KR102126694B1 - 시간분해 형광신호 분석장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시간분해 형광신호 분석장치 및 분석방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 시간분해 방식을 사용하여 형광신호를 검출하되, 형광 신호 측정 시 컨텐츠의 신뢰성, 정확성, 민감도를 향상시킴과 동시에 효율적으로 간소화된 구성을 통하여 경제성도 향상시키는, 시간분해 형광신호 분석장치 및 분석방법을 제공함에 있다.

Description

시간분해 형광신호 분석장치 {Time resolved fluorescence analyzer}

본 발명은 시간분해 방식을 사용하여 형광표지체의 형광신호를 검출하는 시간분해 형광신호 분석장치에 관한 것이다.

형광이란, 형광물질에 광을 조사하여 에너지를 공급하여 원자 궤도 상의 전자를 여기시킨 후 광 조사를 중단함으로써 전자가 기저 상태로 떨어지는 과정에서 방출되는 전자기파를 말한다. 형광분석이란 이러한 형광물질에서 방출되는 형광을 검출하여 분석하는 것으로, 일반적으로 생명공학, 의학, 환경 등의 분야에서 표적대상의 식별 및 탐지, 농도 분포 추적, 대상물의 구조 정보 확인 등 다양한 기술에 활용되고 있다.

기존에 이미 상용화되어 널리 사용되고 있는 형광분석기의 경우, Alexa, Cy5 등과 같은 형광물질을 사용하며, 일정 시간 동안 광원을 ON시켜 형광물질에 광을 조사하면서 발생되는 형광을 검출하는 방식을 사용한다. 이는 기존의 형광 물질은 광원의 여기 없이는 지속되는 형광의 시간이 매우 짧기 때문에 형광을 측정할 수 없기 때문이다. 이 때 정확성을 최대화하기 위해서는 형광 검출 시 광전자증폭관(PMT, Photo Multiplier Tube)과 같은 고성능 소자를 사용하거나, 형광 분석 시 스펙트로미터 등과 같은 역시 고성능의 장치를 사용할 수 있다. 이 때 고성능의 장치를 사용하기 위해서 레이저 또는 레이저 다이오드와 같은 높은 에너지의 광원을 사용하게 되면 유로피움 킬레이트로 구성된 형광입자는 파괴되거나 소광될 수 있다. 이를 방지하기 위해 광원으로서 적절한 것은 저전력의 LED일 수 있으며, 이 때 광원의 에너지가 작으므로 킬레이트 형태의 유로피움보다 폴리스타이렌 등으로 구성된 비드 형태가 적절하다. 또한, 상용화 장치의 경우에는 목적에 따라 과도한 고성능을 요구하지 않는 경우가 있으므로, 일반적으로는 필요한 성능과 장치 생산의 경제성을 적절하게 고려하여 장치를 구성하게 된다. 이러한 고려에 따라, 일반적으로 널리 사용되는 기존의 형광분석기는 대부분의 경우, 시각적인 2D 이미지를 촬영해 낼 수 있는 2D CCD를 이용하여 대상물에서 발생되는 형광을 검출하도록 이루어진다.

