KR102305841B1 - Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same - Google Patents

Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102305841B1
KR102305841B1 KR1020210030885A KR20210030885A KR102305841B1 KR 102305841 B1 KR102305841 B1 KR 102305841B1 KR 1020210030885 A KR1020210030885 A KR 1020210030885A KR 20210030885 A KR20210030885 A KR 20210030885A KR 102305841 B1 KR102305841 B1 KR 102305841B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluorescence
microdroplets
optical signal
emitting
emitted
Prior art date
Application number
KR1020210030885A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김봉석
김병일
이지수
박찬민
임원래
강현우
김소영
백송이
최지현
이익재
박인근
Original Assignee
주식회사 바이오티엔에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 바이오티엔에스 filed Critical 주식회사 바이오티엔에스
Priority to KR1020210030885A priority Critical patent/KR102305841B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102305841B1 publication Critical patent/KR102305841B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/8483—Investigating reagent band
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911—Bacteria
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1481—Optical analysis of particle in droplet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6443—Fluorimetric titration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2333/00—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature
    • G01N2333/195—Assays involving biological materials from specific organisms or of a specific nature from bacteria

Abstract

The present invention provides a fluorescence detection method performed by a processor of a fluorescence detection apparatus. The method comprises steps of: acquiring an optical signal irradiated to microdroplets which are sequentially discharged and an optical signal emitted from the microdroplets according to a predetermined period; outputting whether the microdroplets emit fluorescence by inputting the obtained optical signal into a trained peak detection model to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence; and calculating a quantitative value of a gene in a sample according to whether the fluorescence is emitted. In the present invention, it is possible to distinguish a false positive peak through the peak detection model, so that the gene quantitative value can be measured more quickly and precisely.

Description

피크 검출 모델을 이용한 형광 검출 장치 및 이를 이용한 형광 검출 방법{FLUORESCENCE DETECTION DEVICE USING PEAK DETECTION MODEL AND FLUORESCENCE DETECTION METHOD USING THE SAME}Fluorescence detection apparatus using peak detection model and fluorescence detection method using same

본 발명은 피크 검출 모델을 이용한 형광 검출 장치 및 이를 이용한 형광 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fluorescence detection apparatus using a peak detection model and a fluorescence detection method using the same.

일반적으로 디지털 PCR(Polymerase Chain Reaction) 기술은 인간의 질병 중 슈퍼박테리아 또는 암 등과 같이 인간에게 치명적이면서 치사율이 높은 질병을 진단하기 위해 절대 정량의 분석을 필요로 하는 대표적인 유전자 검사법이다. In general, digital PCR (Polymerase Chain Reaction) technology is a representative genetic test method that requires absolute quantitative analysis in order to diagnose a disease that is fatal to humans and has a high fatality rate, such as super bacteria or cancer among human diseases.

이러한 디지털 PCR 기술은 기존의 시료를 나노리터 부피의 미세액적으로 나누고, 그 안에 들어있는 타겟 유전자의 형광 변화가 관찰되도록 함으로써, 민감도가 높고, 절대 정량 분석이 가능하며, 유전자 분석, 바이오 마커 개발, 및 유전자 염기 서열 분석 등에 있어 그 활용도가 높다. This digital PCR technology divides the existing sample into microdroplets of nanoliter volume and allows the fluorescence change of the target gene contained therein to be observed. , and gene sequencing, and the like, have high utility.

또한 개인마다 질병을 일으키는 타겟 유전자의 정량이 다 다르기 때문에 타겟 유전자의 정량을 파악하기 위한 노력이 증가하고 있으며, 이에 개인 맞춤형 치료를 위한 타겟 유전자의 절대 정량 분석 기술이 매우 중요해지고 있다. In addition, since the quantification of the target gene that causes disease is different for each individual, efforts to determine the quantification of the target gene are increasing, and thus, the absolute quantitative analysis technology of the target gene for personalized treatment is becoming very important.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The description underlying the invention has been prepared to facilitate understanding of the invention. It should not be construed as an admission that the matters described in the background technology of the invention exist as prior art.

종래 타겟 유전자를 빠르게 검사 및 분석할 수 있는 방법이 제시되었으나, 아직까지 단순 임계 값을 이용한 알고리즘/계산 방법만이 개발되었으며, 이러한 방법은 정밀하지 못하고, 그 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다. Conventionally, a method for rapidly examining and analyzing a target gene has been proposed, but only an algorithm/calculation method using a simple threshold value has been developed.

이에, 타겟 유전자의 정량을 정밀하고 정확하게 검사할 수 있는 새로운 방법이 요구된다. Accordingly, there is a need for a new method capable of precisely and accurately examining the quantification of a target gene.

그 결과, 본 발명의 발명자들은, 미세액적에 조사되는 광신호와 광신호에 대응되는 형광 광도를 기초로 유효 형광 피크 중에서 무효 형광 피크(false positive)를 구분할 수 있는 방법 및 이를 수행하는 장치를 개발하고자 하였다. As a result, the inventors of the present invention developed a method for distinguishing an invalid fluorescence peak from an effective fluorescence peak based on an optical signal irradiated to the microdroplets and a fluorescence intensity corresponding to the optical signal, and an apparatus for performing the same wanted to

특히, 본 발명의 발명자들은, 복수의 미세액적에 조사되는 광신호와 형광 광도의 패턴을 학습하여, 미세액적의 형광 방출 여부를 결정할 수 있는 방법 및 이를 수행하는 장치를 개발하기에 이르렀다. In particular, the inventors of the present invention have developed a method for determining whether or not to emit fluorescence of a microdroplet by learning a pattern of an optical signal and fluorescence intensity irradiated to a plurality of microdroplets, and an apparatus for performing the same.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 방법이 제공된다. 상기 방법은, 형광 검출 장치의 프로세서에 의해 수행되는 형광 검출 방법으로서, 순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하는 단계, 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델에 상기 획득된 광신호들을 입력하여 상기 미세액적의 형광 방출 여부를 출력하는 단계 및 상기 형광 방출 여부에 따라, 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계를 포함하도록 구성된다. In order to solve the above problems, a fluorescence detection method according to an embodiment of the present invention is provided. The method is a fluorescence detection method performed by a processor of a fluorescence detection device, comprising: acquiring an optical signal irradiated to sequentially discharged microdroplets and an optical signal emitted from the microdroplets according to a predetermined period; Whether the microdroplets emit fluorescence by inputting the obtained optical signals into a trained peak detection model to determine the number of microdroplets that emit fluorescence, the number of microdroplets that emit invalid fluorescence, and the number of microdroplets that do not emit fluorescence Outputting and according to whether the fluorescence is emitted, it is configured to include the step of calculating the quantitative value of the gene in the sample.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 계산하는 단계는, 상기 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수과 상기 무효 형광을 방출한 매세액적의 개수를 기초로 상기 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계일 수 있다.According to a feature of the present invention, the calculating step may be a step of calculating the quantitative value of the gene in the sample based on the number of microdroplets emitting the effective fluorescence and the number of each droplet emitting the invalid fluorescence. .

본 발명의 다른 특징에 따르면, 기 설정된 형광 광도 이상의 연속적인 3개의 광신호를 검출하되, 첫번째 및 세번째로 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도보다 낮은 연속적인 광신호를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, three consecutive optical signals having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity are detected, wherein the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal. It may further include the step of detecting.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 검출된 광신호에 대응되는 미세액적을 기초로 상기 형광 방출 여부에 대한 판단 결과를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the method may further include verifying the result of determining whether the fluorescence is emitted based on the microdroplets corresponding to the detected optical signal.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 획득하는 단계는, 상기 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 출력하는 단계는, 상기 피크 검출 모델에 상기 제1 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 상기 제1 파장 범위에 대응되는 제1 색상의 형광 방출 여부를 출력하는 제1 출력 단계와 상기 피크 검출 모델에 상기 제1 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 상기 제2 파장 범위에 대응되는 제2 색상의 형광 방출 여부를 출력하는 제2 출력 단계를 더 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the acquiring step further comprises acquiring an optical signal having first and second wavelength ranges irradiated to the microdroplet and an optical signal emitted from the microdroplet, , the outputting may include inputting optical signals corresponding to the first wavelength range to the peak detection model, and outputting whether the microdroplets emit fluorescence of a first color corresponding to the first wavelength range. A second output step of outputting whether the microdroplets emit fluorescence of a second color corresponding to the second wavelength range by inputting optical signals corresponding to the first wavelength range to the output step and the peak detection model; may include

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광 검출 방법이 제공된다. 상기 방법은, 형광 검출 장치의 프로세서에 의해 수행되는 형광 검출 방법으로서, 순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하는 단계, 상기 획득된 광신호를 기초로 상기 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 형광신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 형광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적을 결정하는 단계 및 상기 결정된 미세액적의 개수를 기초로 상기 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계를 포함하도록 구성된다. In order to solve the above problems, there is provided a fluorescence detection method according to another embodiment of the present invention. The method is a fluorescence detection method performed by a processor of a fluorescence detection device, comprising: acquiring optical signals emitted from sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period; Detecting a fluorescence signal having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity through the three droplets, determining microdroplets having three consecutive fluorescence signals among the detected fluorescence signals, and generating the microdroplets based on the determined number of microdroplets and calculating a quantitative value of a gene in one sample.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째 검출된 광신호의 형광 광도보다 낮은 연속적인 미세액적을 결정하는 단계일 수 있다.According to a feature of the present invention, the determining may be a step of determining successive microdroplets in which the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 검출된 형광신호를 증폭시키고, 증폭된 형광신호에서 기준 범위를 만족시키지 않는 미세액적의 계수를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the determining may further include amplifying the detected fluorescence signal and calculating the counts of microdroplets that do not satisfy a reference range in the amplified fluorescence signal.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델을 이용하여 상기 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the determining comprises: a peak detection model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence The method may further include verifying whether the microdroplets having the three consecutive fluorescence signals emit fluorescence by using .

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 획득하는 단계는, 상기 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 검증하는 단계는, 상기 피크 검출 모델을 이용하여 상기 제1 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 제1 검증 단계와 상기 피크 검출 모델을 이용하여 상기 제2 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 제2 검증 단계를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the acquiring step further includes acquiring an optical signal having a first and a second wavelength range irradiated to the microdroplets, and the verifying includes: detecting the peak A first verification step of verifying whether the microdroplets corresponding to the first wavelength range emit fluorescence using a model and verifying whether the microdroplets corresponding to the second wavelength range emit fluorescence using the peak detection model A second verification step may be further included.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 계산하는 단계는, 상기 기준 범위를 만족시키는 미세액적의 개수와 상기 기준 범위를 만족시키지 않는 매세액적의 개수를 기초로 상기 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계일 수 있다. According to another feature of the present invention, in the calculating step, the quantitative value of the gene in the sample is calculated based on the number of microdroplets that satisfy the reference range and the number of each droplet that does not satisfy the reference range. may be a step.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광 검출 장치가 제공된다. 상기 장치는, 통신부, 저장부 및 상기 통신부, 상기 저장부와 동작 가능하게 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고, 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델에 상기 획득된 광신호들을 입력하여 상기 미세액적의 형광 방출 여부를 출력하며, 상기 형광 방출 여부에 따라, 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하도록 구성된다.In order to solve the above problems, there is provided a fluorescence detection apparatus according to another embodiment of the present invention. The apparatus includes a communication unit, a storage unit, and a processor operatively connected to the communication unit and the storage unit, wherein the processor receives an optical signal irradiated to the sequentially discharged micro-droplets and an optical signal emitted from the micro-droplets. Acquired according to a predetermined period, the acquired optical signals are applied to a peak detection model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence. It is configured to input and output whether the microdroplets emit fluorescence, and calculate the quantitative value of the gene in the sample according to whether the fluorescence is emitted.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 형광 검출 장치가 제공된다. 상기 장치는, 통신부, 저장부 및 상기 통신부, 상기 저장부와 동작 가능하게 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고, 상기 획득된 광신호를 기초로 상기 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 형광신호를 검출하며, 상기 검출된 형광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적을 결정하고, 상기 결정된 미세액적의 개수를 기초로 상기 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하도록 구성된다.In order to solve the above problems, there is provided a fluorescence detection apparatus according to another embodiment of the present invention. The apparatus includes a communication unit, a storage unit, and a processor operatively connected to the communication unit and the storage unit, wherein the processor acquires optical signals emitted from sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period, and the Detects a fluorescence signal greater than or equal to a preset fluorescence intensity through the microdroplets based on the obtained optical signal, determines microdroplets having three consecutive fluorescence signals among the detected fluorescence signals, and determines the number of microdroplets It is configured to calculate the quantitative value of the gene in the sample that generated the microdroplet based on the microdroplet.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명은 미세액적에 조사되는 광신호와 그에 따라 미세액적에서 방출되는 형광 광도를 시계열 데이터 세트로 구성하고, 유전자를 가지고 있는 미세액적의 형광 광도 및 패턴을 학습하여, 보다 정확하게 유효 형광을 구분할 수 있는 피크 검출 모델을 생성할 수 있다. 특히, 본 발명은 피크 검출 모델을 통해 무효 형광 피크(false positive)를 구분할 수 있어, 유전자 정량 값을 보다 빠르고 정밀하게 측정할 수 있다. The present invention configures the light signal irradiated to the microdroplet and the fluorescence intensity emitted from the microdroplet accordingly as a time series data set, and learns the fluorescence intensity and pattern of the microdroplet carrying the gene to more accurately distinguish effective fluorescence. A peak detection model can be generated. In particular, the present invention can distinguish an invalid fluorescence peak (false positive) through the peak detection model, it is possible to measure the gene quantitative value more quickly and precisely.

또한, 본 발명은 피크 검출 모델을 통해 출력된 결과 값과 기 설정된 형광 광도 이상의 피크를 비교하고, 미세액적의 유전자 존재 여부에 대한 타당성을 검증함으로써, 출력 결과 값의 정확도를 높일 수 있다. In addition, the present invention can increase the accuracy of the output value by comparing the result value output through the peak detection model with a peak having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity and verifying the validity of the microdroplet gene existence.

또한, 본 발명은 개인별 타겟 유전자의 정량을 정밀하게 검출할 수 있으므로, 검출된 타겟 유전자의 정량에 따라 항생체 및/또는 항암제 등과 같은 치료제의 정량을 개인마다 정확하게 제공할 수 있다.In addition, since the present invention can precisely detect the quantification of a target gene for each individual, it is possible to accurately provide a quantification of a therapeutic agent such as an antibiotic and/or an anticancer agent for each individual according to the quantification of the detected target gene.

또한, 본 발명은 서로 다른 파장범위를 가지는 복수의 광원을 이용함으로써, 노이즈 대비 형광신호 검출 효율을 높일 수 있다.In addition, according to the present invention, by using a plurality of light sources having different wavelength ranges, it is possible to increase the efficiency of detecting a fluorescence signal against noise.

또한 본 발명은 치료 중 타겟 유전자의 정량이 줄어듬에 따라 치료제의 정량 또한 줄일 수 있으므로, 치료제 과다 복용을 줄이면서 부작용을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the amount of the therapeutic agent as the amount of the target gene is reduced during treatment, so that side effects can be minimized while reducing the overdose of the therapeutic agent.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.The effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 방법의 개요를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 내부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 구동 모듈에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모듈 중 형광 검출 유닛을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 장치의 형광 검출 방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광 검출 장치의 형광 검출 방법의 순서도이다. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of a fluorescence detection method according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a gene detection system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is an internal configuration diagram of a gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a driving module of a gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a fluorescence detection unit among driving modules according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating the configuration of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a fluorescence detection method of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a fluorescence detection method of a fluorescence detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "has," "may have," "includes," or "may include" refer to the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B," "at least one of A and/and B," or "one or more of A or/and B" may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B," "at least one of A and B," or "at least one of A or B" means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.

