KR102018895B1 - 혼돈파 센서를 이용한 바이러스 검출 장치 및 이를 이용한 바이러스 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 시료를 수용하는 시료 배치부, 상기 시료에 자성 입자(magnetic particle)를 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 상기 바이러스 마커와 상기 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성하는 바이러스 마커 적용부, 상기 시료 배치부에 인접하게 배치되어 상기 시료 배치부 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 자계 형성부, 상기 시료 배치부 내의 상기 시료를 향하여 파동을 조사하는 파동원, 상기 조사된 파동이 상기 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을, 사전에 설정된 시점마다 검출하는 하나 이상의 검출부 및 상기 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득하고, 상기 획득된 시간 상관관계에 기초하여 상기 시료 내의 바이러스의 존재여부 또는 상기 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정하는 제어부를 포함하는, 바이러스 검출 장치를 제공한다.

Description

혼돈파 센서를 이용한 바이러스 검출 장치 및 이를 이용한 바이러스 검출 방법{Virus detecting device with chaotic sensor and virus detecting method using the same}
본 발명의 실시예들은 혼돈파 센서를 이용한 바이러스 검출 장치 및 이를 이용한 바이러스 검출 방법에 관한 것이다.
바이러스는 세균보다 크기가 작은 전염성 병원체이다. 유전물질인 RNA 또는 DNA와 그 유전물질을 둘러싸고 있는 단백질로 구성된다. 바이러스는 숙주의 종류에 따라서 식물 바이러스, 동물 바이러스 및 세균 바이러스(파지)로 구분할 수 있다. 그러나, 대부분의 경우 핵산의 종류에 따라 DNA 바이러스 아문과 RNA 바이러스 아문으로 나뉘며, 이들은 다시 강, 목,과로 세분화된다.
이러한 바이러스 중에서, 조류 인플루엔자는 닭, 오리, 또는 야생 조류에서 조류 인플루엔자 바이러스(Avian influenza virus)의 감염으로 인해 발생하는 급성 바이러스성 전염병이며 드물게 사람에서도 감염증을 일으킨다. 조류 인플루엔자 바이러스는 병원성에 따라 고병원성, 저병원성 및 비병원성의 3 종류로 구분되며, 2003년 말부터 2008년 2월까지 사람에게 전염될 수도 있는 고병원성 조류 인플루엔자 바이러스(highly pathogenic avian influenza A, H5N1)의 인체 감염 사례가 640건 이상 보고되었다. 조류 인플루엔자는 조류의 높은 폐사율과 산란율 저하로 막대한 경제적 피해를 야기하며, 인체 감염 가능성이 높은 것은 아니지만, 인체에 감염되는 경우 높은 사망률을 나타낸다. 근본적인 백신 개발이 어렵고, 확산 속도가 매우 빠르므로 조기 진단을 통해 질병의 확산 및 경제적 손실을 최소화하는 것이 필요하다.
이와 같은 바이러스의 진단 방법으로는 효소 결합 면역 흡수 검정법(ELISA), 효소 면역 검정법(EIA) 및 면역 형광 검정법(IFA) 등의 면역학적 검출방법과 RT-PCR에 의한 RNA 검출방법 등이 알려져 있으나, 이러한 방법은 바이러스 진단에 과도한 시간이 소요되거나, 고가의 검사 비용이 필요하거나, 비특이적 반응으로 인한 특이도 및 민감도가 저하되는 등의 문제가 있다. 따라서, 저비용으로 단시간 내에 효율적으로 바이러스를 검출하는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
상기한 문제 및/또는 한계를 해결하기 위하여, 혼돈파 센서를 이용한 바이러스 검출 장치 및 이를 이용한 바이러스 검출 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예는 시료를 수용하는 시료 배치부, 상기 시료에 자성 입자(magnetic particle)를 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 상기 바이러스 마커와 상기 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성하는 바이러스 마커 적용부, 상기 시료 배치부에 인접하게 배치되어 상기 시료 배치부 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 자계 형성부, 상기 시료 배치부 내의 상기 시료를 향하여 파동을 조사하는 파동원, 상기 조사된 파동이 상기 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을, 사전에 설정된 시점마다 검출하는 하나 이상의 검출부 및 상기 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득하고, 상기 획득된 시간 상관관계에 기초하여 상기 시료 내의 바이러스의 존재여부 또는 상기 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정하는 제어부를 포함하는, 바이러스 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 바이러스 마커는 상기 시료 내의 상기 바이러스와 컨쥬게이션(conjugation)되는 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시료는 복수 종류의 바이러스를 포함하고, 상기 바이러스 마커 적용부는 상기 복수 종류의 바이러스 중 어느 하나와 컨쥬게이션되는 상기 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는 복수 종류의 바이러스 마커를 상기 시료에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시료 배치부는 상기 시료 자체의 움직임을 제한하면서 상기 시료를 지지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자계 형성부는 일정한 제1 시간마다 상기 자계의 방향 또는 세기를 변경하여 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 자계 형성부의 변경되는 상기 자계의 방향 또는 세기에 관한 자계 정보를 제공받고, 상기 자계 정보를 이용하여 상기 검출된 레이저 스페클의 시간 상관관계를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출부가 검출하는 상기 사전에 설정된 시점들의 시간 간격은 상기 제1 시간보다 짧을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자계 형성부는 마이크로 핵자기공명 장치(micro-NMR)를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 시료에 자성입자(magnetic particle)을 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 상기 바이러스 마커와 상기 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성하는 단계; 상기 시료 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 