이트 이송장치를 제외한 장치 사시도.
도 1 내지 도 3을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000)에 대해서 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000)는 하우징(10), 플레이트(110), 제1 플레이트 이송장치(100), 적어도 하나 이상의 레이저 모듈(200), 적어도 하나 이상의 익스팬더 모듈(300), 방출 필터부(400), 결상렌즈(500), 및 CCD 카메라(600)를 포함한다.
상기 하우징(10)은 소정의 형상으로 제작되고, 제1 생체물질 플레이트(20)에 생체물질 검출용 소자(30)를 투입하기 위한 제1 생체물질 검출용 소자 투입구(11)를 구비하고 있다.(도 6 참고)
상기 플레이트(110)는 상부에 상기 제1 생체물질 플레이트(20)가 안착된다. 이때, 상기 제1 생체물질 플레이트(20)는 생체물질 검출용 소자(30)가 장착되기 위한 복수개의 검출용소자홀(21)을 포함한다.
상기 제1 플레이트 이송장치(100)는 각각의 상기 생체물질 검출용 소자(30)의 하부에 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛이 조사되도록 상기 플레이트(110)를 이송한다.
상기 레이저 모듈(200)은 상기 제1 생체물질 플레이트(20)에 특정 파장의 빛을 조사하는 모듈이다.
좀 더 상세하게는, 상기 레이저 모듈(200)은 Cy3 형광물질을 측정하기 위한 제1 레이저 모듈(210)과 Cy5 형광물질을 측정하기 위한 제2 레이저 모듈(220)을 포함한다.
상기 레이저 모듈(200)은 도시된 바와 같이 레이저 모듈(200)의 개수가 2개에 한정되는 것이 아니라, 2개 이상을 포함할 수 도 있다.
상기 익스팬더 모듈(300)은 상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 상기 제1 생체물질 플레이트(20)에 정확하게 조사하기 위해서 빛의 굴절률을 조절하는 역할을 한다.
또한, 상기 익스팬더 모듈(300)은 상기 제1 레이저 모듈(210)에 설치되는 제1 익스팬더 모듈(310)과 상기 제2 레이저 모듈(220)에 설치되는 제2 익스팬더 모듈(320)을 포함한다.
상기 방출 필터부(400)는 상기 생체물질 플레이트(20)로 빛을 조사하여 형광물질에서 발현되는 형광을 걸러주는 역할을 한다.
상기 결상렌즈(500)는 상기 방출 필터부(400)로부터 조사되는 형광신호를 상기 CCD 카메라(600)에 결상시키는 역할을 한다.
상기 CCD 카메라(600)는 상기 결상렌즈(500)로부터 조사되는 형광신호를 영상 처리를 위해 디지털 신호로 변환하는 역할을 한다.
도 4를 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 제1 플레이트 이송장치(100)에 대해서 설명한다.
상기 제1 플레이트 이송장치(100)는 제1 플레이트(110), 플레이트모터(120), 플레이트벨트(130), 및 플레이트 풀리(140)를 포함한다.
상기 제1 플레이트(110)는 상기 생체물질 플레이트(20)가 안착되기 위한 판형태의 장치이다.
상기 플레이트모터(120)는 제어부의 명령을 받아 회전함으로써, 상기 제1 플레이트(110)를 이송하는 역할을 한다.
상기 플레이트벨트(130)는 상기 플레이트모터(120)에 치합되어, 상기 플레이트모터(120)의 회전력을 상기 플레이트 풀리(140)로 전달하는 역할을 한다.
상기 플레이트풀리(140)는 상기 플레이트벨트(130)와 상기 제1 플레이트(110)에 치합되어, 상기 플레이트모터(120)가 회전함에 따라서 상기 제1 플레이트(110)가 이송된다.
도 5 내지 도 7을 이용하여, 본 발명의 제1 생체물질 플레이트(20)에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 생체물질 플레이트(20)의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 생체물질 검출용 소자(30)가 장착된 제1 생체물질 플레이트(20)의 부분 확대 단면도이며, 도 7은 생체물질 검출용 소자(30)의 정면도이다.
상기 제1 생체물질 플레이트(20)는 복수개의 검출용소자홀(21)을 구비하고, 상기 검출용소자홀(21)에 생체물질 검출용 소자(30)가 장착된다.