본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.As used herein, expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify various elements, regardless of order and/or importance, and refer to one element. It is used only to distinguish it from other components, and does not limit the components. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in this document, the first component may be named as the second component, and similarly, the second component may also be renamed as the first component.

어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.A component (eg, a first component) is "coupled with/to (operatively or communicatively)" to another component (eg, a second component) When referring to "connected to", it will be understood that the certain element may be directly connected to the other element or may be connected through another element (eg, a third element). On the other hand, when it is said that a component (eg, a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (eg, a second component), the component and the It may be understood that other components (eg, a third component) do not exist between other components.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된)프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.As used herein, the expression "configured to (or configured to)" depends on the context, for example, "suitable for," "having the capacity to ," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of." The term “configured (or configured to)” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts. For example, the phrase “a processor configured (or configured to perform) A, B, and C” refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a generic-purpose processor (eg, a CPU or an application processor) capable of performing corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this document. Among the terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted with the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, ideal or excessively formal meanings is not interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be construed to exclude embodiments of the present document.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, and technically various interlocking and driving are possible, as will be fully understood by those skilled in the art, and each embodiment may be independently implemented with respect to each other, It may be possible to implement together in a related relationship.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.For clarity of interpretation of the present specification, terms used herein will be defined below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 방법의 개요를 설명하기 위한 개략도이다. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of a fluorescence detection method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 방법은 형광 검출 장치(1000)에 의해 수행되며, 미세액적에 조사되는 광신호와 미세액적에서 방출되는 형광신호를 데이터 세트로 하는 피크 검출 모델을 생성하고, 이를 통해 유전자를 가지고 있는 미세액적을 구분할 수 있다. 구체적으로, 형광 검출 장치(1000)는 피크 검출 모델에 광신호(형광신호)를 입력하여 유효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(x), 무효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(y) 및 형광이 미검출된 미세액적의 개수(z)를 결정할 수 있으며, 전체 미세액적의 개수(N)와 이들의 비율을 계산하여, 타겟 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 여기서, 무효 형광을 방출하는 미세액적이란 어느 정도의 형광 광도를 가짐에 따라 형광신호로 검출되었으나, 그 값을 증폭해보았을 때 기준 범위를 만족시키지 못하는 형광을 방출하는 미세액적 의미하며, 이는 실제로 유전자를 가지고 있지 않아 빈 미세액적을 의미한다. Referring to FIG. 1 , a fluorescence detection method according to an embodiment of the present invention is performed by a fluorescence detection apparatus 1000, and a data set is obtained using an optical signal irradiated to micro-droplets and a fluorescence signal emitted from micro-droplets. By creating a peak detection model, microdroplets carrying genes can be distinguished. Specifically, the fluorescence detection apparatus 1000 inputs an optical signal (fluorescence signal) to the peak detection model to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence (x), the number of microdroplets emitting invalid fluorescence (y), and fluorescence It is possible to determine the number (z) of the undetected microdroplets, and by calculating the total number (N) of microdroplets and their ratio, a quantitative value of the target gene can be calculated. Here, microdroplets emitting ineffective fluorescence mean microdroplets that emit fluorescence that is detected as a fluorescence signal as it has a certain fluorescence intensity, but does not satisfy the reference range when the value is amplified, which In fact, it means empty microdroplets because they do not contain the gene.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 방법은 미리 학습된 피크 검출 모델을 통해 종래 형광 검출 방법에서 정량 값 측정의 정밀도를 떨어트리는 false positive 미세액적을 구분할 수 있다. As described above, the fluorescence detection method according to an embodiment of the present invention can distinguish false positive microdroplets that reduce the precision of quantitative value measurement in the conventional fluorescence detection method through a pre-trained peak detection model.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 시스템의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a gene detection system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 유전자 검출 시스템(10000)은 유전자 검출 장치(1) 및 형광 검출 장치(1000)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , a gene detection system 10000 may include a gene detection apparatus 1 and a fluorescence detection apparatus 1000 .

유전자 검출 장치(1)는 PCR 시약을 이용하여 유전자를 검출하기 위한 장치로서, 시료에서 생성 및 배출되는 미세액적에 광신호를 조사하고 그에 따른 반응 신호를 토대로 유전자를 검출할 수 있다. 여기서, 반응 신호란 미세액적에서 방출되는 광신호, 즉 형광신호를 의미할 수 있다. The gene detection device 1 is a device for detecting a gene using a PCR reagent, and may detect a gene based on a reaction signal by irradiating an optical signal to microdroplets generated and discharged from a sample. Here, the reaction signal may mean an optical signal emitted from the microdroplet, that is, a fluorescence signal.

유전자 검출 장치(1)는 광신호에 따라 미세액적에서 방출된 형광을 검출함으로써, 유전자에 대한 정보를 획득할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서 유전자 검출 장치(1)는 순차적으로 배출되는 미세액적과 미세액적에 조사되는 광신호에 대한 실험 데이터를 형광 검출 장치(1000)로 송신하고, 형광 검출 장치(1000)에서 제공하는 데이터를 토대로 유전자에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 실험 데이터는 미세액적이 생성되는 시간 간격에 따라 생성될 수 있으며, 미세액적(Droplet)의 식별정보, 미세액적에 조사되는 광신호 그리고 미세액적에서 방출되는 형광 광도를 포함할 수 있다. 여기서, 미세액적의 식별정보란 복수의 미세액적이 담긴 카트리지의 번호일 수 있다. The gene detection device 1 may acquire information about the gene by detecting fluorescence emitted from the microdroplets according to the light signal, but in an embodiment of the present invention, the gene detection device 1 is sequentially discharged. Experimental data on microdroplets and optical signals irradiated to the microdroplets may be transmitted to the fluorescence detection apparatus 1000 , and information on genes may be acquired based on the data provided by the fluorescence detection apparatus 1000 . For example, experimental data may be generated according to the time interval at which microdroplets are generated, and may include identification information of microdroplets, light signals irradiated to microdroplets, and fluorescence intensity emitted from microdroplets. can Here, the micro-droplet identification information may be the number of a cartridge containing a plurality of micro-droplets.

형광 검출 장치(1000)는 유전자 검출 장치(1)로부터 수신한 실험 데이터를 미리 학습된 피크 검출 모델에 입력하여, 미세액적의 형광 방출 여부와 함께 방출 여부에 따라 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 미세액적이 방출하는 형광신호를 시간에 따른 그래프로 표현했을 때, 형광을 방출한 것으로 판단되는 미세액적의 형광신호는 위로 돌출된 피크(peak) 형태일 수 있으며, 형광 검출 장치(1000)는 판단 결과와 계산된 값을 유전자 검출 장치(1) 또는 두 장치를 제어하는 관리자 단말(미도시)로 송신하거나, 형광 검출 장치(1000)에 마련된 표시 화면에 출력할 수 있다. The fluorescence detection apparatus 1000 may input the experimental data received from the gene detection apparatus 1 into a pre-trained peak detection model, and calculate the quantitative value of the gene according to whether the microdroplet emits fluorescence or not. When the fluorescence signal emitted by the microdroplet is expressed as a graph over time, the fluorescence signal of the microdroplet that is determined to have emitted fluorescence may be in the form of a peak protruding upward, and the fluorescence detection apparatus 1000 determines The result and the calculated value may be transmitted to the gene detection apparatus 1 or an administrator terminal (not shown) controlling the two apparatuses, or may be output on a display screen provided in the fluorescence detection apparatus 1000 .

실시예에 따라, 형광 검출 장치(1000)는 유전자 검출 장치(1)로부터 수신한 실험 데이터를 토대로 기 설정된 형광 광도 이상의 형광신호를 검출하고, 검출된 형광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적을 결정할 수 있다. 미세액적이 방출하는 형광신호를 시간에 따른 그래프로 표현했을 때, 연속된 3개의 위로 돌출된 피크 형태일 수 있으며, 형광 검출 장치(1000)는 앞서 결정된 미세액적이 내부에 유전자를 포함함에 따라, 형광신호를 방출한 것으로 판단하고, 미세액적의 개수를 기초로 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 아울러, 형광 검출 장치(1000)는 판단 결과와 계산된 값을 유전자 검출 장치(1) 또는 두 장치를 제어하는 관리자 단말(미도시)로 송신하거나, 형광 검출 장치(1000)에 마련된 표시 화면에 출력할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the fluorescence detection apparatus 1000 detects a fluorescence signal having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity based on the experimental data received from the gene detection apparatus 1 , and has three consecutive fluorescence signals among the detected fluorescence signals. You can determine the amount of tax. When the fluorescence signal emitted by the microdroplet is expressed as a graph over time, it may be in the form of three consecutive upwards protruding peaks, and the fluorescence detection device 1000 determines that the previously determined microdroplet contains a gene therein. It is determined that the fluorescence signal is emitted, and the quantitative value of the gene can be calculated based on the number of microdroplets. In addition, the fluorescence detection apparatus 1000 transmits the determination result and the calculated value to the gene detection apparatus 1 or an administrator terminal (not shown) that controls the two apparatuses, or outputs it on a display screen provided in the fluorescence detection apparatus 1000 . can do.

또한, 형광 검출 장치(1000)는 기 설정된 형광 광도를 이용하여 판단된 정보(유전자를 가지는 미세액적의 개수)를 토대로 피크 검출 모델을 통해 결정된 미세액적 별 형광 방출 여부를 검증할 수도 있다. Also, the fluorescence detection apparatus 1000 may verify whether each microdroplet emits fluorescence determined through a peak detection model based on information (the number of microdroplets having a gene) determined using a preset fluorescence intensity.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 시스템(10000)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 유전자 검출 시스템(10000)은 피크 검출 모델을 통해 출력된 결과 값과 기 설정된 형광 광도 이상의 피크를 비교하고, 미세액적의 유전자 존재 여부에 대한 타당성을 검증함으로써, 출력 결과 값의 정확도를 높일 수 있다. So far, the gene detection system 10000 according to an embodiment of the present invention has been described. According to the present invention, the gene detection system 10000 compares the result value output through the peak detection model with a peak having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity, and verifies the validity of the gene existence of the microdroplet, thereby determining the accuracy of the output result value. can increase

이하에서는, 유전자 검출 시스템(10000)을 구성하는 유전자 검출 장치(1) 및 형광 검출 장치(1000)의 구체적인 구성에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, specific configurations of the gene detection apparatus 1 and the fluorescence detection apparatus 1000 constituting the gene detection system 10000 will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 내부 구성도이다.3 is a perspective view of a gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an internal configuration diagram of the gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 유전자 분석 장치(1)는 미세액적을 생성하고, 생성된 미세액적 내 유전자를 검출하기 위한 장치로서, 하우징(2), 상태표시모듈(3), 소음저감모듈(4), 전원모듈(5), 진공모터모듈(6), 트레이모듈(7) 및 구동모듈(10)을 포함할 수 있다. 3 and 4, the gene analysis device 1 is a device for generating microdroplets and detecting genes in the generated microdroplets, and includes a housing 2, a status display module 3, and a noise reduction device. It may include a module 4 , a power module 5 , a vacuum motor module 6 , a tray module 7 , and a driving module 10 .

하우징(2)은 직육면체 형태로 구현되어 내부 공간에 상태표시모듈(3), 소음저감모듈(4), 전원모듈(5), 진공모터모듈(6), 트레이모듈(7) 및 구동모듈(10)을 수용할 수 있다. 실시예에 따라, 하우징(2)은 상술한 형태로 한정되지 않으며, 상태표시모듈(3), 소음저감모듈(4), 전원모듈(5), 진공모터모듈(6), 트레이모듈(7) 및 구동모듈(10)를 수용할 수 있는 다양한 형태로 구현될 수 있다.The housing (2) is implemented in a rectangular parallelepiped shape and has a status display module (3), a noise reduction module (4), a power module (5), a vacuum motor module (6), a tray module (7) and a driving module (10) in the internal space. ) can be accommodated. According to the embodiment, the housing (2) is not limited to the above-described form, and the status display module (3), the noise reduction module (4), the power module (5), the vacuum motor module (6), the tray module (7) And it can be implemented in various forms that can accommodate the driving module (10).

하우징(2)의 일 영역에는 개구부(8)가 형성될 수 있으며, 개구부(8)를 통해 트레이모듈(7)이 슬라이딩 방식으로 결합되어 개구부(8)에 삽입되거나, 개방될 수 있다. 여기서, 트레이모듈(7)은 내부에 가해지는 유체 압력에 의해 생성된 미세액적을 수용할 수 있는 카트리지부(9)가 결합되어 배치될 수 있다. An opening 8 may be formed in one area of the housing 2 , and the tray module 7 may be coupled in a sliding manner through the opening 8 to be inserted into the opening 8 or opened. Here, the tray module 7 may be arranged in combination with the cartridge unit 9 capable of accommodating the microdroplets generated by the fluid pressure applied therein.

하우징(2)의 일 면 또는 타 면에는 색의 변화 또는 점등에 따라 유전자 분석 장치(1)의 전원, 작동상태, 이상 여부 등을 표시하기 위한 상태표시모듈(3)이 배치될 수 있다.A status display module 3 may be disposed on one side or the other side of the housing 2 to display the power, operating status, abnormality, etc. of the genetic analysis apparatus 1 according to a change in color or lighting.

소음 저감 모듈(4)은 구동 모듈(10)과 연결되어 구동 모듈(10)이 구동하는 동안 생성되는 소음을 저감시킬 수 있고, 전원 모듈(5)은 유전자 분석 장치(1)의 작동에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 전원 모듈(5)로부터 전원을 공급받은 진공모터모듈(6)은 구동 모듈(10)의 동작에 필요한 동력을 제공할 수 있고, 구동 모듈(10)은 제공받은 동력을 통해 미세 액적을 생성하고, 생성된 미세액적 내 유전자를 검출할 수 있다.The noise reduction module 4 may be connected to the driving module 10 to reduce noise generated while the driving module 10 is driven, and the power module 5 may provide power required for the operation of the genetic analysis device 1 . can supply The vacuum motor module 6 supplied with power from the power module 5 may provide power necessary for the operation of the driving module 10, and the driving module 10 generates micro droplets through the received power, Genes in the generated microdroplets can be detected.

하기에서는 구동 모듈(10)의 구성에 대해서 도 5를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the driving module 10 will be described in detail with reference to FIG. 5 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 검출 장치의 구동 모듈에 대한 개략도이다.5 is a schematic diagram of a driving module of a gene detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 구동 모듈(10)은 시료저장유닛(20), 멀티밸브유닛(30), 주사유닛(40), 오일유닛(50), 싱귤레이터유닛(60), 폐기유닛(70), 세척유닛(80) 및 형광 검출 유닛(100)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the driving module 10 includes a sample storage unit 20 , a multi-valve unit 30 , an injection unit 40 , an oil unit 50 , a singulator unit 60 , and a disposal unit 70 . , a washing unit 80 and a fluorescence detection unit 100 may be included.

시료저장유닛(20)은 개인의 유전자가 포함된 시료를 저장할 수 있다. 여기서, 시료는 PCR 시약 및 유전자를 포함할 수 있다. The sample storage unit 20 may store a sample including an individual gene. Here, the sample may include a PCR reagent and a gene.

멀티밸브유닛(30)은 시료와 오일을 제공받아 미세액적을 생성할 수 있는 유닛으로서, 밸브몸체, 시료밸브홀, 오일밸브홀, 액적밸브홀 및 세척밸브홀을 포함할 수 있다.The multi-valve unit 30 is a unit capable of generating microdroplets by receiving a sample and oil, and may include a valve body, a sample valve hole, an oil valve hole, a droplet valve hole, and a cleaning valve hole.