단계; 상기 시료를 향해 파동을 조사하여, 상기 조사된 파동이 상기 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을, 사전에 설정된 시점마다 검출하는 단계; 상기 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 시간 상관관계에 기초하여 상기 시료 내의 바이러스의 존재여부 또는 상기 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정하는 단계;를 포함하는, 바이러스 검출 방법를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 바이러스 마커는 상기 시료 내의 상기 바이러스와 컨쥬게이션(conjugation)되는 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출용 복합체를 형성하는 단계는, 복수 종류의 바이러스를 포함하는 상기 시료에, 상기 복수 종류의 바이러스 중 어느 하나와 컨쥬게이션되는 상기 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는 복수 종류의 바이러스 마커를 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시료는 시료 배치부에 의해 상기 시료 자체의 움직임이 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 단계는, 일정한 제1 시간마다 상기 자계의 방향 또는 세기를 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 시간 상관관계를 획득하는 단계는 상기 자계의 방향 또는 세기에 관한 자계 정보를 제공받고, 상기 자계 정보를 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 스펙클을 검출하는 단계에 있어서, 상기 사전에 설정된 시점들의 시간 간격은 상기 제1 시간보다 짧을 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 바이러스 검출 장치는 바이러스와 자성입자를 포함하는 검출용 복합체에 의한 레이저 스펙클의 시간 상관관계의 변화를 이용함으로써, 저렴한 비용으로 신속하게 바이러스의 존재 여부, 농도 및 바이러스의 종류를 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이러스 검출 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 바이러스 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 바이러스 마커 적용부에서 바이러스 마커가 적용되는 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이러스 검출 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 레이저 스펙클의 시간 상관 관계를 분석하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6은 시료 내의 바이러스 종류에 따른 시간 상관관계 계수를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 레이저 스펙클의 시간 상관 관계를 분석하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개체 식별 장치를 통해 시간에 따라 측정된 레이저 스펙클의 빛 세기의 표준편차 분포를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼돈파 센서의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이러스 검출 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 실시예들의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 내용들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 실시예들은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서 유닛, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 유닛, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서 연결하다 또는 결합하다 등의 용어는 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 반드시 두 부재의 직접적 및/또는 고정적 연결 또는 결합을 의미하는 것은 아니며, 두 부재 사이에 다른 부재가 개재된 것을 배제하는 것이 아니다.
명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 이하의 실시예는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하에서는 먼저, 도 8을 참조하여, 본 발명의 혼돈파 센서의 원리에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼돈파 센서의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
유리와 같이 내부 굴절율이 균질한 물질의 경우에는 광을 조사했을 때에 일정한 방향으로 굴절이 일어난다. 하지만, 내부 굴절률이 불균질한 물체에 레이저와 같은 간섭광(Coherent Light)을 조사하면, 물질 내부에서 매우 복잡한 다중 산란(multiple scattering)이 발생하게 된다.
도 8을 참고하면, 파동원에서 조사한 빛 또는 파동(이하, 간략화를 위하여 파동이라 함) 중, 다중 산란을 통해 복잡한 경로로 산란된 파동의 일부는 검사 대상면을 통과하게 된다. 검사 대상면의 여러 지점을 통과하는 파동들이 서로 보강 간섭(constructive interference) 또는 상쇄 간섭(destructive interference)를 일으키게 되고, 이러한 파동들의 보강/상쇄 간섭은 낱알 모양의 무늬(스페클; speckle)를 발생시키게 된다.
본 명세서에서는 이러한 복잡한 경로로 산란되는 파동들을 "혼돈파(Chaotic wave)"라고 명명하였으며, 혼돈파는 레이저 스페클을 통해 검출할 수 있다.
다시, 도 8의 좌측 도면은 안정한 매질을 레이저로 조사하였을 때를 나타낸 도면이다. 내부 구성 물질의 움직임이 없는 안정한 매질을 간섭광(예를 들면 레이저)로 조사하였을 때에는 변화가 없는 안정한 스페클 무늬를 관측할 수 있다.
그러나, 도 8의 우측 도면과 같이, 내부에 박테리아 등, 내부 구성 물질 중 움직임이 있는 불안정한 매질을 포함하고 있는 경우에는 스페클 무늬가 변화하게 된다.
즉, 생물의 미세한 생명활동(예컨대, 세포 내 움직임, 미생물의 이동, 진드기의 움직임 등)으로 인해 광경로가 시간에 따라 미세하게 변화할 수 있다. 스페클 패턴은 파동의 간섭으로 인해 발생하는 현상이기 때문에, 미세한 광경로의 변화는 스페클 패턴에 변화를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 스페클 패턴의 시간적인 변화를 측정함으로써, 생물의 움직임을 신속하게 측정할 수 있다. 이처럼, 스페클 패턴의 시간에 따른 변화를 측정하는 경우, 생물의 존재여부 및 농도를 알 수 있으며, 더 나아가서는 생물의 종류 또한 알 수 있다.
