KR101951670B1 - 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세액적 내의 유전자를 검출하고, 동시에 미세액적의 균일성을 분석하기 위한 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 있어서, 상기 미세액적을 향해 광원을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 통해 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 형광검출모듈; 상기 미세액적을 향해 백색광을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적의 외형정보를 얻도록 마련된 이미지검출모듈; 및 상기 미세액적을 향해 조사된 상기 광원과 상기 백색광을 상기 미세액적으로 안내하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원과 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈 및 상기 이미지검출모듈로 반사시키는 중계모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치를 제공한다.

Description

미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치{OPTICAL DEVICE FOR DETECTING GENE WITHIN DROPLET}
본 발명은 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세액적 내의 유전자를 검출하고, 동시에 미세액적의 균일성을 분석하기 위한 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 관한 것이다.
박테리아, 병원균 감염에 의해 매년 수많은 사상자와 비용이 발생하고 있다. 이에 따라, 병원균 및 박테리아 등을 신속하고 정확하게 검출하여 분석하기 위한 다양한 분석방법의 개발이 이루어지고 있다.
구체적으로, 미생물 분석방법 중 하나인 미생물 배양법은, 미생물을 증식이 이루어질 수 있는 환경에 일정 시간동안 배양시킨 다음 현미경 분석이나 염색법을 이용하여 미생물의 종류 등을 분석하는 방법이다. 그러나, 이러한 미생물 배양법은 미생물을 증식할 수 있는 환경을 조성하고, 복잡한 실험 단계를 거쳐야만 하기 때문에 기술의 숙련이 필요하며, 미생물을 분석하기 위해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 미생물의 면역반응법은, 병원체가 증식하는 곳에서 생산되는 각종의 특이항원이나 단독독소 혹은 효소 등을 검출하는 방법으로서, 미량의 병원체에 대해서 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나, 이러한 면역반응법은 항원이 되는 미생물 그 자체를 확인하는 것이 아니라， 그 존재를 반영하는 항체가를 보기 때문에 항체가가 상승하기까지의 시간적 차이로 인해 병원체의 존재시기를 반영할 수 없는 결점이 있다.
또한, ATP(Adensine triphonsphate)방법은, 생명체의 물질대사시 발생되는 빛을 측정하는 방법이다. 그러나, ATP 방법은 세균을 직접 측정하는 기기가 아니기 때문에 ATP측정 수치가 미생물 수에 정비례하지 않아 정확한 미생물 수 검출이 어려운 문제가 있다.
또한, 최근에는 중합효소연쇄반응(PCR) 기반의 기술을 이용하여 병원균을 배양하고, 유전자를 추출한 후 아가로스 겔(Agaros gel) 전기 영동법을 이용하여 유전자 증폭 여부를 분석하는 방법이 주로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 아가로스 겔 전기 영동법은 병원균의 농도가 낮을 경우 육안으로 검사를 진행하여 실제 낮은 농도의 병원균 존재 유무 판독에 제한이 있는 문제가 있다.
구체적으로, 용액 대비 병원균의 농도가103 cells 이하일 때와 같이 병원균의 농도가 극미량인 경우, 병원균이 증폭되더라도 병원균이 분산되기 때문에 검출을 위한 신호가 매우 약해진다. 따라서, 병원균이 극미량인 경우, 정확하고 신속하게 병원균의 존재여무를 검출하기 어렵다는 문제가 있다.
또한, 종래의 아가로스 겔 전기 영동법을 이용한 분석방법은 병원균을 정량적으로 검출하기도 어렵다는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 보다 신속하고 정량적으로 병원균을 검출할 수 있도록 미세액적을 생성하고 이에 포함된 유전자를 검출하여 분석하는 기술의 개발이 이루어지고 있다.
또한, 미세액적 내 유전자를 정확하게 검출하기 위해서는 미세액적의 모양, 크기 및 미세액적간의 간격 등이 균일할 필요가 있다. 이러한 미세액적의 모양, 크기 및 간격이 균일하지 못하면 미세액적 내 유전자를 정확하게 검출할 수 없으며, 오차가 크게 발생할 수 있다.
그러나, 종래의 미세액적 내 유전자 검출 기술은 단지 미세액적 내 유전자를 검출하는 기술만 있을 뿐, 미세액적의 모양, 크기 및 간격이 균일하게 형성되었는지 검사하는 기술이 없기 때문에, 종래의 미세액적 내 유전자 검출 기술은 그 신뢰도가 떨어졌다.
따라서, 미세액적 내 유전자를 검출함과 동시에 미세액적이 균일하게 형성되고 있는지 검사할 수 있는 광학장치가 필요하다.