한편 형광물질은 광원이 ON/OFF됨에 따라 형광의 여기/기저 상태가 즉각적으로 바뀌는 성질을 가진다. 기존의 형광분석기에서 널리 사용되어 왔던 형광물질은 형광의 지속시간이 상당히 짧은데, 대상물에서 발생되는 형광신호가 미약할 경우 여기광이나 배경광 등과 같은 노이즈와 대상물에서 발생되는 형광신호 간의 구분이 어렵게 된다. 이는 검출 결과의 신뢰성 및 정확성을 저하시키는 원인이 되며, 또한 이에 따라 분석이나 진단을 수행하기에 어려움이 따른다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 상대적으로 형광 지속시간이 긴 형광물질을 사용하는 시간분해 형광검출 방식이 새롭게 연구되어 사용되었다. 도 1은 종래의 형광검출 방식과 시간분해 형광검출 방식을 비교한 것으로, 가로축은 시간, 세로축은 광량을 나타낸다. 도 1의 그래프에서 최좌측에 도시된 직사각형 부분은 여기광 펄스를 나타낸 것이며, 연한 색으로 표시된 그래프는 종래의 형광물질, 즉 형광 지속시간이 짧은 형광물질에서 방출되는 형광신호를 나타낸 것이다. 한편 진한 색으로 표시된 그래프는 상대적으로 형광 지속시간이 긴 형광물질에서 방출되는 형광신호를 나타낸 것이다. 이 때 시간분해 형광검출 방식에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 여기광 펄스가 OFF된 직후부터 측정을 시작하는 것이 아니라 약간의 시간 지연을 두고 측정을 시작하여, 미리 결정된 소정의 시간 범위 동안 측정을 수행한다. 이와 같이 시간 지연을 두고 측정을 시작함으로써, 여기광 또는 배경광에 따른 노이즈가 배제된 순수한 형광신호의 검출이 가능하게 된다. 일본특허공개 제2015-508905호("시간 분해 형광 화상화 및 펄스 성형을 위한 시스템 및 방법", 2015.03.23)에는, 이와 같은 시간분해 형광검출 방식을 이용하여 형광검출 화상을 취득하는 기술이 개시된다.

그런데 이와 같은 시간분해 형광검출 방식을 실무 환경에 적용하기에는 다음과 같은 현실적인 어려움이 따른다. 앞서 설명한 바와 같이, PMT나 스펙트로미터 등과 같은 고성능을 가지는 장비를 사용할 경우 도 1에 선으로 표시된 바와 같은 그래프를 얻어낼 수도 있을 것이다. 그러나 이러한 고성능 장비는 실무 현장에서 사용하기에는 지나치게 고가이며, 또한 실무 현장에서 필요로 하는 작업에 비하여 불필요하게 과도한 사양이 될 수 있어, 상용화 기술로서 활용되기에는 부적합하다.

이에 실무 현장에서는 보다 저렴한 부품을 사용하면서도 시간분해 형광검출 방식을 적용할 수 있는 장치 및 방법에 대한 요구가 꾸준히 있어 왔다.

1. 일본특허공개 제2015-508905호("시간 분해 형광 화상화 및 펄스 성형을 위한 시스템 및 방법", 2015.03.23)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 시간분해 방식을 사용하여 형광신호를 검출하되, 형광 신호 측정 시 컨텐츠의 신뢰성, 정확성, 민감도를 향상시킴과 동시에 효율적으로 간소화된 구성을 통하여 경제성도 향상시키는, 시간분해 형광신호 분석장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치는, 형광물질을 포함하는 대상물(500)에 여기광을 조사하여 발생되는 형광신호를 측정하는 시간분해 형광신호 분석장치(100)에 있어서, 미리 결정된 펄스간격 동안 발광되는 여기광 펄스를 미리 결정된 발광주기에 따라 발생시켜 상기 대상물(500)로 조사하는 광원부(110); 여기광 펄스 조사에 의하여 상기 대상물(500)에서 발생되는 형광을 입사받아 형광신호를 감지하는 광감지부(120); 상기 펄스간격 직후로부터 미리 결정된 지연간격 후 상기 광감지부(120)에서 감지된 형광신호의 인식을 시작하되, 상기 형광신호를 미리 결정된 인식주기에 따라 인식 및 가공하며, 각각의 상기 발광주기에서 가공된 형광신호 값을 누적 및 가공하여 측정신호 값으로서 출력하는 제어부(150); 를 포함할 수 있다.

이 때 상기 제어부(150)는, 하나의 상기 발광주기 내에 n개의 상기 인식주기가 형성된다고 할 때, n이 1 내지 10 범위 내의 값이 되도록 제어하며, n이 1인 경우 하나의 상기 발광주기 내에서 인식된 형광신호 값을 해당 발광주기의 대푯값으로 결정하고, n이 2 이상인 경우 하나의 상기 발광주기 내에서 인식된 형광신호 값들의 누적값을 산출하여 해당 발광주기의 대푯값으로 결정하도록 이루어질 수 있다.

또한 이 때 상기 시간분해 형광신호 분석장치(100)는, n이 2 이상인 경우, 상기 광감지부(120)가 일렬로 배치된 n개의 CCD소자로 이루어지며, 상기 제어부(150)는 n개의 상기 CCD소자를 상기 인식주기에 따라 순차적으로 동작시켜 서로 상기 인식주기 간격만큼 시간차가 있는 n개의 형광신호 값을 취득하도록 제어하도록 이루어질 수 있다.

또한 이 때 상기 제어부(150)는, m회의 상기 발광주기의 대푯값의 누적값을 m×n으로 나눈 평균값을 1회 산출신호 값으로 간주하되, m이 1 내지 15 범위 내의 값이 되도록 제어하며, k회의 산출신호 값을 누적하여 측정신호 값으로서 출력하되, k가 100 내지 1000 범위 내의 값이 되도록 제어하도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 제어부(150)는, 상기 발광주기가 상기 펄스간격의 1000 내지 2000배 범위 내의 값이 되도록 제어하도록 이루어질 수 있다.

또한 상기 시간분해 형광신호 분석장치(100)는, 상기 대상물(500) 및 상기 광감지부(120) 사이에 구비되어, 상기 대상물(500)에서 발생되는 형광을 수광하여 상기 광감지부(120)로 입사시키는 렌즈부(130); 를 더 포함할 수 있다.

이 때 상기 시간분해 형광신호 분석장치(100)는, 상기 대상물(500) 및 상기 광감지부(120) 사이에 구비되어, 미리 결정된 파장범위의 광을 차단시켜 노이즈를 제거하는 광필터부(140); 를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 형광물질은, 형광 지속시간이 500 내지 1000μs 범위 내의 값을 가지도록 이루어질 수 있다. 구체적으로는, 상기 형광물질은, 란탄계 화합물일 수 있다.

본 발명에 의하면, 형광신호를 검출함에 있어서 시간분해 방식을 사용함으로써 기존의 형광분석기에 비해 훨씬 효과적으로 노이즈를 제거할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라 본 발명에 의하면, 시간분해 방식으로 형광신호 검출 시 산출신호로서 평균값을 사용함으로써 노이즈 신호의 중첩에 의한 노이즈 감소 효과를 얻을 수 있으며, 이에 따라 검출된 신호의 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있는 큰 효과가 있다. 더불어 최종적인 측정신호로서 누적값을 사용함으로써 신호의 증폭 효과 또한 얻을 수 있으며, 이러한 누적 측정 방식에 의하여 미약한 신호의 검출도 효과적으로 실현할 수 있어, 형광신호 검출에 있어서의 민감도 역시 크게 향상시킬 수 있는 효과 또한 있다.

한편 본 발명에 의하면, 기존에 시간분해 방식을 사용하는 형광신호 검출기술의 경우 실험실 수준에서 이루어지는 과정에서 고가의 부품이 필요하였던 것과는 달리, 상대적으로 저성능의 저렴한 부품을 사용하면서도 높은 신뢰성, 정확성, 민감도를 가지는 형광신호 검출 작업을 수행할 수 있게 해 주는 장점이 있다. 즉 본 발명에 의하면, 시간분해 형광신호 검출 방식을 일반적인 실무 환경에서도 경제적으로 적용이 가능하다는 산업적 효과도 있다.

