KR101667150B1 - 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법 및 spr 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법 - Google Patents

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고려대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법 및 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법은 (a) 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘이 합산된 통합 커브 피팅 알고리즘이 설정되는 단계와; (b) SPR 커브를 상기 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 상기 제1 커브 피팅 알고리즘의 적어도 하나의 제1 일반 계수를 결정하는 단계와; (c) 상기 (b) 단계에서 결정된 상기 제1 일반 계수를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 적용한 상태에서, 상기 SPR 커브를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 피팅 커브를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 두 개의 커브 피팅 알고리즘을 합산한 통합 커브 피팅 알고리즘을 통해 SPR 커브 피팅을 수행하여, 벌크 유체에 의한 영향이 제거된 SPR 커브의 전체 입사각의 범위에서 보다 정확한 피팅 커브를 획득할 수 있다.

Description

표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법 및 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법{SURFACE PLASMON RESONANCE CURVE FITTING METHOD AND ANALYZING METHOD OF TARGET SUBSTANCE USING SPR SENSOR}
본 발명은 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법 및 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 SPR 커브의 전 영역에서 보다 정확한 커브 피팅이 가능하여 벌크 유체(Bulk fluid)에 의한 영향이 배제된 대상 물질의 분석이 가능한 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법 및 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 관한 것이다.
1902년 우드("On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum", Philos. Mag. 4, pp. 396-402)에 의해 SPR(Surface plasmon resonance) 센서를 이용한 측정이 제안된 후, SPR 센서는 굴절률 측정에 있어 무표지 변화(label-free change)를 측정하거나, 관찰 층의 두께를 측정하는 등과 같이 바이오 분자(bio-molecules)의 특성 평가에서 널리 이용되는 분석 방법으로 인식되어 왓다.
그러나, SPR 센서에 의한 측정의 성능은 신뢰성 있는 측정 결과와, 고속의 데이터 분석을 위한 기술의 발전이 지속적으로 요구되어 왔다. 일 예로, SPR 커브의 커브 피팅은 SPR 센서의 성능을 결정하는 중요한 요소인데, QCM(Quartz crystal microbalance) 센서, 형광(Fluorescence) 센서, 그리고 전기화학식(Electro-chemical) 센서와 같은 다른 직접적인 측정과 구별되는 매우 중요하고 고유한 프로세스이다.
기존의 각도 가변형(Angular interrogating) SPR 시스템에서, 반사 강도(Reflectance intensity) 대 입사각(Incident angle)을 나타내는 SPR 커브는 센서 필름 상에서 굴절률의 변화에 따른 대상 물질의 반응속도(binding kinetics)를 분석하는 근본적은 개념을 제공한다. 도 1은 SPR 커브의 예를 나타낸 도면이다.
SPR 센서는 일반적으로 대상 물질의 타겟 분자가 센서 표면에서 작용할 때 입사각의 범위를 넘는 굴절률의 변화를 모니터링하게 된다. 이 때, SPR 커브에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 최소의 빛의 세기를 나타내는 입사각을 공명각(Resonance angle, θRA)으로 추출하게 된다. 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 비교적 짧은 입사각의 범위(SPR_A)에서 SPR 커브의 대한 커브 피팅에 의해 공명각이 추출된다.
SPR 커브에서 공명각의 정확한 측정을 위한 다양한 커브 피팅 알고리즘들이 제안되고 있다. 일 예로, 이차방정식 커브 피팅(Quadratic curve fitting), 다항식 커브 피팅(Polynomial curve fitting), 질량 중심 커브 피팅(center-of mass curve fitting), 또는 Smoothed first-derivative zero-crossing 알고리즘과 같은 커브 피팅 방법들이 제안되어 왔다.
또한, Kurihara 등에 의해 제안("Asymmetric SPR sensor response curve-fitting equation for the accurate determination of SPR resonance angle", Sensors and actuators B, 86, pp. 49-57)된 어시메트릭 커브 피팅 알고리즘(Asymmetric curve fitting algorism)은 복잡한 다층 프레넬 방정식(Multi-layer Fresnel equation)에서 파생된 간단한 수학식을 이용하여 매우 정확한 공명각을 결정하는 방접을 제시하고 있다.
