KR101841369B1 - 이미지 기반 물질 정량 분석방법 - Google Patents

이미지 기반 물질 정량 분석방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101841369B1
KR101841369B1 KR1020160167624A KR20160167624A KR101841369B1 KR 101841369 B1 KR101841369 B1 KR 101841369B1 KR 1020160167624 A KR1020160167624 A KR 1020160167624A KR 20160167624 A KR20160167624 A KR 20160167624A KR 101841369 B1 KR101841369 B1 KR 101841369B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantitative
substance
threshold value
ratio
quantitative data
Prior art date
Application number
KR1020160167624A
Other languages
English (en)
Inventor
윤완수
김다솔
김수현
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020160167624A priority Critical patent/KR101841369B1/ko
Priority to PCT/KR2017/014407 priority patent/WO2018106066A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101841369B1 publication Critical patent/KR101841369B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/008—Details of detection or image processing, including general computer control
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes

Abstract

물질의 정량 분석방법이 개시된다. 이러한 물질의 정량 분석 방법은 제1 물질에 대한 서로 다른 제1 정량 값을 갖는 N개의 샘플들 각각으로부터 상기 제1 정량 값에 따라 변화하는 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정한 후 상기 N개의 샘플들 각각에 대해 상기 복수의 정량 데이터 중 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하고, 이를 이용하여 상기 제1 물질의 정량 값에 대한 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율의 관계를 나타내는 분석 함수를 도출하는 단계 및 상기 분석 함수를 이용하여 분석 대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계를 포함하고, 물질에 대한 정량 분석 가능 범위 및 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

Description

이미지 기반 물질 정량 분석방법{IMAGE BASED QUANTITATIVE ANALYSYS METHOD}
본 발명은 이미지 기반 물질 정량 분석방법에 관한 것이다.
기존의 정량 분석방법인 표면증감 라만산란(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)을 이용한 정량 분석 방법에서는 신호의 세기를 이용하여 원하는 분석물질의 농도를 측정하였고, 이는 표면증감 라만산란 분석이 가능한 장비를 통하여 측정되었다.
표면증감 라만산란(SERS)의 경우 높은 신호증폭률을 가지는 장비들을 이용하여 분석물질의 농도를 측정하였기 때문에 장비의 큰 신호 편차가 발생할 수 있고 이는 신호의 세기(강도)를 균일하게 증폭하지 못함으로써 적은 횟수의 측정만으로는 정확한 농도를 측정하지 못하는 문제점이 있다. 특히 저농도 구간에서 농도를 정량하지 못하는 문제점이 있다.
이에 본 발명자는 기존 정량 분석 방법에서 사용되던 신호의 세기를 이용한 분석 방법과는 다른 방식을 적용하여 저농도 구간에서도 정확한 정량이 가능한 방법을 개발하기에 이르렀다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 저농도 구간에서도 정확하게 농도를 정량할 수 있는 이미지 기반 물질 정량 분석방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 물질 정량 분석방법은 제1 물질에 대한 서로 다른 제1 정량 값을 갖는 N개의 샘플들 각각으로부터 상기 제1 정량 값에 따라 변화하는 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정한 후 상기 N개의 샘플들 각각에 대해 상기 복수의 정량 데이터 중 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하고, 이를 이용하여 상기 제1 물질의 정량 값에 대한 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율의 관계를 나타내는 분석 함수를 도출하는 단계; 및 상기 분석 함수를 이용하여 분석 대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 N개의 샘플들 각각은 2차원 평면 형태로 도포된 상기 제1 물질 함유 시료를 포함할 수 있고, 상기 N개의 샘플들 각각 대한 상기 복수의 정량 데이터는 분광기, 광학 현미경, 전자 현미경 및 주사탐침 현미경 중 하나에 의해 촬상된 상기 제1 물질 함유 시료의 2차원 이미지로부터 획득될 수 있다. 