KR102516003B1 - Optical System for Simultaneous Observation of Fluorescence and Absorption - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an optical system for simultaneously observing fluorescence and light absorption, capable of reducing complexity and costs. The optical system includes a light source generating light. A filter cube radiates the light generated by the light source in a first route. A biochip is arranged on the first route, and a specimen is put inside. A first image sensor module photographs light absorption about the light passing through the specimen by being radiated from the filter cube in the first route. A second image sensor module photographs fluorescence of the light generated in the specimen and radiated in a second route after passing through the filter cube by being radiated to the filter cube in a reverse route of the first route. The light generated by the light source opens an aperture controlling the amount of the light radiated to the filter cube as much as possible so that the optical system can simultaneously observe the fluorescence and the light absorption. In other words, the aperture is closed as much as possible so that the optical system can observe a shadow image.

Description

형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템 {Optical System for Simultaneous Observation of Fluorescence and Absorption}Optical System for Simultaneous Observation of Fluorescence and Absorption

본 발명은 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for simultaneously observing fluorescence and absorption.

일반적으로 형광 현미경(fluorescent microscope)은 형광체가 특정 파장의 광을 흡수하면 형광을 발하는 원리를 이용한 것으로, 시료에 형광 물질(형광색소)을 처리한 후, 시료에 형광 물질의 흡수 파장의 광을 조사하여, 광을 발하는 형광 물질을 통해 시료를 관찰하는 장치를 말한다. In general, a fluorescent microscope uses the principle of emitting fluorescence when a phosphor absorbs light of a specific wavelength. It refers to a device that observes a sample through a fluorescent substance that emits light.

이러한 형광 현미경은 생물학적 물질의 검사에 많이 이용되는데, 박테리아나 단백질과 같은 시료 자체가 형광성을 가지거나, 형광 물질을 흡착할 수 있는 시료에 유효하게 사용될 수 있으며, 개개의 시료에 따라서 적합한 형광 색소를 선택한다. 그리고, 시료의 봉입제로는 발삼 대신에 유동 파라핀, 물, 글리세롤 등 그 자체가 형광을 가지 않은 것이 주로 사용된다. Such a fluorescence microscope is widely used for examining biological substances. It can be effectively used for samples such as bacteria or proteins that have fluorescence or can absorb fluorescent substances. choose In addition, instead of balsam, liquid paraffin, water, glycerol, etc., which themselves do not have fluorescence, are mainly used as an encapsulant for the sample.

기존의 형광 현미경은 매우 고가의 가격일 뿐 아니라, 크기가 크기 때문에 좁은 장소에 거치하거나, 이를 운반하는 것이 용이하지 않다. 특히, 형광 현미경에 사용되는 광원부나 디스플레이 등이 대부분 본체와 따로 구비되기 때문에 그 관리에 있어 어려움이 있다. Existing fluorescence microscopes are very expensive, and because of their large size, it is not easy to mount them in a small place or to transport them. In particular, since most of the light source or display used in the fluorescence microscope is provided separately from the main body, it is difficult to manage them.

이와 같이, 가격이나 크기에 문제가 있는 기존의 형광 현미경을 포함한 광학 시스템은 형광과 흡광 측정시 각 측정에 사용되는 별개의 광학 시스템을 사용하여 측정해야 하는 불편함이 있다.In this way, the optical system including the existing fluorescence microscope, which has problems in price or size, has the inconvenience of measuring fluorescence and absorbance using separate optical systems used for each measurement.

본 발명은 하나의 광원을 사용하여 시료에 대한 형광과 흡광 관찰을 동시에 수행할 수 있으므로, 복잡도가 감소하고 비용 또한 적어질 수 있는 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an optical system for simultaneously observing fluorescence and absorption, which can simultaneously observe fluorescence and absorbance of a sample using a single light source, thereby reducing complexity and cost.

상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.In order to achieve the objects of the present invention as described above and realize the characteristic effects of the present invention described later, the characteristic configuration of the present invention is as follows.

본 발명의 일 측면에 따르면, 광학 시스템이 제공되며, 이 시스템은,According to one aspect of the present invention, an optical system is provided, which system includes:

광을 발생하는 광원, 상기 광원에서 발생되는 광을 제1 경로로 진행시키는 필터 큐브, 상기 제1 경로 상에 배치되며, 시료가 투입된 바이오 칩, 상기 필터 큐브에서 상기 제1 경로로 진행하여 상기 시료를 통과하는 광에 대한 흡광 촬영을 수행하는 제1 이미지 센서 모듈, 그리고 상기 시료에서 발생하여 상기 제1 경로의 역경로로 상기 필터 큐브로 진행하여 상기 필터 큐브를 통과한 후 제2 경로로 진행하는 광에 대한 형광 촬영을 수행하는 제2 이미지 센서 모듈을 포함한다.A light source that generates light, a filter cube that propagates the light generated from the light source along a first path, a biochip disposed on the first path and into which a sample is inserted, and a filter cube that proceeds through the first path to obtain the sample A first image sensor module that performs absorption imaging on light passing through, and generated from the sample and proceeds to the filter cube in a reverse path of the first path to the filter cube and proceeds to a second path after passing through the filter cube and a second image sensor module that performs fluorescence imaging of light.

여기서, 상기 필터 큐브는, 제1 파장대역의 광만을 통과시키는 여기 필터, 상기 제1 파장대역과 상이한 제2 파장대역의 광만을 통과시키고, 상기 제2 파장대역 이외의 광은 반사시키는 다이크로익 미러(Dichroic Mirror), 그리고 상기 제1 파장대역과 상이한 제3 파장대역의 광만을 통과시키는 방출 필터를 포함한다.Here, the filter cube includes an excitation filter that passes only light in a first wavelength band, and a dichroic that passes only light in a second wavelength band different from the first wavelength band and reflects light other than the second wavelength band. It includes a dichroic mirror and an emission filter that passes only light of a third wavelength band different from the first wavelength band.

또한, 상기 여기 필터는 상기 광원에서 발생되는 광을 통과시켜서 상기 다이크로익 미러로 입사시키고, 상기 다이크로익 미러는 상기 여기 필터에서 입사되는 광을 반사시켜서 상기 제1 경로로 진행하게 하며, 상기 다이크로익 미러는 상기 시료에서 발생되는 광을 통과시켜서 상기 방출 필터로 진행시키고, 상기 방출 필터는 상기 다이크로익 미러를 통과한 광을 상기 제2 이미지 센서 모듈로 진행시킨다.In addition, the excitation filter passes light generated from the light source and enters the dichroic mirror, and the dichroic mirror reflects the light incident from the excitation filter so that the light passes through the first path. The dichroic mirror passes light generated from the specimen and propagates it to the emission filter, and the emission filter propagates the light passing through the dichroic mirror to the second image sensor module.

또한, 상기 광원과 상기 필터 큐브 사이에, 상기 광원에서 발생되는 광을 평행 광선으로 형성하는 시준기, 그리고 구멍의 크기를 조절하여 상기 시준기를 통과하는 광의 양을 조절하는 조리개를 포함한다.In addition, a collimator configured to form parallel beams of light generated from the light source between the light source and the filter cube, and an aperture configured to adjust the amount of light passing through the collimator by adjusting a size of a hole are included.

또한, 상기 형광 촬영 및 상기 흡광 촬영시 상기 조리개는 미리 설정된 제1 임계 크기 이상의 크기로 열린 상태를 유지한다.In addition, during the fluorescence imaging and the absorption imaging, the diaphragm remains open to a size greater than or equal to a preset first threshold size.

또한, 상기 제1 임계 크기는 상기 조리개가 최대한으로 열린 상태일 때의 크기이다.Also, the first critical size is a size when the aperture is opened to its maximum.

또한, 상기 제1 이미지 센서 모듈은 상기 조리개가 미리 설정된 제2 임계 크기 이하의 크기로 열린 상태에서 상기 광원으로부터 발생되어 상기 필터 큐브에서 반사되어 상기 제1 경로로 진행하는 광에 대해 그림자 이미지 촬영을 수행한다.In addition, the first image sensor module captures a shadow image for light generated from the light source, reflected from the filter cube, and traveling to the first path while the aperture is opened to a size equal to or less than a preset second threshold. carry out

또한, 상기 제2 임계 크기는 상기 조리개가 최대한으로 닫힌 상태일 때의 크기이다.Also, the second critical size is a size when the aperture is in a maximally closed state.

또한, 상기 필터 큐브와 상기 제2 이미지 센서 모듈 사이에, 상기 방출 필터를 통과한 광의 초점이 상기 제2 이미지 센서 모듈에 형성되도록 하는 렌즈를 더 포함한다.The filter cube may further include a lens between the filter cube and the second image sensor module to focus light passing through the emission filter on the second image sensor module.

또한, 상기 제2 파장대역 및 상기 제3 파장대역은 상기 제1 파장대역보다 긴 파장을 갖는 파장대역이고, 상기 제3 파장대역은 상기 제2 파장대역의 일부와 중첩된다.In addition, the second wavelength band and the third wavelength band are wavelength bands having a longer wavelength than the first wavelength band, and the third wavelength band overlaps a part of the second wavelength band.

또한, 상기 시료에서 발생되는 광은 상기 제2 파장대역 내에 포함되는 동시에 상기 제3 파장대역의 전부 또는 일부와 중첩된다.In addition, the light generated from the sample is included in the second wavelength band and overlaps all or part of the third wavelength band.

또한, 상기 시료에서 발생되는 광은 컬러에서 초록색의 파장대역 또는 빨간색의 파장대역을 갖는다.In addition, the light generated from the sample has a green wavelength band or a red wavelength band in color.

본 발명에 따르면, 하나의 광원을 사용하여 시료에 대한 형광과 흡광 관찰을 동시에 수행할 수 있으므로, 복잡도가 감소하고 비용 또한 적어질 수 있다.According to the present invention, since fluorescence and absorption observation of a sample can be simultaneously performed using one light source, complexity and cost can also be reduced.

또한, 형광 및 흡광을 동시에 관찰할 수 있는 광학 시스템에서 조리개의 크기만을 조절함으로써 그림자 이미지 관찰 또한 수행할 수 있다.In addition, shadow image observation can also be performed by adjusting only the size of an aperture in an optical system capable of simultaneously observing fluorescence and light absorption.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 여기 필터의 파장대역 특성 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 방출 필터의 파장대역 특성 그래프를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 다이크로익 미러의 파장대역 특성 그래프를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 형광 및 흡광을 동시에 관찰할 때 조리개가 제1 임계 크기 이상으로 열린 상태인 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 그림자 이미지를 관찰하는 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 그림자 이미지를 관찰할 때 조리개가 제2 임계 크기 이하로 열린 상태인 것을 나타낸 도면이다.1 is a schematic structural diagram of an optical system for simultaneously observing fluorescence and light absorption according to an embodiment of the present invention.
2 is a side view of an optical system for simultaneously observing fluorescence and light absorption according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a wavelength band characteristic graph of the excitation filter shown in FIG. 1 .
FIG. 4 is a diagram showing a graph of wavelength band characteristics of the emission filter shown in FIG. 1 .
FIG. 5 is a diagram showing a wavelength band characteristic graph of the dichroic mirror shown in FIG. 1 .
6 is a schematic flow diagram of a method for simultaneously observing fluorescence and absorption according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which an aperture is opened more than a first critical size when fluorescence and absorption are simultaneously observed according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic flow diagram of a method for observing a shadow image according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a state in which an aperture is opened below a second critical size when observing a shadow image according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.　 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as “… unit”, “… unit”, and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.

본 발명에서 설명하는 장치들은 적어도 하나의 프로세서, 메모리 장치, 통신 장치 등을 포함하는 하드웨어로 구성되고, 지정된 장소에 하드웨어와 결합되어 실행되는 프로그램이 저장된다.　 하드웨어는 본 발명의 방법을 실행할 수 있는 구성과 성능을 가진다.　 프로그램은 도면들을 참고로 설명한 본 발명의 동작 방법을 구현한 명령(instructions)을 포함하고, 프로세서와 메모리 장치 등의 하드웨어와 결합하여 본 발명을 실행한다. Devices described in the present invention are composed of hardware including at least one processor, memory device, communication device, and the like, and a program to be executed in combination with the hardware is stored in a designated place. The hardware has the configuration and capability to implement the method of the present invention. The program includes instructions implementing the operating method of the present invention described with reference to the drawings, and implements the present invention in combination with hardware such as a processor and a memory device.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used below have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the currently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal meaning unless defined.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템의 개략적인 구조도이고, 도 2는 광학 시스템의 측면도이다.1 is a schematic structural diagram of an optical system for simultaneously observing fluorescence and light absorption according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the optical system.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 광학 시스템(100)은 광원(110), 광원(110)에서 생성된 광의 진행 경로를 제어하는 필터 큐브(120), 필터 큐브(120)에서 반사되어 바이오 칩(150) 내에 투입된 시료를 통과하는 광에 대한 흡광 촬영을 수행하는 제1 이미지 센서 모듈(130), 및 시료에서 발생되어 필터 큐브(120)를 통과하는 광을 촬영하는 제2 이미지 센서 모듈(140)을 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the optical system 100 for simultaneously observing fluorescence and absorption according to an embodiment of the present invention includes a light source 110 and a filter for controlling a path of light generated by the light source 110. The cube 120, the first image sensor module 130 that performs absorbance imaging of light reflected from the filter cube 120 and passing through the sample introduced into the biochip 150, and the filter cube 120 generated from the sample ) and a second image sensor module 140 for capturing light passing through.

