KR102567017B1 - 바이오칩 이미지 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오칩 이미지 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 회전하는 검출 스테이지에 다수의 바이오칩을 실장하여 회전방식으로 많은 양의 고해상도 이미지데이터를 고속으로 생성할 수 있는 바이오칩 이미지 검출장치에 관한 것이다.

Description

바이오칩 이미지 검출장치{Bio-chip image ditector}
본 발명은 바이오칩 이미지 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 회전하는 검출 스테이지에 다수의 바이오칩을 실장하여 회전방식으로 많은 양의 고해상도 이미지 데이터를 고속으로 생성할 수 있는 바이오칩 이미지 검출장치에 관한 것이다.
바이오칩(bio chip)이란 기질 상에 분석하고자 하는 DNA, 단백질, 세포 등의 생분자(biomolecules) 프로브를 고밀도로 부착시킨 칩으로서, 샘플 내 유전자 발현 양상, 유전자 결함, 단백질 분포, 세포 조직 등을 분석해낼 수 있다.
바이오칩은 프로브의 부착형태에 따라 고체 기질상에 부착된 마이크로 어레이 칩(microarray chip)과 미세 채널상에 부착된 랩온어칩(lab-on-a-chip)으로 나눌 수 있다. 즉, 바이오칩은 핵산 등 생물학적 물질이 기판(substrate) 위에 고정되어 있는 것으로, 잘 알려진 바이오칩으로 DNA칩, 단백질칩 및 세포칩이 있는데 DNA칩은 기판에 DNA가 고정되어 있는 경우라 할 수 있고, 단백질칩은 기판에 단백질이 고정되어 있는 경우라고 할 수 있고, 세포칩은 기판에 세포가 고정되어있는 경우라 할 수 있다.
이러한 바이오칩에서는, 샘플에 프로브와 결합할 수 있는 표적 분자가 존재하는지를 알아내기 위하여, 기질 상에 고정된 프로브와 표적 분자의 결합 여부를 검출할 수 있는 시스템이 필요하다.
등록특허 10-1022769, 등록일자 2011년 03월 09일, '바이오칩용 광검출 장치' 등록특허 10-0615040, 등록일자 2006년 08월 15일, '바이오칩 측정 장치 및 방법'
본 발명은 이러한 필요성에 의해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 더욱 상세하게는 본 발명은 바이오칩 이미지 검출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속 회전하는 검출 스테이지에 다수의 바이오칩을 실장하여 회전방식으로 많은 양의 고해상도 이미지데이터를 고속으로 생성할 수 있는 바이오칩 이미지 검출장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치는 전면부에 바이오칩 삽입 도어가 형성되어 바이오칩 로딩유닛의 바이오칩 실장부에 개별적으로 바이오칩을 장착할 수 있는 외부 하우징을 포함하는 바이오칩 이미지 검출장치에 있어서, 상면에 바이오칩(100)을 실장할 수 있는 적어도 하나 이상의 바이오칩 로딩유닛(300)이 구비된 고속 회전이 가능한 디스크 판 형상의 회전식 검출 스테이지(200); 상기 회전식 검출 스테이지(200) 상측에 이격 배치되고, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)에 홀딩된 상기 바이오칩(100)의 이미지데이터를 획득하는 영상획득부(400); 상기 검출 스테이지(200) 및 영상획득부(400)의 동작을 제어하여 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 생성하는 제어부(700); 데이터를 저장하는 저장부; 및 생성된 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 디스플레이 해주는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)은, 개개의 바이오칩을 일측면을 고정하는 고정지지부(310); 상기 바이오칩의 측면에서 탄성고정하는 수평방향지지부(320); 상기 바이오칩의 삽입방향의 반대 끝 측면을 고정하는 로킹부(330); 삽입되는 바이오칩을 삽입 또는 배출시키며, 상기 수평방향지지부(320)의 일측면에 접촉되어 수평방향의 탄성력을 삽입되는 바이오칩에 전달하는 제1탄성부재(341)를 포함하는 제1로딩 그립부(340); 상기 제1로딩 그립부(340)의 말단과 소정부분이 겹쳐 유동적으로 움직임이 가능한 구조로 연결되는 제2로딩 그립부(350); 및 상기 제2로딩 그립부(350)의 하측에 형성되는 제3로딩 그립부(360)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 고정지지부(310)와 수평방향지지부(320)는 바이오칩과 접촉되는 면의 횡단면이 예각을 갖도록 형성되며, 상기 제1탄성부재(341)와 접촉하는 