도 1은 종래의 형광검출 방식과 시간분해 형광검출 방식 비교도.
도 2는 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치의 원리.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 시간분해 형광신호 분석방법 및 분석장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 시간분해 형광검출 분석장치의 구성

앞서 설명한 바와 같이, 시간분해 형광검출 방식은 기존에 사용되던 형광물질보다 상대적으로 형광 지속시간이 긴 형광물질을 사용하며, 여기광 펄스가 OFF된 후 약간의 시간 지연을 두고 측정을 시작하여, 미리 결정된 소정의 시간 범위 동안 측정을 수행한다. 이론적으로 또는 실험실 수준의 고가 장비를 통한 실험을 통해서라면, 이러한 시간분해 형광검출 방식을 사용함으로써 여기광의 잔광이나 배경광 등과 같은 노이즈를 효과적으로 제거하면서 형광신호를 취득할 수 있다. 그러나 역시 앞서 설명한 바와 같이, 실무 현장에서 사용되는 수준의 저성능 장비를 사용하여서는 시간분해 형광검출 방식을 실현하는 것이 거의 불가능하다. 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 도 1을 참조할 때 형광 지속시간이 긴 란탄계 화합물을 형광물질로 사용한다 하더라도 형광물질의 형광 지속시간이 1ms(1000μs) 정도 된다. 한편 실무 현장에서 사용되는 형광분석기에서 광감지를 위해 사용되는 부품은 일반적으로 CCD 소자인데, CCD 소자의 데이터 획득 속도는 1frame/ms인 것으로 알려져 있다. 도 1에 보이는 바와 같이 시간분해 형광검출 방식을 제대로 구현하기 위해서는 형광 지속시간 중에 형광 지속시간보다 짧은 시간 범위 동안 적분이 가능한 정도의 여러 개의 데이터를 획득할 수 있어야 하는데, 형광 지속시간 수준의 데이터 획득 속도를 가지는 CCD 소자로 이를 구현하는 것은 거의 불가능한 것이다.

본 발명에서는 이러한 한계를 극복하기 위하여, 대상물에 여기광 펄스를 반복적으로 조사하고, 각각의 여기광 조사 시 발생된 형광신호를 누적 저장하는 방식을 사용한다. 먼저 도 2를 통해 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치의 전체적인 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치는, 대상물(500), 광원부(110), 광감지부(120), 제어부(150)를 포함하며, 부가적으로 렌즈부(130), 광필터부(140)를 더 포함하여 이루어져, 형광물질을 포함하는 대상물(500)에 여기광을 조사하여 발생되는 형광신호를 측정하는 장치이다.

상기 대상물(500)은 말 그대로 관찰 및 분석을 수행하고자 하는 대상으로서, 도포 또는 염색 등과 같은 형태로서 형광물질을 포함한다. 이 때 상기 대상물(500)에 포함되는 형광물질은, 형광 지속시간이 상대적으로 긴 란탄계 화합물로서, 구체적인 예로서 유로피움 등과 같은 물질인 것이 바람직하다.

상기 광원부(110)는, 미리 결정된 펄스간격 동안 발광되는 여기광 펄스를 미리 결정된 발광주기에 따라 발생시켜 상기 대상물(500)로 조사하는 역할을 한다. 본 발명에서는, 여기광을 한 번 조사하는 것이 아니라 상기 발광주기에 따라 반복적으로 조사하며, 이 때마다 발생하는 형광을 누적적으로 저장하도록 이루어진다. 본 발명의 작동 원리에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다. 또한 본 발명에서, 상기 광원부(110)는 저에너지 광원인 LED일 수 있다.

상기 광감지부(120)는, 여기광 펄스 조사에 의하여 상기 대상물(500)에서 발생되는 형광을 입사받아 형광신호를 감지하는 역할을 한다. 이 때 본 발명에서는, 본 발명의 장치가 실무 현장에서 경제적으로 사용될 수 있도록, 상기 광감지부(120)가 복수 개의 CCD 소자로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 렌즈부(130)는, 상기 대상물(500) 및 상기 광감지부(120) 사이에 구비되어, 상기 대상물(500)에서 발생되는 형광을 수광하여 상기 광감지부(120)로 입사시키는 역할을 한다. 상기 렌즈부(130)가 없어도 상기 광감지부(120)가 형광을 인식할 수 있으나, 상기 렌즈부(130)가 구비됨으로써 형광의 인식이 보다 잘 이루어질 수 있다.

상기 광필터부(140)는, 상기 대상물(500) 및 상기 광감지부(120) 사이에 구비되어, 미리 결정된 파장범위의 광을 차단시켜 노이즈를 제거하는 역할을 한다. 상기 광필터부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 렌즈부(130)가 구비되어 있을 경우 상기 렌즈부(130)의 후방에 구비될 수 있으나, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 상기 렌즈부(130)의 전방에 구비되거나 또는 상기 렌즈부(130)가 구비되지 않은 경우에도 구비될 수 있는 등 여러 변경 실시가 가능함은 물론이다.

상기 제어부(150)는, 상기 펄스간격 직후로부터 미리 결정된 지연간격 후 상기 광감지부(120)에서 감지된 형광신호의 인식을 시작하되, 상기 형광신호를 미리 결정된 인식주기에 따라 인식 및 가공하며, 각각의 상기 발광주기에서 가공된 형광신호 값을 누적 및 가공하여 측정신호 값으로서 출력하는 역할을 한다. 이하에서 상기 제어부(150)에 의한 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치(100)의 동작 원리에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 시간분해 형광검출 분석장치의 원리

도 3은 본 발명의 시간분해 형광신호 분석장치의 원리를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 발광주기에 따라 상기 펄스간격의 시간 동안 ON되었다가 OFF되는 여기광 펄스를 반복적으로 조사한다. 이 때 상기 제어부(150)는, 상기 발광주기가 상기 펄스간격의 1000 내지 2000배 범위 내의 값이 되도록 제어할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 상대적으로 형광 지속시간이 긴 란탄족 화합물(예를 들어 유로피움, 테르비움 등)을 사용하며, 유로피움의 경우 형광 지속시간이 약 730μs 정도, 테르비움의 경우 형광 지속시간이 약 1,050μs인 것으로 알려져 있다. 이에 따라 실제 장치 구현에 있어서 상기 발광주기는 약 1~2ms 정도가 되게 하는 것이 바람직하며, 상기 펄스간격은 약 1~2μs 정도가 되게 할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 일반적으로 실무 현장에서 사용되는 CCD 소자는 1ms당 1회 인식을 수행할 수 있다. 만일 형광물질으로서 유로피움을 사용할 경우, 상기 발광주기는 1ms 정도가 되게 하는 것이 바람직할 것이다. 그런데 CCD 소자의 데이터 획득 속도가 1frame/ms이므로, 실질적으로 하나의 CCD 소자를 사용할 경우 하나의 발광주기 내에서 1회만 측정이 가능하게 된다. 즉 이 경우 상기 인식주기는 상기 발광주기와 동일하게 형성된다.

이러한 하드웨어적인 한계를 극복하고 하나의 상기 발광주기 내에 n개의 상기 인식주기가 형성되게 하기 위하여, 본 발명에서는 상기 광감지부(120)가 복수 개의 CCD 소자가 일렬로 배치된 형태로 이루어지게 한다. 즉 본 발명에서 상기 광감지부(120)는 일렬로 배치된 n(n은 2 이상의 자연수)개의 CCD 소자로 이루어지게 할 수 있으며, 상기 제어부(150)는 n개의 상기 CCD소자를 상기 인식주기에 따라 순차적으로 동작시키도록 제어할 수 있다. 이 때 각각의 CCD 소자의 데이터 획득 속도가 1frame/ms라 할지라도, 상기 제어부(150)가 각각의 CCD 소자를 상기 인식주기에 따라 순차적으로 동작시키므로, 결과적으로 하나의 발광주기 내에서 서로 상기 인식주기 간격만큼 시간차가 있는 n개의 형광신호 값을 취득할 수 있게 된다. 도 3은 n값이 3인 경우, 즉 하나의 발광주기 내에 3개의 인식주기가 형성되는 경우를 예시적으로 도시하고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는, 하나의 상기 발광주기 내에 n개의 상기 인식주기가 형성될 수 있으며, n은 1 내지 10 범위 내의 값이 될 수 있다. 본 발명에서 상기 제어부(150)는, n이 1인 경우 하나의 상기 발광주기 내에서 인식된 형광신호 값을 해당 발광주기의 대푯값으로 결정하고, n이 2 이상인 경우 하나의 상기 발광주기 내에서 인식된 형광신호 값들의 누적값을 산출하여 해당 발광주기의 대푯값으로 결정한다.

이 때 본 발명에서 상기 제어부(150)는, m회의 상기 발광주기의 대푯값의 누적값을 m×n으로 나눈 평균값을 1회 산출신호 값으로 간주한다(여기에서 m은 1 내지 15 범위 내의 값이 될 수 있으며, 예시적으로 8회로 결정할 수 있다). 풀어서 설명하자면 다음과 같다. 하나의 발광주기 내에 n회의 인식주기가 형성된다면, 발광주기가 m회 지나는 동안 인식횟수는 m×n이 된다. 상기 제어부(150)는 각 발광주기의 대푯값들을 누적하는데, 발광주기 당 인식주기 개수가 1인 경우에는 대푯값은 형광신호 값 그대로가 되고, 발광주기 당 인식주기 개수가 2 이상인 경우라 해도 어차피 대푯값은 인식주기 개수만큼의 형광신호 값의 누적값이므로, 결과적으로 m회의 발광주기의 대푯값의 누적값은 결국 m×n개의 형광신호 값의 누적값이 된다. 따라서 m×n개의 형광신호 값의 누적값을 인식횟수인 m×n으로 나누어 줌으로써 평균값을 구할 수 있으며, 이를 1회의 상기 산출신호 값으로 간주하는 것이다.

이와 같은 과정에서, 각 인식주기에서 인식된 형광신호 값에 노이즈가 끼어 있는 경우라 할지라도, 노이즈가 (+)의 값을 가질 수도 있고 (-)의 값을 가질 수도 있으므로, 이와 같이 평균하는 과정에서 (+)/(-)의 노이즈들이 어느 정도 서로 중첩 상쇄될 수 있게 된다. 즉, 상기 산출신호를 산출하는 과정을 통하여 노이즈를 감소시킬 수 있는 것이다.

한편 앞서 형광신호가 매우 미약한 경우에는 측정된 값이 올바른 형광신호인지 노이즈인지 구분하기 어렵다는 문제가 있었음을 설명하였다. 상술한 바와 같이 복수의 인식주기에서 측정된 형광신호 값의 평균값으로 산출신호를 구함으로써 형광신호 내의 노이즈를 제거한다 할지라도, 이 형광신호 자체가 너무 미약하면 결과적으로 산출신호 자체도 매우 작은 값으로 나타날 수밖에 없어, 상술한 바와 같은 문제를 완전히 해소하기 어렵다.

본 발명에서는 이러한 문제 역시 해소할 수 있도록, 상기 제어부(150)가 최종적으로 출력하는 측정신호로서는 k회의 산출신호 값을 누적한 값을 사용하도록 한다(여기에서 k는 100 내지 1000 범위 내의 값이 될 수 있으며, 예시적으로 500회로 결정할 수 있다). 단순히 측정된 형광신호 값들을 누적만 하는 경우라면 노이즈 역시 누적됨으로써 최종적으로 에러가 커질 위험이 있지만, 본 발명의 경우 (평균값을 구하는 과정에서 노이즈가 중첩됨으로써 노이즈가 일차적으로 제거된) 산출신호 값을 누적하기 때문에 이러한 에러 누적의 위험성이 훨씬 줄어든다. 이와 같이 함으로써 형광신호가 미약하더라도 이를 올바르게 측정해 낼 수 있으며, 결과적으로 민감도를 크게 향상할 수 있게 된다.

이처럼 본 발명에 의하면, 산출신호로서 평균값을 사용함으로써 노이즈 신호의 중첩에 의한 노이즈 감소 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 최종적인 측정신호로서 누적값을 사용함으로써 신호의 증폭 효과 또한 얻을 수 있다. 이처럼 본 발명에 의하면, 상술한 바와 같은 효과들에 의하여 궁극적으로 측정 결과의 정확성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있으면서도, 고가의 고성능 부품을 사용하는 것이 아니라 일반적으로 상용화된 장치에서도 널리 사용되는 저가의 저성능 부품(LED, CCD 등)을 사용하여 장치를 구성할 수 있어 경제적인 효과 또한 얻을 수 있다.

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.

100: (본 발명의) 시간분해 형광신호 분석장치
110: 광원부 120: 광감지부
130: 렌즈부 140: 필터부
150: 제어부 500: 대상물

Claims (9)

1. 형광물질을 포함하는 대상물에 여기광을 조사하여 발생되는 형광신호를 측정하는 시간분해 형광신호 분석장치에 있어서,
   미리 결정된 펄스간격 동안 발광되는 여기광 펄스를 미리 결정된 발광주기에 따라 발생시켜 상기 대상물로 조사하는 광원부;
   여기광 펄스 조사에 의하여 상기 대상물에서 발생되는 형광을 입사받아 형광신호를 감지하는 광감지부;
   상기 펄스간격 직후로부터 미리 결정된 지연간격 후 상기 광감지부에서 감지된 형광신호의 인식을 시작하되, 상기 형광신호를 미리 결정된 인식주기에 따라 인식 및 가공하며, 각각의 상기 발광주기에서 가공된 형광신호 값을 누적 및 가공하여 측정신호 값으로서 출력하는 제어부;
   를 포함하며,
   상기 제어부는, 하나의 상기 발광주기 내에 n개의 상기 인식주기가 형성된다고 할 때, n이 2 내지 10 범위 내의 값이 되도록 제어하며, 하나의 상기 발광주기 내에서 인식된 형광신호 값들의 누적값을 산출하여 해당 발광주기의 대푯값으로 결정하되,
   상기 제어부는, 상기 광감지부를 상기 인식주기에 따라 동작시켜 서로 상기 인식주기 간격만큼 시간차가 있는 n개의 형광신호 값을 취득하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 시간분해 형광신호 분석장치는,
   n이 2 이상인 경우,
   상기 광감지부가 일렬로 배치된 n개의 CCD소자로 이루어지며,
   상기 제어부는 n개의 상기 CCD소자를 상기 인식주기에 따라 순차적으로 동작시켜 서로 상기 인식주기 간격만큼 시간차가 있는 n개의 형광신호 값을 취득하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   m회의 상기 발광주기의 대푯값의 누적값을 m×n으로 나눈 평균값을 1회 산출신호 값으로 간주하되, m이 1 내지 15 범위 내의 값이 되도록 제어하며,
   k회의 산출신호 값을 누적하여 측정신호 값으로서 출력하되, k가 100 내지 1000 범위 내의 값이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 발광주기가 상기 펄스간격의 1000 내지 2000배 범위 내의 값이 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 시간분해 형광신호 분석장치는,
   상기 대상물 및 상기 광감지부 사이에 구비되어, 상기 대상물에서 발생되는 형광을 수광하여 상기 광감지부로 입사시키는 렌즈부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 시간분해 형광신호 분석장치는,
   상기 대상물 및 상기 광감지부 사이에 구비되어, 미리 결정된 파장범위의 광을 차단시켜 노이즈를 제거하는 광필터부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 형광물질은,
   형광 지속시간이 500 내지 1000μs 범위 내의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 형광물질은,
   란탄계 화합물인 것을 특징으로 하는 시간분해 형광신호 분석장치.

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