일 실시예로, 상기 2차원 이미지의 복수의 단위 영역들로 이루어지고, 상기 N개의 샘플들 각각 대한 상기 복수의 정량 데이터는 상기 복수의 단위 영역들로부터 각각 획득될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차원 이미지는 라만 분광기에 의해 촬상된 라만 스펙트럼 정보를 포함하는 이미지이고, 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은 상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 상기 제1 물질에 대응하는 라만 쉬프트의 피크 강도와 상기 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 복수의 단위 영역들 중 상기 라만 쉬프트의 피크 강도가 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차원 이미지는 질량 스펙트럼 정보를 포함하는 질량 이미지이고, 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은 상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 상기 제1 물질에 대응하는 질량 대 전하의 비(mass to charge ratio, m/z)의 피크 강도와 상기 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 복수의 단위 영역들 중 상기 질량 대 전하의 비(mass to charge ratio, m/z)의 피크 강도가 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 2차원 이미지는 광학 현미경에 의해 촬상된 이미지이고, 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은 상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 명도 값들을 상기 임계값을 비교하는 단계; 및 상기 복수의 단위 영역들 중 상기 명도 값이 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분석 대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계는 상기 분석 대상 시료로부터 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정하고, 상기 측정된 복수의 정량 데이터 중 상기 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하는 단계; 및 상기 분석 함수를 이용하여 상기 분석 대상 시료로부터 산출된 상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율로부터 상기 분석 대상 시료에 대한 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 분석 대상 시료는 상기 제1 물질 및 상기 제1 물질과 다른 하나 이상의 제2 물질을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 물질에 대한 정량 값은 단위 부피 당 상기 제1 물질의 함량일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 물질에 대한 정량 값은 상기 제1 물질의 농도일 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 2차원 이미지로부터 정량 평균값을 도출한 후 이를 이용하여 물질의 정량 분석을 수행하는 종래의 방법과 달리, 2차원 이미지의 복수의 단위 영역들로부터 정량 데이터를 획득한 후 이를 기설정된 임계값과 비교하고 그 결과로부터 분석함수를 도출하므로, 물질에 대한 정량 분석 가능 범위를 현저하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 정량 분석의 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 기반 물질 정량 분석방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 라만 분광기를 이용하여 촬상한 일 샘플에 대한 2차원 평면 이미지 및 이에 포함된 라만 스펙트럼 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 상기 2차원 평면 이미지로부터 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터 비율을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 산출된 임계값 이상인 정량 데이터 비율로부터 분석함수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이며, 도 5는 종래의 방법에 따라 각 이미지들에서 라만 쉬프트 피크 강도의 평균을 도출한 후 이를 이용하여 말라카이트 그린 물질의 농도에 따른 라만 쉬프트 피크 강도의 변화 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) 장비를 이용하여 획득한 말라카이트 그린 물질의 질량 이미지를 이용하여 말라카이트 그린 물질의 정량 분석을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 서로 다른 농도로 플루오레세인이소티오시안산염(FITC)을 함유하는 샘플 시료들에 대한 광학 현미경을 통해 획득된 2차원 이미지들이다.
도 8은 도 7의 2차원 이미지를 이용하여 분석함수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 기반 물질 정량 분석방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 물질 정량 분석방법은 제1 물질에 대한 서로 다른 제1 정량 값을 갖는 N개의 샘플들 각각으로부터 상기 제1 정량 값에 따라 변화하는 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정하는 단계(S110); 상기 N개의 샘플들 각각에 대해 측정된 상기 정량 데이터 중 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하는 단계(S120); 상기 산출된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 기초로 상기 제1 물질의 상기 제1 정량 값에 대한 상기 임계값 이상인 정량 데이터 비율의 관계를 나타내는 분석함수를 도출하는 단계(S130); 및 상기 분석함수를 이용하여 분석대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 상기 제1 정량 값을 산출하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
상기 제1 물질에 대한 서로 다른 제1 정량 값을 갖는 N개의 샘플들 각각으로부터 상기 제1 정량 값에 따라 변화하는 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정하는 단계(S110)에 있어서, 상기 제1 물질은 화학적으로 결합된 복수의 원자로 이루어진 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 물질은 물질의 기본 단위인 분자일 수도 있고, 분자들 사이의 화학적 상호작용에 의해 형성된 화합물일 수도 있다. 그리고 상기 제1 정량 값은 상기 제1 물질의 단위 부피당 함량일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 정량 값은 상기 제1 물질의 농도 또는 단위 부피당 입자 수일 수 있다.