이때, 상기 생체물질 검출용 소자(30)는 헤드(31), 상기 헤드(31)의 하측에 돌출 형성되는 튜브결합부(32), 상기 튜브결합부(32)의 하측에 연장 형성되는 로드(33), 및 상기 로드(33)의 하측에 형성되는 검출부(34)를 포함한다.(도 7 참고)
튜브에 유전자 증폭을 위한 시약을 넣은 다음 튜브에 결합하면 상기 로드(33)는 시약에 일정부분 잠기게 된다. 또한, 유전자 증폭과 혼성화가 튜브 안에서 진행되면서 증폭된 유전자는 혼성화 과정 중 로드(33) 아래 고정된 표적 유전자 프로브, 즉 상기 검출부(34)와 반응하여 접합, 반응이 끝난 후 캡을 열어 세척 후 상기 제1 생체물질 플레이트(20)의 검출용소자홀(21)에 장착한다.
이때, 상기 검출부(34)는 하면에 단백질, 핵산, PNA(Peptide Nucleic Acid), Aptamer　또는 항체들 중 선택되는 물질들 중 적어도 하나 이상의 물질이 도포될 수 있다. 즉, 상기 검출부(34)의 하면에는 생체물질을 검출할 수 있도록 표적 유전자 프로브가 도포되어 고정될 수 있다.
상기 검출부(34)는 상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 조사된 후, 반사되어 상기 방출 필터부(400)를 거쳐 상기 CCD 카메라(600)에 결상되어 형광신호를 디지털 신호로 변환하여 화면에 표시한다.
이때, 상기 제1 생체물질 플레이트(20)에 위치하는 상기 생체물질 검출용 소자(30)의 생체물질을 분석하기 위해서, 상기 생체물질 검출용 소자(30)의 하부면에 상기 레이저모듈(200)에서 빛을 조사해야한다. 따라서 상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제1 생체물질 플레이트(20)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 검출용소자홀(21)은 상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 상기 생체물질 검출용 소자(30)의 내부에서 난사되지 않도록 내측이 검은색으로 도색되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치에 대해서 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치를 설명하기에 앞서 제2 생체물질 플레이트(40)에 대해서 설명한다.
도 8은 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 사시도이고, 도 9는 제2 생체물질 플레이트(40)의 부분단면도이다.
도 8과 도 9를 이용하여, 본 발명의 제2 생체물질 플레이트(40)에 대해서 설명한다.
상기 제2 생체물질 플레이트(40)는 일면에 오목하게 형성되는 복수개의 상부 웰(41), 상기 상부 웰(41)의 하측에 형성되며 상기 상부 웰(41)보다 직경이 작게 형성되는 하부 웰(42), 상기 하부 웰(42)의 바닥에 형성되는 검출부(43), 및 하면에 위치하는 반사코팅층(44)을 포함한다.
또한, 상기 플레이트(100')는 상면에 반사코팅층(44)을 구비하여 판독에 필요한 광량을 충분히 확보할 수 있다.
즉, 상기 반사코팅층(44)은 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 하면 또는 사익 플레이트(100')의 상면에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 반사코팅층(44)은 확산반사 및 정반사 하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하며 금속향 원소 및 금속향 원소로 이루어진 금속 화합물 또는 합금 및 산화물 중 어느 하나를 박막으로 형성 할 수 있다. 이때, 상기 반사코팅층(44)을 접합하기 위해 접착부재를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 직접 코팅하는 등 다양한 방법으로 반사코팅층(44)을 형성할 수 있다.
상기 검출부(43)는 단백질, 핵산, PNA, Aptamer 또는 항체들 중 선택되는 물질이 도포 또는 배열되어 형성된다.
상기 제2 생체물질 플레이트(40)를 분석하기 위해서는 상기 제2 검출부(43)의 상부에 레이저를 조사하여, 반사되는 형광신호를 변환하여 생체물질을 분석할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000')는 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000)와 다른 형태를 가진다.
이하, 도 10 내지 도 12를 이용하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000')에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000')는 소정의 형상을 가지는 하우징(10')을 포함하며, 상기 제2 생체물질 플레이트(40)를 투입하기 위한 제2 생체물질 검출용 소자 투입구(11')를 구비하고 있다.
이때, 상기 제2 생체물질 플레이트(40)는 상기 하우징(10')의 하부에 위치하기 때문에, 상기 제2 생체물질 검출용 소자 투입구(11')는 하부에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000')는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)를 이송하기 위한 제2 플레이트 이송장치(100')를 포함한다.
상기 제2 플레이트 이송장치(100')는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)가 놓이는 제2 플레이트(110')와 상기 제2 플레이트(110')를 이송하기 위한 제1 이송장치(120')와 제2 이송장치(130')를 포함한다.