그런데, 어시메트릭 커브 피팅 알고리즘을 포함하는 기존의 커브 피팅 알고리즘들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 짧은 입사각의 범위(SPR_A) 내에서 공명각의 변화를 검출하는데 유용할 뿐, SPR 커브 전 구간에서의 정확한 커브 피팅을 보장하지 않은 단점이 있다.
대상 물질의 타겟 분자의 작용이 SPR 센서에 의해 측정될 때, 공명각의 변화에 의해 얻어지는 실시간 측정 결과는 SPR 센서에서 벌크(bulk) 굴절률을 야기하는 물이나 공기와 같은 벌크 유체(bulk fluid)에 의해 영향을 받게 되는데, 기존이 커브 피팅 알고리즘들은 이와 같은 벌크 유체의 의한 영향을 반영하지 못하는 단점이 있다.
실제 측정에서도, SPR 센서의 센싱 범위 주변에서 벌크 유체에 의한 영향은 피할 수 없으므로, 벌크 유체에 의한 영향은 측정 결과에서 제거되어야 보다 정확한 분석이 가능하게 된다. 즉, 벌크 유체에 의한 영향을 제거하지 않고 단지 공명각 만의 분석을 통해 타겟 분자의 반응속도를 평가하게 되면, 순수한 타겟 분자에 의한 반응을 분석하기 어렵게 된다.
따라서, SPR 커브의 전체 입사각의 범위에서 벌크 유체에 의한 영향을 제거할 수 있는 커브 피팅 방법에 절실히 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 두 개의 커브 피팅 알고리즘을 합산한 통합 커브 피팅 알고리즘을 통해 SPR 커브 피팅을 수행하여, 벌크 유체 의한 영향이 제거된 SPR 커브의 전체 입사각의 범위에서 보다 정확한 피팅 커브를 획득할 수 있는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 통해 획득된 피팅 커브로부터 공명각 뿐만 아니라 임계각을 실시간으로 산출하고, 공명각과 임계각의 편차를 이용하여 실시간으로 특이 흡착각을 산출하여, 대상 물질의 타겟 물질의 정확한 분석이 가능한 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, (a) 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘이 합산된 통합 커브 피팅 알고리즘이 설정되는 단계와; (b) SPR 커브를 상기 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 상기 제1 커브 피팅 알고리즘의 적어도 하나의 제1 일반 계수를 결정하는 단계와; (c) 상기 (b) 단계에서 결정된 상기 제1 일반 계수를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 적용한 상태에서, 상기 SPR 커브를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 피팅 커브를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되고; 상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되며; 상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 포함하고; 상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘은 상기 SPR 커브의 임계각 영역에서의 커브의 형태 변화가 반영되도록 적어도 하나의 제2 일반 계수가 적용되어 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 합산될 수 있다.
또한, 상기 통합 커브 피팅 알고리즘은 수학식
Figure 112016056805320-pat00023
에 의해 정의되고; 상기 수학식의 첫 번째 항은 상기 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이고, 상기 수학식의 두 번째 및 세 번째 항은 상기 제2 일반 계수가 적용된 상기 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이며; 상기 수학식의 A, B, C, D 및 E는 상기 제1 일반 계수이고, 상기 수학식의 F, G, H 및 I는 상기 제2 일반 계수일 수 있다.
그리고, 상기 (c) 단계에서는 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 의한 피팅을 통한 상기 제2 일반 계수의 결정에 따라 상기 피팅 커브가 획득될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, (a1) 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘을 설정하는 단계와; (b1) SPR 커브를 공명각 영역과 임계각 영역으로 분할하는 단계와; (c1) 상기 공명각 영역을 상기 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제1 피팅 커브를 획득하는 단계와; (d1) 상기 임계각 영역을 상기 제2 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제2 피팅 커브를 획득하는 단계와; (e1) 상기 제1 피팅 커브와 상기 제2 피팅 커브를 통합하여 피팅 커브를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되고; 상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되며; 상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, (A) 상기 SPR 센서를 이용한 측정 결과에 따라 SPR 커브가 획득되는 단계와; (B) 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해 피팅 커브가 획득되는 단계와; (C) 상기 피팅 커브로부터 공명각과 임계각이 추출되는 단계와; (D) 상기 공명각과 상기 임계각에 기초하여 특이 흡착각이 산출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 (A) 단계는 (A1) 상기 SPR 센서를 이용한 측정 결과로부터 TM 모드 이미지, TE 모드 이미지 및 다크 이미지가 획득되는 단계와, (A2) 상기 TM 모드 이미지, 상기 TE 모드 이미지 및 상기 다크 이미지에 기초하여, SPR 이미지를 획득하는 단계와, (A3) 상기 SPR 이미지로부터 상기 SPR 커브를 획득하는 단계를 포함하며; 상기 (A2) 단계에서 상기 SPR 이미지는 수학식
Figure 112015044576242-pat00002
(여기서, Ifinal은 상기 SPR 이미지이고, 상기 ITM은 상기 TM 모드 이미지이고, 상기 ITE는 상기 TE 모드 이미지이고, 상기 IDARK는 상기 다크 이미지이다)에 의해 획득될 수 있다.
또한, 상기 (C) 단계는 (C1) 상기 피팅 커브에서 최소의 반사 강도값을 갖는 입사각이 상기 공명각으로 추출되는 단계와; (C2) 상기 피팅 커브 중 임계각 영역에서 반사 강도값의 변화가 가장 큰 입사각이 상기 임계각으로 추출되는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면, 두 개의 커브 피팅 알고리즘을 합산한 통합 커브 피팅 알고리즘을 통해 SPR 커브 피팅을 수행하여, 벌크 유체에 의한 영향이 제거된 SPR 커브의 전체 입사각의 범위에서 보다 정확한 피팅 커브를 획득할 수 있는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 통해 획득된 피팅 커브로부터 공명각 뿐만 아니라 임계각을 실시간으로 산출하고, 공명각과 임계각의 편차를 이용하여 실시간으로 특이 흡착각을 산출하여, 대상 물질 내의 타겟 물질의 정확한 분석이 가능한 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법이 제공된다.
도 1은 SPR 커브의 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 시스템의 예를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 따른 피팅 과정을 설명하기 위한 그래프이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법의 효과를 설명하기 위한 그래프이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 8은 본 발명에 따른 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 SPR 센서에 의해 획득된 이미지들의 예를 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 의해 획득된 그래프의 예를 나타낸 도면이고,
도 11은 본 발명에 따른 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에서 표준화 상수를 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
[표면 플라즈몬 공명 시스템]
도 2는 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 시스템의 예를 나타낸 도면이다. 여기서, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 시스템은 각도 가변형(Angular interrogating) SPR 시스템으로 구현되는 것을 예로 한다. 도 2를 참조하여 설명하면 표면 플라즈몬 공명 시스템은 광원부(10), 이미지 획득부(20), 및 SPR 센서(30)를 포함한다.
광원부(10)는 TM 모드 또는 TE 모드로 편광된 광을 SPR 센서(30)로 조사한다. 여기서, 광원부(10)는 광을 조사하는 광원(11)과, 광원(11)으로부터 조사된 광이 통과하는 다수의 광학 소자로 구성된다. 여기서, 광학 소자는 비구면 렌즈(12), 밴드패스필터(13), 편광판(14), 그리고 원통형 렌즈(15)를 포함하는 것을 예로 하고 있으나, 각도 가변형(Angular interrogating) SPR 시스템에 적용 가능한 다양한 형태의 광원부(10)의 구성이 가능하다. 여기서, 편광판은 광원(11)으로부터의 광을 TM 모드와 TE 모드 중 어느 하나로 선택적으로 편광시킬 수 있도록 마련된다.
광원부(10)로부터 조사된 광은 프리즘(30)을 통과한 후 SPR 센서(30)로 향하게 되고, SPR 센서(30)로부터 반사된 광은 프리즘(30)을 통과한 후 이미지 획득부(20)를 통해 촬영된다. 여기서, 이미지 획득부(20)에 의해 획득된 이미지를 통해 SPR 센서(30)에 입사되는 입사광의 입사각의 각도 변화와 반사율의 변화를 측정하게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 그리고, 분석 대상인 타겟 분자가 포함된 대상 물질은 측정 챔버(50)의 입구(51)로 유입되어 출구(52)를 통해 유출되는 방식으로 유동하면서 SPR 센서(30)에 의해 측정된다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 시스템의 구성은 하나의 예로서, 기 공지된 다양한 형태의 SPR 시스템이 적용 가능할 것이다.
[제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법]
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 표면 플라즈몬 공명 시스템을 통해 획득된 SPR 커브의 피팅을 위한 통합 커브 피팅 알고리즘이 설정된다(S30). 여기서, 통합 커브 피팅 알고리즘은 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘의 합산을 통해 설정된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 시스템에서 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나가 설정되고, 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나가 설정되는 것을 예로 한다.
예를 들어, 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있고, 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.
본 발명에서는 제1 커브 피팅 알고리즘으로 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이 적용되고, 제2 커브 피팅 알고리즘으로 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이 적용되는 것을 예로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 입계각 영역에서의 커브의 변화가 반영될 수 있도록 기존의 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘에 추가적인 일반 계수가 적용되어 통합 커브 피팅 알고리즘에 합산되는 것을 예로 한다.
[수학식 1]은 기존의 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 나타낸 것이고, [수학식 2]는 기존의 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘을 나타낸 것이다. 그리고, [수학식 3]은 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에서 통합 커브 피팅 알고리즘을 나타낸 것이다.
[수학식 1]
Figure 112016056805320-pat00024
[수학식 2]
Figure 112015044576242-pat00004
[수학식 3]
Figure 112016056805320-pat00025
[수학식 1] 내지 [수학식 3]을 통해 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 통합 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘과, 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이 변형되어 합산된 것을 확인할 수 있다. 즉, [수학식 3]의 첫 번째 항은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이고, 두 번째 및 세 번째 항은 변형된 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이다.
여기서, [수학식 3]의 X는 입사각이고, A, B, C, D, 및 E는 일반 계수(이하, '제1 일반 계수'라 함)로 기존의 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘에서와 동일하고, 변형된 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘에는 추가적인 일반 계수(이하, '제2 일반 계수'라 함)인 F, G, H 및 I가 적용되었다. 여기서, 제2 일반 계수는 SPR 커브의 임계각 영역(도 1의 CAA 영역)에서의 커브의 형태 변화, 예를 들어, 기울어짐, 찌그러짐, 늘어남 등의 가능성을 반영하기 위해 적용 것이다.
다시, 도 3을 참조하여 설명하면, 상기와 같이 통합 커브 피팅 알고리즘이 설정된 상태(S30)에서 SPR 커브가 입력되면(S31), 먼저, 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 입력된 SPR 커브가 피팅된다(S32). 예를 들어, 제1 커브 피팅 알고리즘으로 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이 적용된 경우, [수학식 1]에 나타난 바와 같은 기존의 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘으로 SPR 커브가 피팅된다. 그리고, 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 통한 피팅 과정에서 [수학식 1]의 제1 일반 계수, 즉 A, B, C, D 및 E가 결정된다(S33).
도 4에 도시된 그래프에서 점선(SPR curve)은 SPR 커브를 나타낸 것이고, 굵은 실선(FC1st)은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 통한 피팅에 의해 획득된 피팅 커브이다.
상기와 같이, 제1 일반 계수가 결정되면, 통합 커브 피팅 알고리즘에 제1 일반 계수를 적용한 다음(S34), 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 SPR 커브가 피팅(S35)되어 최종적인 피팅 커브가 획득된다(S36).
즉, S33 단계에서 결정된 제1 일반 계수가 [수학식 3]의 초기값으로 대입된 상태에서 [수학식 3]을 이용한 커브 피팅을 통해 [수학식 3]의 제2 일반 계수, 즉 F, G, H 및 I가 결정되어 최종적인 피팅 커브가 획득된다.
상기와 같이, 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 통한 첫 번째 커브 피팅을 통해 제1 일반 계수를 먼저 결정하고, 첫 번째 커브 피팅을 통해 결정된 제1 일반 계수를 [수학식 3]에서 초기값으로 대입하여 두 번째 커브 피팅 과정에서는 제2 일반 계수만이 결정되도록 함으로써, 한 번의 커브 피팅에서 보다 많은 일반 계수를 결정할 때 발생하는 계산 시간의 문제를 해소할 수 있게 된다.
도 4의 가는 실선(FCFinal)은 본 발명에 따른 통합 커브 피팅 알고리즘을 통해 최종적으로 획득된 피팅 커브이다. 도 4의 좌측 및 우측의 확대 영역에서 확인할 수 있듯이, 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 통해 피팅된 피팅 커브와 대비할 때 본 발명에 따른 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅된 피팅 커브가 원래의 SPR 커브에 근접하게 피팅되었음을 확인할 수 있다.
특히, 임계각 영역에서 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅된 피팅 커브의 경우 원래의 SPR 커브와 큰 차이를 두고 있으나, 본 발명에 따른 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅된 피팅 커브가 원래의 SPR 커브를 근접하게 추종하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법이 적용될 경우, 기존의 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘에 대비할 때, 임계각 영역과 공명각 영역을 포함한 SPR 커브의 전 구간에서 보다 정확한 피팅 커브가 획득되었음을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 따른 효과를 기존의 커브 피팅 방법과의 비교를 통해 보다 구체적으로 설명한다.
먼저,MATLAP-기반으로 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법, 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 그리고 24차 다항회기식 커브 피팅 알고리즘을 프로그램화하여 실험하였다.
도 5 및 도 6에 도시된 SPR 커브는 물과 공기가 SPR 센서(30)의 벌크 유체(Bulk fluid)로 각각 적용되었을 때 쐐기 타입의 각도 가변형 SPR 시스템에서 획득된 데이터를 이용하였다. 물과 공기 두 가지의 벌크 유체에 대한 커브 피팅 결과의 성능은 임계각 영역과 공명각 영역에서 각각 비교되었다. 여기서, 본 발명에서는 공명각 영역과 임계각 영역의 분할을 위한 기준 각도는 물과 공기에 대해 각각 전체 입사 각도의 600 및 550 픽셀로 결정하였다.
실험 결과에 대한 결정계수(coefficient of determination), 오차분산(error variance) 및 각각의 피팅 방법에 의해 결정된 각도의 위치(Angle position) 등의 통계적 결과는 [표 1]에 나타낸 바와 같다.
[표 1]
Figure 112015044576242-pat00006
결정계수 R2은 실험 데이터가 수학식 모델에 얼마나 적합한지를 나타낸다. 오차분산은 [수학식 4]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112015044576242-pat00007
[수학식 4]에서 Ei = Xi - Yi이고,
Figure 112015044576242-pat00008
는 각 입사각 위치에서의 Ei의 평균이다. 여기서, Xi는 피팅 커브의 반사 강도이고, Yi는 각 입사각 위치에서 실험적으로 SPR 커브에서 얻어진다. 공명각는 공명각 영역에서 최소 강도를 나타내는 위치로 결정되고, 임계각 위치는 임계각 영역에서 1차 미분된 SPR 커브의 최대값이 나타나는 위치로 결정된다.
도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에서, 점선은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 이용하여 얻은 피팅 커브를 나타낸다. 공명각 영역(pixel mumber > 600)에서, SPR 커브는 피팅 커브로 잘 피팅되었음을 확인할 수 있다. 또한, 물과 공기에 대한 결정계수는 각각 0.999와 0.981이고, 이 값들은 [표 1]에 나타난 바와 같은 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에서의 결과(0.999 및 0.997)와 비교할 때도 좋은 결과로 평가할 수 있다.
그러나, 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 좌측의 임계각 영역은 피팅 커브가 SPR 커브와 큰 편차를 보임을 확인할 수 있다. 결과적으로 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘은 공명각을 제외하고 임계각 위치를 정확히 결정하지 못함을 확인할 수 있다.
24차 다항회기식 커브 피팅 알고리즘을 이용하여 획득된 피팅 커브는, 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 두 벌크 유체에 종혹하여 매우 다른 형태를 나타내고 있다. 즉, 벌크 유체가 물일 때의 피팅 커브는 전체 SPR 커브에서 적합하였으나, 벌크 유체가 공기인 경우에는 정확한 피팅 커브가 획득되지 못한 것을 확인할 수 있다. [표 1]의 통계적인 결과도 물과 비교할 때 공기에서 저조한 커브 피팅을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
또한, 벌크 유체가 물인 경우에도, 공명각 영역의 면밀한 관찰을 통해 피팅 커브가 다항식의 특성 때문에 부드럽지 못하다는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 부드럽지 않은 피팅 커브는 최소 공명각을 결정하는데 어려움을 야기하고, 차후에 공명각의 결정에 대한 재현가능성을 저하시키는 단점이 있다.
반면, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 이용하여 획득된 피팅 커브는, 도 5의 (c) 및 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 전체 입사각 범위에서 SPR 커브와 거의 완벽하게 매칭되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 이용한 커브 피팅 후에, 임계각과 공명각이 모두 정확하게 결정될 수 있다. 그리고, 결정된 공명각 위치와 임계각 위치는 물과 공기에 대해 1010, 170 픽셀과, 656, 430 픽셀로 나타났는데, 임계각과 공명각의 정확도는 [표 1]에 나타낸 커브 피팅의 통계적 결과를 통해 확인할 수 있다. 즉, 벌크 유체의 유형과 무관하게 결정계수는 거의 1에 가까웠고, 오차분산 또한 상대적으로 다른 방법과 비교할 때 작은 것으로 나타났다.
[표 1]에 나타난 통계적 결과를 보면, 상술한 3가지의 피팅 방법은 벌크 유체가 물인 경우, 공명각을 결정하는데 적합한 것으로 나타났으나, 벌크 유체가 공기인 경우 커브 피팅의 정확도는 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 제외하고 크게 저하됨을 확인할 수 있다. 특히, 24차 다항회기식 커브 피팅 알고리즘에서의 결정계수와 오차분산은 현저히 저하되었고, 결과적으로 대응하는 공명각 위치(671 픽셀)가 다른 방법들(653,656 픽셀)과는 많이 달라졌다.
반면, 임계각은 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법을 제외하고 다른 방법들에 의해서는 결정되지 못했다. 보다 구체적으로 살펴보면, 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘은 임계각의 결정에 적합하지 않았고, 물과 공기에서 모두 적합하지 않은 결정계수와 오차분산을 야기했다. 또한, 24차 다항회기식 커브 피팅 알고리즘은 벌크 유체로 물이 적용될 때 상당히 좋은 결정계수와 오차분산 값을 나타냈더라도 임계각을 결정하지 못했다.
상기와 같은 실험 결과로 인해, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법이 물과 공기 모두에 대해 매우 좋은 피팅 결과를 나타냈음을 의미하며, 높은 특성으로 전체 SPR 커브를 피팅할 수 있을 뿐만 아니라, 정밀도 높은 공명각과 임계각을 결정할 수 있음을 의미하게 된다.
[제2 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법]
이하에서는 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 표면 플라즈몬 공명 시스템을 통해 획득된 SPR 커브의 피팅을 위한 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘에 설정된다(S50). 여기서, 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나가 설정되고, 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나가 설정되는 것을 예로 한다.
예를 들어, 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있고, 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련될 수 있다.
제1 실시예에서와 마찬가지로 제1 커브 피팅 알고리즘으로 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이 적용되고, 제2 커브 피팅 알고리즘으로 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이 적용되는 것을 예로 한다.
그런 다음, SPR 커브가 입력되면(S51), SPR 커브가 공명각 영역과 임계각 영역으로 분할된다(S52). 이 때, 공명각 영역과 임계각 영역의 분할 기준은 다양한 방법으로 분할 가능한데, 일 예로 상술한 바와 같이, 벌크 유체의 유형에 따라 각각 다른 분할 기준이 적용될 수 있다.
SPR 커브가 임계각 영역과 공명각 영역으로 분할되면, 공명각 영역을 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제1 피팅 커브를 획득한다(S53). 그리고, 임계각 영역을 제2 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제2 피팅 커브를 획득한다(S54). 여기서, 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘으로 각각 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘과 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이 적용되는 경우, [수학식 1] 및 [수학식 2]가 적용될 수 있다.
상기와 같이 제1 피팅 커브와 제2 피팅 커브가 획득되면, 제1 피팅 커브와 제2 피팅 커브를 통합하여 최종적인 피팅 커브를 획득하게 된다(S55).
이와 같이, 임계각 영역과 공명각 영역을 분할하고, 두 영역에 적합한 커브 피팅 알고리즘을 이용하여 각 영역에 대한 피팅 커브를 개별적으로 획득함으로써, 후술할 본 발명에 따른 대상 물질의 분석 방법에 적용될 공명각과 임계각의 보다 정확한 추출이 가능할 것이다.
[SPR 센서(30)를 이용한 대상 물질의 분석 방법]
이하에서는, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 SPR 센서(30)를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, SPR 센서(30)를 이용한 측정 결과로부터 SPR 커브를 획득(S62). 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 분석 방법에서는 표면 플라즈몬 공명 시스템으로부터 TM 모드 이미지, TE 모드 이미지 및 다크 이미지를 획득한다(S60).
TM 모드 이미지는 광원(11)으로부터의 광이 편광판(14)에 의해 TM 모드로 편광될 때 이미지 획득부(20)에 의해 촬영된 이미지이고, TE 모드 이미지는 광원(11)으로부터의 광이 편광판(14)에 의해 TE 모드로 편광될 때 이미지 획득부(20)에 의해 촬영된 이미지이다. 그리고, 다크 이미지는 SRP 센서로의 입사각이 턴오프될 때 얻어지는 이미지이다.
그런 다음, TM 모드 이미지, TE 모드 이미지 및 다크 이미지에 기초하여 SPR 이미지를 획득한다(S61). 본 발명에서는 [수학식 5]를 이용하여 SPR 이미지가 획득되는 것을 예로 한다.
[수학식 5]
Figure 112015044576242-pat00009
여기서, Ifinal은 SPR 이미지이고, ITM은 TM 모드 이미지이고, ITE는 TE 모드 이미지이고, IDARK는 다크 이미지이다.
도 9는 본 발명에 따른 SPR 센서(30)에 의해 획득된 이미지들의 예를 나타낸 도면이다. 도 9의 (a)는 다크 이미지이고, 도 9의 (b)는 TE 모드 이미지이고, 도 9의 (c)는 TM 모드 이미지이고, 도 9의 (d)는 [수학식 5]에 의해 획득된 SPR 이미지이다.
상기와 같은 방법으로 SPR 이미지가 획득되면(S62), SPR 이미지로부터 SPR 커브를 획득한다(S62). 여기서, SPR 커브는 도 4에 도시된 그래프의 점선을 예로 한다.
여기서, SPR 커브는 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해 커브 피팅되고, 최종적으로 피팅 커브가 획득된다(S63). 여기서, 본 발명에서는 전술한 제1 실시예에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해 SPR 커브가 피팅되어, 도 4에 도시된 가는 실선과 같은 피팅 커브가 획득되는 것을 예로 한다.
다시, 도 8을 참조하여 설명하면, 피팅 커브가 획득되면(S63), 피팅 커브로부터 임계각과 공명각을 추출한다(S64). 여기서, 공명각은 피팅 커브에서 최소의 반사 강도값을 갖는 입사각으로 추출되고, 임계각은 피팅 커브 중 반사 강도값의 변화가 가장 큰 입사각이 추출되는 것을 예로 한다. 여기서, 임계각은 피팅 커브의 1차 미분을 통해 최대값을 갖는 입사각으로 추출이 가능하다.
이와 같이, 공명각과 임계각의 추출이 완료되면(S64), 공명각와 임계각의 편차를 이용하여 특이 흡착각이 산출된다(S65). 그리고, 측정이 종료될 때까지(S66), 실시간으로 상술한 S60 단계 내지 S65 단계를 수행하게 되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 공명각, 임계각 및 특이 흡착각의 변화에 대한 그래프가 실시간으로 획득 가능하게 된다(S67).
여기서, 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 따라 SPR 커브를 피팅하는 경우, 보다 정확한 공명각과 임계각이 실시간으로 동시 측정이 가능하다는 점은 상술한 바와 같다.
한편, 대상 물질 내의 타겟 분자의 특이흡착을 모니터하기 위해서는, SPR 센서(30) 주변에서 굴절률의 변화를 야기하는 벌크 유체의 의도치 않은 흡착을 배제시켜야 한다. 이와 같은 이유로, 임계각과 공명각 사이의 관계를 살펴본다.
본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해 획득된 임계각과 공명각의 변화를 1%에서 5% 농도의 글리세린-물 용액(W, W_1G, W_2G, W_3G, W_4G, W_5G)을 대상 물질로 이용하여 실시간으로 모니터링하는 실험을 수행하였다.
도 11은 글리세린-물 용액에 의한 굴절률의 변화에 의해 야기되는 임계각과 공명각의 상관관계를 나타내고 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 임계각과 공명각의 상관관계가 0.0055 RIU(Refractive index units)의 범위에서 선형적인 형태를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 도 11에 나타난 추세선의 경사도는 0.97이고, 결정계수는 0.999였다. 따라서, 0.97을 표준화 상수(도 10의 α)로 결정하고, 특이 흡착각은 최종적으로 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
θSAA = θRA - 0.97θCA
여기서, θSAA, θRA, θCA는 각각 특이 흡착각, 공명각 및 임계각이다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
10 : 광원부 11 : 광원
12 : 비구면 렌즈 12 : 밴드패스필터
14 : 편관판 15 : 원통형 렌즈
20 : 이미지 획득부 30 : 프리즘
40 : SPR 센서 50 : 측정 챔버

Claims (13)

  1. (a) 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘이 합산된 통합 커브 피팅 알고리즘이 설정되는 단계와;
    (b) SPR 커브를 상기 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 상기 제1 커브 피팅 알고리즘의 적어도 하나의 제1 일반 계수를 결정하는 단계와;
    (c) 상기 (b) 단계에서 결정된 상기 제1 일반 계수를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 적용한 상태에서, 상기 SPR 커브를 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 피팅 커브를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되고;
    상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되며;
    상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘을 포함하고;
    상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘은 상기 SPR 커브의 임계각 영역에서의 커브의 형태 변화가 반영되도록 적어도 하나의 제2 일반 계수가 적용되어 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 합산되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 통합 커브 피팅 알고리즘은 수학식
    Figure 112016056805320-pat00026

    에 의해 정의되고;
    상기 수학식의 첫 번째 항은 상기 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘이고, 상기 수학식의 두 번째 및 세 번째 항은 상기 제2 일반 계수가 적용된 상기 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘이며;
    상기 수학식의 A, B, C, D 및 E는 상기 제1 일반 계수이고, 상기 수학식의 F, G, H 및 I는 상기 제2 일반 계수인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서는 상기 통합 커브 피팅 알고리즘에 의한 피팅을 통한 상기 제2 일반 계수의 결정에 따라 상기 피팅 커브가 획득되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  8. (a1) 서로 다른 제1 커브 피팅 알고리즘과 제2 커브 피팅 알고리즘을 설정하는 단계와;
    (b1) SPR 커브를 공명각 영역과 임계각 영역으로 분할하는 단계와;
    (c1) 상기 공명각 영역을 상기 제1 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제1 피팅 커브를 획득하는 단계와;
    (d1) 상기 임계각 영역을 상기 제2 커브 피팅 알고리즘에 의해 피팅하여 제2 피팅 커브를 획득하는 단계와;
    (e1) 상기 제1 피팅 커브와 상기 제2 피팅 커브를 통합하여 피팅 커브를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 공명각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되고;
    상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 SPR 커브의 피팅을 위한 알고리즘 중 임계각의 피팅에 최적화된 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 커브 피팅 알고리즘은 어시메트릭(Asymmetric) 커브 피팅 알고리즘, 다항식 커브 피팅 알고리즘, 질량 중심 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되며;
    상기 제2 커브 피팅 알고리즘은 시그모이드(Sigmoid) 커브 피팅 알고리즘, 삼각함수를 이용한 커브 피팅 알고리즘, 로그방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘, 지수방정식을 이용한 커브 피팅 알고리즘 중 어느 하나의 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법.
  11. SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법에 있어서,
    (A) 상기 SPR 센서를 이용한 측정 결과에 따라 SPR 커브가 획득되는 단계와;
    (B) 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 표면 플라즈몬 공명 커브 피팅 방법에 의해 피팅 커브가 획득되는 단계와;
    (C) 상기 피팅 커브로부터 공명각과 임계각이 추출되는 단계와;
    (D) 상기 공명각과 상기 임계각에 기초하여 특이 흡착각이 산출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (A) 단계는
    (A1) 상기 SPR 센서를 이용한 측정 결과로부터 TM 모드 이미지, TE 모드 이미지 및 다크 이미지가 획득되는 단계와,
    (A2) 상기 TM 모드 이미지, 상기 TE 모드 이미지 및 상기 다크 이미지에 기초하여, SPR 이미지를 획득하는 단계와,
    (A3) 상기 SPR 이미지로부터 상기 SPR 커브를 획득하는 단계를 포함하며;
    상기 (A2) 단계에서 상기 SPR 이미지는 수학식
    Figure 112015044576242-pat00011

    (여기서, Ifinal은 상기 SPR 이미지이고, 상기 ITM은 상기 TM 모드 이미지이고, 상기 ITE는 상기 TE 모드 이미지이고, 상기 IDARK는 상기 다크 이미지이다)에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (C) 단계는
    (C1) 상기 피팅 커브에서 최소의 반사 강도값을 갖는 입사각이 상기 공명각으로 추출되는 단계와;
    (C2) 상기 피팅 커브 중 임계각 영역에서 반사 강도값의 변화가 가장 큰 입사각이 상기 임계각으로 추출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SPR 센서를 이용한 대상 물질의 분석 방법.
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