미국등록특허 제9687848호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 미세액적 내의 유전자를 검출하고, 동시에 미세액적의 균일성을 분석하기 위한 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 있어서, 상기 미세액적을 향해 광원을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 통해 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 형광검출모듈; 상기 미세액적을 향해 백색광을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적의 외형정보를 얻도록 마련된 이미지검출모듈; 및 상기 미세액적을 향해 조사된 상기 광원과 상기 백색광을 상기 미세액적으로 안내하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원과 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈 및 상기 이미지검출모듈로 반사시키는 중계모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 형광검출모듈은, 상기 광원을 조사하는 광조사부; 상기 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 분석하여 상기 미세액적 내 유전자를 검출하고, 형광 신호의 유무와 형광 신호의 강도를 디지털신호로 변환하는 광검출부; 및 상기 광조사부로부터 조사된 상기 광원을 상기 미세액적을 향해 반사시키고, 상기 미세액적으로부터 반사된 상기 광원의 파장을 분해하여 형광을 형성하는 것을 특징으로 하는 광분해부를 포함하며, 상기 광분해부에 의해 형성된 상기 형광은 상기 광검출부를 향해 이동하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 형광검출모듈은, 상기 광조사부로부터 조사된 상기 광원을 반사하여 상기 광분해부로 안내하는 검출반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광분해부는, 다이크로익 미러(dichroic mirror)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 광원은 380~500nm의 파장을 갖도록 마련되며, 상기 백색광은 백색의 파장을 갖는 광원인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이미지검출모듈은, 백색광을 조사하는 백색광부; 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적의 외형정보를 얻도록 마련된 카메라부; 및 상기 백색광부로부터 조사된 백색광을 상기 중계모듈을 향해 반사시켜 상기 미세액적에 상기 백색광이 조사되도록 하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광은 상기 카메라부를 향해 이동시키도록 마련된 이미지스플리터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이미지검출모듈은, 상기 이미지스플리터부와 상기 카메라부 사이의 백색광 경로 상에 마련되는 이미징렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이미지검출모듈은, 상기 미세액적으로부터 반사되어 상기 이미지스플리터부를 통과한 상기 백색광을 반사하여 상기 카메라부로 안내하는 입력반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 카메라부는, 상기 미세액적의 외형정보를 통해, 상기 미세액적의 간격, 크기 및 외양을 분석하여 상기 미세액적의 균일성을 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 중계모듈은, 상기 광원 및 상기 백색광을 상기 미세액적에 조사하는 렌즈부; 및 상기 광원 및 상기 백색광을 상기 렌즈부로 안내하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 상기 광원 및 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈 및 상기 이미지검출모듈로 안내하도록 마련된 중계스플리터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 중계스플리터부는, 상기 광원 및 상기 백색광 중 어느 하나 이상을 상기 렌즈부로 안내하도록 위치 조절이 가능하게 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 미세액적 내 유전자를 검출함과 동시에 미세액적의 크기, 모양, 간격 등의 균일성을 판단할 수 있다. 이처럼 마련된 본 발명은 미세액적의 균일성이 확보된 상태에서만 검출된 유전자 정보를 유효한 정보로 판단함으로써, 실험의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 중계스플리터부의 위치를 제어하여 미세액적의 균일성만을 판단하거나, 미세액적 내 유전자만을 검출하도록 할 수도 있어 제어가 쉽다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에서, 미세액적의 간격이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에서, 미세액적의 크기 및 외양이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 사진이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 광검출부에서 시간 경과에 따른 형광의 발광 강도를 측정한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 개념도이다.
도 1 및 도2에 도시된 것처럼, 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치(100)는 형광검출모듈(110), 이미지검출모듈(120) 및 중계모듈(130)을 포함한다.
상기 형광검출모듈(110)은 광조사부(111), 광검출부(112), 광분해부(113) 및 검출반사부(114)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 광원을 조사하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 통해 미세액적(D) 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다.
상기 광조사부(111)는, 상기 광원을 조사하도록 마련된다. 이때, 상기 광조사부(111)는 380~500nm의 파장을 갖는 광원을 조사하도록 마련될 수 있다. 특히, 상기 광원은 청색인 470nm일 수 있다. 단, 상기 광원의 파장을 이에 한정하는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 광조사부(111)는, LED뿐만 아니라 LD(Laser Diode), 레이저(Laser)를 더 포함할 수 있으며, 이의 파장영역을 모두 포함할 수 있다. 즉, 상기 광조사부(111)는 UV파장영역인 250~390nm에서부터 가시광 파장영역인 390~700nm의 광을 조사하도록 마련될 수 있다.
상기 광검출부(112)는 상기 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 분석하여 상기 미세액적(D) 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 광검출부(112)는 광전자증폭관(photo multiplier)로 마련되며, 광전음극, 다이노드 및 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 광전자증폭관으로 마련된 상기 광검출부(112)는 빛의 세기가 약한 경우에도 이를 증폭하여 측정하기 때문에 보다 정확하게 유전자를 검출할 수 있다.
또한, 상기 광검출부(112)는 형광의 강도에 따라 상기 미세액적(D) 내에 존재하는 유전자의 양을 측정할 수 있고, 형광 신호의 유무와 형광 신호의 강도를 디지털신호로 변환 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 광검출부에서 시간 경과에 따른 형광의 발광 강도를 측정한 그래프이다.
도 6을 보면, 시간 경과에 따라 형광의 발광 강도가 증감하는 것을 볼 수 있다. 이는 미세액적(D) 내에 존재하는 유전자의 양에 따라서 발생되는 형광의 발광(emission) 강도가 변하기 때문이다. 즉, 미세액적(D) 내에 존재하는 유전자의 양이 적으면 형광의 발광 강도가 낮고, 미세액적(D) 내에 존재하는 유전자의 양이 많으면 형광의 발광 강도가 높아진다. 따라서, 상기 광검출부(112)는 형광의 발광 강도를 통해 유전자의 양을 측정할 수 있다.
상기 광분해부(113)는 상기 광조사부(111)와 상기 광검출부(112) 사이의 광 경로 상에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 광분해부(113)는 상기 광조사부(111)로부터 조사된 상기 광원을 상기 미세액적(D)을 향해 반사시키고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 광원의 파장을 분해하여 형광을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 광분해부(113)에 의해 형성된 상기 형광은 상기 광검출부(112)를 향해 이동하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 광분해부(113)는 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 광원 중에서 상기 미세액적(D) 내 유전자를 검출하기 위해 필요한 색의 형광은 통과시키고, 나머지 색의 형광은 반사시킬 수 있다. 그리고, 상기 광분해부(113)를 통과한 상기 형광은 상기 광검출부(112)로 이동되어 상기 유전자 검출에 활용될 수 있다.
이를 위해, 상기 광분해부(113)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 마련될 수 있다.
상기 검출반사부(114)는 상기 광조사부(111)로부터 조사된 상기 광원을 반사하여 상기 광분해부(113)로 안내하도록 상기 광조사부(111)와 상기 광분해부(113) 사이의 광 경로 상에 마련될 수 있다.
상기 이미지검출모듈(120)은 백색광부(121), 카메라부(122), 이미지스플리터부(123), 이미징렌즈부(124) 및 입력반사부(125)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 백색광을 조사하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 마련될 수 있다.
상기 백색광부(121)는 백색광을 조사하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 백색광은 백색의 파장을 갖는 광원일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에서, 미세액적의 간격이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에서, 미세액적의 크기 및 외양이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)의 외형정보를 통해, 상기 미세액적(D)의 간격, 크기 및 외양을 분석하여 상기 미세액적(D)의 균일성을 판단하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 미세액적(D)은 간격이 균일하지 않고 불규칙하게 형성될 수 있으며, 도 4에 도시된 것처럼, 미세액적(D)의 크기가 균일하게 형성되지 않을 수 있다.
이처럼 균일하지 않게 형성된 미세액적(D)은 상기 형광검출모듈(110)에 의해 유전자가 검출할 때, 부정확한 실험 결과가 도출되게 할 수 있다.
따라서, 상기 카메라부(122)는 이러한 미세액적(D)에 대해서 균일성이 없는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 특정 미세액적(D)에 대해 균일성이 없는 것으로 판단할 경우, 상기 형광검출모듈(110)의 광검출부(112)에 균일성 정보를 공유하고, 상기 미세액적(D) 내 유전가를 검출한 실험 결과를 오류값으로 지정하여 실험 결과에서 배제시킬 수 있다.
이처럼 마련된 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치(100)는 균일한 미세액적(D) 내의 유전자를 검출하기 때문에 보다 정확한 실험 결과가 도출되도록 할 수 있다.
상기 이미지스플리터부(123)는 상기 백색광부(121)로부터 조사된 백색광을 상기 중계모듈(130)을 향해 반사시켜 상기 미세액적(D)에 상기 백색광이 조사되도록 하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광은 상기 카메라부(122)를 향해 이동시키도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 이미지스플리터부(123)는 빔 스플리터(beam splitter)로 형성될 수 있다.
상기 이미징렌즈부(124)는 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 카메라부(122) 사이의 백색광 경로 상에 마련될 수 있다.
상기 입력반사부(125)는 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 카메라부(122) 사이의 백색광 경로 상에 마련될 수 있으며, 상기 미세액적(D)으로부터 반사되어 상기 이미지스플리터부(123)를 통과한 상기 백색광을 반사하여 상기 카메라부(122)로 안내하도록 마련될 수 있다.
상기 중계모듈(130)은 렌즈부(131) 및 중계스플리터부(132)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 조사된 상기 광원과 상기 백색광을 상기 미세액적(D)으로 안내하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 광원과 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈(110) 및 상기 이미지검출모듈(120)로 반사시키도록 마련될 수 있다.
상기 렌즈부(131)는 상기 광원 및 상기 백색광을 상기 미세액적(D)에 조사하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부(131)는 상기 미세액적(D)이 이송되는 유로에 인접하게 마련될 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수 있다.
상기 중계스플리터부(132)는 상기 광원 및 상기 백색광을 상기 렌즈부(131)로 안내하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 광원 및 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈(110) 및 상기 이미지검출모듈(120)로 안내하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 중계스플리터부(132)는 빔 스플리터(beam splitter)로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 중계스플리터부(132)는 상기 광분해부(113)와 상기 렌즈부(131) 사이 및 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 렌즈부(131) 사이에 위치하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 중계스플리터부(132)는, 상기 광원 및 상기 백색광 중 어느 하나 이상을 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치 조절이 가능하게 마련될 수 있다.
이처럼 마련된, 상기 중계스플리터부(132)는 이동하면서 상기 광원만 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치가 조절되어 유전자 검출만 이루어지도록 할 수 있고, 상기 백색광만 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치가 조절되어 상기 미세액적(D)의 외형정보만 얻도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 중계스프리터부는 상기 광원과 상기 백색광을 동시에 상기 렌즈부(131)로 안내하여 유전자 검출과 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치의 사진이다.
이하, 도2 내지 도4를 참조하여, 본 발명에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치(100)의 작동과정을 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것처럼, 먼저 상기 형광검출모듈(110)의 상기 광조사부(111)는 광원을 조사할 수 있다. 여기서, 광원은 도면에 실선으로 표시된다.
상기 광조사부(111)로부터 조사된 상기 광원은 상기 검출반사부(114)에 의해 반사되어 상기 광분해부(113)로 이동된다.
상기 광분해부(113)로 이동된 상기 광원은 상기 광분해부(113)로부터 반사되어 상기 중계스플리터부(132)를 통과하고, 상기 중계스플리터부(132)를 통과한 상기 광원은 상기 렌즈부(131)로 이동하게 된다.
그리고, 상기 렌즈부(131)로 이동된 상기 광원은 상기 렌즈부(131)에 의해 상기 미세액적(D)에 조사되어 상기 미세액적(D) 내 유전자로부터 반사될 수 있다.
상기 미세액적(D) 내 유전자로부터 반사된 상기 광원은 상기 렌즈부(131), 상기 중계스플리터부(132)를 통과하여 상기 광분해부(113)에 도달하게 되며, 상기 광분해부(113)에 도달한 상기 광원은 상기 광분해부(113)에 의해 유전자 검출이 필요한 색의 형광만 상기 광분해부(113)를 통과하고, 나머지 색의 광원은 모두 반사된다.
상기 광분해부(113)를 통과하면서 형성된 형광은 도시된 1점 쇄선과 같이 상기 광검출부(112)로 이동하여 유전자 검출에 사용될 수 있다.
한편, 상기 백색광은 상기 백색광부(121)에 의해 조사될 수 있다. 여기서, 상기 백색광은 2점 쇄선으로 표시된다.
상기 백색광부(121)로부터 조사된 상기 백색광은 상기 이미지스플리터부(123)에서 반사되어 상기 중계스플리터부(132)로 이동될 수 있다. 그리고, 상기 중계스플리터부(132)로 이동된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)로 이동할 수 있다.
상기 렌즈부(131)로 이동된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)에 의해 상기 미세액적(D)에 조사되어 상기 미세액적(D)으로부터 반사될 수 있다.
상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)를 통과하고, 상기 중계스플리터부(132)로부터 반사될 수 있다. 그리고, 상기 중계스플리터부(132)로부터 반사된 상기 백색광은 상기 이미지스플리터부(123), 상기 이미징렌즈부(124)를 통과하여 상기 입력반사부(125)로 이동될 수 있다.
상기 입력반사부(125)로 이동된 상기 백색광은 상기 입력반사부(125)로부터 반사되어 상기 카메라부(122)로 이동될 수 있다.