상기 제1 이송장치(120')는 상기 제2 플레이트(110')를 Y축 방향으로 이송하기 위한 장치이고, 상기 제2 이송장치(130')는 상기 제2 플레이트(110')를 X축 방향으로 이송하기 위한 장치이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이송장치(120')와 제2 이송장치(130')는 사람이 수동으로 조작하여 상기 제2 플레이트(110')의 위치를 수정할 수 있다. 하지만 상기 제2 플레이트 이송장치(100')는 모터와 같은 자동화 장비를 이용하여, 자동으로 상기 제2 플레이트(110')의 위치를 수정할 수도 있다.
상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 생체물질을 분석하기 위해서, 상기 검출부(43)의 상부에 상기 레이저모듈(200)에서 빛을 조사해야함으로, 상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제2 생체물질 플레이트(40) 상부에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 레이저모듈(200)에서 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 검출부에 빛을 조사하고, 빛이 반사되어 상기 방출필터부(400)와 상기 결상렌즈(500)를 거쳐 상기 CCD 카메라(600)에 결상되어 형광 이미지를 디지털 신호로 변환하여 화면에 표시한다.(도 12 참고)
이하, 서술되는 방출필터부(400)와 익스팬더모듈(300)은 상술한 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치와 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치에 동일한 부품이 사용된다.
도 13을 이용하여 본 발명의 일실시예에 따른 방출 필터부(400)에 대해서 설명한다.
상기 방출 필터부(400)는 적어도 2개 이상의 방출 필터(410), 필터안착부(420), 필터벨트(430), 및 필터모터부(440)를 포함한다.
상기 방출 필터(410)는 형광물질에 특정파장의 광원을 조사하게 되면 해당물질에 대한 고유의 특정 파장의 빛을 발현하게 되는데, 특정파장의 빛을 제외하고 다른 파장의 빛을 걸러주는 역할을 한다.
또한, 상기 방출필터(410)는 제1 방출필터(411)와 제2 방출필터(412)를 포함한다.
상기 필터안착부(420)는 상기 제1 방출필터(411)와 상기 제2 방출필터가 장착되며, 상기 필터안착부(420)가 회전하여 상황에 맞는 방출필터(410)를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 방출 필터부(400)는 도시된 것과 같이 상기 방출필터(410)의 개수가 2개로 한정되는 것이 아니라 2개 이상을 포함할 수 있다.
상기 필터벨트(430)는 상기 필터안착부(420)에 결합되어, 상기 필터안착부(420)를 회전시키는 역할을 한다.
상기 필터모터부(440)는 상기 필터벨트(430)와 치합되어 운동에너지를 전달하여 상기 필터안착부(420)를 회전시켜, 사용자가 원하는 방출 필터(410)를 사용할 수 있도록 한다.
도 14와 도 15를 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 익스팬더 모듈(300)에 대해서 설명한다.
도 14는 상기 제1 익스팬더 모듈(310)의 분해도이다.
상기 제1 익스팬더 모듈(310)은 상기 제1 레이저 모듈(210)의 일측에 위치하며, 제1 렌즈(311), 제 1렌즈 고정홀더(312), 제2 렌즈(313), 제 2렌즈 고정홀더(314), 및 렌즈고정부(315)를 포함한다.
상기 제1 렌즈(311)는 상기 제1 레이저 모듈(210)에서 출력되는 빛을 집중시켜 가우시안 분포의 특성을 펴기 위한 역할을 한다.
상기 제 1렌즈 고정홀더(312)는 상기 제1 렌즈(311)가 일측에 삽입되고, 상기 렌즈고정부(315)를 이용하여 상기 제1 렌즈(311)가 고정된다.
상기 제2 렌즈(313)는 상기 제1 렌즈(311)에서 모아진 빛을 평행하고 균일성을 개선하여 원하는 스팟 크기로 출력해주는 역할을 한다.
상기 제 2렌즈 고정홀더(314)는 일측이 상기 제 1렌즈 고정홀더(312)에 삽입되어, 상기 제1 렌즈(311)와 제2 렌즈(313)의 거리를 조절하여 빛의 스팟 크기와 균일성을 조절할 수 있으며, 타측에는 상기 제2 렌즈(313)가 삽입되고, 상기 렌즈고정부(315)를 이용하여 상기 제2 렌즈(313)가 고정된다.