본 명세서는 이러한 스페클 패턴의 변화를 측정하는 구성을 혼돈파 센서(Chaotic Wave Sensor)라 정의한다.
이하에서는, 상술한 혼돈파 센서의 원리를 바탕으로 본 발명의 일 실시예인 도 1에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이러스 검출 장치(100)를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 바이러스 검출 장치(100)를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2의 바이러스 마커 적용부(120)에서 바이러스 마커가 적용되는 과정을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료배치부(110), 바이러스 마커 적용부(120), 자계 형성부(150), 파동원(130), 검출부(140), 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
시료 배치부(110)는 시료(S)를 수용할 수 있다. 이때, 시료(S)는 개체의 타액, 혈액, 조직과 같은 시료일 수도 있고, 개체로부터 몸의 외부로 배출된 대변, 소변, 각질과 같은 시료일 수도 있다. 또한, 시료는 음식물과 같은 유기 시료일 수도 있고, 물체의 표면으로부터 면봉 또는 테이프 등을 이용하여 채취한 시료일 수도 있다. 시료(S)는 시료 전체가 샘플로 이용될 수도 있고, 테이프, 생체막(membrane) 등과 같이 바이러스가 옮겨갈 수 있는 수단을 이용하여 준비될 수도 있다. 시료 배치부(110)는 시료(S)를 수용할 수 있는 용기 형태로 이루어질 수 있다. 시료 배치부(110)는 시료 자체의 움직임을 제한하면서 시료(S)를 지지할 수 있다. 다시 말해, 시료(S) 자체는 움직임이 제한된 상태에서 검출을 진행하게 된다.
바이러스 마커 적용부(120)는 시료(S)에 자성 입자(magnetic particle)를 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 바이러스 마커와 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성할 수 있다. 바이러스 마커 적용부(120)는 시료 배치부(110)와 인접하게 배치될 수 있다. 다른 실시예로서, 바이러스 검출 장치(100)는 시료 배치부(110)를 바이러스 마커 적용부(120)로 이동하여 바이러스 마커를 적용하는 단계를 수행할 수 있다. 또 다른 실시예로서, 바이러스 검출 장치(100)는 채취된 시료(S)를 먼저 바이러스 마커 적용부(120)로 이동하여 바이러스 마커를 적용한 후, 시료 배치부(110)에 배치할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 바이러스 마커 적용부(120)의 위치를 제한하지 않는다.
도 3a를 참조하면, 바이러스 마커(A1)는 특정 바이러스와 유전자 짝을 이루는 물질에 자성입자(A13)를 결합하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 바이러스 마커(A1)는 시료(S) 내의 바이러스(V1)와 컨쥬게이션(conjugation)되는 항체(A11) 및 항체(A11)에 결합된 자성입자(A13)를 포함할 수 있다. 바이러스 마커(A1)의 항체(A11)는 항원항체반응을 통해 시료(S) 내의 바이러스(V1)와 결합할 수 있으며, 이를 통해, 바이러스(V1)는 바이러스 마커(A1)의 자성입자(A13)와 결합한 검출용 복합체(C1)를 형성할 수 있다.
자성입자는 입자 직경이 나노미터 범위인 입자들일 수 있다. 자성입자는 파동원에서 조사되는 파동의 산란이 세므로, 레이저 스펙클의 검출이 용이할 수 있다. 한편, 자성입자는 구체적으로 초상자성 나노입자일 수 있다. 여기서, 초상자성 나노입자는 외부에서 자기장을 가하는 경우 강한 자성을 띄는 물질을 의미한다. 예를 들면, 철(Fe(Ⅲ)), 망간(Mg), 마그네슘(Mg), 니켈(Ni), 아연(Zn) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 일 실시예에 따른 초상자성 나노입자는 평균 입경이 3 내지 100nm일 수 있고, 4 내지 30nm를 갖는 입자일 수 있다. 또한, 초상자성 나노입자는 평균자화력이 60emu/g 내지 150emu/g일 수 있고, 80 emu/g 내지 130emu/g일 수 있다.
도 3b를 참조하면, 채취된 시료(S)는 복수 종류의 바이러스를 포함할 수 있다. 이러한 복수 종류의 바이러스들을 검출하기 위해서, 바이러스 마커 적용부(120)는 복수 종류의 바이러스 중 어느 하나와 컨쥬게이션되는 항체 및 항체에 결합된 자성입자를 포함하는 복수 종류의 바이러스 마커를 시료(S)에 적용할 수 있다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 시료(S)에 2 종류의 바이러스가 포함된 경우를 예를 들어 도시하였다. 실제로 채취된 시료(S)에는 어떤 바이러스가 포함되어 있는지 눈으로 볼 수 없기 때문에, 바이러스 검출을 위해 복수 종류의 바이러스 마커를 시료(S)에 적용할 수 있다.