밸브몸체는 멀티밸브유닛(30)의 몸체로서, 미세액적 생성용 지그와 결합될 수 있다. 여기서, 미세액적 생성용 지그는 밸브몸체에 결합되어, 시료밸브홀 및 오일밸브홀로부터 제공받은 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성할 수 있다.The valve body is a body of the multi-valve unit 30, and may be combined with a jig for generating microdroplets. Here, the jig for generating microdroplets may be coupled to the valve body to generate microdroplets using the sample and oil provided from the sample valve hole and the oil valve hole.

시료밸브홀은 주사유닛(40)으로부터 시료를 제공받고, 제공된 시료를 밸브몸체와 결합된 미세액적 생성용 지그의 시료주입부에 주입할 수 있다.The sample valve hole may receive a sample from the injection unit 40 and inject the provided sample into the sample injection unit of a jig for generating microdroplets coupled to the valve body.

오일밸브홀은 카트리지부(9)의 오일주입부와 연결되어, 오일유닛(50) 으로부터 제공받는 오일을 오일주입부에 주입할 수 있다.The oil valve hole may be connected to the oil injection unit of the cartridge unit 9 to inject oil provided from the oil unit 50 into the oil injection unit.

액적밸브홀은 미세액적 생성용 지그를 통해 생성된 미세액적을 싱귤레이터유닛(60)으로 제공할 수 있다. 액적밸브홀은 미세액적 생성 지그의 저장유닛과 연결되어 저장유닛에 저장된 미세액적을 싱귤레이터유닛(60)으로 이송할 수 있다.The droplet valve hole may provide the micro-droplets generated through the micro-droplet generation jig to the singulator unit 60 . The droplet valve hole may be connected to the storage unit of the micro-droplet generating jig to transfer the micro-droplets stored in the storage unit to the singulator unit 60 .

세척밸브홀은 주사유닛(40)에 공기 또는 세척액을 주입하여 주사바늘부의 외측면을 세척할 수 있다.The cleaning valve hole may inject air or a cleaning solution into the injection unit 40 to wash the outer surface of the injection needle unit.

주사유닛(40)은 시료저장유닛(20)으로부터 시료를 흡입하고, 흡입된 시료를 멀티밸브유닛(30)으로 제공하기 위한 유닛으로서, 주사바늘부, 주사이동부, 내부주사관 및 외부주사관을 포함할 수 있다.The injection unit 40 is a unit for sucking a sample from the sample storage unit 20 and providing the sucked sample to the multi-valve unit 30, and includes an injection needle part, an injection moving part, an internal injection pipe, and an external injection pipe. may include

주사바늘부는 시료저장유닛(20)의 내부에 삽입되어 시료를 흡입할 수 있다.The injection needle part may be inserted into the sample storage unit 20 to suck the sample.

주사이동부는 주사바늘부의 상부에 결합되어 주사바늘부의 위치를 제어할 수 있다. 이러한 주사이동부는 주사바늘부를 승강시켜 일 측 또는 타 측으로 이송할 수 있다.The injection moving unit may be coupled to the upper portion of the injection needle portion to control the position of the injection needle portion. This injection moving unit can be transferred to one side or the other by elevating the injection needle unit.

내부주사관은 주사바늘부에 의해 흡입된 시료를 멀티밸브유닛(30)의 시료밸브홀로 이송하도록 주사바늘부의 내부와 연통될 수 있다.The internal injection pipe may communicate with the inside of the injection needle unit to transfer the sample sucked by the injection needle unit to the sample valve hole of the multi-valve unit 30 .

외부주사관은 내부주사관의 외측을 감쌀 수 있도록 이루어지되, 외부주사관의 내주면이 내부주사관의 외주면과 이격될 수 있다. 이러한 외부주사관은 주사바늘부의 상부에 위치한 내부주사관에 형성되어, 멀티밸브유닛 (30)의 세척밸브홀과 연결될 수 있다. The outer injection tube is made to wrap the outside of the inner injection tube, the inner peripheral surface of the external injection tube may be spaced apart from the outer peripheral surface of the inner injection tube. This external injection pipe is formed in the internal injection pipe located on the upper part of the injection needle portion, it can be connected to the washing valve hole of the multi-valve unit (30).

오일유닛(50)은 멀티밸브유닛(30) 및 싱귤레이터유닛(60)에 오일을 제공하기 위한 유닛으로서, 오일저장부, 제1 오일펌프부 및 제2 오일펌프부를 포함할 수 있다.The oil unit 50 is a unit for providing oil to the multi-valve unit 30 and the singulator unit 60 , and may include an oil storage unit, a first oil pump unit, and a second oil pump unit.

오일저장부는 오일을 저장하고, 제1 오일펌프부는 멀티밸브유닛(30)의 오일밸브홀 및 오일저장부와 연결되어 오일저장부에 저장된 오일을 오일밸브홀에 공급할 수 있다.The oil storage unit may store oil, and the first oil pump unit may be connected to the oil valve hole and the oil storage unit of the multi-valve unit 30 to supply the oil stored in the oil storage unit to the oil valve hole.

제2 오일펌프부는 싱귤레이터유닛(60) 및 오일저장부와 연결되어 오일저장부에 저장된 오일을 싱귤레이터유닛(60)에 공급할 수 있다.The second oil pump unit may be connected to the singulator unit 60 and the oil storage unit to supply the oil stored in the oil storage unit to the singulator unit 60 .

싱귤레이터유닛(60)은 멀티밸브유닛(30)으로부터 미세액적을 제공받아 미세액적 간의 간격을 증가시키기 위한 유닛으로서, 챔버부, 액적공급부, 제1 오일공급부, 제2 오일공급부, 액적배출부 및 분배부를 포함할 수 있다.The singulator unit 60 is a unit for receiving microdroplets from the multi-valve unit 30 to increase the interval between microdroplets, and includes a chamber unit, a droplet supply unit, a first oil supply unit, a second oil supply unit, and a droplet discharge unit. and a distribution unit.

챔버부는 미세액적 간의 간격이 넓어질 수 있는 공간이 마련될 수 있으며, 싱귤레이터유닛(60)의 몸체를 이룰 수 있다. The chamber part may be provided with a space in which the interval between the microdroplets may be widened, and may form the body of the singulator unit 60 .

액적공급부는 멀티밸브유닛(30)의 액적밸브홀로부터 제공된 미세액적을 챔버부에 순차적으로 공급할 수 있다.The droplet supply unit may sequentially supply microdroplets provided from the droplet valve hole of the multi-valve unit 30 to the chamber unit.

제1 오일공급부 및 제2 오일공급부는 챔버부에 오일을 공급하되, 미세액적의 진행 방향의 양측에서 오일을 공급하여 미세액적 간의 간격을 넓힐 수 있다. 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부는 제2 오일펌프부와 연결되어, 제2 오일펌프부로부터 오일을 공급받을 수 있다. The first oil supply unit and the second oil supply unit may supply oil to the chamber unit, and may supply oil from both sides in the moving direction of the microdroplets to widen the gap between the microdroplets. The first oil supply unit and the second oil supply unit may be connected to the second oil pump unit to receive oil from the second oil pump unit.

액적배출부는 챔버부를 통과하면서 상호 간격이 넓어진 미세액적을 순차적으로 형광 검출 유닛(100)에 배출할 수 있다.The droplet discharging unit may sequentially discharge microdroplets having a mutually increased distance to the fluorescence detection unit 100 while passing through the chamber unit.

이와 같이, 싱귤레이터유닛(60)을 통해 미세액적 간의 간격이 넓어짐으로써, 미세액적 별 형광광도를 보다 쉽게 획득해낼 수 있으며, 형광 검출 유닛(100)에서 미세액적 내 유전자 검출을 용이하게 할 수 있다 분배부는 제1 오일펌프부에 의해 공급되는 오일이 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부에 균일하게 공급되도록 제어할 수 있다.In this way, as the distance between microdroplets is widened through the singulator unit 60 , the fluorescence intensity for each microdroplet can be more easily obtained, and the fluorescence detection unit 100 can easily detect genes in microdroplets. The distribution unit may control the oil supplied by the first oil pump unit to be uniformly supplied to the first oil supply unit and the second oil supply unit.

폐기유닛(70)은 형광 검출 유닛(100)에 의해 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기할 수 있다. 이러한 폐기유닛(70)은 세척유닛(80)과 연결되어 세척유닛(80)으로부터 제공받은 세척액을 폐기할 수 있다.The disposal unit 70 may discard the microdroplets whose gene detection has been completed by the fluorescence detection unit 100 . The disposal unit 70 may be connected to the washing unit 80 to discard the washing solution provided from the washing unit 80 .

세척유닛(80)은 주사유닛(40)의 주사바늘부를 세척하기 위한 세척액을 수용하고, 주사바늘부를 세척한 뒤 사용된 세척액을 폐기유닛(70)에 이송하여 폐기하도록 할 수 있다.The washing unit 80 may receive a washing solution for washing the injection needle of the injection unit 40, and after washing the injection needle, transfer the used washing solution to the disposal unit 70 for disposal.

형광 검출 유닛(100)은 싱귤레이터유닛(60)으로부터 배출된 미세액적 내 유전자를 검출할 수 있다.The fluorescence detection unit 100 may detect a gene in the microdroplet discharged from the singulator unit 60 .

하기에서는 형광 검출 유닛(100)에 대해서 도 6을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the fluorescence detection unit 100 will be described in detail with reference to FIG. 6 .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모듈 중 형광 검출 유닛을 설명하기 위한 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating a fluorescence detection unit among driving modules according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 형광 검출 유닛(100)은 복수의 광원, 복수의 렌즈, 복수의 광필터 및 복수의 형광 검출부를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서는, 복수의 광원을 이용하여 서로 다른 파장대의 형광신호를 검출하는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 하나의 광원을 이용하여 한 종류의 파장대에 속하는 형광신호를 검출할 수도 있다. Referring to FIG. 6 , the fluorescence detection unit 100 may include a plurality of light sources, a plurality of lenses, a plurality of optical filters, and a plurality of fluorescence detection units. In the following description, it is described that fluorescent signals of different wavelength bands are detected using a plurality of light sources, but the present invention is not limited thereto, and a single light source may be used to detect fluorescent signals belonging to one type of wavelength band.

복수의 광원은 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)를 포함하고, 복수의 광원 별 경로를 따라 배치되는 복수의 렌즈는 제1 렌즈(106), 제2 렌즈(108), 제3 렌즈(118), 제4 렌즈(120), 제5 렌즈(126) 및 제6 렌즈(128)를 포함할 수 있다. 복수의 광필터는 제1 광필터(110), 제2 광필터(112), 제3 광필터(114), 제4 광필터(116), 제5 광필터(122) 및 제6 광필터(124)를 포함하고, 복수의 형광 검출부는 제1 형광 검출부(130) 및 제2 형광 검출부(132)를 포함할 수 있다.The plurality of light sources includes a first light source 102 and a second light source 104 , and the plurality of lenses disposed along paths for each of the plurality of light sources includes the first lens 106 , the second lens 108 , and the third It may include a lens 118 , a fourth lens 120 , a fifth lens 126 , and a sixth lens 128 . The plurality of optical filters include a first optical filter 110 , a second optical filter 112 , a third optical filter 114 , a fourth optical filter 116 , a fifth optical filter 122 , and a sixth optical filter ( 124 , and the plurality of fluorescence detectors may include a first fluorescence detector 130 and a second fluorescence detector 132 .

제1 광원(102)은 제1 파장 범위를 가지는 제1 광신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 제1 광신호는 형광 레이저 광신호일 수 있다. 예를 들어, 형광 레이저 광은 적절한 파장 범위를 가질 수 있으며, 적절한 파장 범위는 490nm의 스펙트럼 범위를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시예에서 제1 광원(102)은 FAM 형광을 발생시키는 레이저 다이오드(Laser Diode)일 수 있다.The first light source 102 may generate a first optical signal having a first wavelength range. Here, the first optical signal may be a fluorescent laser optical signal. For example, fluorescent laser light may have a suitable wavelength range, and the suitable wavelength range may include, but is not limited to, a spectral range of 490 nm. In various embodiments, the first light source 102 may be a laser diode that generates FAM fluorescence.

제2 광원(104)은 제1 파장 범위와 다른 제2 파장 범위를 가지는 제2 광신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 제2 광신호는 제1 광신호와 다른 형광 레이저 광신호일 수 있다. 이러한 형광 레이저 광신호의 파장 범위는 530nm의 스펙트럼 범위를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시예에서 제2 광원(102)은 HEX 형광을 발생시키는 레이저 다이오드일 수 있다. The second light source 104 may generate a second optical signal having a second wavelength range different from the first wavelength range. Here, the second optical signal may be a fluorescent laser optical signal different from the first optical signal. The wavelength range of the fluorescent laser light signal may include a spectral range of 530 nm, but is not limited thereto. In various embodiments, the second light source 102 may be a laser diode that generates HEX fluorescence.

일반적으로 백색 광원을 이용할 경우 백색 광원에서 출력되는 광신호를 필터하기 위해 사용되는 광필터는 90% 정도의 투과율을 가질 수 있다. 이러한 경우 투과되지 않은 일부 광에 의해 미세액적으로 조사되는 광신호에는 노이즈가 증가될 수 있다. 미세액적에서 여기되는 형광의 세기는 매우 작기 때문에 노이즈가 증가할 경우 형광 검출이 어려울 수 있다.In general, when a white light source is used, an optical filter used to filter an optical signal output from the white light source may have a transmittance of about 90%. In this case, noise may be increased in the optical signal irradiated as microdroplets by some light that is not transmitted. Since the intensity of fluorescence excited by microdroplets is very small, it may be difficult to detect fluorescence when noise increases.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 형광을 검출하기 위한 광원으로, 서로 다른 파장 범위를 가지는 복수의 광원을 이용하는 경우, 각 광신호가 특정 파장 범위를 가지므로, 광필터를 통과하더라도 투과되지 않은 광이 줄어들어 미세액적으로 조사되는 광신호에 노이즈가 최소화되어 미세액적에서 여기되는 매우 작은 형광신호도 검출될 수 있다.However, according to an embodiment of the present invention, when a plurality of light sources having different wavelength ranges are used as light sources for detecting fluorescence, since each optical signal has a specific wavelength range, it is not transmitted through the optical filter. Since the light is reduced and noise is minimized in the optical signal irradiated to the microdroplets, even a very small fluorescence signal excited by the microdroplets can be detected.

다양한 실시예에서, 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 30~100μm의 스팟 빔 지름(spot beam diameter)을 가지고, 원형의 스팟 빔 모양을 가지는 광 신호를 출력하도록 광섬유(optical fiber)로 구현되거나, 하우징(2)의 내부 일면 또는 타면에 직접 연결 배치될 수 있다. In various embodiments, the first light source 102 and the second light source 104 have a spot beam diameter of 30-100 μm, and an optical fiber to output an optical signal having a circular spot beam shape. ), or may be disposed directly connected to the inner surface or the other surface of the housing (2).

일반적으로 형광 검출 장치에서 사용하는 광원은 전체 파장범위의 광신호를 출력하기 위해 타원형의 스팟 빔 모양을 가질 수 있다. 그러나, 빔 모양이 원형이 아닐 경우 미세액적 외에 빔이 조사되어 조사된 물질(예: 채널 벽, 지그 등)에서 형광 노이즈가 발생되어 미세액적에 조사된 광신호에 간섭이 생길 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 원형의 스팟 빔 모양을 가지도록 광섬유로 구현됨으로써, 광신호 간의 간섭을 없앨 수 있다.In general, a light source used in a fluorescence detection device may have an elliptical spot beam shape to output an optical signal of the entire wavelength range. However, if the beam shape is not circular, fluorescence noise may be generated in the material (eg, channel wall, jig, etc.) irradiated with the beam other than the microdroplets, thereby causing interference in the optical signal irradiated to the microdroplets. To prevent this, the first light source 102 and the second light source 104 according to an embodiment of the present invention are implemented as optical fibers to have a circular spot beam shape, thereby eliminating interference between optical signals.

다양한 실시예에서, 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 동시에 광신호를 출력하거나, 특정 시간 간격으로 광신호를 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 특정 시간 간격은 미세유체채널(134)을 통과하는 미세액적(136)의 유량에 기반하여 제1 광신호 및 제2 광신호 각각을 조사하기 위한 적절한 시간 간격일 수 있다. 예를 들어, 적절한 시간 간격은 초당 166개의 미세액적 내 형광을 검출하기 위한 시간 간격일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In various embodiments, the first light source 102 and the second light source 104 may simultaneously output an optical signal or output an optical signal at specific time intervals, but are not limited thereto. Here, the specific time interval may be an appropriate time interval for irradiating each of the first optical signal and the second optical signal based on the flow rate of the microdroplets 136 passing through the microfluidic channel 134 . For example, an appropriate time interval may be, but is not limited to, a time interval for detecting fluorescence in 166 microdroplets per second.

다양한 실시예에서, 제1 광원(102) 및 제2 광원(104)은 특정 거리만큼 이격될 수 있으며, 특정 거리는 미세유체채널(134)을 지나가는 적어도 하나의 미세액적(136)으로 각 광신호를 순차적으로 조사하기 위한 적절한 거리일 수 있다. 예를 들어, 특정 거리는 16mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In various embodiments, the first light source 102 and the second light source 104 may be spaced apart by a specific distance, a specific distance from each optical signal to at least one microdroplet 136 passing through the microfluidic channel 134 . may be an appropriate distance for sequentially examining . For example, the specific distance may be 16 mm, but is not limited thereto.

제1 광원(102)으로부터 발생된 제1 광신호는 제1 렌즈(106)를 통해 제1 광필터(110)로 전달되고, 제2 광원(104)으로부터 발생된 제2 광신호는 제2 렌즈(108)를 통해 제2 광필터(112)로 전달될 수 있다. The first optical signal generated from the first light source 102 is transmitted to the first optical filter 110 through the first lens 106 , and the second optical signal generated from the second light source 104 is transmitted to the second lens It may be transmitted to the second optical filter 112 through 108 .

제1 렌즈(106)는 제1 광원(102)과 제1 광필터(110) 사이에 평행하게 배치되고, 제1 광원(102)으로부터 발생된 제1 광신호를 제1 광필터(110)로 전달할 수 있다.The first lens 106 is disposed in parallel between the first light source 102 and the first optical filter 110 , and transmits the first optical signal generated from the first light source 102 to the first optical filter 110 . can transmit

제2 렌즈(108)는 제2 광원(104)과 제2 광필터(112) 사이에 평행하게 배치되고, 제2 광원(104)으로부터 발생된 제2 광신호를 제2 광필터(112)로 전달할 수 있다.The second lens 108 is disposed in parallel between the second light source 104 and the second optical filter 112 , and transmits the second optical signal generated from the second light source 104 to the second optical filter 112 . can transmit

제1 광필터(110)는 제1 광신호의 진행 방향 중 일 지점에 배치되어, 제1 광필터(110)에 도달하는 광을 반사시키거나 통과시킬 수 있다. The first optical filter 110 may be disposed at a point in the traveling direction of the first optical signal to reflect or pass light reaching the first optical filter 110 .

구체적으로, 제1 광필터(110)는 제1 렌즈(106)와 제3 광필터(114) 사이에 평행하게 배치되어, 제1 렌즈(106)를 통해 수신된 제1 광신호가 제3 광필터(114) 방향으로 전달되도록 통과시킬 수 있다. 또한, 제1 광필터(110)는 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제1 형광신호가 제1 형광 검출부(130) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 광필터(110)는 490nm의 광신호를 통과시키고, 510nm 이상의 광신호를 반사시킬 수 있으나, 파장범위는 상술한 내용으로 한정되지 않는다. Specifically, the first optical filter 110 is disposed in parallel between the first lens 106 and the third optical filter 114 so that the first optical signal received through the first lens 106 is transmitted through the third optical filter. (114) direction can be passed through. In addition, the first optical filter 110 may change the path so that the first fluorescence signal output (emitted) from the microdroplet 136 is transmitted in the direction of the first fluorescence detector 130 . For example, the first optical filter 110 may pass an optical signal of 490 nm and reflect an optical signal of 510 nm or more, but the wavelength range is not limited to the above description.

다양한 실시예에서, 제1 광필터(110)는 제1 형광신호가 제1 형광 검출부(130) 방향으로 전달되도록 제1 형광 검출부(130) 방향으로 45도 기울어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1 광필터(110)는 제1 형광 검출부(130) 방향으로 전달될 수 있다면, 45도 이외에 다양한 각도로 기울어져 배치될 수 있다. In various embodiments, the first optical filter 110 may be inclined at 45 degrees in the direction of the first fluorescence detector 130 so that the first fluorescence signal is transmitted in the direction of the first fluorescence detector 130 , but is not limited thereto. That is, if the first optical filter 110 can be transmitted in the direction of the first fluorescence detector 130 , it may be inclined at various angles other than 45 degrees.

제2 광필터(112)는 제1 광필터(110)와 유사하게 광의 진행 방향이 변경될 수 있도록, 제2 광신호의 진행 방향 중 일 지점에 배치되어 제2 광필터(112)에 도달하는 광을 반사시키거나 통과시킬 수 있다. The second optical filter 112 is disposed at a point in the traveling direction of the second optical signal to reach the second optical filter 112 so that the traveling direction of light can be changed similarly to the first optical filter 110 . It can reflect or pass light.

구체적으로, 제2 광필터(112)는 제2 렌즈(108)와 제4 광필터(116) 사이에 평행하게 배치되어, 제2 렌즈(108)를 통해 수신된 제2 광신호가 제4 필터(116) 방향으로 전달되도록 통과시킬 수 있다. 또한, 제2 광필터(112)는 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제2 형광신호가 제2 형광 검출부(132) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 광필터(112)는 530nm의 광신호를 통과시키고, 560nm 이상의 광신호를 반사시킬 수 있으나, 파장범위는 상술한 내용으로 한정되지 않는다. Specifically, the second optical filter 112 is disposed in parallel between the second lens 108 and the fourth optical filter 116 so that the second optical signal received through the second lens 108 is transmitted through the fourth filter ( 116) direction. In addition, the second optical filter 112 may change the path so that the second fluorescence signal output (emitted) from the microdroplet 136 is transmitted in the direction of the second fluorescence detector 132 . For example, the second optical filter 112 may pass an optical signal of 530 nm and reflect an optical signal of 560 nm or more, but the wavelength range is not limited to the above description.

다양한 실시예에서, 제2 광필터(112)는 제2 형광신호가 제2 형광 검출부(132) 방향으로 전달되도록 제2 형광 검출부(132) 방향으로 45도 기울어질 수 있 으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 제2 광필터(112)는 제2 형광 검출부(132) 방향으로 전달될 수 있다면, 45도 이외에 다양한 각도로 기울어져 배치될 수 있다. In various embodiments, the second optical filter 112 may be inclined 45 degrees in the direction of the second fluorescence detector 132 so that the second fluorescence signal is transmitted in the direction of the second fluorescence detector 132 , but is not limited thereto. . That is, if the second optical filter 112 can be transmitted in the direction of the second fluorescence detector 132 , it may be inclined at various angles other than 45 degrees.

제1 광필터(110)를 통과한 제1 광신호는 제3 광필터(114)로부터 반사되어 제3 렌즈(118)로 전달되고, 제2 광필터(112)를 통과한 제2 광신호는 제4 광필터(116)로부터 제4 렌즈(120)로 전달될 수 있다.The first optical signal passing through the first optical filter 110 is reflected from the third optical filter 114 and transmitted to the third lens 118 , and the second optical signal passing through the second optical filter 112 is It may be transmitted from the fourth optical filter 116 to the fourth lens 120 .

제3 광필터(114)는 앞서 설명한 광필터들과 유사하게 광의 진행 방향이 변경되도록 광을 반사시키거나 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 제3 광필터(114)는 제1 광필터(110)를 통과한 제1 광신호를 적어도 하나의 미세액적(136)이 통과하는 미세유체채널(134) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시키고, 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제1 형광신호가 제1 광필터(110) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, 제3 광필터(114)는 제1 광신호가 미세유체채널(134) 방향으로 전달되도록 미세유체채널(134) 방향으로 45도 기울어질 수 있다.The third optical filter 114 may reflect or pass light so that the traveling direction of the light is changed similarly to the above-described optical filters. Specifically, the third optical filter 114 transmits the first optical signal that has passed through the first optical filter 110 in the direction of the microfluidic channel 134 through which at least one microdroplet 136 passes. The path may be changed so that the first fluorescence signal output (emitted) from the microdroplet 136 is transmitted in the direction of the first optical filter 110 . In various embodiments, the third optical filter 114 may be inclined 45 degrees in the direction of the microfluidic channel 134 so that the first optical signal is transmitted in the direction of the microfluidic channel 134 .

제4 광필터(116) 또한 앞서 설명한 광필터들과 유사하게 광의 진행 방향이 변경되도록 광을 반사시키거나 통과시킬 수 있다. 구체적으로, 제4 광필터(116)는 제2 광필터(112)를 통과한 제2 광신호를 미세유체채널(134) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시키고, 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제2 형광신호가 제2 광필터(112) 방향으로 전달되도록 경로를 변경시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, 제4 광필터(116)는 제2 광신호가 미세유체채널(134) 방향으로 전달되도록 미세유체채널(134) 방향으로 45도 기울어질 수 있다.The fourth optical filter 116 may also reflect or pass light so that the propagation direction of the light is changed similarly to the above-described optical filters. Specifically, the fourth optical filter 116 changes the path of the second optical signal passing through the second optical filter 112 to be transmitted in the direction of the microfluidic channel 134 , and outputs ( The path of the emitted second fluorescence signal may be changed to be transmitted in the direction of the second optical filter 112 . In various embodiments, the fourth optical filter 116 may be inclined 45 degrees in the direction of the microfluidic channel 134 so that the second optical signal is transmitted in the direction of the microfluidic channel 134 .

제3 광필터(114)로부터 반사된 제1 광신호는 제3 렌즈(118)를 통해 미세유체채널(134)에 조사되고, 제4 광필터(116)로부터 반사된 제2 광신호는 제4 렌즈(120)를 통해 미세유체채널(134)에 조사될 수 있다. 이와 같이 미세유체채널(134)의 일부 영역에 조사되는 광신호의 스팟 빔 지름은 30~100μm이고, 스팟 빔 모양은 원형일 수 있다. 이를 통해서 미세유체채널 (134)을 빠르게 지나가는 미세액적(136) 내 형광을 간섭 없이 정밀하게 검출(또는 측정)할 수 있다.The first optical signal reflected from the third optical filter 114 is irradiated to the microfluidic channel 134 through the third lens 118 , and the second optical signal reflected from the fourth optical filter 116 is The microfluidic channel 134 may be irradiated through the lens 120 . As such, the spot beam diameter of the optical signal irradiated to a partial region of the microfluidic channel 134 may be 30 to 100 μm, and the spot beam shape may be circular. Through this, it is possible to precisely detect (or measure) the fluorescence in the microdroplets 136 that pass quickly through the microfluidic channel 134 without interference.

제3 렌즈(118)는 제3 광필터(114)로부터 반사된 제1 광신호를 집속하여 미세유체채널(134)의 일부 영역에 조사하고, 집속된 제1 광신호에 의해 미세유체채널(134)을 통과하는 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제1 형광신호를 제3 광필터(114)로 전달할 수 있다. 여기서, 제1 형광신호는 제1 광신호가 조사된 지점에서의 미세액적(136)의 적어도 일부에서 반사되거나 형광 발현된 광신호일 수 있다. The third lens 118 focuses the first optical signal reflected from the third optical filter 114 and irradiates a partial area of the microfluidic channel 134, and the microfluidic channel 134 by the focused first optical signal ), the first fluorescence signal output (emitted) from the microdroplets 136 passing through it may be transmitted to the third optical filter 114 . Here, the first fluorescence signal may be an optical signal reflected or fluorescence-expressed from at least a portion of the microdroplets 136 at the point where the first optical signal is irradiated.

제4 렌즈(120)는 제4 광필터(116)로부터 반사된 제2 광신호를 집속하여 미세유체채널(134)의 일부 영역에 조사하고, 집속된 제2 광신호에 의해 미세유체채널(134)을 통과하는 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제2 형광신호를 제4 광필터(116)로 전달할 수 있다. 미세액적(136)은 미세유체채널(134)을 통해 특정 방향(138)으로 이동하므로, 미세액적(136)이 제4 렌즈(120)를 통해 제2 광신호가 조사된 지점(140)을 지나갈 경우 조사된 제2 광신호에 의해 미세액적(136)으로부터 제2 형광신호가 출력(방출)될 수 있다. 이에, 제2 형광신호는 제2 광신호가 조사된 지점(140)에서의 미세액적(136)의 적어도 일부에서 반사되거나 형광 발현된 광신호일 수 있다.The fourth lens 120 focuses the second optical signal reflected from the fourth optical filter 116 and irradiates a partial area of the microfluidic channel 134, and the microfluidic channel 134 by the focused second optical signal ), the second fluorescence signal output (emitted) from the microdroplets 136 passing through may be transmitted to the fourth optical filter 116 . Since the microdroplet 136 moves in a specific direction 138 through the microfluidic channel 134 , the microdroplet 136 moves through the fourth lens 120 to the point 140 where the second optical signal is irradiated. When passing, a second fluorescent signal may be output (emitted) from the microdroplet 136 by the irradiated second light signal. Accordingly, the second fluorescence signal may be an optical signal reflected or fluorescence-expressed from at least a portion of the microdroplet 136 at the point 140 to which the second optical signal is irradiated.

이러한 제3 광필터(114), 제4 광필터(116), 제3 렌즈(118) 및 제4 렌즈(120)는 도면부호 200에 도시된 바와 같이 미세유체채널(134) 하부에 미세유체채널(134)의 길이방향과 수직인 z축 방향으로 배치될 수 있다. 또한, 제3 광필터(114)와 제4 광필터(116)는 미세유체채널(134)의 길이 방향으로 수평하게 배치되고, 제3 렌즈(118)와 제4 렌즈(120)는 미세유체채널(134)의 길이 방향으로 수평하게 배치될 수 있다. The third optical filter 114 , the fourth optical filter 116 , the third lens 118 and the fourth lens 120 are microfluidic channels under the microfluidic channel 134 as shown in reference numeral 200 . It may be disposed in the z-axis direction perpendicular to the longitudinal direction of 134 . In addition, the third optical filter 114 and the fourth optical filter 116 are horizontally disposed in the longitudinal direction of the microfluidic channel 134 , and the third lens 118 and the fourth lens 120 are disposed in the microfluidic channel. It may be arranged horizontally in the longitudinal direction of 134 .

미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제1 형광신호는 제3 렌즈(118)를 통해 제3 광필터(114)로 전달되고, 제3 광필터(114)로부터 반사되어 제1 광필터(110)로 전달될 수 있다. 이러한 제1 형광신호는 제1 광필터(110)로부터 반사되어 제5 광필터(122)로 전달될 수 있다. The first fluorescence signal output (emitted) from the microdroplets 136 is transmitted to the third optical filter 114 through the third lens 118 , and is reflected from the third optical filter 114 to be reflected by the first optical filter (110). The first fluorescent signal may be reflected from the first optical filter 110 and transmitted to the fifth optical filter 122 .

이어서, 미세액적(138)으로부터 출력(방출)된 제2 형광신호는 제4 렌즈(120)를 통해 제4 광필터(116)로 전달되고, 제4 광필터(116)로부터 반사되어 제2 광필터(112)로 전달될 수 있다. 이러한 제2 형광신호는 제2 광필터(112)로부터 반사되어 제6 광필터(124)로 전달될 수 있다.Subsequently, the second fluorescence signal output (emitted) from the microdroplet 138 is transmitted to the fourth optical filter 116 through the fourth lens 120 , and is reflected from the fourth optical filter 116 to receive the second fluorescence signal. It may be transmitted to the optical filter 112 . This second fluorescent signal may be reflected from the second optical filter 112 and transmitted to the sixth optical filter 124 .

제5 광필터(122)는 미세액적(136) 내 유전자를 검출하기 위해 사용되는 제1 색상에 해당하는 파장범위의 형광신호를 통과시키고, 나머지 파장범위의 형광신호는 반사시킬 수 있다. 구체적으로, 제5 광필터(122)는 제3 광필터(114)로부터 반사된 제1 형광신호 중 적어도 일부 파장범위의 형광신호를 통과시켜 제5 렌즈(126)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제5 광필터(122)는 510~530nm 파장의 형광신호를 통과시키고, 나머지 파장의 형광신호를 반사킬 수 있다. 제시된 실시예에서 제5 광필터(122)의 통과 가능한 파장범위는 상술한 파장범위로 한정되지 않는다.The fifth optical filter 122 may pass a fluorescence signal in the wavelength range corresponding to the first color used to detect the gene in the microdroplet 136 and reflect the fluorescence signal in the remaining wavelength range. Specifically, the fifth optical filter 122 may pass a fluorescence signal in at least a partial wavelength range among the first fluorescence signals reflected from the third optical filter 114 to transmit the fluorescence signal to the fifth lens 126 . For example, the fifth optical filter 122 may pass a fluorescence signal having a wavelength of 510 nm to 530 nm and reflect a fluorescence signal having a remaining wavelength. In the presented embodiment, the passable wavelength range of the fifth optical filter 122 is not limited to the above-described wavelength range.

제6 광필터(124)는 제5 광필터(122)와 유사하게 미세액적(136) 내 유전자를 검출하기 위해 사용되고 제1 색상과 다른 제2 색상에 해당하는 파장범위의 형광신호를 통과시키고, 나머지 파장범위의 형광신호는 반사시킬 수 있다. 구체적으로, 제6 광필터(124)는 제4 광필터(116)로부터 반사된 제2 형광신호 중 적어도 일부 파장범위의 형광신호를 통과시켜 제6 렌즈(128)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제6 광필터(124)는 560~580nm 파장의 형광신호를 통과시키고, 나머지 파장의 형광신호를 반사시킬 수 있다. 제시된 실시예에서 제6 광필터(124)의 통과 가능한 파장범위는 상술한 파장범위로 한정되지 않는다.The sixth optical filter 124 is used to detect a gene in the microdroplet 136 similarly to the fifth optical filter 122 and passes a fluorescence signal in a wavelength range corresponding to a second color different from the first color, , the fluorescence signal in the remaining wavelength range can be reflected. Specifically, the sixth optical filter 124 may pass a fluorescence signal having at least a partial wavelength range among the second fluorescence signals reflected from the fourth optical filter 116 to transmit the fluorescence signal to the sixth lens 128 . For example, the sixth optical filter 124 may pass a fluorescence signal having a wavelength of 560 nm to 580 nm and reflect a fluorescence signal having a remaining wavelength. In the presented embodiment, the passable wavelength range of the sixth optical filter 124 is not limited to the above-described wavelength range.

제5 광필터(122)를 통과한 제1 형광신호는 제5 렌즈(126)를 통해 제1 형광 검출부(130)로 전달되고, 제6 광필터(124)를 통과한 제2 형광신호는 제6 렌즈(128)를 통해 제2 형광 검출부(132)로 전달될 수 있다. The first fluorescence signal passing through the fifth optical filter 122 is transmitted to the first fluorescence detector 130 through the fifth lens 126 , and the second fluorescence signal passing through the sixth optical filter 124 is 6 may be transmitted to the second fluorescence detector 132 through the lens 128 .

제시된 실시예에서, 제5 광필터(122)를 통과한 제1 형광신호는 미세액적(136) 내 유전자를 검출하기 위해 사용되는 제1 색상에 해당하는 파장범위의 형광신호를 의미하고, 제6 광필터(124)를 통과한 제2 형광신호는 미세액적(136) 내 유전자를 검출하기 위해 사용되는 제2 색상에 해당하는 파장범위의 형광신호를 의미할 수 있다.In the presented embodiment, the first fluorescence signal passing through the fifth optical filter 122 means a fluorescence signal in the wavelength range corresponding to the first color used to detect the gene in the microdroplet 136, 6 The second fluorescence signal passing through the optical filter 124 may mean a fluorescence signal in a wavelength range corresponding to the second color used to detect a gene in the microdroplet 136 .

제시된 실시예에서, 복수의 필터들은 다이크로익 미러(또는 필터)(dichroic mirror or filter)일수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the presented embodiment, the plurality of filters may be a dichroic mirror (or filter), but is not limited thereto.

제5 렌즈(126)는 제5 광필터(122)를 통과한 제1 형광신호를 집속하여 제1 형광 검출부(130)로 전달하고, 제6 렌즈(128)는 제6 광필터(124)를 통과한 제2 형광신호를 집속하여 제2 형광 검출부(132)로 전달할 수 있다.The fifth lens 126 focuses the first fluorescence signal passing through the fifth optical filter 122 and transmits it to the first fluorescence detector 130 , and the sixth lens 128 receives the sixth optical filter 124 . The passing second fluorescence signal may be focused and transmitted to the second fluorescence detector 132 .

제시된 실시예에서, 복수의 렌즈들은 집광렌즈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the presented embodiment, the plurality of lenses may be condensing lenses, but is not limited thereto.

제1 형광 검출부(130)는 제5 렌즈(126)를 통해 전달된 제1 형광신호를 분석하여 미세액적(136) 내 유전자를 검출할 수 있다. 구체적으로, 제1 형광 검출부(130)는 미세액적(136)이 제5 렌즈(118)를 통해 제1 광신호가 조사된 지점을 통과할 경우 조사된 제1 광신호에 의해 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제1 형광신호에 기반하여 미세액적(136) 내 제1 색상의 형광을 발하는 유전자를 검출할 수 있다. The first fluorescence detection unit 130 may detect the gene in the microdroplet 136 by analyzing the first fluorescence signal transmitted through the fifth lens 126 . Specifically, when the microdroplet 136 passes through the point where the first optical signal is irradiated through the fifth lens 118, the first fluorescence detection unit 130 generates the microdroplet 136 by the irradiated first optical signal. ), a gene emitting fluorescence of a first color in the microdroplet 136 may be detected based on the first fluorescence signal output (emitted).

제2 형광 검출부(132)는 제6 렌즈(128)를 통해 전달된 제2 형광신호를 분석하여 미세액적(136) 내 유전자를 검출할 수 있다. 구체적으로, 제2 형광 검출부(132)는 미세액적(136)이 제6 렌즈(120)를 통해 제2 광신호가 조사된 지점(138)을 통과할 경우 조사된 제2 광신호에 의해 미세액적(136)으로부터 출력(방출)된 제2 형광신호에 기반하여 미세액적(136) 내 제2 색상의 형광을 발하는 유전자를 검출할 수 있다.The second fluorescence detector 132 may detect the gene in the microdroplet 136 by analyzing the second fluorescence signal transmitted through the sixth lens 128 . Specifically, when the microdroplet 136 passes through the point 138 to which the second optical signal is irradiated through the sixth lens 120 , the second fluorescence detection unit 132 detects the second optical signal by the irradiated second optical signal. A gene emitting fluorescence of a second color in the microdroplet 136 may be detected based on the second fluorescence signal output (emitted) from the droplet 136 .

제시된 실시예에서, 형광 검출부들은 광전 증폭관(photo multiplier tube, PMT)으로서, 광전음극, 다이노드 및 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 형광 검출부들은 유전자가 증폭된 수만큼, 발광한 형광 다이(또는 형광 항체)를 검출할 수 있다.In the presented embodiment, the fluorescence detectors may be configured as a photo multiplier tube (PMT), including a photocathode, a dynode, and an electrode. These fluorescence detectors can detect the fluorescence die (or fluorescence antibody) that emits light as many as the number of amplified genes.

제시된 실시예에서, 제1 광원(102), 제1 렌즈(106), 제1 광필터(110) 및 제3 광필터(114)는 서로 평행하게 배치되고, 제2 광원(104), 제2 렌즈(108), 제2 광필터(112) 및 제4 광필터(116)는 서로 평행하게 배치될 수 있다.In the presented embodiment, the first light source 102 , the first lens 106 , the first optical filter 110 and the third optical filter 114 are disposed parallel to each other, and the second light source 104 , the second The lens 108 , the second optical filter 112 , and the fourth optical filter 116 may be disposed parallel to each other.

제시된 실시예에서, 제1 광필터(110), 제2 광필터(112), 제5 광필터(122), 제6 광필터(124), 제5 렌즈(126), 제6 렌즈(128), 제1 형광 검출부(130) 및 제2 형광 검출부(132)는 서로 평행하게 배치될 수 있다.In the presented embodiment, the first optical filter 110 , the second optical filter 112 , the fifth optical filter 122 , the sixth optical filter 124 , the fifth lens 126 , and the sixth lens 128 . , the first fluorescence detector 130 and the second fluorescence detector 132 may be disposed parallel to each other.

다양한 실시예에서, 제1 광원(102), 제1 렌즈(106), 제1 광필터(110) 및 제3 광필터(114) 각각의 중심을 지나는 제1 라인을 정의하고, 제1 광필터(110), 제5 광필터(122), 제5 렌즈(126) 및 제1 형광 검출부(130) 각각의 중심을 지나는 제2 라인을 정의할 경우 제1 라인과 제2 라인은 서로 수직 교차할 수 있다.In various embodiments, defining a first line passing through the center of each of the first light source 102 , the first lens 106 , the first optical filter 110 , and the third optical filter 114 , the first optical filter When defining a second line passing through the centers of 110 , the fifth optical filter 122 , the fifth lens 126 , and the first fluorescence detector 130 , the first line and the second line may cross each other perpendicularly. can

이와 같이 본 발명은 서로 다른 파장범위를 가지는 복수의 광원을 이용함으로써, 노이즈 대비 형광신호 검출 효율을 높일 수 있다. As described above, according to the present invention, by using a plurality of light sources having different wavelength ranges, it is possible to increase the detection efficiency of the fluorescent signal compared to the noise.

이하에서는 유전자 검출 장치(1)에서 획득된 실험 데이터(미세액적에 조사되는 광신호, 반사되는 광신호(형광신호))를 기초로 유효한 형광을 검출할 수 있는 형광 검출 장치(1000)에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a fluorescence detection apparatus 1000 capable of detecting effective fluorescence based on experimental data (optical signal irradiated to microdroplets and reflected optical signal (fluorescence signal)) obtained by the gene detection apparatus 1 will be described. let it do

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.7 is a block diagram illustrating the configuration of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 형광 검출 장치(1000)는 통신부(1010), 저장부(1020), 입력부(1030), 출력부(1040) 및 프로세서(1050)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the fluorescence detection apparatus 1000 may include a communication unit 1010 , a storage unit 1020 , an input unit 1030 , an output unit 1040 , and a processor 1050 .

통신부(1010)는 유/무선 네트워크를 통해 유전자 검출 장치(1) 또는 관리자 단말과 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 통신부(1010)는 유전자 검출 장치(1)로부터 미세액적에 조사되는 광신호와 미세액적에서 방출되는 형광신호의 형광 광도를 포함하는 데이터 세트를 수신하고, 유전자 검출 장치(1)로 미세액적 별 형광 방출 여부를 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 통신부(1010)는 관리자 단말로부터 시료에 해당하는 사용자 식별 정보를 수신할 수 있으며, 관리자 단말로 사용자 식별 정보와 대응되는 시료 속 유전자의 정량 값을 송신할 수 있다. The communication unit 1010 may be connected to the gene detection device 1 or the manager terminal through a wired/wireless network to exchange data. For example, the communication unit 1010 receives the data set including the fluorescence intensity of the optical signal irradiated to the microdroplet and the fluorescence signal emitted from the microdroplet from the gene detection device 1, and the gene detection device 1 It is possible to transmit whether each microdroplet emits fluorescence. For another example, the communication unit 1010 may receive user identification information corresponding to the sample from the manager terminal, and transmit a quantitative value of a gene in the sample corresponding to the user identification information to the manager terminal.

입력부(1020)는 사용자(관리자)로부터 다양한 설정 정보를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 입력부(1020)는 유전자 검출 장치(1)에서 사용되는 광원의 개수, 광원의 파장 범위, 미세액적이 배출되는 주기, 카트리지가 수용할 수 있는 미세액적의 전체 수 등, 유전자 검출 장치(1)의 설정 값을 입력 받을 수 있다. The input unit 1020 may receive various setting information from a user (administrator). For example, the input unit 1020 may include the number of light sources used in the gene detection device 1, the wavelength range of the light source, the period at which microdroplets are discharged, the total number of microdroplets that the cartridge can accommodate, etc., the gene detection device You can input the setting value of (1).

출력부(1030)는 형광 검출 장치(1000)가 생성한 다양한 결과 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력부(1030)는 전체 미세액적의 개수(N)를 기준으로 유효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(x), 무효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(y) 및 형광이 미검출된 미세액적의 개수(z)를 출력할 수 있다. 다른 예를 들어, 출력부(1030)는 전체 미세액적의 개수(N)와 이들의 비율을 계산한 결과, 즉 타겟 유전자의 정량 값을 출력할 수도 있다.The output unit 1030 may output various result values generated by the fluorescence detection apparatus 1000 . For example, the output unit 1030 determines the number of microdroplets emitting effective fluorescence (x), the number of microdroplets emitting invalid fluorescence (y) and fluorescence based on the total number of microdroplets (N). The number (z) of the detected microdroplets can be output. As another example, the output unit 1030 may output a result of calculating the total number of microdroplets (N) and their ratio, that is, a quantitative value of the target gene.

출력부(1030)는 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있으며, 이러한 경우, 입력부(1020)와 출력부(1030)는 하나의 물리적 구성 요소로 이루어질 수 있다. 그에 따라, 출력부(1030)는 피크 검출 모델을 통해 도출된 결과를 표시하는 영역에서 발생하는 다양한 입력을 인식할 수 있는 다양한 센싱 수단들을 포함할 수 있다.The output unit 1030 may receive a user's touch input, and in this case, the input unit 1020 and the output unit 1030 may be formed of one physical component. Accordingly, the output unit 1030 may include various sensing means capable of recognizing various inputs generated in an area displaying a result derived through the peak detection model.

저장부(1040)는 형광 검출 장치(1000)에서 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(1040)는 피크 검출 모델과 피크 검출 모델의 학습 데이터를 저장할 수 있다. 보다 구체적으로 저장부(1040)는 유전자와 파장 별 형광광도 피크 패턴, 형광광도 피크 크기, 유전자와 PCR 시약의 반응에 따라 형광으로 정의되는 평균 피크 값(기 설정된 형광 광도)를 저장할 수 있으며, 사용자, 유전자의 특성 별로 구분하여 저장할 수도 있다. 여기서, 사용자의 특성은 사용자 성별, 나이, 질환 여부, 치료 여부 등을 의미하며, 이외에도 다양한 생물학적 기준이 적용될 수 있다. The storage unit 1040 may store various data used in the fluorescence detection apparatus 1000 . For example, the storage unit 1040 may store the peak detection model and training data of the peak detection model. More specifically, the storage unit 1040 may store an average peak value (preset fluorescence intensity) defined as fluorescence according to a gene and wavelength-specific fluorescence intensity peak pattern, a fluorescence intensity peak size, and a reaction between a gene and a PCR reagent. , it can also be stored separately for each characteristic of the gene. Here, the characteristics of the user refer to the user's gender, age, disease status, treatment status, etc. In addition, various biological criteria may be applied.

다양한 실시예에서, 저장부(1040)는 각종 데이터, 명령 및 정보를 저장할 수 있는 휘발성 또는 비휘발성 기록 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장부(1040)는 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램, SRAM, 롬, EEPROM, PROM, 네트워크 저장 스토리지, 클라우드, 블록체인 데이터베이스 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.In various embodiments, the storage unit 1040 may include a volatile or non-volatile recording medium capable of storing various data, commands, and information. For example, the storage unit 1040 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.), RAM, SRAM, ROM, EEPROM, PROM, and network storage. It may include a storage medium of at least one type of storage, cloud, and blockchain database.

또한, 저장부(1040)는 형광 검출 장치(1000)와의 동작을 위한 명령어들이 기록되어 있을 수 있다. 다양한 실시예에서, 저장부(1040)는 피크 검출 모델을 이용하여 미세액적의 형광 방출 여부를 출력하고, 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하기 위한 어플리케이션(미도시)이 기록되어 있을 수 있다. Also, the storage unit 1040 may record instructions for operation with the fluorescence detection apparatus 1000 . In various embodiments, the storage unit 1040 outputs whether the fluorescence of the microdroplets is emitted using the peak detection model, and an application (not shown) for calculating the quantitative value of the gene in the sample may be recorded.

프로세서(1050)는 통신부(1010), 입력부(1020), 출력부(1030) 및 저장부 (1040)와 동작 가능하게 연결되어, 형광 검출 장치(1000)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 저장부(1040)에 저장된 어플리케이션 또는 프로그램을 구동하여 미세액적의 형광 방출 여부를 출력하기 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다. The processor 1050 is operatively connected to the communication unit 1010 , the input unit 1020 , the output unit 1030 , and the storage unit 1040 to control the overall operation of the fluorescence detection apparatus 1000 , and the storage unit Various commands for outputting whether the microdroplets emit fluorescence by driving an application or program stored in the 1040 may be executed.

프로세서(1050)는 CPU(Central Processing Unit)나 AP(Application Processor)와 같은 연산 장치에 해당할 수 있다. 또한, 프로세서(1050)는 다양한 연산 장치가 통합된 SoC(System on Chip)와 같은 통합 칩(Integrated Chip (IC))의 형태로 구현될 수 있다.The processor 1050 may correspond to a computing device such as a central processing unit (CPU) or an application processor (AP). In addition, the processor 1050 may be implemented in the form of an integrated chip (IC), such as a system on chip (SoC) in which various computing devices are integrated.

실시예에 따라, 프로세서(1050)는 순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호와 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고, 획득된 광신호들을 피크 검출 모델에 입력하여, 미세액적의 형광 방출 여부를 출력할 수 있다. 여기서, 피크 검출 모델이란 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 모델을 의미하며, 미세액적에서 방출되는 광신호는, 형광신호를 의미한다. 프로세서(1050)는 미세액적 속에 유전자가 포함되었는지에 따라 형광신호를 획득하지 않을 수도 있다. According to the embodiment, the processor 1050 obtains the optical signal irradiated to the sequentially discharged microdroplets and the optical signal emitted from the microdroplets according to a predetermined period, and inputs the obtained optical signals to the peak detection model. , it is possible to output whether the microdroplets emit fluorescence. Here, the peak detection model refers to a model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, and the light emitted from the microdroplets The signal means a fluorescence signal. The processor 1050 may not acquire a fluorescence signal depending on whether a gene is included in the microdroplet.

아울러, 광신호를 획득하는 미리 결정된 주기는 유전자 검출 장치(1)의 미세액적 생성 시간 간격에 대응되는 바, 피크 검출 모델에 입력하는 광신호들은 미세액적이 생성되는 시간 간격에 따라 획득될 수 있다. 이에, 피크 검출 모델은 RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long-Short Term Memory) 네트워크와 같이 순차적 데이터(Sequential data)를 인식할 수 있는 네트워크를 이용하여 피크를 검출하기 위한 모델을 지속적으로 업데이트할 수 있다. 다만, 피크 검출 모델을 학습하는 네트워크 구조는 이에 한정되지 않는다. In addition, the predetermined period for acquiring the optical signal corresponds to the microdroplet generation time interval of the gene detection apparatus 1, and the optical signals input to the peak detection model can be obtained according to the microdroplet generation time interval. have. Therefore, the peak detection model uses a network that can recognize sequential data such as a Recurrent Neural Network (RNN) and a Long-Short Term Memory (LSTM) network to continuously update the model for detecting the peak. can However, the network structure for learning the peak detection model is not limited thereto.

보다 구체적으로, 프로세서(1050)는 피크 검출 모델에 광신호들을 입력하여 유효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(x), 무효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(y) 및 형광 미방출 미세액적의 개수(z)를 결정할 수 있다. 여기서, 무효 형광을 방출하는 미세액적이란 어느 정도의 형광 광도를 가짐에 따라 형광신호로 검출되었으나, 그 값을 증폭해보았을 때 기준 범위를 만족시키지 못하는 형광을 방출하는 미세액적 의미하며, 이는 실제로 유전자를 가지고 있지 않아 빈 미세액적을 의미한다.More specifically, the processor 1050 inputs optical signals to the peak detection model to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence (x), the number of microdroplets emitting invalid fluorescence (y), and the number of microdroplets emitting ineffective fluorescence. The number z can be determined. Here, microdroplets emitting ineffective fluorescence mean microdroplets that emit fluorescence that is detected as a fluorescence signal as it has a certain fluorescence intensity, but does not satisfy the reference range when the value is amplified, which In fact, it means empty microdroplets because they do not contain the gene.

프로세서(1050)는 종래 단순히 임계치를 초과하는 형광을 유전자를 가지고 있는 미세액적으로 판정했던 것에서 나아가 피크 검출 모델을 통해 학습된 형광광도 피크 패턴, 피크 크기를 이용하여 무효 형광을 방출하는 미세액적을 분류할 수 있다. The processor 1050 goes beyond simply determining the fluorescence exceeding the threshold as a microdroplet having a gene, and uses the fluorescence intensity peak pattern and peak size learned through the peak detection model to generate microdroplets emitting invalid fluorescence. can be classified.

실시예에 따라, 프로세서(1050)는 미세액적에 조사되는 광신호가 복수 개인 경우, 복수 개의 광신호 별로 미세액적의 형광 방출 여부를 출력할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(1050)는 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호 및 미세액적에서 방출되는 광신호(형광신호)를 획득할 수 있으며, 피크 검출 모델에 제1 파장 범위와 대응되는 광신호들, 제2 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 제1 및 제2 파장 범위에 대응되는 제1 및 제2 색상의 형광 방출 여부를 출력할 수 있다. 예를 들어, 광신호의 제1 파장 범위가 490nm, 제2 파장 범위가 530nm인 경우, 프로세서(1050)가 형광 방출 여부를 결정하는 형광신호는 각각 510~530nm, 560~580nm의 파장 범위를 가질 수 있다. According to an embodiment, when there are a plurality of optical signals irradiated to the microdroplets, the processor 1050 may output whether the microdroplets emit fluorescence for each of the plurality of optical signals. Specifically, the processor 1050 may acquire an optical signal having first and second wavelength ranges irradiated to the micro-droplets and an optical signal (fluorescent signal) emitted from the micro-droplets, and the first wavelength in the peak detection model. By inputting optical signals corresponding to the range and optical signals corresponding to the second wavelength range, whether fluorescence of the first and second colors corresponding to the first and second wavelength ranges is emitted may be output. For example, when the first wavelength range of the optical signal is 490 nm and the second wavelength range is 530 nm, the fluorescent signal for which the processor 1050 determines whether to emit fluorescence has a wavelength range of 510 to 530 nm and 560 to 580 nm, respectively. can

이후, 프로세서(1050)는 미세액적의 형광 방출 여부에 따라, 시료 속 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1050)는 포아송 분포(Poisson distribution)를 통해 전체 미세액적의 개수(N) 대비 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수(x)만큼의 나올 확률과 전체 미세액적의 개수(N) 대비 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수(y)만큼이 나올 확률을 계산하고, 계산된 확률을 토대로 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. Thereafter, the processor 1050 may calculate a quantitative value of the gene in the sample according to whether the microdroplet emits fluorescence. According to an embodiment, the processor 1050 determines the probability of coming out as much as the number (x) of the microdroplets emitting effective fluorescence compared to the total number of microdroplets (N) through the Poisson distribution and the number of total microdroplets ( It is possible to calculate the probability that the number (y) of the microdroplets emitting invalid fluorescence will come out compared to N), and the quantitative value of the gene may be calculated based on the calculated probability.

아울러, 프로세서(1050)는 미세액적에서 방출되는 광신호(형광신호), 즉 형광신호의 형광 광도를 토대로 피크 검출 모델의 판단 결과를 검증할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(1050)는 미리 결정된 주기에 따라 획득되는 형광신호에서 기 설정된 형광 광도 이상의 연속적인 3개의 형광 신호를 검출하고, 이를 유전자를 가지는 미세액적인 것으로 정의할 수 있다. 다만, 여기서, 연속적인 3개의 형광신호는 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도 보다 낮은 연속적인 형광신호를 의미한다. In addition, the processor 1050 may verify the determination result of the peak detection model based on the fluorescence intensity of the optical signal (fluorescent signal) emitted from the microdroplet, that is, the fluorescence signal. Specifically, the processor 1050 may detect three consecutive fluorescence signals having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity from the fluorescence signals obtained according to a predetermined period, and define them as microdroplets having a gene. However, here, the three consecutive fluorescence signals mean a continuous fluorescence signal in which the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal.

프로세서(1050)는 상술한 바와 같이 피크를 가지는 미세액적을 검출해내고 피크 검출 모델의 출력 결과(미세액적의 형광 방출 여부에 대한 판단 결과)를 검증할 수 있다. The processor 1050 may detect the microdroplets having a peak as described above and verify the output result of the peak detection model (the result of determining whether the microdroplets emit fluorescence).

다른 실시예에 따라, 프로세서(1050)는 순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고, 획득된 광신호를 기초로 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 형광신호를 검출할 수 있다. 여기서, 광신호를 획득하는 미리 결정된 주기는 유전자 검출 장치(1)의 미세액적 생성 시간 간격에 대응될 수 있으며, 기 설정된 형광 광도란 유전자와 PCR 시약의 반응에 따라 형광으로 정의되는 평균 피크 값을 의미한다. According to another embodiment, the processor 1050 acquires the optical signal emitted from the sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period, and a fluorescence signal equal to or greater than a preset fluorescence intensity through the microdroplet based on the obtained optical signal. can be detected. Here, the predetermined period for acquiring the optical signal may correspond to the microdroplet generation time interval of the gene detection device 1, and the preset fluorescence intensity is an average peak value defined as fluorescence according to the reaction between the gene and the PCR reagent. means

프로세서(1050)는 검출된 형광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적을 결정할 수 있는데, 여기서 연속된 3개의 형광신호는 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도 보다 낮은 연속적인 형광신호를 의미한다. The processor 1050 may determine a microdroplet having three consecutive fluorescence signals among the detected fluorescence signals, where the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is the second detected optical signal. It means a continuous fluorescence signal lower than the fluorescence intensity of

본 발명의 일 실시예에서 프로세서(1050)는 유전자를 가지고 있지 않아 비어 있지만, 형광을 방출하는 미세액적을 구분하기 위해, 검출된 형광신호를 증폭시키고, 증폭된 형광신호에서 기준 범위를 만족시키지 않는 미세액적의 개수를 계산할 수 있다. 즉, 프로세서(1050)는 기준 범위에서 미달된 형광신호는 무효 형광으로 간주할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the processor 1050 is empty because it does not have a gene, but amplifies the detected fluorescence signal in order to distinguish microdroplets emitting fluorescence, and does not satisfy the reference range in the amplified fluorescence signal. The number of microdroplets can be calculated. That is, the processor 1050 may regard the fluorescence signal that is less than the reference range as invalid fluorescence.

유효 형광을 방출한 미세액적의 개수와 무효 형광을 방출한 것으로 간주된 미세액적의 개수를 계산한 후, 프로세서(1050)는 결정된 미세액적의 개수를 기초로 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(1050)는 포아송 분포(Poisson distribution)를 통해 전체 미세액적의 개수(N) 대비 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수(x)만큼의 나올 확률과 전체 미세액적의 개수(N) 대비 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수(y)만큼이 나올 확률을 계산하고, 계산된 확률을 토대로 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다.After calculating the number of microdroplets emitting effective fluorescence and the number of microdroplets considered emitting invalid fluorescence, the processor 1050 quantifies the gene in the sample generating microdroplets based on the determined number of microdroplets. value can be calculated. According to an embodiment, the processor 1050 determines the probability of coming out as much as the number (x) of the microdroplets emitting effective fluorescence compared to the total number of microdroplets (N) through the Poisson distribution and the number of total microdroplets ( It is possible to calculate the probability that the number (y) of the microdroplets emitting invalid fluorescence will come out compared to N), and the quantitative value of the gene may be calculated based on the calculated probability.

아울러, 프로세서(1050)는 미리 학습된 피크 검출 모델을 토대로 기 설정된 형광 광도를 통해 결정된 미세액적의 유효 형광 방출 여부를 검증할 수 있다. 여기서의 피크 검출 모델은 앞서 언급한 바와 같이 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 모델을 의미한다. In addition, the processor 1050 may verify whether the microdroplets are effective fluorescence emission determined through a preset fluorescence intensity based on the pre-trained peak detection model. Here, the peak detection model refers to a model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, as described above.

한편, 프로세서(1050)는 미세액적에 조사되는 광신호가 복수 개인 경우, 복수 개의 광신호 별로 연속적인 형광신호를 검출하기 위한 형광 광도 기준 값을 상이하게 설정할 수 있으며, 각각의 기준 값을 토대로 유효한 형광신호를 방출한 미세액적을 결정할 수 있다. Meanwhile, when there are a plurality of optical signals irradiated to the microdroplets, the processor 1050 may set different fluorescence intensity reference values for detecting continuous fluorescence signals for each of the plurality of optical signals, and effective fluorescence intensity based on each reference value. The microdroplet that emitted the signal can be determined.

뿐만 아니라, 프로세서(1050)는 피크 검출 모델을 이용하여 결정된 결과를 검증할 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(1050)는 유효한 형광신호를 방출한 것으로 결정된 미세액적에 대하여, 그 결정이 정확한 것인지 피크 검출 모델을 통해 검증할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1050)는 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호를 획득하는 경우, 피크 검출 모델을 이용하여 제1 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하고, 제2 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증할 수 있다.In addition, the processor 1050 may verify the determined result using the peak detection model. In other words, the processor 1050 may verify, through the peak detection model, whether the determination is correct with respect to the microdroplet determined to have emitted an effective fluorescence signal. For example, when acquiring an optical signal having the first and second wavelength ranges irradiated to the microdroplets, the processor 1050 determines whether the microdroplets corresponding to the first wavelength range emit fluorescence using a peak detection model. It is possible to verify whether the microdroplets corresponding to the second wavelength range emit fluorescence.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 장치(1000)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 미세액적에 조사되는 광신호와 그에 따라 미세액적에서 방출되는 형광 광도를 시계열 데이터 세트로 구성하고, 유전자를 가지고 있는 미세액적의 형광 광도 및 패턴을 학습하여, 보다 정확하게 유효 형광을 구분할 수 있는 피크 검출 모델을 생성할 수 있다. 특히, 본 발명은 피크 검출 모델을 통해 무효 형광 피크(false positive)를 구분할 수 있어, 유전자 정량 값을 보다 빠르고 정밀하게 측정할 수 있다. 또한, 개인 별 타겟 유전자의 정량을 정밀하게 검출함으로써, 검출된 타겟 유전자의 정량에 기반하여 항생체 및/또는 항암제 등과 같은 치료제의 정량을 개인마다 정확하게 제공할 수 있다.So far, the fluorescence detection apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention has been described. According to the present invention, the light signal irradiated to the microdroplet and the fluorescence intensity emitted from the microdroplet are configured as a time series data set, and the fluorescence intensity and pattern of the microdroplet having a gene are learned, so that effective fluorescence is more accurately It is possible to create a peak detection model that can distinguish In particular, the present invention can distinguish an invalid fluorescence peak (false positive) through the peak detection model, it is possible to measure the gene quantitative value more quickly and precisely. In addition, by precisely detecting the quantification of the target gene for each individual, it is possible to accurately provide the quantification of a therapeutic agent such as an antibiotic and/or an anticancer agent to each individual based on the quantification of the detected target gene.

이하에서는 상술한 형광 검출 장치(1000)를 통해 형광을 검출하는 방법에 대하여 도 8 및 도 9를 참조하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of detecting fluorescence using the above-described fluorescence detection apparatus 1000 will be described with reference to FIGS. 8 and 9 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 검출 장치의 형광 검출 방법의 순서도이다. 8 is a flowchart of a fluorescence detection method of a fluorescence detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 형광 검출 장치(1000)는 순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호와 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고(S110), 획득된 광신호들을 피크 검출 모델에 입력하여, 미세액적의 형광 방출 여부를 출력한다(S120). 여기서 피크 검출 모델이란 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 모델을 의미하며, 미세액적에서 방출되는 광신호는, 형광신호를 의미한다. 형광 검출 장치(1000)는 미세액적 속에 유전자가 포함되었는지에 따라 형광신호를 획득하지 않을 수도 있다. Referring to FIG. 8 , the fluorescence detection apparatus 1000 acquires the optical signal irradiated to the sequentially discharged microdroplets and the optical signal emitted from the microdroplets according to a predetermined period ( S110 ), and the obtained optical signals It is input to the peak detection model to output whether the microdroplets emit fluorescence (S120). Here, the peak detection model refers to a model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, and the optical signal emitted from the microdroplets. , means a fluorescence signal. The fluorescence detection apparatus 1000 may not acquire a fluorescence signal depending on whether a gene is included in the microdroplet.

아울러, 광신호를 획득하는 미리 결정된 주기는 유전자 검출 장치(1)의 미세액적 생성 시간 간격에 대응되는 바, 피크 검출 모델에 입력하는 광신호들은 미세액적이 생성되는 시간 간격에 따라 획득될 수 있다. 이에, 피크 검출 모델은 RNN(Recurrent Neural Network), LSTM(Long-Short Term Memory) 네트워크와 같이 순차적 데이터(Sequential data)를 인식할 수 있는 네트워크를 이용하여 피크를 검출하기 위한 모델을 지속적으로 업데이트할 수 있다. 다만, 피크 검출 모델을 학습하는 네트워크 구조는 이에 한정되지 않는다. In addition, the predetermined period for acquiring the optical signal corresponds to the microdroplet generation time interval of the gene detection apparatus 1, and the optical signals input to the peak detection model can be obtained according to the microdroplet generation time interval. have. Therefore, the peak detection model uses a network that can recognize sequential data such as a Recurrent Neural Network (RNN) and a Long-Short Term Memory (LSTM) network to continuously update the model for detecting the peak. can However, the network structure for learning the peak detection model is not limited thereto.

보다 구체적으로, 형광 검출 장치(1000)는 피크 검출 모델에 광신호들을 입력하여 유효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(x), 무효 형광을 방출하는 미세액적의 개수(y) 및 형광 미방출 미세액적의 개수(z)를 결정할 수 있다. 여기서, 무효 형광을 방출하는 미세액적이란 어느 정도의 형광 광도를 가짐에 따라 형광신호로 검출되었으나, 그 값을 증폭해보았을 때 기준 범위를 만족시키지 못하는 형광을 방출하는 미세액적 의미하며, 이는 실제로 유전자를 가지고 있지 않아 빈 미세액적을 의미한다.More specifically, the fluorescence detection apparatus 1000 inputs optical signals to the peak detection model to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence (x), the number of microdroplets emitting ineffective fluorescence (y), and non-fluorescence emitting microdroplets. It is possible to determine the number of tax drops (z). Here, microdroplets emitting ineffective fluorescence mean microdroplets that emit fluorescence that is detected as a fluorescence signal as it has a certain fluorescence intensity, but does not satisfy the reference range when the value is amplified, which In fact, it means empty microdroplets because they do not contain the gene.

실시예에 따라, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적에 조사되는 광신호가 복수 개인 경우, 복수 개의 광신호 별로 미세액적의 형광 방출 여부를 출력할 수 있다. 구체적으로, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호 및 미세액적에서 방출되는 광신호(형광신호)를 획득할 수 있으며, 피크 검출 모델에 제1 파장 범위와 대응되는 광신호들, 제2 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 제1 및 제2 파장 범위에 대응되는 제1 및 제2 색상의 형광 방출 여부를 출력할 수 있다. 예를 들어, 광신호의 제1 파장 범위가 490nm, 제2 파장 범위가 530nm인 경우, 프로세서(1050)가 형광 방출 여부를 결정하는 형광신호는 각각 510~530nm, 560~580nm의 파장 범위를 가질 수 있다. According to an embodiment, when there are a plurality of optical signals irradiated to the microdroplets, the fluorescence detection apparatus 1000 may output whether the microdroplets emit fluorescence for each of the plurality of optical signals. Specifically, the fluorescence detection apparatus 1000 may acquire an optical signal having the first and second wavelength ranges irradiated to the microdroplet and an optical signal (fluorescent signal) emitted from the microdroplet, and may be applied to the peak detection model. By inputting optical signals corresponding to the first wavelength range and optical signals corresponding to the second wavelength range, whether fluorescence of the first and second colors corresponding to the first and second wavelength ranges is emitted may be output. For example, when the first wavelength range of the optical signal is 490 nm and the second wavelength range is 530 nm, the fluorescent signal for which the processor 1050 determines whether to emit fluorescence has a wavelength range of 510 to 530 nm and 560 to 580 nm, respectively. can

S120 단계 이후, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적의 형광 방출 여부에 따라, 시료 속 유전자의 정량 값을 계산한다(S130). 실시예에 따라, 형광 검출 장치(1000)는 포아송 분포(Poisson distribution)를 통해 전체 미세액적의 개수(N) 대비 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수(x)만큼의 나올 확률과 전체 미세액적의 개수(N) 대비 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수(y)만큼이 나올 확률을 계산하고, 계산된 확률을 토대로 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. After step S120 , the fluorescence detection apparatus 1000 calculates a quantitative value of the gene in the sample according to whether the microdroplets emit fluorescence ( S130 ). According to an embodiment, the fluorescence detection apparatus 1000 determines the probability of coming out by the number (x) of the number of microdroplets emitting effective fluorescence compared to the total number of microdroplets (N) through the Poisson distribution and the total number of microdroplets. It is possible to calculate the probability that the number (y) of the microdroplets emitting invalid fluorescence compared to the number (N) will come out, and the quantitative value of the gene may be calculated based on the calculated probability.

아울러, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적에서 방출되는 광신호(형광신호), 즉 형광신호의 형광 광도를 토대로 피크 검출 모델의 판단 결과를 검증할 수 있다. 구체적으로, 형광 검출 장치(1000)는 미리 결정된 주기에 따라 획득되는 형광신호에서 기 설정된 형광 광도 이상의 연속적인 3개의 형광 신호를 검출하고, 이를 유전자를 가지는 미세액적인 것으로 정의할 수 있다. 다만, 여기서, 연속적인 3개의 형광신호는 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도 보다 낮은 연속적인 형광신호를 의미한다. In addition, the fluorescence detection apparatus 1000 may verify the determination result of the peak detection model based on the fluorescence intensity of the optical signal (fluorescence signal) emitted from the microdroplet, that is, the fluorescence signal. Specifically, the fluorescence detection apparatus 1000 may detect three consecutive fluorescence signals having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity from the fluorescence signals obtained according to a predetermined period, and define them as microdroplets having a gene. However, here, the three consecutive fluorescence signals mean a continuous fluorescence signal in which the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal.

형광 검출 장치(1000)는 상술한 바와 같이 피크를 가지는 미세액적을 검출해내고 피크 검출 모델의 출력 결과(미세액적의 형광 방출 여부에 대한 판단 결과)를 검증할 수 있다. The fluorescence detection apparatus 1000 may detect the microdroplets having a peak as described above and verify the output result of the peak detection model (the result of determining whether the microdroplets emit fluorescence).

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 형광 검출 장치의 형광 검출 방법의 순서도이다. 9 is a flowchart of a fluorescence detection method of a fluorescence detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 형광 검출 장치(1000)는 순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고(S210), 획득된 광신호를 기초로 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 형광신호를 검출한다(S220). 여기서, 광신호를 획득하는 미리 결정된 주기는 유전자 검출 장치(1)의 미세액적 생성 시간 간격에 대응될 수 있으며, 기 설정된 형광 광도란 유전자와 PCR 시약의 반응에 따라 형광으로 정의되는 평균 피크 값을 의미한다. Referring to FIG. 9 , the fluorescence detection apparatus 1000 acquires optical signals emitted from sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period ( S210 ), and based on the obtained optical signals, presets through microdroplets. A fluorescence signal greater than or equal to the fluorescence intensity is detected ( S220 ). Here, the predetermined period for acquiring the optical signal may correspond to the microdroplet generation time interval of the gene detection device 1, and the preset fluorescence intensity is an average peak value defined as fluorescence according to the reaction between the gene and the PCR reagent. means

S220 단계 이후, 형광 검출 장치(1000)는 검출된 형광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지는 미세액적을 결정한다(S230). 여기서, 연속된 3개의 형광신호는 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도 보다 낮은 연속적인 형광신호를 의미한다. After step S220 , the fluorescence detection apparatus 1000 determines microdroplets having three consecutive fluorescence signals among the detected fluorescence signals ( S230 ). Here, the three consecutive fluorescence signals mean a continuous fluorescence signal in which the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal.

본 발명의 일 실시예에서 형광 검출 장치(1000)는 유전자를 가지고 있지 않아 비어 있지만, 형광을 방출하는 미세액적을 구분하기 위해, 검출된 형광신호를 증폭시키고, 증폭된 형광신호에서 기준 범위를 만족시키지 않는 미세액적의 개수를 계산할 수 있다. 즉, 형광 검출 장치(1000)는 기준 범위에서 미달된 형광신호는 무효 형광으로 간주할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the fluorescence detection device 1000 is empty because it does not have a gene, but amplifies the detected fluorescence signal in order to distinguish microdroplets emitting fluorescence, and satisfies a reference range in the amplified fluorescence signal It is possible to calculate the number of microdroplets that do not That is, the fluorescence detection apparatus 1000 may regard a fluorescence signal that is less than the reference range as invalid fluorescence.

S230 단계 이후, 형광 검출 장치(1000)는 결정된 미세액적의 개수를 기초로 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다. 실시예에 따라, 형광 검출 장치(1000)는 포아송 분포(Poisson distribution)를 통해 전체 미세액적의 개수(N) 대비 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수(x)만큼의 나올 확률과 전체 미세액적의 개수(N) 대비 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수(y)만큼이 나올 확률을 계산하고, 계산된 확률을 토대로 유전자의 정량 값을 계산할 수 있다.After step S230 , the fluorescence detection apparatus 1000 may calculate a quantitative value of a gene in a sample in which microdroplets are generated based on the determined number of microdroplets. According to an embodiment, the fluorescence detection apparatus 1000 determines the probability of coming out by the number (x) of the number of microdroplets emitting effective fluorescence compared to the total number of microdroplets (N) through the Poisson distribution and the total number of microdroplets. It is possible to calculate the probability that the number (y) of the microdroplets emitting invalid fluorescence compared to the number (N) will come out, and the quantitative value of the gene may be calculated based on the calculated probability.

아울러, 형광 검출 장치(1000)는 미리 학습된 피크 검출 모델을 토대로 기 설정된 형광 광도를 통해 결정된 미세액적의 유효 형광 방출 여부를 검증할 수 있다. 여기서의 피크 검출 모델은 도 8에서서 언급한 바와 같이 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 모델을 의미한다. In addition, the fluorescence detection apparatus 1000 may verify whether the microdroplets effectively emit fluorescence, which is determined through a preset fluorescence intensity based on a pre-trained peak detection model. Here, the peak detection model refers to a model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, as mentioned in FIG. 8 . .

한편, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적에 조사되는 광신호가 복수 개인 경우, 복수 개의 광신호 별로 연속적인 형광신호를 검출하기 위한 형광 광도 기준 값을 상이하게 설정할 수 있으며, 각각의 기준 값을 토대로 유효한 형광신호를 방출한 미세액적을 결정할 수 있다. Meanwhile, when there are a plurality of optical signals irradiated to the microdroplets, the fluorescence detection apparatus 1000 may set different fluorescence intensity reference values for detecting continuous fluorescence signals for each of the plurality of optical signals, and based on each reference value It is possible to determine which microdroplets have emitted an effective fluorescence signal.

뿐만 아니라, 형광 검출 장치(1000)는 피크 검출 모델을 이용하여 결정된 결과를 검증할 수 있다. 다시 말해서, 형광 검출 장치(1000)는 유효한 형광신호를 방출한 것으로 결정된 미세액적에 대하여, 그 결정이 정확한 것인지 피크 검출 모델을 통해 검증할 수 있다. 예를 들어, 형광 검출 장치(1000)는 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호를 획득하는 경우, 피크 검출 모델을 이용하여 제1 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하고, 제2 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증할 수 있다.In addition, the fluorescence detection apparatus 1000 may verify the determined result using the peak detection model. In other words, the fluorescence detection apparatus 1000 may verify, through the peak detection model, whether the determination is correct with respect to the microdroplets determined to have emitted an effective fluorescence signal. For example, when the fluorescence detection apparatus 1000 acquires an optical signal having the first and second wavelength ranges irradiated to the microdroplets, fluorescence emission of the microdroplets corresponding to the first wavelength range using a peak detection model It is possible to verify whether the micro-droplets emit fluorescence corresponding to the second wavelength range.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. have. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

10000: 유전자 검출 시스템
1: 유전자 검출 장치 2: 하우징
3: 상태표시모듈 4: 소음저감모듈
5: 전원모듈 6: 진공모터모듈
7: 트레이모듈 8: 개구부
9: 카트리지부 10: 구동모듈
20: 시료저장유닛 30: 멀티밸브유닛
40: 주사유닛 50: 오일유닛
60: 싱귤레이터유닛 70: 폐기유닛
80: 세척유닛 100: 형광 검출 유닛
102: 제1 광원 104: 제2 광원
106: 제1 렌즈 108: 제2 렌즈
110: 제1 광필터 112: 제2 광필터
114: 제3 광필터 116: 제4 광필터
118: 제3 렌즈 120: 제4 렌즈
122: 제5 광필터 124: 제6 광필터
126: 제5 렌즈 128: 제6 렌즈
130: 제1 형광 검출부 132: 제2 형광 검출부
134: 미세유체채널 136: 미세액적
1000: 형광 검출 장치
1010: 통신부 1020: 저장부
1030: 입력부 1040: 출력부
1050: 프로세서10000: gene detection system
1: gene detection device 2: housing
3: Status display module 4: Noise reduction module
5: Power module 6: Vacuum motor module
7: tray module 8: opening
9: cartridge unit 10: drive module
20: sample storage unit 30: multi-valve unit
40: injection unit 50: oil unit
60: singulator unit 70: waste unit
80: washing unit 100: fluorescence detection unit
102: first light source 104: second light source
106: first lens 108: second lens
110: first optical filter 112: second optical filter
114: third optical filter 116: fourth optical filter
118: third lens 120: fourth lens
122: fifth optical filter 124: sixth optical filter
126: fifth lens 128: sixth lens
130: first fluorescence detection unit 132: second fluorescence detection unit
134: microfluidic channel 136: microdroplets
1000: fluorescence detection device
1010: communication unit 1020: storage unit
1030: input unit 1040: output unit
1050: processor

Claims (13)

형광 검출 장치의 프로세서에 의해 수행되는 형광 검출 방법으로서,
순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하는 단계;
유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델에 상기 획득된 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 유효 형광 방출 여부를 출력하는 단계; 및
출력 결과에 따라, 상기 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수와 상기 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수를 결정하고, 상기 순차적으로 배출되는 미세액적의 전체 개수 대비 상기 결정된 두 종류의 미세액적 개수만큼이 나올 각각의 확률 값을 기초로 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계; 를 포함하는 형광 검출 방법.A fluorescence detection method performed by a processor of a fluorescence detection device, comprising:
acquiring an optical signal irradiated to the sequentially discharged micro-droplets and an optical signal emitted from the micro-droplets according to a predetermined period;
By inputting the obtained optical signals to a peak detection model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, the effective outputting whether fluorescence is emitted; and
According to the output result, the number of microdroplets emitting the effective fluorescence and the number of microdroplets emitting the ineffective fluorescence are determined, and the number of the two types of microdroplets is determined relative to the total number of sequentially discharged microdroplets. calculating a quantitative value of the gene in the sample based on each probability value that will come out; A fluorescence detection method comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,
기 설정된 형광 광도 이상의 연속적인 3개의 광신호를 검출하되, 첫번째 및 세번째로 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째로 검출된 광신호의 형광 광도보다 낮은 연속적인 광신호를 검출하는 단계, 를 더 포함하는 형광 검출 방법.According to claim 1,
Detecting three consecutive optical signals equal to or greater than a preset fluorescence intensity, further comprising: detecting a continuous optical signal in which the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal; fluorescence detection method. 제3항에 있어서,
상기 검출된 연속적인 3개의 광신호에 대응되는 미세액적을 기초로 상기 형광 방출 여부에 대한 판단 결과를 검증하는 단계, 를 더 포함하는 형광 검출 방법.4. The method of claim 3,
and verifying a result of determining whether the fluorescence is emitted based on the microdroplets corresponding to the three detected consecutive optical signals. 제1항에 있어서,
상기 획득하는 단계는,
상기 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 획득하는 단계, 를 더 포함하고,
상기 출력하는 단계는,
상기 피크 검출 모델에 상기 제1 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 상기 제1 파장 범위에 대응되는 제1 색상의 형광 방출 여부를 출력하는 제1 출력 단계, 와
상기 피크 검출 모델에 상기 제2 파장 범위와 대응되는 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 상기 제2 파장 범위에 대응되는 제2 색상의 형광 방출 여부를 출력하는 제2 출력 단계, 를 더 포함하는 형광 검출 방법.According to claim 1,
The obtaining step is
Obtaining an optical signal having first and second wavelength ranges irradiated to the micro-droplets and an optical signal emitted from the micro-droplets, further comprising:
The output step is
a first output step of inputting optical signals corresponding to the first wavelength range to the peak detection model and outputting whether the microdroplets emit fluorescence of a first color corresponding to the first wavelength range; and
A second output step of inputting optical signals corresponding to the second wavelength range to the peak detection model and outputting whether the microdroplets emit fluorescence of a second color corresponding to the second wavelength range; further comprising: Fluorescence detection method. 형광 검출 장치의 프로세서에 의해 수행되는 형광 검출 방법으로서,
순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하는 단계;
상기 획득된 광신호를 기초로 상기 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 광신호를 검출하는 단계;
상기 검출된 광신호 중 연속된 3개의 광신호를 가지되, 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째 검출된 광신호의 형광 광도보다 낮은 연속적인 광신호를 가지는 미세액적을 결정하는 단계;
상기 연속적인 광신호를 증폭시키고, 증폭된 광신호에서 기준 범위를 만족시키는 미세액적을 유효형광을 방출한 미세액적으로 결정하고, 증폭된 광신호에서 기준 범위를 만족시키지 않는 미세액적을 무효형광을 방출한 미세액적으로 결정하는 단계; 및
상기 순차적으로 배출되는 미세액적의 전체 개수 대비 상기 유효형광을 방출한 것으로 결정된 미세액적의 개수만큼이 나올 확률 값과 상기 무효형광을 방출한 것으로 결정된 미세액적의 개수만큼이 나올 확률 값을 기초로 상기 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하는 단계; 를 포함하는 형광 검출 방법.A fluorescence detection method performed by a processor of a fluorescence detection device, comprising:
acquiring an optical signal emitted from the sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period;
detecting an optical signal having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity through the microdroplets based on the acquired optical signal;
determining microdroplets having successive three optical signals among the detected optical signals, wherein the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal;
The continuous optical signal is amplified, and microdroplets satisfying a reference range in the amplified optical signal are determined as microdroplets emitting effective fluorescence, and microdroplets that do not satisfy the reference range in the amplified optical signal are ineffective fluorescence. Determining the released microdroplets; and
Based on the probability value that the number of microdroplets determined to have emitted the effective fluorescence will come out as much as the number of microdroplets determined to have emitted the effective fluorescence relative to the total number of microdroplets discharged sequentially, and the probability value to come out as much as the number of microdroplets determined to have emitted the ineffective fluorescence calculating a quantitative value of a gene in a sample generating microdroplets; A fluorescence detection method comprising a. 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 결정하는 단계는,
유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델을 이용하여 상기 연속된 3개의 광신호를 가지는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 단계, 를 더 포함하는 형광 검출 방법.7. The method of claim 6,
The determining step is
Using a peak detection model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence The fluorescence detection method further comprising the step of verifying whether fluorescence is emitted. 제9항에 있어서,
상기 획득하는 단계는,
상기 미세액적에 조사되는 제1 및 제2 파장 범위를 가지는 광신호를 획득하는 단계, 를 더 포함하고,
상기 검증하는 단계는,
상기 피크 검출 모델을 이용하여 상기 제1 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 제1 검증 단계, 와
상기 피크 검출 모델을 이용하여 상기 제2 파장 범위에 대응되는 미세액적의 형광 방출 여부를 검증하는 제2 검증 단계, 를 더 포함하는 형광 검출 방법.10. The method of claim 9,
The obtaining step is
Obtaining an optical signal having a first and a second wavelength range irradiated to the microdroplet, further comprising,
The verification step is
a first verification step of verifying whether microdroplets corresponding to the first wavelength range emit fluorescence using the peak detection model; and
and a second verification step of verifying whether the microdroplets corresponding to the second wavelength range emit fluorescence using the peak detection model. 삭제delete 통신부;
저장부; 및
상기 통신부, 상기 저장부와 동작 가능하게 연결된 프로세서; 를 포함하고,
상기 프로세서는,
순차적으로 배출되는 미세액적에 조사되는 광신호 및 상기 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고,
유효 형광을 방출한 미세액적의 개수, 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수 및 형광 미방출 미세액적의 개수를 결정하도록 학습된 피크 검출 모델에 상기 획득된 광신호들을 입력하여, 상기 미세액적의 유효 형광 방출 여부를 출력하고,
출력 결과에 따라, 상기 유효 형광을 방출한 미세액적의 개수와 상기 무효 형광을 방출한 미세액적의 개수를 결정하고, 상기 순차적으로 배출되는 미세액적의 전체 개수 대비 상기 결정된 두 종류의 미세액적 개수만큼이 나올 각각의 확률 값을 이용하여 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하도록 구성되는 형광 검출 장치.communication department;
storage; and
a processor operatively connected to the communication unit and the storage unit; including,
The processor is
Obtaining the optical signal irradiated to the sequentially discharged micro-droplets and the optical signal emitted from the micro-droplets according to a predetermined period,
By inputting the obtained optical signals to a peak detection model trained to determine the number of microdroplets emitting effective fluorescence, the number of microdroplets emitting invalid fluorescence, and the number of microdroplets not emitting fluorescence, the effective output whether fluorescence is emitted,
According to the output result, the number of microdroplets emitting the effective fluorescence and the number of microdroplets emitting the ineffective fluorescence are determined, and the number of the two types of microdroplets is determined relative to the total number of sequentially discharged microdroplets. A fluorescence detection device configured to calculate a quantitative value of a gene in a sample by using each probability value of the number of occurrences. 통신부;
저장부; 및
상기 통신부, 상기 저장부와 동작 가능하게 연결된 프로세서; 를 포함하고,
상기 프로세서는,
순차적으로 배출되는 미세액적에서 방출되는 광신호를 미리 결정된 주기에 따라 획득하고,
상기 획득된 광신호를 기초로 상기 미세액적을 통해 기 설정된 형광 광도 이상의 광신호를 검출하며,
상기 검출된 광신호 중 연속된 3개의 형광신호를 가지되, 첫번째 및 세번째 검출된 광신호의 형광 광도가 두번째 검출된 광신호의 형광 광도보다 낮은 연속적인 광신호를 가지는 미세액적을 결정하고,
상기 연속적인 광신호를 증폭시키고, 증폭된 광신호에서 기준 범위를 만족시키는 미세액적을 유효형광을 방출한 미세액적으로 결정하고, 증폭된 광신호에서 기준 범위를 만족시키지 않는 미세액적을 무효형광을 방출한 미세액적으로 결정하며,
상기 순차적으로 배출되는 미세액적의 전체 개수 대비 상기 유효형광을 방출한 것으로 결정된 미세액적의 개수만큼이 나올 확률 값과 상기 무효형광을 방출한 것으로 결정된 미세액적의 개수만큼이 나올 확률 값을 이용하여 상기 미세액적을 생성한 시료 속 유전자의 정량 값을 계산하도록 구성되는 형광 검출 장치.

communication department;
storage; and
a processor operatively connected to the communication unit and the storage unit; including,
The processor is
Obtaining the optical signal emitted from the sequentially discharged microdroplets according to a predetermined period,
Detecting an optical signal having a fluorescence intensity greater than or equal to a preset fluorescence intensity through the microdroplets based on the obtained optical signal,
Determining a microdroplet having three consecutive fluorescence signals among the detected optical signals, wherein the fluorescence intensity of the first and third detected optical signals is lower than the fluorescence intensity of the second detected optical signal;
The continuous optical signal is amplified, and microdroplets satisfying a reference range in the amplified optical signal are determined as microdroplets emitting effective fluorescence, and microdroplets that do not satisfy the reference range in the amplified optical signal are ineffective fluorescence. It is determined by the microdroplets that have released
Using the probability value that the number of microdroplets determined to have emitted the effective fluorescence will come out as much as the number of microdroplets determined to have emitted the effective fluorescence relative to the total number of microdroplets discharged sequentially and the probability value to come out as much as the number of microdroplets determined to have emitted the ineffective fluorescence A fluorescence detection device configured to calculate a quantitative value of a gene in a sample generating microdroplets.
KR1020210030885A 2021-03-09 2021-03-09 Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same KR102305841B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210030885A KR102305841B1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210030885A KR102305841B1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102305841B1 true KR102305841B1 (en) 2021-09-28

Family

ID=77923053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210030885A KR102305841B1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102305841B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102655391B1 (en) 2022-09-06 2024-04-05 충남대학교산학협력단 Method for counting cells in microdroplet

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080074252A (en) * 2007-02-08 2008-08-13 삼성전자주식회사 A system and a method for detecting fluorescence in microfluidic chip
KR101951670B1 (en) * 2017-12-13 2019-02-25 한국과학기술원 Optical device for detecting gene within droplet
KR20190142916A (en) * 2018-06-19 2019-12-30 포미주식회사 Apparatus and Method for Detecting Algae
KR20200036418A (en) * 2018-09-28 2020-04-07 포미주식회사 Apparatus and Method for Detecting Algae
KR20200089454A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 한국과학기술원 Automatic gene analysis apparatus and its operation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080074252A (en) * 2007-02-08 2008-08-13 삼성전자주식회사 A system and a method for detecting fluorescence in microfluidic chip
KR101951670B1 (en) * 2017-12-13 2019-02-25 한국과학기술원 Optical device for detecting gene within droplet
KR20190142916A (en) * 2018-06-19 2019-12-30 포미주식회사 Apparatus and Method for Detecting Algae
KR20200036418A (en) * 2018-09-28 2020-04-07 포미주식회사 Apparatus and Method for Detecting Algae
KR20200089454A (en) * 2019-01-17 2020-07-27 한국과학기술원 Automatic gene analysis apparatus and its operation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102655391B1 (en) 2022-09-06 2024-04-05 충남대학교산학협력단 Method for counting cells in microdroplet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106596489B (en) Processing method for fluorescence intensity data in fluorescence drop detection
US11110458B2 (en) System for detection of spaced droplets
US9132394B2 (en) System for detection of spaced droplets
US10168281B2 (en) Multicolor fluorescence analysis device
CN108698046B (en) Microfluidic analytical system, microfluidic cartridge and method of performing an assay
CN102859365B (en) For determining equipment, the system and method for medical conditions fast
US10060847B2 (en) Detection and signal processing system for particle assays
US20170038299A1 (en) Online process monitoring
KR102400907B1 (en) Multiplex pcr apparatus
CN104388307A (en) Liquid drop type sample fluorescence detection system and method
JP2020098202A (en) Assay system and cartridge device
JP6954406B2 (en) Particle measurement system and particle measurement method
JP2007315772A (en) Fluorescence detector and biochemical reaction analyzer
KR102305841B1 (en) Fluorescence detection device using peak detection model and fluorescence detection method using the same
CN107850542B (en) Light detection device
KR102276191B1 (en) Automatic gene analysis apparatus and its operation method
JP4665097B2 (en) Light source unit, light receiving unit, and multi-channel photodetection device using them
US20070141567A1 (en) Waveguide system for detection of fluorescently labeled nucleic acid sequences
KR102648855B1 (en) Multi channel isothermal amplification system
KR102278427B1 (en) Fluorescence analyzing apparatus and method for fluorescence analysis using thereof
US20230153993A1 (en) Method for providing quantitative information of targets and device using the same
US20230375459A1 (en) Particle detection device, particle detection system, and particle detection method
US20210239590A1 (en) Apparatus and Method for Cyclic Flow Cytometry Using Particularized Cell Identification
JP2003287491A (en) Apparatus and method for analyzing particle
JP7063683B2 (en) Flow cytometer and particle detection method

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant