KR102279510B1 - Apparatus for diagnosing virus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타겟 바이러스를 진단하는 바이러스 진단 장치를 제공한다.The present invention provides a virus diagnosis apparatus for diagnosing a target virus.
최근 유행하는 신종 코로나 바이러스 감염증-19(이하, “COVID-19”라 함)의 원인인 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)를 진단하는 방법은, 진단 시약을 이용한 실시간 유전자증폭 검사법(RT-PCR)과, 항체-항원 반응을 이용한 검사 키트 이용법 등이 있었다. The method of diagnosing SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2 or 2019-nCoV), which is the cause of the recent novel coronavirus infection-19 (hereinafter referred to as “COVID-19”), is to use a diagnostic reagent. There was a real-time gene amplification test (RT-PCR) and a test kit using an antibody-antigen reaction.
현재 가장 일반적인 진단 방법인 실시간 유전자증폭 검사법(RT-PCR)은 검체에 진단 시약을 투입한 후 유전자증폭을 통해 사스-코로나바이러스-2가 존재하는지를 진단하는 방법이다. The real-time gene amplification test (RT-PCR), which is currently the most common diagnostic method, is a method of diagnosing the presence of SARS-coronavirus-2 through gene amplification after injecting a diagnostic reagent into a sample.
이 방법은, 최대한 시간을 단축하더라도 유전자증폭 과정을 거쳐야 하기 때문에 진단 시간이 긴 문제점이 있었다. 또한, 이 방법은, 유전자증폭 장치를 필요로 하므로 공항이나 밀집지역에서 즉시 진단할 수 없고, 검체를 수집한 후 유전자증폭 장치를 구비한 전문 진단 기관 또는 병원에서만이 사스-코로나바이러스-2를 진단하는 문제점이 있었다. In this method, even if the time is shortened as much as possible, the diagnosis time is long because the gene amplification process is required. In addition, since this method requires a gene amplification device, it cannot be diagnosed immediately at an airport or a crowded area, and after collecting a sample, only a specialized diagnostic institution or hospital equipped with a gene amplification device diagnoses SARS-coronavirus-2 there was a problem with
전술한 사스-코로나바이러스-2 뿐만 아니라 다양한 종류의 바이러스의 진단 방법도 진단시간이 길고 전문 진단 기관 또는 병원에서만이 바이러스를 진단할 수 있는 문제점을 가지고 있었다. In addition to the above-described SARS-Coronavirus-2, diagnostic methods for various types of viruses have a problem in that the diagnosis time is long and only a specialized diagnostic institution or hospital can diagnose the virus.
본 실시예들은, 타겟 바이러스를 진단하는 진단 시간이 짧은 바이러스 진단 장치를 제공한다.The present embodiments provide a virus diagnosis apparatus with a short diagnosis time for diagnosing a target virus.
본 실시예들은, 전문 진단 기관 또는 병원 이외의 검체 체취 현장에서 즉시 바이러스를 진단하는 바이러스 진단 장치를 제공한다. The present embodiments provide a virus diagnosis apparatus for immediately diagnosing a virus at a sample collection site other than a specialized diagnostic institution or a hospital.
본 명세서는 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저(이하 펄스 레이저라 함)를 검체에 조사하여 검체에 포함된 바이러스를 무력화시키고, 이로 인해 바이러스의 화학적인 구조가 바뀜으로써 바이러스를 포함한 검체의 광학적인 특성에 작은 변화가 유도되고, 이 펄스 레이저가 조사된 검체에 파장이 다르고 연속적으로 출력되는 레이저광을 두 개의 광선(light beam)으로 나누어 이들 중 한 광선(이하 탐사 광(probe light)이라 함)을 통과시켜 탐사광의 진폭과 위상이 변하게 하며, 검체를 통과하지 않은 다른 광선(이하 기준 광(reference light이라 함)과 간섭 시켜 측정함으로써 탐사광에 유도된 진폭과 위상 변화를 높은 민감도로 측정하여 그 변화를 분석함으로써 바이러스 존재여부를 진단하는 바이러스 진단 장치를 개시한다.In the present specification, a laser (hereinafter referred to as a pulse laser) having a continuous pulse specific to a target virus is irradiated to a specimen to inactivate the virus contained in the specimen, and this results in a change in the chemical structure of the virus. A small change in optical properties is induced, and the laser beam, which has different wavelengths and is continuously output to the sample irradiated with this pulse laser, is divided into two light beams, one of them (hereinafter referred to as probe light). ) to change the amplitude and phase of the probe light, and measure the amplitude and phase change induced by the probe light with high sensitivity by interfering with other beams that do not pass through the sample (hereinafter referred to as reference light). Thus, a virus diagnosis device for diagnosing the presence of a virus by analyzing the change is disclosed.
일 실시예는, 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하는 무력화 펄스 조사부, 검체를 수용할 수 있고 무력화 펄스 조사부에서 조사된 레이저의 조사경로 상에 위치하는 컨테이너, 컨테이너를 향해 광을 조사하는 탐사 광 조사부, 탐사 광 조사부에서 조사된 광을 컨테이너로 향하는 탐사광과 컨테이너를 통과하지 않는 기준광으로 분리하는 빔 스플리터, 컨테이너를 통과한 탐사광과 컨테이너를 통과하지 않은 기준광을 간섭시키는 간섭계 및 탐사광과 기준광의 간섭된 결과에 따라 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제어부를 포함하는 바이러스 진단 장치를 제공한다. In one embodiment, a neutralizing pulse irradiator that irradiates a laser having a continuous pulse specific to a target virus, a container that can accommodate a sample and is located on the irradiation path of the laser irradiated by the neutralizing pulse irradiator, and light toward the container A probe beam irradiator that irradiates, a beam splitter that separates the light irradiated from the probe light irradiator into a probe beam directed to a container and a reference beam that does not pass through the container, an interferometer that interferes with the probe beam that has passed through the container and the reference beam that does not pass through the container, and Provided is a virus diagnosis apparatus including a control unit for diagnosing whether a target virus is present in a sample according to a result of interference between probe light and reference light.
이 간섭계는 탐사광에 유도된 위상변화와 진폭변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 I/Q-간섭계일 수 있다.This interferometer may be an I/Q-interferometer that can measure the phase change and the amplitude change induced by the probe light at the same time.
다른 실시예는, 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하는 무력화 펄스 조사부, 검체를 수용할 수 있고 무력화 펄스 조사부에서 조사된 펄스의 조사경로 상에 위치하는 컨테이너, 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing; WDM) 기술을 적용하여 두 개 이상의 파장을 갖는 다 파장(multi-wavelength) 탐사 광을 생성하고 컨테이너를 향해 탐사 광을 조사하는 다 파장 탐사 광 조사부, 다 파장 탐사 광 조사부에서 조사된 다 파장 광을 컨테이너로 향하는 탐사광과 컨테이너를 통과하지 않는 기준광으로 분리하는 빔 스플리터, 컨테이너를 통과한 탐사광과 컨테이너를 통과하지 않은 기준광을 간섭시키는 간섭계, 간섭된 다 파장 탐사광과 기준광을 다시 파장별로 역 다중(demultiplexing)시키는 역다중부, 및 탐사광과 기준광의 파장별로 간섭된 결과에 따라 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제어부를 포함하는 바이러스 진단 장치를 제공한다.Another embodiment is a neutralizing pulse irradiator that irradiates a laser having a continuous pulse specific to a target virus, a container that can accommodate a sample and is located on the irradiation path of the pulse irradiated by the neutralizing pulse irradiator, wavelength division multiplexing (wavelength) Division multiplexing (WDM) technology is applied to generate multi-wavelength probe light having two or more wavelengths, and it is irradiated by the multi-wavelength probe light irradiator and the multi-wavelength probe light emitter that irradiates the probe light toward the container A beam splitter that separates wavelength light into probe light directed to the container and reference light that does not pass through the container, an interferometer that interferes with the probe light that has passed through the container and the reference light that does not pass through the container, and re-wavelengths the interfered multi-wavelength probe light and reference light Provided is a virus diagnosis apparatus comprising a demultiplexing unit for demultiplexing each wavelength, and a control unit for diagnosing the presence or absence of a target virus in a sample according to a result of interference for each wavelength of probe light and reference light.