이때, 바이러스 마커의 종류의 수는 시료(S) 내 바이러스 종류의 수와 동일할 필요는 없다. 예를 들면 도 3b와 같이, 바이러스 마커 적용부(120)는 3 종류의 바이러스 마커인 제1 바이러스 마커(A1), 제2 바이러스 마커(A2), 제3 바이러스 마커(A3)를 시료(S)에 적용할 수 있다. 시료(S)가 제1 바이러스 마커(A1)와 짝을 이루는 제1 바이러스(V1)와, 제2 바이러스 마커(A2)와 짝을 이루는 제2 바이러스(V2)를 포함하는 경우, 제1 바이러스(V1)와 제1 바이러스 마커(A1)가 결합한 제1 검출용 복합체(C1)와, 제2 바이러스(V2)와 제2 바이러스 마커(A2)가 결합한 제2 검출용 복합체(C2)가 형성될 수 있다. 바이러스 검출 장치(100)는 제1 검출용 복합체(C1)와, 제2 검출용 복합체(C2)를 통해 시료(S) 내 바이러스의 존재뿐만 아니라, 종류까지 검출할 수 있다.
한편, 바이러스 마커 적용부(120)는 바이러스와 결합하지 못한 바이러스 마커를 상기 시료(S)에서 제거할 수 있다. 예를 들면, 바이러스 마커 적용부(120)는 다공성 필터(porous filter)를 이용하여, 바이러스와 결합하지 못한 자성입자를 시료(S)에서 제거할 수 있다. 여기서, 다공성 필터란, 바이러스 마커는 통과시키되, 바이러스와 바이러스 마커가 결합한 검출용 복합체는 필터링(filtering)하는 물체일 수 있다. 구체적으로, 일 실시예로서, 바이러스 마커 적용부(120)는 다공성 필터(미도시)를 이용하여 짝을 이루지 못한 제3 바이러스 마커(A3)를 시료(S)에서 제거할 수 있다. 이를 통해, 시료(S)에는 자성입자를 포함하는 바이러스 마커와 결합된 제1 검출용 복합체(C1)와 제2 검출용 복합체(C2)만 남게 되고, 정확한 바이러스 검출이 가능해질 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 자계 형성부(150)는 시료 배치부(110)에 인접하게 배치되어 시료 배치부(110) 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 검출용 복합체에 움직임을 부여할 수 있다. 자계 형성부(150)는 검출용 복합체에 포함된 자성입자를 자기력을 이용하여 이동시킬 수 있다. 이때, 자성입자와 결합된 바이러스도 함께 이동할 수 있다. 바이러스(virus)는 세균과 같은 미생물과 달리 움직임이 없기 때문에 바이러스 마커를 적용하지 않은 시료(S)에 파동을 조사하더라도 레이저 스펙클이 발생하지 않아 바이러스를 검출할 수가 없다. 따라서, 시료(S) 내에 바이러스가 존재하는 경우, 바이러스 마커 적용부(120)를 통해 자성입자가 바이러스와 결합된 검출용 복합체를 형성할 수 있고, 검출용 복합체에 자기력을 이용하여 바이러스에 움직임을 부여할 수 있다. 이때, 자계 형성부(150)는 도면에 도시된 것과 같이, 시료 배치부(110)를 감싸는 RF 코일(155)을 이용하여 자계를 형성할 수 있다. 그러나, 하나의 실시형태일 뿐이며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 단순히, 영구자석을 이용하여 시료 배치부(110)의 시료(S)에 자계를 형성할 수도 있다. 자계 형성부(150)는 마이크로 핵자기공명장치(micro nuclear magnetic resonance, micro-NMR)를 이용할 수도 있다.
자계 형성부(150)는 일정한 제1 시간마다 자계의 방향 또는 세기를 변경하여 검출용 복합체에 움직임을 부여할 수 있다. 자계 형성부(150)가 시료(S)에 일정한 방향과 세기를 갖는 자계를 부여하는 경우, 검출용 복합체(C1)는 한 방향으로 움직이고 다시 움직임을 멈출 수 있어 정확한 바이러스 검출이 어려울 수 있다. 따라서, 자계 형성부(150)는 일정한 제1 시간마다 자계의 방향 또는 세기를 변경하여 바이러스 검출 장치(100)가 바이러스를 검출하는 동안에 지속적으로 움직임을 부여할 수 있다.
파동원(130)은 시료 배치부(110) 내의 시료(S)를 향하여 파동을 조사할 수 있다. 파동원(130)은 파동(wave)을 생성할 수 있는 모든 종류의 소스 장치를 적용할 수 있으며, 예를 들면, 특정 파장 대역의 광을 조사할 수 있는 레이저(laser)일 수 있다. 본 발명은 파동원 종류에 제한이 없으나, 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 레이저인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
예를 들어, 시료 배치부(110) 에 스페클을 형성하기 위해서 간섭성(coherence)이 좋은 레이저를 파동원(130)으로 이용할 수 있다. 이때, 레이저 파동원의 간섭성을 결정하는 파동원의 스펙트럴 대역폭(spectral bandwidth)이 짧을수록 측정 정확도가 증가할 수 있다. 즉, 간섭길이(coherence length)가 길수록 측정 정확도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 파동원의 스펙트럴 대역폭이 기정의된 기준 대역폭 미만인 레이저광이 파동원(130)으로 이용될 수 있으며, 기준 대역폭보다 짧을수록 측정 정확도는 증가할 수 있다. 예컨대, 아래의 수학식 1의 조건이 유지되도록 파동원의 스펙트럴 대역폭이 설정될 수 있다.
