KR102146299B1 - 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기 - Google Patents

다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측방유동 방식으로 분석되는 용액의 흐름을 감지하여 전개막의 실제 단위 길이당 흐름 시간을 자동으로 계산하여 최적 반응시간을 조절할 수 있도록 함과 동시에, 진단마커나 샘플 별로 다르게 할당된 바코드를 함께 읽어서 구분할 수 있도록 구성된 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기에 관한 것으로, 진단 카트리지의 형광측정 창과 같은 면에 형성된 바코드 정보를 활용하여 서로 다른 종류의 진단 카트리지가 삽입되어도 바코드를 식별하여 오류를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 샘플을 로딩하면 샘플이 전개막으로 흐르는 것을 감지하여 반응시간을 자동으로 계산하고, 형광측정 창을 통해 측정한 형광정보를 감지하여 진단마커나 샘플의 종류 등도 동시에 분석이 가능하다.

Description

다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기{Integrated Immunodiagnostic Fluorescent Reader with Multiple Diagnostic Function}
본 발명은 면역진단 형광 리더기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측방유동 방식으로 분석되는 용액의 흐름을 감지하여 전개막의 실제 단위 길이당 흐름 시간을 자동으로 계산하여, 최적 반응시간을 조절할 수 있도록 함과 동시에, 진단마커나 샘플 별로 다르게 할당된 바코드를 함께 읽어서 구분할 수 있도록 구성된 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기에 관한 것이다.
혈액샘플과 같은 액체샘플에서 특정 표적 물질을 검출하는 다양한 진단 키트가 개발되어 간편하고 빠른 질병 진단이 가능해지고 있다. 특히, 면역크로마토그래피 분석 기반의 진단 키트는 질병의 검출 또는 동태를 파악하기 위해 널리 사용되며, 생물, 환경 분야 외에 다양한 분야에서도 미량의 생물학적 물질을 간편하게 검사하는 방법으로도 개발되고 있다.
이러한 진단 키트에 있어서, 표적 물질의 검출을 위한 표지물질로 형광물질이 사용되므로, 형광 신호를 판독하는 형광 리더기 역시 폭넓게 사용되고 있다. 형광 리더기는 정확한 검사는 가능하지만 그동안 복잡한 구조로 인해서 훈련된 사용자라고 할지라도 오동작, 부정확한 결과가 초래되는 경우가 많았다. 따라서, 사용 방법이 간편하면서 정확한 검사가 가능한 장비의 개발이 요구된다.
이와 더불어 최근 현장진단 검사기기 시장에서는 종래 사용하던 사람 눈으로 판독하는 rapid kit보다 뛰어난 민감도 특이도 성능을 보이면서, 여러 종류의 검사도 진행이 가능한 다중진단형 기기들의 진입이 늘어나고 있다. 이러한 다중진단형 현장진단 검사기기는 단일 검사 기기보다 추가되는 기능들로 인해 복잡해지고 외관이 다소 커지게 되는 경향이 있다. 또한, 복잡한 구조로 인해 제조 시간과 품질 검사에 시간이 많이 소요되어 제조가격도 더불어 상승하는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 공보 제10-2015-0029290호는 진단 스트립 리더기에 관한 것으로, 2개 이상의 검출영역을 길이 방향으로 포함하는 진단 스트립이 놓여지는 스테이지; 상기 스테이지의 일측에 위치하는 광원과 광 검출기; 및 상기 스테이지를 상기 길이 방향으로 이동시키는 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하여, 상기 이동수단에 의해 진단 스트립을 이동시킴으로서 2개 이상의 검출영역(반응영역 및 대조영역)으로부터 신호 값을 연속적으로 얻을 수 있는 리더기를 개시한다.
정량을 검사하는 측면 유동 방식의 검사 방법에서, 정확도를 높이는 요소 중 하나는 정해진 시각에 카트리지의 신호를 스캔하는 것이다. 종래 방법에서는 다수의 카트리지를 빠른 시간에 사용하여 결과를 얻기 위해, 형광 리더기 외부에서 샘플을 로딩하고, 수 분의 반응시간이 경과 된 뒤, 정확한 시각에 카트리지를 삽입하여 스캔 동작 버튼을 누르는 반 자동 방식의 측정 방법을 주로 사용하므로, 실제 제품 설계자가 의도한 정확한 시간 동안에 반응하지 못할 수도 있다. 사용자가 반응시간을 보고 카트리지를 넣는 시간, 버튼을 누르는 시간, 리더기에서 스캔하는 시간이 모두 달라 전체 측정 시간에 증가되거나 감소될 수 있기 때문이다. 따라서 이러한 단점을 극복할 수 있는 형광 리더기의 개발이 필요하다.
또한, 하나의 병을 진단하는 기기가 아닌, 여러 종류의 병을 진단하거나 검사하는 다중진단 기기에서는, 사용자가 실수로 의도와는 다른 카트리지를 삽입하여 테스트 했을 때 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있는 오류방지 메커니즘도 함께 구현될 필요가 있다.
본 발명은 사용자가 서로 다른 종류의 진단 카트리지가 삽입되어도 이를 식별하여 오류를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 샘플을 로딩하면 샘플이 전개막으로 흐르는 것을 감지하여 반응시간을 자동으로 계산하고, 진단마커나 샘플의 종류 등도 동시에 구분할 수 있는 다중진단기능 및 오류방지기능을 구비한 면역진단 형광 리더기를 제공하고자 한다.
본 발명은 면역진단 형광 리더기로: 상기 면역진단 형광 리더기는, 진단마커별로 다르게 할당된 바코드가 형광측정 창과 같은 방향에 표시된 진단 카트리지가 삽입되는 전방 측면 출입부, 출입부를 통해 외부로 개방되는 내삽 공간, 내삽 공간에 삽입된 진단 카트리지의 길이방향과 평행하게 양 측에 고정되는 두개의 가이드 축을 따라 광학모듈이 이동하는 내삽 공간 상부의 광학모듈 이동공간, 이동공간의 일 측면에 위치하는 구동 모듈 거치공간, 광학모듈의 기준위치를 감지하는 기준위치 검출모듈 거치공간, 진단 카트리지가 내삽 공간 내로 삽입되면 진단 카트리지의 적어도 일부분을 가압시켜서 진단 카트리지를 위치 고정하는 카트리지 고정부 및 두 개의 가이드 축 각각의 일 단부를 끼움 고정하는 끼움홈과 타단부를 거치하는 거치홈을 포함하는, 상면이 개방된 베이스 프레임; 베이스 프레임의 광학모듈 이동공간에 위치하되, 두 개의 가이드 축을 따라 평행이동하면서 진단 카트리지의 형광측정 창과 바코드로 광을 조사하고, 광의 조사로 방출된 형광과 주변광을 검출하는 광학모듈; 베이스 프레임의 구동 모듈 거치공간에 위치하되, 광학모듈과 연결되어 광학모듈을 평행 이동시키는 구동 모듈; 베이스 프레임의 기준위치 검출모듈 거치공간에 위치하되, 광학모듈의 기준위치를 감지하고 상기 카트리지의 삽입 여부를 검출하는 기준위치 검출모듈; 및 베이스 프레임의 개방된 상면을 덮어 고정하되, 가이드 축 각각의 일 단부를 베이스 프레임의 상기 가이드 축 거치홈과 함께 고정하는 가이드 축 고정돌기 및 가이드 축 고정돌기의 고정을 유지하도록 베이스 프레임과 체결되는 체결부를 포함하는 상부 프레임(150)을 포함하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광학모듈은, 모듈 하판과 상기 모듈 하판의 개방된 상면을 덮어 고정하는 모듈 상판이 장방형 상자 형태의 내부공간을 형성하는 모듈 케이싱; 모듈 케이싱 내부에 배치된 광원; 광원에서 생성된 광을 상기 진단 카트리지의 바코드로 안내하고 상기 바코드에서 나온 주변광을 광 검출기로 안내하는, 모듈 케이싱 내부에 배치된 주변광 안내부; 광원에서 생성된 광을 진단 카트리지의 형광측정 창으로 안내하고, 형광측정 창에서 방출된 형광을 광 검출기로 안내하는, 이색성 거울(dichroic mirror)을 구비하고 상기 모듈 케이싱 내부에 배치된 형광 안내부; 및 주변광 및 형광을 검출하는 광 검출기를 포함하고, 모듈 하판의 일 측면에는 두 개의 가이드 축 중 하나를 길이방향으로 끼워 가이드되도록 하는 원통형 가이드 홈이 구비되고, 타 측면에는 두 개의 가이드 축 중 다른 하나를 따라 가이드되도록 하는 가이드 돌기가 구비되며, 하판의 하면에는 기준위치 검출모듈에 삽입되어 기준위치를 정하는 인터럽트 돌부를 포함하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 형광 안내부는, 광원에서 수평 측방향으로 방출한 조사용 광을 집광하는 광원용 렌즈; 광원용 렌즈에 의해 집광된 조사용 광을 수평 전방향으로 진행하도록 경로를 변경하고, 진단 카트리지의 형광측정 창에서 발생한 형광을 직진 통과시키는 이색성(dichroic) 제1 거울; 이색성 제1 거울에 의해 경로가 변경된 광을 연직 하방향으로 경로를 변경하여 진단 카트리지의 형광측정 창으로 보내고, 진단 카트리지의 형광측정 창에서 발생한 형광을 제1 거울로 보내는 제2 거울; 제2 거울에 의해 경로가 변경된 광을 집광하여 진단 카트리지의 형광측정 창으로 조사하고, 형광측정 창에서 발생한 형광을 집광하여 제2 거울로 보내는 하방렌즈; 하방 렌즈에 의해 집광되고 제2 거울에 의해 방향이 바뀌어 제1 거울을 직진 통과한 광을 집광하는 검출용 렌즈(254); 및 검출용 렌즈에 의해 집광된 광을 걸러서 투과 안내하는 핀홀(256)을 포함하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광원(220)은 한 개이고, 주변광 안내부는 바코드로 입사하는 광경로를 형광 안내부와 공유하며, 바코드에서 나온 주변광이 상기 광 검출기로 수직 입사하도록, 바코드로 입사하는 광 또는 바코드로부터 나오는 광의 경로를 조절하는 거울을 더 포함하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광 검출기는 주변광 검출기 및 형광 검출기 두 개이고 바코드에서 나온 주변광이 주변광 검출기로 수직 입사하도록, 바코드로부터 나오는 광의 경로 상에 주변광 검출기가 배치되는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광원은 두 개이고, 주변광 안내부와 형광 안내부는 바코드로 입사하는 광경로를 달리하며, 두 개의 광원에서 방출된 광은 각각 주변광 안내부와 형광 안내부를 따라 검출기로 안내되고, 바코드에서 나온 주변광이 광 검출기로 수직 입사하도록, 주변광 안내부로 입사되는 광의 광원은 광 검출기와 인접하여 배치되는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 광 검출기는 주변광 검출기 및 형광 검출기 두 개이고, 바코드에서 나온 주변광이 광 검출기로 수직 입사하도록, 주변광 안내부로 입사되는 광의 광원과 주변광 검출기는 인접하여 배치되는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 구동 모듈은, 회전력을 제공하는 모터; 베이스 프레임의 끼움홈에 일 단부가 고정되고 거치홈에 타단부가 거치되어, 내삽 공간에 삽입된 진단 카트리지의 길이방향과 평행하게 배치되며, 광학모듈을 원통형 가이드 홈과 가이드 돌기로 가이드하는 두 개의 가이드 축; 모터에 연결되어 회전 가능하며 광학모듈의 적어도 일 외측에 배치되어 전후 방향으로 연장되는 구동 축; 및 광학모듈과 구동 축(320) 사이에 배치되어 광학모듈에 결합되며 구동 축과 연결되는 구동 캐리어를 포함하고, 모터가 회전하여 구동 축이 회전하면 구동 캐리어가 전후 방향으로 변위하여, 구동 캐리어에 연결된 광학모듈이 두 개의 가이드 축에 의해 안내되면서 전후 방향으로 변위하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 베이스 프레임의 카트리지 고정부는, 진단 카트리지의 하면을 들어 올려 고정하는 고정스프링; 진단 카트리지의 하면 홈 부분과 일치되어 고정하는 올림 돌기; 및 진단용 카트리지의 측면을 끼워서 고정하는 측면 끼움틀(134)을 포함하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 기준위치 검출모듈은, 베이스 프레임의 출입부 반대 방향에 고정되는 모듈 메인 기판; 및 모듈 메인 기판 상의 출입부 반대 방향에 배치되어 인터럽트 돌부를 내삽하는 인터럽트 센서부를 포함하고, 광학모듈은, 인터럽트 돌부가 인터럽트 센서부에 삽입되는 기준위치로부터 출입부 위치 사이에서 위치 변위하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 기준위치 검출모듈은, 모듈 메인 기판 하부에 배치되는 카트리지 감지 스위치를 더 포함하고, 카트리지 감지 스위치는, 진단 카트리지가 출입부를 통해서 베이스 프레임 내에 삽입될 때 진단 카트리지의 단부가 특정 위치까지 도달하면 진단 카트리지가 카트리지 감지 스위치를 누르게 구성되어 진단 카트리지의 삽입 신호를 발생시키는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 진단 카트리지는 샘플의 측방 유동 방향으로 연장되며 샘플의 측방 유동이 상방향으로 노출되는 형광측정 창, 및 샘플 종류 식별용 바코드 부위를 포함하며, 광학모듈은, 바코드 부위로 이동하여 바코드를 읽어 샘플 종류를 구별하고, 형광측정 창의 시작점에서 샘플의 측방 유동 시작 시각을 감지한 후, 형광 측정 창의 종결점으로 이동하며, 형광측정 창의 종결점에서 샘플의 측방 유동 종결 시각을 감지하여 측방유동의 속도를 계산하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 진단 카트리지는 샘플의 측방 유동 방향으로 연장되며 샘플의 측방 유동이 상방향으로 노출되는 형광측정 창 및 바코드 부위를 포함하며, 광학모듈은, 바코드 광원이 바코드 부위로 광을 조사하도록 이동하여 바코드를 읽어 샘플 종류를 구별하고, 형광측정 창의 시작점에서 샘플의 측방 유동 시작 시각을 감지한 후, 형광측정 창의 종결점으로 이동하며, 형광측정 창의 종결점에서 샘플의 측방 유동 종결 시각을 감지하여 측방유동의 속도를 계산하는, 면역진단 형광 리더기를 제공한다.
본 발명에 따른 면역진단 형광 리더기는 진단 카트리지의 형광측정 창과 같은 면에 형성된 바코드 정보를 활용하여 서로 다른 종류의 진단 카트리지가 삽입되어도 바코드를 식별하여 오류를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 샘플을 로딩하면 샘플이 전개막으로 흐르는 것을 감지하여 반응시간을 자동으로 계산하고, 형광측정 창을 통해 측정한 형광정보를 감지하여 진단마커나 샘플의 종류 등도 동시에 분석이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기의 광학모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 광학모듈의 각 부분들을 세부적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기의 진단 카트리지를 나타낸 도면이다.
도 5는 광학모듈과 구동 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기의 위치검출 모듈을 나타낸 도면이다.
도 7은 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기의 광학모듈 및 구동 모듈이 장착된 일 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기의 베이스 프레임을 도시한 평면도이다.
도 9는 가이드 축을 베이스 프레임과 상부 프레임이 고정하는 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 진단 카트리지가 장착된 다중진단용 일체형 형광리더기의 단면도 일부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)를 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, X 축 방향은 "전후 방향"이며, Y 축 방향은 "측 방향"이고, Z 축 방향은 "높이 방향"으로 지칭한다. 이하에서 "전후 방향", "측 방향", "높이 방향"이라는 언급이 있을 경우, 도 1에 표시된 방향을 기준으로 판단한다.
도 1a는 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 상부 프레임(150)이 덮여진 상태를 도시한 것이며, 도 1b는 상부 프레임(150)이 덮여지지 않은 상태에서 베이스 프레임(100) 및 그 내부의 모습 등을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)는, 베이스 프레임(100), 상부 프레임(150), 광학모듈(200), 구동 모듈(300), 및 기준위치 검출 모듈(400)을 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100)은 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 하부 외관을 구성한다. 베이스 프레임(100)은 광학모듈(200), 구동 모듈(300), 위치검출 모듈(400), 및 각종 구성이 적절히 고정되거나 탑재되도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에서 상부 프레임(150)은 베이스 프레임(100)과 맞물려 베이스 프레임(100)을 덮는 형태로 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 외관을 구성하며, 표시부(155)를 포함한다. 상기 표시부(155)는 상부 프레임(150)과 일체형으로 구성되는 것이 바람직하나, 별도의 프레임으로 구성되어 상부 프레임과 결합되어 구성될 수도 있다. 본 발명의 일 구현예에서 표시부(155)는 디스플레이창을 통하여 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 작동 상태 및 작동에 따른 결과 등을 표시한다.
본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100)의 일 측에는 소정의 오픈부(110)가 형성되며 오픈부(110)를 통해 외부로 개 방되는 소정의 내삽 공간(120)을 가져서, 진단용 카트리지가 오픈부(110)를 통해 내삽 공간(120) 내에 삽입될 수 있도록 구성된다.
본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100) 내에는 진단용 카트리지가 내삽 공간(120) 내에 삽입되었을 때 진단 카트리지가 불필요하게 흔들리거나, 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 하는 고정 수단으로서 카트리지 고정부(130)가 포함될 수 있다. 또한, 베이스 프레임(100)에는 소정의 전기 장치, 전원 장치 등이 연결될 수 있도록 소정의 커넥터 등이 마련될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
도 2는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 광학모듈(200)을 나타낸 도면이다. 도 2a는 상기 광학모듈 상판(212)이 덮인 상태에서 광학모듈(200)의 일 측면 즉, 제1 가이드 돌기(216) 및 제2 가이드 돌기(216)가 있는 방향에서 본 도면이며, 도 2b는 광학모듈의 다른 측면 즉, 가이드 홈(219)이 있고 구동 캐리어(330)가 부착된 방향에서 본 도면이다.
도 3은 광학모듈(200)의 각 부분들을 세부적으로 나타낸 도면이다. 도 3a는 광학모듈 상판(212)이 덮이지 않은 상태에서 광학모듈 하판(214) 및 광원(220), 형광 안내부 등을 도시한 도면이며, 도 3b는 광원(220) 및 주변광 안내부 등이 배치되지 않은 상태에서 광학모듈 하판(214)만을 도시한 도면이다. 도 3c는 형광 안내부, 주변광 안내부, 광 검출기(230) 등의 광학계 부품들을 도시한 단면도이며, 도 3d는 광원(220) 및 형광 안내부 등의 광학계 부품 일부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 진단 카트리지(500)를 나타낸 도면이다. 도 4a는 진단 카트리지(500)의 사시도, 도 4b는 진단 카트리지의 윗면 평면도이며, 도 4c는 진단 카트리지의 아랫면 평면도이다. 도 4d는 진단 카트리지에서 샘플이 전개되는 과정 등을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 진단 카트리지(500)의 윗면은 진단마커별로 다르게 할당되는 바코드(510) 부위, 투입된 샘플에 의해 변화되는 형광물질로부터 형광 방출광을 측정할 수 있는 형광측정 창(530)을 포함하며, 바코드(510) 부위와 형광측정 창(530) 사이에는 샘플이 투입되는 샘플 투입구(520)가 마련된다. 진단 카트리지(500)의 아랫면에는 하면 홈(560)이 구비된다. 진단 카트리지(500)의 단부 중 바코드(510) 부위의 반대편, 즉 형광측정 창(530)이 가까운 쪽을 제1 단부(540), 바코드(510)가 위치한 쪽의 단부를 제2 단부(550)로 지칭한다.
본 발명의 일 구현예에서 광학모듈(200)은 베이스 프레임(100) 내에 삽입된 진단 카트리지(500)에 소정의 광을 조사하고, 상기 입사광이 샘플의 형광측정 창(530) 및 바코드(510)에 조사되어 방출되는 형광 방출광 및 바코드 주변광을 검출하도록 마련된다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 바코드 리딩 시스템은 상용화 되어있는 1차원 또는 2차원 바코드를 사용할 수 있다. 그러나 1차원 바코드는 그 구조가 크고 초점 거리가 길어서 근접한 카트리지를 읽기에는 기기의 복잡도가 증가하여 가격이 상승하는 단점이 있으며, 2차원 바코드는 정보량이 1차원 바코드에 비해 많아서 적절하게 선택하기가 복잡할 뿐더러 2차원 디코딩을 위해 고성능의 프로세서와 이미지처리 기술이 필요하게 된다. 이를 위해 CMOS나 CCD 카메라 모듈이 사용되어 비용이 증가할 수도 있다. 따라서 본 발명의 일 구현예에서는 상용의 바코드를 사용하지 않고 카트리지 식별에 특화된 고유의 1차원 바코드를 이용하여 다수의 진단마커를 구분할 수 있다. 이를 위해 광원과 검출부를 이용해서 상기 고유의 1차원 바코드의 신호 차이를 판별해 2진수 단위로 분류하는 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 고유의 1차원 바코드는 복수개의 실선부가 미리 정한 간격으로 서로 이격된 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 5개 이상의 실선부를 포함할 수 있으나 이로 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에서 광학모듈(200)은 모듈 케이싱을 형성하는 모듈 상판(212)과 모듈 하판(214), 광원(220, 225), 형광 안내부, 주변광 안내부, 광 검출기(230, 235), 인터럽트 돌부(260), 및 각종 PCB 및 커넥터를 포함하여 구성될 수 있다.
모듈 케이싱은 소정의 박스 형태의 케이싱으로 구성되며, 내부에 공간이 형성되어 광원(220), 형광 안내부, 주변광 안내부 및 검출기(230, 235)가 내장되어 설치될 수 있도록 구성된다. 본 발명의 일 구현예에서 모듈 케이싱은 전체적으로 장방형의 상자 형태의 입체 형상을 갖고, 모듈 하판(214)과 모듈 하판(214)의 개방된 상면을 덮어 고정하는 모듈 상판(212)으로 결합되는 구성을 가지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
모듈 케이싱의 외측에는 각종 기판과 커넥터가 마련될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 커넥터는 모듈 케이싱 내의 광원(220, 225), 검출기(230, 235) 등이 외부의 전기 기기와 전기 신호를 교환할 수 있도록 마련되며, 소정의 전기 단자와 연결될 수 있다.
한편, 모듈 케이싱, 특히 모듈 하판(214)은 양쪽의 측부 외측에 배치되는 소정의 가이드부를 구비할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서 가이드부는 후술하는 구동 모듈(300)에 의해서 모듈 케이싱이 전후 방향으로 변위할 때, 모듈 케이싱의 변위를 안정적으로 안내하도록 하는 부재이다.
가이드부는 후술하는 두 개의 가이드 축(352, 354)을 안내하도록 일 측면에는 원통형 가이드 홈(219)을 포함하고, 타 측면에는 가이드 돌기(216, 217)를 포함한다. 즉 모듈 하판(214)의 일 측면에는 제1 가이드 축(352)을 길이방향으로 끼워 가이드되도록 하는 원통형 가이드 홈(219)이 구비되고, 모듈 하판(214)의 타 측면에는 제2 가이드 축(354)을 따라서 가이드되도록 하는 제1 가이드 돌기(216) 및 제2 가이드 돌기(217)가 구비된다. 그러나 제1 가이드 축(352) 역시 반드시 가이드 홈의 형태로 가이드되어야만 하는 것은 아니고, 제2 가이드 축(354)처럼 가이드 돌기의 형태로 안내되어도 무방하다.
본 발명의 일 구현예에서 제1 가이드 돌기(216)는 제2 가이드 축(354)이 위치하는 일 측면의 일 단부에 상부와 하부의 2개의 돌기를 포함하여 구성하는 것이 바람직하며, 제2 가이드 돌기(217)는 제2 가이드 축(354)이 위치하는 일 측면의 다른 단부에 하나의 돌기로 구성하는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 가이드 돌기(216)의 상부 돌기와 하부 돌기 사이의 상하 방향 이격 폭은 제2 가이드 축(354)의 직경과 대응될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 광원(220) 및/또는 바코드 광원(225)은 모듈 케이싱의 모듈 하판(214) 내부에 배치되며, 소정의 전력을 인가받음으로써 소정의 파장을 갖는 광을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 광원(220) 및 바코드 광원(225)은 특정 파장대의 광을 생성하는 발광 다이오드(LED)로 구성되거나, 직선광을 생성하는 소정의 레이저 광원으로 구성될 수 있으며, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도면에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 광원(220)과 바코드 광원(225)을 별도로 구비하는 경우, 즉 2개의 광원이 있는 경우를 예로 들어서 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 광원이 바코드 광원의 기능을 겸하도록 1개의 광원(220)을 구비하도록 본 발명을 구성할 수도 있다. 본 발명의 일 구현예에서 2개의 광원이 사용되는 경우에는, 형광용 광원으로 사용되는 광원(220)의 작동을 제어하기 위한 형광용 광원기판(222) 및 바코드 광원(225)의 작동을 제어하기 위한 바코드용 광원기판(223)이 마련될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 형광 안내부는 모듈 케이싱 내부에 배치되며, 광원(220)에서 생성된 광을 상기 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)으로 안내하고, 상기 형광측정 창에서 방출된 형광을 형광 검출기(230)로 안내한다. 따라서 광원(220)에서 생성되는 광은 형광 안내부에 의해서 유도되어 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)에 조사되어, 진단 카트리지(500)에 로딩된 샘플에 포함된 소정의 형광 물질에 광이 입사되고, 형광물질에 의해 형광 방출광이 생성되게 된다.
주변광 안내부는 모듈 케이싱 내부에 배치되며, 바코드 광원(225)에서 생성된 광을 진단 카트리지(500)의 바코드(510)로 안내하고 상기 바코드(510)에서 나온 반사광, 확산광, 산란광 등의 주변광을 주변광 검출기(235)로 안내한다. 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 주변광 안내부는 형광 안내부와는 별도로 구비되도록 예시되어 있으나, 광원이 하나인 경우에는 형광 안내부가 주변광 안내부의 기능을 일정부분 겸하도록 구성할 수도 있다.
형광 검출기(230) 및 주변광 검출기(235)는 진단 카트리지(500)에서 생성된 형광 방출광 및 주변광을 수득하게 구성된다. 일 구현예에서 형광 검출기(230) 및 주변광 검출기(235)는 포토다이오드가 사용되며, 이를 통해 형광 방출광 및 주변광 방출광은 전기적 신호로 변환된다. 다른 구현예에서는 형광 검출기(230) 및 주변광 검출기(235)는 다른 종류의 포토 디텍터(photo detector) 등으로 구성될 수 있다.
도면에 도시된 본 발명의 일 실시예에서는 형광 검출기(230)와 주변광 검출기(235)를 별도로 구비하는 경우, 즉 2개의 광 검출기가 있는 경우를 예로 들어서 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 형광 검출기가 주변광 검출기의 기능을 겸하도록 1개의 광 검출기(230)만을 구비하도록 본 발명을 구성할 수도 있다.
인터럽트 돌부(260)는 모듈 하판(214)의 하면 일 단에 돌출되게 마련될 수 있다. 인터럽트 돌부(260)는 소정의 폭 및 길이를 갖고 돌출되는 돌부로 구성된다. 인터럽트 돌부(260)는 후술하는 인터럽트 센서부(420)의 작동을 제어하며, 그 구체적인 구성 및 작동에 대해서는 후술한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 광학모듈(200)에서, 도면에 도시된 것처럼 광원(220, 225) 및 광 검출기(230, 235)를 각각 두 개 씩 구비하는 경우 형광 안내부와 주변광 안내부에 대하여 상술하기로 한다.
본 발명의 일 구현예에서 형광 안내부는 광원용 렌즈(241), 제1 거울(242), 제2 거울(244), 하방렌즈(246), 검출용 렌즈(254) 및 핀홀(pin hole)(256)을 포함한다. 광원용 렌즈(241)는 광원(220)으로부터 수평 측방향으로 방출된 조사용 광을 집광하여 제1 거울(242)로 보낸다. 제1 거울(242)은 광원용 렌즈(241)에 의해 집광된 조사용 광을 수평 전방향으로 진행하도록 경로를 변경하여 반사한다. 즉 제1 거울(242)은 광원(220)에 의해서 측방향에서 방출된 광이 전방향으로 경로를 바꾸도록 광 경로에 대해서 측방향으로 기울어져 있다. 구체적으로는, 광원(220)에서 조사된 광이 XY 평면 상에서 Y 축 방향으로 입사한다고 할 때, 제1 거울(242)은 XY 평면에 대해 수직이되 Y 축에 대해서 45° 기울어진 지향각을 가질 수 있다. 제1 거울(242)은 이색성(dichroic mirror)이며, 필터기능과 반사거울의 기능을 동시에 갖는다. 즉 조사용 광의 파장 대역은 반사시키고, 형광 방출광의 파장 대역은 통과시키는 소자이다.
제2 거울(244)은 이색성 제1 거울(242)에 의해 경로가 변경된 광을 연직 하방향으로 경로를 변경하여 하방렌즈(246)와 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530) 쪽으로 보낸다. 제2 거울(244)는 전반사 거울이며, 전방향으로 조사되는 광을 하방향으로 경로를 바꾸도록 하방향으로 기울어져 있다. 구체적으로는, 제1 거울(242)에 의해서 반사된 광이 XY 평면 상에서 X 축 방향으로 입사한다고 할 때, 제2 거울(244)은 XZ 평면에 대해 수직이되 X 축에 대해서 45° 기울어진 지향각을 가질 수 있다.
하방렌즈(246)는 제2 거울(244)에 의해 경로가 변경된 광을 집광하여 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)으로 조사한다. 또한 하방렌즈(246)는 형광측정 창(530)에 조사되는 광에 의해 발생한 형광 방출광을 집광하여 다시 제2 거울(244)로 보낸다. 하방렌즈(246)에 의해 집광된 형광 방출광은 제2 거울(244)에 의해 반사되어 방향이 바뀌면서 다시 제1 거울(242)로 보내진다. 제1 거울은 이색성 거울(dichroic mirror)이므로 형광 방출광을 반사하지 않고 투과시켜 검출용 렌즈(254)로 향하게 한다. 즉 형광 방출광은 제1 거울(242)을 직진 통과하며, 검출용 렌즈(254)는 제1 거울을 통과한 형광 방출광을 집광하여 핀홀(256)로 향하게 한다.
본 발명의 일 구현예에서 핀홀(256)은 검출용 렌즈(254)에 의해 집광된 형광 방출광을 걸러서 투과 안내하며, 핀홀(256)에 의해 걸러진 형광 방출광은 형광 검출기(230)에 의해 수광된다. 핀 홀(256)은 특정 경로 내의 형광 방출광만이 형광 검출기(230) 내로 입사되도록 하는 소정의 홀로 구성될 수 있다. 각각의 렌즈(241, 246, 254)는 광 또는 형광 방출광을 적절히 변조, 변환하는 소정의 장치로 구성될 수 있으며, 형광 검출기(230)에는 컨버터가 구비되어 수광된 광은 컨버터를 통해 전압신호로 변환된다.
2개의 광원(220, 225) 및 2개의 광 검출기(230, 235)를 포함하는 실시예의 구성에서는 주변광 안내부는 별도의 렌즈나 거울 등을 포함하지 않는다. 즉 주변광 안내부는 바코드 광원(225)에서 생성된 광을 진단 카트리지(500)의 바코드(510)로 바로 안내하고, 바코드(510)에서 나온 주변광을 주변광 검출기(235)로 수직 입사하도록 안내한다.
본 발명의 일 구현예에서 도면에 도시하지는 않았지만, 1개의 광원(220)만을 구비하는 본 발명의 다른 실시예에서는 주변광 안내부 역시 다르게 구성된다. 즉 주변광 안내부는 바코드로 입사하는 광경로를 형광 안내부와 공유하여, 광원(220)으로부터 조사된 광은 광원용 렌즈(241), 제1 거울(242), 제2 거울(244) 및 하방렌즈(246)를 거쳐 진단 카트리지(500)의 바코드(510) 부위로 입사한다. 그러나 바코드(510)에서 나온 주변광은 형광 안내부의 이색성 거울인 제1 거울(242)을 통과하지 못하므로, 별도의 하방핀홀(도시하지 않음)을 구비하여 바코드에서 나온 주변광이 광 검출기(230)로 수직 입사하도록 광의 경로를 조절한다.
이 경우, 즉 광원이 하나인 경우 광 검출기는 하나로 구성하여 형광 검출과 주변광 검출의 기능을 함께 하도록 할 수도 있고, 형광 검출기(230)와 주변광 검출기(235)의 두 개로 구성할 수도 있다. 검출기의 개수에 관계없이, 바코드 주변광을 수광하는 광 검출기는 아래에 하부핀홀(도시하지 않음)을 구비하여, 주변광을 걸러서 투과 안내하도록 할 수 있다. 따라서 1개의 광원(220)만을 구비하는 경우, 주변광 안내부는 하부핀홀 등의 광학계 요소들을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에서는 도면에 도시하지는 않았지만, 2개의 광원(220, 225)과 1개의 광 검출기(230)를 구비하는 본 발명의 또 다른 실시예도 가능하며, 이 경우의 주변광 안내부 역시 다르게 구성된다. 2개의 광원, 즉 형광 조사용 광원(220)과 별도의 바코드 광원(225)을 구비할 경우, 주변광 안내부는 바코드로 입사하는 광경로를 형광 안내부와 공유할 필요가 없다. 따라서 상기 2개의 광원(220, 225) 및 2개의 광 검출기(230, 235)를 포함하는 경우와 유사하게, 바코드 광원(225)에서 생성된 광을 진단 카트리지(500)의 바코드(510)로 바로 안내하고, 바코드(510)에서 나온 주변광을 형광 검출기(230)로 수직 입사하도록 안내한다.
다만 주변광 검출기에 형광 검출의 기능을 함께 하도록 구성되므로, 주변광을 걸러서 투과 안내하도록 할 수 있도록 하부핀홀은 구비하여야 한다. 요컨대 2개의 광원(220, 225)과 1개의 광 검출기(230)를 구비하는 경우, 주변광 안내부는 하부핀홀을 구비하여야 한다.
도 5는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 광학모듈(200)과 구동 모듈(300)을 나타낸 도면이다. 도 5a는 광학모듈(200)과 구동 모듈(300)이 결합된 구조를 위쪽에서 본 사시도이며, 도 5b는 광학모듈(200)과 구동 모듈(300)이 결합된 구조를 아래쪽에서 본 사시도이다.
본 발명의 일 구현예에서 구동 모듈(300)은 상기 광학모듈(200)을 변위시키도록 동력을 제공하거나, 동력을 전달하는 장치, 또는 광학모듈(200)의 변위를 안내하는 장치로 구성된다. 구체적으로, 구동 모듈(300)은 모터(310), 구동 축(320), 구동 캐리어(330), 및 가이드 축(352, 354)을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 모터(310)는 소정의 전력을 제공받아 회전력을 발생시키도록 마련된다. 모터(310)는 케이싱의 내부 공간 내의 일 측 모서리 부분에 배치될 수 있다.
구동 축(320)은 모터(310)에 연결되어 회전하는 소정의 축으로 구성된다. 구동 축(320)은 광학모듈(200)의 적어도 일 외측에 광학모듈(200)과 나란하게 전후 방향으로 연장되게 배치된다. 본 발명의 일 구현예에서 구동 캐리어(330)는 상기 광학모듈(200)의 일 측에 결합되는 부재로서, 상기 광학모듈(200)과 상기 구동 샤프트(320)를 연결하여, 상기 구동 축(320)으로 전달된 회전력을 이용하여 구동 모듈(300)의 전후 방향 변위를 달성하는 부재이다. 구동 캐리어(330)의 일 측은 광학모듈(200)에 결합되며, 구동 캐리어(330)의 일 측과 타 측 사이에는 소정의 탄성부(도면부호 없음)가 마련될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 구동 캐리어(330)의 일 측은 광학모듈 케이싱의 모듈 하판(214)에 고정되도록 구성되며, 모듈 하판(214)의 측면 중에서 가이드 홈(219)이 위치한 일 측에 고정되는 것이 바람직하다. 또한 구동 캐리어(330)와 광학모듈(200)은 서로 결합되어 일체로 구성될 수도 있다. 구동 캐리어(330)에 외력이 인가되면 캐리어(330)와 광학모듈(200)이 동시에 함께 변위할 수 있게 된다.
가이드 축(352, 354)은 광학모듈(200)의 외측 양 측에 각각 배치되어 전후 방향으로 연장되는 소정의 빔으로 구성될 수 있다. 예컨대, 구동 축(320)과 광학모듈(200) 사이에 위치하는 제1 가이드 축(352)과, 그 반대편 측에 위치하는 제2 가이드 축(354)이 마련될 수 있다. 두 개의 가이드 축(352, 354)은 후술하는 베이스 프레임(100)의 가이드 축 끼움 홈(145)에 일 단부가 고정되고, 베이스 프레임의 가이드 축 거치 홈(140)에 타단부가 거치되어, 내삽 공간(120)에 삽입된 진단 카트리지(500)의 길이방향과 평행하게 배치된다.
상기 설명한 바와 같이, 광학모듈(200) 케이싱 모듈 하판(214)의 양 측부에는 가이드부가 마련된다. 광학모듈(200)의 일 측면, 즉 구동 캐리어(330)가 연결, 고정되는 측면에는 원통형 가이드 홈(219)이 구비되어 제1 가이드 축(352)을 길이방향으로 끼워 가이드되도록 하며, 광학모듈(200)의 타 측면에는 제1 가이드 돌기(216) 및 제2 가이드 돌기(217)가 구비되어 제2 가이드 축(354)을 따라서 가이드되도록 한다.
도 6는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 기준위치 검출 모듈을 나타낸 도면이다. 도 6a는 기준위치 검출 모듈만을 나타낸 사시도이며, 도 6b는 기준위치 검출 모듈(400)과 광학모듈(200)이 결합된 모습을 나타낸 사시도이다.
기준위치 검출 모듈(400)은 진단 카트리지(500)의 삽입 및 광학모듈(200)의 위치를 감지하는 센서를 포함하여 구성된다. 기준위치 검출 모듈(400)은, 모듈 메인 기판(410), 인터럽트 센서부(420), 및 카트리지 감지 스위치(430)를 포함하여 구성된다.
모듈 메인 기판(410)은 베이스 프레임(100) 내에 위치하고 고정적으로 결합되게 배치되는 소정의 PCB로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 모듈 메인 기판(410)은 베이스 프레임(100)의 전방 측면 출입부(110)에 대해 반대 방향 위치에 배치될 수 있다. 모듈 메인 기판(410)의 상부에는 인터럽트 센서부(420)가 배치되며, 모듈 메인 기판(410)의 하부에는 카트리지 감지 스위치(430)가 배치될 수 있다. 아울러 소정의 커넥터가 마련될 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에서 인터럽트 센서부(420)는 전방에 소정의 내삽 홈이 형성되고, 홈 내부에 위치한 내삽 감지 센서(425)로 구성된다. 즉, 인터럽트 센서부(420)는 전방에 내삽 홈이 형성되어 전방 일부분이 함몰되되, 내삽 홈에 소정의 장치, 또는 장애물이 내삽되면 신호가 발생하거나 또는 신호가 차단되는 소정의 내삽 감지 센서(425)로 구성될 수 있다.
인터럽트 센서부(420)에 형성된 내삽 홈에 상기 광학모듈(200)에 구비된 인터럽트 돌부(260)가 내삽될 수 있다. 인터럽트 센서부(420)와 인터럽트 돌부(260) 사이의 거리는 광학모듈(200)이 변위함에 따라서 가변하되, 광학모듈(200)이 모듈 메인 기판(410)에 인접하게 되면 인터럽트 돌부(260)가 인터럽트 센서부(420) 내에 내삽되게 된다. 인터럽트 센서부(420)의 내삽 감지 센서(425)는 인터럽트 돌부(260)가 인터럽트 센서부(420) 내에 삽입되었을 때 소정의 신호를 생성하거나, 또는 신호를 정지시킬 수 있다. 구체적으로 본원에 따른 인터럽트 센서부(420)는 광학모듈(200)의 탈조를 감지할 수 있다. 탈조란 광학모듈(200)이 레일을 따라 지시된 스텝만큼 정확하게 이동하지 않는 것이다. 이를 해결하기 위해 기준이 되는 위치를 정하고, 그 위치부터 지시받은 스텝만큼 이동을 하는데, 인터럽트 센서부(420)는 기준위치를 인식시키기 위한 것이다. 즉 인터럽트 센서부(420)에 형성된 내삽 홈에 광학모듈(200)에 구비된 인터럽트 돌부(260)가 내삽되면 기준 위치가 인식되고, 광학모듈이 한 지점에서 다른 지점으로 이동하기 전에는 먼저 기준 위치로 이동을 하고, 여기에서부터 명령받은 스텝만큼 이동을 하게 된다.
본 발명의 일 구현예에서 카트리지 감지 스위치(430)는 진단 카트리지(500)가 베이스 프레임(100) 내에 정확한 깊이까지 삽입되었는지 감지하는 소정의 스위치로 구성된다. 감지 스위치(430)는 예컨대, 진단 카트리지(500)가 소정의 깊이까지 삽입되어 검사를 적절히 수행할 수 있는 위치에 도달하였을 때 상기 진단 카트리지(500)에 의해서 눌려져서 신호를 생성할 수 있으며, 상세한 것은 후술하기로 한다.
도 7은 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 광학모듈(200) 및 구동 모듈(300)이 장착된 일 단면을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 베이스 프레임(100)을 도시한 평면도이다. 도 8a는 베이스 프레임(100)에 광학모듈(200)이 장착되고 진단 카트리지(500)가 삽입된 상태의 평면도이며, 도 8b는 베이스 프레임(100)에 광학모듈(200)과 진단 카트리지(500)가 장착되지 않은 상태의 평면도이다. 도 8c는 베이스 프레임에 광학모듈은 장착되지 않은 상태에서 진단 카트리지(500)가 끝까지 삽입된 상태를 나타낸 평면도이며, 도 8d는 진단 카트리지(500)가 끝까지 삽입되기 직전의 상태를 나타낸 평면도이다. 도 9는 가이드 축(352, 354)을 베이스 프레임(100)과 상부 프레임(150)이 고정하는 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 구현예에서 베이스 프레임(100)은 상면이 개방된 모습으로, 진단 카트리지(500)가 삽입되는 전방 측면 출입부(110) 및 전방 측면 출입부(110)를 통해 외부로 개방되는 내삽 공간(120)을 포함한다. 또한 내삽 공간(120) 상부에는 광학모듈 이동공간이 위치하여, 내삽 공간(120)에 삽입된 진단 카트리지(500)의 길이방향과 평행하게 양 측에 고정되는 두 개의 가이드 축(352, 354)을 따라 광학모듈이 이동한다.
본 발명의 일 구현예에서 광학모듈 이동공간의 일 측면에는 구동모듈 거치공간이 위치하며, 광학모듈(200)의 기준위치를 감지하는 기준위치 검출 모듈의 거치공간도 베이스 프레임(100) 내에 마련된다.
상부 프레임(150)은 베이스 프레임(100)의 개방된 상면을 덮어 고정하되, 가이드 축 고정돌기(152)가 가이드 축(352, 354) 각각의 일 단부를 베이스 프레임(100)의 가이드 축 거치 홈(140)과 함께 고정한다. 즉 가이드 축(352, 354)의 일 단부는 베이스 프레임의 가이드 축 끼움 홈(145)에 의해 끼워서 고정되고, 가이드 축(352, 354)의 다른 단부는 베이스 프레임(100)의 가이드 축 거치 홈(140)에 거치되고 동시에 가이드 축 고정돌기(152)에 의해 눌려져서 고정된다. 상부 프레임(150)은 가이드 축 고정돌기(152)의 고정을 유지하도록 베이스 프레임(100)과 체결되는 체결부를 포함한다.
베이스 프레임(100) 내 광학모듈 이동공간 하측의 내삽 공간(120)에는 카트리지 고정부(130)가 구비되어, 진단 카트리지(500)가 내삽 공간(120) 내로 삽입되면 진단 카트리지의 적어도 일부분을 가압시켜서 진단 카트리지(500)를 위치 고정한다.
도 8b를 참조하면, 베이스 프레임(100)의 카트리지 고정부(130)는 고정스프링(131), 올림 돌기(132) 및 측면 끼움틀(134)을 포함한다. 고정스프링(131)은 탄성력을 지닌 부재로서 진단 카트리지(500)의 하면을 들어 올려 고정하며, 올림 돌기(132)는 진단 카트리지(500)의 하면 홈(560) 부분과 일치되어 고정을 돕는다. 측면 끼움틀(134)은 진단 카트리지(500)의 측면을 끼워서 고정한다.
도 8c 및 도 8d를 참조하면, 진단 카트리지(500)가 전방 측면 출입부(110)를 통해서 내삽 공간(120) 내의 적절한 깊이까지 삽입되어 정위치까지 도달하면, 진단 카트리지(500)의 제2 단부(550)가 카트리지 감지 스위치(430)를 밀어서 누르면서 진단 카트리지(500)의 삽입 신호를 발생시킨다. 이때, 카트리지 감지 스위치(430)는 진단 카트리지(500)의 제2 단부(550)에 의해 밀려져 눌러지는 구성을 갖도록 소정의 형태를 지니는 버튼을 포함하여 구성될 수 있다.
상기에서 서술한 바와 같이, 모듈 메인 기판(410)의 상부에는 인터럽트 센서부(420)가 구비되며 모듈 메인 기판(410)의 하부에는 카트리지 감지 스위치(430)가 구비되어 일체로 구성됨에 따라서, 조립 오차에 따른 위치 정확성 저하가 방지될 수 있다. 즉, 예컨대 인터럽트 센서부(420)와 카트리지 감지 스위치(430)가 각각 독립적으로 움직이거나 독립적으로 조립될 경우 오차 발생 가능성이 높아질 수 있으나, 본 발명에 따라서 광학모듈(200)의 위치를 감지하는 인터럽트 센서부(420)와 진단 카트리지(500)의 위치를 감지하는 카트리지 감지 스위치(430)가 함께 하나의 모듈 메인 기판(410)에 구비되므로 오차 발생 가능성이 낮아지고 정확한 검사가 수행될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다중진단 기능을 갖는 일체형 면역진단 형광 리더기(1)의 작동에 대해서 설명한다. 도 10은 진단 카트리지(500)가 장착된 다중진단용 일체형 형광리더기의 단면도 일부를 나타낸 도면이다. 도 10a는 광학모듈(200)이 진단 카트리지(500)의 바코드(510) 부위를 읽어 들이는 경우의 단면도이며, 도 10b는 광학모듈(200)이 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)을 읽어 들이는 경우의 단면도이다.
진단 카트리지(500)가 삽입되면, 먼저 광학모듈(200)이 진단 카트리지(500)의 바코드(510) 부위를 읽어 들이기 적절한 위치로 이동한다. 즉 바코드 광원(225)에서 나오는 광이 주변광 안내부를 통하여 진단 카트리지(500)의 바코드(510) 부위에 조사되기 적절한 위치에서, 바코드(510)에 의해 나온 광은 바코드 검출기(235)에 의해 수광되어, 할당된 바코드 정보에 의해 진단마커나 샘플의 종류 등을 구분할 수 있다.
진단 카트리지(500)의 바코드(510) 부위를 읽어 들인 후에, 광학모듈(200)은 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)을 읽어 들이기 적절한 위치로 이동한다. 즉 광학모듈의 광원(220)에서 나온 광이 형광 안내부를 통하여 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)에 조사되기 적절한 위치이다. 광은 최종적으로 하방 렌즈(246)를 통과하여 하부에 위치한 진단 카트리지(500) 형광측정 창(530) 부위의 샘플에 조사되게 된다.
진단 카트리지(500)의 샘플은 소정의 형광 물질을 포함하므로, 광이 샘플에 입사되면 형광 방출광을 생성하게 된다. 형광 방출광은 상방향으로 방출되며, 앞서 기술한대로 하방 렌즈(246)를 통과하여 제2 거울(244), 제1 거울(242), 검출용 렌즈(254), 핀홀(256)을 거쳐 형광 검출기(230)에 의해 수광 된다.
도 4d에 도시된 것처럼, 형광측정 창(530)의 시작점(B)에서 샘플의 측방 유동 시작 시각을 감지한 후, 형광측정 창(530)의 종결점(C)으로 이동하며, 형광측정 창(530)의 종결점(C)에서 샘플의 측방 유동 종결 시각을 감지하여 측방유동의 속도를 계산한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에서 광원(220, 225)과 광 검출기(230, 235)가 각각 두 개씩 구비되는 경우의 예시이지만, 광원이나 광 검출기가 한 개만 존재하는 경우에도 유사하게 작동된다. 다만 이 경우에는 광학모듈(200)의 이동 거리가 더욱 늘어날 수 있다.
이하에서는 구동 모듈(300)에 의한 광학모듈(200)의 변위에 대해서 설명한다.
위에서 설명한 바와 같이, 구동 캐리어(330)는 광학모듈(200)의 모듈 하판(214)에 고정되며, 구동 캐리어(330)와 구동 축(320)은 서로 연결된다. 모터(310)의 회전력에 의해서 구동 축(320)이 회전하면, 구동 캐리어(330)가 전후 방향으로 변위하게 되며, 구동 캐리어(330)와 연결된 광학모듈(200)이 전후 방향으로 변위할 수 있게 된다.
이러한 구성을 가짐에 따라서, 모터(310)의 회전수에 따라서 캐리어(330) 및 광학모듈(200)의 변위 거리가 제어될 수 있으므로, 광학모듈(200)의 변위 거리에 대한 정확한 제어가 이루어질 수 있다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 캐리어(330)는 구동 축(320)과 강하게 밀착할 수 있으므로 효과적인 동력 전달이 이루어지며, 정확한 변위 거리의 제어가 더욱 효과적으로 달성될 수 있다. 아울러, 가이드 축(352, 354)이 더 마련되어 광학모듈(200)의 변위를 안정적으로 안내하므로 광학모듈(200)의 이탈, 탈조 등이 방지될 수 있다.
본원에 따른 면역진단 형광 리더기(1)는 상술한 방법을 구현을 위한 최적의 구성을 포함하며, 상기 방법은 구현을 위한 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소트프웨어로 구현되는 경우 저장매체는 컴퓨터와 같은 장치에 의해 판독가능한 형태의 저장 또는 전달하는 임의의 매체를 포함한다. 예를 들면 컴퓨터 판독가능한 매체는 ROM(read only memory); RAM(random access memory); 자기디스크 저장 매체; 광저장 매체; 플래쉬 메모리 장치 및 기타 전기적, 광학적 또는 음향적 신호 전달 매체 등을 포함한다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 고안의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 면역진단 형광 리더기
100: 베이스 프레임 110: 전방 측면 출입부
120: 내삽 공간 130: 카트리지 고정부
131: 고정스프링 132: 올림 돌기
134: 측면 끼움틀 140: 가이드 축 거치홈
145: 가이드 축 끼움홈 150: 상부 프레임
152: 가이드 축 고정돌기 155: 표시부
200: 광학모듈 212: 모듈 상판
214: 모듈 하판 216: 제1 가이드 돌기
217: 제2 가이드 돌기 219: 가이드 홈
220: 광원 222: 형광용 광원기판
223:: 바코드용 광원기판 225: 바코드 광원
230: 형광 검출기 235: 주변광 검출기
241: 광원용 렌즈 242: 제1 거울
244: 제2 거울 246: 하방 렌즈
254: 검출용 렌즈 256: 핀홀
260: 인터럽트 돌부 300: 구동 모듈
310: 모터 320: 구동 축
330: 구동 캐리어 352: 제1 가이드 축
354: 제2 가이드 축 400: 기준위치 검출모듈
410: 모듈 메인 기판 420: 인터럽트 센서부
425: 내삽 센서 430: 카트리지 감지 스위치
500: 진단 카트리지 510: 바코드
520: 샘플 투입구 530: 형광측정 창
540: 제1 단부 550: 제2 단부
560: 하면 홈

Claims (13)

  1. 면역진단 형광 리더기(1)로:
    상기 면역진단 형광 리더기는, 진단마커별로 다르게 할당된 바코드가 형광측정 창과 같은 방향에 표시된 진단 카트리지(500)가 삽입되는 전방 측면 출입부(110), 상기 출입부를 통해 외부로 개방되는 내삽 공간(120), 상기 내삽 공간에 삽입된 상기 진단 카트리지의 길이방향과 평행하게 양 측에 고정되는 두개의 가이드 축(352, 354)을 따라 광학모듈(200)이 이동하는 상기 내삽 공간 상부의 광학모듈 이동공간, 상기 이동공간의 일 측면에 위치하는 구동 모듈 거치공간, 상기 광학모듈의 기준위치를 감지하는 기준위치 검출모듈 거치공간, 상기 진단 카트리지가 상기 내삽 공간 내로 삽입되면 상기 진단 카트리지의 적어도 일부분을 가압시켜서 상기 진단 카트리지를 위치 고정하는 카트리지 고정부(130) 및 상기 두 개의 가이드 축 각각의 일 단부를 끼움 고정하는 끼움홈(145)과 타단부를 거치하는 거치홈(140)을 포함하는, 상면이 개방된 베이스 프레임(100);
    상기 베이스 프레임의 상기 광학모듈 이동공간에 위치하되, 상기 두 개의 가이드 축을 따라 평행이동하면서 상기 진단 카트리지의 상기 형광측정 창(530)과 바코드(510)로 광을 조사하고, 상기 광의 조사로 방출된 형광과 주변광을 검출하는 광학모듈(200);
    상기 베이스 프레임의 상기 구동 모듈 거치공간에 위치하되, 상기 광학모듈과 연결되어 상기 광학모듈을 평행 이동시키는 구동 모듈(300);
    상기 베이스 프레임의 기준위치 검출모듈 거치공간에 위치하되, 상기 광학모듈의 기준위치를 감지하고 상기 카트리지의 삽입 여부를 검출하는 기준위치 검출모듈(400); 및
    상기 베이스 프레임의 개방된 상면을 덮어 고정하되, 상기 가이드 축 각각의 일 단부를 상기 베이스 프레임의 상기 가이드 축 거치홈과 함께 고정하는 가이드 축 고정돌기(152) 및 상기 가이드 축 고정돌기의 고정을 유지하도록 상기 베이스 프레임과 체결되는 체결부를 포함하는 상부 프레임(150)을 포함하고,
    상기 광학모듈(200)은,
    모듈 하판(214)과 상기 모듈 하판의 개방된 상면을 덮어 고정하는 모듈 상판(212)이 장방형 상자 형태의 내부공간을 형성하는 모듈 케이싱;
    상기 모듈 케이싱 내부에 배치된 광원;
    상기 광원에서 생성된 광을 상기 진단 카트리지의 바코드로 안내하고 상기 바코드에서 나온 주변광을 광 검출기로 안내하는, 상기 모듈 케이싱 내부에 배치된 주변광 안내부;
    상기 광원에서 생성된 광을 상기 진단 카트리지의 형광측정 창으로 안내하고, 상기 형광측정 창에서 방출된 형광을 광 검출기로 안내하는, 이색성 거울(dichroic mirror)을 구비하고 상기 모듈 케이싱 내부에 배치된 형광 안내부; 및
    상기 주변광 및 형광을 검출하는 광 검출기를 포함하고,
    상기 모듈 하판(214)의 일 측면에는 상기 두 개의 가이드 축 중 하나를 길이방향으로 끼워 가이드되도록 하는 원통형 가이드 홈(219)이 구비되고, 타 측면에는 상기 두 개의 가이드 축 중 다른 하나를 따라 가이드되도록 하는 가이드 돌기(216, 217)가 구비되며, 상기 하판의 하면에는 기준위치 검출모듈에 삽입되어 기준위치를 정하는 인터럽트 돌부(260)를 포함하는,
    면역진단 형광 리더기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광 안내부는,
    상기 광원에서 수평 측방향으로 방출한 조사용 광을 집광하는 광원용 렌즈(241);
    상기 광원용 렌즈에 의해 집광된 조사용 광을 수평 전방향으로 진행하도록 경로를 변경하고, 상기 진단 카트리지의 형광측정 창에서 발생한 형광을 직진 통과시키는 이색성(dichroic) 제1 거울(242);
    상기 이색성 제1 거울에 의해 경로가 변경된 광을 연직 하방향으로 경로를 변경하여 상기 진단 카트리지의 형광측정 창으로 보내고, 상기 진단 카트리지의 형광측정 창에서 발생한 형광을 상기 제1 거울로 보내는 제2 거울(244);
    상기 제2 거울에 의해 경로가 변경된 광을 집광하여 상기 진단 카트리지(500)의 형광측정 창(530)으로 조사하고, 상기 형광측정 창에서 발생한 형광을 집광하여 상기 제2 거울로 보내는 하방렌즈(246);
    상기 하방 렌즈에 의해 집광되고 상기 제2 거울에 의해 방향이 바뀌어 상기 제1 거울을 직진 통과한 광을 집광하는 검출용 렌즈(254); 및
    상기 검출용 렌즈에 의해 집광된 광을 걸러서 투과 안내하는 핀홀(256)을 포함하는,
    면역진단 형광 리더기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원(220)은 한 개이고,
    상기 주변광 안내부는 상기 바코드로 입사하는 광경로를 상기 형광 안내부와 공유하며, 상기 바코드에서 나온 주변광이 상기 광 검출기로 수직 입사하도록, 상기 바코드로 입사하는 광 또는 상기 바코드로부터 나오는 광의 경로를 조절하는 거울을 더 포함하고,
    상기 광 검출기는 주변광 검출기(235) 및 형광 검출기(230) 두 개이고,
    상기 바코드에서 나온 주변광이 상기 주변광 검출기로 수직 입사하도록, 상기 바코드로부터 나오는 광의 경로상에 주변광 검출기(235)가 배치되는,
    면역진단 형광 리더기.
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원(220, 225)은 두 개이고,
    상기 주변광 안내부와 상기 형광 안내부는 상기 바코드로 입사하는 광경로를 달리하며, 상기 두 개의 광원에서 방출된 광은 각각 상기 주변광 안내부와 상기 형광 안내부를 따라 검출기로 안내되고,
    상기 바코드에서 나온 주변광이 상기 광 검출기로 수직 입사하도록, 상기 주변광 안내부로 입사되는 광의 광원은 상기 광 검출기와 인접하여 배치되고,
    상기 광 검출기는 주변광 검출기(235) 및 형광 검출기(230) 두 개이고,
    상기 바코드에서 나온 주변광이 상기 광 검출기로 수직 입사하도록, 상기 주변광 안내부로 입사되는 광의 광원과 상기 주변광 검출기는 인접하여 배치되며,
    상기 진단 카트리지(500)는 샘플의 측방 유동 방향으로 연장되며 샘플의 측방 유동이 상방향으로 노출되는 형광측정 창(530) 및 바코드(510) 부위를 포함하며,
    상기 광학모듈(200)은,
    상기 광원(225)이 상기 바코드 부위로 광을 조사하도록 이동하여 바코드를 읽어 샘플 종류를 구별하고,
    상기 형광측정 창의 시작점에서 샘플의 측방 유동 시작 시각을 감지한 후, 상기 형광측정 창의 종결점으로 이동하며,
    상기 형광측정 창의 종결점에서 샘플의 측방 유동 종결 시각을 감지하여 측방유동의 속도를 계산하는,
    면역진단 형광 리더기.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 모듈(300)은,
    회전력을 제공하는 모터(310);
    상기 베이스 프레임(100)의 상기 끼움홈(145)에 일 단부가 고정되고 상기 거치홈(140)에 타단부가 거치되어, 상기 내삽 공간에 삽입된 상기 진단 카트리지의 길이방향과 평행하게 배치되며, 상기 광학모듈(200)을 원통형 가이드 홈(219)과 가이드 돌기(216, 217)로 가이드하는 두 개의 가이드 축(352);
    상기 모터(310)에 연결되어 회전 가능하며 상기 광학모듈의 적어도 일 외측에 배치되어 전후 방향으로 연장되는 구동 축(320); 및
    상기 광학모듈과 상기 구동 축(320) 사이에 배치되어 상기 광학모듈에 결합되며 상기 구동 축과 연결되는 구동 캐리어(330)를 포함하고,
    상기 모터(310)가 회전하여 상기 구동 축(320)이 회전하면 상기 구동 캐리어(330)가 전후 방향으로 변위하여, 상기 구동 캐리어에 연결된 상기 광학모듈이 상기 두 개의 가이드 축에 의해 안내되면서 전후 방향으로 변위하는,
    면역진단 형광 리더기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 프레임(100)의 상기 카트리지 고정부(130)는,
    상기 진단 카트리지(500)의 하면을 들어 올려 고정하는 고정스프링(131);
    상기 진단 카트리지의 하면 홈(560) 부분과 일치되어 고정하는 올림 돌기(132); 및
    상기 진단 카트리지의 측면을 끼워서 고정하는 측면 끼움틀(134)을 포함하는,
    면역진단 형광 리더기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준위치 검출모듈(400)은,
    상기 베이스 프레임(100)의 상기 출입부(110) 반대 방향에 고정되는 모듈 메인 기판(410); 및
    상기 모듈 메인 기판 상의 상기 출입부 반대 방향에 배치되어 인터럽트 돌부(260)를 내삽하는 인터럽트 센서부(420)를 포함하고,
    상기 광학모듈은, 상기 인터럽트 돌부(260)가 상기 인터럽트 센서부(420)에 삽입되는 기준위치로부터 상기 출입부(110) 위치 사이에서 위치 변위하고,
    상기 기준위치 검출모듈(400)은,
    상기 모듈 메인 기판(410) 하부에 배치되는 카트리지 감지 스위치(430)를 더 포함하고,
    상기 카트리지 감지 스위치는,
    상기 진단 카트리지(500)가 상기 출입부(110)를 통해서 상기 베이스 프레임(100) 내에 삽입될 때 상기 진단 카트리지의 단부가 특정 위치까지 도달하면 상기 진단 카트리지가 상기 카트리지 감지 스위치를 누르게 구성되어 상기 진단 카트리지의 삽입 신호를 발생시키는,
    면역진단 형광 리더기.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단 카트리지(500)는 샘플의 측방 유동 방향으로 연장되며 샘플의 측방 유동이 상방향으로 노출되는 형광측정 창(530), 및 샘플 종류 식별용 바코드(510) 부위를 포함하며,
    상기 광학모듈(200)은,
    상기 바코드 부위로 이동하여 바코드를 읽어 샘플 종류를 구별하고,
    상기 형광측정 창의 시작점에서 샘플의 측방 유동 시작 시각을 감지한 후, 상기 형광측정 창의 종결점으로 이동하며,
    상기 형광측정 창의 종결점에서 샘플의 측방 유동 종결 시각을 감지하여 측방유동의 속도를 계산하는,
    면역진단 형광 리더기.
  13. 삭제
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