본 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치에 의하면, 타겟 바이러스를 진단하는 진단 시간이 짧을 수 있다. According to the virus diagnosis apparatus according to the present embodiments, the diagnosis time for diagnosing the target virus may be short.
본 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치에 의하면, 전문 진단 기관 또는 병원 이외의 검체 체취 현장에서 즉시 바이러스를 진단할 수 있다. According to the virus diagnosis apparatus according to the present embodiments, it is possible to immediately diagnose a virus at a sample collection site other than a specialized diagnosis institution or a hospital.
도 1은 일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.
도 3은 도 2의 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치를 이용해서 바이러스를 진단하는 과정들을 설명한 도면이다.
도 4는 도 2의 무력화 펄스 조사부에서 조사한 광에 의해 타겟 바이러스의 인지질 또는 단백질이 변형되는 결과를 도시하고 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.
도 6은 도 5의 제어부의 일예의 블록도이다.
도 7은 도 5의 탐사광과 기준광의 간섭 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 도 5의 제어부의 다른 예의 블록도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.1 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to an exemplary embodiment.
2 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating processes for diagnosing a virus using the virus diagnosis apparatus according to another embodiment of FIG. 2 .
FIG. 4 shows the result of modification of the phospholipid or protein of the target virus by the light irradiated by the neutralizing pulse irradiation unit of FIG. 2 .
5 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
6 is a block diagram of an example of the control unit of FIG. 5 .
FIG. 7 is a diagram illustrating an interference result between the probe light and the reference light of FIG. 5 .
8 is a block diagram of another example of the control unit of FIG. 5 .
9 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는"직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 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 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout the specification, when a part is "connected" to another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. . Also, when a part "includes" a component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated, and one or more other features However, it is to be understood that the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.
명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The terms "about", "substantially", etc. to the extent used throughout the specification are used in a sense at or close to the numerical value when the manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and serve to enhance the understanding of the present invention. To help, precise or absolute figures are used to prevent unfair use by unscrupulous infringers of the stated disclosure. As used throughout the specification of the present invention, the term “step for (to)” or “step for” does not mean “step for”.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In this specification, a "part" includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. In addition, one unit may be implemented using two or more hardware, and two or more units may be implemented by one hardware.
도 1은 일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.1 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to an exemplary embodiment.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(100)는 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하고, 이 레이저가 조사된 검체에 포함된 바이러스의 구조변화에 의한 매우 작은 분광학적 특성 변화를 이용하여 바이러스 존재여부를 진단하는 바이러스 진단 장치를 개시한다. Referring to FIG. 1 , the virus diagnosis apparatus 100 according to an embodiment irradiates a laser having a continuous pulse specific to a target virus, and a very small change in the structure of a virus contained in a sample irradiated with the laser. Disclosed is a virus diagnosis apparatus for diagnosing the presence or absence of a virus using a change in spectroscopic characteristics.
일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(100)는 무력화 펄스 조사부(110)와 컨테이너(120), 탐사 광 조사부(130), 제어부(140)를 포함한다. The virus diagnosis apparatus 100 according to an embodiment includes a neutralizing
무력화 펄스 조사부(110)는 타겟 바이러스에 특이적인 특정 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사한다. 무력화 펄스 조사부(110)는 타겟 바이러스에 특이적인 단일 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사할 수도 있고, 타겟 바이러스에 특이적인 여러 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사할 수도 있다. The neutralizing
무력화 펄스 조사부(110)는 예를 들어, 레이저 다이오드로 펌핑시킨 모드-잠금된 Ti-사파이어 레이저(laser diode-pumped mode-locked Ti-sapphire laser) 장치를 포함할 수 있다. 이 레이저 장치는 펄스폭이 10-12초보다 짧은 연속적인 펄스들을 발생할 수 있는 펨토초(femtosecond) 레이저이며, 또한 광증폭기(optical amplifier) 등을 이용하여 펄스당 에너지를 증가시킬 수 있다. The neutralizing
다시 말해 무력화 펄스 조사부(110)는 광 증폭기, 예를 들어 광 파라메트릭 증폭기 (optical parametric amplifier)를 포함하며, 광 파라메트릭 증폭기를 이용하여 무력화 펄스의 중간 파장을 바이러스에 특이적으로 변환시켜 출력할 수 있다. In other words, the neutralization
타겟 바이러스는 다른 유기체의 살아 있는 세포 안에서만 생명활동을 하는 전염성 감염원이자 생물과 무생물의 중간적 존재(반생물)이다. 숙주의 종류에 따라서 타겟 바이러스는 식물 바이러스·동물 바이러스 및 세균 바이러스(파지)로 나눌 수 있다. 핵산의 종류에 따라 타겟 바이러스는 DNA바이러스나 RNA바이러스로 나눌 수 있다. A target virus is a contagious infectious agent that lives only in the living cells of other organisms and is an intermediate between living and non-living (anti-living). Depending on the type of host, target viruses can be divided into plant viruses, animal viruses, and bacterial viruses (phages). According to the type of nucleic acid, the target virus can be divided into a DNA virus or an RNA virus.
이하에서, 타겟 바이러스는 도 4에 도시한 바와 같이, 최근 유행하는 신종 코로나 바이러스 감염증-19(COVID-19)의 원인인 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)를 예시적으로 설명하나, 본 명세서는 이에 제한되지 않는다. In the following, the target virus is exemplified by SARS-coronavirus-2 (SARS-CoV-2 or 2019-nCoV), which is the cause of the recently prevalent novel coronavirus infection-19 (COVID-19), as shown in FIG. 4 . However, the present specification is not limited thereto.
또한 타겟 바이러스에 특이적인 레이저는 통상적으로 10-12초 보다 짧은 펄스를 발생시키는 펨토초 레이저이나 본 명세서는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 사스-코로나바이러스-2(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)에 특이적인 레이저는 대략 수백 펨토초(10-15초)의 펄스를 가질 수 있으나, 타겟 바이러스에 특이적인 펄스를 갖는 어떠한 레이저라도 무방하다. In addition, the laser specific to the target virus is a femtosecond laser that typically generates a pulse shorter than 10 -12 seconds, but the present specification is not limited thereto. For example, a laser specific for SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2 or 2019-nCoV) may have a pulse of approximately several hundred femtoseconds (10 −15 sec), but with a pulse specific for the target virus. Any laser is free.
컨테이너(120)는 검체를 수용할 수 있고, 무력화 펄스 조사부(110)에서 조사된 레이저의 조사경로 상에 위치한다. 검체는 유기체로부터 기체로 유출하는 호기 가스일 수 있으나, 혈액 등의 액체나 장치를 통해 분리한 고체상태의 물체일 수도 있다. 이하에서 검체가 호기 가스인 것으로 예시하나, 본 명세서는 이에 제한되지 않는다. The
컨테이너(120)는 검사 기간 동안 호기 가스와 같은 검체를 밀폐한다. 따라서, 검사 전에 호기 가스가 컨테이너(120)의 배기구(미도시)를 통해 컨테이너(120)에 수용되었다가 검사 후에 배기구를 통해 컨테이너(120) 밖으로 배출될 수 있다. The
검체가 호기 가스인 경우, 타겟 바이러스의 농도를 증가시키기 위해 검체를 가압하는 방법등을 사용하여 검체를 농축할 수 있다.When the sample is exhaled gas, the sample may be concentrated by using a method such as pressurizing the sample to increase the concentration of the target virus.
일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(100)는 컨테이너(120)와 공간적으로 연결된 연결된 호기 가스 흡입구(121)에 호기 가스를 감지하는 감지하는 센서 또는 장치(122)가 설치될 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(100)는 컨테이너(120) 내부에 호기 가스를 감지하는 센서 또는 장치(123)가 설치될 수 있다.In the virus diagnosis apparatus 100 according to an embodiment, a sensor or
호기 가스를 감지하는 센서 또는 장치(122, 123)는 폐질환 검사 등에서 사용되는 호기 가스를 감지하는 도그 노즈 센서 또는 전자 센서(electronic sensor)이거나, 온도나 압력 등을 감지하는 메카트로닉 센서, 이산화탄소나 메탄 등 기체 성분을 분석하는 기체분석센서 중 하나 또는 하나 이상일 수 있다. The sensor or device (122, 123) for detecting exhaled gas is a dog nose sensor or electronic sensor for detecting exhaled gas used in lung disease testing, etc., or a mechatronic sensor for detecting temperature or pressure, carbon dioxide or It may be one or more than one gas analysis sensor that analyzes gas components such as methane.
이하 설명하는 다른 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치(200, 300, 440)도 전술한 호기 가스를 감지하는 센서 또는 장치(122, 123)를 포함할 수 있으나, 구체적인 설명을 생략한다. The
컨테이너(120)는 무력화 펄스 조사부(110)에서 조사한 레이저와 탐사 광 조사부(130)에서 조사한 광이 투과될 수 있는 유리와 같은 재질로 구성될 수 있으며, 금속이나 플라스틱 재질로 된 용기에 광학 품질(optical quality)의 유리 등 조사한 광이 투과할 수 있는 재질로 된 창(window)로 구성될 수 있고, 창에는 조사한 광에 대한 무반사(anti-reflection) 코팅을 할 수 있다. The
탐사 광 조사부(130)는 컨테이너(120)를 향해 광을 조사한다. 탐사 광 조사부(130)는 컨테이너(120)의 재질을 통과하여 제어부(140)에 도달할 수 있는 광을 발생할 수 있는 어떠한 장치, 예를 들어 발광 다이오드나 레이저 다이오드, 또는 파장 다중화된 레이저광 등 일 수 있다. 이때 탐사 광 조사부(130)가 조사하는 광은, 가시광선이나, 적외선이나 자외선 등 어떠한 광이라도 관계없다. 또한, 탐사 광 조사부(130)에서 조사하는 광은 기존의 파장 분할 다중화 방식을 이용하여 두 개 이상의 파장으로 동일한 경로를 따라 컨테이너(120)로 전달되는 다 파장 광일 수 있다. 제어부(140)는, 컨테이너(120)가 검체를 수용한 상태에서, 컨테이너(120)를 통과한 제1광의 제1흡수 스펙트럼과, 컨테이너(120)가 검체를 수용하고 레이저가 무력화 펄스 조사부(110)로부터 컨테이너(120)의 검체를 향해 조사된 상태에서, 컨테이너(120)를 통과한 제2광의 제2흡수 스펙트럼을 비교하여 검체에 타켓 바이러스의 존재 여부를 진단한다. 제어부(140)는, 후술하는 바와 같이, 레이저를 조사하기 전후 검체를 통과한 제1,2광(135, 136)의 제1,2흡수 스펙트럼들을 비교하여 검체에 타켓 바이러스의 존재 여부를 진단한다. The exploration
제어부(140)는 검체에 레이저 펄스를 투과 전과 후의 레이저 펄스의 세기 변화, 펄스 폭 변화, 분광학적 특성 변화로부터 검체에 포함된 바이러스와 레이저 펄스 사이의 상호작용 과정을 알 수 있으며, 검체로부터 산란된 펄스의 선형 및 비선형 광학적 특성 변화로부터 산란자의 크기, 농도, 구조 등에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 및 도 8을 참조하여 설명한 또 다른 실시예들에 따른 바이러스 진단장치에서 상세히 설명한다. The
제어부(140)는, 바이러스 진단시 센서 또는 장치(122, 123)에서 감지한 호기 가스의 종류나 온도, 압력, 기체 성분들의 분석 결과를 추가로 활용할 수 있다. The
도 1을 참조하여 설명한 일 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(100)는 탐사 광 조사부(130)에서 발생한 광을 컨테이너(120)에 직접 조사하나, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하는 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)과 같이 반사부들(132, 134)을 이용하여 광경로를 조절하거나, 반사부들(132, 134)과 공진기 (126, 127), 예를 들어 해리엇 거울(Harriot mirror)과 같은 공진기 거울을 이용해서 컨테이너(120)를 동일한 경로를 따라 반복해서 통과하게 할 수 있으며, 해리엇 거울을 이용해서 컨테이너 내에서 여러 개의 다른 경로를 따라 연속 반복한 후 통과하게 할 수 있다.The virus diagnosis apparatus 100 according to the embodiment described with reference to FIG. 1 directly irradiates the light generated by the probe
도 2는 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.2 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
도 2를 참조하면, 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하고, 이 레이저가 조사된 검체에 포함된 바이러스의 구조변화에 의한 매우 작은 분광학적 특성 변화를 간섭계, 특히 탐사 광의 위상과 진폭 변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 I/Q-간섭계를 이용하여 바이러스 존재여부를 진단할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 도 1을 참조하여 설명한 바이러스 진단 장치(100)와 동일하게 무력화 펄스 조사부(110), 컨테이너(120), 탐사 광 조사부(130) 및 제어부(140)를 포함한다. The
또한, 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 탐사 광 조사부(130)에서 조사된 제1,2광을 반사하여 컨테이너(120)로 유도하는 제1반사부(132) 및 컨테이너(120)를 통과한 제1,2광을 반사하는 제2반사부(134)를 추가로 포함할 수 있다. 제1반사부(132)와 제2반사부(134)는 양면 중 일면으로 입사한 광은 투과하고, 다른 면으로 입사한 광은 투과하는 이색거울(dichroic mirror)을 포함할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 제1반사부(132)는 무력화 펄스 조사부(110)로부터 조사된 레이저를 투과하고 탐사 광 조사부(130)로부터 조사된 광을 반사하는 이색거울을 포함할 수 있다. 제2반사부(134)도 동일하게 이색거울을 포함할 수 있다.For example, the
다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 제1,2반사부들(132, 134)을 이용하여 광경로를 조절하므로, 바이러스 진단 장치(200)의 공간 효율을 향상시킬 수 있다. Since the
또한, 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 탐사 광 조사부(130)와 제1반사부(132) 사이에 배치되는 제1공진부(126) 및 제2반사부(134)와 제어부(140) 사이에 배치되는 제2공진부(127)를 포함할 수 있다. In addition, the
또는 제1반사부(132)와 제2반사부(134) 사이에 배치되어 컨테이너(120) 내부에서 펨토초 펄스와 제2광이 같은 경로를 따라 여러번 왕복할 수 있는 공진기(126, 127), 예를 들어 전술한 바와 같이 제1 해리엇 거울(Harriot mirror)과 제2 해리엇 거울을 포함할 수 있다. Alternatively, the
다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(200)는 제1,2광을 제1공진부(126)와 제2공진부(127) 사이에 공진하도록 하여, 컨테이너(120)에 공진횟수만큼 제1,2광을 통과시킬 수 있다. The
도 3은 도 2의 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치를 이용해서 바이러스를 진단하는 과정들을 설명한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating processes for diagnosing a virus using the virus diagnosis apparatus according to another embodiment of FIG. 2 .
제어부(140)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저를 조사하기 전후 검체를 통과한 제1,2광(135, 136)의 제1,2흡수 스펙트럼들을 비교하여 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단한다. As shown in FIG. 3 , the
도 3을 참조하면, 제어부(140)는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 컨테이너(120)가 검체를 수용한 상태에서, 컨테이너(120)를 통과한 제1광(135)의 제1흡수 스펙트럼을 분석한다. Referring to FIG. 3 , as shown in FIG. 3A , the
제1광(135)은 탐사 광 조사부(130)와 제1반사부(132) 사이에 배치되는 제1공진부(126) 및 제2반사부(134)와 제어부(140) 사이에 배치되는 제2공진부(127) 사이에 공진한 후 제어부(140)에 도달한다. The
제어부(140)는, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 컨테이너(120)가 검체를 수용하고 레이저가 무력화 펄스 조사부(110)로부터 컨테이너(120)의 검체를 향해 조사된 상태에서, 컨테이너(120)를 통과한 제2광(136)의 제2흡수 스펙트럼을 분석할 수 있다.As shown in (B) of FIG. 3 , the
제2광(136)은 탐사 광 조사부(130)와 제1반사부(132) 사이에 배치되는 제1공진부(126) 및 제2반사부(134)와 제어부(140) 사이에 배치되는 제2공진부(127) 사이에 공진한 후 제어부(140)에 도달한다.The
도 4는 도 2의 무력화 펄스 조사부에서 조사한 광에 의해 타겟 바이러스의 인지질 또는 단백질이 변형되는 결과를 도시하고 있다.FIG. 4 shows the result of modification of the phospholipid or protein of the target virus by the light irradiated by the neutralizing pulse irradiation unit of FIG. 2 .
도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 최근 유행하는 신종 코로나 바이러스 감염증-19(COVID-19)의 원인인 사스-코로나바이러스-2는 인지질로 감싸인 상태에서, 단백질들(일명 스파이크 단백질)이 인지질에 붙어 있다. As shown in (A) of Figure 4, SARS-coronavirus-2, which is the cause of the recently popular novel coronavirus infection-19 (COVID-19), is wrapped in phospholipids, and proteins (aka spike proteins) attached to this phospholipid.
도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 사스-코로나바이러스-2에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저가 무력화 펄스 조사부(110)로부터 컨테이너(120)의 검체를 향해 조사된 경우, 예를 들어 사스-코로나바이러스-2의 인지질이나 단백질들에 포함된 하이드로 결합등에 영향을 주어 결과적으로 사스-코로나바이러스-2의 인지질이나 단백질들이 변형하게 된다. As shown in FIG. 4B, when a laser having a continuous pulse specific for SARS-coronavirus-2 is irradiated from the neutralizing
만약, 검체에 사스-코로나바이러스-2에 포함되지 않았다면 사스-코로나바이러스-2에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저가 무력화 펄스 조사부(110)로부터 컨테이너(120)의 검체를 향해 조사된 경우 레이저를 조사하기 전후 검체를 통과한 제1,2광(135, 136)의 제1,2 분광학적, 또는 광학적 특성은 동일하게 된다. If the sample is not included in SARS-coronavirus-2, when a laser having a continuous pulse specific for SARS-coronavirus-2 is irradiated from the neutralizing
도 3 및 도 4의 (A)와 (B)에 도시한 바와 같이 레이저를 조사하기 전후 검체를 통과한 제1,2광(135, 136)의 제1,2 분광학적, 또는 광학적 특성은 사스-코로나바이러스-2의 인지질이나 단백질들의 변형에 따라 서로 다를 수 밖에 없다. 따라서, 제어부(140)는, 제1,2광(135, 136)의 제1,2 광학적 특성을 비교하여 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단한다. As shown in FIGS. 3 and 4 (A) and (B), the first and second spectroscopic or optical characteristics of the first and
종합하면, 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치들(100, 200)은 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저로 타겟 바이러스의 구조를 변형시킨 후, 레이저 조사 전과 레이저 조사 후의 분광학적, 또는 광학적 특성변화로 바이러스를 검출할 수 있다. In summary, the
이상, 도 1 내지 도 4를 참조하여 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치(100, 200)을 설명하였다. 이하, 간섭계, 예를 들어 I/Q-간섭계를 이용하여 탐사광의 진폭과 위상의 변화 등 분광학적 및 광학적 특성의 변화를 측정하므로 검체에 포함된 바이러스를 진단하는 민감도와 특이도를 향상시킬 수 있는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치들을 상세히 설명한다. The
도 5는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.5 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하고, 이 레이저가 조사된 검체에 광을 통과하여 흡수 스펙트럼에 따른 분광학적 특성 변화를 이용하여 바이러스 존재여부를 진단한다. Referring to FIG. 5 , the
또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 무력화 펄스 조사부(310), 컨테이너(320), 탐사 광 조사부(330), 빔 스플리터(332), 간섭계(338), 제어부(340)를 포함한다.The
무력화 펄스 조사부(310), 컨테이너(320) 및 탐사 광 조사부(330)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 무력화 펄스 조사부(110), 컨테이너(120) 및 탐사 광 조사부(130)와 실질적으로 동일할 수 있다. The neutralizing
특히 무력화 펄스 조사부(310)는 광증폭기(optical amplifier)를 포함하며, 광증폭기를 이용하여 타겟 바이러스에 특이적인 펄스의 출력을 증폭시킬 수 광 파라메트릭 발진기(parametric oscillator) 등을 이용하여 레이저의 중간 파장(center wavelength)을 바이러스에 대한 특이 파장으로 조절할 수 있다. 무력화 펄스 조사부(310)은 증폭기를 이용하여 이 펄스의 출력을 증폭시켜 펄스의 출력을 높일 수 있다.In particular, the neutralizing
빔 스플리터(332)는 탐사 광 조사부(330)에서 조사된 광을 컨테이너(320)로 향하는 탐사광(probe light, 339a)과 컨테이너(320)를 통과하지 않는 기준광(reference light, 339b)으로 분리한다.The
간섭계(338)는 컨테이너(320)를 통과한 탐사광(339a)과 컨테이너(320)를 통과하지 않은 기준광(339b)을 간섭시킨다. The
제어부(340)는 탐사광(339a)과 기준광(339b)의 간섭된 결과에 따라 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단한다. The
또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 빔 스플리터(332)에서 분리된 탐사광(339a)을 반사하여 컨테이너(320)로 유도하는 제1반사부(336) 및 빔 스플리터(332)에서 분리된 기준광(339b)을 간섭계(338)로 유도하는 제2반사부(334)를 추가로 포함할 수 있다. In the
도 5를 참조하여 설명한 또다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 간섭계, 예를 들어 I/Q-간섭계를 이용하여 탐사광의 진폭과 위상의 변화 등 분광학적 및 광학적 특성의 변화를 측정하므로 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바이러스 진단 장치들(100, 200)보다검체에 포함된 바이러스를 진단하는 민감도를 향상시키고 특이도를 향상시킬 수 있다.The
도 6은 도 5의 제어부의 블록도이다.6 is a block diagram of the control unit of FIG. 5 .
도 6을 참조하면, 제어부(340)는 탐사광(339a)와 기준광(339b)의 제1,2간섭신호들을 전처리하는 전처리부(343)와, 전처리된 제1,2간섭신호들을 비교하여 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 분석부(344), 분석부(344)의 진단 결과를 출력하는 출력부(346)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the
분석부(344)는 인공지능 기술을 활용하여 전처리된 제1,2간섭신호들을 비교하여 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단한다.The
도 7은 도 5의 탐사광과 기준광의 간섭 결과를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating an interference result between the probe light and the reference light of FIG. 5 .
도 7을 참조하면, 탐사 광 조사부(330)에서 조사한 하나의 광은 빔 스플리터(332)에서 탐사광(339a)과 기준광(339b)으로 분리된다. 탐사광(339a)은 제1반사부(336)에서 반사되어 컨테이너(320)의 검체를 향해 조사되어 최종적으로 간섭계(338)에 도달한다. 기준광(339b)은 제2반사부(334)에서 반사되어 컨테이너(320)의 검체를 통과하지 않고 또 다른 빔 스플리터와 광검출기로 구성된 간섭계(338)에 도달하며 여기서 탐사광과 기준광의 간섭 신호를 검출할 수 있다. Referring to FIG. 7 , one light irradiated by the probe
간섭신호의 두 극단적인 경우는 도 7의 (A)와 같이 간섭하는 탐사광(339a)과 기준광(339b)의 위상이 서로 같아 간섭된 신호의 크기가 최대가 되는 증강간섭과 도 7의 (B)와 같이 위상이 예를 들어, 180도 만큼 엇갈려 간섭된 신호의 크기가 최소가 되는 소멸간섭이며 탐사광(339a)과 기준광(339b) 사이의 위상차이에 따라 간섭 신호는 최대값과 최소값의 사이 값을 갖는다. The two extreme cases of the interference signal are augmented interference in which the magnitude of the interference signal is maximized as the phases of the interfering
따라서 간섭신호의 크기를 측정하여 탐사광(339a)과 기준광(339b) 사이의 위상 차이를 측정할 수 있다. 탐사광(339a)과 기준광(339b) 사이의 위상 차이는 각각이 투과한 매질의 광학적인 특성인 굴절률에 의해서 주어진다. 따라서 간섭신호를 측정함으로써 각각이 투과한 매질 사이의 굴절률 차이에 대한 정보를 알 수 있다. Accordingly, the phase difference between the
한편 탐사광(339a)의 크기 변화에 의해서도 간섭신호의 크기가 변할 수 있는데 컨테이너(320)를 투과한 탐사광(339a)의 크기는 검체의 또다른 특성중의 하나인 흡수율(absorption coefficient) 변화에 의해서 주어진다. 즉, 무력화 펄스(310a)에 의하여 바이러스가 무력화됨에 따라 굴절률이나 흡수율이 변하게 되는 경우 그 변화를 간섭계(338)를 이용하여 매우 높은 민감도로 측정할 수 있다.On the other hand, the size of the interference signal can be changed even by the size change of the
그러나 전술한 바와 같이 무력화 펄스(310a)에 의해서 바이러스의 화학적인 구조가 변하고 이에 따라 검체의 굴절률과 흡수율이 동시에 변할 경우 그 변화가 굴절률 변화에 따른 탐사광(339a)의 위상변화에 의한 것인지 흡수율 변화에 의한 탐사광(339b)의 진폭 변화에 의한 것인지 구분할 수가 없다.However, as described above, when the chemical structure of the virus is changed by the
I/Q-간섭계는 탐사광의 위상변화와 세기변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 간섭계이기 때문에 이를 사용할 경우 탐사광(339a)에 유도된 위상 변화, 즉 검체의 굴절률 변화와 탐사광(339a)에 유도된 진폭 변화, 즉 검체의 흡수율 변화를 동시에 구분하여 측정함으로써 무력화 펄스(310a)에 의해 화학적인 구조가 변한 바이러스로 인해 검체에 일어난 굴절률과 흡수율 변화를 동시에 측정할 수 있다. 따라서, I/Q-간섭계를 적용할 경우 바이러스에 관한 좀 더 상세한 정보를 얻을 수 있다.Since the I/Q-interferometer is an interferometer that can separate and measure the phase change and the intensity change of the probe light at the same time, the phase change induced by the
무력화 펄스 조사부(110)는 타겟 바이러스에 특이적인 특정 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사한다. 무력화 펄스 조사부(110)는 타겟 바이러스에 특이적인 단일 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사할 수도 있고, 타겟 바이러스에 특이적인 여러 파장의 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사할 수도 있다.The neutralizing
타겟 바이러스에만 선택적이고 특이적인 무력화 펄스(310a)를 검체에 조사했기 때문에, 검체에 타겟 바이러스가 존재하지 않는다면 무력화 펄스(310a) 조사 이전의 간섭신호인 제 1 간섭신호와 무력화 펄스(310a)를 조사하는 동안에 측정하는 제 2 간섭신호, 그리고 무력화 펄스(310a) 이후에 측정하는 제 3 간섭신호에 변화가 일어나지 않는다. Since the
반면에, 검체에 타겟 바이러스가 존재하면, 전술한 제 1 간섭신호로부터 바이러스 무력화 이전 검체의 광학적 특성, 제 2 간섭신호로부터 바이러스의 무력화가 일어나는 과정에서 검체의 광학적 특성의 동적인 변화, 그리고 제 3 간섭신호로부터 바이러스 무력화가 일어난 이후 검체에 일어난 광학적인 변화를 측정할 수 있다. On the other hand, if the target virus is present in the sample, the optical properties of the sample before virus neutralization from the above-described first interference signal, the dynamic change of the optical properties of the sample in the process of neutralization of the virus from the second interference signal, and the third It is possible to measure the optical change that occurred in the sample after virus neutralization occurred from the interference signal.
따라서 무력화 펄스 조건에 따른 검체의 광학적인 특성 변화를 측정하고 무력화 펄스 조건에 탐사광(339a)과 기준광(339b)의 간섭 결과로 도 7의 (A) 또는 (B)와 다른 간섭 결과를 나타낼 수 있다. 즉, 분석부(344)는 검체에 레이저를 조사하고 간섭계를 활용해 두개의 경로의 파들을 간섭시킨 결과의 위상 및/또는 진폭의 변화를 확인하여 타겟 바이러스를 검출할 수 있다. Therefore, it is possible to measure the change in the optical properties of the specimen according to the neutralization pulse condition, and show an interference result different from that of (A) or (B) in FIG. 7 as a result of the interference between the
전술한 바와 같이, 분석부(344)는 바이러스에 대해 특이적인 단일 파장 레이저 펄스 또는 두 개이상의 다른 파장을 갖고 서로 출력이 동기 된 다파장 레이저 펄스를 조사하고, 무력화 조건(펄스 에너지 및 폭, 파장 등)에 따라 다르게 나타나는 특정 바이러스의 분광학적 특성 및 이의 무력화로 인한 분광학적 특성 변화에 의한 간섭신호 변화를 체계적으로 측정한 다양한 데이터를 제공한다.As described above, the
다시 도 5를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(310)는 수신부(350)을 추가로 포함할 수도 있다.Referring back to FIG. 5 , the
수신부(350)는 검체를 투과한 무력화 펄스(310b)를 수신하거나, 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스(310c)를 수신하거나, 양 펄스들(310b, 310c)를 수신한다. 수신부(350)는 검체를 투과한 무력화 펄스(310b)를 수신하는 구성요소(예: 상관기(correlator))와 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스(310c)를 수신하는 구성요소(예: 산란광 수신장치)를 각각 포함할 수도 있다.The
도 8은 도 5의 제어부의 다른 예의 블록도이다.8 is a block diagram of another example of the control unit of FIG. 5 .
제어부(340)는 제 1 제어부(340a)와 제 2 제어부(340b)로 구분될 수 있다. 제 1 제어부(340a)는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 간섭신호를 처리하고 제 2 제어부(340b)는 레이저 펄스에 의한 변화를 측정할 수도 있다.The
제1제어부(340a)는 전술한 바와 같이 간섭계(338)와 전기적으로 연결되어 있다. 제1제어부(340a)는 도 6을 참조하여 설명한 제어부(340)와 실질적으로 동일한 제1전처리부(343a)와 제1분석부(344a), 제2출력부(346a)를 포함한다.The
제2제어부(340b)는 수신부(350)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 제어부(340b)는, 수신부(350)에서 수신한, 검체를 투과한 무력화 펄스(310b)와 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스(310c)를 전처리하는 제2전처리부(343b)와, 전처리된 펄스들을 비교하는 제2분석부(344b), 제2분석부(344b)의 분석 결과를 출력하는 제2출력부(346b)를 포함할 수 있다.The
검체에 타겟 바이러스가 존재하지 않으면 전술한 바이러스에 대한 특이적인 레이저 펄스와 바이러스 사이에 상호작용이 없으므로 검체를 투과한 레이저 펄스의 폭과 에너지 등에 특이한 변화가 없으며 검체로부터 산란된 빛에서도 바이러스와의 특이적인 상호작용에 의해 유도되는 변화가 없다. If the target virus is not present in the sample, there is no interaction between the virus and the specific laser pulse for the virus, so there is no specific change in the width and energy of the laser pulse passing through the sample. There is no change induced by negative interactions.
제2제어부(340b)의 분석부(344b)는 무력화 펄스 조사부(310)에서 조사한 레이저 펄스(310a)와 검체를 투과한 레이저 펄스(310b)를 비교한다. 제2제어부(340b)의 출력부(346b)는 검체를 투과한 레이저 펄스의 폭과 에너지 등에 특이한 변화가 없음을 확인하면 검체에 타겟 바이러스가 존재하지 않는 것으로 비교 결과를 출력한다. The
한편, 검체에 바이러스가 존재하면 무력화 펄스와의 특이적인 상호작용에 의해 검체를 투과한 무력화 펄스의 폭과 에너지 등에 고유한 변화가 유도되며, 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스도 이들 사이의 특이적인 상호작용에 의한 영향으로 선형 및 비선형 광학적인 변화가 유도된다. On the other hand, if a virus is present in the sample, a unique change in the width and energy of the neutralization pulse that has passed through the specimen is induced by the specific interaction with the neutralization pulse, and the neutralization pulse scattered from the virus also has a specific interaction between them. Linear and non-linear optical changes are induced under the influence of
따라서 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 수신부(350)와 제 2 제어부(340b)를 통해 검체로부터 산란된 빛의 선형 및 비선형 분광학적 특성 및 이의 시간에 따른 변화를 측정하고, 검체를 투과한 무력화 레이저 펄스의 폭과 에너지의 변화를 측정함으로써 무력화 펄스와 특이적인 상호작용을 하는 바이러스에 대한 많은 정보를 알 수 있다.Therefore, the
또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 검사자로부터 채취한 검체에 대하여 기존의 전자 코 등을 이용하여 검체에 포함된 휘발성 유기 성분(volatile organic component)에 대한 기본적인 데이터를 확보하고, 레이저 펄스의 전력, 파장 등 다양한 조건 아래에서 측정된 제1제어부(340a)와 제2제어부(340b)의 전 처리 신호들에 대한 빅 데이터 분석을 바탕으로 타겟 바이러스의 존재여부를 진단한다. The
또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(300)는 무력화 펄스 조사 전, 동안, 그리고 후의 간섭 신호들의 변화, 무력화 펄스의 폭과 에너지 변화, 산란된 무력화 펄스의 통계적 특성, 선형 및 비산형 분광학적 변화, 전자 코 등 기존의 센서 등을 이용해 수집한 빅 데이터를 인공지능을 이용해 분석함으로써 타겟 바이러스의 존재 여부를 확인할 수 있다. The
이상, 간섭계, 예를 들어 I/Q-간섭계를 이용하여 탐사광의 진폭과 위상의 변화 등 분광학적 및 광학적 특성의 변화를 측정하므로 검체에 포함된 바이러스를 진단하는 민감도와 특이도를 향상시킬 수 있는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치들을 상세히 설명하였다.By measuring changes in spectroscopic and optical properties such as changes in amplitude and phase of probe light using an interferometer, for example, an I/Q-interferometer, the sensitivity and specificity for diagnosing viruses in a sample can be improved. Virus diagnosis apparatuses according to another embodiment have been described in detail.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치의 블럭도이다.9 is a block diagram of a virus diagnosis apparatus according to another embodiment.
도 9를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(400)는 타겟 바이러스에 특이적인 연속된 펄스를 갖는 레이저를 조사하는 무력화 펄스 조사부(410), 검체를 수용할 수 있고 무력화 펄스 조사부(410)에서 조사된 펄스의 조사경로 상에 위치하는 컨테이너(420), 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing; WDM) 기술을 적용하여 두 개 이상의 파장을 갖는 다 파장(multi-wavelength) 탐사 광을 생성하고 컨테이너(420)를 향해 탐사 광을 조사하는 다 파장 탐사 광 조사부(430), 다 파장 탐사 광 조사부(430)에서 조사된 다 파장 광을 컨테이너(420)로 향하는 탐사광(439a)과 컨테이너(420)를 통과하지 않는 기준광(439b)으로 분리하는 빔 스플리터(432), 컨테이너(420)를 통과한 탐사광과 컨테이너(420)를 통과하지 않은 기준광을 간섭시키는 간섭계(338), 간섭된 다 파장 탐사광(439a)과 기준광(439b)을 다시 파장별로 역 다중(demultiplexing)시키는 역다중부(441), 및 탐사광(439a)과 기준광(439b)의 파장별로 간섭된 결과에 따라 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제어부(440)를 포함한다.Referring to FIG. 9 , a
무력화 펄스 조사부(410), 컨테이너(420), 빔 스플리터(432), 간섭계(438), 제어부(440)는 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한 무력화 펄스 조사부(310), 컨테이너(320), 빔 스플리터(332), 간섭계(338), 제어부(340)와 실질적으로 동일할 수 있다.The incapacitating
예를 들어, 무력화 펄스 조사부(410)는 광증폭기(optical amplifier)를 포함하며, 상기 광증폭기를 이용하여 상기 타겟 바이러스에 특이적인 펄스의 출력을 증폭시킬 수 있으며, 또한 파라메트릭 진동자 등을 사용하여 중간 파장을 바꿔줄 수도 있다. For example, the neutralization
탐사광(339a)과 무력화 레이저 펄스는 검체내에서 같은 경로를 따라 진행하도록 정렬시킬 수 있다.The
전술한 바와 같이, 간섭계(338)는 탐지하는 광에 유도된 위상변화와 진폭변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 I/Q-간섭계일 수 있다. As described above, the
다 파장 탐사 광 조사부(430)는 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing; WDM) 기술을 적용하여 두 개 이상의 파장을 갖는 다 파장(multi-wavelength) 탐사 광을 생성하고 컨테이너(420)를 향해 탐사 광을 조사한다.The multi-wavelength probe
역다중부(442)는 간섭계(438)에서 간섭된 다 파장 탐사광과 기준광을 다시 파장별로 역 다중(demultiplexing)시킨다.The
제어부(440)는 역다중부(441)에 의해 역다중화된 탐사광(439a) 및 기준광(439b)의 간섭신호들을 전처리하는 전처리부(443)와, 인공지능 기술을 활용하여 전처리된 간섭신호들을 비교하여 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 분석부(444), 분석부(444)의 진단 결과를 출력하는 출력부(446)를 포함할 수 있다.The
또 다른 실시예에 따른 바이러스 진단 장치(400)는 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing; WDM) 기술을 적용하여 다 파장 광원을 적용하여 파장에 따른 광학적인 변화를 측정함으로써 특이도(specificity)를 높일 수 있다. The
본 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치들(100, 200, 300, 400)은, 타겟 바이러스를 진단하는 진단 시간이 짧은 효과가 있다. The
본 실시예들에 따른 바이러스 진단 장치들(100, 200, 300, 400)은, 전문 진단 기관 또는 병원 이외의 검체 체취 현장에서 즉시 바이러스를 진단할 수 있는 효과가 있다. The
전술한 제어부(140, 340, 440)에서 전 처리부(예: 342)는 간섭계로부터 출력되는 간섭된 광신호들을 전기신호로 변환지키는 광-전 변환(opto-electronic conversion) 장치, 그리고 전기신호에 대한 각종 증폭기, 디지털 신호로 변환시키기 위한 A/D 변환기 등으로 구성된다.In the
전술한 제어부(140, 340, 440)에서 분석부는, 프로세서, 메모리, 사용자 입력장치, 프레젠테이션 장치 중 적어도 일부를 포함하는 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있다. 메모리는, 프로세서에 의해 실행되면 특정 태스크를 수행할 있도록 코딩되어 있는 컴퓨터-판독가능 소프트웨어, 애플리케이션, 프로그램 모듈, 루틴, 인스트럭션(instructions), 및/또는 데이터 등을 저장하는 매체이다. 프로세서는 메모리에 저장되어 있는 컴퓨터-판독가능 소프트웨어, 애플리케이션, 프로그램 모듈, 루틴, 인스트럭션, 및/또는 데이터 등을 판독하여 실행할 수 있다. 사용자 입력장치는 사용자로 하여금 프로세서에게 특정 태스크를 실행하도록 하는 명령을 입력하거나 특정 태스크의 실행에 필요한 데이터를 입력하도록 하는 수단일 수 있다. 사용자 입력장치는 물리적인 또는 가상적인 키보드나 키패드, 키버튼, 마우스, 조이스틱, 트랙볼, 터치-민감형 입력수단, 또는 마이크로폰 등을 포함할 수 있다. 프레젠테이션 장치는 디스플레이, 프린터, 스피커, 또는 진동장치 등을 포함할 수 있다.In the
컴퓨팅 장치는 스마트폰, 태블릿, 랩탑, 데스크탑, 서버, 클라이언트 등의 다양한 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는 하나의 단일한 스탠드-얼론 장치일 수도 있고, 통신망을 통해 서로 협력하는 다수의 컴퓨팅 장치들로 이루어진 분산형 환경에서 동작하는 다수의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.Computing devices may include various devices such as smartphones, tablets, laptops, desktops, servers, clients, and the like. The computing device may be a single stand-alone device, or may include a plurality of computing devices operating in a distributed environment comprising a plurality of computing devices cooperating with each other through a communication network.
전술한 제어부(140, 340, 440)는, 프로세서를 구비하고, 또한 프로세서에 의해 실행되면 딥 러닝 모델을 활용한 바이러스 진단을 수행할 수 있도록 코딩된 컴퓨터 판독가능 소프트웨어, 애플리케이션, 프로그램 모듈, 루틴, 인스트럭션, 및/또는 데이터 구조 등을 저장한 메모리를 구비하는 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있다.The aforementioned control unit (140, 340, 440) is provided with a processor, and when executed by the processor, computer readable software, application, program module, routine, coded to perform virus diagnosis using a deep learning model, It may be executed by a computing device having a memory storing instructions, and/or data structures, and the like.
상술한 본 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.The above-described embodiments may be implemented through various means. For example, the present embodiments may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 실시예들에 따른 딥 러닝 모델을 활용한 영상 진단 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러 또는 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of hardware implementation, the image diagnosis method using the deep learning model according to the present embodiments may include one or more ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (Digital Signal Processors), DSPDs (Digital Signal Processing Devices), It may be implemented by Programmable Logic Devices (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers or microprocessors, and the like.
예를 들어 전술한 제어부(140, 340, 440)는, 심층 신경망의 뉴런(neuron)과 시냅스(synapse)가 반도체 소자들로 구현된 인공지능 반도체 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 이때 반도체 소자는 현재 사용하는 반도체 소자들, 예를 들어 SRAM이나 DRAM, NAND 등일 수도 있고, 차세대 반도체 소자들, RRAM이나 STT MRAM, PRAM 등일 수도 있고, 이들의 조합일 수도 있다.For example, the
전술한 제어부(140, 340, 440)를 인공지능 반도체 장치를 이용하여 구현할 때, 딥 러닝 모델을 소프트웨어로 학습한 결과(가중치)를 어레이로 배치된 시냅스 모방소자에 전사하거나 인공지능 반도체 장치에서 학습을 진행할 수도 있다.When the above-described
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 전술한 제어부(140, 340)는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 장치, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the above-described
또한, 위에서 설명한 "시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", 또는 "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며, 구성 요소들은 하나의 장치(예: 시스템, 컴퓨팅 디바이스 등)에 위치하거나 둘 이상의 장치에 분산되어 위치할 수 있다.Also, as described above, terms such as "system", "processor", "controller", "component", "module", "interface", "model", or "unit" generally refer to computer-related entities hardware, hardware and software. may mean a combination of, software, or running software. For example, the aforementioned components may be, but are not limited to, a process run by a processor, a processor, a controller, a controlling processor, an object, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a controller or processor and a controller or processor can be a component. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and the components may be located on one device (eg, a system, computing device, etc.) or distributed across two or more devices.
한편, 또 다른 실시예는 전술한 방법을 수행하는, 컴퓨터 기록매체에 저장되는 컴퓨터 프로그램을 제공한다. 또한 또 다른 실시예는 전술한 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다. Meanwhile, another embodiment provides a computer program stored in a computer recording medium for performing the above-described method. Another embodiment also provides a computer-readable recording medium in which a program for realizing the above-described method is recorded.
기록매체에 기록된 프로그램은 컴퓨터에서 읽히어 설치되고 실행됨으로써 전술한 단계들을 실행할 수 있다.The program recorded on the recording medium can be read by a computer, installed, and executed to execute the above-described steps.
이와 같이, 컴퓨터가 기록매체에 기록된 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 기능들을 실행시키기 위하여, 전술한 프로그램은 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 컴퓨터의 장치 인터페이스(Interface)를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다.In this way, in order for the computer to read the program recorded on the recording medium and execute the functions implemented as the program, the above-described program is C, C++ that the computer's processor (CPU) can read through the computer's device interface (Interface). , JAVA, may include code coded in a computer language such as machine language.
이러한 코드는 전술한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Function Code)를 포함할 수 있고, 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수도 있다.Such code may include a function code related to a function defining the above-mentioned functions, etc., and may include an execution procedure related control code necessary for the processor of the computer to execute the above-mentioned functions according to a predetermined procedure.
또한, 이러한 코드는 전술한 기능들을 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조 되어야 하는지에 대한 메모리 참조 관련 코드를 더 포함할 수 있다.In addition, this code may further include additional information necessary for the processor of the computer to execute the above functions or code related to memory reference for which location (address address) in the internal or external memory of the computer should be referenced. .
또한, 컴퓨터의 프로세서가 전술한 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 컴퓨터의 프로세서가 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야만 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수도 있다.In addition, when the processor of the computer needs to communicate with any other computer or server located remotely in order to execute the functions described above, the code can be executed by the processor of the computer using the communication module of the computer. It may further include a communication-related code for how to communicate with other computers or servers, and what information or media to transmit and receive during communication.
이상에서 전술한 바와 같은 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽힐 수 있는 기록매체는, 일 예로, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 미디어 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함할 수 있다.The computer-readable recording medium in which the program as described above is recorded is, for example, ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical media storage device, etc., and also carrier wave (eg, , transmission over the Internet) may be implemented in the form of.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a computer system connected through a network, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.
그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램과 이와 관련된 코드 및 코드 세그먼트 등은, 기록매체를 읽어서 프로그램을 실행시키는 컴퓨터의 시스템 환경 등을 고려하여, 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론되거나 변경될 수도 있다.And, in consideration of the system environment of a computer that reads a recording medium and executes a program by reading a recording medium, a functional program and related codes and code segments for implementing the present invention, programmers in the technical field to which the present invention belongs may be easily inferred or changed by
전술한 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The above-described method may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as an application or program module executed by a computer. Computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. Also, computer-readable media may include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
전술한 방법은, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있다)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기에 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.The above-described method may be executed by an application basically installed in the terminal (which may include a program included in a platform or operating system basically installed in the terminal), and the user may use an application store server, an application, or a service related to the corresponding service. It may be executed by an application (ie, a program) installed directly on the master terminal through an application providing server such as a web server. In this sense, the above-described method may be implemented as an application (ie, program) that is basically installed in a terminal or directly installed by a user, and may be recorded in a computer-readable recording medium such as a terminal.
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.The above description of the present invention is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 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.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (13)
검체를 수용할 수 있고, 상기 무력화 펄스 조사부에서 조사된 상기 레이저의 조사경로 상에 위치하는 컨테이너;
상기 컨테이너를 향해 광을 조사하는 탐사 광 조사부;
상기 탐사 광 조사부에서 조사된 광을 상기 컨테이너로 향하는 탐사광과 상기 컨테이너를 통과하지 않는 기준광으로 분리하는 빔 스플리터;
상기 컨테이너를 통과한 상기 탐사광과 상기 컨테이너를 통과하지 않은 상기 기준광을 간섭시키는 간섭계; 및
상기 탐사광과 상기 기준광의 간섭된 결과에 따라 상기 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제어부를 포함하는 바이러스 진단 장치.
A neutralizing pulse irradiation unit irradiating a laser having a continuous pulse specific to the target virus;
a container capable of accommodating a sample and positioned on the irradiation path of the laser irradiated from the neutralizing pulse irradiation unit;
an exploration light irradiation unit for irradiating light toward the container;
a beam splitter for splitting the light irradiated from the probe light irradiator into probe light directed to the container and reference light that does not pass through the container;
an interferometer for interfering the probe light passing through the container and the reference light not passing through the container; and
and a control unit for diagnosing the presence or absence of a target virus in the sample according to a result of interference between the probe light and the reference light.
상기 빔 스플리터에서 분리된 상기 탐사광을 반사하여 상기 컨테이너로 유도하는 제1반사부; 및 상기 빔 스플리터에서 분리된 상기 기준광을 상기 간섭계로 유도하는 제2반사부를 추가로 포함하는 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
a first reflector reflecting the probe light separated from the beam splitter and guiding it to the container; and a second reflector for guiding the reference light separated from the beam splitter to the interferometer.
상기 간섭계는 탐지하는 광에 유도된 위상변화와 진폭변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 I/Q-간섭계인 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
The interferometer is an I/Q-interferometer that can measure the phase change and the amplitude change induced by the detected light at the same time.
상기 검체는 호기 가스인 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
The virus diagnosis device wherein the sample is exhaled gas.
상기 무력화 펄스 조사부는 광증폭기(optical amplifier)를 포함하며, 상기 광증폭기를 이용하여 상기 타겟 바이러스에 특이적인 펄스의 출력을 증폭시키는 바이러스 진단장치.
According to claim 1,
The neutralizing pulse irradiation unit includes an optical amplifier, and a virus diagnosis apparatus for amplifying an output of a pulse specific to the target virus by using the optical amplifier.
상기 무력화 펄스 조사부는 광 파라메트릭 증폭기 (optical parametric amplifier)를 포함하며, 상기 광 파라메트릭 증폭기를 이용하여 상기 무력화 펄스의 중간 파장을 바이러스에 특이적으로 변환시켜 출력하는 바이러스 진단장치.
According to claim 1,
The neutralizing pulse irradiation unit includes an optical parametric amplifier, and a virus diagnosis apparatus for specifically converting an intermediate wavelength of the neutralizing pulse to a virus and outputting the neutralizing pulse using the optical parametric amplifier.
상기 제어부는 상기 탐사광과 상기 기준광의 제1,2간섭신호들을 전처리하는 전처리부와, 상기 전처리된 상기 제1,2간섭신호들을 비교하여 상기 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 분석부, 상기 분석부의 진단 결과를 출력하는 출력부를 포함하는 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
The control unit includes a pre-processing unit for pre-processing the first and second interference signals of the probe light and the reference light, and an analysis unit for diagnosing the presence of a target virus in the sample by comparing the pre-processed first and second interference signals; and an output unit for outputting a diagnosis result of the analysis unit.
상기 분석부는 인공지능 기술을 활용하여 상기 전처리된 상기 제1,2간섭신호들을 비교하여 상기 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 바이러스 진단 장치.
8. The method of claim 7,
The analysis unit is a virus diagnosis apparatus for diagnosing the presence of a target virus in the sample by comparing the preprocessed first and second interference signals using artificial intelligence technology.
상기 검체를 투과한 무력화 펄스를 수신하거나, 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스를 수신하는 수신부를 추가로 포함하고,
상기 제어부는 상기 간섭계와 전기적으로 연결된 제1제어부와 상기 수신부와 전기적으로 연결된 제2제어부를 포함하고,
상기 제1제어부는, 상기 탐사광과 상기 기준광의 제1,2간섭신호들을 전처리하는 제1전처리부와, 상기 전처리된 상기 제1,2간섭신호들을 비교하여 상기 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제1분석부, 상기 제1분석부의 진단 결과를 출력하는 제1출력부를 포함하고,
상기 제2제어부는 상기 수신부에서 수신한, 검체를 투과한 무력화 펄스 또는 와 바이러스로부터 산란된 무력화 펄스를 전처리하는 제2전처리부와, 전처리된 펄스들을 비교하는 제2분석부, 상기 제2분석부의 분석 결과를 출력하는 제2출력부를 포함하는 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
Further comprising a receiver for receiving the neutralization pulse that has passed through the sample, or for receiving the neutralization pulse scattered from the virus,
The control unit includes a first control unit electrically connected to the interferometer and a second control unit electrically connected to the receiving unit,
The first control unit includes a first preprocessing unit that pre-processes the first and second interference signals of the probe light and the reference light, and compares the pre-processed first and second interference signals to determine whether a target virus is present in the sample a first analysis unit for diagnosing, and a first output unit for outputting a diagnosis result of the first analysis unit;
The second control unit includes a second preprocessing unit for preprocessing the neutralization pulses that have passed through the specimen or the neutralization pulses scattered from the virus and received by the receiving unit, a second analysis unit that compares the preprocessed pulses, and the second analysis unit Virus diagnosis apparatus including a second output unit for outputting an analysis result.
상기 컨테이너와 공간적으로 연결된 연결된 호기 가스 흡입구 또는 상기 컨테이너 내부에 호기 가스를 감지하는 감지하는 센서를 추가로 포함하고,
상기 제어부는, 바이러스 진단시 상기 센서 또는 장치에서 감지한 호기 가스의 종류나 온도, 압력, 기체 성분들의 분석 결과를 추가로 활용하는 바이러스 진단 장치.
According to claim 1,
Further comprising an exhaled gas inlet connected spatially with the container or a sensor for detecting exhaled gas inside the container,
The control unit further utilizes the analysis result of the type, temperature, pressure, and gas components of the exhaled gas detected by the sensor or device during virus diagnosis.
검체를 수용할 수 있고 상기 무력화 펄스 조사부에서 조사된 펄스의 조사경로 상에 위치하는 컨테이너;
파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing; WDM) 기술을 적용하여 두 개 이상의 파장을 갖는 다 파장(multi-wavelength) 탐사 광을 생성하고 상기 컨테이너를 향해 탐사 광을 조사하는 다 파장 탐사 광 조사부;
상기 다 파장 탐사 광 조사부에서 조사된 다 파장 광을 상기 컨테이너로 향하는 탐사광과 상기 컨테이너를 통과하지 않는 기준광으로 분리하는 빔 스플리터;
상기 컨테이너를 통과한 탐사광과 상기 컨테이너를 통과하지 않은 기준광을 간섭시키는 간섭계;
간섭된 다 파장 탐사광과 기준광을 다시 파장별로 역 다중(demultiplexing)시키는 역다중부; 및
상기 탐사광과 상기 기준광의 파장별로 간섭된 결과에 따라 검체에 타겟 바이러스의 존재 여부를 진단하는 제어부를 포함하는 바이러스 진단 장치.
A neutralizing pulse irradiation unit irradiating a laser having a continuous pulse specific to the target virus;
a container capable of accommodating a specimen and positioned on the irradiation path of the pulse irradiated by the neutralizing pulse irradiation unit;
a multi-wavelength probe light irradiator for generating multi-wavelength probe light having two or more wavelengths by applying a wavelength division multiplexing (WDM) technology and irradiating the probe light toward the container;
a beam splitter for splitting the multi-wavelength light irradiated from the multi-wavelength probe light irradiator into probe light directed to the container and reference light that does not pass through the container;
an interferometer for interfering the probe light passing through the container and the reference light not passing through the container;
a demultiplexer for demultiplexing the interfered multi-wavelength probe light and the reference light again for each wavelength; and
and a control unit for diagnosing the presence of a target virus in a sample according to a result of interference for each wavelength of the probe light and the reference light.
상기 간섭계는 탐지하는 광에 유도된 위상변화와 진폭변화를 동시에 구분하여 측정할 수 있는 I/Q-간섭계인 바이러스 진단 장치.
12. The method of claim 11,
The interferometer is an I/Q-interferometer that can measure the phase change and the amplitude change induced by the detected light at the same time.
상기 무력화 펄스 조사부는 광증폭기(optical amplifier)를 포함하며, 상기 광증폭기를 이용하여 상기 타겟 바이러스에 특이적인 펄스의 출력을 증폭시키는 바이러스 진단장치.
12. The method of claim 11,
The neutralizing pulse irradiation unit includes an optical amplifier, and a virus diagnosis apparatus for amplifying an output of a pulse specific to the target virus by using the optical amplifier.
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