상기 카메라부(122)는 상기 백색광을 디지털신호로 변환하여 상기 미세액적(D)의 외형정보를 습득할 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 상기 외형정부를 통해 상기 미세액적(D)의 크기, 외양 및 간격을 분석하고 미세액적(D)의 균일성을 판단할 수 있다.
또한, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)의 균일성 정보를 상기 광검출부(112)와 공유하여 상기 광검출부(112)가 균일성이 있는 미세액적(D)에 포함된 유전자에 대한 실험 결과만을 유효한 것으로 하도록 할 수 있다.
상기 형광검출모듈(110)의 광원과 상기 이미지검출모듈(120)의 백색광은 동시에 조사되도록 마련될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치
110: 형광검출모듈 111: 광조사부
112: 광검출부 113: 광분해부
114: 검출반사부 120: 이미지검출모듈
121: 백색광부 122: 카메라부
123: 이미지스플리터부 124: 이미징렌즈부
125: 입력반사부 130: 중계모듈
131: 렌즈부 132: 중계스플리터부
D: 미세액적

Claims (11)

  1. 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치에 있어서,
    상기 미세액적을 향해 광원을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 통해 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 형광검출모듈;
    상기 미세액적을 향해 백색광을 조사하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적의 외형정보를 얻도록 마련된 이미지검출모듈; 및
    상기 미세액적을 향해 조사된 상기 광원과 상기 백색광을 상기 미세액적으로 안내하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 광원과 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈 및 상기 이미지검출모듈로 반사시키는 중계모듈을 포함하며,
    상기 형광검출모듈은 상기 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광을 분석하여 상기 미세액적 내 유전자를 검출하고, 형광 신호의 유무와 형상 신호의 강도를 디지털 신호로 변환하는 광검출부를 포함하고,
    상기 이미지검출모듈은 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적의 외형정보를 얻어 상기 미세액적의 균일성을 판단하도록 마련된 카메라부를 포함하며,
    상기 미세액적의 외형정보는 상기 미세액적 간의 간격, 미세액적의 크기 및 외양 정보인 것을 특징으로 하고,
    상기 광검출부는 상기 카메라부로부터 상기 미세액적의 균일성 정보를 제공받아, 균일성을 갖는 것으로 판단된 미세액적에 포함된 유전자에 대한 실험 결과는 유효값으로 지정하고, 균일성이 없는 것으로 판단된 미세액적에 포함된 유전자에 대한 실험 결과는 오류값으로 지정하여 실험 결과에서 배제시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광검출모듈은,
    상기 광원을 조사하는 광조사부; 및
    상기 광조사부로부터 조사된 상기 광원을 상기 미세액적을 향해 반사시키고, 상기 미세액적으로부터 반사된 상기 광원의 파장을 분해하여 형광을 형성하는 것을 특징으로 하는 광분해부를 더 포함하며,
    상기 광분해부에 의해 형성된 상기 형광은 상기 광검출부를 향해 이동하도록 마련된 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 형광검출모듈은,
    상기 광조사부로부터 조사된 상기 광원을 반사하여 상기 광분해부로 안내하는 검출반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 광검출부는,
    상기 광원의 파장을 분해하여 형성된 형광 신호의 유무와 형광의 발광 강도를 분석하여 미세액적 내 유전자의 양을 더 검출하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 380~500nm의 파장을 갖도록 마련되며, 상기 백색광은 백색의 파장을 갖는 광원인 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지검출모듈은,
    백색광을 조사하는 백색광부; 및
    상기 백색광부로부터 조사된 백색광을 상기 중계모듈을 향해 반사시켜 상기 미세액적에 상기 백색광이 조사되도록 하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 백색광은 상기 카메라부를 향해 이동시키도록 마련된 이미지스플리터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지검출모듈은,
    상기 이미지스플리터부와 상기 카메라부 사이의 백색광 경로 상에 마련되는 이미징렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지검출모듈은,
    상기 미세액적으로부터 반사되어 상기 이미지스플리터부를 통과한 상기 백색광을 반사하여 상기 카메라부로 안내하는 입력반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계모듈은,
    상기 광원 및 상기 백색광을 상기 미세액적에 조사하는 렌즈부; 및
    상기 광원 및 상기 백색광을 상기 렌즈부로 안내하고, 상기 미세액적으로부터 반사된 상기 광원 및 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈 및 상기 이미지검출모듈로 안내하도록 마련된 중계스플리터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 중계스플리터부는,
    상기 광원 및 상기 백색광 중 어느 하나 이상을 상기 렌즈부로 안내하도록 위치 조절이 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학장치.
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