Figure 112016106800433-pat00001
수학식 1에 따르면, 레이저 스페클의 패턴 변화를 측정하기 위해, 기준 시간마다 배양접시 내에 광을 조사 시에, 파동원(130)의 스펙트럴 대역폭은 1nm 미만을 유지될 수 있다.
검출부(140)는 조사된 파동이 시료(S) 내의 검출용 복합체(C1)의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을 사전에 설정된 시점(time)마다 검출할 수 있다. 여기서, 시점(time)이란, 연속적인 시간의 흐름 가운데 어느 한 순간을 의미하며, 시점(time)들은 동일한 시간 간격으로 사전에 설정될 수 있으나 반드시 이에 제한되지 않으며, 임의의 시간 간격으로 사전에 설정될 수도 있다. 검출부(140)는 파동원(130) 종류에 대응한 감지수단을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 가시광선 파장 대역의 광원을 이용하는 경우에는 영상을 촬영하는 촬영장치인 CCD 카메라(camera)가 이용될 수 있다. 검출부(140)는 적어도 제1 시점에서의 레이저 스펙클을 검출하고, 제2 시점에서의 레이저 스펙클을 검출하여 제어부(160)로 제공할 수 있다. 한편, 제1 시점 및 제2 시점은 설명의 편의를 위하여 선택된 하나의 예시일 뿐이며, 검출부(140)는 제1 시점 및 제2 시점보다 많은 복수의 시점에서 레이저 스펙클을 검출할 수 있다.
구체적으로, 시료(S)에 파동이 조사되면, 입사된 파동은 다중 산란에 의해 레이저 스펙클을 형성할 수 있다. 레이저 스펙클은 빛의 간섭 현상에 의해 발생하므로, 샘플 내에 움직임이 없으면 시간에 따라 항상 일정한 간섭 무늬를 나타낼 수 있다. 이와 비교하여, 시료(S) 내에 검출용 복합체가 존재하는 경우, 레이저 스펙클은 검출용 복합체의 움직임에 의해 시간에 따라 변화할 수 있다. 검출부(140)는 이러한 시간에 따라 변화하는 레이저 스펙클을 사전에 설정된 시점마다 검출하여 제어부(160)로 제공할 수 있다. 검출부(140)는 검출용 복합체의 움직임을 감지할 수 있을 정도의 속도로 레이저 스펙클을 검출할 수 있으며, 예를 들면, 초당 25 프레임 내지 30 프레임의 속도로 검출할 수 있다.
한편, 검출부(140)가 검출하는 사전에 설정된 시점들의 시간 간격은 자계 형성부(150)에서 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 제1 시간보다 짧을 수 있다. 다시 말해, 검출용 복합체의 움직임이 측정하는 시점들의 간격보다 짧은 경우 검출용 복합체의 빠른 움직임은 노이즈로 작용할 수도 있다. 따라서, 검출부(140)는 정확한 검출을 위하여 자계 형성부(150)에서 자계의 방향 또는 세기를 변경하는 제1 시간보다 짧은 간격으로 레이저 스펙클을 검출할 수 있다.
한편, 검출부(140)로 이미지 센서가 이용되는 경우, 이미지 센서 한 픽셀(pixel)의 크기 d가 스페클 패턴의 입자 크기(grain size)보다 작거나 같아지도록 이미지 센서가 배치될 수 있다. 예컨대, 아래의 수학식 2의 조건을 만족하도록, 검출부(140)에 포함된 광학계에서 이미지 센서가 배치될 수 있다.
Figure 112016106800433-pat00002
수학식 2와 같이, 이미지 센서의 한 픽셀(pixel)의 크기 d가 스펙클 패턴의 입자 크기(grain size) 이하이어야 하나, 픽셀의 크기가 너무 작아지게 되면 언더샘플링(undersampling)이 발생해서 픽셀 해상도를 활용하는데 어려움이 존재할 수 있다. 이에 따라, 효과적인 SNR(Signal to Noise Ratio)를 달성하기 위해 스페클 입자 크기(speckle grain size)에 최대 5개 이하의 픽셀이 위치하도록 이미지 센서가 배치될 수 있다.
제어부(160)는 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득할 수 있다. 제어부(160)는 획득된 시간 상관관계에 기초하여 시료(S) 내의 바이러스의 존재여부 또는 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 자계 형성부(150)의 변경되는 자계의 방향 또는 세기에 대한 자계 정보를 제공받고, 자계 정보를 이용하여 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계를 획득할 수 있다. 본 명세서에서 실시간(real-time)이란 1시간 내에 바이러스의 존재 여부 또는 바이러스의 농도 변화를 추정하는 것을 의미하며, 바람직하게는 5분내에 바이러스의 존재 여부 또는 바이러스의 농도 변화를 추정할 수 있다. 더욱 바람직하게는 20초 내에 바이러스를 검출할 수 있다. 제어부(160)에서 레이저 스펙클의 시간 상관관계를 획득하는 방법은 후술하기로 한다.
한편, 바이러스 검출 장치(100)는 디스플레이부(190)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(190)는 제어부(160)로부터 추정된 바이러스의 존재 여부, 농도 및 종류에 대한 결과를 외부로 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이러스 검출 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 우선, 시료에 자성입자(magnetic particle)를 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 바이러스 마커와 시료(S) 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성한다(S10). 시료(S) 내의 바이러스 종류가 복수 개일 수 있으므로, 바이러스 마커의 종류도 복수 개일 수 있으며, 바이러스 종류의 개수와 바이러스 마커 종류의 개수가 동일할 필요는 없다. 이때, 바이러스 마커는 바이러스에 대응되는 항체의 종류를 다르게 하고 항체에 결합된 자성입자는 동일한 자성입자를 이용할 수 있다. 이를 통해, 시료(S)에 자계를 형성하여 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 경우, 바이러스 종류에 따라서만 움직임의 차이가 발생될 수 있어 바이러스를 종류에 따라 구분할 수 있다.
이후, 시료(S) 주위에 자계를 형성하여 검출용 복합체에 움직임을 부여한다(S20). 전술한 자계 형성부(150)는 자계의 방향 또는 세기를 일정한 제1 시간마다 변경할 수 있고 이를 통해 검출용 복합체의 지속적인 움직임을 유도할 수 있다.
이후, 시료(S)를 향해 파동을 조사하여, 조사된 파동이 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란되어 발생된 레이저 스펙클을, 사전에 설정된 시점마다 검출한다(S30). 이때, 사전에 설정된 시점들의 간격은 자계 형성부(150)에서 자계의 방향 또는 세기를 변경하는 제1 시간보다 짧을 수 있다.
이후, 제어부(160)에 의해, 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계를 획득하고, 획득된 시간 상관관계에 기초하여 시료(S) 내의 바이러스의 존재 여부 또는 농도를 실시간(real-time)으로 추정할 수 있다(S40).
이하, 도 5를 참조하여, 일 실시예에 따른 제어부(160)에서 레이저 스펙클의 시간 상관 관계를 획득하는 방법을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에서 레이저 스펙클의 시간 상관 관계를 분석하는 방법을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예로서, 제어부(160)는 제1 시점에서 검출된 레이저 스펙클의 제1 영상정보와, 제1 시점과 다른 제2 시점에서 검출된 레이저 스펙클의 제2 영상정보 차이를 이용하여 바이러스의 존재여부를 추정할 수 있다. 여기서, 제1 영상정보 및 제2 영상정보는 레이저 스펙클의 패턴 정보 및 파동의 세기 정보 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예는, 제1 시점에서의 제1 영상정보와 제2 시점에서의 제2 영상정보의 차이만을 이용하는 것은 아니며, 이를 확장하여 복수의 시점에서 복수의 레이저 스펙클의 영상 정보를 이용할 수 있다. 제어부(160)는 사전에 설정된 복수의 시점마다 생성된 레이저 스펙클의 영상정보를 이용하여 영상들 간의 시간 상관 계수를 계산할 수 있으며, 시간 상관 관계 계수에 기초하여 측정 대상(M) 내에 바이러스의 존재여부 또는 바이러스의 농도를 추정할 수 있다. 검출된 레이저 스펙클 영상의 시간 상관 관계는 아래의 수학식 3을 이용하여 계산될 수 있다.
Figure 112016106800433-pat00003
수학식 3에서
Figure 112016106800433-pat00004
은 시간 상관 관계 계수,
Figure 112016106800433-pat00005
은 표준화된 빛 세기, (x,y)는 카메라의 픽셀 좌표, t는 측정된 시간, T는 총 측정 시간,
Figure 112016106800433-pat00006
는 타임래그(time lag)를 나타낸다.
수학식 3에 따라 시간 상관 관계 계수가 계산될 수 있으며, 일 실시예로서, 시간 상관 관계 계수가 사전에 설정된 기준값 이하로 떨어지는 분석을 통해 바이러스의 농도를 추정할 수 있다. 구체적으로, 시간 상관 관계 계수가 사전에 설정된 오차 범위를 넘어 기준값 이하로 떨어지는 것으로 바이러스가 존재한다고 추정할 수 있다. 또한, 바이러스의 농도가 증가할수록 시간 상관 관계 계수가 기준값 이하로 떨어지는 시간이 짧아지므로, 이를 이용하여 시간 상관 관계 계수를 나타내는 그래프의 기울기 값을 통해 바이러스의 농도를 추정할 수 있다. 기준값은 바이러스의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 평균 농도를 추정하는 경우에는 일정한 기준값을 적용할 수 있다. 도 5의 그래프에 있어서, 실선(S1)은 바이러스가 존재하지 않는 시료의 시간 상관 계수를 나타내며, 점선(S2)은 바이러스가 존재하는 경우의 시료의 시간 상관 계수를 나타낸다. 바이러스의 농도가 달라지면, 점선(S2)의 기울기 값도 달라질 수 있다.
도 6은 시료 내의 바이러스 종류에 따른 시간 상관관계 계수를 도시한 그래프이다. 도 6의 그래프에 있어서, 실선(S1)은 바이러스가 존재하지 않는 시료의 시간 상관 계수를 나타내며, 제1 점선(C1)은 제1 바이러스(V1)만 존재하는 시료의 시간 상관 계수를 나타낸다. 제3 점선(C2)은 제2 바이러스(V2)만 존재하는 시료의 시간 상관 계수를 나타내며, 제2 점선(C1+C2)은 제1 바이러스(V1)와 제2 바이러스(V2)가 모두 존재하는 시료의 시간 상관 계수를 나타낸다. 이때, 제1 바이러스(V1)와 제2 바이러스(V2)가 공존하는 경우, 그 농도는 제1 바이러스만 존재하거나, 제2 바이러스만 존재하는 경우와 동일한 것으로 가정할 수 있다. 도 3b에서는 제1 바이러스(V1)와 제2 바이러스(V2)를 동일한 동그라미 형태로 도시하였으나, 실제 제1 바이러스(V1)와 제2 바이러스(V2)는 다른 형태 및 다른 무게를 가질 수 있다. 따라서, 제1 바이러스(V1)를 포함하는 제1 검출용 복합체(C1)와 제2 바이러스(V2)를 포함하는 제2 검출용 복합체(C2)는 동일한 자계에 놓이더라도, 다른 움직임을 보일 수 있다. 이러한 다른 움직임으로부터 레이저 스펙클의 시간 상관관계도 다를 수 있다. 이러한 차이점을 이용하여 시료(S) 내의 바이러스의 종류를 구분할 수 있다.
이하에서는 도 7을 참조하여 제어부(160)에서, 레이저 스펙클을 이용하여 시료의 바이러스의 농도를 판단하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 개체 식별 장치를 통해 시간에 따라 측정된 레이저 스펙클의 빛 세기의 표준편차 분포를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(160)는 기준 시간마다 측정된 레이저 스펙클 영상을 대상으로, 레이저 스펙클의 빛 세기(intensity)의 표준 편차를 계산할 수 있다. 시료에 포함된 바이러스들이 지속적으로 움직임에 따라 보강 간섭과 상쇄 간섭이 상기 움직임에 대응하여 변화할 수 있다. 이때, 보강 간섭과 상쇄 간섭이 변화함에 따라, 빛 세기의 정도가 크게 변화할 수 있다. 그러면, 제어부(160)는, 빛 세기의 변화 정도를 나타내는 표준 편차를 구하여 측정 대상에서 바이러스가 있는 곳을 측정할 수 있으며, 이들의 분포도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는 미리 정해진 시간마다 측정된 레이저 스펙클 영상을 합성하고, 합성된 영상에서 레이저 스펙클의 시간에 따른 빛 세기 표준편차를 계산할 수 있다. 레이저 스펙클의 시간에 따른 빛 세기 표준편차는 아래의 수학식 4에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure 112016106800433-pat00007
수학식 4에서, S: 표준편차, (x,y): 카메라 픽셀 좌표, T: 총 측정 시간, t: 측정 시간, It: t 시간에 측정된 빛 세기,
Figure 112016106800433-pat00008
: 시간에 따른 평균 빛 세기를 나타낼 수 있다.
검출용 복합체의 움직임에 따라 보강 및 상쇄 간섭 패턴이 달라지게 되고, 수학식 4에 기초하여 계산된 표준편차 값이 커지게 되기 때문에 이에 기초하여 바이러스의 농도가 측정될 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기한 수학식 4에 의해 바이러스의 농도를 측정하는 방법이 제한되지 않으며, 검출된 레이저 스페클의 차이를 이용한 어떠한 방법으로든 바이러스의 농도를 측정할 수 있다.
그리고, 제어부(160)는 레이저 스펙클의 빛 세기의 표준편차 값의 크기와 바이러스 농도와 선형적인 관계에 기초하여 개체에 포함된 바이러스의 분포도, 즉 농도를 추정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 바이러스 검출 장치는 바이러스와 자성입자를 포함하는 검출용 복합체에 의한 레이저 스펙클의 시간 상관관계의 변화를 이용함으로써, 저렴한 비용으로 신속하게 바이러스의 존재 여부, 농도 및 바이러스의 종류를 추정할 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이러스 검출 장치(200)를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 바이러스 검출 장치(200)는 시료에서 산란된 제1 파동 신호를 파동원(230)의 파동이 시료에 의해 산란되기 전의 제2 광신호로 복원하는 변조하는 광학부(35)를 더 포함할 수 있다. 이때, 광학부(35)는 공간 광 변조부(Spatial Light Modulator; SLM, 351) 및 검출부(240)를 포함할 수 있다. 광학부(35)는 측정 대상으로부터 산란된 파동이 입사되면, 산란된 파동의 파면을 제어하여, 다시 산란되기 전의 파동(광)으로 복원하여 검출부(240)로 제공할 수 있다.
공간 광 변조부(351)는 시료에서 산란된 파동(광)이 입사될 수 있다. 공간 광 변조부(351)는 시료에서 산란된 파동의 파면을 제어하여 렌즈(352)에 제공할 수 있다. 렌즈(352)는 제어된 광을 집약하여 다시 검출부(240)로 제공할 수 있다. 검출부(240)는 렌즈에서 집약된 파동을 감지하여 산란되기 최초 파동원에서 출력된 파동으로 복원하여 출력할 수 있다.
여기서, 광학부(35)는 안정적인 매질, 즉, 측정 대상 내에 생물의 움직임이 없는 경우, 시료로부터 산란된 제1 광신호를 산란되기 이전의 광으로 복원할 수 있다. 그러나, 측정 대상 내에 바이러스가 존재하는 경우, 검출용 복합체의 움직임으로 인하여 제1 광신호가 달라지므로 위상 제어 파면을 감지할 수 없게 되고, 이로 인하여 위상 공액 파면을 갖는 제2 광신호로 변조할 수 없다. 전술한 광학부(35)를 포함하는 바이러스 검출 장치(200)는 이러한 제2 광신호의 차이를 이용하여 좀 더 미세하게 바이러스의 존재 여부 또는 바이러스의 농도를 추정할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
100: 바이러스 검출 장치 110: 시료 배치부
120: 바이러스 마커 적용부 130: 파동원
140: 검출부 150: 자계 형성부
155: RF 코일 160: 제어부
190: 디스플레이부 200: 바이러스 검출 장치
240: 검출부

Claims (15)

  1. 시료를 수용하는 시료 배치부;
    상기 시료에 자성 입자(magnetic particle)를 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 상기 바이러스 마커와 상기 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성하는 바이러스 마커 적용부;
    상기 시료 배치부에 인접하게 배치되어 상기 시료 배치부 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 상기 검출용 복합체에 움직임을 부여하는 자계 형성부;
    상기 시료 배치부 내의 상기 시료를 향하여 파동을 조사하는 파동원;
    상기 조사된 파동이 상기 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을, 사전에 설정된 시점마다 검출하는 하나 이상의 검출부; 및
    상기 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득하고, 상기 획득된 시간 상관관계에 기초하여 상기 시료 내의 바이러스의 존재여부 또는 상기 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정하는 제어부;를 포함하고,
    상기 자계 형성부는 일정한 제1 시간마다 상기 자계의 방향 또는 세기를 변경하여 상기 검출용 복합체에 주기적인 움직임을 부여하는, 바이러스 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바이러스 마커는 상기 시료 내의 상기 바이러스와 컨쥬게이션(conjugation)되는 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는, 바이러스 검출 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 시료는 복수 종류의 바이러스를 포함하고,
    상기 바이러스 마커 적용부는 상기 복수 종류의 바이러스 중 어느 하나와 컨쥬게이션되는 상기 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는 복수 종류의 바이러스 마커를 상기 시료에 적용하는, 바이러스 검출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시료 배치부는 상기 시료 자체의 움직임을 제한하면서 상기 시료를 지지하는, 바이러스 검출 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 자계 형성부의 변경되는 상기 자계의 방향 또는 세기에 관한 자계 정보를 제공받고, 상기 자계 정보를 이용하여 상기 검출된 레이저 스페클의 시간 상관관계를 획득하는, 바이러스 검출 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 검출부가 검출하는 상기 사전에 설정된 시점들의 시간 간격은 상기 제1 시간보다 짧은, 바이러스 검출 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 자계 형성부는 마이크로 핵자기공명 장치(micro-NMR)를 이용하는, 바이러스 검출 장치.
  9. 시료에 자성입자(magnetic particle)을 포함하는 바이러스 마커(virus marker)를 적용하여 상기 바이러스 마커와 상기 시료 내의 바이러스가 결합된 검출용 복합체를 형성하는 단계;
    상기 시료 주위에 자계(magnetic field)를 형성하여 상기 검출용 복합체에 주기적인 움직임을 부여하는 단계;
    상기 시료를 향해 파동을 조사하여, 상기 조사된 파동이 상기 검출용 복합체의 움직임에 의해 다중 산란(multiple scattering)되어 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을, 사전에 설정된 시점마다 검출하는 단계;
    상기 검출된 레이저 스펙클을 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계(temporal correlation)를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 시간 상관관계에 기초하여 상기 시료 내의 바이러스의 존재여부 또는 상기 바이러스의 농도를 실시간(real-time)으로 추정하는 단계;를 포함하고,
    상기 검출용 복합체에 주기적인 움직임을 부여하는 단계는, 일정한 제1 시간마다 상기 자계의 방향 또는 세기를 변경하는, 바이러스 검출 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 바이러스 마커는 상기 시료 내의 상기 바이러스와 컨쥬게이션(conjugation)되는 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는, 바이러스 검출 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 검출용 복합체를 형성하는 단계는,
    복수 종류의 바이러스를 포함하는 상기 시료에, 상기 복수 종류의 바이러스 중 어느 하나와 컨쥬게이션되는 상기 항체 및 상기 항체에 결합된 상기 자성입자를 포함하는 복수 종류의 바이러스 마커를 적용하는, 바이러스 검출 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 시료는 시료 배치부에 의해 상기 시료 자체의 움직임이 제한되는, 바이러스 검출 방법.
  13. 삭제
  14. 제9 항에 있어서,
    상기 시간 상관관계를 획득하는 단계는 상기 자계의 방향 또는 세기에 관한 자계 정보를 제공받고, 상기 자계 정보를 이용하여 상기 검출된 레이저 스펙클의 시간 상관관계를 획득하는, 바이러스 검출 방법.
  15. 제9 항에 있어서,
    상기 레이저 스펙클을 검출하는 단계에 있어서, 상기 사전에 설정된 시점들의 시간 간격은 상기 제1 시간보다 짧은, 바이러스 검출 방법.


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