또한, 상기 제1 렌즈(311)와 상기 제2 렌즈(313)는 532nm 파장대의 반사를 최소화하기 위해서 V-코팅(Visible Coating)되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 15는 상기 제2 익스팬더 모듈(320)의 분해도이다.
상기 제2 익스팬더 모듈(320)은 상기 제2 레이저 모듈(220)의 일측에 위치하며, 제3 렌즈(321), 제 3렌즈 고정홀더(322), 제3 렌즈(321), 제 4렌즈 고정홀더(324), 및 렌즈고정부(325)를 포함한다.
상기 제3 렌즈(321)는 상기 제2 레이저 모듈(220)에서 출력되는 빛을 집중시켜 가우시안 분포의 특성을 펴기 위한 역할을 한다.
상기 제 3렌즈 고정홀더(322)는 상기 제3 렌즈(321)가 일측에 삽입되고, 상기 렌즈고정부(325)를 이용하여 상기 제3 렌즈(321)가 고정된다.
상기 제4 렌즈(323)는 상기 제3 렌즈(321)에서 모아진 빛을 평행하고 균일성을 개선하여 원하는 스팟 크기로 출력해주는 역할을 한다.
상기 제 4렌즈 고정홀더(324)는 일측이 상기 제 3렌즈 고정홀더(322)에 삽입되어, 상기 제3 렌즈(321)와 제4 렌즈(323)의 거리를 조절하여 빛의 스팟 크기와 균일성을 조절할 수 있으며, 타측에는 상기 제4 렌즈(323)가 삽입되고, 상기 렌즈고정부(325)를 이용하여 상기 제4 렌즈(323)가 고정된다.
또한, 상기 제1 렌즈(311)와 상기 제2 렌즈(313)는 VIS-코팅(Visible Spectrum Coating)되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 형광신호 자동 분석 장치(1000)의 작동에 대해서 간략하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동분석 장치(1000)와 다른 실시예에 따른 형광신호 자동분석장치(1000')는 생체물질 플레이트(20,40)에 빛이 조사되는 위치에 따라서 다른 형태로 제작되나, 동일한 방법으로 작동한다.
본 발명의 일실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000)는 작동하기에 앞서, 상기 제1 생체물질 플레이트(20)에 형성되는 복수개의 검출용소자홀(21)에 각각 다른 환자의 생체물질 검출용 소자(30)를 장착한 후, 상기 제1 생체물질 플레이트(20)를 자동으로 이송해 가며 생체물질 검출용 소자(30)의 밑면의 형광신호를 측정하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 형광신호 자동 분석 장치(1000')는 작동하기에 앞서, 상기 제2 생체물질 플레이트(40)에 형성되는 상기 하부 웰(42)의 바닥에 DNA 칩과 같이 생체물질을 검출할 수 있는 검출부(43)를 형성하고 상기 하부 웰(42)에 시료 주입하고 그 위의 상부 웰(41)에 오일을 주입 한 후, 유전자 증폭 및 혼성화 과정을 수행하여 상기 검출부(43)의 표적 유전자 프로브에 증폭된 유전자가 접합 및 반응을 일으키도록 할 수 있다. 상기 제2 생체물질 플레이트(40)를 자동으로 이송해 가며, 상기 검출부(43)의 상부로 빛을 조사하여 형광물질을 측정하게 된다.
상기 제1 레이저 모듈(210)에서 나온 빛은 상기 익스팬더 모듈(300)을 거쳐, 상기 생체물질 검출용 소자(30)의 하부에 조사하고, 상기 생체물질 검출용 소자의 검출부에서 형광물질이 발현되어 상기 방출 필터부(400)에서 형광을 걸러주고, 상기 형광의 이미지가 상기 결상 렌즈를 통해서 상기 CCD 카메라(600)에 결상되어, Cy3 형광물질을 측정한다. 또한, 상기 제2 레이저 모듈(220)에서 나온 빛은 상기 익스팬더 모듈(300)을 거쳐, 상기 검출용소자홀(21)에 조사하고, 시료에서 형광물질이 발현되어 상기 방출 필터부(400)에서 형광을 걸러주고, 상기 형광의 이미지가 상기 결상렌즈(500)를 통해서 상기 CCD 카메라(600)에 결상되어, Cy5 형광물질을 측정한다. 이때, 상기 방출 필터부(400)는 상기 레이저 모듈(200)에 따라서 상기 필터안착부(420)가 회전한다.
이때, 상기 형광신호 자동 분석 장치(1000,1000')는 상기 생체물질 플레이트(20,40)의 형태에 따라서 상기 레이저 모듈(200)은 상기 플레이트(110,110')의 하부 또는 상부에 위치한다. 즉, 상기 제1 생체물질 플레이트(20)의 하부로 빛을 조사할 경우, 상기 레이저 모듈(200)이 상기 제1 플레이트(110)의 하부에 위치하고, 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 상부로 빛을 조사할 경우 상기 레이저 모듈(200)이 상기 제2 플레이트(110')의 상부에 위치한다.
상기 제1 플레이트 이송장치(100)는 생체물질 검출용 소자(30)의 시료 분석을 마친 후, 다른 생체물질 검출용 소자(30)의 시료를 분석하기 위해서, 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛이 다른 생체물질 검출용 소자(30)에 조사될 수 있도록 상기 제1 생체물질 플레이트(20)를 이송한다.
상기 제2 플레이트 이송장치(100')는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 검출부(43)에서 시료 분석을 마친 후, 검출부(43)의 시료를 분석하기 위해서, 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛이 다른 검출부(43)에 조사될 수 있도록 상기 제2 생체물질 플레이트(40)를 이송한다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 형광신호 자동 분석 장치
10 : 하우징 11 : 생체물질 검출용 소자 투입구
20 : 제1 생체물질 플레이트 21 : 검출용소자홀
30 : 생체물질 검출용 소자 31 : 헤드
32 : 튜브결합부 33 : 로드
34 : 검출부
40 : 제2 생체물질 플레이트 41 : 상부 웰
42 : 하부 웰 43 : 검출부
44 : 반사코팅층
100 : 제1 플레이트 이송 장치
110 : 제1 플레이트 120 : 플레이트모터
130 : 플레이트벨트 140 : 플레이트풀리
100' : 제2 플레이트 이송 장치
110' : 제2 플레이트 120' : 제1 이송장치
130' : 제2 이송장치
200 : 레이저 모듈 210 : 제1 레이저 모듈
220 : 제2 레이저 모듈
300 : 익스팬더 모듈
310 : 제1 익스팬더 모듈 311 : 제1 렌즈
312 : 제 1렌즈 고정홀더 313 : 제2 렌즈
314 : 제 2렌즈 고정홀더 315 : 렌즈고정부
320 : 제2 익스팬더 모듈 321 : 제3 렌즈
322 : 제 3렌즈 고정홀더 323 : 제4 렌즈
324 : 제 4렌즈 고정홀더 325 : 렌즈고정부
400 : 방출 필터부 410 : 방출 필터
420 : 필터안착부 430 : 필터벨트
440 : 필터모터부
500 : 결상렌즈 600 : CCD 카메라

Claims (16)

  1. 생체물질 플레이트(20, 40)가 놓이는 플레이트(110,110'), 상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 특정 파장의 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 레이저 모듈(200), 및 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛을 받아 형광물질에서 발현되는 형광신호를 검출하여 영상 처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라(600)를 포함하는 형광신호 자동 분석 장치에 있어서,
    상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 정확하게 조사하기 위해서 빛의 굴절률을 조절하는 익스팬더 모듈(300);
    상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 빛을 조사하여 형광물질에서 발현되는 형광을 걸러주는 방출 필터부(400);
    상기 방출 필터부(400)로부터 조사되는 형광의 이미지를 상기 CCD 카메라(600)에 결상시키는 결상 렌즈(500); 및
    상기 플레이트(110,110')를 이송할 수 있는 플레이트 이송장치(100,100'); 를 포함하되,
    상기 생체물질 플레이트는 일면에 오목하게 형성되는 복수개의 상부 웰(41), 상기 상부 웰(41)의 하측에 형성되며 상기 상부 웰(41)보다 직경이 작게 형성되는 하부 웰(42), 및 상기 하부 웰(42)의 바닥에 형성되는 검출부(43)를 구비하는 제2 생체물질 플레이트(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 생체물질 플레이트는 복수개의 검출용소자홀(21)과 상기 검출용소자홀(21)에 유전자 정보를 가지고 있는 생체물질 검출용 소자(30)가 위치하는 제1 생체물질 플레이트(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 검출용소자홀(21)은 내측면이 검은색으로 도색되어 있는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 플레이트 이송장치(100, 100')는 제1 플레이트 이송장치(100)를 포함하되,
    상기 제1 플레이트 이송장치(100)는 플레이트모터(120), 상기 플레이트모터(120)에 치합되어 회전하는 플레이트벨트(130), 및 상기 플레이트벨트(130)와 상기 플레이트(110)에 치합되어, 상기 플레이트모터(120)가 회전함에 따라 상기 플레이트(110)를 이동하는 플레이트풀리(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 플레이트(110')의 상면 또는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 하면에 반사코팅층(44)이 위치하는 것을 특징으로 하는 형광 신호 자동 분석 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 반사코팅층(44)은 확산반사 및 정반사 하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 반사코팅층(44)은 금속향 원소 및 금속향 원소로 이루어진 금속 화합물 또는 합금 및 산화물 중 어느 하나를 박막으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  9. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 상부 웰(41)과 상기 하부 웰(42)의 내측면이 검은색으로 도색되어 있는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 플레이트 이송장치(100, 100')는 제2 플레이트 이송장치(100')를 포함하되,
    상기 제2 플레이트 이송장치(100')는 상기 플레이트(110')를 Y축으로 이동하기위한 제1 이송장치(120')와 X축으로 이동하기 위한 제2 이송장치(130')를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출 필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제1 생체물질 플레이트(20)의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저모듈(200), 상기 익스팬더 모듈(300), 상기 방출 필터부(400), 상기 결상렌즈(500), 및 상기 CCD 카메라(600)는 상기 제2 생체물질 플레이트(40)의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  13. 생체물질 플레이트(20, 40)가 놓이는 플레이트(110,110'), 상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 특정 파장의 빛을 조사하는 적어도 하나 이상의 레이저 모듈(200), 및 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 빛을 받아 형광물질에서 발현되는 형광신호를 검출하여 영상 처리를 위한 디지털 신호로 변환하는 CCD 카메라(600)를 포함하는 형광신호 자동 분석 장치에 있어서,
    상기 레이저 모듈(200)로부터 나온 빛이 상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 정확하게 조사하기 위해서 빛의 굴절률을 조절하는 익스팬더 모듈(300);
    상기 생체물질 플레이트(20, 40)에 빛을 조사하여 형광물질에서 발현되는 형광을 걸러주는 방출 필터부(400);
    상기 방출 필터부(400)로부터 조사되는 형광의 이미지를 상기 CCD 카메라(600)에 결상시키는 결상 렌즈(500); 및
    상기 플레이트(110,110')를 이송할 수 있는 플레이트 이송장치(100,100'); 를 포함하되,
    상기 방출 필터부(400)는
    적어도 2개 이상의 방출 필터(410)가 장착되는 필터안착부(420);
    상기 필터안착부(420)에 결합되는 필터벨트(430); 및
    상기 필터벨트(430)와 연결되어 상기 필터안착부(420)를 회전시키는 필터모터부(440);를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 모듈(200)은 Cy3 형광물질을 측정하기 위한 제1 레이저 모듈(210)과 Cy5 형광물질을 측정하기 위한 제2 레이저 모듈(220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 익스팬더 모듈(300)은 상기 제1 레이저 모듈(210)에 결합되는 제1 익스팬더 모듈(310)과 상기 제2 레이저 모듈(220)에 결합되는 제2 익스팬더 모듈(320)을 포함하고,
    상기 제1 익스팬더 모듈(310)은 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 광원의 경로를 하나로 모아 가우시안 분포의 특성을 높이기 위한 제1 렌즈(311), 상기 제1 렌즈(311)가 삽입되어 고정되는 제 1렌즈 고정홀더(312), 레이저 광원의 균일도를 개선하며 원하는 크기의 크기를 출력하기 위한 제2 렌즈(313), 및 상기 제2 렌즈(313)가 삽입되어 고정되는 제 2렌즈 고정홀더(314)를 포함하고,
    상기 제2 익스팬더 모듈(320)은 상기 레이저 모듈(200)에서 조사되는 광원의 경로를 하나로 모아 가우시안 분포의 특성을 높이기 위한 제3 렌즈(321), 상기 제3 렌즈(321)가 삽입되어 고정되는 제 3렌즈 고정홀더(322), 레이저 광원의 균일도를 개선하며 원하는 크기의 크기를 출력하기 위한 제4 렌즈(323), 및 상기 제4 렌즈(323)가 삽입되어 고정되는 제 4렌즈 고정홀더(324)를 포함하는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 익스팬더 모듈(310)의 렌즈(311,313)는 532nm 파장대의 V-코팅이 되어 있고, 상기 제2 익스팬더 모듈(320)의 렌즈(321,323)는 VIS 코팅이 되어 있는 것을 특징으로 하는 형광신호 자동 분석 장치.
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