광원(110)으로는 LED(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드 등이 사용될 수 있다.As the light source 110, a light emitting diode (LED) or a laser diode may be used.

광원(110)에서 발생된 광은 시준기(collimator)(112)와 조리개(iris)(114)를 통과하여 필터 큐브(120)로 진행한다. 여기서, 시준기(112)는 광원(110)에서 발생된 광이 필터 큐브(120)로 평행하게 진행하도록 한다. Light generated from the light source 110 passes through a collimator 112 and an iris 114 and proceeds to the filter cube 120 . Here, the collimator 112 allows light generated from the light source 110 to travel parallel to the filter cube 120 .

또한, 조리개(114)는 구멍의 크기를 조절하여 시준기(112)를 통과하여 필터 큐브(120)로 진행하는 광의 양을 조절한다. 예를 들어, 조리개(114)의 구멍 크기를 크게 하는 경우, 필터 큐브(120)로 입사되는 광의 양이 많고, 조리개(114)의 구멍 크기를 작게 하는 경우에는 필터 큐브(120)로 입사되는 광의 양이 적다.In addition, the diaphragm 114 controls the amount of light passing through the collimator 112 and proceeding to the filter cube 120 by adjusting the size of the hole. For example, when the hole size of the aperture 114 is increased, the amount of light incident to the filter cube 120 is large, and when the hole size of the aperture 114 is reduced, the amount of light incident on the filter cube 120 is reduced. The quantity is small.

필터 큐브(120)는 여기 필터(Excitation Filter)(121), 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(123) 및 방출 필터(Emission Filter)(125)를 포함한다.The filter cube 120 includes an excitation filter 121 , a dichroic mirror 123 and an emission filter 125 .

여기 필터(121)는 조리개(114)를 통과한 광을 바이오 칩(150) 내에 투입된 시료를 관찰할 수 있는 파장대역에서만 통과시킨다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 여기 필터(121)는 도 3에서 파란색 그래프의 파장대역(11), 예를 들어 380 nm ~ 400 nm 이내 파장대역의 광을 통과시킨다.The excitation filter 121 passes the light passing through the diaphragm 114 only in a wavelength band in which the sample injected into the biochip 150 can be observed. For example, in an embodiment of the present invention, the excitation filter 121 passes light in the wavelength band 11 of the blue graph in FIG. 3, for example, within a wavelength range of 380 nm to 400 nm.

다이크로익 미러(123)는 특정 파장대역의 광은 반사하고, 다른 파장대역의 광은 통과시킨다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 다이크로익 미러(123)는 도 3에서 파란색 그래프의 파장대역(11), 예를 들어 380 nm ~ 400 nm 이내의 파장대역의 광은 반사하고, 도 3에서 검정색 그래프의 파장대역(13), 예를 들어 400 nm ~ 700 nm 이내의 파장대역의 광은 통과시킨다.The dichroic mirror 123 reflects light of a specific wavelength band and passes light of another wavelength band. For example, in an embodiment of the present invention, the dichroic mirror 123 reflects light in the wavelength band 11 of the blue graph in FIG. 3, for example, in the wavelength range of 380 nm to 400 nm, In 3, light in the wavelength band 13 of the black graph, for example, within a wavelength range of 400 nm to 700 nm is passed.

방출 필터(125)는 시료에 대한 형광 관찰이 가능한 파장대역의 광만을 통과시킨다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 방출 필터(125)는 도 4에서 검정색 그래프의 파장대역 중에서 예를 들어 500 nm ~ 550 nm 이내의 파장대역(15) 및 600 nm ~ 650 nm의 파장대역(17)의 광을 통과시킨다.The emission filter 125 passes only light in a wavelength band in which fluorescence of the sample can be observed. For example, in an embodiment of the present invention, the emission filter 125 includes, for example, the wavelength band 15 within 500 nm to 550 nm and the wavelength band 600 nm to 650 nm among the wavelength bands of the black graph in FIG. (17) passes the light.

시료가 투입되어 있는 바이오 칩(150)은 필터 큐브(120)와 제1 이미지 센서 모듈(130) 사이에 위치되며, 특히 제1 이미지 센서 모듈(130) 위에(또는 앞에) 배치된다. 또한, 시료는 필터 큐브(120)의 다이크로익 미러(123)에서 반사되는 광에 의해 특정 파장대역의 광을 발생한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 시료에서 발생되는 광의 파장대역은 도 5에서 컬러(color)로서 초록색(green)의 파장대역(19)이나 빨간색(red)의 파장대역(21)일 수 있다.The biochip 150 into which the sample is put is located between the filter cube 120 and the first image sensor module 130, and is particularly disposed above (or in front of) the first image sensor module 130. In addition, the sample generates light in a specific wavelength band by light reflected from the dichroic mirror 123 of the filter cube 120 . For example, in an embodiment of the present invention, the wavelength band of light generated from the sample may be a green wavelength band 19 or a red wavelength band 21 as a color in FIG. 5 there is.

필터 큐브(120)와 제2 이미지 센서(140) 사이에는 필터 큐브(120)를 통과한 광의 초점이 제2 이미지 센서(140)에 정확하게 맺히도록 하는 렌즈(141)가 배치될 수 있다. 이러한 렌즈(141)는 접안 렌즈일 수 있다.A lens 141 may be disposed between the filter cube 120 and the second image sensor 140 to accurately focus light passing through the filter cube 120 on the second image sensor 140 . This lens 141 may be an eyepiece.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for simultaneously observing fluorescence and light absorption according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 형광 및 흡광을 동시에 관찰하는 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.6 is a schematic flow diagram of a method for simultaneously observing fluorescence and absorption according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 바이오 칩(150) 내에 시료(151)가 투입되어 제1 이미지 센서 모듈(130) 위에 배치되고(S100), 그 후 조리개(114)가 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 임계 크기 이상으로 활짝 열린 상태가 되도록 조절된다(S110). 여기서, 제1 임계 크기는 다수의 실험이나 시뮬레이션을 통해 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 임계 크기는 조리개(114)를 최대한으로 열린 상태일 때의 크기로 설정될 수 있다.Referring to FIG. 6 , a sample 151 is put into the biochip 150 and placed on the first image sensor module 130 (S100), and then, as shown in FIG. 7, the aperture 114 is opened. It is adjusted to be in a wide open state of 1 critical size or more (S110). Here, the first threshold size may be preset through a number of experiments or simulations. For example, the first threshold size may be set to a size when the iris 114 is opened to its maximum.

그 후, 촬영용 광원(110)이 온(On)되면(S120), 광원(110)에서 발생된 광이 시준기(112)를 통해 평행광으로 되어 조리개(114)를 통과해서 필터 큐브(120)로 입사된다(S130).Then, when the light source 110 for photographing is turned on (S120), the light generated from the light source 110 becomes parallel light through the collimator 112 and passes through the aperture 114 to the filter cube 120. Incident (S130).

필터 큐브(120)로 입사된 광은 여기 필터(121)를 통과하여 다이크로익 미러(123)로 입사된다(S140). 이 때, 여기 필터(121)의 통과 파장대역 특징에 따라 예를 들어, 도 3에 도시된 파란색의 그래프의 파장대역(11)만 통과되고 다른 파장대역은 차단된다.Light incident on the filter cube 120 passes through the excitation filter 121 and is incident on the dichroic mirror 123 (S140). At this time, according to the passing wavelength band characteristics of the excitation filter 121, for example, only the wavelength band 11 of the blue graph shown in FIG. 3 is passed and other wavelength bands are blocked.

그 후, 다이크로익 미러(123)로 입사된 광은 다이크로익 미러(123)에서 반사되어 바이오 칩(150) 내의 시료(151)로 진행하게 된다(S150). 이것은 전술한 바와 같이, 다이크로익 미러(123)가 도 3에 도시된 특정 파장대역(13)만을 통과시키고 그 외의 파장대역, 예를 들어 도 3에 도시된 특정 파장대역(11)과 같이 여기 필터(121)를 통과한 광의 파장대역에 대해서는 반사시키는 특성에 의해 발생되는 것이다.Thereafter, the light incident to the dichroic mirror 123 is reflected by the dichroic mirror 123 and proceeds to the sample 151 in the biochip 150 (S150). As described above, this is because the dichroic mirror 123 passes only the specific wavelength band 13 shown in FIG. 3 and other wavelength bands, for example, the specific wavelength band 11 shown in FIG. It is generated by the characteristic of reflecting the wavelength band of light passing through the filter 121.

그 후, 제1 이미지 센서 모듈(130)은, 다이크로익 미러(123)로부터 반사되어 시료(151)를 통과하는 광을 촬영함으로써 시료(151)에 대한 흡광 촬영을 완료할 수 있다(S160).Thereafter, the first image sensor module 130 may complete absorption imaging of the specimen 151 by photographing light reflected from the dichroic mirror 123 and passing through the specimen 151 (S160). .

이와 동시에, 다이크로익 미러(123)에서 반사되어 시료(151)로 진행하는 광에 의해 시료(151)는 특정 파장대역의 광을 발생하고 이렇게 발생된 광은 다시 다이크로익 미러(123)로 진행하게 된다(S160'). 여기서, 시료(151)에서 발생되는 광은 도 5에 도시된 바와 같이, 컬러로 초록색의 파장대역(19) 또는 빨갠색의 파장대역(21)의 광을 발생할 수 있다.At the same time, by the light reflected from the dichroic mirror 123 and traveling to the specimen 151, the specimen 151 generates light in a specific wavelength band, and the generated light is returned to the dichroic mirror 123. It proceeds (S160'). Here, the light generated from the sample 151 may generate light of a green wavelength band 19 or a red wavelength band 21 in color, as shown in FIG. 5 .

그 후, 시료(151)에서 발생되어 다이크로익 미러(123)로 진행하는 광의 파장대역은 도 3과 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이 다이크로익 미러(123)가 통과시키는 파장대역에 해당하므로, 이 광은 다이크로익 미러(123)를 통과하여 방출 필터(125)로 진행한다(S170).Thereafter, a wavelength band of light generated from the sample 151 and traveling to the dichroic mirror 123 corresponds to a wavelength band through which the dichroic mirror 123 passes, as can be seen from FIGS. 3 and 5 Therefore, the light passes through the dichroic mirror 123 and proceeds to the emission filter 125 (S170).

방출 필터(125)의 통과 파장대역이 다이크로익 미러(123)를 통과하는 광의 일부에 해당하므로, 결과적으로 도 4에 도시된 바와 같은 파장 대역(15, 17)의 광이 방출 필터(125)를 통과하여 렌즈(141)를 통해 제2 이미지 센서 모듈(140)로 입사된다(S180).Since the pass wavelength band of the emission filter 125 corresponds to a part of the light passing through the dichroic mirror 123, as a result, the light in the wavelength bands 15 and 17 as shown in FIG. 4 passes through the emission filter 125. passes through and enters the second image sensor module 140 through the lens 141 (S180).

따라서, 제2 이미지 센서 모듈(140)은 방출 필터(125)를 통과한 광을 촬영함으로써 시료(151)에 대한 형광 촬영을 완료할 수 있다(S190).Accordingly, the second image sensor module 140 may complete fluorescence imaging of the sample 151 by capturing light passing through the emission filter 125 (S190).

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 하나의 광원을 사용하여 시료에 대한 형광과 흡광 관찰을 동시에 수행할 수 있으므로, 복잡도가 감소하고 비용 또한 적어질 수 있다.As described above, in an embodiment of the present invention, fluorescence and absorption of a sample can be observed at the same time using a single light source, so complexity and cost can be reduced.

다음, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 그림자 이미지를 관찰하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of observing a shadow image according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 그림자 이미지를 관찰하는 방법의 개략적인 흐름을 도시한 도면이다.8 is a schematic flow diagram of a method for observing a shadow image according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 바이오 칩(150) 내에 시료(151)가 투입되어 제1 이미지 센서 모듈(130) 위에 배치되고(S200), 그 후 조리개(114)가 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 임계 크기 이하로 최대한 닫힌 상태가 되도록 조절된다(S210). 여기서, 제2 임계 크기는 다수의 실험이나 시뮬레이션을 통해 미리 설정될 수 있으며, 예를 들어, 제2 임계 크기는 바늘 구멍에 해당될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a sample 151 is put into the biochip 150 and placed on the first image sensor module 130 (S200), and then, as shown in FIG. 9, the aperture 114 is opened. It is adjusted so that it is closed as much as possible below the 2 critical size (S210). Here, the second critical size may be preset through a number of experiments or simulations, and for example, the second critical size may correspond to a needle hole.

그 후, 촬영용 광원(110)이 온(On)되면(S220), 광원(110)에서 발생된 광이 시준기(112)를 통해 평행광으로 되어 조리개(114)를 통과해서 필터 큐브(120)로 입사된다(S230).Then, when the light source 110 for photographing is turned on (S220), the light generated from the light source 110 becomes parallel light through the collimator 112 and passes through the aperture 114 to the filter cube 120. Incident (S230).

필터 큐브(120)로 입사된 광은 여기 필터(121)를 통과하여 다이크로익 미러(123)로 입사된다(S240). 이 때, 여기 필터(121)의 통과 파장대역 특징에 따라 예를 들어, 도 3에 도시된 파란색의 그래프의 파장대역(11)만 통과되고 다른 파장대역은 차단된다.Light incident on the filter cube 120 passes through the excitation filter 121 and is incident on the dichroic mirror 123 (S240). At this time, according to the passing wavelength band characteristics of the excitation filter 121, for example, only the wavelength band 11 of the blue graph shown in FIG. 3 is passed and other wavelength bands are blocked.

그 후, 다이크로익 미러(123)로 입사된 광은 다이크로익 미러(123)에서 반사되어 바이오 칩(150) 내의 시료(151)로 진행하게 된다(S250). 이것은 전술한 바와 같이, 다이크로익 미러(123)가 도 3에 도시된 특정 파장대역(13)만을 통과시키고 그 외의 파장대역, 예를 들어 도 3에 도시된 특정 파장대역(11)과 같이 여기 필터(121)를 통과한 광의 파장대역에 대해서는 반사시키는 특성에 의해 발생되는 것이다.Thereafter, the light incident to the dichroic mirror 123 is reflected by the dichroic mirror 123 and proceeds to the sample 151 in the biochip 150 (S250). As described above, this is because the dichroic mirror 123 passes only the specific wavelength band 13 shown in FIG. 3 and other wavelength bands, for example, the specific wavelength band 11 shown in FIG. It is generated by the characteristic of reflecting the wavelength band of light passing through the filter 121.

그 후, 제1 이미지 센서 모듈(140)은, 다이크로익 미러(123)로부터 반사되어 시료(151)를 통과하는 광을 촬영함으로써 시료(151)에 대한 그림자 이미지 촬영을 완료할 수 있다(S260).Thereafter, the first image sensor module 140 may complete capturing a shadow image of the specimen 151 by photographing light reflected from the dichroic mirror 123 and passing through the specimen 151 (S260). ).

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 형광 및 흡광을 동시에 관찰할 수 있는 광학 시스템(100)을 사용하여 조리개(114)의 크기만을 조절함으로써 동일한 광학 시스템(100)을 사용하여 그림자 이미지 관찰 또한 수행할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, shadow images can be observed using the same optical system 100 by adjusting only the size of the aperture 114 using the optical system 100 capable of simultaneously observing fluorescence and light absorption. can be done

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.The embodiments of the present invention described above are not implemented only through devices and methods, and may be implemented through programs that realize functions corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention or a recording medium on which the programs are recorded.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.

100 : 광학 시스템
110 : 광원
120 : 필터 큐브
130 : 제1 이미지 센서 모듈
140 ; 제2 이미지 센서 모듈
112 : 시준기
114 : 조리개
121 : 여기 필터
123 : 다이크로익 미러
125 : 방출 필터
150 : 바이오 칩
151 : 시료
141 : 렌즈100: optical system
110: light source
120: filter cube
130: first image sensor module
140; Second image sensor module
112: collimator
114: Aperture
121: excitation filter
123: dichroic mirror
125: emission filter
150: bio chip
151: sample
141: lens

Claims (12)

광을 발생하는 광원,
상기 광원에서 발생되는 광을 제1 경로로 진행시키는 필터 큐브,
상기 제1 경로 상에 배치되며, 시료가 투입된 바이오 칩,
상기 필터 큐브에서 상기 제1 경로로 진행하여 상기 시료를 통과하는 광에 대한 흡광 촬영을 수행하는 제1 이미지 센서 모듈, 그리고
상기 광원에서 발생된 광에 의해 시료에서 발생되어 상기 제1 경로의 역경로로 상기 필터 큐브로 진행하여 상기 필터 큐브를 통과한 후 제2 경로로 진행하는 광에 대한 형광 촬영을 수행하는 제2 이미지 센서 모듈
을 포함하며,
상기 필터 큐브는,
상기 광원에서 발생되는 광에서 제1 파장대역의 광만을 통과시키는 여기 필터,
상기 여기 필터를 통과하는 제1 파장대역의 광은 반사하여 상기 제1 경로 상의 시료로 진행시키고 상기 시료에서 발생되는 제1 파장대역과 상이한 제2 파장대역의 광은 통과시켜서 상기 제2 경로로 향하도록 하는 다이크로익 미러(Dichroic Mirror), 그리고
상기 다이크로익 미러를 통과한 제2 파장대역의 광에서 제3 파장대역의 광만을 통과시켜서 상기 제2 이미지 센서 모듈로 향하게 하는 방출 필터
를 포함하며,
상기 광원과 상기 여기 필터 사이에, 구멍의 크기를 조절하여 통과하는 광의 양을 조절하는 조리개를 더 포함하고,
상기 제1 이미지 센서 모듈은 상기 조리개가 미리 설정된 제1 임계 크기 이상의 크기로 열린 상태에서 상기 광원에서 발생되어 상기 시료를 통과하는 광에 대한 흡광 촬영을 수행하고, 상기 조리개가 미리 설정된 제2 임계 크기(상기 제2 임계 크기는 상기 제1 임계 크기보다 작음) 이하의 크기로 열린 상태에서 상기 광원에서 발생되어 상기 시료를 통과하는 광에 대한 그림자 촬영을 수행하는,
광학 시스템.a light source that emits light;
A filter cube for advancing the light generated from the light source to a first path;
a biochip disposed on the first path and into which a sample is input;
A first image sensor module for performing absorbance imaging on light passing through the sample from the filter cube to the first path, and
A second image in which fluorescence imaging is performed for light generated in a sample by the light generated from the light source, proceeding to the filter cube in a reverse path of the first path, passing through the filter cube, and proceeding to a second path. sensor module
Including,
The filter cube,
an excitation filter that passes only light in a first wavelength band from the light emitted from the light source;
The light of the first wavelength band passing through the excitation filter is reflected and proceeds to the sample on the first path, and the light of the second wavelength band different from the first wavelength generated from the sample passes through and is directed to the second path. A dichroic mirror that allows to do so, and
An emission filter for passing only the light of a third wavelength band from the light of the second wavelength band passing through the dichroic mirror and directing it to the second image sensor module.
Including,
a diaphragm between the light source and the excitation filter to control the amount of light passing through by adjusting the size of the hole;
The first image sensor module performs absorption imaging on light generated from the light source and passing through the sample while the aperture is opened to a size greater than or equal to a first threshold size set in advance, and the aperture is set to a second threshold size set in advance. (The second critical size is smaller than the first critical size) to perform shadow imaging for light generated from the light source and passing through the sample in an open state of less than or equal to the first critical size,
optical system. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 광원과 상기 조리개 사이에,
상기 광원에서 발생되는 광을 평행 광선으로 형성하는 시준기
를 더 포함하는, 광학 시스템.According to claim 1,
Between the light source and the aperture,
A collimator that forms the light generated from the light source into parallel rays
Further comprising, an optical system. 제4항에 있어서,
상기 형광 촬영시 상기 조리개는 상기 제1 임계 크기 이상의 크기로 열린 상태를 유지하는,
광학 시스템.According to claim 4,
During the fluorescence imaging, the diaphragm remains open to a size greater than or equal to the first threshold size.
optical system. 제5항에 있어서,
상기 제1 임계 크기는 상기 조리개가 최대한으로 열린 상태일 때의 크기인,
광학 시스템.According to claim 5,
The first critical size is a size when the aperture is maximally opened.
optical system. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 임계 크기는 상기 조리개가 최대한으로 닫힌 상태일 때의 크기인,
광학 시스템.According to claim 1,
The second critical size is a size when the aperture is maximally closed.
optical system. 제1항에 있어서,
상기 방출 필터와 상기 제2 이미지 센서 모듈 사이에,
상기 방출 필터를 통과한 광의 초점이 상기 제2 이미지 센서 모듈에 형성되도록 하는 렌즈
를 더 포함하는, 광학 시스템.According to claim 1,
Between the emission filter and the second image sensor module,
A lens for forming a focus of the light passing through the emission filter on the second image sensor module.
Further comprising, an optical system. 제1항에 있어서,
상기 제2 파장대역 및 상기 제3 파장대역은 상기 제1 파장대역보다 긴 파장을 갖는 파장대역이고,
상기 제3 파장대역은 상기 제2 파장대역의 일부와 중첩되는,
광학 시스템.According to claim 1,
The second wavelength band and the third wavelength band are wavelength bands having a longer wavelength than the first wavelength band,
The third wavelength band overlaps a part of the second wavelength band,
optical system. 제10항에 있어서,
상기 시료에서 발생되는 광은 상기 제2 파장대역 내에 포함되는 동시에 상기 제3 파장대역의 전부 또는 일부와 중첩되는,
광학 시스템.According to claim 10,
The light generated from the sample is included in the second wavelength band and overlaps with all or part of the third wavelength band.
optical system. 제11항에 있어서,
상기 시료에서 발생되는 광은 컬러에서 초록색의 파장대역 또는 빨간색의 파장대역을 갖는,
광학 시스템.According to claim 11,
The light generated from the sample has a green wavelength band or a red wavelength band in color,
optical system.
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