수평방향지지부(320)의 일측면은 탄성을 전달하는 돌출부(321)로 형성되며, 상기 제1로딩 그립부(340)는 상부면에 제1가이드홈(341)과 제2가이드홈(342)이 형성되며, 상기 제2가이드홈(342)은 상기 제2로딩 그립부(350)의 상부면(A)이 슬라이딩되도록하며, 상기 제1가이드홈(341)의 말단부에 제2탄성부재(343)를 장착하되, 상기 제2탄성부재(343)는 상기 제3로딩 그립부(360)에 연결되며, 상기 제2로딩 그립부(350)는 제3탄성부재(351)를 더 포함하여 말단의 레버(363)의 작동으로 상기 로킹부(330)의 개폐를 조절할 수 있으며, 상기 제2로딩 그립부(350)는 유동홈(352)이 형성되어, 하측의 제3로딩 그립부(360)의 표면에 돌출형성된 결합돌기(361)가 상기 유동홈(352)으로 돌출결합하여, 상기 레버(363)의 개폐동작에 따라 제2 및 제3로딩 그립부(350, 360)를 동시에 구동시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 영상획득부(400)는, 제1가이드레일(410)을 선형 이동하는 카메라모듈(420); 상기 카메라모듈(420)의 하단에 위치하여, 제2가이드레일(430)을 상하 이동하는 렌즈모듈(440); 상기 카메라모듈(420) 및 렌즈모듈(440)을 이동시키는 스텝모터(450); 및 광을 조사하는 고휘도LED부(460)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제어부(700)는, 상기 영상획득부(400)의 카메라모듈(420) 및 렌즈모듈(440)을 제어하여, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)에 홀딩된 바이오칩(100)을 촬영하여 1700개 내지 1800개의 이미지데이터들을 생성하고, 상기 이미지데이터들을 합성하여 생성한 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 저장부에 저장하고, 디스플레이부에 디스플레이 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치는 고속 회전하는 검출 스테이지에 다수의 바이오칩을 실장하여 회전방식으로 많은 양의 고해상도 이미지데이터를 고속으로 생성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 이미지 검출장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 이미지 검출장치의 외부하우징을 제거한 내부구조를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전식 검출 스테이지의 실시예시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 로딩유닛의 실시예시도
도 5는 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치의 내부 중 영상획득부가 장착된 부분을 도시한 실시예시도 및 작동예시도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만 본 명세서에 기재된 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 각 용어의 의미는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 할 것이다. 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 이미지 검출장치를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치의 전면에는 바이오칩을 삽입하는 외부도어(D)가 형성되어 있어, 내부로 바이오칩을 삽입 가능하도록 형성되어 있다. 즉, 바이오칩을 슬라이딩 방식으로 바이오칩 이미지 검출장치 내부에 삽입하면, 회전식 검출 스테이지(200)에 형성된 바이오칩 로딩유닛(300)에 바이오칩이 홀딩되는 구조인 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 이미지 검출장치의 외부하우징을 제거한 내부구조를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 바이오칩 이미지 검출장치에는 판모양의 고속회전이 가능한 회전식 검출 스테이지(200)가 구비되며, 바이오칩(100)은 상기 스테이지(200)의 바이오칩 로딩유닛(300)에 적어도 하나 이상 장착된다. 본 발명의 회전식 검출 스테이지(200)는 외부 전원과 연결되는 구동 모터에 의해 고속으로 회전 가능하도록 원형의 디스크 판 형태로 형성됨이 바람직하다. 이 경우 본 바람직한 실시예에서는 원형의 형상을 예비하였으나, 정다각형 형상 등 그 형상의 변형을 모두 포함하며 고속 회전을 통해 다수의 바이오칩(100)을 실장할 수 있는 구성이면 본 발명의 요지에 해당하는 것이다.
바이오칩(100)을 장착한 상기 회전식 검출 스테이지(200)가 고속으로 회전하게 되면, 광원부(500)에서 광을 조사하여 반사되는 광에 따른 생체정보를 광검출부(600)에서 검출하게 된다. 또한 회전식 검출 스테이지(200)의 중심인 회전중심(X)에서부터 광원부(500)의 검출을 위하여 상기 스테이지(200)를 이송시키는 디스크 이송모터(M1) 및 상기 스테이지(200)를 회전시키는 디스크 스텝 모터(M)를 구비할 수 있다. 즉, 본 발명의 바이오칩 이미지 검출장치는 고속 회전하는 회전식 검출 스테이지(200)에 다수의 바이오칩(100)을 실장하여 회전방식으로 동시에 바이오칩 정보를 검출할 수 있어, 검출방식의 신속성을 향상시키고, 제조원가를 절감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 회전식 검출 스테이지의 실시예시도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 회전식 검출 스테이지(200)는 적어도 하나 이상의 바이오칩(100)이 장착 가능한 구조로 형성되며, 상기 바이오칩(100)은 회전 실 검출 스테이지(200)의 표면에 형성된 바이오칩 로딩유닛(300)에 끼워져 고정될 수 있도록 삽입이 가능하다. 도 3b에 도시된 바와 같이 바이오칩 이미지 검출장치는 바이오칩이 장착된 회전식 검출 스테이지(200)의 하부에 바이오칩위치센서(P)를 두어 홈센서도그(P')를 검출하여 신호를 발생시킬 수 있도록 하며, 바이오칩위치센서(Q)는 위치센서도그(Q')를 검출하여 신호를 발생시킬 수 있도록 한다. 상술한 홈센서도그(P')는 바이오칩의 홈위치를 인식하기 위한 센서에 신호를 발생시키는 것이며, 기준칩(예컨데 1번칩)의 위치를 인식하기 위해 1개가 설치된다. 위치센서도그(Q')는 각각의 바이오칩의 위치를 인식하기 위한 센서에 신호를 발생시키는 것으로 바이오칩 로딩유닛(300)의 개수와 동일한 개수로 설치되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오칩 로딩유닛의 실시예시도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)은 상기 검출 스테이지(200)에 적어도 하나 이상의 바이오칩(100)을 실장할 수 있도록 형성된다. 상기 바이오칩 로딩유닛(300)은 바이오칩(100)이 삽입되는 부분의 좌우에 바이오칩을 좌우에서 고정지지할 수 있는 고정지지부(310)와 수평방향지지부(320)를 포함하여 형성된다. 특히 수평방향지지부(320)와 연결되는 제1로딩 그립부(340)는 후술하겠지만, 바이오칩에 전달되는 수평방향의 지지력과 바이오칩이 고속 회전시 외부로 이탈되지 않도록 수직방향지지력을 전달할 수 있도록 한다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)은 크게 제1로딩 그립부(340), 제2로딩 그립부(350), 제3로딩 그립부(360)으로 형성된다. 상기 제1로딩 내지 제3로딩 그립부는 유기적인 결합을 통하여 바이오칩의 삽입과 배출시의 고정과 반ㅂ자동적인 기작을 할수 있게 한다. 이를 구체적으로 설명하면, 상기 제1로딩 그립부(340)는 바이오칩(100)이 삽입되면, 제1로딩 그립부(340)의 최상단부(345)에 바이오칩이 밀착하게 되면서, 상기 제1로딩 그립부(340)를 전체적으로 밀어 올리게 되며, 이에 따라 상기 제1로딩 그립부(340)와 제2탄성부재(344)로 연결된 제3로딩 그립부(360)와 제2로딩 그립부(350)가 함께 상측으로 구동되게 된다.
즉, 상기 바이오칩(100)의 좌측은 고정지지부(310)가 형성되어 바이오칩에 밀착되며, 이는 바이오칩의 우측의 수평방향지지부(320)의 탄성 압착에 의해 더욱 견고해진다. 상기 수평방향지지부(320)는 상기 제1로딩 그립부(340)의 일측에 부착되는 제1탄성부재(341)에 의해 수평방향으로 탄성력을 받게 되며, 상기 수평방향지지부(320) 내측에는 상기 제1탄성부재(341)의 상하 움직에 맞닿는 돌출부(321)에 의해 탄성력이 작용하게 된다. 상기 돌출부(321)는 누운 역사다리꼴의 형상을 하여, 사다리꼴의 경사면을 타고 올라 최상부에 이르렀을 때 가장 강한 탄성력을 형성하게 된다. 상기 도출불의 가장 높은 지점에 밀착되는 경우에는 탄성력이 작용하여 상기 수평방향지지부(320)를 수평방향으로 밀착하여 바이오칩(100)을 고정지지부(310)에 견고하여 밀착고정하게 된다.
상기 제1로딩 그립부(240)의 최선단이 삽입되는 바이오칩(100)의 끝부분에 의해 밀려 올라가게 되는 경우, 제2탄성부재(344)에 연결된 제3로딩 그립부(360)의 상면에 소정의 캠으로 밀착된 제2로딩 그립부(350) 역시 시계 방향으로 고정 회전하게 된다. 상기 제2탄성부재(344)는 장력에 의해 탄성복원력을 갖는 탄성채이면 어느 것이나 무방하며, 본실시예에서는 코일 스프링을 적용하였다. 상기 코일 스프링은 제1가이드홈(342)에 일단이 고정된다.
특히 상기 제2로딩 그립부(350)는 제1로딩 그립부(340)의 제2가이드홈(343)을 따라 초기에는 직선운동을 하다가 제2가이드홈(343)의 말단부(346)에 이르러서는 시계방향 회전을 구동하게 되며, 상기 제2가이드홈(343)의 말단부(346)에 걸려 제1로딩 그립부(340)가 다시 아래로 내려오는 것을 방지한다.
상기 제2로딩 그립부(350)에는 제3탄성부재(351)거 형성되어 상기 시계방향으로 제2로딩 그립부(350)가 회전하다 고정시키는 기작과 이후 제자리로 상기 제2로딩 그립부(350)가 위치하게 되는 기작에 소정의 탄성력을 작용시켜 반자동 구조로 상기 기작이 이루어 질 수 있도록 한다. 상기 제3탄성부재는 토션스프링이 사용됨이 바람직하다.
상기 제3로딩 그립부(360)는 상술한 바와 같이 상기 제1로딩 그립부(340)의 최선단(345)이 바이오칩의 끝부분이 삽입되어 밀려 올라가게 되는 경우, 제2탄성부재(344)에 연결되어 상부로 고정 회전운동으로 상부로 올라가게 되며, 상기 제3로딩 그립부(360)의 말단인 로킹부(330)가 바이오칩의 끝부분을 고정하게 된다. 상기 제3로딩 그립부(360)는 상부에 제2로딩 그립부(350)와 밀착되어 있는 구조로 형성되며, 이러한 밀착은 제2로딩 그립부(350)의 상면에 형성된 유동홈(352)과 제3로딩 그립부(360)의 상면에 형성된 결합돌기(361)가 결합되고 잇으며, 또한 제2 및 제3로딩 그립부의 유기적인 구동은 소정의 캠축의 작용에 의해 함께 움직이게 된다.
도 4c는 상술한 수평방향지지부(320)과 고정지지부(310), 바이오칩(100)을 고정하는 상태를 단면도로 도시한 요부단면도이다. 검출스테이지(200)의 상부에 바이오칩(100)을 삽입하게 되면, 수평방향지지부(320)의 탄성력이 수평으로 작용하게 된다. 이때 상기 고정지지부(310)와 수평방향지지부(320)의 측면은 예각의 경사면을 이루도록 구성하여 상기 바이오칩(100)에 수직방향 인력(y)과 수평방향 인력(x)을 동시에 작용받도록해 보다 안정적인 고정구조를 형성하게 함이 바람직하다.
이로 인해 바이오칩(100)은 검출스테이지(200)에 보다 안정적으로 밀착고정되며, 좌우에서 바이오칩의 양 측면을 밀착시키는 수평방향지지부(320)와 고정지지부(310)의 면은 도면과 같이 경사를 지게 하여보다 강하고 안정적인 밀착구조를 형성시킴이 바람직하다.
특히 본 발명의 그립구조로서 상기 수평방향지지부(320)와 고정지지부(310)의 예각의 형상을 갖는 밀착구조는 다양한 사이즈의 바이오칩을 안정하게 고정할 수 있게 된다. 구체적으로는, 현재 일반적으로 사용되는 바이오칩의 사이즈는 75mm×25mm 또는 1inch ×3inch 등이 사용되고 있으며, 사용자의 필요에 따라 그 바이오칩의 사이즈 및 바이오칩의 두께 등을 얼마든지 변형이 가능할 수 있다.
따라서 이처럼 다양하게 규격의 변화가 있을 수 있는 바이오칩의 그립구조를 본 발명에 따른 고속 회전형 검출시스템을 구비한 장치에 적용하기 위해서는 별도의 로딩유닛을 구비하거나, 별도로 이를 안정적으로 고정할 고정유닛을 필요로 하게 되나, 본 발명에서는 상술한 수평방향지지부와 고정지지부의 예각 형상을 갖은 밀착구조를 통해, 두께상의 미세한 차이나, 전체적인 규격 등 사이즈나 칩의 두께에 무관하게 안정적으로 상하 방향으로 검출스테이지에 밀착시킬 수 있게 되어 다양한 칩 사이즈를 수용할 수 있게 되어, 그 사용에 있어서의 범용성이 확보될 수 있게 되는 특유의 장점을 구현할 수 있게 된다.
도 4d는 상술한 수평방향지지부(320)의 배면에 형성되는 돌출부(321)와 제1로딩 그립부(340)에 형성되는 제1탄성부재(341)의 작용상태를 도식한 것이다. 상기 돌출부(321)는 상기 수평방향 지지부의 배면에 형성되며, 형상은 탄성부재의 탄성력을 점진적으로 증가시키는 구조로 형성시킴이 바람직하다. 물론 직접적으로 상기 제1탄성부재(344)가 수평방향 지지부(320)에 밀착되어 탄성력을 전달할 수 있지만, 보다 효율적인 전달을 위해서는 돌출부를 형성하여 점진적인 탄성력을 전달할 수 있도록 함이 바람직하다.
특히 상기 돌출부(321)는 사다리꼴 모양으로 형성하여, 제1로딩 그립부(340)가 바이오칩의 삽입으로 인해 상승하는 경우, 상기 제1로딩 그립부(340)의 측면에 형성된 제1탄성부재(341)도 따라서 움직이며, 수평방향지지부의 배면에 형성된 돌출부(321)와 만나고, 그 경사면(b부분)을 따라서 상승하면서 탄성력을 점차 수평방향 지지부에 전달하며, 제1로딩 그립부(340)가 끝까지 상승하여 바이오칩이 완전히 삽입되는 위치에서는 사다리꼴 형상의 윗변(a부분)에 상기 제1탄성부재(341)가 위치하여 가장 강한 탄성력을 전달할 수 있도록 한다. 이를 위해서는 상기 제1탄성부재(341)는 다양한 스프링 형상으로 수평방향으로 밀착에 의해 탄성력을 전달할 수 있는 형상이면 무방하며, 본 실시예에서는 도시된 형상처럼 끝부분에 굴곡이 형성된 판스프링형상을 적용하였다.
도 4e는 상기 바이오칩(100)이 완전하게 바이오칩 로딩유닛에 장착하게 된느 상태를 도시한 것이다. 바이오칩(100)의 말단이 제1로딩 그립부(340)의 최선단을 밀어올려 로딩유닛의 끝까지 올라가게 되면, 상술한 대로 수평방향 지지부(320)는 제1탄성부재(341)의 탄성력에 의해 상기 바이오칩(100)을 수평방향으로 밀착하게 되어 수평방향으로 고정하게 된다. 또한, 제1로딩 그립부(340)의 제2탄성부재(344)는 상기 제1로딩 그립부(340)가 윗쪽으로 이동하는 경우 연결된 제3로딩 그립부(360)를 위쪽으로 당기게 되며, 상기 제3로딩 그립부(360)의 말단인 로킹부(330)가 고정 회전운동을 하며 상기 바이오칩을 도시된 것처럼 아래쪽에서 밀착 고정하게 된다.
제2로딩 그립부(350)는 상기 제3로딩 그립부(360)와 캠축으로 연결되어, 제1로딩 그립부(340)가 상승하는 경우, 제2가이드홈(343)을 따라 제1로딩 그립부(340)가 최고도로 상승하는 경우에 제1로딩 그립부(340)의 말단부(346)에 제2로딩 그립부(350)의 상부면(A)이 고정회전작용으로 고정되게 된다.
제2로딩 그립부(350)의 고정 회전움직임은 제3로딩 그립부(360)의 시계방향으로의 고정회전움직임에 따라 캠의 구동으로 이루어지게 되며, 상기 제1로딩 그립부(340)의 말단부(346)에 제2로딩 그립부(350)의 상부면(A)이 밀착고정되어, 상기 제1로딩 그립부(340)가 아래로 다시 이동되는 것을 방지하는 스토퍼 역할을 하게 된다.
상기 제2로딩 그립부(350)의 제3탄성부재(351)는 토션스프링 형상으로 형성됨이 바람직하며, 특히 하단의 레버(353)를 반시계방향으로 미는 경우, 제1로딩 그립부(340)의 말단부(346)에 걸려있는 제2로딩 그립부(350)가 제1로딩 그립부(340)의 제2가이드홈(343)로 회전이동(반시계 방향)하는 것을 반자동의 탄성력을 제공하게 한다.
도 4f는 삽입된 바이오칩을 배출하는 기작을 도시한 것이다. 삽입 고정되어 있는 바이오칩(100)을 외부로 배출하는 기작을 살펴보면, 제3로딩 그립부(360) 하단의 로킹부(330)를 반시계 방향으로 젖히는 경우에 제1로딩 그립부(340)의 말단부위(346)를 지지하고 있던 제2로딩 그립부(350)의 상부면(A)이 반시계방향으로 회전운동하며, 제1로딩 그립부(340)의 제2가이드홈(343)으로 원위치 하게 되며, 이렇게 되면 제1로딩 그립부(340)의 제2탄성부재(344)의 탄성 복원력에 의해 제1로딩 그립부(340)가 아래쪽으로 내려오는 힘을 받아 바이오칩의 삽입전의 위치로 복귀하게 된다.
이 경우 동시에 제1로딩 그립부(340)의 제1탄성부재(341)는 수평방향지지부(320)의 배면에 형성된 돌출부(321)의 사다리꼴 형상의 최 정점에서 경사면을 타고 내려오게 되어 자연스럽게 수평방향지지부(320)에 전달되던 탄성을 제거하게 된다. 아울러 동시게 제3로딩 그립부(360)의 로킹부(330)도 제2로딩 그립부(350)의 반시계 회전동작이 캠운동으로 전해져 반시계 방향으로 고정 회전하게 되어 상기 로킹부(330)도 도시된 바와 같이 원위치 하게 된다.
상술한 바와 같이 수평방향지지부(320)에 전달되던 탄성력이 해제되고, 제1로딩 그립부(340)의 최선단(345)의 탄성복원에 의해 자연스럽게 바이오칩이 후퇴하여 외부로 배출될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치의 내부 중 영상획득부가 장착된 부분을 도시한 실시예시도 및 작동예시도이다. 도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오칩 이미지 검출장치는 상기 회전식 검출 스테이지(200)의 상측에 이격되어 배치된 영상획득부(400)와 상기 검출 스테이지(200) 및 영상획득부(400)를 제어하는 제어부(700)와 데이터 또는 정보를 저장하는 저장부 및 고해상도 이미지데이터를 디스플레이해주는 디스플레이부를 더 포함하여 구성된다.
상기 영상획득부(400)는 바이오칩(100)이 홀딩되는 바이오칩 로딩유닛(300)의 이미지데이터를 획득하는 기능을 수행하며, 이를 위해 카메라모듈(420)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 영상획득부(400)는 카메라모듈(420)을 구비하여, 바이오칩 로딩유닛(300)의 전체영역을 촬영할 수 있도록 상술한 회전식 검출 스테이지(200)의 상측에 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 바이오칩(100) 및 바이오칩 로딩유닛(300) 전체를 포함하는 하나의 이미지데이터를 얻을 수 있도록 하기 위함이다.
상기 카메라모듈(420)은 제1가이드레일(410)을 통해 회전식 검출 스테이지(200) 상면을 선형으로 이동하며, 제2가이드레일(430)에 위치하여 상하 이동하는 렌즈모듈(440)을 이용하여 바이오칩(100)을 촬영하여 이미지데이터를 생성한다. 상기 제어부(700)는 스텝모터(450)를 통해 상기 카메라모듈(420)과 렌즈모듈(440)을 구동시키고, 촬영시에는 고휘도LED부(460)를 통해 광을 바이오칩(100) 및 바이오칩 로딩유닛(300)을 향해 조사하도록 제어한다. 상기 렌즈모듈(440)은 접안렌즈(441), 대물렌즈(442) 및 집광렌즈(443)를 포함하여서 구성된다.
저장부(도면 미도시)는 데이터 또는 정보를 저장하는 저장소 역할을 하며, 본 발명의 저장부(도면 미도시)는 바이오칩 이미지 검출장치의 동작 제어시 필요한 프로그램과, 그 프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부는 External SD card와 USB Storage를 지원하여 상기 저장부에 저장되는 고해상도 이미지데이터를 외부로 전송이 가능하다.
디스플레이부(도면 미도시)는 상기 영상획득부(400)를 통해 생성된 고해상도 이미지데이터를 디스플레이 해주는 역항을 하며, 본 발명의 디스플레이부는 바람직하게 4인치(inch) LCD로 터치스크린(Touch Screen) 기능을 포함하는 구성일 수 있다.
제어부(700)는, 바이오칩 이미지 검출장치의 전반적인 기능을 제어하는 역할을 수행하며, 이러한 역할을 수행하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 제어부(700)는, 도 5d에 도시된 바와 같이, 바이오칩(100)이 바이오칩 로딩유닛(300)에 삽입되면, 상기 영상획득부(400)의 카메라모듈(420) 및 렌즈모듈(440)을 제어하여, 상기 바이오칩(100)을 촬영하여 많은 양의 이미지데이터들을 생성하고, 상기 이미지데이터들을 합성하여 생성한 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 저장부에 저장한다. 이 때 상기 고해상도 이미지데이터를 생성하는 시간은 2분 내지 4분의 시간이 소요된다.
상기 2분 내지 4분의 시간이라 함은 상기 렌즈모듈(440)이 바이오칩(100)(면적 2cm X 3cm, 이는 예시로 다양한 면적의 바이오칩에 적용이 가능함)의 39개의 focusing point에서 focusing하는 시간 30 ~ 40초, 카메라모듈(420)이 이미지데이터를 촬영하는 시간 110 ~ 120초 및 상기 카메라모듈(420)이 상기 focusing ponint로 이동하는 시간 20 ~ 30초를 합친 시간과 생성된 1700개 내지 1800개의 이미지데이터들을 하나의 고해상도 이미지데이터로 합성하는 시간 20 ~ 40초를 고려한 시간이다.
이 때, 상기 이미지데이터의 개수는 1794개이고, 해상도는 바람직하게 0 내지 0.2um 일 수 있다. 또한, 상기 렌즈모듈(440)이 39개의 focusing point에서 focusing하는 시간은 39초, 카메라모듈(420)이 이미지데이터를 촬영하는 시간은 118초 및 상기 카메라모듈(420)이 상기 focusing ponint로 이동하는 시간은 20초, 생성된 1794개의 이미지데이터들을 하나의 고해상도 이미지데이터로 합성하는 시간은 30초 일 수 있다.
즉, 본 발명의 바이오칩 이미지 검출장치는 고속으로 회전하는 회전식 검출 스테이지(200)의 바이오칩 로딩유닛(300)에 장착되는 다수의 바이오칩(100)을 영상획득부(400)를 통해 촬영하여 다수의 고해상도 이미지데이터 생성하는데, 하나의 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터 생성에 소요되는 시간이 바람직하게 200초 내지 210초 정도밖에 되지 않아, 상기 검출 스테이지(200)의 바이오칩 로딩유닛(300)에 다수 개의 바이오칩(100)이 장착될 경우에도 빠르게 다수 개의 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 생성하여 사용자에게 디스플레이 해줄 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.
100 : 바이오칩
200 : 검출 스테이지
300 : 바이오칩 로딩유닛
310 : 고정지지부
320 : 수평방향지지부
321 : 돌출부
330 : 로킹부
340 : 제1로딩 그립부
341 : 제1탄성부재
342 : 제1가이드홈
343 : 제2가이드홈
344 : 제2탄성부재
345 : 최상단부
346 : 말단부
350 : 제2로딩 그립부
351 : 제3탄성부재
352 : 유동홈
353 : 레버
360 : 제3로딩 그립부
361 : 결합돌기
400 : 영상획득부
410 : 제1가이드레일
420 : 카메라모듈
430 : 제2가이드레일
440 : 렌즈모듈
450 : 스텝모터
460 : 고휘도LED부
500 : 광원부
600 : 광검출부
700 : 제어부
A : 제2로딩 그립부 상부면
M1 : 디스크 이송모터
M2 : 디스크 스텝모터

Claims (5)

  1. 전면부에 바이오칩 삽입 도어가 형성되어 바이오칩 로딩유닛의 바이오칩 실장부에 개별적으로 바이오칩을 장착할 수 있는 외부 하우징을 포함하는 바이오칩 이미지 검출장치에 있어서,
    상면에 바이오칩(100)을 실장할 수 있는 적어도 하나 이상의 바이오칩 로딩유닛(300)이 구비된 고속 회전이 가능한 디스크 판 형상의 회전식 검출 스테이지(200);
    상기 회전식 검출 스테이지(200) 상측에 이격 배치되고, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)에 홀딩된 상기 바이오칩(100)의 이미지데이터를 획득하는 영상획득부(400);
    상기 검출 스테이지(200) 및 영상획득부(400)의 동작을 제어하여 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 생성하는 제어부(700);
    데이터를 저장하는 저장부; 및
    생성된 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 디스플레이 해주는 디스플레이부;를 포함하고,
    상기 회전식 검출 스테이지(200)는,
    상기 회전식 검출 스테이지(200)의 하부에 설치되어 상기 바이오칩(100)의 홈위치를 나타내는 홈센서도그(P')를 검출하는 바이오칩위치센서(P); 및
    상기 회전식 검출 스테이지(200)의 하부에 설치되어 상기 바이오칩(100)의 위치를 나타내는 위치센서도그(Q')를 검출하는 바이오칩위치센서(Q);
    를 포함하고,
    상기 영상획득부(400)는,
    제1가이드레일(410)을 선형 이동하는 카메라모듈(420);
    상기 카메라모듈(420)의 하단에 위치하여, 제2가이드레일(430)을 상하 이동하는 렌즈모듈(440);
    상기 카메라모듈(420) 및 렌즈모듈(440)을 이동시키는 스텝모터(450); 및
    광을 조사하는 고휘도LED부(460);를 포함하고,
    상기 제어부(700)는,
    상기 영상획득부(400)의 카메라모듈(420) 및 렌즈모듈(440)을 제어하여, 상기 바이오칩 로딩유닛(300)에 홀딩된 바이오칩(100)을 촬영하여 1700개 내지 1800개의 이미지데이터들을 생성하고, 상기 이미지데이터들을 합성하여 생성한 바이오칩(100)의 고해상도 이미지데이터를 저장부에 저장하고, 디스플레이부에 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 바이오칩 이미지 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이오칩 로딩유닛(300)은,
    개개의 바이오칩을 일측면을 고정하는 고정지지부(310);
    상기 바이오칩의 측면에서 탄성고정하는 수평방향지지부(320);
    상기 바이오칩의 삽입방향의 반대 끝 측면을 고정하는 로킹부(330);
    삽입되는 바이오칩을 삽입 또는 배출시키며, 상기 수평방향지지부(320)의 일측면에 접촉되어 수평방향의 탄성력을 삽입되는 바이오칩에 전달하는 제1탄성부재(341)를 포함하는 제1로딩 그립부(340);
    상기 제1로딩 그립부(340)의 말단과 소정부분이 겹쳐 유동적으로 움직임이 가능한 구조로 연결되는 제2로딩 그립부(350); 및
    상기 제2로딩 그립부(350)의 하측에 형성되는 제3로딩 그립부(360);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오칩 이미지 검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정지지부(310)와 수평방향지지부(320)는 바이오칩과 접촉되는 면의 횡단면이 예각을 갖도록 형성되며,
    상기 제1탄성부재(341)와 접촉하는 수평방향지지부(320)의 일측면은 탄성을 전달하는 돌출부(321)로 형성되며,
    상기 제1로딩 그립부(340)는 상부면에 제1가이드홈(341)과 제2가이드홈(342)이 형성되며, 상기 제2가이드홈(342)은 상기 제2로딩 그립부(350)의 상부면(A)이 슬라이딩되도록하며,
    상기 제1가이드홈(341)의 말단부에 제2탄성부재(343)를 장착하되, 상기 제2탄성부재(343)는 상기 제3로딩 그립부(360)에 연결되며,
    상기 제2로딩 그립부(350)는 제3탄성부재(351)를 더 포함하여 말단의 레버(363)의 작동으로 상기 로킹부(330)의 개폐를 조절할 수 있으며,
    상기 제2로딩 그립부(350)는 유동홈(352)이 형성되어, 하측의 제3로딩 그립부(360)의 표면에 돌출형성된 결합돌기(361)가 상기 유동홈(352)으로 돌출결합하여, 상기 레버(363)의 개폐동작에 따라 제2 및 제3로딩 그립부(350, 360)를 동시에 구동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오칩 이미지 검출장치.
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