상기 N개의 샘플들은 상기 제1 물질에 대해 서로 다른 정량 값을 가질 수 있다. 일 실시예로, 상기 N개의 샘플들 각각은 2차원 평면 형태로 도포된 상기 제1 물질 함유 시료를 포함할 수 있고, 상기 N개의 샘플들 각각의 시료는 기 설정된 함량 범위 안에서 상기 제1 물질에 대해 서로 다른 함량을 가질 수 있다. 상기 샘플들의 수는 상기 분석함수의 정확도에 영향을 미치나 일정 수 이상인 경우에는 그 분석함수의 정확도가 크게 변화하지 않으므로, 상기 샘플들의 수는 일정 수 이상으로 적절하게 선택될 수 있다.
상기 복수의 정량 데이터는 상기 제1 정량 값에 따라 변화하는 데이터로서, 상기 N개의 샘플들 각각에 대해 측정될 수 있다. 일 실시예로, 상기 정량 데이터는 라만 쉬프트의 피크 강도, 질량 대 전하 비의 피크 강도, 명도 등에 대한 데이터들로부터 선택된 하나를 포함할 수 있고, 각 샘플들의 2차원 평면 형태로 도포된 시료에 대해 분광기, 광학 현미경, 전자 현미경, 주사탐침 현미경 등을 이용하여 촬상된 2차원 이미지로부터 측정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 라만 분광기를 통해 촬상되어 라만 스펙트럼 정보를 포함하는 2차원 평면 이미지로부터 상기 복수의 정량 데이터를 측정하는 경우, 상기 2차원 평면 이미지를 복수의 단위 영역으로 분할한 후 각각의 단위 영역에서 라만 쉬프트의 피크 강도를 측정함으로써 상기 정량 데이터를 측정할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, MALDI(Matrix-assisted Laser Desorption/Ionization) 분광기를 통해 촬상되어 질량 스펙트럼 정보를 포함하는 2차원 평면 이미지로부터 상기 복수의 정량 데이터를 측정하는 경우, 상기 2차원 평면 이미지를 구성하는 복수의 픽셀들 각각에서 질량 대 전하 비의 피크 강도를 측정함으로써 상기 정량 데이터를 측정할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 광학 현미경을 통해 촬상된 2차원 평면 이미지로부터 상기 복수의 데이터를 측정하는 경우, 상기 2차원 평면 이미지를 복수의 단위 영역으로 분할한 후 각각의 단위 영역으로부터 이미지의 명도를 측정함으로써 상기 정량 데이터를 측정할 수 있다.
상기 N개의 샘플들 각각에 대해 측정된 상기 정량 데이터 중 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하는 단계(S120)에 있어서, 상기 임계값은 상기 정량 데이터에 대한 값으로서, 정량분석 가능 범위를 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 임계값이 증가하면 이에 대응하는 정량 분석 가능 범위의 폭은 감소하나 정량 값은 증가한다. 따라서, 이러한 정량 분석 가능 범위를 기초로 상기 임계값이 설정될 수 있다.
상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율은 상기 N개의 샘플들 각각에 대한 2차원 평면 이미지로부터 산출될 수 있다. 일 실시예로, 복수의 단위 영역 또는 픽셀로 이루어진 상기 2차원 평면 이미지에서 상기 임계값 이상인 정량 데이터를 갖는 단위 영역들 또는 픽셀들이 차지하는 면적 비율을 통해 상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율이 산출될 수 있다.
상기 산출된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 기초로 상기 제1 물질의 상기 제1 정량 값에 대한 상기 임계값 이상인 정량 데이터 비율의 관계를 나타내는 분석함수를 도출하는 단계(S130)에 있어서, 서로 다른 제1 정량 값을 갖는 상기 N개의 샘플들 각각에 대해 상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율이 산출된 경우, 상기 제1 정량 값의 변화에 따른 상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율의 변화를 나타내는 상기 분석 함수가 도출될 수 있다.
상기 분석함수를 이용하여 분석대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 상기 제1 정량 값을 산출하는 단계(S140)에 있어서, 먼저 상기 분석 대상 시료로부터 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정할 수 있다. 상기 분석대상 시료는 상기 제1 물질만을 포함할 수도 있고, 상기 제1 물질과 함께 다른 하나 이상의 물질을 더 포함할 수도 있다. 상기 분석 대상 시료로부터 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정하기 위하여, 상기 분석 대상 시료를 기판 상에 2차원 평면 형태로 도포한 후 분광기, 광학 현미경, 전자 현미경, 주사탐침 현미경 등을 이용하여 이에 대한 2차원 이미지를 촬상하고, 촬상된 2차원 이미지로부터 앞에서 설명한 방식과 동일한 방법으로 상기 분석 대상 시료의 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정할 수 있다.
이어서 상기 분석 대상 시료의 2차원 이미지로부터 상기 분석 함수를 도출하기 위해 적용된 임계값과 동일한 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하고, 산출된 비율을 상기 분석함수에 적용함으로써 상기 분석 대상 시료에 대한 상기 제1 물질의 정량 값을 산출할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따라 라만 분광기를 이용하여 획득한 2차원 라만 스펙트럼 이미지, MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) 장비를 이용하여 획득한 2차원 질량 스펙트럼 이미지, 광학 현미경을 이용하여 획득한 2차원 형광 이미지를 이용하여 물질에 대한 분석 함수를 도출하는 방법에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일 실시 태양에 불과한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
도 2는 라만 분광기를 이용하여 촬상한 일 샘플에 대한 2차원 평면 이미지 및 이에 포함된 라만 스펙트럼 정보를 설명하기 위한 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 상기 2차원 평면 이미지로부터 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터 비율을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이고, 도 4a 및 도 4b는 산출된 임계값 이상인 정량 데이터 비율로부터 분석함수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이며, 도 5는 종래의 방법에 따라 각 이미지들에서 라만 쉬프트 피크 강도의 평균을 도출한 후 이를 이용하여 말라카이트 그린 물질의 농도에 따른 라만 쉬프트 피크 강도의 변화 관계를 나타내는 그래프이다.
먼저 도 2를 참조하면, 말라카이트 그린(Malachite Green) 물질에 대한 분석함수를 도출하기 위하여, 먼저 상기 말라카이트 그린에 대해 10-15 M 내지 10-6 M 사이의 서로 다른 농도를 갖는 18개의 샘플 시료들 각각을 기판 상에 2차원 평면 형태로 도포한 후 라만 분광기의 2차원 스캔 기능을 이용하여 상기 18개의 샘플들 각각에 대해 900개(30X30)의 단위 영역들로 이루어진 2차원 이미지를 획득할 수 있다. 상기 단위 영역들의 수는 특별히 제한되지 않으나, 분석의 정확도 향상을 위하여 상기 단위 영역들은 최소 100개 이상의 영역으로 구분되는 것이 바람직하다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 2차원 이미지들 각각의 단위 영역들은 상기 샘플 시료에 대한 라만 스펙트럼 정보를 포함한다. 상기 라만 스펙트럼 정보에 있어서, 상기 말라카이트 그린 물질에 대응하는 라만 쉬프트의 피크 강도는 상기 말라카이트 그린 물질의 농도에 따라 변화하므로, 이는 상기 말라카이트 그린 물질에 대한 정량 데이터로 사용될 수 있다.
이어서, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 2차원 이미지들 각각의 단위 영역들에 대해 상기 말라카이트 그린에 대응하는 라만 쉬프트 피크들 중 하나를 선택하여 기설정된 임계값과 비교하고, 선택된 라만 쉬프트의 피크 강도가 상기 임계값보다 크거나 같은 영역들과 상기 임계값보다 작은 영역들로 구분하여 변환된 2차원 이미지를 생성한 후 전체 영역에서 라만 쉬프트 피크 강도가 상기 임계값보다 크거나 같은 영역들의 면적비(On-site ratio)를 산출할 수 있다. 상기 산출된 면적비는 정량 데이터 중 임계값 이상인 데이터의 비율에 해당한다.
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 2차원 이미지에 대해 복수개의 임계값을 기준으로 변환된 2차원 이미지를 생성할 수도 있다. 이는 하기 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 임계값에 따라 정량 분석 가능 구간이 변화하기 때문이다.
이어서, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 18개의 샘플 시료들에서의 상기 말라카이트 그린 물질의 농도들 및 이에 따른 상기 산출된 임계값 이상인 데이터의 비율들을 그래프화한 후 이를 통하여 상기 임계값에서의 상기 말라카이트 그린 물질의 농도와 상기 임계값 이상인 데이터의 비율들의 관계를 나타내는 분석 함수를 도출할 수 있다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수의 임계값에서의 상기 말라카이트 그린 물질의 농도와 상기 임계값 이상인 데이터의 비율들의 관계를 나타내는 복수의 분석 함수를 도출할 수도 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 임계값에 따라 분석 가능한 구간의 폭 및 농도 범위가 변화하기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 물질의 정량 분석방법을 이용하는 경우, 종래의 방법으로는 분석할 수 없었던 정량 구간에서도 정량분석이 가능하다. 예를 들어, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 종래의 방법에 따라 말라카이트 그린 물질의 정량을 분석하는 경우에는 상기 말라카이트 그린 물질의 농도가 10-11 M 미만인 경우 분석이 불가능한 반면, 본 발명에 따라 상기 말라카이트 그린 물질의 정량을 분석하는 경우에는 임계값을 0.3으로 설정하면 10-15 M에서도 상기 말라카이트 그린 물질의 정량 분석이 가능함을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization) 장비를 이용하여 획득한 말라카이트 그린 물질의 질량 이미지를 이용하여 말라카이트 그린 물질의 정량 분석을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, MALDI 장비의 스테이지에 형성된 스팟들(spot)에 서로 다른 농도로 말라키이트 그린 물질을 함유로 샘플 시료들을 도포한 후 각 스팟들에 대한 2차원 이미지들을 획득할 수 있다. 이러한 2차원 이미지들 각각은 복수의 픽셀들로 구성되고, 각각의 픽셀들은 질량 스펙트럼 정보를 포함한다. 상기 질량 스펙트럼 정보에 있어서, 상기 말라카이트 그린 물질에 대응하는 질량 대 전하 비(mass to charge ratio, m/z)의 피크 강도는 상기 말라카이트 그린 물질의 농도에 따라 변화하므로, 이는 상기 말라카이트 그린 물질에 대한 정량 데이터로 사용될 수 있다.
상기 2차원 이미지들 각각의 픽셀들에 대해 상기 말라카이트 그린에 대응하는 질량 대 전하 비의 피크들 중 하나를 선택하여 기설정된 임계값과 비교하고, 선택된 질량 대 전하 비의 피크 강도가 상기 임계값보다 크거나 같은 영역들과 상기 임계값보다 작은 영역들로 구분하여 변환된 2차원 이미지를 생성한 후 전체 영역에서 질량 대 전하 비의 피크 강도가 상기 임계값보다 크거나 같은 영역들의 면적비(On-site ratio)를 산출할 수 있다. 상기 산출된 면적비는 정량 데이터 중 임계값 이상인 데이터의 비율에 해당한다.
이어서, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법으로, 상기 임계값에서의 상기 말라카이트 그린 물질의 농도와 상기 임계값 이상인 데이터의 비율들의 관계를 나타내는 분석 함수를 도출할 수 있다.
도 7은 서로 다른 농도로 플루오레세인이소티오시안산염(FITC)을 함유하는 샘플 시료들에 대한 광학 현미경을 통해 획득된 2차원 이미지들이고, 도 8은 도 7의 2차원 이미지를 이용하여 분석함수를 도출하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 형광 물질인 플루오레세인이소티오시안산염을 서로 다른 농도로 함유하는 샘플 시료들 각각을 기판 상에 도포한 후 광학 현미경을 이용하여 2차원 이미지를 획득할 수 있다.
이러한 2차원 이미지들 각각은 복수의 단위 영역들로 구성되고, 각각의 단위 영역들은 명도 정보를 포함한다. 상기 2차원 이미지에서 명도는 상기 플루오레세인이소티오시안산염의 농도에 따라 변화하므로, 상기 명도는 상기 플루오레세인이소티오시안산염 물질에 대한 정량 데이터로 사용될 수 있다.
상기 2차원 이미지들 각각에 대해, 단위 영역들의 명도를 기설정된 임계값과 비교하고, 명도가 상기 임계값보다 크거나 같은 영역들과 상기 임계값보다 작은 영역들로 구분하여 변환된 2차원 이미지를 생성한 후 전체 영역에서 상기 임계값 이상의 명도를 갖는 영역들의 면적비(On-site ratio)를 산출할 수 있다. 상기 산출된 면적비는 정량 데이터 중 임계값 이상인 데이터의 비율에 해당한다.
이어서, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법으로, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 임계값에서의 상기 플루오레세인이소티오시안산염 물질의 농도와 상기 임계값 이상인 데이터의 비율들의 관계를 나타내는 분석 함수를 도출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 2차원 이미지로부터 정량 평균값을 도출한 후 이를 이용하여 물질의 정량 분석을 수행하는 종래의 방법과 달리, 2차원 이미지의 복수의 단위 영역들로부터 정량 데이터를 획득한 후 이를 기설정된 임계값과 비교하고 그 결과로부터 분석함수를 도출하므로, 물질에 대한 정량 분석 가능 범위를 현저하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 정량 분석의 정확도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
없음

Claims (10)

  1. 제1 정량 값에 따라 변화하는 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정한 후 상기 복수의 정량 데이터 중 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하고, 이를 이용하여 상기 제1 물질의 제1 정량 값과 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율 사이의 관계를 도출하는 단계; 및
    상기 제1 정량 값과 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율 사이의 관계를 이용하여 분석 대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계를 포함하는, 물질 정량 분석방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 정량 데이터는 2차원 평면 형태로 도포된 상기 제1 물질 함유 시료에 대해 분광기, 광학 현미경, 전자 현미경 및 주사탐침 현미경 중 하나에 의해 촬상된 상기 제1 물질 함유 시료의 2차원 이미지로부터 획득되는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2차원 이미지는 복수의 단위 영역들로 이루어지고,
    상기 복수의 정량 데이터는 상기 복수의 단위 영역들로부터 각각 획득되는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 2차원 이미지는 라만 분광기에 의해 촬상된 라만 스펙트럼 정보를 포함하는 이미지이고,
    상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은,
    상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 상기 제1 물질에 대응하는 라만 쉬프트의 피크 강도와 상기 임계값을 비교하는 단계;
    상기 복수의 단위 영역들 중 상기 라만 쉬프트의 피크 강도가 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 2차원 이미지는 질량 스펙트럼 정보를 포함하는 질량 이미지이고,
    상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은,
    상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 상기 제1 물질에 대응하는 질량 대 전하의 비(mass to charge ratio, m/z)의 피크 강도와 상기 임계값을 비교하는 단계;
    상기 복수의 단위 영역들 중 상기 질량 대 전하의 비(mass to charge ratio, m/z)의 피크 강도가 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 2차원 이미지는 광학 현미경에 의해 촬상된 이미지이고,
    상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율은,
    상기 복수의 단위 영역들에 있어서의 명도 값들을 상기 임계값을 비교하는 단계;
    상기 복수의 단위 영역들 중 상기 명도 값이 상기 임계값 이상인 단위 영역들의 비율을 산출하는 단계에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분석 대상 시료에 대해 이에 포함된 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계는,
    상기 분석 대상 시료로부터 상기 제1 물질에 대한 복수의 정량 데이터를 측정하고, 상기 측정된 복수의 정량 데이터 중 상기 기 설정된 임계값 이상인 정량 데이터의 비율을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 정량 값과 상기 임계값 이상 정량 데이터의 비율 사이의 관계를 이용하여 상기 분석 대상 시료로부터 산출된 상기 임계값 이상인 정량 데이터의 비율로부터 상기 분석 대상 시료에 대한 상기 제1 물질의 정량 값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분석 대상 시료는 상기 제1 물질 및 상기 제1 물질과 다른 하나 이상의 제2 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 물질에 대한 정량 값은 단위 부피 당 상기 제1 물질의 함량인 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 물질에 대한 정량 값은 상기 제1 물질의 농도인 것을 특징으로 하는, 물질 정량 분석방법.
KR1020160167624A 2016-12-09 2016-12-09 이미지 기반 물질 정량 분석방법 KR101841369B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167624A KR101841369B1 (ko) 2016-12-09 2016-12-09 이미지 기반 물질 정량 분석방법
PCT/KR2017/014407 WO2018106066A1 (ko) 2016-12-09 2017-12-08 이미지 기반 물질 정량 분석방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160167624A KR101841369B1 (ko) 2016-12-09 2016-12-09 이미지 기반 물질 정량 분석방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101841369B1 true KR101841369B1 (ko) 2018-03-22

Family

ID=61901190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160167624A KR101841369B1 (ko) 2016-12-09 2016-12-09 이미지 기반 물질 정량 분석방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101841369B1 (ko)
WO (1) WO2018106066A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102552252B1 (ko) * 2022-05-16 2023-07-07 한국표준과학연구원 표면증강 라만 산란 감지 플랫폼 및 이를 이용한 검출 대상 물질의 검출방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000258346A (ja) 1999-03-08 2000-09-22 Arkray Inc ラマン分光法による基質の定量分析方法
JP2011022014A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Dainippon Sumitomo Pharma Co Ltd 顕微ラマン分光法による固体材料中の分散粒子の粒径の測定法
KR101298744B1 (ko) 2012-12-18 2013-08-21 한국생산기술연구원 파이프 내에서 유동하는 다상 유동 유체의 성분 및 조성을 측정하기 위한 임베디드 장치
KR101639527B1 (ko) * 2015-06-25 2016-07-14 중앙대학교 산학협력단 처리 용액 내 오염물 농도의 분석 장치, 분석 방법, 이를 위한 데이터 모델링 방법 및 처리 용액 내 오염물 농도의 분석 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120017362A (ko) * 2010-08-18 2012-02-28 한양대학교 산학협력단 표면-증강 라만 산란 이미지 측정용 금패턴 면역분석 마이크로어레이 및 이를 이용한 면역분석방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000258346A (ja) 1999-03-08 2000-09-22 Arkray Inc ラマン分光法による基質の定量分析方法
JP2011022014A (ja) * 2009-07-16 2011-02-03 Dainippon Sumitomo Pharma Co Ltd 顕微ラマン分光法による固体材料中の分散粒子の粒径の測定法
KR101298744B1 (ko) 2012-12-18 2013-08-21 한국생산기술연구원 파이프 내에서 유동하는 다상 유동 유체의 성분 및 조성을 측정하기 위한 임베디드 장치
KR101639527B1 (ko) * 2015-06-25 2016-07-14 중앙대학교 산학협력단 처리 용액 내 오염물 농도의 분석 장치, 분석 방법, 이를 위한 데이터 모델링 방법 및 처리 용액 내 오염물 농도의 분석 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102552252B1 (ko) * 2022-05-16 2023-07-07 한국표준과학연구원 표면증강 라만 산란 감지 플랫폼 및 이를 이용한 검출 대상 물질의 검출방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018106066A1 (ko) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11790629B2 (en) Intensity normalization in imaging mass spectrometry
US8145438B2 (en) Method for quantitating substance to be measured
Castro-Perez Current and future trends in the application of HPLC-MS to metabolite-identification studies
JP5565810B2 (ja) 質量分析データ処理方法及び装置
US10347480B2 (en) Method for evaluating the quality of mass spectrometric imaging preparations and kit-of-parts therefor
JP6465121B2 (ja) 分析データ処理方法及び装置
Kirk et al. Pushing a compact 15 cm long ultra-high resolution drift tube ion mobility spectrometer with R= 250 to R= 425 using peak deconvolution
CN109216142B (zh) 电子探针显微分析仪及存储介质
KR101399505B1 (ko) 에너지 분산형 형광 분석기의 프레임 누적 스캔 방법
US20080181458A1 (en) Light intensity measurement method and light intensity measurement system
EP3139158B1 (en) Analysis method and x-ray photoelectron spectroscope
JP2009257961A (ja) 測定物質定量方法及びそれを用いるガスクロマトグラフ質量分析装置
Woolman et al. An assessment of the utility of tissue smears in rapid cancer profiling with desorption electrospray ionization mass spectrometry (DESI-MS)
Grange et al. Determination of elemental compositions from mass peak profiles of the molecular ion (M) and the M+ 1 and M+ 2 ions
JP4953175B2 (ja) クロマトグラフ／質量分析装置における定量精度向上方法
KR101841369B1 (ko) 이미지 기반 물질 정량 분석방법
WO2019229900A1 (ja) イメージングデータ処理装置
US20210020420A1 (en) Imaging mass spectrometric data analyzer
JP2022534468A (ja) 走査型ｓｗａｔｈデータのリアルタイムエンコーディングおよび前駆体推測のための確率的フレームワークのための方法
Fagerer et al. Resolution pattern for mass spectrometry imaging
Lee Imaging modes
CN101865880B (zh) 质谱成像数据的差异分析方法及系统
US20210335588A1 (en) Processing of spatially resolved, ion-spectrometric measurement signal data to determine molecular content scores in two-dimensional samples
JP7334788B2 (ja) 波形解析方法及び波形解析装置
Kertesz et al. Quantitative metrics for assessment of chemical image quality and spatial resolution

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant